EP2422261A2

EP2422261A2 - Tapis adapte aux deplacements dans une realite virtuelle

Info

Publication number: EP2422261A2
Application number: EP10723706A
Authority: EP
Inventors: Eric Belmon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2012-02-29
Also published as: WO2010122261A2; WO2010122261A3; CA2796423A1; FR2944615B1; CN102460345A; FR2944615A1; KR20120027259A; US20130132910A1; JP2012524581A

Abstract

Dispositif (1) pour se déplacer dans une réalité virtuelle, comprenant un noyau (4) sensiblement rigide et une enveloppe (5) disposée pour pouvoir se déplacer dans toutes les directions autour du noyau (4), l'enveloppe (5) formant avec le noyau (4) une surface pour le déplacement d'une personne (2), l'ensemble formé par le noyau et son enveloppe reposant sur des moyens de soutien (6) appropriés. L'enveloppe peut être montée glissante contre le noyau, au moins contre une partie du noyau.

Description

TAPIS ADAPTE AUX DEPLACEMENTS DANS UNE REALITE VIRTUELLE.

La présente invention se rapporte à un dispositif adapté à des déplacements dans une réalité virtuelle, sans risque de rencontrer un obstacle de la réalité physique.

Lorsqu'une personne porte un casque de réalité virtuelle, cette personne n'a plus la vision de la réalité physique du lieu dans lequel elle se trouve. En outre, les déplacements qui lui sont proposés dans la réalité virtuelle ne sont pas toujours compatibles avec la configuration et les dimensions de ce lieu physique.

L'art antérieur apporte plusieurs solutions complexes qui tendent à maintenir la personne dans un espace physique restreint en la faisant se déplacer sur un dispositif qui compense dans l'espace réel les déplacements qu'elle effectue dans l'espace virtuel.

Un premier parmi ces dispositifs comprend plusieurs tapis roulants transversaux entrainés longitudinalement dans une boucle sans fin. La boucle permet de déplacer les tapis vers l'avant ou l'arrière de la boucle, et chaque tapis peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche de la boucle, de façon indépendante, sous les pas de la personne et dans la direction inverse à celle du déplacement de cette personne dans la réalité virtuelle. Ainsi, dans la réalité physique, la personne reste sensiblement à la même place, au milieu du dispositif. Un tel dispositif est particulièrement encombrant et complexe et notamment inadapté à une utilisation du type loisir. Un deuxième de ces dispositifs comprend plusieurs plaques se déplaçant sur le sol du lieu réel, venant au devant des pas de la personne et la ramenant en sens inverse de ses déplacements. Ainsi, dans la réalité physique, la personne évolue dans un espace restreint et contrôlé. Un tel dispositif est moins encombrant que le premier. Il est cependant difficile de mise en œuvre. Il est en outre peu réactif, notamment en cas de déplacements rapides de la personne dans la réalité virtuelle.

L'invention a pour but de proposer un dispositif, pour le déplacement d'une personne dans la réalité virtuelle, qui permette à cette personne d'évoluer dans un espace restreint de la réalité physique, simple à fabriquer et à mettre en œuvre et qui puisse être adapté à une utilisation ludique.

Pour atteindre ce but, l'invention propose de réaliser un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un noyau sensiblement rigide et une enveloppe disposée pour pouvoir se déplacer dans toutes les directions autour du noyau, l'enveloppe formant avec le noyau une surface pour le déplacement d'une personne, l'ensemble formé par le noyau et son enveloppe reposant sur des moyens de soutien appropriés. L'enveloppe peut être montée glissante contre le noyau, contre une partie au moins du noyau.

Des moyens sont avantageusement prévus pour pour maintenir le noyau sensiblement immobile dans l'espace. Ces moyens pour maintenir le noyau immobile peuvent comprendre des moyens de butée latérale à billes ou des moyens d'emboitement mutuels, par exemple une forme convexe qui vient en prise avec une forme complémentaire concave dans le noyau, de préférence une forme convexe des moyens de soutien. Avantageusement, le dispositif pourra comprendre une matrice de billes en contact avec l'enveloppe. Les billes en sont avantageusement motorisées de sorte qu'elles participent au déplacement de l'enveloppe autour du noyau. La matrice peut être comprise dans les moyens de soutien ou dans le noyau. Notamment lorsque le noyau comprend des billes motorisées le dispositif comprend avantageusement une alimentation par induction du noyau, notamment pour la motorisation des billes.

Un dispositif selon l'invention comprend avantageusement des moyens pour asservir un déplacement de l'enveloppe à un déplacement d'un utilisateur dans la réalité virtuelle.

La surface de déplacement est de préférence sensiblement plane.

L'enveloppe est de préférence telle qu'elle serait susceptible de prendre la forme d'une sphère si elle était tendue de manière uniforme. Les moyens de soutien comprennent avantageusement des moyens pour incliner la surface de déplacement.

La face supérieure du noyau peut comprend des capteurs de pression qui y sont de préférence régulièrement répartis, notamment pour connaitre la position des pieds de la personne utilisant le dispositif.

L'enveloppe peut être sensiblement translucide ou transparente et la face supérieure du noyau comprendre un affichage lumineux pour un affichage à l'attention de la personne utilisant le dispositif.

Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation pour un dispositif selon l'invention ;

- la figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation pour un dispositif selon l'invention ;

- la figure 3 est une coupe schématique axiale d'un troisième mode de réalisation, préféré, pour un dispositif selon l'invention ;

- la figure 4 illustre une vue schématique en plan des moyens d'entraînement du tapis, dans le mode de réalisation de la figure 3 ;

- la figure 5 illustre le principe du mode d'entrainement utilisé notamment dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, et particulièrement illustré à la figure 4 ; et - la figure 6 illustre une utilisation du dispositif des figures 3 et 4.

Les figures 1 à 3 représentent chacune un dispositif 1 adapté au déplacement d'un utilisateur 2 dans une réalité virtuelle. Chaque dispositif forme un tapis multidirectionnel 4,5, c'est-à-dire qui offre une surface de déplacement 3 qui permet à l'utilisateur de se déplacer selon toutes les directions, parallèlement à cette surface 3. Dans les exemples illustrés, la surface de déplacement 3 est sensiblement plane et horizontale.

La surface de déplacement 3 est formée par l'association d'un noyau 4 et d'une enveloppe 5. Aux figures 1 à 3, le noyau est représenté en coupe. Le noyau 4 est sensiblement rigide, il peut être en un matériau plein, ou creux.

L'enveloppe est montée mobile par glissement autour du noyau. Elle est réalisée en un matériau souple et peu ou pas élastique. Elle a une forme telle qu'en tout point elle est sensiblement identique, c'est-à-dire sensiblement isotrope, dans chacune des directions de l'enveloppe à partir de ce point là. Ainsi, l'enveloppe est de préférence prévue telle qu'elle prendrait sensiblement la forme d'une sphère si on appliquait une pression uniforme à l'intérieur de cette enveloppe, à l'exception de toute autre contrainte. L'enveloppe peut être formée de la même façon qu'une balle de tennis, par l'assemblage et la couture de deux éléments identiques et complémentaires. L'ensemble formé par l'enveloppe autour du noyau repose sur des moyens de soutien 6 formés par un socle 6. Le socle 6 est sensiblement rigide, et il est prévu pour reposer sur le sol d'un lieu de la réalité physique.

L'ensemble formé du socle 6 et du tapis 4,5 a une forme sensiblement de révolution autour d'un axe vertical. Dans l'exemple illustré à la figure 1, le socle 6 a une forme supérieure

7 généralement convexe et complémentaire d'une forme concave 8 du noyau. Ainsi, le noyau 4 présente une coupe axiale sensiblement en forme de haricot, telle qu'illustré à la figure 1. Le tapis 4,5 repose simplement sur le socle 6, par emboîtement de sa forme concave 8 sur la forme convexe complémentaire 7 du socle 6. Une zone supérieure 10 du socle 6, porte des billes 12. Cette zone 10 occupe sensiblement la forme convexe 7 sur laquelle repose le tapis 4,5. Chacune des billes 12 est montée en rotation autour d'un point respectif fixe relativement au socle 6. Chaque bille est montée de sorte qu'elle peut effectuer, sensiblement sans frottement, une rotation quelconque autour de son point fixe respectif. Les billes 12 sont régulièrement réparties sur la zone 10 du socle 6. Le tapis 4,5 est prévu pour reposer uniquement sur les billes 12, par contact des billes sur la surface extérieure de l'enveloppe 5.

Du fait des formes complémentaires 7,8 du socle 6 et du noyau 4, le noyau 4 est maintenu sensiblement immobile relativement au socle 6.

Le contact entre l'enveloppe 5 et son noyau 4 est prévu tel que lorsqu'une personne 2 se déplace sur la surface 3, le fortement exercé par la personne sur l'enveloppe et le frottement exercé par l'ensemble des billes à l'endroit de leur contact avec l'enveloppe soient chacun nettement supérieur au frottement de l'enveloppe sur son noyau. De préférence, on utilise un lubrifiant entre l'enveloppe et le noyau pour limiter les frottements qui s'y exercent. La disposition de l'enveloppe 5, tout autour du noyau, particulière à l'invention, permet d'assurer une bonne étanchéité, de sorte que le lubrifiant reste confiné. En outre, la circulation de l'enveloppe autour du noyau permet une bonne répartition du lubrifiant et la récupération du lubrifiant qui serait entrainé vers le bas par l'effet de la gravité.

L'enveloppe est de préférence choisie en un matériau très peu ou pas élastique, de sorte que le contact avec la personne 2, ou les billes 12, ne provoque pas de déformation locale de l'enveloppe. L'enveloppe peut, par exemple, être une toile.

De préférence, les billes 12 sont motorisées et leur rotation est de préférence asservie au déplacement de la personne dans la réalité virtuelle. Ainsi, lorsque la personne se déplace d'un pas dans la réalité virtuelle, l'enveloppe, à l'endroit de la surface de déplacement 3, se déplace sensiblement de la même distance selon une direction opposée. De ce fait, dans la réalité physique, la personne est sans cesse ramenée ou maintenue dans la surface de déplacement 3, dans une position telle qu'elle lui offre quelques pas d'avance dans une direction qui peut être déterminée statistiquement par le dispositif en fonction du déplacement instantané de la personne et de l'orientation instantanée de sa tête. Une telle position est généralement située près d'un bord du dispositif 1, de sorte que devant la personne s'étend le plus grand champ possible de déplacement. Ainsi, le tapis peut se déplacer progressivement sous les pas de la personne, en lui laissant prendre d'abord un peu d'avance dans sa direction de déplacement, ce qui permet d'avoir une accélération très progressive du tapis, faiblement ou pas ressentie par l'utilisateur.

L'asservissement peut être calculé à partir d'une détection des efforts exercés par la personne sur le tapis, lorsqu'elle s'y déplace.

L'asservissement peut aussi être calculé à partir des mesures d'un capteur gyroscopique porté par le corps de la personne 2, comme cela sera décrit en référence à la figure 2.

Ainsi, quel que soit la distance que la personne 2 parcourt dans la réalité virtuelle, elle reste confinée dans un espace restreint de la réalité physique, espace qui est défini par la surface de déplacement 3, sans qu'elle quitte le tapis 4,5. On va maintenant décrire le mode de réalisation de la figure 2 en ce qu'il diffère du mode de réalisation précédemment décrit. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le noyau 4 présente une coupe axiale sensiblement oblongue et le socle 6 a une forme de cuvette. Le tapis 4,5 est logé dans la cuvette formé par le socle. Des billes de support 12 sont disposées au fond de la cuvette. D'autres billes 13, formant butées latérales, sont disposées à la périphérie intérieure du socle 6 afin de maintenir le tapis 4,5, sensiblement sans frottement, immobile à l'intérieur du socle 6. Les billes de butées 13 peuvent être montées folles, ou, motorisées et asservies de sortent qu'elles participent avec les billes de support au déplacement de l'enveloppe 4. Dans l'exemple de la figure 2, le dispositif comprend en outre un casque 21 pour l'affichage de la réalité virtuelle devant les yeux de la personne 2 qui utilise le dispositif, une console 22, pour générer la réalité virtuelle, et une ceinture portant un capteur gyroscopique 23. Les données recueillies par le capteur 23 sont transmises à la console

22, comme illustré à la figure par la flèche Tl. A partir de ces données, la console 22 calcule en temps réel les images qui doivent être affichées par le casque 21 et lui transmet les informations nécessaires, comme illustré à la figure par la flèche T2. De même, et sensiblement simultanément, la console 22 calcule en temps réel les déplacements qui doivent être effectués par l'enveloppe autour du noyau et transmet, selon T2, les informations nécessaires à l'asservissement correspondant des billes 12, 13. Dans cette configuration, le déplacement de la personne dans la réalité virtuelle est pris en compte, même si elle n'est pas en contact constant avec le tapis, par exemple lors d'une course ou d'un saut.

Les figures 3 et 4 décrivent un dispositif 1 selon un troisième mode de réalisation, préféré de l'invention. On va d'abord en décrire le noyau 4 et le socle 6, en référence à la figure 3. Pour plus de lisibilité, l'enveloppe 5 n'est pas représentée aux figures 3 et 4. En outre, à la figure 3, le socle et le noyau sont représentés verticalement éloignés l'un de l'autre. Néanmoins, dans ce troisième mode de réalisation, comme dans ceux précédemment décrits, l'enveloppe est prévue pour envelopper le noyau et être pincée, dans sa partie inférieure, entre le noyau et le socle, le tapis formé par le noyau et son enveloppe reposant sur le socle. Le socle 6 est de forme sensiblement de révolution autour d'un axe vertical Z. il comprend une face inférieure 41 sensiblement plane qui repose sur trois pieds 40 régulièrement répartis à proximité de la périphérie de ladite face inférieure 41. Le socle 6 comprend en outre une face supérieure 42 de forme complexe. La face 42 comprend une dépression annulaire 43, sensiblement plane. La dépression 43 est limitée à l'extérieur par un talus extérieur 44 annulaire et à l'intérieur par un talus intérieur 45 annulaire. La face supérieure 42 comprend en outre un puits central 46, ouvert vers le haut et délimité extérieurement, dans sa partie supérieure, par le talus intérieur 45. Dans l'exemple illustré, le puits est fermé vers le bas par un fond 47 dont le niveau est inférieur à celui de la dépression 43. Les bords extérieurs de la face inférieure 41 et la face supérieure 42 du socle 6 sont reliés entre eux par une portion sensiblement cylindrique 48.

Dans ce troisième mode de réalisation, le noyau 6 est creux. Il comprend une face supérieure 51 sensiblement plane et horizontale. Il comprend aussi une face inférieure 52 de forme complexe complémentaire de celle de la face supérieure 42 du socle 6. La face inférieure 52 du noyau comprend un appendice 53 prévu pour s'insérer verticalement dans le puits 46. L'appendice 53 est entouré d'une gorge intérieure 54 annulaire, complémentaire du talus intérieur 45. La face inférieure 52 forme en outre une jupe 55 prévue pour venir s'étendre autour du socle 6 le long de sa portion cylindrique 48. La jupe 55 est limitée intérieurement par une gorge extérieure 56 annulaire complémentaire du talus extérieur 44. Les gorges 54,56 délimitent entre elles un plateau 57 annulaire sensiblement horizontal, complémentaire de la cuvette 43. La forme du noyau, et celle complémentaire du socle est prévue pour absorber au moins une partie des déformations de l'enveloppe 5, conçue comme une sphère mais utilisée sous une forme aplanie, au moins dans la zone de déplacement de l'utilisateur, sur la face supérieure 51 du noyau.

Le socle 6 comprend des billes 60 disposées en quatre couronnes horizontales 61-64. Chaque bille 60 est montée folle au travers de la face supérieure 42 du socle 6, dans un logement respectif. Une première couronne 61 de billes 60 est disposée sensiblement à mi-hauteur du puits 46, elle permet notamment le maintien de l'enveloppe 5, tendue, à distance des parois du puits 46. Une deuxième couronne 62 de billes 60 est disposée au sommet du talus intérieur 45, et une troisième couronne 63 de billes 60 est disposée sensiblement à la jonction du talus intérieur 45 et de la dépression 43. Les couronnes 61, 62, 63 coopèrent notamment pour maintenir l'enveloppe 5, tendue, à distance des parois du talus intérieur 45. Une quatrième couronne 64 de billes 60 est disposée au sommet du talus extérieur 44, le long de son bord surplombant la dépression 43.

Le dispositif 1 est prévu pour que la couronne de billes 65 serve d'appui pour le tapis sur le socle, c'est à dire pour que seule cette couronne reprennent les charges du tapis 4,5 et de ce qu'il porte, notamment le poids de la personne qui utilise le dispositif. Le socle comprend en outre une autre couronne de billes 65, disposées au sommet du talus extérieur 44, le long de son bord en vis-à-vis de la jupe 55. Le noyau et le socle comprennent aussi un capteur angulaire 71, dont une partie est disposée au fond 47 du puits 46 et l'autre partie est disposée en vis-à- vis de la première, à l'extrémité de l'appendice 53. Le capteur angulaire est prévu pour déterminer la position angulaire relative du socle 6 et du noyau 4. L'une au moins des billes 65 est motorisée, de sortent qu'elle permet de positionner angulairement, autour de l'axe vertical Z, le noyau relativement au socle. Elle permet aussi de sensiblement maintenir le tapis 4,5 dans une position angulaire donnée relativement au socle 6. Le tapis est prévu pour pouvoir librement tourner autour de son axe sur 360°. Le dispositif 1 est prévu pour que la couronne de billes 65 serve d'appui pour le tapis sur le socle, c'est à dire pour que seule la couronne reprennent les charges du tapis 4,5 et de ce qu'il porte, notamment le poids de la personne qui utilise le dispositif.

Le socle comprend une couronne de billes disposée à la périphérie de l'extrémité de l'appendice 53, de sortent qu'elles évitent le fortement de l'enveloppe 5 contre l'appendice 53.

L'appendice 53 comprend en outre des moyens d'extension verticale 67, schématisés par des soufflets à la figure 3. Les moyens d'extension verticale 67 permettent de maintenir l'enveloppe 5 tendue, notamment pour offrir une surface plane et régulièrement déplacée, aux pieds de l'utilisateur. Cela permet aussi de compenser une dilatation de l'enveloppe, par exemple due à son échauffement lors de son utilisation, ou compenser des déformations, par exemple liées au vieillissement de l'enveloppe. Le puits 46 est donc prévu pour y permettre l'extension libre de l'appendice 53, dans des limites prévues. Le plateau 57 porte une matrice de billes motrices 72, plus particulièrement illustrée à la figure 4. Les billes sont montées dans le plateau, chacune dans un logement respectif de sorte qu'elles peuvent se mouvoir en rotation selon un axe quelconque relativement audit logement, tout en étant maintenue immobile en translation relativement audit logement. Les billes motrices 72 sont prévues pour avoir simultanément le même mouvement relativement à leur logement respectif. Elles sont entraînées par deux moteurs uniques Ml et M2, selon un principe qui sera expliqué en référence à la figure 5.

A la figure 4, toutes les billes 72 portées par le plateau 57 sont prévues motorisées. Cependant, l'une 73, illustrée hachurée à la figure 3, ou plusieurs, d'entre elles peut être prévue montée folle dans son logement respectif, de sorte qu'elle est entrainée en mouvement, uniquement par son contact avec l'enveloppe en déplacement. La bille 73 ne transmet aucun effort. Ainsi, par des moyens de captage, on peut comparer sa vitesse et son axe de rotation instantanés et les comparer à ceux d'une bille 72 motrice. La différence, sera un dérapage correspondant à un glissement des billes 72 sur l'enveloppe. Le dispositif 1 est prévu pour corriger le déplacement de l'enveloppe pour compenser ce dérapage.

Dans l'exemple illustré, l'alimentation électrique du tapis se fait sans contact, par des moyens inductifs 75,76. Les moyens inductifs 75,76 comprennent une première bobine 75 disposée dans le socle autour du puits 46 et une deuxième bobine 76, disposée dans l'appendice 53, de sorte qu'elles soient coaxiales.

Des capteurs 78, par exemple des capteurs magnétiques, sont avantageusement prévus à la périphérie du socle, pour coopérer avec un casque porté par l'utilisateur, afin de déterminer la position de la tête de l'utilisateur, et les mouvements de sa tête, relativement au tapis.

La face supérieure du noyau 4 comprend des capteurs de pression 81, régulièrement répartis sur sa surface. Ils sont illustrés à la figure 3 par un alignement de rectangles blancs. Ils permettent de déterminer la position des pieds de l'utilisateur, de mesurer des variations de pression, et par exemple contribuer à anticiper un déplacement ou un saut.

La face supérieure du noyau 4 comprend en outre des éléments lumineux, formant des pixels, illustrés à la à la figure 3 par un alignement de rectangles alternativement blancs et noirs. Les pixels forment ensemble un écran et permettent un affichage lumineux. L'enveloppe est avantageusement prévue translucide ou transparente de sorte que l'affichage est visible au travers de l'enveloppe.

Dans un mode d'utilisation immersif, c'est-à-dire que la réalité virtuelle est par exemple projetée sur les murs d'une pièce où se trouve le dispositif 1, l'affichage peut être adapté pour reproduire le sol du lieu de la réalité virtuelle. L'affichage 82, combiné aux capteurs de pression 81, peut constituer un écran tactile, qui peut être utilisé pour commander le dispositif avec le pied, par exemple en affichant des commandes telles que démarrage, pause, ou arrêt.

Comme particulièrement illustré à la figure 6, l'affichage 82 peut représenter un jeu, telle une marelle. La croix 83 lorsqu'elle est touchée du pied, permet d'arrêter le fonctionnement du dispositif. La croix peut être déplacée sur l'affiche, de façon à rester toujours accessible, bien que le dispositif 1 tende à ramener l'utilisatrice 2 toujours vers une position optimale, qui laisse devant elle une plus grande possibilité de déplacement.

Dans un mode de réalisation préféré, l'affichage est réalisé à l'aide de diodes électroluminescentes (LED).

La jupe 55 permet de limiter la possibilité que des choses puissent s'introduire entre le socle 6 et le tapis 4,5. Notamment, la jupe limite l'introduction de poussières ou de petits objets susceptibles de perturber le fonctionnement du dispositif 1.

Les pieds 40 comprennent des capteurs de pression. Les informations données par ces capteurs peuvent être utilisées de plusieurs façons. Premièrement, la somme des pressions doit rester sensiblement constante. Une variation de pression au-delà d'une valeur donnée est interprétée comme l'apparition d'une deuxième personne sur le tapis, ce qui est potentiellement dangereux, et provoque l'arrêt automatique et immédiat du dispositif 1. Deuxièmement, elles permettent de déterminer par triangulation la position et le déplacement du centre de gravité de l'utilisateur du tapis, et de piloter le déplacement de l'enveloppe en conséquence. Troisièmement, elles servent à déterminer l'effort à fournir pour déplacer l'enveloppe.

Les pieds son réglables en hauteur, de sorte qu'il soit possible de compenser certaines irrégularité du sol sur lequel repose le dispositif. En outre, les pieds peuvent comprendre des moyens de vérin, de sorte que le dispositif peut être incliné, pour simuler une pente pour l'utilisateur. Les moyens de vérin peuvent être prévus, par exemple pour simuler une pente pouvant varier de 0% à 6%.

Bien que les deux modes précédemment présentés soient de fabrication relativement simple, la disposition des billes 12 les y prédispose à un encrassement, notamment par accumulation gravitaire de poussières dans le logement de chaque bielle, ou par l'entrainement de poussières à la surface des billes. Dans le troisième mode de réalisation, des billes motrices 72 sont portées par le noyau 4 et disposées en dessous du noyau. Ainsi, l'enveloppe 5 (non représentée aux figures 3 et 4), étant prévue pour envelopper le noyau, les billes se trouvent protégées des poussières extérieures par l'enveloppe. En outre, les logements des billes sont orientés vers le bas, de sorte qu'aucune poussière ou petit élément ne peut y pénétrer par gravité.

En outre, l'enfermement des billes motrices et de leur motorisation permet de limiter le bruit qu'elles émettent. En effet, ce bruit, notamment lors des accélérations est un indice qui relie l'utilisateur au monde réel et peut perturber sa vision du monde virtuel, et notamment perturber son équilibre.

Dans ce troisième mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif tel qu'illustré a les caractéristiques suivantes : - diamètre extérieur D4 du tapis : lm80

- épaisseur Hl du dispositif : 16cm

- nombre de billes motrices 72 : 300 billes environ

- diamètre de chaque bille motrice : 30 à 40 mm, de préférence 35 mm

Le grand nombre de billes et leur faible diamètre permet une meilleure répartition des efforts.

Bien entendu, ces dimensions ne sont pas limitatives. Il peut être avantageux que le dispositif soit intégré dans un plancher, de sorte qu'il ne présente pas de dénivelé avec le plancher. Par exemple, le dispositif peut être disposé au fond d'une fosse, ou à l'intérieur d'un faux plancher.

On va maintenant décrire le fonctionnement de la motorisation des billes 12,72 en référence à un exemple de motorisation simplifiée 90 illustrée à la figure 5. Trois colonnes 91A, 91B, 91C de deux billes 92, représentatives des billes 12 ou 72 des exemples ci-dessus, y sont représentées. Les colonnes sont parallèles à un axe Y chaque colonne 91 est disposée entre deux arbres 93, 93A-93D parallèles entre eux et avec l'axe Y. Chaque bille est montée pour pouvoir effectuer une rotation quelconque autour d'un point respectif maintenu fixe. Les billes d'une même colonne sont écartées d'un pas P selon l'axe Y. Un axe X, perpendiculaire à l'axe Y, définit, avec l'axe Y, un plan passant par le centre des billes et comprenant les axes des arbres 93. Un axe Z est défini perpendiculaire au plan X,Y.

La motorisation comprend deux moteurs Ml, M2. Un premier arbre

93 A est directement en prise avec le moteur Ml, et un deuxième arbre 93B est directement en prise avec le moteur M2. Un troisième arbre 93 C est indirectement entrainé par le moteur Ml, grâce à un renvoi par poulie et courroie 94. Le quatrième arbre 93D est indirectement entrainé par le moteur M2, grâce à un autre renvoi par poulie et courroie 94. Chaque arbre 93 porte trois disques 95 de dimensions identiques entre eux, coaxiaux à l'arbre 93 et séparés entre eux, selon l'axe Y, du même pas P que les billes. Les billes et les disques sont disposés de sorte que chaque bille est en contact sans glissement avec un disque respectif de chacun des arbres entre lesquels elle se trouve. Pour chaque bille 92, le contact est déporté d'une distance D95 d'un côté ou de l'autre d'un plan équatorial PE, perpendiculaire à l'axe Y. la distance D95 est identique quelle que soit la bille 92. Pour les billes des premières et troisièmes colonnes 91A, 91C, le déport est positif, c'est-à- dire selon le sens de l'axe Y. Au contraire, pour les billes de la deuxième colonne, le déport est négatif, c'est-à-dire selon le sens opposé à l'axe Y. Ainsi, pour un plus grand nombre de colonnes, on a alternativement un déport positif puis négatif. Les moteurs Ml et M2 sont contrôlés en vitesse et en sens de rotation, afin de d'entraine les billes, toutes simultanément de façon identique. Lorsque les deux moteurs tournent dans le même sens à la même vitesse, toutes les billes 92 tournent ensemble dans le même sens autour d'un axe respectif parallèle à l'axe X. Lorsque les deux moteurs tournent à la même vitesse, mais dans des sens, opposés, les billes 92 tournent ensemble dans le même sens autour d'un axe respectif parallèle à l'axe X. Ainsi, selon les vitesses et les sens de rotation des moteurs, il est possible de faire tourner les billes ensemble dans le même sens autour d'un axe respectif choisi, du plan X, Y.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

Les moyens décrits notamment en référence au troisième mode de réalisation ne lui sont pas propres, pour autant qu'ils soient compatibles avec un mode de réalisation considéré. Ainsi, il peut être prévu sur un mode réalisation, par exemple le premier ou le deuxième, des moyens pour incliner le socle de sorte que la surface de déplacement offre à l'utilisateur la sensation de parcourir une montée une descente ou un dévers.

Des aimants ou électro-aimants en opposition, peuvent être placés dans le socle et dans le noyau de façon à ce qu'ils tendent à soulever le noyau, et ainsi, limiter le pincement de l'enveloppe entre le socle et le noyau, de afin de limiter les efforts à appliquer à l'enveloppe pour la déplacer autour du noyau. Ils peuvent aussi être disposés de sortent qu'ils tendent à recentrer le noyau relativement au socle, compensant ainsi des déplacements du tapis sous l'action des pieds de l'utilisateur. Ces deux actions peuvent être combinées ou pas.

Un ou des capteurs peuvent être disposés entre le socle et le noyau afin de détecter un soulèvement effectif accidentel du noyau relativement au socle, qui peut être le signe de l'introduction d'un vêtement, happé par le dispositif. Le dispositif est alors avantageusement prévu pour s'arrêter à ce signal, par mesure de sécurité.

Le socle peut inclure la console qui définit la réalité virtuelle. Il peut aussi comprendre des moyens de réglage ou de configuration, notamment un lecteur d'un média de stockage, notamment pour pouvoir être associé à un ou plusieurs type(s) de console du commerce. Les moyens de gyroscope peuvent être intégrés au casque plutôt qu'à une ceinture. Ainsi, il peut être prévu, lorsque l'utilisateur tourne la tête selon une direction, d'anticiper un déplacement de l'utilisateur selon la même direction, et d'amorcer le déplacement du tapis en conséquence.

Dans le troisième mode de réalisation, le puits peut ne pas comprendre de fond et être prévu ouvert vers le bas, c'est à dire traversant verticalement le socle.

Dans le troisième mode de réalisation, au lieu d'avoir une transmission inductive de l'énergie nécessaire au fonctionnement du tapis 4,5, il peut être prévu une transmission par conduction. Pour chaque pôle, par exemple phase et neutre, on peut prévoir des bornes en vis-à-vis, l'une portée par le socle 6, l'autre par le tapis. Il peut être prévu que l'enveloppe comporte des pastilles de contact traversant son épaisseur et régulièrement réparties, de sorte qu'à tout instant, quelle que soit la position de l'enveloppe autour du noyau, pour chaque pôle au moins une pastille soit en contact simultané avec les deux bornes du pôle. Ainsi, une alimentation continue du tapis est assurée par le socle.

Pour éviter que des objets ou de la poussière s'introduise entre le socle et le tapis, il peut être prévu un système de balai disposé sur la périphérie du socle et venant lécher la surface se l'enveloppe.

Un dispositif selon l'invention peut être associé à une console de jeux. II peut aussi être utilisé dans une salle de gymnastique ou pour de la rééducation musculaire, par exemple de la rééducation à la marche.

Claims

Revendications

1. Dispositif (1) pour se déplacer dans une réalité virtuelle, caractérisé en ce qu'il comprend un noyau (4) sensiblement rigide et une enveloppe (5) disposée pour pouvoir se déplacer dans toutes les directions autour du noyau, l'enveloppe formant avec une face supérieure (51) du noyau une surface (3) adaptée pour le déplacement d'une personne (T), l'ensemble formé par le noyau et son enveloppe reposant sur des moyens de soutien (6) appropriés.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe est montée glissante contre le noyau.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13 ; 65, 71) pour maintenir le noyau sensiblement immobile dans l'espace.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir le noyau immobile comprennent des moyens de butée latérale à billes (13, 65).

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir le noyau immobile comprennent une forme convexe qui vient en prise avec une forme complémentaire concave dans le noyau, de préférence une forme convexe (10 ;44) des moyens de soutien.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend une matrice de billes (12,72) en contact avec l'enveloppe (5).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les billes (12,72) de la matrice sont motorisées.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les billes motorisées (12) sont comprises dans les moyens de soutien (6).

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les billes motorisées (72) sont comprises dans le noyau (4).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation par induction (75,76) de la motorisation des billes (72).

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour asservir un déplacement de l'enveloppe à un déplacement d'un utilisateur dans la réalité virtuelle.

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface de déplacement (3) est sensiblement plane.

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'enveloppe (5) serait susceptible de prendre la forme d'une sphère si elle était tendue de manière uniforme.

14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de soutien comprennent des moyens pour incliner la surface de déplacement.

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la face supérieure (51) du noyau (6) comprend des capteurs de pression (81) qui y sont de préférence régulièrement répartis.

16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'enveloppe est sensiblement translucide ou transparente, et en ce que la face supérieure (51) du noyau (6) comprend un affichage lumineux (82).

17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (65) pour permettre au tapis (4, 5) de tourner librement autour de son axe vertical (Z).

18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens (65) pour permettre au tapis de tourner librement autour de son axe vertical (Z) sont des moyens motorisés.