CN1430174A - 可携式脚踏车仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可携式脚踏车仿真装置，是一种可将一般脚踏车以可移除方式支承在其上进行脚踏车运动，以将脚踏车的倾斜、俯仰及方向等姿态与速度等信息连接至一交互式或虚拟实境计算机游戏程序，通过此使得骑乘者可与此计算机游戏程序产生互动，而使骑乘的运动者在使用现行的脚踏车于任何地方骑乘运动时，可通过此可携式脚踏车仿真装置来达到于各样实际情境骑脚踏车相同的运动与娱乐效果。

Description

可携式脚踏车仿真装置

技术领域

本发明涉及一种可携式脚踏车仿真装置，是一种可将一般脚踏车以可移除方式支承在其上的交互式仿真装置，运动者在室内运动时，可通过此交互式的可携式脚踏车仿真装置同时达到娱乐与运动的目的。

背景技术

请参阅图1的现有技术可携式脚踏车与计算机系统示意图，将现有脚踏车10置于一组可携式脚踏车支撑装置上(USPatent，No.6126571)。此脚踏车支撑装置包括一前轮支撑结构121及一后轮支撑结构165。前轮支撑结构121包括有一前轮感应机组123设于一前基座125上，而当脚踏车的前轮12固定在此前轮感应机组123上时，使感应机组123将脚踏车10的方向通过信号线19传送至计算机系统。后轮支撑结构165包括有一后基座167、一支架169用以支撑脚踏车10的后轮16的轮轴以使脚踏车10的车身13不会上下前后左右移动及侧向倾斜、多个后轮支撑滚轮161设于该后基座167上用以与脚踏车10的后轮16接触及连动、以及后轮感应滚轮163与后轮支撑滚轮161接触及连动以感测后轮支撑滚轮161的转速并将此转速透过信号线15及信号线19传送至计算机系统。

当运动者11脚踏踏板14作健身运动时，会带动后轮感应滚轮163，可通过此测试转速而得到脚踏车行进的速度。脚踏车10的方向杆18上设置一电源开关150，当电源打开时，可通过讯号线15将前轮感应机组123与后轮感应滚轮163做讯号连结，讯号包括方向与速度，并通过连接讯号线19连接一计算机控制装置(未显示于图上)作为测量速度与方向，并进一步仿真脚踏车功能。

上述现有可携式脚踏车与计算机控制装置，虽可让骑乘者的速度与方向传送至计算机控制装置，只是其车身固定在一支撑架上而无法侧向倾斜，也无法上下摆动，不能让骑乘者真正感受到的脚踏车运动在各种环境中的侧向倾斜。

发明内容

为解决上述现有的一般健身脚踏车缺乏真实感的缺点，本发明因而提出一可携式脚踏车仿真装置，用以配合一般的脚踏车，达到兼具方便、娱乐、运动与临场感的效果。

在本发明的可携式脚踏车仿真装置的一较佳实施例中，包括有一前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向，该前轮支撑结构包含有一方向传感器用于感测该前轮的方向资料；一后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜，该后轮支撑结构包含有一速度传感器用于感测该后轮的速度资料及一倾斜传感器用于感测该车身的倾斜资料；一控制装置，包含一控制器及一控制面板，该控制器可接该控制面板的设定资料、该前轮的方向资料、该后轮的速度资料、及该车身的倾斜资料；以及一计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置与该控制装置信号连接而可读取该等面板设定资料、方向资料、速度资料及倾斜资料，且该等游戏主体可响应于该等资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。

在本发明的可携式脚踏车仿真装置的另一实施例中，包括有：一前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向，该前轮支撑结构包含有一方向传感器用于感测该前轮的方向资料；一后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜，该后轮支撑结构包含有一速度传感器用于感测该后轮的速度资料及一倾斜传感器用于感测该车身的倾斜资料；一控制装置，包含一控制器及一控制面板，该控制器可接该控制面板的设定资料、该前轮的方向资料、该后轮的速度资料、及该车身的倾斜资料；以及一计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置与该控制装置信号连接而可读取该等面板设定资料、方向资料、速度资料及倾斜资料，且该等游戏主体可响应于该等资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。更加优选的是，本发明还包含一控制装置可控制该脚踏车的车身姿态。

在本发明的可携式脚踏车仿真装置的又一实施例中，包括有：一前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向，该前轮支撑结构包含有一方向传感器用于感测该前轮的方向资料；一后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜，该后轮支撑结构包含有一速度传感器用于感测该后轮的速度资料及一倾斜传感器用于感测车身的倾斜资料；以及一计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置可读取该等方向、速度及倾斜资料，且该等游戏主体可响应于该等方向、速度及倾斜资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。更加优选的是，本发明还包含一控制装置可控制该脚踏车的车身姿态。

有关本发明的详细内容及技术，现配合附图说明如下：

附图说明

图1为现有技术可携式脚踏车与计算机控制装置示意图；

图2A为本发明第一实施例可携式脚踏车仿真装置侧视

示意图；

图2B为本发明第一实施例可携式脚踏车仿真装置后视

示意图；

图2C为本发明第一实施例的可携式脚踏车仿真装置运

作流程方块图；

图2D为本发明实施例的可携式脚踏车仿真装置设有虚

拟实境盔上显示器示意图；

图3A为本发明第二实施例可携式脚踏车仿真装置侧视

示意图；

图3B为本发明第二实施例可携式脚踏车仿真装置后视

示意图；

图3C为本发明第二实施例可携式脚踏车仿真装置运作

流程方块图；

图4A为本发明第三实施例的可携式脚踏车仿真装置示

意图；以及

图4B为本发明第三实施例的可携式脚踏车仿真装置运

作流程方块图。

具体实施方式

请参阅图2A至2D，为本发明第一实施例可携式脚踏车仿真装置200的示意图，包括一前轮支撑装置220、一后轮支撑装置240、一控制装置260及一计算机装置280。图2A为该可携式脚踏车仿真装置200的侧视示意图，图中并包含了一现有的脚踏车10架设于该可携式脚踏车仿真装置200之上，以及一运动者11正在骑乘使用的情形。

该前轮支撑装置220包含一前基座222、一旋转机组224设于该前基座222上、及一方向传感器226。该旋转机组224以可旋转的方式设于该前基座222上，用于支撑该脚踏车10的前轮12在其上并随着前轮12而旋转，且让前轮12可在其上侧向倾斜。该前基座222中设有该方向传感器226，可测出该旋转机组224与该前基座222间的相对运动，包括角位置及角速度等。该前轮支撑装置220更可包含一倾斜装置228，例如一弹簧机构倾斜装置，设于该旋转机组224，用以当前轮12倾斜时提供支撑及/或回复的力量在其上。虽然在本实施例中，该倾斜装置228设于该旋转机组224上，但该倾斜装置228亦可设于该前基座222上。

该后轮支撑装置240包括有一后基座242、一支架结构244设于该后基座242上、多个个后轮支撑滚轮246设置于该支架结构244上、一倾斜装置248、速度传感器250、以及倾斜传感器252。如图2B所示，该后轮支撑装置240利用该倾斜装置248，例如像是一组弹簧机构254，设于后基座242的一侧支撑架256上而与该后轮16的轮轴20相接，提供后轮16倾斜时的支撑及/或回复的力量。此外，该倾斜装置248利用连接机构258以可移除的方式安装于后轮16的轮轴20上，故于使用后可自该轮轴20拆除而使脚踏车10与后轮支撑装置240分离。虽然在本实施例中，该倾斜装置248设于该后基座242上，但该倾斜装置248亦可设于该支架结构244上。

虽然有该倾斜装置248的存在以提供保持车身回复原来垂直地面位置的力量，但实际上车身及其上的骑乘者的重量，实际上主要还是经由后轮16而传递至该等后轮支撑滚轮246而为其所承受，故后轮16实紧密地压在该等后轮支撑滚轮246上，而当后轮16时带动该等后轮支撑滚轮246。该速度传感器250用以感测后轮支撑滚轮246及/或后轮16的转速或速度。虽然在本实施例中，该速度传感器250与该后轮支撑滚轮246相接触而可测得其转速，进而测出该后轮16的转速或速度，但在该速度传感器250亦可设置为与该后轮16直接接触而测出该后轮16的转速或速度。该倾斜传感器252用以感测后轮16相对于地面的倾斜运动，例如倾斜角度与倾斜速度等。在某种实施例中，该等后轮支撑滚轮246亦可作为负载而提供惯性，以使得骑乘者11感受到加速与减速的不易而有真实感与临场感。

该控制装置260包括一控制器262及一控制面板264，且该控制器262经由一第一信号线266连接与该控制面板264。该控制装置260经由第二信号线268与该前轮支撑装置220相连、经由第三信号线270及第四信号线272与该后轮支撑装置240相连、以及经由第五信号线274与该计算机装置280相连。

该控制面板264上具有一电源开关275，并具有其它控制机构而可设定所使用的游戏种类，并进一步设定该游戏的各种选项，以及设定游戏的计算机装置280的环境；此等设定可经由该一第一信号线266由控制面板264传送至该控制器262，再经由该第五信号线274传送至计算机装置280。控制器262由第二信号线268与该方向传感器226相连，前轮12的方向经由此第二信号线268传送至该控制器262，再经由该第五信号线274传送至计算机装置280。控制器262由第三信号线270与该速度传感器250相连，后轮16的速度经由此第三信号线270传送至该控制器262，再经由该第五信号线274传送至计算机装置280。控制器262由第四信号线272与该倾斜传感器252相连，后轮16的倾斜状态经由此第四信号线272传送至该控制器262，再经由该第五信号线274传送至计算机装置280。

该计算机装置280包括一中央处理单元282、一影像输出装置284、以及游戏程序286。该计算机装置280的内部连接方式与本发明的其它装置间的控制方块图如图2C所示；虽然在本实施例中显示出该计算机装置280的一种内部连接方式，但熟悉该项技艺者当知，该计算机装置280的内部连接方式当可有多种变化而不仅限于图2C所示。

该计算机装置280与该控制装置260经由第五信号线274相连，故可透过该控制器262而得知该控制面板264的各种设定以及脚踏车10的方向、倾斜等姿态与速度等资料。该游戏程序286为一软件或一韧体装置，可为一个二度空间交互式游戏软件或韧体或一个三度空间虚拟实境游戏软件或韧体，而可于进行游戏时因应游戏程序286的各种设定、控制面板264的各种设定、及与脚踏车10的各种设定以及脚踏车10的方向、倾斜等姿态与速度等产生互动而反应在该影像输出装置284上。

当该游戏程序286为一个二度空间交互式游戏时，该影像输出装置284可为一屏幕，例如一大屏幕288(可为投影式、电浆式、LCD式、LED式等)或一计算机屏幕或一电视屏幕或一电视墙等。当该游戏程序286为一虚拟实境游戏时，该影像输出装置284可为一可为一虚拟实境输出装置，例如一虚拟实境盔上显示器290(如图2D中所示)或一虚拟实境眼镜显示器或一虚拟实境立体投影机或一激光3D立体投影机等。该游戏程序286于执行时，将于该影像输出装置284上显示出一游戏主体，例如一仿真脚踏车(未显示于图中)与骑乘者11所骑的脚踏车10相对应，并反应出脚踏车10的各种状态。该游戏程序286于执行时，更可于该影像输出装置284上显示出不只一个游戏主体，例如另显示出一仿真骑乘者(未显示于图中)与骑乘者11相对应，并可相对于脚踏车10的各种状态而显示出不同的身体姿态。

当骑乘者11开始使用本发明时，可于控制面板264上开启开关275并设定游戏种类及进行各种相关设定项目后，骑乘者11即能由该影像输出装置284看到身处的情境并开始游戏，而脚踏车10的姿态即可传送至控制装置260，如脚踏车10的方向可由方向传感器226透过第二信号线传送至控制器262，脚踏车10的倾斜角度即可由倾斜传感器252透过第三信号线传送至控制器262。此外，脚踏车10的速度亦可由速度传感器250传送至控制器262。当控制装置260收到这些讯号时，即透过第五信号线274将其传送至计算机装置280的中央处理单元282，并与该游戏程序286产生互动而改变该仿真脚踏车及/或该仿真骑乘者的状态，且反应在该影像输出装置284上。

另外，当骑乘者11于骑乘中，也可于控制面板264上进行设定调整，此等调整信号亦会透过第一信号线266及第五信274号线传送至计算机装置280中，并与该游戏程序286产生互动而改变该仿真脚踏车及/或该仿真骑乘者的状态，且反应在该影像输出装置284上。由于游戏程序286会不断地产生各种游戏情境，且该等游戏情境会与该仿真脚踏车及/或该仿真骑乘者的状态产生互动而呈现于该影像输出装置284上，而骑乘者11亦可随着该等游戏情境的变化进行脚踏车10的状态调整，例如加速、减速、转向、倾斜等，以与游戏情境产生互动。

请参阅图3A至3B，为本发明第二实施例可携式脚踏车仿真装置300的示意图，其中，与第一实施例相类同的装置以类同的组件符号标示之。该可携式脚踏车仿真装置300包括一前轮支撑装置220、一后轮支撑装置340、一控制装置360及一计算机装置280。在本实施例中，其与本发明第一实施例200的主要差异在于，该后轮支撑装置340所包含的倾斜装置348为一受控倾斜装置，例如一组液压控制倾斜装置，可透过该控制装置360受到该计算机装置280的控制以调整该脚踏车10的倾斜运动，例如倾斜角度及倾斜速度等，如图3A所示。其中，该计算机装置280可因应游戏程序中的情境而发出倾斜运动调整信号，并经由该第五信号线274传送至该控制装置360，再透过一第六信号线376传送至该受控倾斜装置348，以调整该脚踏车10的倾斜运动。该计算机装置380与本发明的其它装置间的控制方块图如图3B所示。

请参阅图4A至4B，为本发明第三实施例可携式脚踏车仿真装置400的示意图，其中，与第一实施例相类同的装置以类同的组件符号标示之。该可携式脚踏车仿真装置400包括一前轮支撑装置420、一后轮支撑装置240、一控制装置460及一计算机装置280。在本实施例中，其与本发明第一实施例200的主要差异在于，该前轮支撑装置420更包含有一升降装置430，例如一液压控制升降装置，可透过该控制装置460受到该计算机装置280的控制以调整该脚踏车10的俯仰运动，例如俯仰角度及俯仰速度等，如图4A所示。其中，该计算机装置280因应游戏程序中的情境而发出倾斜运动调整信号，经由该第五信号线274传送至该控制装置460，再透过一第七信号线478传送至该升降装置430，以调整该脚踏车10的俯仰运动。又，该前轮支撑装置420更可包含一倾斜装置428，例如一弹簧机构倾斜装置，设于该旋转机组224上，用以当前轮12俯仰及/或倾斜时提供支撑及/或回复的力量在其上。该计算机装置280与本发明的其它装置间的控制方块图如图4B所示。

虽然在本实施例中，该升降装置430装设于该前轮支撑装置420上，惟熟悉此技艺者当知该升降装置430亦可设于该后轮支撑装置240上，或是于前轮支撑装置420与后轮支撑装置240两者上皆装设之，亦可达类同的功效。

例如，虽然在本发明的第二、三实施例中，于后轮后轮支撑装置340与前轮支撑装置420两者上，分别单独设有受控倾斜装置348与升降装置430，熟悉本技术领域者当知该受控倾斜装置348与该升降装置430两者可同时装设于本发明的该前轮支撑装置220与该后轮支撑装置240上，以达控制脚踏车10的车身姿态与运动特性的功效。

于是，当骑乘者11将脚踏车10装设在本发明的可携式脚踏车仿真装置上进行运动时，骑乘者11仿佛有身历其境该游戏的虚空间的临场感与真实感，而达到于各样实际情境中骑脚踏车相同的运动、娱乐并方便使用的功效。

以上为本发明可携式脚踏车仿真装置实施例的详细说明，运动者通过现有的一般的脚踏车架设于一可携式脚踏车仿真装置，并配合屏幕影像与头盔等可仿真实境的装置，达到运动与娱乐兼具的目的与功效。

综上所述，充份显示出本发明可携式脚踏车仿真装置在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的新发明，完全符合新型专利的要件，爰依法提出申请。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以的限定本发明所实施的范围。即根据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

附图标记说明

   10.............................脚踏车

   11.............................骑乘者

   12.............................前轮

   13.............................车身

   14.............................踏板

   16.............................后轮

   15.............................讯号线

   18.............................方向杆

   19.............................讯号线

   20.............................轮轴

   121............................前轮支撑结构

   123............................前轮感应机组

   125............................前基座

   150............................电源开关

   161............................后轮支撑滚轮

   163............................后轮感应滚轮

  165.............................后轮支撑结构

  167.............................后基座

  169.............................支架

  200.............................可携式脚踏车仿真装置第一实施例

  220.............................前轮支撑装置

  222.............................前基座

  224.............................旋转机组

  226.............................方向传感器

  228.............................倾斜装置

  240.............................后轮支撑装置

  242.............................后基座

  244.............................支架结构

  246.............................后轮支撑滚轮

  248.............................倾斜装置

  250.............................速度传感器

  252.............................倾斜传感器

  254.............................弹簧

  256.............................侧支撑架

  258.............................连接机构

  260.............................控制装置

  262.............................控制器

  264.............................控制面板

  266.............................第一信号线

  268.............................第二信号线

  270.............................第三信号线

  272.............................第四信号线

  274.............................第五信号线

  275.............................电源开关

  280.............................计算机装置

  282.............................中央处理单元

  284.............................影像输出装置

  286.............................游戏程序

  288.............................大屏幕

  290.............................虚拟实境盔上显示器

  300.............................可携式脚踏车仿真装置第二实施例

  340.............................后轮支撑装置

  348.............................受控倾斜装置

  360.............................控制装置

  376.............................第六信号线

  400.............................可携式脚踏车仿真装置第三实施例

  420.............................前轮支撑装置

  428.............................倾斜装置

  430.............................升降装置

  460.............................控制装置

  478.............................第七信号线

Claims (10)

1.一种可携式脚踏车仿真装置，包括有：

前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向，该前轮支撑结构包含有一方向传感器用于感测该前轮的方向资料；

后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜，该后轮支撑结构包含有一速度传感器用于感测该后轮的速度资料及一倾斜传感器用于感测车身的倾斜资料；以及

计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置可读取该等方向、速度及倾斜资料，且该等游戏主体可响应于该等方向、速度及倾斜资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。

2.如权利要求1所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，还包含一控制装置可控制该脚踏车的车身姿态。

3.如权利要求2所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，其中该控制装置包含一车身侧向倾斜控制装置。

4.如权利要求2所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，其中该控制装置包含一车身俯仰状态控制装置。

5.如权利要求2所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，其中该控制装置包含一控制面板用于下列至少之一的设定：游戏程序种类的设定、游戏环境的设定、脚踏车的设定。

6.如权利要求1所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，其中该计算机装置的该输出显示装置为一个三度空间的立体影像显示装置，并为一虚拟实境影像显示装置。

7.一种可携式脚踏车仿真装置，包括有：

前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向；

后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜；

组感测装置，用于感测下列至少之一的脚踏车运动资料：该前轮的方向资料，该后轮的速度资料，该车身的侧向倾斜资料，该脚踏车车身的俯仰资料；及

计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置与该组感测装置信号连接而可读取该脚踏车运动资料，且该等游戏主体可响应于该脚踏车运动资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。

8.如权利要求7所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，还包含一控制装置可控制该脚踏车的车身姿态。

9.一种可携式脚踏车仿真装置，包括有：

前轮支撑结构，用于可移除地支撑一脚踏车的前轮，并让该前轮可以在其上转动方向，该前轮支撑结构包含有一方向传感器用于感测该前轮的方向资料；

后轮支撑结构，用于可移除地支撑该脚踏车的后轮，并让该后轮可以在其上转动以及侧向倾斜，该后轮支撑结构包含有一速度传感器用于感测该后轮的速度资料及一倾斜传感器用于感测该车身的倾斜资料；

控制装置，包含一控制器及一控制面板，该控制器可接该控制面板的设定资料、该前轮的方向资料、该后轮的速度资料、及该车身的倾斜资料；以及

计算机装置，包含一处理器、一影像输出装置及一交互式游戏程序，其中该处理器用于执行该交互式游戏程序并显示一游戏于该影像输出装置上且该游戏包含有至少一游戏主体；该计算机装置与该控制装置信号连接而可读取该等面板设定资料、方向资料、速度资料及倾斜资料，且该等游戏主体可响应于该等资料而改变显示于该影像输出装置上的游戏主体的状态。

10.如权利要求9所述的可携式脚踏车仿真装置，其特征在于，还包含一车身侧向倾斜控制装置可受到该计算机装置控制，并且该车身侧向倾斜控制装置包含一液压车身侧向倾斜控制装置，而该计算机装置控制的游戏程序透过该控制装置对该液压车身侧向倾斜控制装置进行控制。

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