DE19838801A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der Raumlage einer durch äußeres Einwirken eines Benutzers lageveränderlichen Stützeinheit - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Erfassen der Raumlage einer lageveränderlichen Stützeinheit (14) und zum Erzeugen von dem Erfassungsergebnis entsprechenden Signalen zur Weiterverarbeitung in einer Datenverarbeitungsanlage umfaßt ein kardanisches Kipplager (26) für die Stützeinheit (14), eine Sensoreinrichtung (58) zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer Verkippung der Stützeinheit (14) und zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale. Erfindungsgemäß ist die Stützeinheit (14) ferner um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar oder/und in Richtung dieser im wesentlichen vertikalen Achse bewegbar gelagert. Darüber hinaus ist die Sensoreinrichtung (58) zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer hierdurch ermöglichten Drehbewegung der Stützeinheit (14) oder/und zur Erfassung zumindest des Betrages einer Vertikalbewegung der Stützeinheit (14) sowie zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Raumlage einer durch äußeres Einwirken eines Benutzers lageveränderlichen Stützeinheit relativ zu einem Basisteil und zum Erzeugen von dem Erfassungsergebnis entsprechenden Signalen zur Weiterverarbeitung in einer Datenverarbei­ tungsanlage, welche eine Lagervorrichtung aufweist, die die Stützeinheit relativ zu dem Basisteil kippbar lagert, wobei die Lagervorrichtung ein Kardangelenk umfaßt mit einem mit der Stützeinheit verbundenen Kar­ daneingangsteil und einem mit dem Basisteil verbundenen Kardanausgangs­ teil, und wobei das Kardaneingangsteil und das Kardanausgangsteil über ein Kardanzwischenteil miteinander kardanisch verbunden sind, und ferner eine Sensoreinrichtung aufweist zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer Verkippung der gegenwärtigen Raumlage der Stützeinheit relativ zu einer vorbestimmten Bezugsraumlage und zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale.

Allgemein bekannte Vorrichtungen zum Erfassen der Raumlage einer durch äußeres Einwirken eines Benutzer lageveränderlichen Stützeinheit sind für eine Bedienung per Hand (z. B. Maus, Joystick oder Trackball) oder per Fuß (siehe beispielsweise DE 43 36 153 C1 oder DE 44 45 861 A1) ausgelegt und beanspruchen lediglich die Motorik einzelner Gliedmaßen. Dies ist bei der Bedienung einer Datenverarbeitungsanlage mit einem herkömmlichen Datensichtgerät insofern von Vorteil, als der Benutzer so in der Lage ist, seinen Kopf ruhig zu halten und den Blick auf den Bildschirm des Daten­ sichtgeräts zu fixieren.

Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei Computerspielen oder computerunterstützter Konstruktion (CAD: Computer-Aided Design), wird jedoch in Zukunft die visuelle Ausgabe zunehmend über Datensichtgeräte erfolgen, die am Kopf des Benutzers befestigt sind, sein gesamtes Blickfeld ausfüllen, die Bewegungen des Kopfes des Benutzers erfassen und die Bildschirmanzeige den erfaßten Kopfbewegungen anpassen (sogenannte Cyber-Helme). Durch diese Technik soll beim Benutzer der Eindruck hervor­ gerufen werden, daß er sich in einem virtuellen Raum (cyber space) befindet, und so die Illusion einer virtuellen Realität erzeugt werden.

Bei Verwendung derartiger Cyber-Helme ist es aber für den Benutzer nicht länger erforderlich, relativ zum Datensichtgerät eine bestimmte Körperhal­ tung einzunehmen. Vielmehr leidet der Eindruck virtueller Realität darunter, wenn die Fortbewegung in diesem virtuellen Raum nicht durch entspre­ chende reale Bewegungen der Beine und des Körpers des Benutzers gesteuert werden kann. Insbesondere vermögen Lösungen nicht zufrieden­ zustellen, bei denen über die Erfassung von Hand- bzw. Armbewegungen mittels sogenannter Cyber-Handschuhe nicht nur manuelle Tätigkeiten im virtuellen Raum, sondern beispielsweise durch Zeigen der gewünschten Richtung auch die Fortbewegung in diesem virtuellen Raum gesteuert wird.

Im Stand der Technik wurden daher eine ganze Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen, welche in der Lage sind, Bewegungen der Beine und des Körpers des Benutzers zu erfassen und entsprechende Erfassungssignale zur Weiterverarbeitung in einer Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise einem Personal Computer, bereitzustellen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der gattungsbildenden WO-A-96/06664 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist eine Stützfläche zur Abstützung des Körpers des Benutzers auf einer Basisplatte kippbar gelagert, und zwar mittels eines Kardan-Gelenks, das ein Verdrehen der Stützfläche um eine vertikale Achse verhindert. In einigem Abstand von dem Kardan-Gelenk ist ein herkömmlicher Joy-Stick angeordnet, an dessen Betätigungshebel eine Kugel befestigt ist. Die Kugel ist in einem mit der Stützfläche verbundenen Schacht gleitverschieblich aufgenommen, so daß mittels des Joy-Sticks Schwerpunktsverlagerungen des Benutzers aufgrund des hieraus resultie­ renden Verkippens der Stützfläche erfaßt werden können. Allerdings ist die bekannte Vorrichtung auf die Erfassung zweier Bewegungsfreiheitsgrade, beispielsweise Richtung und Betrag der Schwerpunktsverlagerung, beschränkt.

Die US-A-4 817 950, die US-A-4 488 017, die US-A-5 405 152, die WO-A- 96/35494, die EP-A-0 761 266 und die US-A-5 409 226 offenbaren weitere bekannte Vorrichtungen, welche wie die Vorrichtung gemäß der WO-A- 96/06664 der Erfassung von lediglich zwei Freiheitsgraden einer Schwer­ punktsverlagerung des Benutzers dienen, jedoch jeweils unterschiedliche Lagerung und Sensorik aufweisen.

Die aus der WO-A-96/35494 bekannte Vorrichtung unterscheidet sich von den anderen Vorrichtungen des Standes der Technik vor allem durch die Interpretation der Sensorsignale bei der weiteren Datenverarbeitung.

Die in der US-A-5 405 152 bzw. der US-A-5 409 226 beschriebenen Vorrichtungen sind nicht nur als Sensorvorrichtung zur Erfassung der Schwerpunktsverlagerung des Benutzers ausgebildet, sondern umfassen auch Stellvorrichtungen, welche es ermöglichen, dem Benutzer sich ändernde Randbedingungen der Computersimulation, beispielsweise Wechsel von ebenem in hügeliges Gelände, Reaktionen der Computer- Simulation auf seine Bewegungen und dergleichen körperlich zu vermitteln.

Aus der WO-A-96/36955 ist eine Vorrichtung bekannt, welche es dem Benutzer ermöglicht, tatsächliche Gehbewegungen auszuführen, und in Abhängigkeit der gehbedingten Abweichung des Benutzers von einer vorbestimmten Ursprungsposition in der Stützfläche vorgesehene Stell­ vorrichtungen derart betätigt, daß der Benutzer trotz der Gehbewegung in die vorbestimmte Ursprungsposition zurückgeführt wird.

Die GB-A-2 038 597 offenbart eine gattungsähnliche Vorrichtung, bei welcher lediglich ein einziger Freiheitsgrad der Bewegung des Benutzers, beispielsweise eine Drehung um eine vertikale Achse, erfaßt und in ein entsprechendes Signal umgewandelt wird.

Da bei den vorstehend diskutierten bekannten Vorrichtungen lediglich zwei, bei der GB-A-2 038 597 sogar nur ein einziger Freiheitsgrad erfaßt werden können, müssen eine ganze Reihe von Bewegungsarten, beispielsweise Sprünge, von Hand, beispielsweise durch Drücken eines Knopfes, eingege­ ben werden, worunter der Eindruck der virtuellen Realität leidet.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die es ermöglicht, beim Benutzer den Eindruck virtueller Realität zu verstärken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungsgemäße Vorrich­ tung gelöst, bei welcher die Stützeinheit auf dem Basisteil ferner um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar oder/und in Richtung dieser im wesentlichen vertikalen Achse bewegbar gelagert ist, und bei welcher die Sensoreinrichtung ferner zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer Drehbewegung der Stützeinheit relativ zum Basisteil um die im wesentlichen vertikale Achse oder/und zur Erfassung zumindest des Betrages einer Vertikalbewegung der Stützeinheit relativ zum Basisteil, sowie zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale ausgebildet ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen, von den Anmeldern als "CYBERSURFER" bezeichneten Geräts, können nicht nur Änderungen der Raumlage durch Verkippen der Stützeinheit erfaßt und zur Steuerung der Fortbewegung im virtuellen Raum herangezogen werden, sondern auch Drehungen und Vertikalbewegungen der Stützeinheit. Letztgenannter Bewegungsfreiheitsgrad ist insbesondere in Verbindung mit Computerspielen interessant, bei denen der virtuelle Körper des Benutzers virtuelle Hindernisse, wie Bachläufe, Schluchten oder dergleichen, überspringen oder an Felswänden oder dergleichen hinauf­ klettern muß. Die Ausnutzung des Drehfreiheitsgrads hingegen ermöglicht eine besonders realitätsnahe Steuerung von Wendungen im virtuellen Raum, beispielsweise wenn der Benutzer seinen stillstehendem virtuellen Körper um die eigene Hochsachse drehen möchte, um die gesamte virtuelle Umgebung zu erkunden.

Üblicherweise steht der Benutzer auf dem CYBERSURFER, so daß er sich zur Steuerung seiner Fortbewegung im virtuellen Raum tatsächlich im realen Raum nicht von der Stelle bewegen muß. Dies ist insofern wichtig, als der Benutzer durch die Vereinnahmung seines gesamten Blickfelds durch den Cyber-Helm seiner realen Umgebung gegenüber blind ist und sich somit nicht sicher in ihr bewegen könnte. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch der Eindruck virtueller Realität beim Benutzer verstärkt werden, ohne dabei seine Sicherheit zu gefährden.

Zum Tragen eines stehenden (oder auch sitzenden bzw. knienden) Benutzers kann die Stützeinheit eine relativ groß bemessene Standplatte aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, die Stützeinheit klein und kompakt auszubilden, beispielsweise für die Positionierung unter oder auf einem Tisch, wobei der Benutzer in diesem Fall auf die Stützeinheit lediglich mittels seiner Füße oder seiner Hände einwirkt, um deren Raumlage zur Steuerung seiner Fortbewegung im virtuellen Raum zu verändern. Dazu kann die Stützeinheit lediglich zwei relativ klein bemessene Abstellflächen für die beiden Füße oder Hände des Benutzers vorsehen, die an einem gemeinsamen Verbindungsrohr oder dergleichen angeordnet sind.

Um die Stützeinheit über das Kardangelenk am Basisteil zu lagern, kann an der Stützeinheit ein Drehansatz vorgesehen sein, welcher an dem Kardan­ eingangsteil um die im wesentlichen vertikale Achse drehbar gelagert ist.

Dabei kann der Drehansatz von einem Drehzapfen gebildet sein, der an der Stützeinheit festgelegt ist und in einer am Kardaneingangsteil angeordneten Gleitbuchse gelagert ist. Bevorzugt ist hierfür eine selbstschmierende und damit wartungsarme Gleitbuchse vorgesehen, beispielsweise aus einem gesinterten Material oder einem Keramikmaterial. Zur Verringerung der eine Drehbewegung um die im wesentlichen vertikale Achse hemmenden Rei­ bung kann zwischen dem Kardaneingangsteil und der Stützeinheit ein Gleitring angeordnet sein. Dieser Gleitring kann ebenfalls aus einem selbstschmierenden gesinterten oder keramischen Material hergestellt und damit wartungsarm sein.

Das Kardanzwischenteil kann ein erstes Ringelement umfassen und das Kardaneingangsteil kann ein in dem ersten Ringelement konzentrisch angeordnetes zweites Ringelement umfassen, wobei die beiden Ring­ elemente über zwei längs einer ersten Achse angeordnete Bolzen relativ zueinander verkippbar verbunden sind, und wobei das Kardanzwischenteil und das Kardanausgangsteil über zwei längs einer zur ersten Achse im wesentlichen orthogonal verlaufenden zweiten Achse angeordnete Bolzen relativ zueinander verkippbar verbunden sind. Durch eine derartige Anordnung bzw. Ausbildung der Kardanteile erhält man ein robustes Gelenk mit geringer Bauhöhe. Zur weiteren Reduzierung der Bauhöhe kann der Drehansatz und gewünschtenfalls auch die Gleitbuchse in das Lumen des zweiten Ringelements eingesetzt sein.

Zur Realisierung der Linearbewegung der Stützeinheit relativ zum Basisteil in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse kann an dem Basisteil eine Linearführungseinheit vorgesehen sein, an bzw. in welcher das Kardan­ ausgangsteil bzw. ein mit diesem verbundenes Element in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse bewegbar geführt ist. Dabei kann das Kardanausgangsteil wenigstens zwei Führungsbolzen aufweisen und die Linearführungseinheit eine entsprechende Anzahl von Führungsrohren aufweisen, in welchen die Führungsbolzen linearverschiebbaraufgenommen sind. Um die Zuverlässigkeit der Linearführungseinheit, insbesondere hinsichtlich Verkantens der Führungsbolzen in den Führungsrohren, zu erhöhen, kann das Verhältnis zwischen Führungslänge und Durchmesser der Führungsbolzen mindestens 2 : 1 betragen.

Hinsichtlich des vorangehend bereits angesprochenen Aufbaus des Kardan­ gelenks ist noch anzumerken, daß das Kardanzwischenteil über die längs der zweiten Achse angeordneten Bolzen an den Enden der Führungsbolzen des Kardanausgangsteils gelagert sein können. Es ist jedoch auch möglich, daß das Kardanausgangsteil ein weiteres, mit den beiden Führungsbolzen verbundenes Ringelement aufweist.

Zur Verringerung der Reibung bei der Vertikalbewegung können die Führungsrohre gleitgünstig ausgebildet sein. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise zwischen Führungsrohr und Führungsbolzen eine Gleitbuchse angeordnet.

Um die Linearführungseinheit vor den Auswirkungen hoher Axialkräfte schützen zu können, wie sie beispielsweise dann auftreten, wenn ein auf der Stützeinheit mit seinem gesamten Körpergewicht lastender Benutzer Sprungbewegungen ausführt, kann an wenigstens einem Führungsrohr an dessen kardangelenk-nahem Ende ein Dämpfungselement, vorzugsweise ein gummielastischer Ring, vorgesehen sein, wobei an dem zugehörigen Führungsbolzen ein mit dem Dämpfungselement zusammenwirkender Anschlag vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, daß der Führungsbolzen zu weit in das Führungsrohr eindringt und schlimmstenfalls mit seinem kardangelenk-fernen Ende an einem Führungs­ rohrboden aufschlägt oder daß das Kardanzwischenteil oder diesem zugeordnete Bolzen auf dem kardangelenk-nahen Ende des Führungsrohrs aufschlägt bzw. aufschlagen. Ein derartiger Aufschlag kann nämlich zu unerwünschter Geräuschentwicklung oder gar Beschädigung der Linear­ führungseinheit führen, oder aber die Wahrnehmung des Benutzers im virtuellen Raum aufgrund des damit verbundenen Stoßes beeinträchtigen.

Der Anschlag kann von einer am Führungsbolzen angeformten Schulter gebildet sein. Alternativ ist es möglich, daß der Anschlag von wenigstens einem am Führungsbolzen gehaltenen Scheiben- oder Mutterelement gebildet ist.

Zu Transportzwecken kann der Führungsbolzen in dem zugehörigen Führungsrohr in einer Transportsicherungsstellung, vorzugsweise durch Verschrauben, festlegbar sein. Beim Installieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dann einfach die Verschraubung gelöst werden, um den Bewegungs-Freiheitsgrad entlang der im wesentlichen vertikalen Achse freizugeben.

Gemäß einer alternativen Möglichkeit zur Realisierung der Verlagerbarkeit der Stützeinheit in Richtung der im wesentlichen vertikalen Richtung wird vorgeschlagen, daß daß an dem Kardaneingangsteil eine Linearführungs­ einheit vorgesehen ist, an bzw. in welcher ein mit der Stützeinheit verbundenes Element in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse geführt ist. Hierzu kann an der Stützeinheit ein Linearführungsansatz vorgesehen sein, welcher an dem Kardaneingangsteil in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse geführt ist.

Gemäß einer einfachen und robusten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Linearführungsansatz von einem Linearführungszapfen gebildet ist, der an der Stützeinheit festgelegt ist und in einer am Kardaneingangsteil angeordneten Gleitbuchse gelagert ist. Zur Vermeidung von Stößen oder störenden Geräuschen kann zwischen der Stützeinheit und dem Kardan­ eingangsteil ein Dämpfungselement, vorzugsweise ein Dämpfungsring, vorgesehen sein.

Eine besonders einfache und raumsparende Anordnung ergibt sich, wenn der Drehzapfen und der Linearführungszapfen von ein und demselben Zapfen gebildet sind.

Festzuhalten ist, daß die Sensoreinrichtung vorteilhafterweise in der Verlängerung der Dreh- bzw. Linearführungsachse angeordnet sein kann, so daß eine Drehbewegung der Stützeinheit durch den Benutzer unverfälscht, d. h. im wesentlichen als reine Verdrehung der Sensoreinrichtung, erfaßt werden kann, was die nachfolgende Interpretation der Erfassungssignale erleichtert. Auch eine lineare Vertikalbewegung der Stützeinheit kann infolge dieser Anordnung der Sensoreinrichtung unverfälscht erfaßt werden, d. h. im wesentlichen als reine Vertikalbewegung der Sensoreinrichtung.

Zum Schutz der Sensoreinrichtung kann vorgesehen sein, daß diese in einem Schutzgehäuse angeordnet ist.

Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise in der Art aufgebaut und an dem CYBERSURFER angeordnet sein, daß ein erster Teil der Sensoreinrichtung an dem Basisteil befestigt ist und ein zweiter Teil der Sensoreinrichtung mit der Stützeinheit kipp- und drehfest verbunden ist, sowie bei einer Nach- unten-Bewegung der Stützeinheit relativ zum zweiten Teil der Sensor­ einrichtung mit diesem in Mitnahmeeingriff bringbar ist. Grundsätzlich kann jede geeignete Art von Sensoreinrichtung bei dem erfindungsgemäßen CYBERSURFER eingesetzt werden, beispielsweise Potentiometer, Dehnungs­ streifen oder dergleichen umfassende Sensoreinrichtungen. Im Hinblick auf die geringe Verschleißanfälligkeit wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, daß wenigstens eine der Sensoreinrichtungen eine optoelektronische Sensoreinrichtung ist, wie sie beispielsweise in der SPACE MOUSE (Marke) zum Einsatz kommt.

Um die Sensoreinrichtung weiterhin vor unbeabsichtigter Beschädigung schützen zu können, kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Drehansatz und dem zweiten Teil der Sensoreinrichtung ein biegeelastisches Element, vorzugsweise ein gummielastisches Element, angeordnet ist. Ein derartiges gummielastisches Element beugt der deformierenden Beschädigung der Gesamtanordnung vor, beispielsweise nach einem möglichen Eingriff mit die Sensoreinrichtung umgebenden Bauteilen.

Um dem Benutzer auf dem CYBERSURFER das Halten der Balance erleich­ tern zu können und um darüber hinaus den maximalen Kippwinkel der Stützplatte auf einen relativ kleinen Wert von beispielsweise 10° bis 15° begrenzen zu können, wird vorgeschlagen, daß eine Rückstellvorrichtung vorgesehen ist, welche einem Verkippen der Stützeinheit entgegenwirkt. Diese Rückstellvorrichtung kann kostengünstig bereitgestellt werden, wenn sie wenigstens ein komprimierbares Element, vorzugsweise wenigstens ein mit einem komprimierbaren Medium gefülltes Element, beispielsweise einen Druckschlauch, umfaßt. Das komprimierbare Element kann beispielsweise an der Stützeinheit angreifen.

Die Kipp-Rückstellvorrichtung kann in jede Kipprichtung gleiche Kipp- Eigenschaften bzw. Kipp-Rückstelleigenschaften aufweisen. Um eine günstigere Verteilung der Kippkräfte zu erzielen, ist es jedoch auch möglich, kipprichtungs-abhängige Kipp-Eigenschaften bzw. Kipp-Rückstelleigen­ schaften vorzusehen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, daß die Kipp- Rückstellvorrichtung an einer Mehrzahl von Eingriffsstellen an der Stütz­ einheit angreift, wobei der Abstand der in einer ersten im wesentlichen horizontalen Richtung voneinander am weitesten beabstandeten Eingriffs­ stellen kleiner ist als der Abstand der in einer zweiten im wesentlichen horizontalen, zur ersten Richtung orthogonal verlaufenden Richtung voneinander am weitesten beabstandeten Eingriffsstellen. Eine derartige Kipp-Rückstellvorrichtung kann beispielsweise durch einen Druckluft­ schlauch bereitgestellt werden, welcher die Form eines in einer bestimmten Richtung gestreckten Torus (d. h. beispielsweise eine annähernd ovale Form) aufweist.

Um die Stützeinheit gegenüber der Kipp-Rückstellvorrichtung drehbeweglich zu lagern, kann die Stützeinheit an ihrer der Kipp-Rückstellvorrichtung zugewandten Seite eine Gleitfläche aufweisen und kann an der mit der Stützeinheit in Berührung stehenden Seite der Kipp-Rückstellvorrichtung eine mit der Gleitfläche zusammenwirkende Gegengleitfläche vorgesehen sein. Zur Erzielung guter Gleiteigenschaften im Kontaktbereich zwischen Stützeinheit und Kipp-Rückstellvorrichtung kann vorgesehen sein, daß die Gleitfläche eine Lackschicht umfaßt, beispielsweise aus Polyester-Lack. Gegebenenfalls kann diese Lackschicht zur Erhöhung der Oberflächenquali­ tät durch Schleifen oder/und Polieren vorbehandelt sein. Ferner kann die Gegengleitfläche von einer Fasermaterialschicht gebildet sein, vorzugsweise einer Vlies- oder Filzschicht. Das vorstehend angesprochene Lack-Faser­ stoff-"Gleitlager" ist einfach und damit kostengünstig herstellbar und im Betrieb wartungsarm.

Ferner kann auch eine Vertikal-Rückstellvorrichtung vorgesehen sein, welche einer Vertikalbewegung der Stützeinheit, beispielsweise unter der Last des Körpers eines Benutzers, entgegenwirkt. Diese Vertikal-Rückstell­ vorrichtung kann beispielsweise wenigstens ein komprimierbares Element umfassen. Verwendet man wenigstens ein mit einem komprimierbaren Medium gefülltes Element, beispielsweise einen Druckluftschlauch, so kann dieses gleichzeitig die Kipp- und die Vertikalrückstellung übernehmen.

Im Zusammenhang mit der vorstehend angesprochenen Transport­ sicherungsstellung der Führungsbolzen ist noch anzumerken, daß der Druck­ luftschlauch zu Transportzwecken soweit aufgeblasen werden sollte, daß er die Stützeinheit gegen unbeabsichtigtes Verkippen und unbeabsichtigte Vertikalverstellung sichert.

Auch hinsichtlich der Drehlagerung kann es vorteilhaft sein, wenn eine Rückstellvorrichtung vorgesehen ist, welche einem Verdrehen der Stütz fläche entgegenwirkt, wobei diese Rückstellvorrichtung in einfacher und kostengünstiger Weise dadurch bereitgestellt werden kann, daß sie wenigstens ein elastisches, vorzugsweise gummi- oder federelastisches Element umfaßt, das einenends an der Stützeinheit und andernends an dem Basisteil angelenkt ist.

Die Dreh-Rückstellvorrichtung sorgt bei einer Drehauslenkung der Stütz­ einheit, beispielsweise infolge einer Drehung des Oberkörpers des auf der Stützeinheit stehenden Benutzers relativ zu dessen Beinen, also einer Bewegung, wie man sie beispielsweise dann ausführt, wenn man seine Gehrichtung ändern will, dafür, daß die Stützfläche und somit auch der Kör­ per des Benutzers wieder in eine Drehausgangslage zurückgeführt wird. Durch entsprechende Wahl des Reibungskoeffizienten des Drehlagers (bei­ spielsweise Gleitfläche/Gegengleitfläche) kann dafür Sorge getragen werden, daß diese Rückführbewegung nicht zu schnell und vorzugsweise für den Benutzer nicht oder kaum merklich erfolgt. Gewünschtenfalls kann zusätzlich eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen sein.

Diese Rückführung in die Drehausgangslage ist auch im Hinblick auf die Sicherheit des auf dem CYBERSURFER stehenden Benutzers von Bedeutung, da dieser sich stets sicher sein kann, daß er im realen Raum im wesent­ lichen die gleiche Relativorientierung beibehält. Sind beispielsweise neben dem Benutzer Griffstangen oder dergleichen angeordnet, so weiß der Benut­ zer, daß er dann, wenn er zufällig das Gleichgewicht verliert, lediglich neben sich zu greifen braucht, um mit Hilfe der Griffstangen sein Gleichgewicht wieder herstellen zu können. Er kann sich also sicher sein, daß sich die Griffstangen neben ihm und nicht etwa vor und hinter ihm befinden.

Um zu ermöglichen, daß der erfindungsgemäße CYBERSURFER sowohl an die Benutzung durch ein Kind als auch an die Benutzung durch einen Erwachsenen angepaßt werden kann, wird vorgeschlagen, daß die Rück­ stellkraft wenigstens einer der Rückstellvorrichtungen veränderbar ist. Da ein Kind üblicherweise erheblich geringere Kräfte bzw. Drehmomente auf die Stützeinheit des CYBERSURFERs ausüben kann, sollten die Rückstellkräfte bei der Benutzung des CYBERSURFERs durch ein Kind entsprechend reduziert werden können.

Umfaßt die Rückstellvorrichtung ein mit einem komprimierbaren Medium gefülltes Element, beispielsweise einen gasgefüllten Schlauch, so kann durch Anheben bzw. Absenken des Gasdrucks in dem Schlauch die Rück­ stellkraft erhöht bzw. erniedrigt werden. Der Gasdruck in dem Schlauch weist dann den optimalen Wert auf, wenn bei auf der Stützeinheit still­ stehendem Benutzer der Wert des von der Sensoreinrichtung erfaßten Vertikalbewegungssignals in der Mitte des zulässigen Wertebereichs liegt.

Umfaßt die Linearführungseinheit zwischen dem Führungsbolzen-Anschlag und dem zugehörigen Führungsrohr ein Dämpfungselement, wie es vorstehend bereits angesprochen wurde, so erleichtert dies die Einstellung des Gasdrucks in dem Schlauch. Das Dämpfungselement sollte derart ausgebildet und bemessen sein, daß der Gasdruck dann den optimalen Wert aufweist, wenn bei auf der Stützeinheit stillstehendem Benutzer der Führungsbolzen-Anschlag gerade auf dem nicht komprimierten Dämpfungs­ element aufsteht. Jedoch kann auch ein etwas zu geringer Gasdruck in dem Schlauch toleriert werden, da die von der Kompression des Dämpfungs­ elements herrührende Kraft zur Rückstellkraft des Druckschlauchs hinzutritt und eine von dem zu geringen Gasdruck bewirkte Fehljustierung bereits nach einer kurzen Hubstrecke der Stützeinheit ausgleicht. Allerdings verringert diese "Null-Lagen-Kompression" bei einem Sprung des Benutzers die Präzision der Erfassung der Abstoßphase, da der zur Verfügung stehen­ de und für die Erfassung des Sprungs erforderliche Restkompressionshub des Dämpfungselements abnimmt.

Umfaßt die Rückstellvorrichtung elastische Elemente, beispielsweise Schraubenzugfedern, so kann die Veränderbarkeit der Rückstellkraft dadurch bereitgestellt werden, daß eine der Anlenkstellen des wenigstens einen elastischen Elements an einem auf einer Schraubspindel verstellbaren Schlitten ausgebildet ist, wobei die Schraubspindel an dem jeweiligen Element, Stützeinheit oder Basisteil, drehbar gehalten ist.

Um dem Benutzer eine relativ stabile Ausgangslage der Stützeinheit bieten zu können, aus der die Stützfläche nicht bei jeder geringfügigen Gewichts­ verlagerung des Benutzers ausgelenkt wird (mit entsprechender Folge für die Bewegung des virtuellen Körpers im virtuellen Raum), wird vorgeschlagen, daß eine Rastvorrichtung vorgesehen ist, welche erst bei Ausübung eines ein vorbestimmtes Kippmoment übersteigenden Kippmoments auf die Stütz­ einheit ein Verkippen dieser Stützeinheit aus einer Ausgangslage zuläßt. Auch das Drehlager kann eine Rastvorrichtung umfassen, die erst bei Aus­ übung eines ein vorbestimmtes Drehmoment übersteigenden Drehmoments auf die Stützeinheit ein Verdrehen dieser Stützeinheit zuläßt. Schließlich ist es von Vorteil, auch eine Vertikal-Rastvorrichtung vorzusehen, die erst bei Ausübung eines einen vorbestimmten Impuls übersteigenden Impulses auf die Stützeinheit eine Vertikalbewegung dieser Stützeinheit zuläßt.

Wenigstens eine der vorstehend genannten Rastvorrichtungen kann einen Raststift an der Stützeinheit oder dem Basisteil, sowie eine zugehörige Rastvertiefung an Basisteil oder Stützeinheit umfassen, wobei der Raststift in die Rastvertiefung vorzugsweise federvorgespannt ist. Wenn wenigstens drei Raststifte vorgesehen sind, welche jeweils mit einer sich in im wesentlichen vertikaler Richtung über eine vorbestimmte Länge erstrecken­ den Rastvertiefung oder mit einem Rastpunkt zusammenwirken. So können diese sowohl die Kipp-Verrastung als auch auch die Dreh-Verrastung und im Falle von Rastpunkten anstelle länglicher Rastvertiefungen sogar auch die Vertikal-Verrastung übernehmen. Selbstverständlich kann vorgesehen sein, daß die Vorspannkraft der Verrastung einstellbar ist.

Alternativ zu jeweils einer einzelnen oder mehrerer einzelnen Rastvor­ richtungen für die Dreh-, die Vertikal- und die Kippverrastung kann wenig­ stens eine Kombinations-Rastvorrichtung mit wenigstens einem Raststift vorgesehen sein, welcher mit einem sich in im wesentlichen vertikaler und horizontaler Richtung jeweils über eine vorbestimmte Länge erstreckenden Rastkreuz mit oder ohne Rastpunkt im Zentrum des Rastkreuzes zusammen­ wirkt. Bereits mit zwei derartigen Kombinations-Rastvorrichtungen kann eine Verrastung in allen Bewegungsrichtungen erzielt werden. Die Rast­ vertiefungen von Rastkreuz oder/und Rastpunkt können von zwei zueinander im wesentlichen parallel verlaufenden Rastwulsten oder/und einem Wulstring begrenzt sein. Dies hat den Vorteil, daß der Raststift nach Auslenkung aus dem Rastkreuz sich frei bewegen kann, insbesondere ohne Reibung an irgendwelchen Flächen. Eine derartige Reibung könnte nämlich die Wahrnehmung des Benutzers beeinträchtigen.

Um auch bei einer Verdrehung der Stützeinheit relativ zum Basisteil für eine anschließende Verkippung der Stützeinheit eine Rastwirkung bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß das Rastkreuz in Umfangs- bzw. Horizontalrichtung konkav gekrümmt ausgebildet ist. In analoger Weise kann das Rastkreuz auch in Vertikalrichtung konkav gekrümmt ausgebildet sein, um bei einer Verkippung der Stützeinheit auch für ein anschließendes Verdrehen der Stützeinheit eine Rastwirkung bereitstellen zu können.

Sowohl im Hinblick auf die Sicherheit des Benutzers als auch im Hinblick auf einen Schutz des CYBERSURFERs, und insbesondere dessen Sensoreinrich­ tung, vor Beschädigung wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß eine Kippwinkel-Begrenzungsvorrichtung oder/und eine Drehwinkel- Begrenzungsvorrichtung oder/und eine Vertikalbewegungs-Begrenzungs­ vorrichtung vorgesehen ist, wobei jede dieser Begrenzungsvorrichtungen wenigstens eine Anschlagfläche und wenigstens eine zugehörige Gegen­ anschlagfläche umfaßt.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Ausgangslage der Lagervorrichtung relativ zum Untergrund veränderbar bzw. einstellbar ist. Hierdurch kann beispielsweise verhindert werden, daß ein auf der Lagervorrichtung stehender Benutzer bei einem Verkippen der Stützeinheit, wie es zur Her­ beiführung einer Vorwärtsbewegung mit einer angenehmen Geschwindigkeit im virtuellen Raum erforderlich ist, nicht das Gefühl bekommt, er würde eine Schräge nach unten gehen.

Zur Verringerung des Gewichts und der Bauhöhe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß die Stützeinheit eine einzige Stützplatte umfaßt, deren Oberseite zur Einwirkung durch den Benutzer dient und deren Unterseite zur Anbringung des Drehansatzes zur Verbindung mit dem Kardangelenk und gewünschtenfalls zum gleitenden Kontakt mit der Kipp-Rückstellvorrichtung oder/und der Vertikal-Rückstellvorrichtung dient. Bevorzugt wird eine Platte aus sogenannten "Multiple"-Material verwendet, welches aus mit wechselnder Faserrichtung miteinander verleimten dünnen Holzschichten gebildet ist und bei hoher Robustheit eine gute Formbeständigkeit aufweist. Hinsichtlich des gleitenden Kontakts zwischen der jeweilige Rückstellvorrichtung und der Unterseite der Stützplatte wird auf die vorstehend beschriebene Gleitlagergestaltung durch Gleitfläche und Gegengleitfläche verwiesen.

Um die Standfestigkeit des Benutzers auf der Stützfläche insbesondere im Hinblick auf dessen Sicherheit erhöhen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Stützeinheit auf der Seite des Einwirkens durch den Benutzer eine rutschfeste Oberflächenbeschichtung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann auf der Stützeinheit auf der Seite des Einwirkens durch den Benutzer wenigstens eine Halteschlaufe bzw. Bindung für einen Fuß des Benutzers vorgesehen sein.

Für bestimmte Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn der erfin­ dungsgemäße CYBERSURFER wenigstens einen Anschluß für eine weitere Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen des Benutzers, bspw. für einen Cyber-Handschuh, oder/und wenigstens einen Anschluß für ein visuelles oder/und akustisches Ausgabegerät aufweist. Beide gemeinsam oder alternativ einsetzbaren Merkmalsgruppen tragen zur Erhöhung des Eindrucks virtueller Realität bei.

Im Hinblick auf eine möglichst universelle Einsetzbarkeit des erfindungs­ gemäßen CYBERSURFERs wird ferner vorgeschlagen, daß wenigstens einem der Anschlüsse eine standardisierte Schnittstelle für eine Datenverarbei­ tungsanlage zugeordnet ist, bspw. eine standardisierte serielle oder parallele Schnittstelle, wobei hierunter auch ein standardisierter, sogenannter Game- Port verstanden wird.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines in einer Datenverarbeitungsanlage virtuell vorhandenen Körpers in einem entsprechend virtuellen Raum auf Grundlage der von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßten Raumlage der Stützeinheit relativ zum Basisteil, wobei bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedene Bewegungsparameter des virtuellen Körpers auf Grundlage der erfaßten Sensorsignale gesteuert werden.

Diese Sensorsignale bzw. die ihnen zugrunde liegenden Raumlagen der Stützeinheit im realen Raum können in verschiedener Art und Weise zur Steuerung der Bewegung des Körpers im virtuellen Raum eingesetzt werden:

Beispielsweise kann die Richtung einer translatorischen Bewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage der erfaßten Richtung einer Verkippung der Stützeinheit gesteuert werden und die Geschwindigkeit einer translatori­ schen Bewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des Betrags des relativ zu einer Bezugsraumlage der Stützeinheit bestimmten Kippwinkels gesteuert werden. Bei dieser Interpretation der Sensorsignale wird das Verkippen der Stützeinheit somit ausschließlich zur Steuerung einer rein translatorischen Bewegung des Körpers im virtuellen Raum genutzt.

Alternativ kann der Kurvenradius einer Kreisbewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage der erfaßten Richtung einer Verkippung der Stützeinheit ge­ steuert werden und die Geschwindigkeit der Bewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des Betrags des Kippwinkels gesteuert werden. Diese Art der Interpretation kann beispielsweise zur Simulation eines Motorradrennens oder dergleichen eingesetzt werden.

Anstelle der Steuerung der Geschwindigkeit auf Grundlage des Betrags des Kippwinkels könnte alternativ auch die Beschleunigung der Bewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des Betrags des Kippwinkels gesteuert werden.

Gemäß einer "1 : 1"-Interpretation kann die Richtung einer Kippbewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage der erfaßten Richtung eines Verkippens der Stützeinheit durch Einwirken des Benutzers gesteuert werden und der Betrag der Kippbewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des Betrags des Kippwinkels der Stützeinheit gesteuert werden. Diese Interpretation ist beispielsweise bei der Simulation des Wellenreitens bzw. Surfens von Vorteil. Den vorstehend bereits angesprochenen Sicherheits-Griffstangen kann bei dieser Interpretation der Sensorsignale noch eine weitere Funktion zukommen. Bei der Simulation des Windsurfens kann der Benutzer nämlich die Griffstange als Simulation des Trapezes des Windsurfsegels erfassen. Bei der Simulation des Wellenreitens, Snowboard-Fahrens oder dergleichen kann sich der Benutzer mit Hilfe der Griffstange in eine Schräglage begeben, wie sie in der Realität zum Ausgleich der auftretenden dynamischen Kräfte erforderlich wäre.

Gemäß einer weiteren Interpretation kann die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung einer Bewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des aus Richtung und Betrag einer Verkippung der Stützeinheit bestimmten Betrags einer Vorwärts-Verkippung der Stützeinheit gesteuert werden und der Kurvenradius einer Kreisbewegung des virtuellen Körpers auf Grundlage des entsprechend Betrags einer Seitwärts-Verkippung der Stützeinheit gesteuert werden.

Ferner ist es möglich, eine Drehung des virtuellen Körpers um dessen Querachse auf Grundlage des aus Richtung und Betrag der Verkippung der Stützeinheit bestimmten Betrags einer Vorwärts-Verkippung der Stützeinheit zu steuern und eine Drehung des virtuellen Körpers um dessen Längsachse oder dessen Hochachse auf Grundlage des entsprechend bestimmten Betrags einer Seitwärts-Verkippung der Stützeinheit zu steuern.

Zu den vorstehend angeführten verschiedenen Interpretationsmöglichkeiten für die aus einer Veränderung der Raumlage der Stützeinheit durch Einwirken des Benutzers resultierenden Bewegung der Stützeinheit kann hinzutreten, daß Richtung und Betrag einer Drehung des virtuellen Körpers um dessen Hochachse auf Grundlage der erfaßten Richtung bzw. des erfaßten Betrags einer Drehbewegung der Stützeinheit gesteuert werden oder/und daß Richtung und Betrag einer Bewegung des virtuellen Körpers in Richtung dessen Hochachse auf Grundlage der erfaßten Richtung bzw. des erfaßten Betrags einer Vertikalbewegung der Stützeinheit gesteuert werden.

Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend anhand der Steuerung der Fortbewegung des virtuellen Körpers des Benutzers in dem virtuellen Raum erläutert worden ist, versteht es sich, daß der virtuelle Körper auch ein beliebiges anderes virtuelles Objekt sein kann, beispielsweise ein mittels eines CAO-Programms konstruierter Gegenstand, dessen Lage man in dem virtuellen Raum verändern möchte.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen CYBERSURFERs;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen CYBERSURFER gemäß Fig. 1 bei abgenommener Standplatte;

Fig. 2a ein Ansicht gemäß Linie II-II in Fig. 2;

Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1; und

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen CYBERSURFERs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Raumlage einer durch äußeres Einwirken eines Benutzers lageveränderlichen Stützeinheit ist in Fig. 1 ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt eine Basisplatte 12 sowie eine an dieser gelagerte Standplatte 14.

An der Standplatte 14 ist beispielsweise mittels Schraubbolzen 16, welche in an der Standplatte 14 verankerte Gewindebuchsen 18 greifen, ein Drehzapfen 20 über einen Drehzapfenflansch 22 befestigt. Der Drehzapfen 20 ist über eine Gleitbuchse 24 drehbar in einem ringförmigen Kardanein­ gangsteil 28 eines allgemein mit 26 bezeichneten Kardangelenks gelagert. Ein Sicherungsring 27 sichert den Drehzapfen 20 in dem Kardaneingangsteil 28. Die hutförmig dargestellte Gleitbuchse 24 kann auch aus zwei gesonderten Gleitelementen gebildet sein, nämlich einem Gleitring 24a und einem Gleitzylinder 24b.

Das Kardangelenk 26 umfaßt neben dem Kardaneingangsteil 28 ein ebenfalls ringförmiges Kardanzwischenteil 30, das konzentrisch zum Kardaneingangsteil 28 angeordnet ist. Das Kardanzwischenteil 30 ist mit dem Kardaneingangsteil 28 über Verbindungsbolzen 32 derart verbunden, daß das Kardaneingangsteil 28 relativ zu dem Kardanzwischenteil 30 um eine Achse A verkippbar ist (siehe Fig. 3). Hierzu sind die Verbindungs­ bolzen 32 im Kardanzwischenteil 30 fest gelagert und im Kardaneingangsteil 28 über in diese eingesetzte Gleitbuchsen 34 drehbar aufgenommen. Zwischen dem Kardaneingangsteil 28 und dem Kardanausgangsteil 30 sind im Bereich der Bolzen 32 gleitgünstige Abstandsscheiben 36 angeordnet.

Ferner ist das Kardanzwischenteil 30 über Verbindungsbolzen 38 an einem von Führungsbolzen 40 gebildeten Kardanaußenteil derart gelagert, daß das Kardanzwischenteil 30 relativ zu den Führungsbolzen 40, d. h. relativ zu dem Kardanaußenteil, um die gemeinsame Achse B der Verbindungsbolzen 38 verkippbar ist. Die Verbindungsbolzen 38 sind in den Führungsbolzen 40 festgelegt und dort durch Madenschrauben 42 gehalten. Im Kardan­ zwischenteil 30 sind die Bolzen 38 durch Gleitbuchsen 34 drehbar gelagert. Zur Wahrung eines vorbestimmten Abstands des Kardanzwischenteils 30 von den Führungsbolzen 40 sind Abstandsscheiben 36 vorgesehen.

Die Führungsbolzen 40 sind in Rohrelementen 44 in Richtung der im wesentlichen vertikal verlaufenden Achse Z linearbeweglich geführt. Zur Verringerung der Reibung zwischen den Rohrelementen 44 und den Führungsbolzen 40 sind zwischen diesen Gleitbuchsen 46 angeordnet. Ferner sind an den kardangelenk-nahen Enden der Rohrelemente 44 Gummipuffer 48 angeordnet, welche mit an den Führungsbolzen 40 befestigten Anschlagringen 50 in Eingriff treten und eine Abwärts- Bewegung der Führungsbolzen 40 (in Fig. 1) gedämpft beenden können, so daß der Benutzer am Ende einer Sprungbewegung auf der Standplatte 14 weder einen Stoß noch ein Geräusch infolge eines Anschlagens der Führungsbolzen 40 erfährt. Nachzutragen ist noch, daß die Rohrelemente 44 durch Verschraubung oder in anderer geeigneter Weise auf einer Montageplatte 52 befestigt sind, die ihrerseits in nicht dargestellter Weise an der Basisplatte 12 befestigt ist.

Am Fußbereich der Führungsbolzen 40, d. h. an deren kardangelenk-fernem Ende, ist eine Transportsicherung für die Führungsbolzen 40 vorgesehen. Diese Transportsicherung umfaßt Haltescheiben 54 und in Gewinde­ bohrungen 57 der Führungsbolzen 40 befestigbare Schrauben 56, mittels derer die Führungsbolzen 40 unverrückbar in den Führungsrohren 44 und somit an der Montageplatte 52 und somit an der Basisplatte 12 festgelegt werden können.

Durch die vorstehend erläuterte Lagerung (Kardangelenk 26, Drehzapfen 20, Linearführung 40/44) kann die Standplatte 14 bezüglich der Basisplatte 12 um zwei im wesentlichen horizontal und zueinander orthogonal verlaufende Raumrichtungen X und Y verkippt, um eine zu den beiden Raumrichtungen X und Y orthogonale, im wesentlichen vertikal verlaufende Raumachse Z gedreht und in Richtung der Raumachse Z translatorisch bewegt werden.

Die Bewegungen der Standplatte 14 gemäß der vorstehend genannten Freiheitsgrade werden mittels einer optoelektronischen Sensoreinheit 58 erfaßt. Die Sensoreinheit 58 umfaßt eine über eine Stützanordnung 60 an der Montageplatte 52 und somit an der Basisplatte 12 befestigte ortsfeste Platte 62 und eine relativ zu dieser bewegliche Platte 64, die in Fig. 1 in leicht geneigter Lage dargestellt ist. An der ortsfesten Platte 62 ist eine Mehrzahl von Lichtquellen 66 sowie eine Mehrzahl von Fotodektoren 68 angebracht, und an der beweglichen Platte 64 ist eine Mehrzahl von Blendelementen 70 jeweils zwischen einer Lichtquelle 66 und einem Fotodetektor 68 angeordnet. Die bewegliche Platte 64 ist bezüglich der festen Platte 62 durch Führungselemente 72 geführt. Der Minimalabstand zwischen den beiden Platten 62 und 64 wird durch Anschlagsansätze 74 der Führungselemente 62 sichergestellt. Darüber hinaus sind die feste Platte 62 und die bewegliche Platte 64 über Federn 76 miteinander verbunden, welche die beiden Platten 62 und 64 in vorbestimmte Ausgangsstellung relativ zueinander vorspannen.

Es sei angemerkt, daß unter Begriff "Lichtquelle" in diesem Zusammenhang auch eine Reflektor- oder Streuanordnung verstanden werden kann, die das von einer primären externen Lichtquelle eingestrahlte als sekundäre Lichtquelle ablenkt und zu den Fotosensoren 68 leitet. Ferner ist der Begriff "Licht" nicht als im optischen Sinne einschränkend zu verstehen; es können auch für das menschliche Auge unsichtbare, elektromagnetische Wellen verwendet werden, beispielsweise Infrarotstrahlung.

Am äußeren Umfang der beweglichen Platte 64 ist ein Rohrabschnitt 78 befestigt, der in einem topfförmigen Gehäuse 80 aufgenommen ist. Das Gehäuse 80 ist mit dem Lagerzapfen 20 verbunden und überträgt dessen Kipp- und Drehbewegungen auf den Rohrabschnitt 78. Darüber hinaus überträgt das Gehäuse 80 Nach-unten-Bewegungen des Lagerzapfens 20 auf den Rohrabschnitt 78 und somit auf die bewegliche Platte 64 der Sensoreinheit 58, jedenfalls bis zum Aufstehen der Anschlagringe 50 der Führungsbolzen 40 auf den Gummipuffern 48.

Zum Schutz der Sensoreinheit 58 vor übermäßiger Annäherung der beiden Platten 62 und 64, ist der Rohrabschnitt 78 in dem Gehäuse 80 in Vertikal­ richtung verschiebbar gelagert, und zwar mittels Vertikalnuten 82 des Gehäuses 80 und Führungsnasen 84 des Rohrabschnitts 78. Eine über­ mäßige Entfernung der beiden Platten 62 und 64 der Sensoreinheit 58 wird durch das Zusammenwirken der Anschlagringe 50 der Führungsbolzen 40 mit den Dämpfungselementen 48 verhindert.

Als weitere Schutzmaßnahme kann das Gehäuse 80 mit dem Lagerzapfen 20 über ein gummielastisches Element 86 verbunden sein, welches einer deformierenden Beschädigung der Gesamtanordnung vorbeugt. Darüber hinaus ermöglicht das gummielastische Element in Zusammenwirkung mit den Federn 76 eine Untersetzung der Bewegung der Standplatte in eine entsprechende Bewegung der beweglichen Platte 64 der Sensoreinheit 58.

Nachzutragen ist noch, daß die Federn 76 dann, wenn die Anschlagringe 50 gerade auf den Gummipuffern 48 aufliegen, etwas gedehnt sind, um bei einem Sprung des Benutzers nicht nur die von dessen Abstoßen von der Standplatte 14 herrührende Nach-unten-Bewegung der Standplatte 14 unter Kompression der Gummipuffer 48 erfassen zu können, sondern auch die während der Entlastungsphase des Sprungs auftretende Nach-oben- Bewegung der Standplatte 14 unter der Wirkung einer nachfolgend noch im Detail zu erläuternden Vertikal-Rückstellvorrichtung. Bei der Landung des Benutzers werden die Gummipuffer 48 im Zuge einer Nach-unten-Bewegung des Benutzers wiederum komprimiert.

Geht der Benutzer hingegen schnell in die Knie, um die Stützpatte 14 zu entlasten, so resultiert hieraus zunächst eine Nach-oben-Bewegung der Standplatte 14 mit anschließender Nach-unten-Bewegung beim erneuten Aufrichten des Benutzers. Gemäß vorstehendem kann die Sensoreinheit 58 aufgrund der charakteristischen Aufeinanderfolge von Nach-oben- und Nach-unten-Bewegungen sowohl Sprünge als auch Entlastungen erfassen.

Nachzutragen ist noch, daß der Abstand, der im belasteten Zustand des CYBERSURFERs zwischen der beweglichen Platte 64 und der ortsfesten Platte 62 der Sensoreinheit 58 vorliegt, über eine Gewindejustiervorrichtung 88 einstellbar ist, wobei diese Abstandseinstellung allerdings im unbelasteten Zustand des CYBERSURFERs vorgenommen wird.

Die von den Fotosensoren 68 erfaßten, dem Bewegungszustand der Standplatte 14 relativ zur Basisplatte 12 entsprechenden Sensorsignale werden über eine Signalleitung 90 (siehe Fig. 2) an eine nicht dargestellte Datenverarbeitungsanlage weitergeleitet. Die optoelektronische Sensor­ einrichtung 58 kann beispielsweise eine ähnliche Sensorik umfassen, wie sie in der SPACE-MOUSE (Marke) zum Einsatz kommt.

Der erfindungsgemäße CYBERSURFER 10 umfaßt ferner Rückstellvorrichtun­ gen, die einer Auslenkung der Standplatte 14 gemäß einem der vorstehend erläuterten Bewegungsfreiheitsgrade aus einer "Null-Lage" entgegenwirken. So ist gemäß Fig. 1 beispielsweise ein mit Druckluft gefüllter Schlauch 92 vorgesehen, der sowohl einer Kippbewegung der Standplatte 14 als auch einer Nach-unten-Bewegung der Standplatte 14 in Vertikalrichtung Z entgegenwirkt. Der Schlauch 92 stützt sich zum einen an der Basisplatte 12 und zum anderen an der Standplatte 14 ab.

Die Standplatte 14 weist an ihrer dem Schlauch 92 zugewandten Seite eine Gleitfläche 94 auf, welche bevorzugt durch Auftragen von Lack und anschließendem Schleifen und Polieren hergestellt wird. Mit dieser Gleitfläche 94 wirkt eine an der Oberseite des Schlauchs 92 angebrachte Filzschicht 96 zusammen. Die Lackschicht 94 und die Filzschicht 96 bilden zusammen ein reibungsarmes Gleitlager.

Als Rückstelleinrichtung, die sich einer Verdrehung der Standplatte 14 um die in Z-Richtung verlaufenden Achse des Drehzapfens 20 entgegensetzt, sind in Fig. 2 dargestellte, elastische Elemente 98, beispielsweise Gummi­ bänder oder Schraubenzugfedern, vorgesehen, die einenends an sich von der Standplatte 14 aus nach unten erstreckenden Anlenkbolzen 100 und andernends an einem Schlitten 102 angelenkt sind, der auf einer mit der Basisplatte 12 verbundenen Schraubenspindel 104 in Radialrichtung R verstellbar geführt ist. Die Spindel 104 ist in einer in der Bodenplatte 12 ausgebildeten Nut 104a aufgenommen, um sich unter dem Schlauch 92 hindurch in den Seitenbereich des CYBERSURFERs 10 erstrecken zu können. Dort ist eine Verstelleinheit 106 angeordnet, die mittels eines nicht dargestellten Werkzeugs gedreht werden kann, um so die Vorspannung der elastischen Elemente 98 und entsprechend deren Rückstellkraft auf die Standplatte 14 zu verändern.

Ferner ist eine Kombinations-Rastvorrichtung 107 vorgesehen, die zum Erzielen einer tatsächlichen Auslenkung der Standplatte 14 aus einer vorbestimmten Null-Lage der Standplatte 14 die Überwindung eines gewissen Anfangswiderstands erforderlich macht. Die Rastvorrichtung 107 umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Winkelelement 108, das an der Basisplatte 12 festgelegt ist. Das Winkelelement 108 weist an seiner sich in den Innenraum des CYBERSURFERs 10 erstreckenden Frontseite ein Rastkreuz 110 auf, welches gemäß Fig. 2a von zwei zueinander parallel verlaufenden Rastwulsten 110a, 110b gebildet ist, die zwischen sich eine Rastvertiefung 112 begrenzen. Am Kreuzungspunkt der Rastwulste 110a, 110b ist ein Rastpunkt 114, d. h. eine punktförmige Rastvertiefung, vorgesehen. Ferner umfaßt die Rastvorrichtung 107 einen schematisch als Pfeil dargestellten, federnd vorgespannten Raststift 116, der in der vorbestimmten Null-Lage der Standplatte 14 in den Rastpunkt 114 eingreift.

Mit Ausnahme einer Kippbewegung um eine orthogonal zum Rastkreuz 110 verlaufende Achse setzt die vorstehend beschriebene Kombinations- Rastvorrichtung 107 jeder Dreh-, Kipp- und Vertikalbewegung der Standplatte 14 aus der vorbestimmten Null-Lage heraus einen bestimmten Widerstand entgegen. Um jeder beliebigen Kippbewegung einen Widerstand entgegensetzen zu können, müssen zwei orthogonal zueinander angeordnete derartige Rastvorrichtungen vorgesehen sein.

Es sei angemerkt, daß zusätzlich zu den Rückstellvorrichtungen und Rastvorrichtungen auch Anschlagselemente 118 zur Begrenzung der Verkippung um die X- bzw. Y-Achse des in Fig. 1 dargestellten Koordinatensystems vorgesehen sind. Diese sind an der Oberseite der Führungsbolzen 40 bzw. an gesonderten Anschlagsbolzen 119 (siehe Fig. 3) angebracht, und vorzugsweise aus gummielastischem Material hergestellt. Bei starker Verkippung der Standplatte 14 kommt deren Unterseite mit wenigstens einem der gummielastischen Anschlagselemente 118 in Kontakt, welche dann unter elastischer Deformation lediglich eine betragsmäßig kleine weitere Verkippung zulassen.

Grobschematisch sind in Fig. 2 ferner ein Anschluß 120 für ein weiteres Eingabegerät, beispielsweise eine Joystick, einen Cyber-Handschuh oder dergleichen, vorgesehen, sowie ein Anschluß 122 für ein Gerät zur visuellen oder/und akustischen Anzeige von Daten, beispielsweise ein Cyber-Helm. Die visuelle/akustische Anzeige kann jedoch ebenso über ein direkt mit der Datenverarbeitungsanlage verbundenes, herkömmliches Datensichtgerät erfolgen.

Nachzutragen ist noch, daß an der Basisplatte 12 des CYBERSURFERs 10 Fußelemente 124 angebracht sind, die einerseits dazu dienen, den CYBERSURFER sicheren Stand auf einem Untergrund zu verleihen, anderer­ seits die Möglichkeit bieten, den CYBERSURFER 10 derart zu neigen, daß der Benutzer bei einem Verkippen der Standplatte 14, wie zur Herbeiführung ein Vorwärtsbewegung mit einer angenehmen Geschwindigkeit im virtuellen Raum erforderlich ist, nicht das Gefühl bekommt, er würde eine Schräge nach unten gehen. Gegebenenfalls können die Fußelemente 124 höhen­ verstellbar sein, beispielsweise durch Gewindemechanismen.

Zur Sicherung des Benutzers an der Standplatte 14 können überdies Griffstangen angebracht sein. Alternativ können anstelle der Griffstangen auch eine um den Benutzer herum angeordnete Reling, ein Käfig oder dergleichen vorgesehen sein.

Nachzutragen ist ferner, daß die Datenübertragung zwischen dem erfin­ dungsgemäßen Gerät und der Datenverarbeitungsanlage auch über eine, beispielsweise Infrarotsignale einsetzende berührungsfreie Übermittlungs­ strecke erfolgen kann.

Anstelle einer Lagervorrichtung mit einer kippbaren oder/und vertikal bewegbaren oder/und drehbaren Standplatte könnte auch eine mit einer Mehrzahl von Drucksensoren bestückte Standplatte eingesetzt werden, wobei die vom Benutzer ausgeführten Bewegungen durch geeignete Korrelation der Meßsignale dieser Drucksensoren bestimmt werden.

Nachzutragen ist noch, daß der erfindungsgemäße CYBERSURFER an das Körpergewicht des jeweiligen Benutzers angepaßt werden kann. Hierzu kann über das Ventil 126 (s. Fig. 2) ein Druckmedium in die Rückstellvorrichtung 92 eingefüllt werden bzw. aus dieser abgelassen werden. Mit Veränderung des Füllzustands der Rückstellvorrichtung 92 verändern sich deren Federeigenschaften, so daß die Sensoreinrichtung 58 unter Anpassung an verschiedene Benutzer mit unterschiedlichem Körpergewicht jeweils in dieselbe "Null-Lage" gebracht werden kann, wodurch eine gleichartige Erfassung der Raumlage der Standplatte 14 unabhängig vom Körpergewicht des Benutzers möglich wird. In dieser "Null-Lage" sollte der Wert des von der Sensoreinrichtung 58 erfaßten Vertikalbewegungssignals in der Mitte des zulässigen Wertebereichs liegen.

Die Gummipuffer 48 sollten derart ausgebildet und bemessen sein, daß der Gasdruck dann den optimalen Wert aufweist, wenn bei auf der Standplatte 14 stillstehendem Benutzer der Führungsbolzen-Anschlag 50 gerade auf den nicht komprimierten Gummipuffern 48 aufsteht. Jedoch kann auch ein etwas zu geringer Gasdruck in dem Druckschlauch 92 toleriert werden, da die von der Kompression der Gummipuffer 48 herrührende Kraft zur Rück­ stellkraft des Druckschlauchs 92 hinzutritt und eine von dem zu geringen Gasdruck bewirkte Fehljustierung bereits nach einer kurzen Hubstrecke der Standplatte 14 ausgleicht. Allerdings verringert diese "Null-Lagen- Kompression" bei einem Sprung des Benutzers die Präzision der Erfassung der Abstoßphase, da der zur Verfügung stehende und für die Erfassung des Sprungs erforderliche Restkompressionshub der Gummipuffer 48 abnimmt. Darüber hinaus sollten die Gummipuffer 48 derart ausgebildet und bemessen sein, daß bei maximaler Kompression der Gummipuffer 48 der Wert des von der Sensoreinrichtung 58 erfaßten Vertikalbewegungssignals noch innerhalb des zulässigen Wertebereichs liegt, so daß die Sensoreinrichtung 58 zuverlässig vor Beschädigung geschützt ist.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der Rückstell-Schlauch 92, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nicht kreisringförmig angeordnet ist, sondern in Y-Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in X-Richtung. Aufgrund der hieraus resultierenden unterschiedlichen Hebelarmlängen, mit denen der Schlauch 92 an der Standplatte 14 angreift, ist die Rückstellwirkung, die der Schlauch 92 einem Verkippen der Standplatte 14 um die X-Achse entgegensetzt, deutlich größer als die Rückstellwirkung, die der Schlauch 92 einem Verkippen der Standplatte 14 um die Y-Achse entgegensetzt. Dies ist von Vorteil, da das Kippmoment um die X-Achse, das ein Benutzer, der mit in oder entgegen der X-Richtung weisenden Fußspitzen auf der Standplatte 14 steht, auf diese durch Gewichtsverlagerung auf den linken oder rechten Fuß ausüben kann, einen deutlich höheren Maximalbetrag aufweist als das Kippmoment um die Y-Achse, das er auf die Standplatte 14 durch Gewichtsverlagerung auf die Fußspitzen bzw. die Fersen ausüben kann.

Anzumerken ist schließlich noch, daß der Seitenbereich des erfindungs­ gemäßen CYBERSURFERs 10 zum Schutz und zur Verbesserung des opti­ schen Erscheinungsbildes außer an der Stelle des Ventils 126 und der Verstelleinheit 106 durch eine elastische Seitenabdeckung 128 abgedeckt sein kann.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen CYBERSURFERs dargestellt, die im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 entspricht. Analoge Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 bis 3, jedoch vermehrt um die Zahl 200. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 4 im folgenden nur insoweit beschrieben als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.

Auch beim CYBERSURFER 210 ist die Standplatte 214 an der Basisplatte 212 kipp-, dreh- und vertikal verstellbar gelagert. Das die Kippbarkeit der Standplatte ermöglichende Kardangelenk 226 unterscheidet sich in seinem Aufbau nicht vom Kardangelenk 26 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3. Allerdings ist das Kardanausgangsteil, also die Bolzen 240, in welche die Lagerzapfen 238 eingreifen, nicht in im wesentlichen vertikaler Richtung verlagerbar angeordnet, sondern fest mit der Montageplatte 252 verbunden. Die Verlagerbarkeit in der im wesentlichen vertikalen Richtung wird bei dem CYBERSURFER 210 gemäß Fig. 4 von dem gleichen an der Standplatte 214 befestigten Zapfenelement 220 bereitgestellt, das auch für die Verdreh­ barkeit um die im wesentlichen vertikal verlaufende Achse sorgt.

Der Zapfen 220 ist hierzu etwas länger ausgebildet als der Zapfen 20 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3. In der in Fig. 4 dargestellten tiefsten Stellung der Standplatte 214 ragt das untere Ende des Zapfens 220 aus dem Kardaneingangsteil 228 bzw. der Gleitbuchse 224 um den Abstand d (gemessen bis zum Sicherungsring 227) heraus. Zwischen der Standplatte 214 und dem Kardaneingangsteil 228 ist ein Pufferring 248 angeordnet, dessen Funktion jener der Pufferringe 48 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 entspricht. Im Hinblick auf die Vermeidung störender Geräusche wird ferner vorgeschlagen, daß der Pufferring 248 und bei getrennter Ausbildung von Gleitbuchse 224b und Gleitring 224a auch der Gleitring 224a am Kardangelenk 226 gehalten sind. Hierdurch kann verhindert werden, daß sich diese bei einer Nach-oben-Bewegung der Standplatte 214 mit dieser mitbewegen und später unkontrolliert wieder auf das Kardangelenk 226 herunterfallen.

Hinsichtlich des Aufbaus und Funktion der Sensoreinheit 258 sowie deren Anbringung am Dreh- und Linearführungszapfen 220 sei wiederum auf die entsprechenden Ausführungen zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Nachzutragen ist noch, daß bei beiden vorstehend geschilderten Ausführungsformen anstelle der vorgesehenen Gleitbuchsen bzw. Gleit­ scheiben auch aufwendigere Lagertypen eingesetzt werden können, beispielsweise Wälzkörperlager, wie Kugellager, Rollenlager und dergleichen.

Claims (50)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Raumlage einer durch äußeres Einwirken eines Benutzers lageveränderlichen Stützeinheit (14) relativ zu einem Basisteil (12) und zum Erzeugen von dem Erfassungs­ ergebnis entsprechenden Signalen zur Weiterverarbeitung in einer Datenverarbeitungsanlage, umfassend:
eine Lagervorrichtung, welche die Stützeinheit (14) relativ zu dem Basisteil (12) kippbar lagert, wobei die Lagervorrichtung ein Kardangelenk (26) umfaßt mit einem mit der Stützeinheit (14) verbundenen Kardaneingangsteil (28) und einem mit dem Basisteil (12) verbundenen Kardanausgangsteil (32), und
wobei das Kardaneingangsteil (28) und das Kardanausgangsteil (32) über ein Kardanzwischenteil (30) miteinander kardanisch verbunden sind; und
eine Sensoreinrichtung (58) zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer Verkippung der gegenwärtigen Raumlage der Stützeinheit (14) relativ zu einer vorbestimmten Bezugs­ raumlage und zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützeinheit (14) auf dem Basisteil (12) ferner um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar oder/und in Richtung dieser im wesentlichen vertikalen Achse bewegbar gelagert ist, und
daß die Sensoreinrichtung (58) ferner zum Erfassen der Richtung und des Betrages einer Drehbewegung der Stützeinheit (14) relativ zum Basisteil (12) um die im wesentlichen vertikale Achse oder/und zur Erfassung zumindest des Betrages einer Vertikalbewegung der Stützeinheit (14) relativ zum Basisteil (12), sowie zum Erzeugen entsprechender Sensorsignale ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stützeinheit (14) ein Drehansatz (20) vorgesehen ist, welcher an dem Kardaneingangsteil (28) um die im wesentlichen vertikale Achse drehbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehansatz von einem Drehzapfen (20) gebildet ist, der an der Stützeinheit (14) festgelegt ist und in einer am Kardaneingangsteil (28) angeordneten Gleitbuchse (24) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kardaneingangsteil (28) und Stützeinheit (14) ein Gleitring (24) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kardanzwischenteil ein erstes Ringelement (30) umfaßt und daß das Kardaneingangsteil ein in dem ersten Ringelement (30) konzentrisch angeordnetes zweites Ringelement (28) umfaßt, wobei die beiden Ringelemente (28, 30) über zwei längs einer ersten Achse angeordnete Bolzen (32) relativ zueinander verkippbar verbunden sind, und wobei das Kardan­ zwischenteil (30) und das Kardanausgangsteil (40) über zwei längs einer zur ersten Achse im wesentlichen orthogonal verlaufenden zweiten Achse angeordnete Bolzen (38) relativ zueinander verkippbar verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehansatz (20) in das Lumen des zweiten Ringelements (28) eingesetzt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Basisteil (12) eine Linear­ führungseinheit (44) vorgesehen ist, an bzw. in welcher das Kardan­ ausgangsteil (40) bzw. ein mit diesem verbundenes Element in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse bewegbar geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kardanausgangsteil wenigstens zwei Führungsbolzen (40) aufweist und daß die Linearführungseinheit eine entsprechende Anzahl von Führungsrohren (44) aufweist, in welchen die Führungsbolzen (40) linearverschiebbar aufgenommen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrohre (44) gleitgünstig ausgebildet sind, vorzugsweise durch Vorsehen wenigstens einer Gleitbuchse (46) zwischen Führungsrohr (44) und Führungsbolzen (40).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Führungsrohr (40) an dessen kardangelenk-nahen Ende ein Dämpfungselement (48), vorzugsweise eine gummielastischer Ring, vorgesehen ist und daß an dem zugehörigen Führungsbolzen (40) ein mit dem Dämpfungs­ element (48) zusammenwirkender Anschlag (50) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (50) von einer am Führungsbolzen (40) angeformten Schulter gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von wenigstens einem am Führungsbolzen (40) gehaltenen Scheiben- oder Mutterelement (50) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (40) in dem zugehörigen Führungsrohr (44) in einer Transportstellung, vorzugsweise durch Verschrauben, festlegbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kardaneingangsteil (228) eine Linearführungseinheit vorgesehen ist, an bzw. in welcher ein mit der Stützeinheit (214) verbundenes Element (220) in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse (Z) geführt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stützeinheit (214) ein Linear­ führungsansatz (220) vorgesehen ist, welcher an dem Kardan­ eingangsteil (228) in Richtung der im wesentlichen vertikalen Achse (Z) geführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearführungsansatz von einem Linearführungszapfen (220) gebildet ist, der an der Stützeinheit (214) festgelegt ist und in einer am Kardaneingangsteil (228) angeordneten Gleitbuchse (224) gelagert ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stützeinheit (214) und dem Kardaneingangsteil (228) ein Dämpfungselement (248), vorzugs­ weise ein Dämpfungsring, vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzapfen und der Linearführungs­ zapfen von ein und demselben Zapfen (220) gebildet sind.

19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (58) in einem Schutzgehäuse (80) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil (62) der Sensoreinrichtung (58) an dem Basisteil (12) befestigt ist und ein zweiter Teil (64) der Sensoreinrichtung (58) mit der Stützeinheit (14) kipp- und drehfest verbunden ist, sowie bei einer Nach-unten- Bewegung der Stützeinheit (14) relativ zum zweiten Teil (64) der Sen­ soreinrichtung (58) mit diesem in Mitnahmeeingriff bringbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung in der Verlängerung der Dreh- bzw. Linearführungsachse angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drehansatz (20) und dem zweiten Teil (64) der Sensoreinrichtung (58) ein biegeelastisches Element (86), vorzugsweise ein gummielastisches Element, angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kipp-Rückstellvorrichtung (92) vorgesehen ist, welche einem Verkippen der Stützeinheit (14) entgegenwirkt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp-Rückstellvorrichtung (92) wenigstens ein komprimierbares Element, vorzugsweise wenigstens ein mit einem komprimierbaren Medium gefülltes Element, beispielsweise einen Druckluftschlauch (92), umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp-Rückstellvorrichtung (92) an einer Mehrzahl von Eingriffsstellen an der Stützeinheit (14) angreift, wobei der Abstand der in einer ersten im wesentlichen horizontalen Richtung voneinander am weitesten beabstandeten Ein­ griffsstellen kleiner ist als der Abstand der in einer zweiten im wesentlichen horizontalen, zur ersten Richtung orthogonal verlaufenden Richtung voneinander am weitesten beabstandeten Eingriffstellen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinheit (14) an ihrer der Kipp- Rückstellvorrichtung (92) zugewandten Seite eine Gleitfläche (94) aufweist und daß an der mit der Stützeinheit (14) in Berührung stehenden Seite der Kipp-Rückstellvorrichtung (92) eine mit der Gleit­ fläche (94) zusammenwirkende Gegengleitfläche (96) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (94) eine Lackschicht umfaßt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (94) bzw. die Lackschicht (94) durch Schleifen oder/und Polieren vorbehandelt ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengleitfläche von einer Fasermaterialschicht (96) gebildet ist, vorzugsweise von einer Vlies- oder Filzschicht.

30. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellvorrichtung (92) vorgesehen ist, welche einer Vertikalbewegung der Stützeinheit (14) entgegenwirkt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikal-Rückstellvorrichtung (92) wenigstens ein komprimierbares Element, vorzugsweise wenigstens ein mit einem komprimierbaren Medium gefülltes Element, beispielsweise einen Druckluftschlauch (92), umfaßt.

32. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreh-Rückstellvorrichtung (98, 104) vorgesehen ist, welche einem Verdrehen der Stützeinheit (14) entgegenwirkt.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Rückstellvorrichtung wenigstens ein elastisches, vorzugsweise gummi- oder feder­ elastisches Element (98) umfaßt, das einenends an der Stützeinheit (14) und andernends an dem Basisteil (12) angelenkt ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß eine der Anlenkstellen des wenigstens einen elastischen Elements an einem auf einer Schraubspindel (104) verstellbaren Schlitten (102) ausgebildet ist.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft wenigstens einer der Rückstellvorrichtungen (92, 98, 104) veränderbar ist.

35. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kipp-Rastvorrichtung (108, 116) vorgesehen ist, welche erst bei Ausübung eines ein vorbestimmtes Kippmoment übersteigenden Kippmoments auf die Stützeinheit (14) ein Verkippen dieser Stützeinheit (14) aus einer Ausgangslage zuläßt.

36. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreh-Rastvorrichtung (108, 116) vorgesehen ist, welche erst bei Ausübung eines ein vorbestimmtes Drehmoment übersteigenden Drehmoments auf die Stützeinheit (14) ein Verdrehen dieser Stützeinheit (14) zuläßt.

37. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertikal-Rastvorrichtung (108, 116) vorgesehen ist, welche erst bei Ausübung eines einen vorbestimmten Impuls übersteigenden Impulses auf die Stützeinheit (14) eine Vertikalbewegung dieser Stützeinheit (14) zuläßt.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Rastvorrichtungen einen Raststift (116) an der Stützeinheit (14) oder dem Basisteil (12), sowie eine zugehörige Rastvertiefung (112, 114) an Basisteil (12) oder Stützeinheit (14) umfaßt, wobei der Raststift (116) in die Rastvertiefung (112, 114) vorzugsweise federvorgespannt ist.

39. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kombinations-Rastvor­ richtung (108, 114) mit wenigstens einem Raststift (114) vorgesehen ist, welcher mit einem sich in im wesentlichen vertikaler und horizon­ taler Richtung jeweils über eine vorbestimmte Länge erstreckenden Rastkreuz (110) oder/und mit einem Rastpunkt (114) zusammenwirkt.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvertiefungen (112, 114) von Rastkreuz (110) oder/und Rastpunkt (114) von zwei zueinander im wesentlichen parallel verlaufenden Rastwulsten (110a, 110b) oder/und einem Wulstring (bei 114) begrenzt sind.

41. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kippwinkel-Begrenzungs­ vorrichtung (118) oder/und eine Drehwinkel-Begrenzungsvorrichtung oder/und eine Vertikalbewegungs-Begrenzungsvorrichtung (118) vor­ gesehen ist.

42. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslage der Lagervorrichtung (26) relativ zu einem Untergrund veränderbar ist.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinheit eine einzige Stützplatte (14) umfaßt, deren Oberseite zur Einwirkung durch den Benutzer dient und deren Unterseite zur Anbringung des Drehansatzes (20) zur Verbindung mit dem Kardangelenk (26) und gewünschtenfalls zum gleitenden Kontakt mit der Kipp-Rückstellvorrichtung (92) oder/und der Vertikal-Rückstellvorrichtung (92) dient.

44. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinheit (14) auf der Seite des Einwirkens durch den Benutzer eine rutschfeste Oberflächenbe­ schichtung aufweist.

45. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stützeinheit (14) auf der Seite des Einwirkens durch den Benutzer wenigstens eine Halteschlaufe bzw. Bindung für einen Fuß des Benutzers vorgesehen ist.

46. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (58) eine optoelektronische Sensoreinrichtung (66, 68, 70) ist.

47. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Anschluß (120) für eine weitere Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen des Benutzers, bspw. für einen Cyber-Handschuh, umfaßt.

48. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Anschluß (122) für ein visuelles oder/und akustisches Ausgabegerät aufweist.

49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der Anschlüsse (120, 122) eine standardisierte Schnittstelle für eine Datenverarbeitungsanlage zugeordnet ist, bspw. eine standardisierte serielle oder parallele Schnittstelle.

50. Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines in einer Datenver­ arbeitungsanlage virtuell vorhandenen Körpers in einem entsprechend virtuellen Raum auf Grundlage der von einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 49 erfaßten Raumlage der Stützeinheit (14), bei welchem verschiedene Bewegungsparameter des virtuellen Körpers auf Grundlage der erfaßten Sensorsignale gesteuert werden.