CN114503056A - 步行模拟装置 - Google Patents

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Abstract

一种步行模拟装置，包括包含搁脚板的用户脚接口；动态惯性机构，其被配置成在由于脚而施加向下的力时提供惯性载荷，以及运动学连接件，其被配置成使得能够从脚接口传递运动到动态惯性并且在动态惯性机构抵抗由脚向下施加的力时反向回来。

Description

步行模拟装置
技术领域
本发明涉及模拟装置领域，更具体地，涉及步行模拟装置。
背景技术
虚拟现实(VR)系统通常利用步行设备，例如VR跑步机或脚踏设备，以在进行步行活动期间当用户被限制在小空间时模拟变化的环境。脚踏虚拟现实系统结合用于检测与脚运动相关联的物理参数值的传感器、用于将脚运动转换为虚拟空间中的变化的处理器以及可穿戴耳机或另一类型的多投影环境来将用户进行的实际脚步转换为用户可见的虚拟空间中的位置变化。许多现有技术系统为用户提供用于与表面接合的减小摩擦部件。由虚拟现实系统提供的模拟具有关于计算机游戏、军事和运动训练以及健康护理的实用性。
现有技术系统需要昂贵的跟踪系统或脚步识别装置，以便于正确地识别脚运动并将其转换为虚拟空间中的变化。一些现有技术系统具有机动化/动力化电子补偿系统，用于在行走或慢跑循环的不同阶段(例如脚从下方表面移开时的初始摆动阶段和中足撞击阶段)期间腿部加速或减速的变化。补偿系统识别在执行步行活动之后的腿加速或减速的变化，并且因此在补偿中产生延迟，从而导致模拟精确度降低和缺乏稳定性。
现有技术系统的另一个缺陷是其用户由于与减小摩擦部件的相互作用导致的不稳定性而遭受晕动病，该不稳定性由于VR引起的感觉不匹配而加剧，该感觉不匹配在运动开始时前庭感觉没有接收到刺激时发生。此外，现有技术VR系统需要专用且昂贵的装置，例如机动化装置，以便生成VR体验。
发明内容
本发明的一些实施例可以提供一种步行模拟装置，包括：用户脚接口；动态惯性机构，其被配置为提供惯性载荷；以及运动学连接件，其被配置成使得能够在动态惯性机构与用户脚接口之间传递运动。
在一些实施例中，步行模拟装置可以包括：第一和第二可独立移动搁脚板，其中第一和第二搁脚板中的每一个通过相应的运动学连接件联接到动态惯性机构以提供惯性载荷；以及第一和第二可释放联接构件，其分别相对于第一和第二搁脚板的对应运动学连接件可联接和可分离；其中，第一和第二联接构件在向下指向的脚施加的力传递到其上时，相对于对应的运动学连接件被设定到联接位置，以使得能够响应于腿部运动将运动传递到动态惯性机构，并且在向下指向的脚施加的力被释放时，相对于对应的运动学连接件被设定到分离位置。
在一些实施例中，其中动态惯性机构被配置为至少一个存储动能并经由相应的运动学连接件将所存储的动能释放到第一和第二搁脚板的静止或减速搁脚板。
在一些实施例中，动态惯性机构响应于以下中的至少一个：第一和第二搁脚板中的每一个的横向运动；第一和第二搁脚板中的每一个的纵向搁脚板运动；以及第一和第二搁脚板中的每一个的摇摆搁脚板运动。
在一些实施例中，动态惯性机构是可重新配置的，以便于限定机构特定的惯性矩。
在一些实施例中，第一和第二联接构件中的每一个与第一和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度由用户的相应脚施加在第一和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力限定。
在一些实施例中，第一和第二搁脚板中的每一个包括压力传感器，其被配置为测量由相应的脚施加在第一和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力，并且其中步行模拟装置包括处理器，其被配置为：从第一和第二搁脚板中的每一个的压力传感器接收读数；基于相应的压力传感器的读数，确定第一和第二联接构件中的每一个与第一和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度；以及控制第一和第二联接构件以根据对应的所确定接合量度与第一和第二联接构件中的对应联接构件接合。
在一些实施例中，第一和第二搁脚板中的每一个包括可竖直移动板，相应的脚可在整个步行循环中与该板接合。
在一些实施例中，步行模拟装置包括脚跟踪和搁脚板移动机构以及处理器，并且其中：脚跟踪和搁脚板移动机构可以包括：第一和第二马达组件，其被配置为分别在搁脚板平面中的纵向方向、横向方向以及围绕相应搁脚板的摇摆轴线中的至少一个方向上移动第一和第二搁脚板；脚跟踪传感器，其被配置为跟踪用户脚的移动并生成指示用户脚的移动的脚运动数据；并且处理器被配置为：基于脚运动数据检测用户的至少一只脚不与第一和第二搁脚板中的相应至少一个搁脚板接触；将第一和第二联接构件中对应于至少一个搁脚板的至少一个联接构件与第一和第二马达组件中对应的至少一个马达组件联接；基于脚运动数据控制至少一个马达组件以移动相应的至少一个搁脚板；基于脚运动数据检测至少一个搁脚板与相应的至少一个搁脚板接触；以及使至少一个马达组件与相应的至少一个搁脚板分离。
在一些实施例中，步行模拟装置包括靠背，其被配置为约束用户的纵向、横向和旋转运动中的至少一个，靠背可根据用户的高度调节，并且被配置为相对于地板表面在纵向、垂直、横向、摇摆、俯仰和滚动方向中的至少一个上移动。
在一些实施例中，步行模拟装置可包括至少一个位置传感器和至少一个压力传感器，其设置第一和第二搁脚板中的每一个上，以及处理器，其被配置为接收和处理来自每个位置传感器的位置指示信号和来自每个压力传感器的力指示信号，以确定相关联的实时腿部运动的特性。
在一些实施例中，步行模拟装置可包括沉浸式现实生成装置，其被配置为生成表示沉浸式现实环境的图像，该沉浸式现实环境分别对应于与第一和第二搁脚板接合的用户第一和第二腿的实时位置。
本发明的一些实施例可以提供一种步行模拟装置，包括：用于约束用户上身部分的部件；第一和第二可独立移动搁脚板，通过相应的运动学连接件连接到每个所述搁脚板以提供惯性载荷的动态惯性响应机构，以及分别相对于所述第一和第二搁脚板的相应运动学连接件可联接和可分离的第一和第二可释放联接构件，其中，所述第一和第二联接构件在向下指向的脚施加的力传递到第一和第二联接构件时，相对于相应运动学连接件被设定到联接位置，以能够响应于腿部运动将运动传递到所述机构，并且在向下指向的脚施加的力被释放时，相对于对应的运动学连接件被设定到分离位置。
在一些实施例中，惯性响应机构运动学地连接到一个轴，该轴运动学地连接到与相应的搁脚板相关联的另外两个轴。由于另外两个轴运动学地连接在一起，因此另外两个轴可以产生用于两条腿的共同反作用力，该共同反作用力由与惯性响应机构的相互作用产生，以提供腿搁置在真实地面上的感觉。
在一些实施例中，惯性响应机构被配置为经由相应的运动学连接件将所存储的动能释放到静止、或加速/减速的搁脚板。
在一些实施例中，惯性响应机构响应于横向搁脚板运动。在一些实施例中，相应的运动学连接件可以包括纵向轴、与相应的搁脚板成力传递关系并且可与所述纵向轴连接的细长且横向延伸元件、以及与所述纵向轴运动地连接的横向轴，惯性响应机构与横向轴运动地连接。
在一些实施例中，惯性响应机构响应于纵向搁脚板运动。在一些实施例中，相应的运动学连接件可以包括纵向轴、可相对于所述纵向轴滑动的构件、与相应的搁脚板和所述可滑动构件成力传递关系的细长元件、通过传动装置和可释放联接构件与所述可滑动构件连接的可旋转构件、以及横向轴，惯性响应机构与横向轴运动学地连接并连接到可旋转构件。
在一些实施例中，步行模拟装置可以还包括：至少一个位置传感器和至少一个压力传感器，其设置在每个搁脚板上；以及处理器，其被配置为接收和处理来自每个位置传感器的位置指示信号和来自每个压力传感器的力指示信号，以确定相关联的实时腿部运动的特性。
在一些实施例中，步行模拟装置还可以包括虚拟现实生成装置，其被配置为生成表示虚拟现实环境的图像，该虚拟现实环境对应于分别与第一和第二搁脚板接合的第一和第二腿的实时位置。
在一些实施例中，每个搁脚板可以包括可竖直移动板，在整个步行循环中，相应的脚可以与该板接合。
在一些实施例中，每个搁脚板可绕摇摆轴线旋转，该摇摆轴线可与惯性载荷连接和脱离。
在一些实施例中，动态惯性响应机构是可重新配置的，以便于限定机构特定的惯性矩。
本发明的一些实施例可提供一种脚动力沉浸式现实系统，包括：步行模拟装置，包括：用户脚接口；动态惯性机构，其被配置成提供惯性载荷；以及运动学连接件，其被配置成使得能够在动态惯性机构与用户脚接口之间传递运动；至少一个位置传感器和至少一个压力传感器，其被设置用于用户第一脚和第二脚中的每一个；以及处理器，其被配置为：接收并处理来自每个位置传感器的位置指示信号和来自每个压力传感器的力指示信号，以确定相关联的实时腿部运动的特性；以及生成表示沉浸式现实环境的图像，该沉浸式现实环境对应于用户第一脚和第二脚的实时位置。
在一些实施例中，步行模拟装置可以包括：第一和第二可独立移动搁脚板，其中第一和第二搁脚板中的每一个通过相应的运动学连接件与动态惯性机构连接以提供惯性载荷；以及第一和第二可释放联接构件，其分别相对于第一和第二搁脚板的对应运动学连接件可联接和可分离；其中，第一联接构件和第二联接构件在向下指向的脚施加的力传递到其上时，相对于对应的运动学连接件被设定到联接位置，以使得能够响应于腿部运动将运动传递到动态惯性机构，并且在向下指向的脚施加的力被释放时，相对于对应的运动学连接件被设定到分离位置。
在一些实施例中，其中动态惯性机构配置为至少一个存储动能并通过相应的运动学连接件将所存储的运动能释放到第一和第二搁脚板的静止或减速搁脚板。
在一些实施例中，动态惯性机构响应于以下中的至少一个：第一和第二搁脚板中的每一个的横向运动；第一搁脚板和第二搁脚板中的每一个的纵向搁脚板运动；以及第一和第二搁脚板中的每一个的摇摆搁脚板运动。
在一些实施例中，动态惯性机构是可重新配置的，以便于限定机构特定的惯性矩。
在一些实施例中，第一和第二联接构件中的每一个与第一和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度由用户的相应脚施加在第一和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力限定。
在一些实施例中，第一和第二搁脚板中的每一个包括压力传感器，其被配置为测量由相应的脚施加在第一和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力，并且其中处理器被配置为：从第一和第二搁脚板中的每一个的压力传感器接收读数；基于相应的压力传感器的读数，确定第一和第二联接构件中的每一个与第一和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度；以及控制第一和第二联接构件以根据对应的所确定接合量度与第一和第二联接构件中的对应联接构件接合。
在一些实施例中，第一和第二搁脚板中的每一个包括可竖直移动板，相应的脚可在整个步行循环中与该板接合。
在一些实施例中，步行模拟装置包括脚跟踪和搁脚板移动机构，脚跟踪和搁脚板移动机构可以包括：第一和第二马达组件，其被配置为分别在搁脚板平面中的纵向方向、横向方向和围绕相应搁脚板的摇摆轴线中的至少一个方向上移动第一和第二搁脚板；脚跟踪传感器，其被配置为跟踪用户脚的移动并生成指示用户脚的移动的脚运动数据；并且处理器被配置为：基于脚运动数据检测用户的至少一只脚不与第一和第二搁脚板中的相应至少一个搁脚板接触；将第一和第二联接构件中对应于至少一个搁脚板的至少一个联接构件与第一和第二马达组件中对应的至少一个马达组件联接；基于脚运动数据控制至少一个马达组件以移动相应的至少一个搁脚板；基于脚运动数据检测至少一个搁脚板与相应的至少一个搁脚板接触；以及使至少一个马达组件与相应的至少一个搁脚板分离。
在一些实施例中，步行模拟装置包括靠背，其被配置为约束用户的纵向、横向和旋转运动中的至少一个，靠背可根据用户的高度进行调节，并且被配置为相对于地板表面在纵向、垂直、横向、摇摆、俯仰和滚动方向中的至少一个方向上移动。
本发明的这些附加的和/或其他方面和/或优点在下面的详细描述中阐述；可从详细描述中推断；和/或可通过本发明的实践来习得。
附图说明
为了更好地理解本发明的实施方式以及示出本发明的实施方式可以被如何实现，现在将纯粹以示例的方式参考附图，其中相同的数字始终表示对应的元件或部分。
在附图中：
图1A是根据本发明的一些实施例的步行模拟装置的框图；
图1B是根据本发明的一些实施例的包括脚跟踪和搁脚板移动机构的步行模拟装置的框图；
图1C是根据本发明的一些实施例的脚踏沉浸式现实系统的框图；
图2和图3分别示出根据本发明的一些实施例的步行模拟装置的机械装置的两个不同的俯视透视图；
图4是根据本发明一些实施例的动态惯性机构的正视图；
图5是根据本发明的一些实施例的小齿轮外壳的侧面透视图；
图6是根据本发明的一些实施方案的步行模拟装置的仰视图；
图7是根据本发明的一些实施例的图6的步行模拟装置的一部分的仰视透视图；
图8和图9是根据本发明的一些实施例的图5的小齿轮外壳的正视透视图，分别示出设置到联接位置和分离位置的联接构件；以及
图10和图11是根据本发明的一些实施例的包括对用户的摇摆脚位移起反应的动态惯性机构的步行模拟装置的透视示意图。
应理解，为了说明的简单和清楚起见，图中所示的元件不一定是按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，可以在附图中重复附图标记，以指示对应的或类似的元件。
具体实施方式
在下面的描述中，描述了本发明的各个方面。为了说明的目的，阐述了具体的配置和细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，可以在没有本文给出的具体细节的情况下，实践本发明。此外，为了不使本发明变得模糊，可以省略或简化众所周知的特征。具体参考附图，应强调的是，所示出的细节是示例性方式的并且仅为了本发明的说明性讨论的目的，并且为了提供被确信为本发明的原理和概念性方面的最实用和易于理解的说明而呈现。鉴于此，没有试图以比基本理解本发明更详细的方式显示本发明的结构细节，且参照附图的说明使本领域的技术人员清楚在实际中可以如何实施本发明的多个形式。
在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应理解，本发明不限于将其应用于以下描述中所阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明适用于可以以不同方式实践或实施的其他实施方式以及所公开的实施方式的组合。同样，应理解，本文中采用的措词和术语是为了描述的目的且不应被认为是限制。
本发明的一些实施例可以提供一种精确但便宜的步行模拟装置，通常但不是必须地，与沉浸式现实系统结合，该装置在步行活动期间能够在脚上施加与如当人在地面上步行时施加的力类似的力，即使身体质量基本上是静止的。该步行模拟装置可用于运动或军事训练，或用于康复目的。
由动态惯性机构施加的惯性载荷可以能够在步行循环的每个阶段期间抵消加速或减速的腿部运动，从而为用户提供例如稳定的感觉，尽管与通常会引起滑动动作的减小摩擦部件相互作用。可以在例如移动用户产生与腿部相互作用的惯性力时的步行活动期间类似地感觉到这种稳定性的感觉。
图1A是根据本发明的一些实施例的步行模拟装置10的框图。
装置10可以包括用户脚接口4和通过运动学连接件3连接到用户脚接口4以提供惯性载荷的动态惯性机构2。运动学连接件3可以被配置成使得能够在动态惯性机构与用户脚接口4之间传递运动。
在图1A所示的实施例中，用户脚接口4可以包括两个可独立移动搁脚板，例如，第一搁脚板4a和第二搁脚板4b(例如，如图1A所示)。例如，第一搁脚板4a和第二搁脚板4b可以分别通过第一运动学连接件3a和第二运动学连接件3b连接到动态惯性机构2。与相应的搁脚板4a、4b接合的每个用户脚可以分别经由运动学连接件3a、3b暴露于从惯性载荷反映的惯性。
在一些实施例中，第一和第二搁脚板4a、4b中的每一个可以包括可竖直移动板，在整个步行循环中，相应的脚可以与该板接合。例如，当相应的脚不与相应的搁脚板接触时，这可以使搁脚板4a、4b能够与用户的相应的脚一起被动地移动。
在一些实施例中，装置10可以包括可释放联接构件6，例如，第一可释放联接构件6a和第二可释放联接构件6b。可释放联接构件6a、6b可以分别相对于所述第一和第二搁脚板4a、4b的相应的*、3b联接和分离。
当向下指向的脚施加的力传递到第一和第二联接构件6a、6b时，第一和第二联接构件6a、6b可以分别相对于相应的运动学连接件3a、3b分别被设定到联接位置，以使得运动响应于腿部运动而传递到动态惯性机构2，并且当向下指向的脚施加的力被释放时，第一和第二联接构件6a、6b可以分别相对于相应的运动学连接件3a、3b分别被设定到分离位置。
在一些其它实施例中，用户脚接口4可以包括全向跑步机。
在一些实施例中，动态惯性机构2可以包括纵向反作用惯性机构2a、横向反作用惯性机构2b和摇摆反作用惯性机构2c。纵向反作用惯性机构2a可以响应于搁脚板4a和4b的纵向运动，横向反作用惯性机构2b可以响应于搁脚板4a和4b的横向运动，并且摇摆反作用惯性机构2c可以响应于搁脚板4a和4b的摇摆运动。运动学连接件3a、3b和联接构件6a、6b可以被配置为独立地为每个搁脚板4a、4b提供由纵向运动、横向运动和摇摆运动中的每一个产生的惯性载荷。例如，当用户的至少一只脚没有将向下指向的脚力施加到相应的搁脚板上时，用户脚彼此独立。然而，当用户的双脚施加向下指向的脚力到搁脚板4a、4b上时，用户脚通过动态惯性机构2彼此连接(例如，就像它在地面上一样)。
在一些实施例中，每个联接构件6a、6b分别与相应的运动学连接件3a、3b的接合量度(measure of engagement)可以根据用户脚分别施加在相应的搁脚板4a、4b上的压力来设定。例如，由用户脚施加到相应的搁脚板4a、4b上的压力越大，相应的联接构件6a、6b分别与相应的运动学连接件3a、3b的接合越强。这可以例如使得能够模拟用户脚与地板/地面的接触的量度。例如，如果用户在地板/地面上稍微拖动脚，则与用户完全站在相应的脚上的情况相比，相应的联接构件6a、6b分别与相应的运动学连接件3a、3b的接合量度可能更弱。
例如，装置10可以在加速或减速腿部运动时段期间提供稳定的感觉。装置10可以实现在步行活动期间(例如，即使身体质量是基本上静止的)施加与当人在地面上步行时施加的力类似的力到用户脚上。
图1B是根据本发明的一些实施例的包括脚跟踪和搁脚板移动机构16的步行模拟装置10的框图。
在一些实施例中，步行模拟装置可以包括脚跟踪和搁脚板移动机构16。脚跟踪和搁脚板移动机构16可以分别包括第一和第二马达组件16a、16b。第一和第二马达组件16a、16b可以被配置为分别在搁脚板平面中的纵向方向、横向方向和围绕相应搁脚板的摇摆轴线中的至少一个方向上移动第一和第二搁脚板4a、4b。
在一些实施例中，脚跟踪和搁脚板移动机构16可以包括脚跟踪器16c。脚跟踪器16c可以被配置为跟踪用户脚的运动并且生成指示其脚运动的脚运动数据。在一些实施例中，脚跟踪器16c可以包括一个或多个光学传感器。在一些实施例中，脚跟踪器16c可以包括一个或多个模拟传感器。在一些实施例中，脚跟踪器16c可以包括两个操纵杆传感器，每个操纵杆传感器位于第一和第二搁脚板4a、4b中的一个中。操纵杆传感器可以使用例如绳索/金属丝等与用户脚接合。绳索/金属丝可以是例如可伸缩的绳索/金属丝，以使用户脚能够自由垂直移动。
在一些实施例中，步行模拟装置10可以包括处理器9。处理器9可以基于脚运动数据检测到用户的至少一只脚不与第一和第二搁脚板4a、4b中的相应至少一个搁脚板接触。处理器9可以将对应于至少一个搁脚板的第一和第二联接组件6a、6b中的至少一个联接构件与第一和第二马达组件16a、16b中的对应的至少一个马达组件联接。处理器9可以基于脚运动数据控制至少一个马达组件以移动相应的至少一个搁脚板。处理器9可以基于脚运动数据检测至少一个搁脚板与相应的至少一个搁脚板接触。处理器9可以将至少一个马达组件与相应的至少一个搁脚板分离，并且将相应的至少一个联接构件6a、6b联接到第一和第二运动学连接件3a、3b中的相应的至少一个运动学连接件并且联接到动态惯性机构2。
图1C是根据本发明一些实施例的脚踏沉浸式现实系统10’的框图。
沉浸式现实系统10’可以是增强现实(AR)系统、虚拟现实(VR)系统、混合现实(MR)系统、交叉现实(XR)系统和/或其任何组合中的至少一个。
系统10’可以包括装置10(例如，包括用户脚接口4(例如，诸如两个可独立移动的搁脚板4a和4b或全向跑步机)，以及通过运动学连接件3连接到搁脚板4a和4b以提供惯性载荷的动态惯性机构2，如上面关于图1A所述)。与相应的搁脚板接合的每只脚能够经由运动学连接件3暴露于从惯性载荷反映的惯性，以在加速或减速腿部运动时段期间提供稳定的感觉。在各种实施例中，至少一个位置传感器7和至少一个压力传感器8设置有每个搁脚板4a、4b和/或用于用户的每只脚。在其上运行沉浸式现实应用程序11的处理器9接收来自每个传感器7的位置指示信号P和来自每个传感器8的力指示信号F。所接收的数据可以由处理器9处理以确定相关联的实时腿部运动的特性。
在具有例如全向跑步机作为用户脚接口4的实施例中，处理器9可以仅基于位置传感器7而不需要压力传感器8来确定相关联的实时腿部运动的特性，因为与动态惯性机构2的连接固有地通过施加向下指向的脚力到全向跑步机跑步地板上来完成。
处理器9可以将与实时腿部运动相关联的应用程序可读数据A发送到应用程序11。应用程序11可以将数据A转换为沉浸式现实图像数据。应用程序11可以将沉浸式现实图像数据I发送到用户1可见的显示设备14。当相关时，显示设备14可以生成沉浸式现实图像以指示沉浸式现实空间的改变。典型的显示设备14可以是例如由用户1佩戴的头戴式耳机。
尽管处理器9被示出为远离搁脚板4a和4b以及头戴式耳机14定位，例如安装在单独的计算机化设备中，但是应当理解，处理器9可以由用户1身体安装，例如安装在头戴式耳机、搁脚板4a和4b之一或专用安装设备内。
利用步行模拟装置10的系统10’可以提供实时脚动力惯性响应沉浸式现实系统。
图2示出了根据本发明一些实施例的步行模拟装置20的机械装置。
在一些实施例中，装置20可以包括用于支撑刚性表面24的水平支撑框架22，用户可以例如在生成如上关于图1B所述的沉浸式现实图像数据期间在刚性表面24的顶部执行步行活动。刚性表面24可以固定地连接到框架22。在一些实施例中，用户可以直接在地板表面上执行步行活动(例如，不需要刚性表面24和/或支撑框架22)。
在一些实施例中，装置20可以包括靠背28。靠背28可以是竖直定向的。靠背28可以通过杆26连接到框架22。在一些实施例中，杆26可以是可伸缩延伸的杆26。杆26可以具有矩形或圆形横截面，并且可以枢转地连接到例如框架22的纵向端部，该纵向端部可以从表面24纵向突出。靠背28可以通过例如保持部29连接到杆26的一端。靠背28可以用于诸如通过附接到用户和靠背28两者的条带约束用户的纵向、横向或旋转用户运动。靠背28可以相对于保持部29竖直地、相对于保持部29水平地和/或相对于杆26枢转地移位。例如，这可以为用户提供更真实的步行活动模拟。可以设置用户受益的杆高度和取向。借助于由靠背28提供的约束动作，表面24的大小可以被限制为例如1平方米的紧凑表面积，但是适合于执行步行活动并且能够生成逼真地改变的沉浸式现实图像。
也可以采用用于约束用户的上身部分(例如骨盆区域)的其它部件。
如本文所述，“纵向”是远离靠背28的方向，通常平行于表面24的长侧，而“横向”通常垂直于纵向，例如相对于纵向在30-150度的范围内。
在一些实施例中，可以通过两个独立且多维可移动的搁脚板34和35使步行活动成为可能。搁脚板34和35中的每一个可以被提供例如在纵向、横向、竖直方向上以及围绕摇摆、倾斜和/或俯仰轴线旋转的指定自由度。应当理解，脚绕摇摆轴线的旋转使得能够模拟整个身体的旋转。
在一些实施例中，可以通过全方向跑步机使步行活动成为可能。
在一些实施例中，两个纵向延伸的轴42a和42b可以各自可旋转地安装在从表面24的相应横向端部49向上突出的一对相对支架44和45内，并且可以分别用于促进搁脚板34和35的纵向移位。相对支架44和45可以与连接到表面24的横向端部49的对应侧框架元件43一体地形成。侧框架元件43可以适于搁置在下面的地板表面FS上，使得表面24定位在地板表面FS上方。
在一些实施例中，每个细长搁脚板可以包括下部滑动构件52，下部滑动构件配置有笼架54，一个或多个可滑动元件56可移动地安装在笼架54内，以便与表面24可滑动地接触。每个可滑动元件56可以是例如全向轮、具有低摩擦系数的滑板或脚轮，该全向轮具有装配在其圆周中的多个辊以促进除了常规滚动或转动运动之外的横向运动。在一些实施例中，平面保护性表面57可以从上方连接到笼架54，并且两个间隔开的邻接部58和59可以在搁脚板的端部处从表面57向上突出。
在一些实施例中，用户脚例如通过专用条带连接到其上的可竖直移动板62通过促进垂直移动的连接件63连接到例如表面57的中心区域，并且足够坚固以在抬起时支撑用户脚的重量。当板62被设定到降低位置时，其邻接表面57并且与邻接部58和59的上表面基本上共面。压力传感器可以安装在每个邻接部58和59上，以便检测步降状态，如下文将描述的。
例如，搁脚板34、35的板62的竖直位移可以使脚自由地上下移动，同时通过板62保持相应的搁脚板与脚机械地连接，并且被动地跟随脚在例如水平和摇摆方向上的位置。只要(例如，下面关于图8和图9描述的)联接构件105与惯性载荷断开，脚就可以以最小的摩擦阻力自由移动。
在一些实施例中，为了实现横向运动，可以使用也在下面的图5中示出的例如矩形截面的齿条元件67。齿条元件67可以连接到例如线性引导元件68的下侧，线性引导元件68可通过固定到构件72的线性延伸元件66引入，构件72可相对于轴42移位。元件66可以穿过每个搁脚板的笼架54并且与笼架54成力传递关系，同时还与围绕相应的轴42安装(例如围绕轴42松散地安装)的小齿轮69相互啮合。当用户脚横向移动并且施加向下的力到搁脚板时，作为响应，齿条元件67类似地横向移位，并且导致相应的纵向延伸轴42旋转。
可以使用穿过每个搁脚板的笼架54并与其成力传递关系的另一种类型的细长元件来代替齿条元件(例如，下面参照图10和11描述的铰接臂130)以及不同类型的传动装置。例如，可以使用滑轮和皮带。细长元件与笼架之间的枢转连接可以构成摇摆轴线。摇摆轴线可以与诸如惯性机构的载荷连接和脱离。
在图3所示的实施例中，横向延伸轴77可旋转地安装在两个远侧支架45a和45b中，并且安装在轴77的每个端部处的锥齿轮78与安装在对应的纵向延伸的轴42的端部处的配合锥齿轮相互啮合。因此，相应的纵向延伸轴42的旋转将运动传递到横向延伸轴77并使横向延伸轴77旋转。作为响应，使例如通过一组锥齿轮84运动地连接到横向延伸轴77的动态惯性机构82旋转并储存动能。在一些实施例中，可以使用带代替横向延伸轴77。
动态惯性机构82可以两种模式操作。在第一加载模式中，惯性机构82响应于主动用户腿部运动而存储动能。在第二释放模式中，储存的动能在用户腿部运动减速之后被释放，从横向延伸轴77传递到两个纵向延伸轴42a和42b。因此，与反映惯性相关联的该释放动能将力施加到静止或减速的搁脚板上，该力以类似于由下面的地面施加到步行者的脚的反作用力的方式抵抗随后的主动用户腿部运动。
在一些实施例中，当响应于相应搁脚板的横向向外移动使轴42a和42b中的一个或两个旋转时，锥齿轮78可以被构造成使得横向延伸轴77在相同的第一旋转方向上旋转，例如朝向表面24的相应横向端49(例如，如图2所示)。当响应于与横向向外运动相反的相应搁脚板的横向向内运动使轴42a和42b中的一个或两个旋转时，横向延伸轴77可以类似地在相同的第二旋转方向上旋转。
应该理解，作为轴42a和42b两者与横向延伸轴77的运动学连接件的结果，它们可以在横向延伸轴77旋转时旋转。这种同时旋转响应于由第一腿部发起的腿部运动而对第二腿部产生一定程度的阻力，尽管该阻力在幅度上小于响应于由第一腿部发起的减速腿部运动由动态惯性机构82提供的阻力。
当使轴42a和42b中的一个或两个在与其在先前横向移位操作期间所经受的旋转方向相同的方向上旋转时，动态惯性机构82可以储存附加的动能。在通过一个或两个搁脚板终止横向移位操作时，动态惯性机构82可以通过传递所反映惯性来抵抗速度的变化。
响应于可独立移动搁脚板的操作，第一搁脚板在第一横向移位操作期间被移位以产生惯性载荷。在第一横向移位操作终止之后，惯性载荷在执行第二横向移位操作之前经由相应的纵向延伸轴反映到第二搁脚板。
图4中示出了动态惯性机构82的示例性结构。动态惯性机构82可以包括通过一组锥齿轮运动学地连接到横向延伸轴的可旋转竖直轴81和两个相反指向的杆83，每个杆83设置有相等的配重86。杆83枢转地连接到轴81，使得它们与轴81的角间距可以调节，以便于例如限定惯性机构82的惯性矩。惯性矩可以以这样的方式定义，使得要从相关联的所存储动能和/或动量变化导出的所反映惯性载荷可以等于来自实际移动体的所预期脚施加力。在一些实施例中，配重86的质量、配重86与杆81的距离、配重86(和/或杆83)与轴81的角间距和轴81/配重86的旋转速度中的至少一个可以基于用户的重量、身高和要提供的所期望惯性载荷中的至少一个来限定。在一些实施例中，配重86可以相对于杆81对称地设置。在一些实施例中，配重86的质量可以通过例如将液体从(例如，杆81)其旋转中心注入到配重86内的袋中/从配重86内的袋中移除来改变。
在图5所示的实施例中，可以是例如直线形的小齿轮外壳72可以包括适于可释放地联接小齿轮69和纵向延伸轴42的离合器机构74。
在一些实施例中，纵向延伸轴42可以配置有一个或多个花键76和小齿轮69，小齿轮连续地与齿条元件67相互啮合，并松散地安装在花键轴42周围。长形花键螺母71安装在花键轴42上，该长形花键螺母71例如在纵向方向上用作线性引导件，其长度大致等于外壳72的长度。花键螺母71和花键轴42可以能够一致地旋转，而花键螺母71可以能够相对于花键轴42纵向移位。在一些实施例中，安装在小齿轮外壳72的每个侧壁73内的轴承85使得花键螺母71能够相对于小齿轮外壳72旋转。
在一些实施例中，离合器机构74可联接到小齿轮69，并可配置有环形联接环75。联接环75可以例如形成有从其径向向内边缘径向延伸用于与花键螺母71固定的一个或多个凹槽79，使得离合器机构74将与花键螺母71一起旋转。当脚施加的步降力由搁脚板的保护性表面57或板62接收时(例如，如图2所示)，该力向下传递到齿条元件67上，使得离合器机构74与小齿轮69联接。通过离合器机构74与小齿轮69之间的接合，横向脚运动引起齿条元件67的相应横向位移以及小齿轮69和花键轴42的旋转。当脚施加的力被释放时，离合器机构74变成与小齿轮69分离。
螺母花键71与花键轴42之间的接合可促进小齿轮外壳72响应于用户脚的纵向运动而沿轴42纵向移动。
在步降状况(step-down condition)期间引起花键轴42旋转的能力可以有利地促进所反映惯性载荷的选择性传递。也就是，加载模式仅在步降状况期间成为可能，并且释放模式在没有步降状况期间(例如，当相应的腿部抬起时)执行。通过交替启动加载模式和释放模式，用户能够通过周期性地暴露于反作用力来模拟常规的步行活动。
在图6至图9所示的实施例中，步行模拟装置20可包括对用户的纵向脚位移起反作用的动态惯性机构92。纵向反作用惯性机构92可以与横向反作用惯性机构82相同，并且可以运动学地连接到横向延伸轴97，该横向延伸轴97例如定位在表面24下方并且例如相对于横向延伸轴77定位在近侧，横向反作用惯性机构82连接到该横向延伸轴77。
在一些实施例中，轴97可以连接到两个横向间隔开的近侧滑轮96a和96b，例如以便于轴97的旋转。环形带94可以环绕在每个近侧滑轮上以及相应的远侧滑轮93a、93b上，后者可旋转地安装在例如相应的侧框架元件43中。当皮带94响应于脚施加的力而被纵向驱动时，使每对相应的近侧滑轮和远侧滑轮旋转。因此使轴97旋转并将运动传递到纵向反作用惯性机构92。
当横向反作用惯性机构82和纵向反作用惯性机构92都在使用中时，用户腿部各自暴露于从横向和纵向传递的所反映惯性，以提供更逼真的步行活动。
在一些实施例中，如果需要，可以仅采用横向反作用惯性机构82和纵向反作用惯性机构92中的一个。
在一些实施例中，环形带94的纵向位移可以通过例如可释放的联接构件105来与小齿轮外壳72的纵向位移相协调。在一些实施例中，可以使用花键轴代替带94。联接构件105可以通过连接元件101来与小齿轮外壳72纵向间隔开，例如，向远侧间隔开，连接元件101可以竖直定向并且配置有倾斜边缘。在一些实施例中，联接构件105可以包括主体103，主体103设置有底部固定水平板107，底部固定水平板107适于定位在带94和上板108的略下方，上板108枢转地连接到主体103。
当用户腿部的重量集中在搁脚板上时，向下指向的脚施加的力通过齿条元件67传递(例如，如图5所示)，以引起离合器机构74与花键轴42之间的接合，使得随后的纵向脚运动将引起小齿轮外壳72的相应纵向运动，并且随后的横向脚运动将引起纵向延伸轴42的旋转。向下指向的脚施加的力附加地通过轴42、小齿轮外壳72、连接元件101和主体103传递，使得上板108将被设定到图8所示的第一枢转位置，在该第一枢转位置处，上板108基本上平行于下板107并与带94接合。当联接构件105与带94接合时，小齿轮外壳72的纵向运动引起带94的相应纵向运动，以及轴97和动态惯性机构92的旋转。
当用户腿部被抬起并且向下指向的脚施加的力停止通过齿条元件传递时，上板108将被设定到图9所示的第二枢转位置，在该第二枢转位置处，上板108与带94分离。
在一些实施例中，联接构件105可以是电子致动的。在检测到步降状况时，压力传感器7(例如，如图1所示)可以将信号传送到处理器9，处理器9继而可以命令联接构件105的致动以便与带94接合。在检测到步升状况时，压力传感器7(例如，如图1所示)可以将信号传送到处理器9，处理器9继而可以命令联接构件105的致动，以便与带94分离。
在一些实施例中，每个联接构件105与相应的带94的接合的量度可以根据如由压力传感器7测量的、由用户脚施加在相应的搁脚板上的压力来设定。例如，由用户脚施加在相应的搁脚板上的压力越大，相应的联接构件105与相应的带94的接合越强。这可以例如使得能够模拟用户脚与地板表面的接触的量度。例如，如果用户在地板表面上稍微拖动其脚，则与用户完全站在相应的脚上的情况相比，相应的联接构件105与相应的带94的接合量度可能更弱。
在一些实施例中，离合机构74可以被配置为根据由用户脚施加的压力来调节每个联接构件105与相应的带94的接合量度。
在一些实施例中，可以采用连接到滑轮的环形带来代替齿条和小齿轮装置或代替花键轴装置。
在图10至图11所示的实施例中，根据本发明的一些实施例，步行模拟装置20可包括对用户的摇摆脚位移起反作用的动态惯性机构112。摇摆反作用惯性机构112可以与例如横向反作用惯性机构82和/或纵向反作用惯性机构92相同。在一些实施例中，摇摆反作用惯性机构112可以运动学地连接到纵向延伸轴120。
在图10至图11所示的实施例中，小齿轮外壳72可以构造成沿着运动学地连接到横向反作用惯性机构82的纵向轴42和运动学地连接到摇摆反作用惯性机构112的纵向轴120移位。
在一些实施例中，搁脚板34、35中的每一个可以枢转地连接到固定板122，以使相应的搁脚板能够在平行于装置20的地板表面/刚性表面24的平面内旋转。在图10至图11所示的实施例中，搁脚板34、35中的每一个可以使用铰接臂130(例如，代替上文描述的齿条元件67)连接到小齿轮外壳72。铰接臂130可以使用在铰接臂130的端部处的臂齿轮132联接到小齿轮69。铰接臂130可以实现搁脚板34、35的横向运动。
每个搁脚板34、35与纵轴120的运动学连接件(例如，其运动学地连接到摇摆反作用惯性机构112)可以通过一组齿轮124、滑轮126和皮带128(例如，如图10至图11所示)来实现。例如，齿轮124、滑轮126和带128中的至少一些可以沿着铰接臂130设置。
在一些实施例中，铰接臂130可以被配置为响应于搁脚板34、35的横向运动来补偿铰接臂130的角度的非线性变化。例如，一个或多个齿轮124可以是螺旋齿轮(例如，具有可变直径的齿轮)。在一些实施例中，步行模拟装置20可以包括附加铰接臂，用于响应于搁脚板34、35的横向运动来补偿铰接臂130的角度的非线性变化。附加铰接臂可以例如垂直于铰接臂130，并且在其一端可移动地连接到纵向轴120，并且在其另一端可移动地连接到小齿轮外壳72或铰接臂130。
虽然已经通过说明的方式描述了本发明的一些实施例，但是显而易见的是，在不超出权利要求的范围的情况下，可以在本领域技术人员的范围内进行许多修改、变形和调整，并且使用许多等同物或替代解决方案来实施本发明。
在以上描述中，实施例是本发明的示例或实现。“一个实施例”、“实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定都指代相同的实施例。尽管可以在单个实施例的上下文中描述本发明的各种特征，但是这些特征也可以单独提供或以任何合适的组合提供。相反，尽管为了清楚起见，本文可以在单独的实施例的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例中实现。本发明的某些实施例可以包括来自上面公开的不同实施例的特征，并且某些实施例可以包含来自上面公开的其他实施例的元件。在特定实施例的上下文中公开的本发明的元件不应被视为仅将它们的使用限制在特定实施例中。此外，应当理解，本发明可以以各种方式执行或实践，并且本发明可以在除了以上描述中概述的实施例之外的某些实施例中实现。
本发明不限于这些图或相应的描述。例如，流程不需要移动通过每个示出的框或状态，或者以与示出和描述的完全相同的顺序移动。除非另有定义，否则本文使用的技术和科学术语的含义通常是本发明所属领域的普通技术人员所理解的。虽然已经关于有限数量的实施例描述了本发明，但是这些实施例不应被解释为对本发明的范围的限制，而是作为一些优选实施例的示例。其他可能的变化、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受到目前为止所描述的内容的限制，而是受所附权利要求及其法律等同物的限制。

Claims (22)

1.一种步行模拟装置，包括：
用户脚接口；
动态惯性机构，配置成提供惯性载荷；以及
运动学连接件，配置成能够在所述动态惯性机构与所述用户脚接口之间传递运动。
2.根据权利要求1所述的步行模拟装置，包括：
可独立移动的第一搁脚板和第二搁脚板，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个通过相应的运动学连接件联接到所述动态惯性机构以提供惯性载荷；以及
可释放的第一联接构件和第二联接构件，所述第一联接构件和所述第二联接构件分别相对于所述第一搁脚板和第二搁脚板的对应运动学连接件可联接和可分离；
其中，所述第一联接构件和所述第二联接构件在向下指向的脚施加的力传递到所述第一联接构件和所述第二联接构件时，相对于对应的所述运动学连接件被设定到联接位置，以能够响应于腿部运动将运动传递到所述动态惯性机构，并且在所述向下指向的脚施加的力被释放时，相对于对应的所述运动学连接件被设定到分离位置。
3.根据权利要求2所述的步行模拟装置，其中，所述动态惯性机构配置为至少一个存储动能并经由对应的运动学连接件将所存储的动能释放到所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的静止或减速搁脚板。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的步行模拟装置，其中，所述动态惯性机构响应于以下运动中的至少一个：
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的横向运动；
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的纵向搁脚板运动；以及
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的摇摆搁脚板运动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的步行模拟装置，其中，所述动态惯性机构是可重新配置的，以便于限定机构特定的惯性矩。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的步行模拟装置，其中，所述第一联接构件和所述第二联接构件中的每一个与所述第一搁脚板和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度由用户的相应脚施加在所述第一搁脚板和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力限定。
7.根据权利要求6所述的步行模拟装置，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个包括压力传感器，所述压力传感器配置为测量由相应的脚施加在所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的相应搁脚板上的压力，并且其中，所述步行模拟装置包括处理器，所述处理器配置为：
从所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的所述压力传感器接收读数；
基于相应的压力传感器的所述读数，确定所述第一联接构件和第二联接构件中的每一个与所述第一搁脚板和第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度；以及
控制所述第一联接构件和所述第二联接构件以根据对应的所确定接合量度与所述第一联接构件和所述第二联接构件中的对应联接构件接合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的步行模拟装置，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个包括可竖直移位板，在整个步行循环中，对应的脚可与所述可竖直移位板接合。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的步行模拟装置，包括脚跟踪和搁脚板移动机构以及处理器，并且其中：
所述脚跟踪和搁脚板移动机构包括：
第一马达组件和第二马达组件，配置为分别使所述第一搁脚板和所述第二搁脚板在搁脚板平面中的纵向方向、横向方向和围绕相应搁脚板的摇摆轴线中的至少一个方向上移动；
脚跟踪传感器，配置为跟踪用户脚的移动并生成指示用户脚的移动的脚运动数据；并且
所述处理器配置为：基于所述脚运动数据检测用户的至少一只脚不与所述第一搁脚板和第二搁脚板中的相应至少一个搁脚板接触；
将所述第一联接构件和所述第二联接构件中对应于至少一个搁脚板的至少一个联接构件与所述第一马达组件和第二马达组件中对应的至少一个马达组件联接；
基于所述脚运动数据控制至少一个马达组件，以移动相应的至少一个搁脚板；
基于所述脚运动数据检测所述至少一个搁脚板与相应的至少一个搁脚板接触；以及
将至少一个马达组件与相应的至少一个搁脚板分离。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的步行模拟装置，包括靠背，所述靠背配置为约束用户的纵向运动、横向运动和旋转运动中的至少一个，所述靠背能根据用户的高度调节，并配置为相对于地板表面在纵向方向、竖直方向、横向方向、摇摆方向、俯仰方向和滚动方向中的至少一个方向上移动。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的步行模拟装置，还包括：至少一个位置传感器和至少一个压力传感器，所述至少一个位置传感器和所述至少一个压力传感器设置在所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个上；以及处理器，配置为接收和处理来自所述位置传感器中的每一个的位置指示信号和来自所述压力传感器中的每一个的力指示信号，以确定相关联的实时腿部运动的特性。
12.根据权利要求11所述的步行模拟装置，还包括沉浸式现实生成装置，所述浸式现实生成装置配置为生成表示沉浸式现实环境的图像，所述沉浸式现实环境对应于分别与所述第一搁脚板和第二搁脚板接合的用户第一腿和第二腿的实时位置。
13.一种脚动力沉浸式现实系统，包括：
步行模拟装置，包括：
用户脚接口；
动态惯性机构，配置成提供惯性载荷；以及
运动学连接件，配置成能够在所述动态惯性机构与所述用户脚接口之间传递运动；
至少一个位置传感器和至少一个压力传感器，设置成用于用户的第一脚和第二脚中的每一个；以及
处理器，配置为：
接收并处理来自所述位置传感器中的每一个的位置指示信号和来自所述压力传感器中的每一个的力指示信号，以确定相关联的实时腿部运动的特性；以及
生成表示沉浸式现实环境的图像，所述沉浸式现实环境对应于用户的第一脚和第二脚的实时位置。
14.根据权利要求13所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述步行模拟装置包括：
可独立移动的第一搁脚板和第二搁脚板，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个搁脚板通过相应的运动学连接件联接到所述动态惯性机构以提供惯性载荷；以及
可释放的第一联接构件和第二联接构件，分别相对于所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的对应运动学连接件可联接和可分离；
其中，所述第一联接构件和所述第二联接构件在向下指向的脚施加的力传递到其上时，相对于对应的运动学连接件被设定到联接位置，以能够响应于腿部运动将运动传递到所述动态惯性机构，并且在所述向下指向的脚施加的力被释放时，相对于对应的运动学连接件被设定到分离位置。
15.根据权利要求14所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述动态惯性机构配置为至少一个存储动能并经由相应的运动学连接件将所存储的运动能释放到所述第一搁脚板和第二搁脚板的静止或减速搁脚板。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述动态惯性机构响应于以下运动中的至少一个：
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的横向运动；
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的纵向搁脚板运动；以及
所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的摇摆搁脚板运动。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述动态惯性机构是可重新配置的，以便限定机构特定的惯性矩。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述第一联接构件和所述第二联接构件中的每一个与所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度由用户的相应脚施加在所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的相应搁脚板上的压力限定。
19.根据权利要求18所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个包括压力传感器，所述压力传感器配置为测量由相应的脚施加在所述第一搁脚板和第二搁脚板的相应搁脚板上的压力，并且其中，所述处理器配置为：
从所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个的所述压力传感器接收读数；
基于相应的压力传感器的所述读数，确定所述第一联接构件和所述第二联接构件中的每一个与所述第一搁脚板和所述第二搁脚板的相应运动学连接件的接合量度；以及
控制所述第一联接构件和所述第二联接构件以根据对应的所确定接合量度与所述第一联接构件和所述第二联接构件中的对应联接构件接合。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述第一搁脚板和所述第二搁脚板中的每一个包括可竖直移位板，在整个步行循环中，对应的脚可与所述可竖直移位板接合。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述步行模拟装置包括脚跟踪和搁脚板移动机构，所述脚跟踪和搁脚板移动机构包括：
第一马达组件和第二马达组件，所述第一马达组件和所述第二马达组件配置为分别在搁脚板平面中的纵向方向、横向方向和围绕相应搁脚板的摇摆轴线中的至少一个方向上移动所述第一搁脚板和所述第二搁脚板；
脚跟踪传感器，配置为跟踪所述用户脚的移动并生成指示用户的脚的移动的脚运动数据；并且
其中，所述处理器配置为：
基于所述脚运动数据，检测用户的至少一只脚不与所述第一搁脚板和第二搁脚板中的相应至少一个搁脚板接触；
将所述第一联接构件和所述第二联接构件中对应于至少一个搁脚板的至少一个联接构件与所述第一马达组件和所述第二马达组件中对应的至少一个马达组件联接；
基于所述脚运动数据控制至少一个马达组件以移动相应的至少一个搁脚板；
基于所述脚运动数据检测至少一个搁脚板与相应的至少一个搁脚板接触；以及
将至少一个马达组件与相应的至少一个搁脚板分离。
22.根据权利要求13至21中任一项所述的脚动力沉浸式现实系统，其中，所述步行模拟装置包括靠背，所述靠背配置为约束用户的纵向运动、横向运动和旋转运动中的至少一个，所述靠背可根据用户的高度调节，并配置为相对于地板表面在纵向方向、垂直方向、横向方向、摇摆方向、俯仰方向和滚动方向中的至少一个方向上移动。
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