DE102017110186A1

DE102017110186A1 - System zur Erkennung von Bewegungen von einer das System benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum

Info

Publication number: DE102017110186A1
Application number: DE102017110186.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-15

Abstract

System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) zur Erkennung von Bewegungen von einer Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend einen Sitz (110; 210; 410), Sensoren, die die Bewegungen der Person erfassen, ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel (14) und ein Steuermittel (10, 12), welches in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren den vom Anzeigemittel (14) angezeigten virtuellen Raum verändert. Das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) umfasst weiterhin Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d), die eine Sohle (58; 71) aufweisen. Das zentrale Steuermittel (10, 12) ist ausgebildet die von den Sensoren erfasste Bewegung der Beine in eine synchrone, richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen. Die Sohle (58; 71) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) ist so gewölbt, dass bei der Bewegung der Beine der Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der Person möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erkennung von Bewegungen von einer das System benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend einen Sitz, auf welchem die das System benutzende Person sitzt und welcher drehbar gegenüber einem Untergrund ausgebildet und so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der das System benutzenden Person möglich ist, Sensoren, die die Bewegungen der Person erfassen, ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel und ein zentrales Steuermittel, welches mit den Sensoren und dem Anzeigemittel zum Kommunizieren verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren den vom Anzeigemittel angezeigten virtuellen Raum verändert.
Das Dokument US 9,329,681 B2 offenbart ein System zur Erkennung von Bewegungen von einer das System benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, wobei sich die Person in dem System in aufrechter Haltung durch Gehen fortbewegen kann. Das System ist im Wesentlichen durch einen Unterbau mit einem konkav ausgebildeten Untergrund, der als Aufstandsfläche für eine das System benutzende Person dient, und einen Rahmen zur Fixierung und Stabilisierung der das System benutzenden Person im Beckenbereich gebildet. Die Fixierung des Beckenbereichs erfolgt mit einem Gurt, der das Becken umschließt. Hierdurch kann der Person ein hohes Gefühl von Sicherheit gegeben werden.
Bei dem System bekannt aus dem Dokument US 9,329,681 B2 hat sich aber als nachteilig erwiesen, dass ein „Einstieg“ in das System und ein „Ausstieg“ aus dem System aufgrund des Rahmens und des Gurts sehr unkomfortabel und somit zeitaufwendig für die Person ist.
Das Patent US 5,515,078 A offenbart ein System zum Erfassen von Positionsinformationen und zum Anzeigen eines virtuellen Raums auf der Grundlage der Positionsinformationen. Das System umfasst einen Rechner, eine Basis und einen Stuhl, wobei Teile des Stuhls durch den Benutzer des Systems in Bezug auf die Basis in ihrer Position verändert werden können. Diese Veränderungen werden durch eine Messvorrichtung erfasst. Ferner weist das System einen Monitor auf, der an dem Stuhl angebracht ist und sich mit dem Stuhl mitbewegt. An dem Stuhl oder dem Monitor sind Joysticks angebracht. Die von den Joysticks und von der Positionsmessvorrichtung erfassten Signale werden von dem Prozessor ausgewertet und in den am Monitor angezeigten virtuellen Raum umgerechnet.
Infolgedessen werden bei dem System bekannt aus dem Patent US 5,515,078 A nicht direkt die Bewegungen der das System benutzenden Person erfasst, sondern die Bewegung der Elemente des Stuhls oder der Joysticks, die die Person in ihrer Position verändert. Eine Immersion der das System benutzenden Person, welche ein Hineinschlüpfen der Person in einen virtuellen Körper/ Avatar beschreibt, ist somit in diesem Fall wenn überhaupt nur geringfügig gegeben.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2007 011 704 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren flächigen oder dreidimensionalen Objekten mittels einer Sensoreinrichtung, die Bewegungen oder Belastungen, die auf eine Sitzfläche von einem Benutzer ausgeübt werden, und/oder die Bewegung oder Belastungen ausgeübt durch einen Fuß des Benutzers erfasst. Im Speziellen ist die Sensoreinrichtung ausgebildet eine Bewegung, Lage, Höhe, Beschleunigung und/oder Neigung der Sitzfläche und/oder verschiedene Positionen oder Orientierungen des Fußes des Benutzers zu erfassen. Die Sensoreinrichtung zum Erfassen der Positionen und Orientierungen des Fußes ist dabei durch eine dreidimensional federnde Wippe gebildet, die durch Veränderung des Drucks auf den Fuß in ihrer Stellung verändert wird.
Infolgedessen werden auch bei dieser Vorrichtung nicht direkt die Bewegungen der die Vorrichtung benutzenden Person erfasst, sondern es wird die Bewegung von Elementen erfasst, die die Person bewegt. Gegenüber dem zuvor genannten System ist zwar der Vorteil erhalten, dass der Fuß zusätzlich auch als Eingabegerät herangezogen werden kann, dies erfolgt aber nur solange, wie der Fuß auf der Sensoreinrichtung aufsteht. Eine Erfassung von Bewegungen des Fußes bei nicht auf der Sensoreinrichtung aufstehenden Fuß ist nicht beschrieben, da sich die Wippe nicht mit dem Fuß mitbewegen kann. Eine Immersion der das System benutzenden Person ist somit auch in diesem Fall wenn überhaupt nur geringfügig gegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zur Erkennung einer Bewegungen einer das System benutzenden Person bereit zustellen, bei der direkt die Bewegungen der Person, insbesondere der Beine der Person, erfasst werden, bei der ein Einsatz von Körperteile umschlingenden Fixierungsmitteln vermieden wird und bei der trotzdem eine große Bewegungsfreiheit sämtlicher Gliedmaßen der das System benutzenden Person gegeben ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein System dadurch gelöst, dass das System Cyberfußüberzieher aufweist, die eine Sohle und Befestigungsmittel aufweisen, mit welchen die Cyberfußüberzieher an den Beinen der das System benutzenden Person befestigbar sind, dass das zentrale Steuermittel ausgebildet ist die von den Sensoren erfasste Bewegung der Füße der das System benutzenden Person in zumindest eine X-Komponente und eine Y-Komponente aufzuschlüsseln und in eine synchrone, richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen, wobei eine X-Komponente im Wesentlichen einer Seitwärtsbewegung der Füße entspricht und wobei eine Y-Komponente im Wesentlichen einer Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung entspricht, und dass die Sohle der Cyberfußüberzieher so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der das System benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der das System benutzenden Person möglich ist.
Der Einfachheit halber und aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wird im weiteren Verlauf der Beschreibung die das System benutzende Person mit Person abgekürzt.
Bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Systems sitzt die Person zumindest zum Teil auf dem Sitz auf, wobei je nach Form eines Sitzelements des Sitzes zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der Person möglich ist. So ist zum Beispiel bei einem Sitzelement mit einer flächigen Sitzfläche, beispielsweise einem normalen Stuhl oder einem Bürostuhl, im Wesentlichen nur die Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine möglich. Die Oberschenkel der Person liegen im Wesentlichen auf der Sitzfläche auf.
Bei einem Sitzelement in Sattelform wird beispielsweise den Beinen der Person schon eine größere Bewegungsfreiheit gegeben, wobei die Bewegungsfreiheit bei einem Sitzelement in Fahrradsattelform maximiert werden kann. Die Oberschenkel der Person liegen dabei beim Sitzen nur noch wenig bis gar nicht mehr auf der Sitzfläche auf und die Sitzposition ist um ein vielfaches aufrechter als beim Sitzen auf einer flächigen Sitzfläche. Die Beine können im Wesentlichen ganzheitlich bewegt werden, wobei die Beine der Person in Ruheposition nur noch wenig abgewinkelt sind. Theoretisch ist der Sitz ausgehend von einer Fahrradsattelform noch weiter verkleinerbar, wodurch zwar der Bewegungsfreiheit der Beine weiter erhöht wird, aber ein Sitzkomfort nicht mehr gegeben ist.
Vorteilhaft ist zur Erhöhung der Sicherheit der Person der Sitz mit einer Lehne und/oder einer Armlehne versehen.
Um der Person ein möglichst echtes Gehgefühl zu simulieren weist das System Cyberfußüberzieher auf, die der Person über die Füße gestülpt sind. Die Sohle der Cyberfußüberzieher ist gewölbt, wodurch eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der Person ermöglicht wird. Bevorzugt ist die Wölbung der Sohle an die Form des Sitzes und somit an die Bewegungsfreiheit der Beine der Person angepasst. Die Cyberfußüberzieher sind vorteilhaft durch jegliche Arten von Schuhen, Sandelen oder Socken gebildet. Diese können entweder direkt über einen Fuß der Person gezogen werden oder über eine bereits angezogene Socke und/oder angezogenen Schuh gezogen werden. Ist der Untergrund oder eine auf dem Untergrund aufliegende, um den Sitz angeordnete Auftrittsfläche glatt, sind die Sohlen der Cyberfußüberzieher vorteilhaft mit einem Textil in Form eines Teppichs überzogen. Weisen der Untergrund oder die Auftrittsfläche eine Oberfläche gebildet durch ein Textil, zum Beispiel einen Teppich, auf, ist vorteilhaft die Sohle besonders glatt ausgebildet und aus Metall und/oder Kunststoff, insbesondere aus PE, PEHD, POM oder PA gebildet. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass trotz physischem Kontakt der Cyberfußüberzieher mit dem Untergrund eine Bewegung der Beine bzw. der Füße der Person ohne großen Kraftaufwand möglich ist und dass das System sehr leise ist.
Die Bewegungen der Person, insbesondere der Beine, werden durch Sensoren, die in Betriebslage dezentral zu der Person angeordnet sind, und/oder Sensoren, die die Person in Betriebslage am Körper trägt, erfasst. Die dezentral zur Person angeordneten Sensoren können zum Beispiel durch zumindest einen optischen Sensor, insbesondere zumindest einen auf Infrarot basierten optischen Sensor gebildet sein. Zweckmäßig sind in diesem Zusammenhang an einer Kleidung der Person und/oder an den Cyberfußüberziehern aktive und/oder passive Motion Capture Marker angebracht. Bei aktiven Motion Capture Markern besteht auch die Möglichkeit, dass extern zur Person nur zumindest eine Lichtlasereinheit angebracht ist, wobei diese zum Aussenden von verschiedenen Lichtimpulsen ausgebildet ist. Die Lichtimpulse werden durch die aktiven Motion Capture Marker erfasst, wobei basierend darauf die Bewegungen der Person errechnet werden können. Sensoren, die die Person am Körper trägt, können zum Beispiel magnetische Sensoren, Beschleunigungssensoren, Näherungs- bzw. Abstandssensoren und/oder optische Sensoren umfassen. Vorteilhaft sind magnetische Sensoren, Beschleunigungssensoren, Näherungs- bzw. Abstandssensoren und/oder optische Sensoren in den Cyberfußüberziehern ausgebildet. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Auftrittsfläche oder der Untergrund drucksensitiv ausgebildet ist.
Wichtig ist, dass die von den Sensoren erfassten Bewegungen in Echtzeit in die virtuelle Realität übertragen werden, um das Erleben der virtuellen Realität als besonders echt und körpernah zu erleben. Wenn die Umrechnung der Bewegung der das System benutzenden Person ungenau, zeitlich verzögert oder stark abstrahiert erfolgt, dann tritt bei vielen Personen bei der Benutzung des Systems nach kurzer Zeit Übelkeit auf (VR-Übelkeit). Vorzugsweise wird ein linearer Zusammenhang zwischen der Bewegung der Beine und der Bewegung im virtuellen Raum hergestellt, wodurch das Erleben besonders direkt und echt ist.
Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Systems sind:

- Die sitzende Haltung ermöglicht ein sicheres Sitzen am Sitz und eine im Wesentlichen freie Beweglichkeit der Beine und freie Beweglichkeit der Hände. Eine Abstützung der Person über die Hände und ein Körperteile umschlingendes zusätzliches Fixierungsmitteln zur Stabilisierung der Person ist bei dem erfindungsgemäßen System nicht notwendig. Infolgedessen ist auch der Komfort eines Ein- und Aussteigens in das System bzw. aus dem System ein sehr hoher und die Person kann die Hände frei bewegen. Die Person muss sich bei dem erfindungsgemäßen System im Wesentlichen nur Niedersetzen oder Aufstehen. Hierdurch ist auch der Vorteil erhalten, dass Personen nicht auf das System eingewiesen werden müssen, sondern intuitiv das System benutzen können.
- Eine Vor- und/oder Rückwärtsbewegung im virtuellen Raum wird von der Person auf direkte Weise durch Vor- und/oder Rückwärtsbewegung der Füße ausgelöst. Wobei die Vor- und/oder Rückwärtsbewegung eines Avatars im virtuellen Raum nur bei Bodenkontakt einer real ausgeführten Fußbewegung vollzogen wird.

Zweckmäßig ist in der Sohle der Cyberfußüberzieher zumindest ein Rollelement ausgebildet. Das zumindest eine Rollelement ist vorteilhaft durch eine Walze oder eine Kugel gebildet und ist mittels Lagern in den Cyberfußüberziehern gelagert. Bevorzugt wird ein Drehwinkel des zumindest einen Rollelements mittels einem Drehwinkelsensor, insbesondere einem Hallsensor, erfasst. Das hat den Vorteil, dass durch das zumindest eine Rollelement bei auf der Unterlage aufgesetzten Fuß zuverlässig eine Geschwindigkeit des Cyberfußüberziehers erfasst wird und bei abgehobenen Fuß vom Untergrund nach Auslaufen des zumindest einen Rollelements die Geschwindigkeit null ist. In diesem Zusammenhang weist der Cyberfußüberzieher vorteilhaft Einstellelemente zum Beispiel in Form von Stellschrauben oder Schaumstoffpolstern auf, die auf das zumindest eine Rollelement wirken und dieses Bremsen. Zweckmäßig ist eine Auslaufzeit des zumindest einen Rollelements an eine Position des zumindest einen Rollelements an der Sohle angepasst. Je größer der Abstand zwischen Fußspitze der Person und Rollelement desto länger die Auslaufzeit.
Weisen die Cyberfußüberzieher jeweils nur ein Rollelement auf, ist dieses bevorzugt in der Nähe eines hinteren Drittelpunktes der Unterseite der Sohle der Cyberfußüberzieher angeordnet. Das Rollelement steht vorzugsweise etwa 2 Millimeter über eine glatte gerundete Unterseite der Sohle der Cyberfußüberzieher vor. Das hat den Vorteil, dass die Cyberfußüberzieher auf einem Untergrund oder auf einer Auftrittsfläche, der/die mittels eines Teppichs oder einer sonstigen Textilie bespannt ist, gut gleiten können. Ein Teppich oder die Textilie weist dabei vorteilhaft so eine Florhöhe auf, dass sich das Rollelement leicht in den Teppich drücken kann, wodurch das Rollelement bei einer Gehbewegung der Person einen möglichst langen Kontakt mit dem Untergrund bzw. der Auftrittsfläche aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems werden in weiterer Folge anhand der Figuren näher erläutert:

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Fahrradsattels aufweist.
2a, 2b und 2c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau von Teilen der Ausführungsvariante des Systems gemäß 1.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
4a bis 4c zeigen in verschiedenen perspektivischen Ansichten eine Ausführungsvariante von Cyberfußüberziehern.
5 zeigt eine Seitenansicht des Cyberfußüberziehers gemäß den 4a bis 4c.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
8a bis 8c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau von Teilen der Ausführungsvariante des Systems gemäß 3 oder des Systems gemäß 7.
9 zeigt in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsvariante eines Cyberfußüberziehers.
10a und 10b zeigen in seitlicher perspektivischer Ansicht das Prinzip einer Gehbewegung auf einem Sitz des Systems gemäß 3, 6, oder 7.
11 zeigt eine allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Peson, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Bürositzes aufweist.
13 zeigt eine weitere allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
14 zeigt in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsvariante der Cyberfußüberzieher.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 100 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement 105 eines Sitzes 110 des Systems 100 die Form eines Fahrradsattels aufweist. Das System 100 umfasst weiterhin eine am Untergrund aufliegende Auftrittsfläche 104, durch Sandalen 50b gebildete Cyberfußüberzieher, ein zentrales Steuermittel 10 und ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel. Das Anzeigemittel ist durch eine 3D-Brille 14 gebildet, kann aber auch durch zumindest ein Display oder zumindest einen Beamer gebildet sein.
Das zentrale Steuermittel 10 ist durch einen Computer oder eine Spielekonsole gebildet, wobei das zentrale Steuermittel 10 eine in 1 stark vereinfacht dargestellte Eingabeeinheit 11 aufweist. Die Eingabeeinheit 11 kann zum Beispiel durch ein Touch-Display, eine Maus, zumindest einen Joystick, zumindest einen Controller und/oder eine Tastatur gebildet sein. Das zentrale Steuermittel 10 ist bei dem System 100 extern zu dem Anzeigemittel und den Cyberfußüberziehern angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das zentrale Steuermittel 10 zumindest in einem der Cyberfußüberzieher und/oder in dem Anzeigemittel ausgebildet ist.
In den Sandalen 50b sind nicht dargestellte Sensoren ausgebildet, wobei Signale der Sensoren mittels in den Sandalen 50b ausgebildeten nicht dargestellten Mikrokontrollern über ein Funknetzwerk 13 an das zentrale Steuermittel 10 übermittelt werden. Das zentrale Steuermittel 10 rechnet die empfangenen Signale in einen virtuellen Raum um und verändert entsprechend eine Anzeige in der 3D- Brille 14. Die 3D- Brille 14 und das zentrale Steuermittel 10 sind über das Funknetzwerk 13 zum Kommunizieren verbunden.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Sitz 110 eine Armlehne und/oder eine Lehne auf. Durch die Armlehne und/oder die Lehne kann eine Sicherheit der das System 100 benutzenden Person erhöht werden.
2a, 2b und 2c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau des Sitzes 110 des Systems 100 gemäß 1. Der Sitz 110 besteht aus dem Sitzelement 105, einer Gasfeder 103 und einem Ständer 101. Der Ständer 101 weist eine Wölbung 102 auf und nimmt einen unteren Teil der Gasfeder 103 auf. Der Ständer 101 dient zur Stabilisierung des Sitzes 110 und weist vorteilhaft so einen Durchmesser auf, dass der Sitz 110 stabil ohne zu Kippen am Untergrund aufsteht. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Ständer 101 mit dem Untergrund verschraubt und/oder verklebt und/oder dass der Ständer 101 Saugnäpfe oder Klettbänder aufweist, um den Ständer 101 sicher mit dem Untergrund zu verbinden. Ein oberer Teil der Gasfeder 103 ist mit dem Sitzelement 105 mittels einer nicht näher dargestellten Steckverbindung verbindbar. Das Sitzelement 105 weist die Form eines Fahrradsattels auf und ist über die Gasfeder 103 mittels eines Hebels 106 gegenüber dem Ständer 101 verschiebbar. Das hat den Vorteil, dass der Sitz 110 an eine Körpergröße der Person angepasst werden kann. Darüber hinaus lässt die Gasfeder 103 eine Drehung des Sitzelements 105 gegenüber dem Ständer 101 zu, wobei in der Gasfeder 103 ein nicht dargestellter Drehwinkelsensor ausgebildet ist, der die Verdrehung misst. Der in der Gasfeder 103 ausgebildete Drehwinkelsensor ist auch über das Funknetzwerk 13 mit dem zentralen Steuermittel 10 gekoppelt. Bevor das Sitzelement 105 auf der Gasfeder 103 montiert wird, wird die Auftrittsfläche 104 des Systems 100 gemäß 1 über die Gasfeder 103 gestülpt, wobei die Gasfeder 103 durch ein in der Auftrittsfläche 104 ausgebildetes Loch hindurch geführt wird. Die Auftrittsfläche 104 ist auf ihrer Oberfläche mit einer Textilie in Form von Stoff oder einem Teppich versehen. In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Auftrittsfläche 104 auf ihrer Oberfläche mit einem Schaumstoff versehen.
Der Einsatz eines Fahrradsattels als Sitzelements 105 hat den Vorteil, dass die Person auf dem Sitzelement 105 sitzend eine sehr gute Beinfreiheit hat. Das Sitzelement 105 ist bei dieser Ausführungsvariante sehr schmal ausgebildet, wobei je schmaler das Sitzelement 105 ausgebildet ist, desto geringer ist ein Sitzkomfort für die Person.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Gasfeder 103 durch einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator gebildet.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 200a in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Im Gegensatz zum System 100 gemäß 1 weist das System 200a einen Sitz 210 auf, welcher ein durch einen Sattel mit Lehne gebildetes Sitzelement 205 aufweist. Darüber hinaus weist ein Ständer 201 des Sitzes 210 eine unterschiedliche Form zu dem Ständer 101 des Sitzes 110 gezeigt in 1 auf. Der Ständer 201 ist in 8a dargestellt. Eine Auftrittsfläche 204 des Systems 200a ist entsprechend an eine Form des Ständers 201 angepasst. Infolge der Form des Sitzelements 205 ist eine Sitzposition der Person auf dem Sitz 210 unterschiedlich zu einer Sitzposition der Person auf dem Sitz 110 des Systems 100 gemäß 1, wobei der Person durch die Sattelform des Sitzelements 205 ein höheres Sicherheitsgefühl bei der Benutzung des Systems 200a gegeben werden kann.
4a bis 4c zeigen in einer perspektivischen Ansicht die Sandalen 50b des Systems 100 gemäß 1 oder des Systems 200b gemäß 3 im Detail. Die Sandalen 50b umfassen jeweils einen nicht dargestellten Beschleunigungssensor und ein Rollelement 56 mit einem nicht dargestellten Drehwinkelsensor, wobei das Rollelement 56 an einer Unterseite einer Sohle 71 der Sandalen 50b ausgebildet ist. Der Drehwinkelsensor ist durch einen Hallsensor gebildet.
Die Sohle 71 der Sandalen 50b ist gewölbt ausgebildet, wobei die Wölbung sowohl in Längsrichtung 72 als auch in Querrichtung 73 konvex ist. Die Sohle 71 weist in Längsrichtung 72 einen vorderen Bereich 52 und einen hinteren Bereich 51 auf, wobei ein Radius der konvexen Wölbung der Sohle 71 in dem vorderen Bereich 52 der Sohle 71 größer ist als in dem hinteren Bereich 51 der Sohle 71. Das hat den Vorteil, dass die Person trotz eingeschränkter Beweglichkeit der Beine, insbesondere der Oberschenkel, durch das Sitzelement die Füße kontinuierlich gleitend über die Auftrittsfläche oder einen Boden abrollen kann. Die Sohle 71 weist in Querrichtung 73 seitliche Bereiche 54 und einen zwischen den seitlichen Bereichen mittig angeordneten Bereich 53 auf. Die seitlichen Bereiche 54 sind stärker gekrümmt als der mittig angeordnete Bereich 53. Je nach Ausführungsvariante und Belag eines Untergrunds oder Bodens kann es vorteilhaft sein die seitlichen Bereiche 54 zumindest partiell mit einer Schicht oder mit Elementen zu versehen, die einen höheren Reibwert aufweist/en, als eine Oberfläche des mittig angeordneten Bereichs 53. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass eine Richtungsänderung durch die Person schnell und einfach vollzogen werden kann und die Füße der Person trotzdem am Stand gut drehbar sind. In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorteilhaft sein, dass die seitlichen Bereiche 54 Längsrippen aufweisen, die in Längsrichtung verlaufen und aus der Sohle 71 vorstehen.
Die Sandalen 50b weisen jeweils einen Fersenriemen 74 auf, der an der Sohle 71 fixiert ist. Ferner weisen die Sandalen 50b zusätzliche Riemen 76 auf, um die Sandalen 50b an den Füßen der Person zu befestigen. Die zusätzlichen Riemen 76 sind in 5 dargestellt.
Zweckmäßig ist die Sohle 71 12mm bis 48mm dick. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Sohle 71 auch um bis zu 50% niedriger oder um bis zu 200% höher sein kann. Bevorzugt wird die optimale Höhe der Sohle 71 an eine Form des Sitzelements angepasst. Insbesondere wenn das Sitzelement als Lehnstuhl oder als Bürosessel mit breiter Sitzfläche ausgebildet ist, ist eine hohe Sohle 71 von Vorteil. Siehe dazu 12. Bevorzugt trägt die Person bei einer Sandale 50b mit niedriger Sohle keine extra Schuhe und wenn doch, ist vorteilhaft wenn der extra Schuh möglichst flexibel ausgebildet ist.
5 zeigt eine Seitenansicht des Cyberfußüberziehers 50b gemäß den 4a bis 4c.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems 300 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Im Unterschied zu dem System 200a gemäß 3 weist das System 300 keine Auftrittsfläche auf. Sandalen 50c unterscheiden sich dahingehend gegenüber den in den 4a bis 4c gezeigten Sandalen 50b, dass eine Sohle von der Sandalen 50c mit einem Textil, insbesondere einem Teppich, überzogen ist. Die Gasfeder 203 ist direkt in einem durch einen Boden gebildeten Untergrund verankert, wobei der Boden eine sehr glatte Oberfläche mit geringem Reibwert aufweist. Der Boden ist zum Beispiel durch einen Parkettboden gebildet.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 200b in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Der Sitz 210 des Systems 200b ist gleich ausgebildet wie der Sitz 210 des Systems 200a gemäß 3. Das System 200b unterscheidet sich vor allem durch die Ausbildung der Sensoren gegenüber dem System 200a gemäß 3. Die Sensoren des Systems 200b sind durch dezentral zur Person angeordnete optische Sensoren 220a und durch Näherungssensoren ausgebildet in Sandalen 50a gebildet. Die Sandalen 50a weisen kein Rollelement auf und sind in 9 im Detail dargestellt. Die optischen Sensoren 220a sind ausgebildet, die Bewegungen der Person und insbesondere die Bewegungen der Beine der Person mittels Lasertriangulation 221a zu erfassen.
8a bis 8c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau des Sitzes 210 des Systems 200a gemäß 3 und des Systems 200b gemäß 7. Der Sitz 210 besteht aus dem Ständer 201, einer Gasfeder 203 und dem Sattel 205. Der Ständer 201 weist eine leicht konisch geformte Einfassung 202 auf, in welche die Gasfeder 203 gesteckt ist, wobei die Gasfeder 203 in dem Ständer 201 durch ein Gewicht der Person fixiert wird. In der Auftrittsfläche 204 ist an einer Unterseite eine Ausnehmung vorgesehen, in die der Ständer 201 passt. Das hat den Vorteil, dass die Auftrittsfläche 204 eben auf einem Boden aufliegen kann und keine eine Gehbewegung störende Kanten gebildet werden. Am Sattel 205 ist ein Hebel 206 angebracht, mittels welchem das Sitzelement 205 über die Gasfeder 203 höhenverstellbar ist. Vorteilhaft ist auch die Auftrittsfläche 204 an seiner Oberfläche mit einem Teppich versehen.
9 zeigt eine Seitenansicht der Sandalen 50a des Systems 200b nach 7 im Detail. Die Sandalen 50a weisen einen durch Aluminium oder Kunststoff gebildeten Fersenriemen 61 und zwei zusätzliche Riemen 62 auf. Die zusätzlichen Riemen 62 sind biegsam und in ihrer Länge verstellbar. Ferner weisen die Sandalen 50a passive Motion Capture Marker 59, die an den Sandalen 50a verteilt angeordnet sind, einen nicht dargestellten Mikrokontroller und nicht dargestellte Näherungssensoren auf. Die Näherungssensoren erfassen einen Abstand der Sandalen 50a zu der Auftrittsfläche 204, wobei Signale der Näherungssensoren über den Mikrocontroller an das zentrale Steuermittel 10 übermittelt werden. Durch die Motion Capture Marker 59 weist das System 200b eine sehr hohe Genauigkeit auf. Eine Sohle 58 der Sandale 50a ist entsprechend der Sohle 71 der Sandale 50b gezeigt in 4a bis 4b gewölbt. Entsprechend weisen die Sandalen 50a wie die Sandalen 50b gezeigt in den 4a bis 4c in Längsrichtung einen vorderen Bereich 21 und einen hinteren Bereich 51 auf, wobei ein Radius einer Sohle 58 der Sandalen 50a in dem vorderen Bereich 52 größer ist als in dem hinteren Bereich 51.
Die Sohle 58 weist an ihrer Unterseite einen sehr geringen Reibwert auf, wodurch bei dieser Ausführungsvariante des Cyberfußüberziehers kein Rollelement nötig ist. Je nach Anwendungsfall kann es aber auch dennoch vorteilhaft sein, die Sohle 58 der Sandalen 50a partiell mit Elementen oder einer Beschichtung zu versehen, die den Reibwert erhöhen. Eine Oberseite der Sohle 58 ist mit einer Schicht 60 versehen, die einen sehr hohen Reibwert aufweist. Die Schicht 60 ist zum Beispiel durch Gummi gebildet. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass die Sandale 50a besser an einem Fuß der Person fixiert ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante weisen die Sandalen 50a aktive Motion Capture Marker auf, die durch den Mikrokontroller in den Sandalen 50a angesteuert werden. Bei Sandalen 50a mit aktiven Motion Capture Markern sind die optischen Sensoren 220a vorteilhaft nicht durch Sensoren gebildet, sondern durch Laserlichteinheiten. Die Laserlichteinheiten sind ausgebildet verschiedene statische und/oder dynamische Lichtimpulse auszugeben.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind weitere Motion Capture Marker an einer Kleidung der Person angebracht.
10a und 10b zeigen in seitlicher perspektivischer Ansicht das Prinzip einer Gehbewegung auf dem Sitzelement 205 des Systems 200a gemäß 3, des Systems 300 gemäß 6 oder des Systems 200b gemäß 7. Bei einer Gehbewegung auf dem Sitzelement 205 bewegt die Person das Kniegelenk, hier anhand des linken Fußes angedeutet, von einer Position Ka in eine Position Kb. Gleichzeitig mit dieser Bewegung rollt die Person den linken Fuß über den Untergrund unter Anziehen des Sprunggelenks ab, siehe Unterschied Winkel Wa zu Wb.
11 zeigt eine allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 400 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei sich das System 400 gegenüber dem System 100 gemäß 1 nur in Bezug auf das Sitzelement 405 unterscheidet. Das Sitzelement 405 weist die Form eines Bürositzes auf und hat eine flächige Sitzfläche. Das System 400 weist ferner eine Auftrittsfläche 404 auf.
Anhand 11 wird in weiterer Folge erläutert, wie eine Bewegung einer das System benutzenden Person auf einen sich in einem virtuellen Raum bewegenden Avatar übertragen wird.
Je nach Ausführungsvariante wird die Geschwindigkeit der Füße der Person unterschiedlich erfasst. Bei dem System 100, 200a, 300 und 400 wird die Geschwindigkeit der Füße mittels der in den Cyberfußüberziehern verbauten Rollelemente und Hallsensoren ermittelt.
Bei dem System 200b wird die Geschwindigkeit der Füße mittels des Sensors 220a erfasst. Über die zusätzlichen in den Sandalen 50a verbauten Näherungssensoren wird ermittelt, ob durch die Person mittels der Sandalen 50a Kontakt zur Auftrittsfläche 204 hergestellt ist oder nicht. Die Informationen werden laufend über das Funknetzwerk 13 an das zentrale Steuermittel 10 übermittelt. In dem zentralen Steuermittel 10 werden die Informationen dermaßen weiterbearbeitet, dass im Fall eines Nicht-Bodenkontakts die Geschwindigkeit der jeweiligen Sandale 50a auf null gesetzt wird und im Fall eines Bodenkontakts die Geschwindigkeit entsprechend einem Wert gesetzt wird, der durch die Sensoren 220a gerade erfasst wird. Wie in 11 anhand von Pfeilen V1 und V2 veranschaulicht, haben in dem dargestellten Augenblick sowohl die linke Sandale 50a, als auch die rechte Sandale 50a Bodenkontakt. Die Geschwindigkeit ist in diesem Augenblick bei der linken Sandale 50a höher als bei der rechten Sandale 50a.
Je nach Ausführungsvariante kann ein Richtungsvektor R[X, Y, 0] einer beabsichtigten Bewegungsrichtung der Person mittels der 3D-Brille 14, mittels dem Drehwinkelsensor in der Gasfeder 103 und/oder über eine Ausrichtung der Cyberfußüberzieher erfasst werden.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] mittels der 3D-Brille 14 wird permanent durch die 3D-Brille 14 eine Blickrichtung B[X,Y,Z] der Person erfasst. Die 3D-Brille 14 ist vorzugsweise durch eine handelsübliche 3D-Brille 14 gebildet. Die Blickrichtung B[X,Y,Z] wird laufend an die zentralen Steuermittel 10 übermittelt. Im zentralen Steuermittel 10 wird die Z-Komponente der Blickrichtung B[X,Y,Z] auf null gesetzt und es werden mittels einem Algorithmus die Komponenten X und Y des Richtungsvektors R[X,Y,0] errechnet. Dies stellt die einfachste Möglichkeit dar, um eine beabsichtigte Bewegungsrichtung der Person zu ermitteln.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] mittels dem Drehwinkelsensor wird der Richtungsvektor R[X,Y,0] über die Ausrichtung des Sitzelements gegenüber dem Untergrund oder der Auftrittsfläche ermittelt. Die Ausrichtung des Sattels 205 entspricht der Ausrichtung des Beckens der Person. Durch die Bestimmung des Richtungsvektors R[X,Y,0] über die Ausrichtung des Sitzelements ist der Vorteil erhalten, dass der Person eine noch wirklichere Bewegung in der virtuellen Welt simuliert wird.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] über die Ausrichtung der Cyberfußüberzieher wird durch das zentrale Steuermittel 10 sowohl die aktuelle Position der Cyberfußüberzieher, als auch die aktuelle Ausrichtung der Cyberfußüberzieher fortwährend erfasst.
In einer weiteren Ausführungsvariante wird zusätzlichfortwährend die Beschleunigung der Cyberfußüberzieher mittels Beschleunigungssensoren erfasst.
Unter Verwendung der ermittelten Daten von V1, V2 und R[X,Y,0] wird bei jedem Berechnungsdurchgang durch die zentralen Steuermittel 10 eine Bewegung des Avatars wie folgt vollzogen:

- Aus den Geschwindigkeit V1 und V2 wird eine Geschwindigkeit der Person gemäß folgender Formel errechnet: $V = M A X I M A L W E R T (| V 1 |, | V 2 |) * V O R Z E I C H E N (V 1 + V 2) * (- 1);$
- Aus V wird eine zurückzulegende Wegstrecke D errechnet, indem V mit einem Zeitintervall zwischen zwei Berechnungsdurchgängen multipliziert wird. Weiters kann die zurückzulegende Wegstrecke D mit einem Korrekturfaktor k (z.B. bei einer notwendigen Umrechnung von Zentimetern auf Metern) multipliziert werden. Formel: $D = V * (Z e i t d i f f e r e n z z w i s c h e n d e n B e r e c h n u n g s d u r c h g ä n g e n) * k;$
- Aus der Wegstrecke D und dem Richtungsvektor R[X,Y,0] wird ein Translationsvektor T[X,Y,0] errechnet, indem ein Betrag des Richtungsvektors R[X,Y,0] auf die Länge der Wegstrecke D berechnet wird. D.h. eine negative Wegstrecke D bewirkt eine Umkehrung der aus dem Richtungsvektors R[X,Y,0] erhaltenen Richtung, eine positive Wegstrecke D bewirkt eine Beibehaltung dieser Richtung. Bevorzugt erfolgt die Umrechnung der Geschwindigkeit der Person auf die zurückgelegte Wegstrecke durch eine Graphiksoftware der zentralen Steuermittel 10. Diesbezüglich ist vorteilhaft, dass an die Graphiksoftware statt des Translationsvektors T[X,Y,0] eine gerichtete durchschnittliche Geschwindigkeit übergeben wird.
- Pro Berechnungsdurchgang wird der Avatar um den Translationsvektor T[X,Y,0] oder entsprechend der gerichteten durchschnittlichen Geschwindigkeit weiterbewegt.
- Darüber hinaus kann die Bewegung des Avatars mit bereits bekannten Algorithmen geglättet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der Avatar mittels üblicher Software- Berechnung in seinen Bewegungen beschränkt und/oder geleitet wird. Hierdurch können Gravitation oder Kollisionen simuliert werden. Die Blickrichtung des Avatars wird nach üblicher Methodik gemäß der von der 3D-Brille 14 erfassten Blickrichtung gesteuert.

13 zeigt eine weitere allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 500 und eine Person bei der Benutzung des Systems 500. Das System 500 weist ein zentrales Steuermittel 12, Cyberfußüberzieher und ein virtuelles Anzeigemittel in Form einer 3D-Brille auf und ist mit einem Sitz 110 gemäß 2a-2c ausgestattet. Der Sitz kann aber auch gemäß einem Sitz einer anderen hier beschriebenen Ausführungsvariante ausgebildet sein oder durch eine Kombination von Elementen der hier beschriebenen Sitze gebildet sein. Das zentrale Steuermittel 12 ist im rechten Cyberfußüberzieher ausgebildet, kann aber auch im linken Cyberfußüberzieher, in dem virtuellen Anzeigemittel oder in einem eigenen Gehäuse ausgebildet sein.
Anhand 13 wird in weiterer Folge erläutert, wie eine das System benutzende Person den Avatar veranlasst, sich im virtuellen Raum seitwärts, vorwärts/rückwärts zu Bewegen und/oder sich zu drehen und/oder eine Kurve zu gehen. In diesem Zusammenhang werden die Bewegungen der Füße der Person bzw. die Geschwindigkeiten der Füße der Person zumindest in X und Y- Koordinaten, vorteilhaft in X, Y und Z-Koordination, und/oder jeweilige Drehungen um diese Achsen aufgeschlüsselt, wobei eine Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung der Füße im Wesentlichen der Y-Komponenten entspricht, eine seitwärts Bewegung im Wesentlichen der X-Komponente entspricht und eine Bewegung entlang der Vertikale im Wesentlichen einer Z-Bewegung entspricht. Bei dem in 13 dargestellten Koordinatensystem handelt sich um ein fußfestes Koordinatensystem, wobei der Einfachheit halber in 13 nur eines der fußfesten Koordinatensysteme dargestellt ist.
Die X-Komponente und Y-Komponente der Bewegung der Füße der Person werden vorteilhaft folgendermaßen erfasst:

- mittels zumindest eines in einer Sohle der Cyberfußüberzieher angeordneten Rollelements, wobei eine Drehung des zumindest einen Rollelements mit zumindest einem Drehwinkelsensor erfasst wird. Der Drehwinkelsensor kann durch einen optischen Sensor, beispielsweise einen Laser, oder magnetischen Sensor, beispielsweise einen Hallsensor gebildet sein. Bevorzugt ist das zumindest eine Rollelement durch eine Kugel oder durch eine Allseitenrolle gebildet. Vorteilhaft ist am zumindest einen Rollelement zusätzlich ein Belastungssensor angebracht, der eine auf das zumindest eine Rollelement aufgebrachte Belastungen erfasst;
- mittels zumindest eines dezentral zu der Person angeordneten optischen Sensors entsprechend System 200b gemäß 7, der zumindest die Bewegungen der Füße erfasst. Mit dem zumindest einen dezentral angeordneten optischen Sensor kann auch eine Z-Komponente der Bewegung der Füße der Person erfasst werden;
- mittels zumindest zwei Positionssensoren, wobei jeweils ein Positionssensor in einem Cyberfußüberzieher ausgebildet ist. Die Positionssensoren ermitteln ihre Position vorteilhaft mittels um das System herum angeordneten Referenzpunkten. und/oder
- mittels zumindest zwei optischer Sensoren, wobei jeweils ein optischer Sensor in einem Cyberfußüberzieher ausgebildet ist. Die optischen Sensoren sind dabei zum Beispiel entsprechend optischer Sensor ausgebildet, die auch bei Computermäusen eingesetzt werden.

Anhand der erfassten X-Komponenten und Y-Komponenten der Bewegungen der Füße der Person bestimmt das zentrale Steuermittel, ob die Person Seitwärtsbewegungen, Vorwärts-/ Rückwärtsbewegungen, Drehbewegungen oder Kurvengehbewegungen ausführen will. Diesbezüglich ist vorteilhaft pro Cyberfußüberzieher zumindest ein Näherungssensor und/oder zumindest ein Drucksensor in den Cyberfußüberziehern ausgebildet. Zweckmäßig ist der zumindest eine Näherungssensor und/oder zumindest eine Drucksensor in Längsrichtung der Cyberfußüberzieher im vorderen Bereich der Sohle der Cyberfußüberzieher ausgebildet. Im Speziellen ist der zumindest eine Näherungssensor und/oder Drucksensor in einem Bereich des Cyberfußüberziehers ausgebildet, der, wenn die Person den Cyberfußüberzieher trägt, im Bereich der Fußballen der Person angeordnet ist.
Um eine Unterscheidung der zentralen Steuermittel zwischen Seitwärtsbewegungen, Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung, Drehbewegungen oder Kurvengehbewegungen zu verbessern besteht auch die Möglichkeit, dass Drehbewegungen der Füße um die Z-Achse erfasst werden. Dies kann zum Beispiel durch die extern zu den Cyberfußüberziehern angeordneten optischen Sensoren und/oder zwei auf jeweils einem Cyberfußüberzieher angeordneter optischer Sensoren und/oder Rollelemente und/oder Positionssensoren erfolgen. Mittels externer zu den Cyberfußüberziehern angeordneter optischer Sensoren besteht auch die Möglichkeit, Drehbewegungen der Füße der Person um die X-Achse und Y-Achse zu erfassen.
Die Umrechnung der Bewegungen der Füße der das System benutzenden Person auf die Bewegungen des virtuellen Avatars im virtuellen Raum erfolgt durch das zentrale Steuermittel 12 gemäß zumindest einem der folgenden Kriterien:

- Größe der X-Komponente der Bewegung der Füße der Person in Relation zur Y-Komponente der Bewegung der Füße. Ist die Y-Komponente der Bewegung der Füße der Person annähernd null und eine X-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist die X-Komponente der Bewegung der Füße der Person annähernd null und ist eine Y-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar vorwärts/ rückwärts bewegt.
- Drehung der Füße um die Z-Achse. Eine Drehung der Füße um die Z-Achse bei einer Gehbewegung ist ein starker Indikator dafür, dass die Person den virtuellen Avatar veranlassen will, eine Kurvengehbewegung auszuführen.
- Größe der X-Komponente der Bewegung der Füße der Person in Relation zu einer Rotationsbewegung der Person am Sitz sitzend. Ist eine X-Komponente vorhanden und die Person führt im Wesentlichen am Sitz sitzend keine Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund aus, d. h. eine Drehung des Beckens der Person ist annähernd null, wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist eine X-Komponente vorhanden und die Person führt am Sitz sitzend eine signifikante Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund aus, d.h. eine signifikante Drehung des Beckens der Person wird erfasst, wird der virtuelle Avatar veranlasst eine Drehung um die eigene Achse zu vollziehen. Die Drehung des Körpermittelpunktes wird dabei vorteilhaft durch den zumindest einen dezentral angeordneten optischen Sensor und/oder anhand einer Drehung des Sitzelements 105 gegenüber einem Untergrund durch einen Rotationssensor am Sitz 110 ermittelt. Der Rotationssensor ist vorteilhaft an der Gasfeder 103 angebracht.
- Druckkraft auf die Sohle des Cyberfußüberziehers. Eine Druckkraft auf die Sohle im vorderen Bereich der Cyberfußüberzieher im Bereich der Fußballen der Person und eine Drehung des Körpermittelpunktes der Person um die eigene Achse ist ein starker Indikator dafür, dass die Person den virtuellen Avatar veranlassen will, eine Drehung zu vollziehen.
- Bei Vorhandensein von Rollelementen in den Cyberfußüberziehern Belastung auf die Rollelemente. Bei einer hohen Belastung auf die Rollelemente und bei Vorhandensein einer X-Komponente der Bewegung der Füße wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen. Bei einer geringen Belastung, d.h. bei einer Belastung von annähernd null, auf die Rollelemente und bei Vorhandensein einer X-Komponente der Bewegung der Füße wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Seitwärtsbewegung zu vollziehen.
- Abstand bestimmter Bereiche der Sohle der Cyberfußüberzieher zur Unterlage. Ist ein Abstand zwischen vorderem Bereich der Cyberfußüberzieher in dem Bereich der Fußballen der Person und der Unterlage vorhanden und ist eine X-Komponente der Bewegung der Füße der Person vorhanden, wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist ein Abstand zwischen vorderem Bereich der Cyberfußüberzieher in dem Bereich der Fußballen der Person und der Unterlage null und ist eine X-Komponente der Bewegung der Füße der Person vorhanden, wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen.
- Stellung der Beine. Sind die Beine der Person im Wesentlichen rechtwinkelig abgewinkelt und ist eine X-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Sind die Beine der Person im Wesentlichen ausgestreckt und ist eine X-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen. Die Ermittlung der Stellung der Beine erfolgt vorteilhaft durch den zumindest einen extern angeordneten optischen Sensor und/oder die Positionssensoren.

Ein Cyberfußüberzieher mit einem Rollelement in Form einer Kugel 77 und einem Näherungssensor 78 ist beispielsweise in Form einer Sandale 50d in 14 ausgebildet. Die Sandale 50d ist ansonsten im Wesentlichen, bezogen auf ihren Aufbau, gleich zu der Sandale 50b gemäß 4b, wobei Teile, die bei der Sandale 50d gleich zu den Teilen der Sandale 50b gemäß 4b sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es sei hier noch angemerkt, dass Elemente und Ausführungsformen von Cyberfußüberziehern, Sitzen, Sensoren, etc. einer Ausführungsvariante auch beliebig mit anderen Ausführungsvarianten kombiniert werden können.
Darüber hinaus sei hier noch darauf hingewiesen, dass das fußfeste Koordinatensystem beschrieben zum erfindungsgemäßen System 500 gemäß 13 auch für sämtliche anderen beschriebenen Ausführungsbeispiele Gültigkeit hat. Ferner sei in diesem Zusammenhang auch noch erwähnt, dass das zum erfindungsgemäßen System 500 gemäß 13 Beschriebene auch für sämtliche weiteren hier beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, wobei die Cyberfußüberzieher der Systeme 100, 200a, 300 und 400 dazu mit einem Rollelement entsprechend den Cyberfußüberziehern 50d gemäß 14, einem optischen Sensor und/oder einem Positionssensor ausgebildet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9329681 B2 [0002, 0003]
US 5515078 A [0004, 0005]
DE 202007011704 U1 [0006]

Claims

System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) zur Erkennung von Bewegungen von einer das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend einen Sitz (110; 210; 410) auf welchem die das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzende Person sitzt und welcher drehbar gegenüber einem Untergrund ausgebildet und so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person möglich ist, Sensoren, die die Bewegungen der Person erfassen, ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel (14) und ein zentrales Steuermittel (10, 12), welches mit den Sensoren und dem Anzeigemittel (14) zum Kommunizieren verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren den vom Anzeigemittel (14) angezeigten virtuellen Raum verändert, dadurch kennzeichnet, dass das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) aufweist, die eine Sohle (58; 71) und Befestigungsmittel (61; 62; 74; 76) aufweisen, mit welchen die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) an den Beinen der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person befestigbar sind, dass das zentrale Steuermittel (10, 12) ausgebildet ist die von den Sensoren erfasste Bewegung der Füße der das System benutzenden Person (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) in zumindest eine X-Komponente und eine Y-Komponente aufzuschlüsseln und in eine synchrone, richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen, wobei eine X-Komponente im Wesentlichen einer Seitwärtsbewegung der Füße entspricht und wobei eine Y-Komponente im Wesentlichen einer Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung entspricht, und dass die Sohle (58; 71) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der das System (100; 200a; 200b; 300; 400, 500) benutzenden Person möglich ist.
System (500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sohle jedes Cyberfußüberziehers (50d) zumindest ein Rollelement ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Rollelement durch eine Kugel (77) oder eine Allseitenrolle gebildet ist und wobei die Sensoren pro Rollelement zumindest einen Drehwinkelsensor, insbesondere einen Hallsensor, umfassen, der eine Bewegung des zumindest einen Rollelements erfasst.
System (500) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren pro Cyberfußüberzieher zumindest einen Belastungssensor umfassen, wobei der zumindest eine Belastungssensor zur Ermittlung einer auf das zumindest eine Rollelement aufgebrachten Belastung ausgebildet ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Positionssensoren, optische Sensoren, magnetische Sensoren und/oder Gyrometer umfassen, wobei in jedem Cyberfußüberzieher zumindest ein Positionssensor, zumindest ein optischer Sensor, zumindest ein magnetischer Sensor und/oder zumindest ein Gyrometer ausgebildet ist.
System (200b; 500) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest einen in Betriebslage dezentral zu der das System (200b) benutzenden Person angeordneten optischen Sensor (220a), insbesondere einen Infrarot basierten optischen Sensor, umfassen, wobei der zumindest eine optische Sensor (220a) die Bewegung der das System (200b; 500) benutzenden Person erfasst.
System (500) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Drucksensoren und/oder Näherungssensor (78) umfassen, wobei pro Cyberfußüberzieher (50d) zumindest ein Drucksensor und/oder zumindest ein Näherungssensor (78) ausgebildet ist/ sind und wobei der zumindest eine Drucksensor und/oder der zumindest eine Näherungssensor (78) in Längsrichtung in einem vorderen Bereich (52) des Cyberfußüberziehers (50d) ausgebildet ist/sind.
Verfahren zum Steuern von Bewegungen eines virtuellen Avatars mit einem System (500) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegungen der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen eines Abstands zwischen vorderen Bereich (52) der Cyberfußüberzieher (50d) und dem Untergrund der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen eines Abstands von null zwischen vorderen Bereich (52) der Cyberfußüberzieher (50d) und dem Untergrund der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zumindest eines Rollelements und eines Belastungssensors, welcher die Belastung auf das zumindest eine Rollelement ermittelt, und bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen einer Belastung auf das zumindest eine Rollelement von annähernd null der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen der Sensoren, dass die das System (500) benutzende Person am Sitz sitzend im Wesentlichen keine Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund vollzieht, der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (10; 12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und Erkennen einer Y-Komponente von im Wesentlichen null der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen der Sensoren von im Wesentlichen rechtwinkelig abgewinkelten Beinen der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (10; 12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.