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Die Erfindung betrifft einen Fahrradsimulator zur Simulation einer Fahrradfahrt durch einen Benutzer.
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Simulationen von Fahrbewegungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So existieren für die Luftfahrt beispielsweise Flugsimulatoren, mit denen Piloten ihre Flugfähigkeit testen können. Auch aus dem Straßenverkehr, dem Schienenverkehr sowie im Bereich der Schifffahrt sind solche Simulatoren bekannt. Das Grundprinzip derartiger Simulatoren ist dabei immer gleichbleibend. Über verschiedene Sinneskanäle des Menschen wird eine Bewegung mithilfe des Simulators dem Menschen simuliert, sodass er das Gefühl erhält, mithilfe des Simulators tatsächlich eine Bewegung und Steuerung eines Fahrzeuges durchzuführen.
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In der Regel weisen derartige Simulatoren einen optischen Präsentationskanal in Form eines Displays auf, auf dem eine simulierte äußere Umgebung angezeigt wird. Des Weiteren weist der Simulator Steuerelemente auf, die einem entsprechenden Fahrzeug, welches mit dem Simulator simuliert werden soll, nachgebildet sind und dazu dienen, Steuerbefehle einzugeben. Mithilfe einer Datenverarbeitungsanlage werden nun die betätigten Steuerbefehle in eine Bewegung des Fahrzeuges innerhalb der Simulation umgesetzt und anschließend die auf den Displays angezeigte virtuelle äußere Umgebung so angepasst, dass zumindest über den optischen Präsentationskanal der Benutzer des Simulators die optische Rückmeldung erhält, dass sich der Simulator innerhalb der virtuellen äußeren Umgebung bewegt. Durch die Eingabe von Steuerbefehlen, die innerhalb der Simulation in eine entsprechende Bewegung des Simulators umgesetzt werden, wird so dem Benutzer das Gefühl vermittelt, dass er mithilfe der Steuerelemente den Simulator durch die virtuelle äußere Umgebung steuern und lenken kann.
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Um eine möglichst hohe Immersion der Simulation zu erreichen, ist es insbesondere in der Flugsimulation bekannt, dass der Simulator mithilfe eine Bewegungsplattform in alle drei Raumrichtungen bewegbar ist. Der Simulator ist dabei in Art einer Kabine aufgebaut, die mithilfe der Bewegungsplattform in alle drei translatorischen und rotatorischen Bewegungsachsen mithilfe einer Aktuatorvorrichtung bewegt werden kann. Bekannteste Vertreter dieser Bewegungsplattform sind sogenannte Hexapod-Bewegungsplattformen.
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Derartige Simulatoren, die neben einer optischen Präsentation der äußeren Umgebung auch eine Bewegung während der Simulation simulieren, sind in der Regel zu simulierenden Fahrzeugen vorbehalten, bei denen die Steuerung des Fahrzeuges aus einem geschützten, sicheren Chassis heraus erfolgt. Insbesondere werden bei diesen Simulatoren nur Fahrzeuge simuliert, die durch Motorkraft betrieben werden und bei denen der Fahrzeugführer durch reine Eingabe von Steuerbefehlen das Fahrzeug und somit den Simulator bedienen kann.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Simulator anzugeben, mit dem sich auch durch Muskelkraft angetriebene Fahrzeuge simulieren lassen.
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Die Aufgabe wird mit dem Fahrradsimulator gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein Fahrradsimulator zur Simulation einer Fahrradfahrt durch einen Benutzer beansprucht, wobei die simulierte Fahrradfahrt durch eine virtuelle äu-ßere Umgebung entlang einer Fahrstrecke erfolgen soll. Die virtuelle äußere Umgebung kann dabei so ausgebildet sein, dass die Fahrstrecke durch den Benutzer des Fahrradsimulators frei wählbar ist oder dass die Fahrstrecke durch die virtuelle äußere Umgebung innerhalb eines Korridors vorgegeben ist.
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Der Fahrradsimulator weist hierfür ein Fahrradgestell auf, welches mindestens einen Rahmen, einem Sattel, einem Lenker sowie eine Tretkurbeleinheit hat, die wenigstens zwei Tretkurbeln umfasst. Selbstverständlich kann das Fahrradgestell weitere Elemente umfassen. Vorzugsweise weist das Fahrradgestell keine Laufräder auf und ist insbesondere nicht auf einer normalen Straße fahrtüchtig. Selbstverständlich kann es sich aber auch um ein vollständiges Fahrrad mit Laufrädern handeln, welches lediglich in eine entsprechende Simulationsmechanik eingesetzt wird.
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Das Fahrradgestell ist auf einer Bewegungsplattform des Fahrradsimulators angeordnet, die mittels einer Aktuatorvorrichtung zumindest longitudinal und lateral kippbar ist. Mithilfe der Aktuatorvorrichtung kann die Bewegungsplattform in Bezug auf das darauf angeordnete Fahrradgestell seitlich gekippt werden, d. h. nach links oder nach rechts gekippt werden sowie in Fahrtrichtung gekippt werden, d. h. nach vorn oder nach hinten. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Bewegungsplattform mithilfe der Aktuatorvorrichtung auch in andere Raumrichtungen und Bewegungsformen bewegt werden kann, beispielsweise in eine translatorische Bewegung in der Z-Achse (Erdlot) oder in andere translatorische bzw. rotatorischen Bewegungsrichtungen.
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Der Fahrradsimulator weist des Weiteren eine Tretwiderstandseinrichtung auf, die mit der Tretkurbeleinheit des Fahrradgestells in Wirkverbindung steht und die eingerichtet ist, einen Tretwiderstand beim Betätigen der Tretkurbeln variabel einzustellen. Durch die variable Einstellung des Tretwiderstandes kann somit die beim Betätigen der Tretkurbeln aufzuwendende Kraft eingestellt werden, um so entsprechende Elemente der Simulation auch hinsichtlich des Tretwiderstandes berücksichtigen zu können. Einflüsse auf den Tretwiderstand können dabei bspw. sein: Windwiderstand (abgeleitet aus der Simulation), Untergrund (Reibungswiderstand, abgeleitet aus der virtuellen Fahrstrecke, Gewicht des Fahrers, Steigung der Fahrbahn (abgeleitet aus der virtuellen Fahrstrecke).
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Der Fahrradsimulator weist erfindungsgemäß des Weiteren eine Sensoreinrichtung auf, die eingerichtet ist, fahrbezogene Bewegungshandlungen des Benutzers bei einer simulierten Fahrradfahrt zu erfassen. Derartige fahrbezogenen Bewegungshandlungen sind dabei jene Handlungen, die der Benutzer des Fahrradsimulators beim Betätigen des Fahrrades für eine Bewegung durchführt. Es handelt sich hierbei insbesondere um Parameter beim Betätigen der Tretkurbeln sowie Parameter beim Betätigen des Lenkers.
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Außerdem weist der Fahrradsimulator eine optische Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer simulierten äußeren Umgebung der zu simulierenden Fahrradfahrt auf.
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Schließlich weist der Fahrradsimulator eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, basierend auf einem digitalen Fahrradmodell in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen und einer Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt entsprechende Steuersignale zur bewegenden Ansteuerung der Bewegungsplattform zu generieren und an die Aktuatorvorrichtung der Bewegungsplattform auszugeben und entsprechende Steuersignale zur Einstellung des Tretwiderstandes an der Tretwiderstandseinrichtung zu generieren und an die Tretwiderstandseinrichtung auszugeben.
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Hierdurch wird es möglich, eine zu simulierenden Fahrradfahrt mithilfe eines Simulators zu simulieren und eine möglichst realistische Simulation einer derartigen Fahrradfahrt nachzubilden. So lässt sich mithilfe des digitalen Fahrradmodells anhand der fahrbezogenen Bewegungshandlungen und der zu simulierenden Fahrstrecke die Bewegungsplattform so ansteuern, dass eine entsprechende Bewegung des Fahrradgestells auf der simulierten Fahrstrecke tatsächlich ausgeführt wird. Dabei wird auch der Tretwiderstand entsprechend so eingestellt, dass er der Simulation der Fahrstrecke entspricht. Hierdurch wird eine möglichst hohe Immersion erreicht.
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So lassen sich beispielsweise mithilfe der Sensoreinrichtung entsprechende fahrbezogene Bewegungshandlungen an der Tretkurbeleinheit erfassen, auf denen basierend dann mithilfe der simulierten Fahrstrecke die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrrades innerhalb der Simulation bzw. der simulierten virtuellen Umgebung festgestellt werden kann. Aus dieser Geschwindigkeit lässt sich dann eine entsprechende Ansteuerung der Aktuatorvorrichtung generieren. Auch lässt sich der entsprechende Tretwiderstand aus dieser so ermittelten Geschwindigkeit einstellen.
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So lassen sich auch mithilfe der Sensoreinrichtung Lenkbewegungen beim Betätigen des Lenkers als fahrbezogene Bewegungshandlungen erfassen, wodurch basierend auf diesen erfassten Lenkbewegungen und der virtuellen Fahrstrecke dann die Aktuatorvorrichtung entsprechend angesteuert wird, um die Lenkbewegungen auch vestibulär erfassbar zu machen. So ist es beispielsweise denkbar, dass basierend auf derartigen Lenkbewegungen die Bewegungsplattform mithilfe der Aktuatorvorrichtung in die entsprechende Lenkrichtung geneigt wird, um so das „in die Kurve legen“ nachzubilden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt und zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen eine optische Ausgabe der zu simulierenden äußeren Umgebung für die optische Anzeigevorrichtung zu generieren und zur Darstellung der zu simulierenden äußeren Umgebung an die optische Anzeigevorrichtung auszugeben.
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Durch die Kombination mit der Simulation der äußeren virtuellen Umgebung und der Bewegung des Fahrradgestells sowie der Einstellung des Tretwiderstandes lässt sich sehr realistisch eine Fahrradfahrt simulieren. Die Darstellung der äußeren virtuellen Umgebung hängt dabei nicht nur von der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt ab, sondern auch von den fahrbezogenen Bewegungshandlungen, die beispielsweise die sich aus der Betätigung der Tretkurbeln ergebende Geschwindigkeit in Bezug auf den Untergrund der Fahrstrecke.
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Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die Anzeigevorrichtung eine Virtual-Reality-Vorrichtung ist. Hierdurch erhält der Benutzer eine vollständige optische Immersion der äußeren virtuellen Umgebung und kann so in die virtuelle Fahrradfahrt eintauchen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrradsimulator eine akustische Lautsprechervorrichtung hat, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, basierend auf der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt und/oder zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen eine akustische Ausgabe der zu simulierenden äußeren Umgebung für die akustische Lautsprechervorrichtung zu generieren und zur Ausgabe der zu simulierenden äußeren Umgebung an die akustische Lautsprechervorrichtung auszugeben.
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Wie auch bei der Anzeigevorrichtung zur Nutzung des optischen Sinneskanals kann auch der akustische Sinneskanal genutzt werden, um eine entsprechende tiefgehende Simulation der Fahrradfahrt zu ermöglichen. Auch hierbei wird die akustische Ausgabe basierend auf der simulierten Fahrstrecke und/oder den erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen generiert und ausgegeben. So lässt sich beispielsweise der auch oft akustisch wahrgenommene Fahrtwind simulieren, der beispielsweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt. Diese lässt sich aus den fahrbezogenen Bewegungshandlungen einerseits und der simulierten Fahrstrecke andererseits ermitteln. Aber auch andere Faktoren, wie beispielsweise die Art der simulierten Umgebung (Stadt, Wald, usw.) können akustisch entsprechend nachgebildet werden.
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Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die Lautsprechervorrichtung Kopfhörer sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrradsimulator eine Lenkwiderstandseinrichtung hat, die mit dem Lenker des an der Bewegungsplattform befestigten Fahrradgestells in Wirkverbindung steht und die eingerichtet ist, einen Lenkwiderstand beim Betätigen des Lenkers variabel einzustellen.
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Durch die variable Einstellung des Lenkwiderstandes kann die intuitive Betätigung des Lenkers während der Simulation der Fahrstrecke beeinflusst werden, so wie dies bei einer realen Fahrradfahrt der Fall wäre.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, basierend auf einem digitalen Fahrradmodell in Abhängigkeit von der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt und/oder zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen entsprechende Steuersignale zur Einstellung des Lenkwiderstandes an der Lenkwiderstandseinrichtung zu generieren und an die Lenkwiderstandseinrichtung auszugeben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Trittfrequenz beim Betätigen der Tretkurbeleinheit, eine Trittkraft beim Betätigen der Tretkurbeleinheit, eine Lenkbewegung beim Betätigen des Lenkers, ein Lenkwinkel beim Betätigen des Lenkers und/oder eine Lenkkraft beim Betätigen des Lenkers mittels der Sensoreinrichtung als fahrbezogene Bewegungshandlungen erfasst wird. Dabei lässt sich beispielsweise aus der Trittkraft und/oder der Trittfrequenz im Zusammenhang mit der virtuellen Fahrstrecke die Geschwindigkeit des Fahrrades in der Simulation berechnen. Aus der Lenkbewegung, dem Lenkwinkel und/oder der Lenkkraft lässt sich darüber hinaus im Zusammenhang mit der virtuellen Fahrstrecke die Fahrtrichtung des Fahrrades in der Simulation berechnen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine laterale Kippkraft der Bewegungsplattform verursacht durch den Benutzer auf dem Fahrradgestell mittels der Sensoreinrichtung als fahrbezogene Bewegungshandlungen erfasst wird. So kann das seitliche Neigen beispielsweise auf der Muskelkraft verursacht durch den Benutzer beim Betätigen der Tretkurbeleinheit resultieren, wie dies bei einer richtigen Fahrradfahrt der Fall wäre. Auch Lenkbewegungen und das in die Kurve legen können zu einer lateralen Kippkraft bzw. lateralen Neigung der Bewegungsplattform führen, die mithilfe der Sensoreinrichtung als fahrbezogene Bewegungshandlungen erfasst werden. Das laterale Neigen der Bewegungsplattform entsteht somit durch die Krafteinwirkung des Benutzers während der simulierten Fahrradfahrt und wirkt sich dabei auf die Simulation. So wird basierend auf den fahrbezogenen Bewegungshandlungen, die sich auf die lateralen Neigung der Bewegungsplattform verursacht durch die Krafteinwirkung des Benutzers beziehen, die Simulation entsprechend angepasst, beispielsweise durch eine veränderte visuelle Darstellung und/oder durch eine Veränderung des Lenkwiderstandes und/oder durch eine Veränderung des Tretwiderstandes.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, entsprechende Steuersignale zum longitudinalen Kippen der Bewegungsplattform in Abhängigkeit von einer longitudinalen Neigung der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt zu generieren und an die Aktuatorvorrichtung der Bewegungsplattform auszugeben, um die Bewegungsplattform entsprechend longitudinal zu kippen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, entsprechende Steuersignale zum lateralen Kippen der Bewegungsplattform in Abhängigkeit von einer lateralen Neigung der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt und/oder in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen zu generieren und an die Aktuatorvorrichtung der Bewegungsplattform auszugeben, um die Bewegungsplattform entsprechend lateral zu kippen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrradsimulator ein Gebläse aufweist, um einen simulierten Fahrtwind zu erzeugen, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, basierend auf einem digitalen Fahrradmodell in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen und/oder einer Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung der Intensität des Gebläses zu generieren und an das Gebläse auszugeben, um den simulierten Fahrtwind entsprechend einzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an dem Fahrradgestell eine Bremseinheit vorgesehen ist, die zum Erfassen der Bremsintensität eingerichtet ist um beim Betätigen der Bremseinheit ein Abbremsen zu simulieren, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der erfassten Bremsintensität und der Fahrstrecke der zu simulierenden Fahrradfahrt:
- - entsprechende Steuersignale zur bewegenden Ansteuerung der Bewegungsplattform zu generieren und an die Aktuatorvorrichtung der Bewegungsplattform auszugeben;
- - entsprechende Steuersignale zur Einstellung des Tretwiderstandes an der Tretwiderstandseinrichtung zu generieren und an die Tretwiderstandseinrichtung auszugeben; und/oder
- - eine optische Ausgabe der zu simulierenden äußeren Umgebung für die optische Anzeigevorrichtung zu generieren und zur Darstellung der zu simulierenden äußeren Umgebung an die optische Anzeigevorrichtung auszugeben.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrradsimulators;
- 2 schematische Darstellung der Simulation.
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1 zeigt in einer schematisch stark vereinfachten Darstellung einen Fahrradsimulator 10, der von einem Benutzer 100 verwendet wird. Der Fahrradsimulator 10 hat ein Fahrradgestell 11, welches einen Rahmen 12, einen Sattel 13, einem Lenker 14 sowie eine Tretkurbeleinheit 15 aufweist. Die Tretkurbeleinheit 15 weist dabei zwei verdeckte Tretkurbeln auf, die mit einer Tretwiderstandseinrichtung 16 derart in Wirkverbindung stehen, dass ein Tretwiderstand beim Betätigen der Tretkurbeln variabel eingestellt werden kann.
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Das Fahrradgestell 11 zusammen mit der Tretwiderstandseinrichtung 16 bilden dabei eine Art Fahrradergometer, bei dem das Fahrrad keine Laufräder besitzt und stattdessen über die Tretkurbeln der Tretkurbeleinheit 15 die Tretwiderstandseinrichtung angetrieben wird. Die Tretwiderstandseinrichtung 16 kann dabei beispielsweise eine Schwungscheibe aufweisen, die durch das Betätigen der Tretkurbeln der Tretkurbeleinheit 15 angetrieben wird und die mit einer Bremse (Magnetbremse, Wirbelströme Bremse, Backenbremse, elektromotorische Bremse) so in Wirkverbindung steht, dass ein entsprechender Tretwiderstand einstellbar ist.
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Das Fahrradgestell 11 ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrradsimulator 10 zusammen mit der Tretwiderstandseinrichtung 16 auf einer Bewegungsplattform 17 angeordnet, die mittels einer Aktuatorvorrichtung 18 zumindest longitudinal und lateral kippbar ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist dabei ein Kippen der Bewegungsplattform 17 longitudinal nach hinten gezeigt, um so eine Steigung zu simulieren. Durch die seitliche Darstellung der 1 ist ein laterales Kippen nicht darstellbar.
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In der Tretwiderstandseinrichtung 16 ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Sensor 19 einer Sensoreinrichtung positioniert, der eine Trittfrequenz und gegebenenfalls auch die Trittkraft beim Betätigen der Tretkurbeln der Tretkurbeleinheit 15 aufzeichnet. Zusätzlich kann ein weiterer Sensor (nicht gezeigt) vorgesehen sein, der den Lenkeinschlag beim Betätigen des Lenkers 14 erfasst. Hier kann beispielsweise der Lenkwinkel, die Lenkkraft und weitere Parameter beim betätigen des Lenkers 14 erfasst werden.
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Der Simulator 10 weist des Weiteren eine optische Anzeigevorrichtung 20 auf, um eine simulierte äußere Umgebung der zu simulierenden Fahrradfahrt dem Benutzer 100 zu präsentieren. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die optische Anzeigevorrichtung eine virtuell-reality-Vorrichtung, bei der ein Display durch eine entsprechende Brille am Kopf des Benutzers 100 angeordnet wird. Zusätzlich kann an dieser VR-Brille ein Kopfhörer (nicht dargestellt) angeordnet sein, um dem Benutzer nicht nur ein optisches Feedback zu präsentieren, sondern auch ein akustisches.
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Der Simulator 10 im Ausführungsbeispiel der 1 weist des Weiteren auch ein Gebläse 21 auf, welches dem Benutzer 100, der auf dem Fahrradgestell 11 des Simulators 10 sitzt, einen Fahrtwind simuliert.
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Der Simulator 10 im Ausführungsbeispiel der 1 weist des Weiteren eine Bremseinrichtung 22 auf, die im Ausführungsbeispiel der 1 am Lenker 14 in Form von betätigbaren Bremshebeln angeordnet ist. Die Bremshebel können dabei mit einer Krafteinrichtung in Wirkverbindung stehen (force-feedback), um dem Benutzer 100 beim Betätigen der Bremseinrichtung 22 ein realistisches haptisches Bremsgefühl zu vermitteln. Außerdem kann in der Bremseinrichtung 22 ein Sensor (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der das Betätigen der Bremse detektiert, umso ein solches Bremsmanöver in der Simulation zu berücksichtigen.
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Schließlich ist im Ausführungsbeispiel der 1 an dem Fahrradgestell 11 eine Lenkwiderstandseinrichtung 23 vorgesehen, um einen Lenkwiderstand beim Betätigen des Lenkers variabel einstellen zu können.
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Sowohl diejenigen Elemente des Simulators, die dem Benutzer 100 ein visuelles, akustisches und haptisches/vestibuläres Feedback bei der simulierten Fahrradfahrt geben als auch die für die Simulation notwendigen Sensoren sind drahtlos oder kabelgebundenen mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 30 verbunden, die mit einer Datenbank 31 kommunizierenden Verbindung steht. In der Datenbank 31 ist die für die Simulation der Fahrradfahrt notwendige Struktur und Beschaffenheit der Fahrstrecke hinterlegt, wie beispielsweise Eigenschaften des Bodenbelages sowie Kurven, Steigungen, Gefälle und dergleichen. Auch können in der Datenbank 31 entsprechende visuelle Elemente der simulierten äußeren Umgebung hinterlegt sein, um so eine vollständige virtuelle Welt generieren zu können.
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Im Ausgangsbeispiel der 1 ist des Weiteren vorgesehen, dass im Simulator 10 ein Paar Handschuhe 24 gehören, die durch die VR-Vorrichtung 20 sensorischen wahrgenommen werden können. Dies kann beispielsweise durch eine an der Brille 20 angeordneten Kameraeinheit erfolgen. Durch das detektieren der VR-Handschuhe 24 kann der Benutzer 100 beim Bewegen des Kopfes ein entsprechendes optisches Feedback dergestalt erhalten, dass in der Simulation, die er durch die optische Anzeigevorrichtung 20 präsentiert bekommt, seine Hände am Lenker 14 sichtbar werden.
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Mithilfe eines digitalen Fahrradmodells, den erfassten fahrbezogenen Bewegungshandlungen und der in der Datenbank 31 hinterlegten digitalen Fahrstrecke werden nun zum einen Steuersignale generiert, um die mechanischen Elemente der Simulation anzusteuern. Dies umfasst insbesondere die Aktuatorvorrichtung 18 der Bewegungsplattform 17, um Bewegungen des Fahrradgestells 11 zu simulieren, die Tretwiderstandseinrichtung 16 zum Einstellen des Tretwiderstandes, die Lenkwiderstandseinrichtung 23 zum Einstellen des Lenkwiderstandes und Bremseinrichtung 22 zum Einstellen der Bremskraft. Außerdem wird eine entsprechende optische Anzeige generiert, die an die optische Anzeigevorrichtung 20 ausgegeben wird sowie gegebenenfalls auch eine akustische Ausgabe. Auch das Gebläse 21 wird entsprechend den zur Verfügung stehenden Daten so angesteuert, dass ein realistischer Fahrtwind simuliert wird.
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Hierdurch lässt sich eine vollumfängliche Immersion bei einer simulierten Fahrradfahrt erzeugen.
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2 zeigt schematisch stark vereinfacht den Ablauf der Simulation. Dabei wird ein dynamisches Fahrradmodell 200 mit Daten aus der Sensorik 210 (fahrbezogene Bewegungshandlungen) sowie mit Daten einer digitalen Fahrstrecke einschließlich der äußeren zu simulierenden Umgebung 220 versorgt.
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Aus den fahrbezogenen Bewegungshandlungen 210 lassen sich beispielsweise die Geschwindigkeit und die Richtung und gegebenenfalls auch die Betätigungskraft ableiten. Im Zusammenhang mit den Daten der digitalen Fahrstrecke 220 lässt sich dann das optische/akustische Feedback 230 als auch das haptische/vestibuläre Feedback 240 errechnen, dass dann an die entsprechenden Feedbackelemente ausgegeben wird. So wird eine vollständige Closed-Loop-Simulation einer virtuellen Fahrradfahrt erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrradsimulator
- 11
- Rahmen
- 12
- Fahrradgestell
- 13
- Sattel
- 14
- Lenker
- 15
- Tretkurbeleinheit
- 16
- Tretwiderstandseinrichtung
- 17
- Bewegungsplattform
- 18
- Aktuatorvorrichtung
- 19
- Sensoreinrichtung
- 20
- optische Anzeigevorrichtung
- 21
- Gebläse
- 22
- Bremseinrichtung
- 23
- Lenkwiderstandseinrichtung
- 24
- VR-Handschuhe
- 30
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 31
- Datenbank
- 100
- Benutzer
- 200
- dynamisches Fahrradmodell
- 210
- fahrbezogene Bewegungshandlungen/Sensordaten
- 220
- digitale Fahrstrecke
- 230
- optische/akustische Feedback
- 240
- haptisches/vestibuläres Feedback
