[发明专利]一种模块化全向运动平台

说明书

本发明公开了一种模块化全向运动平台。通过模块化设计，将不同功能进行模块化划分，包括驱动型全向运动底盘，驱动单元，防护支架。本本发明通过特殊的传动方式，实现了驱动型全向平台沿曲线进行连续传动的效果，由此构造了圆形的全向平台表面，减小设备的占地面积，并提高了有效面积的利用率。通过模块化的驱动单元设计，及由中间向两端驱动的方式，克服了现有技术中传动结构受力不均匀的问题，减小了因单侧受力造成的磨损，并提高了可维护性。通过对防护支架的设计，实现了人体运动六自由度的完全解耦，在不不影响用户自由度的情况下，提供足够的安全防护，由此达到舒适性和安全性之间的有效平衡。本发明具有占地面积小，用户移动体验自然，具有足够的安全性和舒适性，维护简单，可拓展性强等特点。

技术领域

本发明属于人体全向运动技术领域，涉及一种具有模块化设计的全向运动平台及其安全防护装置的技术。

背景技术

虚拟现实技术通过计算机模拟人类各类感官信号，如视觉，听觉，触觉，运动等，提供以假乱真的虚拟感受。自然移动交互技术是虚拟现实技术中拓展用户在虚拟世界中探索空间的重要技术之一。基于虚拟现实(VR)技术产生的全向运动设备即是一种可以满足使用者全向行动的需求的设备，其使得使用者在有限空间里实现在虚拟现实中的无限行走，如奔跑、旋转、跳跃、下蹲、左右躲闪等动作。

为了实现全向运动，已有解决方案如“一种轻量化VR全向运动机(CN201920999658.6)”公开的一种轻量化VR全向运动机，其达到了轻量化的目的，轮廓为圆盘型，总体占用面积较小。然而其在解决用户全向移动问题上采用了被动式解决方案，用户移动过程实际是在原地进行滑步，克服摩擦的过程是费力的。此外该方案在实际的应用中省略了腰部的复杂动作，导致了在实际的VR体验中用户存在一定程度的束缚感，可以应用的运动种类较为单一，在倒退行走时极不自然，进而影响到了沉浸式体验。

一种滚轴式人体全向运动平台及其速度合成方法(201810922105.0)中给出了一种主动式的全向运动平台，能够将用户沿任意方向送回中心。然而该方案中的传动方案仅适用于规整的直线，因此整体设备结构为方形，这造成多角线上面积的浪费，使得难以小型化。此外顺次单一的驱动方案，使得靠近驱动端的具有更大的磨损。内置的电机方案难以进行不同型号和尺寸的其他电机，可维护性和拓展性差。相对转动的螺旋转轴，极易造成用户脚步卡入机器内部，此外单一平台无法保证用户在失去平衡的安全性，整体来看安全性较差。

已有技术中，可初步提供较为自然的用户移动体验，然而这些方案的空间浪费严重；对于用户的安全性和舒适性之间，现有方案或使得自由度缺失，或完全放开用户束缚，无法得到有效防护，使得二者之间难以达到有效的平衡。此外目前技术方案中，各功能单元属于强耦合，难以实现功能单元的快速替换和拓展，整体维护困难，可拓展性差。

发明内容

技术问题：本发明为了克服现有技术中存在的不足，提供一种具有占地面积小，用户移动体验自然，具有足够的安全性和舒适性，维护简单，可拓展性强等特点的模块化全向运动平台及安全防护装置。

技术方案：本发明完整的技术手段和方法。