WO2012136314A1 - Movement-fixing means - Google Patents

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WO2012136314A1
WO2012136314A1 PCT/EP2012/001252 EP2012001252W WO2012136314A1 WO 2012136314 A1 WO2012136314 A1 WO 2012136314A1 EP 2012001252 W EP2012001252 W EP 2012001252W WO 2012136314 A1 WO2012136314 A1 WO 2012136314A1
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guide element
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Thomas Schander
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Karlsruher Institut für Technologie
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Definitions

  • the invention relates to a movement fixation for a person, in particular for virtual reality applications or therapeutic applications according to the first patent claim.
  • Computer-aided virtual reality systems or applications essentially comprise visualizations of a virtual environment on a display, preferably a screen, which, in interaction with an operator, can be influenced via an input or an interface from the latter via signals.
  • Typical applications of virtual reality applications can be found in simulators for controllers, e.g. in flight or driving simulators, in the model representation of complex three-dimensional objects such as e.g. Buildings or operations or computer animations or games. Firefighting operations, hazard deployments as well as rescue missions can be determined on the basis of available environmental data, e.g. of buildings, objects or topographies and simulate a mission.
  • a field also includes therapeutic applications, e.g. for exercises of reactions to displayed signals.
  • a commercially available computer-assisted video game "WII” from Nintendo, Japan in which one or more players communicate interactively interactively via motion sensors and screen with the game console, is used to record selected movements of the players in a system-selectable game role
  • these motion sensors interactively influence the virtual reality representation of an environment on the screen.
  • the object is achieved by a movement fixation for a person in which a standing person is fixed in two places in rotatable and vertically movable brackets and these brackets allow certain lateral and rotational movements.
  • the first holder is used in particular for the horizontal fixation of the center of gravity and allows a vertical movement, but also natural pivoting and tilting movements of the person around his center of gravity.
  • the first holder is only the relief of the legs by the body weight, if by this discharge and possibly subsequent abrogation of the discharge is to be recreated by a person subjectively perceived movement.
  • a partial or total lifting of the discharge simulates an end of the gradient up to a subsequent incline.
  • a possible relief also serves to relieve the friction between the shoe sole and pad, ie to lower frictional forces and thus a stabilization of a sequence of movements (safety).
  • the holder is connected to the guide element and is mounted laterally movable with this parallel to the guide orientation.
  • One embodiment allows for a preferably unlimited rotational or pivotal movement of the guide element as a whole relative to the environment.
  • this rotation or pivoting movement is not given.
  • the guide element is laterally but not rotatably supported only in the guide orientation.
  • the holder of the person can via fasteners still a preferred limited pivoting movement relative to the linear guide, preferably to any direction to allow body movements of the person (eg stooping or other pelvic movements) to.
  • this detected by the rotational movement pivoting area has a central position.
  • Optional elastic return means acting on the support serve to elastically return the support to the central position.
  • a variant of this embodiment provides a non-rotatable attachment to the return means, wherein only the elasticity of these return means (Eg spring element, foam buffer element) allows the moderate rotational movement of the holder.
  • Another embodiment does not permit any rotational movement.
  • connection of the person via the first holder comprises connecting elements such as Schaumstoffpuffer- or spring elements, preferably a flexion (eg stooping) and rotational movement at the connection of the person allow and limit the person in their natural movement not or insignificantly.
  • the connecting elements are elastic and allow a tilting or twisting of the heavy points to a preferred horizontal axis.
  • Elastic foam elements are preferably suitable as connecting elements.
  • the second bracket engages the person above the center of gravity, preferably at the back between the person's shoulder blades. It comprises means for initiating a force crossing the alignment of the linear guide on the person. In this case, this force can vectorially be subdivided into a partial force directed parallel to and perpendicular to the orientation, which are preferably directed upwards or toward the alignment and thereby counteract a forward movement of the upper body of the person.
  • the upper body of the person is thus erected preferred.
  • the second support preferably comprises a connecting element, more preferably an elastic component e.g. made of foam.
  • the movement fixation system comprises two shoes for the person with means for varying the coefficient of friction of the shoe sole on a base.
  • the grip for a secure stability of the person on the surface to be ensured on the other hand by a sliding movement of the sole allow a stationary movement of the person in the movement fixation preferably in a virtual reality application.
  • the two shoes are preferably separated from each other in their friction properties such as the friction coefficient adjustable.
  • the two soles are each individually in the Friction coefficient adjustable sole areas divided, at least inductivespitzen Scheme, foot ball area and heel area.
  • the adjustment of the friction properties is preferably carried out by a selection of a friction pairing (eg sole made of Teflon or plastic with a base made of plastic such as PVC).
  • the friction properties can be further controlled by elements that can be controlled by actuators or only when the sole loads into the friction, for example, rubber elements in recesses of the sole.
  • the frictional forces can be varied by loading or unloading the body weight via forces acting on the holders.
  • the activation of the force acting on the first and / or second holder depending on the embodiment, as well as the adjustment of the friction properties of the soles or individual sole regions, preferably takes place via a closed control loop.
  • the implementation preferably takes place in the context of a processor-controlled control or regulation system. With this, the positions of the person, in particular the positions of the arms, legs and head in the movement fixation with a position detection system are continuously recorded. The position data are used as input variables in the control loop
  • the position detection system preferably includes an opti ⁇ cal collection, preferably at least three cameras for detecting the position of marks on his hands and shoes, preferably on the head.
  • the marks are formed for example by active transmitting elements such as LEDs or by passive elements such as fluorescent markers, which are always detected simultaneously by two of the three cameras.
  • the five position data which are preferably determined in real time using the position detection system, are sufficient for the position detection of the entire person as well as all executable movements exactly.
  • the body position between the brands, such as posture or positions of the knee or the elbow is supplemented by the control or regulation system implementier ⁇ th standard data or for individuals individual Since ⁇ th from experience.
  • the optical detection in the visible or non-visible region such as infrared range
  • the optical detection is a depth detection system in which the position of certain body parts are optically detectable. Supported this system, for example, in particular ⁇ sondere by projections of optical patterns on the person on the interesting parts of the body such as hands, Schu ⁇ he / feet and / or head.
  • the per ⁇ zessorsteade control or regulation system includes a display for the person.
  • the display is preferably optical, realized for example with a video glasses or a screen, optionally supplemented for example by tactile displays such as vibration actuators (vibration source) on fingers (Tastsimulationen).
  • the control or regulation system preferably also detects the body parts which can be detected via the position detection system and which are then optically faded in the display.
  • the embodiment of the movement fixing illustrated in FIG. 1 provides a vertically oriented guide cable 1 for the linear guide 2 (guide element) between an upper attachment 3, e.g. on a ceiling and a lower attachment 4 in the area of the pad 5 before.
  • the orientation of the linear guide is determined by the lateral force-free, i. not deflected in a horizontal direction guide rope determined.
  • the guide cable is preferably biased at the upper attachment with an elastic spring 6.
  • the linear guide has a tubular sliding guide or - as shown - guide rollers 8 and is connected via the first holder 7 and a lap belt harness 9 as a connecting element with the center of gravity of a fixed person 10.
  • the bias of the guide rope causes an elastic behavior of the attachment of the person, i. not only a restoring force of the linear guide with horizontal deflection, but also allows - as mentioned above - a diffraction and rotation at the connection of the person.
  • the second holder 11 comprises a shoulder harness 12, which is connected in the region of the spine, preferably between the shoulder blades, with a tension cable 13 which is prestressed elastically upwards in relation to the upper attachment 3.
  • the direction of the pull rope indicates with its direction the force acting on the second support, ie the force direction crosses the alignment of the linear guide in the region of the upper attachment 3, ie above the center of gravity of the person in the region of the first support 2.
  • the bias is by means for introducing the force into the traction cable, in the case of ⁇ game realized by a prestressed winch 14 preferably with motorized adjustment in the region of the upper attachment 3 generated.
  • the pull rope with elastomer or rubber parts, such as a rubber cord on an inherent elasticity.
  • the fixed person 10 stands by means of two shoes 15 on the base 5, which extends around the lower attachment 4 and thereby covers the possible range of motion of the person in the movement fixation. As described above, both shoes have means for varying the coefficient of friction on the base.
  • Figures 2a and b represent two embodiments of the movement fixation with tripod suspension.
  • the guide element does not use, as shown in Fig.l, a tensioned cable as a guide rail, but a stand rod 19 which is preferably mounted in the lower mounting 4 in a rolling bearing 25 about a rotation axis 20 rotatably in the base 5, at the upper end 26th free ends, that is not separately managed or stored.
  • the linear guide 2 in the variant shown in Figure 2a is thereby formed by a vertical rod (but at least one rod portion).
  • 3 shows a top view sectional view of the linear guide again.
  • one or more gas-spring damper elements 21 serve as a guide element, wherein the other a linear guide pivotally about a pivot point 22 are arranged on the support rod 19.
  • FIG. 2a and b show preferred embodiments in which the stand rod in the region of the guide element (linear guide 2 in Figure 2a, pivot point 22 for the gas spring damper 21 in Fig.2b) is arranged eccentrically to the rotation axis 20, which advantageously Focus of the person is moved closer to the axis of rotation.
  • the fixing fixation is discreetly perceived during a rotation of the fixed person and perceived as less disturbing.
  • the guide element since the vertical orientation of the linear guide is not congruent with the axis of rotation 20 arranged parallel to this, the guide element must be secured on the stand rod against rotational movements. This is done in the context of a linear guide acc.
  • the linear guide is not realized via a sliding or roller bearing guide, but via pivoting gas spring damper elements.
  • the pivot point 22 allows as a pivot bearing only a pivoting movement about one or two horizontal axis, while rotations are blocked in the vertical direction, damped or provided only to a small extent.
  • the pivot bearing is a single-axis bearing, which allows only a tilting movement forward with respect to the person 10 and thus, for example, a vertical movement of the center of gravity of the person (see Fig.2b, dashed line).
  • the rotatable stand rod optionally has a co-rotating support roller 23, which intercepts a with respect to the person 10 rearwardly directed force acting on the stand rod with force (see Fig.2b).
  • the tensioning cable 13 engaging between the shoulder blades is preferably introduced into the interior of the support rod via a first deflection roller 24 in the two embodiments shown in FIGS. 2a and b and guided therethrough.
  • the bias is either on the inherent elasticity of the hawser and / or an elastic fixation of Switzerlandseilendes and / or a motor re-adjustment of the winch 14.
  • a slope or a slope is simulated.
  • the fixation is still in the stand rod or externally after removal of the pull cable at the lower end of the stand rod below the pad externally (see Fig.2a and b).
  • the traction cable section which is located in the stand rod is formed by a Bowdenzugtiv or at least in the region of the curvatures 27 in addition in a flexible hose with a low coefficient of friction to the material of the stand rod and / or to the traction cable (for example, nylon hose) sheathed.
  • the fixation is optionally configured elastically, for example via additional spring elements.
  • Optional means for a length adjustment of the traction cable preferably a winch 14 serve alternatively or moreover the adjustment of the tensile force of the traction cable.
  • This means, in particular a winch is preferably either-as shown in FIG. 2b-arranged outside the extension of the base 5 or on the support rod 19, preferably in the region of a curvature 27 (FIG.
  • an arrangement of said means in the region of the upper end 26 of the stand rod offers to save a pulley.
  • FIG. 3 shows a preferably symmetrical neutral center position, in which the fixed person 10 experiences no torques through the first holder 7.
  • the preferred maximum pivotal movements are about 25 ° (about the horizontal to the side), 30 ° (vertical to the side) and 45 ° (horizontal to the front) for an embodiment without twisting possibility of the stand rod or the guide (Fig.4 ). If such a twisting possibility is provided (eg Fig.l and 2a and b), a pivoting possibility should not be allowed to the vertical to the side.
  • FIG. 2 a shows a further embodiment of the movement fixing with a stand suspension without a rotatable or pivotable linear EP2012 / 001252
  • the linear guide preferably corresponds to the embodiment shown in Figure 3, wherein the compression springs 30 are preferably replaced by the aforementioned foam buffer or more foam buffer elements, which allows a slight pivoting of the fixed person 10 to the linear guide 2 out, while always an elastic return to a middle position causes.
  • the pad but preferably the area extending behind the person preferably has an average gradient between 1 and 25 °, more preferably between 4 and 15 ° and more preferably between 6 and 10 ° in the direction of travel. In a slight gradient running movements on the pad 5 are perceived particularly realistic.
  • FIG. 4b shows a further embodiment of the movement fixation with a stand suspension without a rotatable or pivotable linear guide, which has a support area behind the person with a non-constant gradient and an active manipulation of the remaining planar support area.
  • the active manipulation is realized in the present case by an actively driven treadmill, wherein the treadmill direction is unidirectionally aligned.
  • the treadmill direction is aligned in the running direction of the person (preferably the aforementioned middle position).
  • the drive of the treadmill is motorized and is largely regulated by the holding force directed horizontally to the first holder in the direction of the person.
  • the friction conditions between see treadmill and shoe sole preferably correspond to the Rei ⁇ advertising ratios between surface and shoe sole.

Abstract

Movement-fixing means for a person (10). The problem of the invention is to propose a movement-fixing means in which a person in the standing position can be fixed at a certain location, while at the same time maintaining his ability to execute free walking movements in any direction. The problem is solved by a movement-fixing means comprising a guide element (2) with vertical orientation, a means for attaching the guide element to the person's centre of gravity, means (11-14) by way of which a force which crosses over the vertical orientation is introduced to the person above his centre of gravity, and two shoes (15) for the person with means for varying the coefficient of friction on an underlying surface (5).

Description

Bewegungsfixierung  motion fixation
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Bewegungsfixierung für eine Person insbesondere für Virtual-Reality Anwendungen oder therapeutische Anwendungen gemäß des ersten Patentanspruchs. The invention relates to a movement fixation for a person, in particular for virtual reality applications or therapeutic applications according to the first patent claim.
Computergestützte Virtual-Reality Systeme oder Anwendungen umfassen im Wesentlichen Visualisierungen einer virtuellen Umgebung auf einem Display, vorzugsweise einem Bildschirm, die sich in Interaktion mit einem Bediener über ein Eingabe oder eine Schnittstelle von diesem über Signale beeinflussen lässt . Computer-aided virtual reality systems or applications essentially comprise visualizations of a virtual environment on a display, preferably a screen, which, in interaction with an operator, can be influenced via an input or an interface from the latter via signals.
Typische Einsatzgebiete von Virtual-Reality Anwendungen finden sich in Simulatoren für Steuerungen, z.B. in Flug- oder Fahrsimulatoren, in der Modelldarstellung komplexer dreidimensionaler Gegenstände wie z.B. Gebäude oder Vorgänge oder bei Computeranimationen oder -spielen. Feuerwehreinsätze, Gefahren- guteinsätze wie auch Rettungseinsätze lassen sich anhand von vorhandenen Umgebungsdaten z.B. von Gebäuden, Gegenständen oder Topgraphien nachstellen und einen Einsatz simulieren. Ein Feld umfasst auch therapeutische Anwendungen, z.B. für Übungen von Reaktionen auf angezeigte Signale. Typical applications of virtual reality applications can be found in simulators for controllers, e.g. in flight or driving simulators, in the model representation of complex three-dimensional objects such as e.g. Buildings or operations or computer animations or games. Firefighting operations, hazard deployments as well as rescue missions can be determined on the basis of available environmental data, e.g. of buildings, objects or topographies and simulate a mission. A field also includes therapeutic applications, e.g. for exercises of reactions to displayed signals.
Beispielhaft sei hier ein kommerziell erhältliches computergestütztes Videospiel „WII" der Firma Nintendo, Japan genannt, bei dem ein oder mehrere Spieler interaktiv über Bewegungssensoren und Bildschirm mit der Spielkonsole interaktiv kommunizieren. Die Bewegungssensoren dienen der Erfassung ausgewählter Bewegungen der Spieler in einer im System wählbaren Spielrolle z.B. einer bestimmten Sportart oder einer Schauspielerrolle. Über diese Bewegungssensoren wird die Virtual Reality Darstellung einer Umgebung auf dem Bildschirm interaktiv be- einflusst . By way of example, a commercially available computer-assisted video game "WII" from Nintendo, Japan, in which one or more players communicate interactively interactively via motion sensors and screen with the game console, is used to record selected movements of the players in a system-selectable game role For example, a particular sport or actor role, these motion sensors interactively influence the virtual reality representation of an environment on the screen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ferner sind seit geraumer Zeit Flugsimulatoren bekannt, bei dem ein Spieler oder Bediener wie im wirklichen Flugzeug auf einem Pilotensitz sitzt und optional fixiert ist und vorzugsweise über eine reale Cockpiteinrichtung mit der Simulatorsteuerung mit einer das Umfeld abbildende Bildschirmanzeige sowie einer meist hydraulischen Verfahr- und Schwenkvorrichtung für das gesamte Cockpit inkl. Pilotensitz kommuniziert. CONFIRMATION COPY Furthermore, for some time flight simulators are known in which a player or operator sits as in the real plane on a pilot's seat and optionally fixed and preferably via a real cockpit device with the simulator control with a surrounding image screen and a mostly hydraulic traversing and pivoting device for the entire cockpit including pilot seat communicates.
Eine einfache Bewegungsfixierung für eine stehende Person, in der diese einerseits ortsfest eingesetzt und andererseits vertikal geführt frei beweglich ist, insbesondere eine freie Laufbewegung durchführen kann sowie dabei deren Bewegungsablauf erfasst und verarbeitet wird, ist dagegen nicht bekannt. A simple movement fixation for a standing person in which it is used on the one hand stationary and on the other hand vertically guided freely movable, in particular can perform a free running motion while their movement is detected and processed, however, is not known.
Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Bewegungsfixierung vorzuschlagen, in der eine stehende Person ortsfest unter Beibehaltung seiner freien Gehbewegungen in jede Richtung fixierbar ist. Insbesondere soll sich die Person durch die Bewegungsfixierung nicht in seiner subjektiv empfundenen Gehbewegung eingeschränkt fühlen. Zudem soll die Bewegungsfixierung eine Erfassung der Bewegung der Person für eine Interaktion mit einem Virtual Reality System ermöglichen . Based on this, the object of the invention is to propose a device for immobilizing movement, in which a stationary person is stationary while maintaining his free walking movements in any direction can be fixed. In particular, the person should not feel restricted by the movement fixation in his subjectively perceived walking motion. In addition, the movement fixation should allow a capture of the person's movement for interaction with a virtual reality system.
Die Aufgabe wird mit einer Bewegungsfixierung mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Bewegungsfixierung wieder. The object is achieved with a movement fixing with the features of the first claim. Subclaims give advantageous embodiments of this movement fixation again.
Die Aufgabe wird durch eine Bewegungsfixierung für eine Person gelöst, bei der eine stehende Person an zwei Stellen in drehbare und vertikal bewegbare Halterungen fixiert ist und diese Halterungen bestimmte laterale und rotatorische Bewegungen zulassen . Die erste Halterung dient insbesondere der horizontalen Fixierung des Schwerpunkts und lässt eine vertikale Bewegung, aber auch natürliche Schwenk und Kippbewegungen der Person um seinen Schwerpunkt zu. The object is achieved by a movement fixation for a person in which a standing person is fixed in two places in rotatable and vertically movable brackets and these brackets allow certain lateral and rotational movements. The first holder is used in particular for the horizontal fixation of the center of gravity and allows a vertical movement, but also natural pivoting and tilting movements of the person around his center of gravity.
Die zweite Halterung dient der Anbindung der oberen Körper¬ hälfte der Person an die Bewegungsfixierung und als Angriffspunkt einer Kraft in Richtung einer aufrechten Haltung. Sie wirkt stärkeren Beugungen insbesondere des Oberkörpers entgegen, auch um die Standfestigkeit der Person auf einer Unterlage sicherzustellen oder zu verbessern. The second bracket is used to connect the upper body ¬ half of the person to the motion fixation, and as a point of a force in the direction of an upright posture. It counteracts stronger flexions, especially of the upper body, also to ensure or improve the stability of the person on a pad.
Die erste Halterung umfasst ein Führungselement, vorzugsweise eine vertikal ausgerichtete Linearführung, die am Schwerpunkt der Person angebunden ist. Im Rahmen der Erfindung greift sie aus technischen Gründen am Schwerpunkt über ein Geschirr als Verbindungselement bevorzugt im Bereich der Lendenwirbel, d.h. nicht unmittelbar direkt am tatsächlichen Schwerpunkt der Person an. Insofern umfasst die Erfindung mit einer Anbindung des Schwerpunkts auch eine oder mehrere Anbindungen über Verbindungselemente zum Körperbereich um den Schwerpunkt der Person, wobei sich zwangsläufig auch ein Abstand des Anbindungspunkts oder dem vektoriell resultierenden Angriffspunkt zum tatsächlichen Schwerpunkt ergibt. Der Abstand des Angriffspunkts zum tatsächliches Schwerpunkt der Person wirkt als Hebelarm eines Drehmoments, das auf die Person einwirkt, wenn sie die Bewegungen durchführen möchte, die von dem Führungselement nicht vorgesehen sind und gesperrt sind. Ein bestimmter Abstand ist tolerierbar, wobei das auf die Person einwirkende Drehmoment von der Person über die Beine und die Füße oder Schuhe auf eine Unterlage und/oder über die zweite Halterung oberhalb des Schwerpunktes abstützbar ist. The first holder comprises a guide element, preferably a vertically oriented linear guide, which is connected to the center of gravity of the person. In the context of the invention, for technical reasons, it engages at the center of gravity via a harness as connecting element, preferably in the region of the lumbar vertebrae, i. not directly directly on the actual focus of the person. In this respect, the invention with a connection of the center of gravity also includes one or more connections via connecting elements to the body area around the center of gravity of the person, which inevitably also results in a distance of the connection point or the vectorially resulting point of application to the actual center of gravity. The distance of the point of attack to the actual center of gravity of the person acts as a lever arm of a torque which acts on the person when he wants to perform the movements that are not provided by the guide member and locked. A certain distance is tolerable, wherein the torque acting on the person from the person on the legs and the feet or shoes on a base and / or on the second bracket above the center of gravity can be supported.
Die erste Halterung dient nur dann der Entlastung der Beine durch das Körpergewicht, wenn durch diese Entlastung und ggf. anschließender Aufhebung der Entlastung ein von der Person subjektiv empfundener Bewegungsablauf nachgebildet werden soll. Mit einer Entlastung der Beine z.B. durch einen Antrieb der Halterung erfährt die Person subjektiv die Wirkung, als würde sie ein Gefälle hinablaufen. Durch eine partielle oder insgesamte Aufhebung der Entlastung wird ein Ende des Gefälles bis hin zu einer anschließenden Steigung simuliert. Eine mögliche Entlastung dient zudem auch einer Entlastung der Reibung zwischen Schuhsohle und Unterlage, d.h. zu geringeren Reibungskräften und damit einer Stabilisierung eines Bewegungsablaufs (Sicherheit) . The first holder is only the relief of the legs by the body weight, if by this discharge and possibly subsequent abrogation of the discharge is to be recreated by a person subjectively perceived movement. By relieving the legs, for example, by driving the mount, the person subjectively experiences the effect of running down a slope. A partial or total lifting of the discharge simulates an end of the gradient up to a subsequent incline. A possible relief also serves to relieve the friction between the shoe sole and pad, ie to lower frictional forces and thus a stabilization of a sequence of movements (safety).
Die Halterung ist am Führungselement angebunden und ist mit dieser parallel zur Führungsausrichtung lateral bewegbar gelagert . The holder is connected to the guide element and is mounted laterally movable with this parallel to the guide orientation.
Eine Ausführungsform lässt eine bevorzugt unbegrenzte Rotations- oder Schwenkbewegung des Führungselements als Ganzes relativ zur Umgebung zu. One embodiment allows for a preferably unlimited rotational or pivotal movement of the guide element as a whole relative to the environment.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist diese Rotationsoder Schwenkbewegung nicht gegeben. Das Führungselement ist nur in der Führungsausrichtung lateral, aber nicht drehbar gelagert. Die Halterung der Person lässt aber über Verbindungselemente dennoch eine bevorzugt begrenzte Schwenkbewegung relativ zur Linearführung, bevorzugt um jede Richtung zur Ermöglichung von Körperbewegungen der Person (z.B. Bücken oder sonstige Beckenbewegungen) zu. Vorzugsweise weist dieser durch die Rotationsbewegung erfasste Schwenkbereich eine Mittelstellung auf. Optionale elastische auf die Halterung einwirkende Rückstellmittel dienen der elastischen Rückstellung der Halterung in die Mittelstellung. Eine Variante dieser Ausführungsform sieht eine nicht drehbare Befestigung auf den Rückstellmitteln vor, wobei nur die Elastizität dieser Rückstellmittel (z.B. Federelement, Schaumstoffpufferelement) die moderate Rotationsbewegung der Halterung zulässt. In a further embodiment, this rotation or pivoting movement is not given. The guide element is laterally but not rotatably supported only in the guide orientation. However, the holder of the person can via fasteners still a preferred limited pivoting movement relative to the linear guide, preferably to any direction to allow body movements of the person (eg stooping or other pelvic movements) to. Preferably, this detected by the rotational movement pivoting area has a central position. Optional elastic return means acting on the support serve to elastically return the support to the central position. A variant of this embodiment provides a non-rotatable attachment to the return means, wherein only the elasticity of these return means (Eg spring element, foam buffer element) allows the moderate rotational movement of the holder.
Eine weitere Ausführungsform lässt dagegen keine Rotationsbewegung zu. On the other hand, another embodiment does not permit any rotational movement.
Abgesehen von Reibungskräften durch die Lagerungen der Linearführung sowie ggf. der elastischen Rückstellmittel wirken in den genannten Bewegungsrichtungen abgesehen von der vorgenannten optionalen vertikalen Gewichtsentlastung zur Nachbildung von Bewegungsabläufen bevorzugt keine weiteren Kräfte über die erste Halterung auf den Körper. Optional werden Mittel vorgesehen, die das Eigengewicht der beweglichen Halterungsteile, d.h. der ersten Halterung und dem Schlitten des Führungselements kompensieren und damit eine Einwirkung dieser Eigengewichte auf den Körper vermeiden. Folglich sind vorzugsweise keine auf die erste Halterung einwirkenden separaten Manipulatoren oder andere Kraftquellen oder Mittel (z.B. elastische Elemente oder Gewichte) vorgesehen, die über die reine Gewichtskompensation der Halterung hinaus eine Kraft auf die Person über die erste Halterung ermöglichen. Dies schließt eine Einwirkung von Kräften auf den Körper in Richtungen, die durch das Führungselement nicht vorgegeben oder freigegeben sind und sich daher durch eine Bewegungsbegrenzung ergeben, nicht aus. Vorzugsweise lässt die Linearführung und Halterung keine weiteren translatorischen oder rotatorischen Bewegungen zu . Apart from frictional forces by the bearings of the linear guide and possibly the elastic return means act in the said directions of movement, apart from the aforementioned optional vertical weight relief for simulating movements preferably no further forces on the first holder on the body. Optionally, means are provided which reduce the weight of the movable support members, i. Compensating the first bracket and the carriage of the guide element and thus avoid an impact of these self-weights on the body. Thus, preferably no separate manipulators or other force sources or means (e.g., elastic members or weights) acting on the first support are provided which, in addition to the mere compensation of the weight of the support, provide force to the person via the first support. This does not preclude the application of forces to the body in directions which are not predetermined or released by the guide element and which therefore result from a movement limitation. Preferably, the linear guide and bracket does not allow any further translational or rotational movements.
Die Anbindung der Person über die erste Halterung umfasst jedoch Verbindungselemente wie z.B. Schaumstoffpuffer- oder Federelemente, die vorzugsweise eine Beugung (z.B. Bücken) und Drehbewegung an der Anbindung der Person zulassen und die Person in ihrer natürlichen Bewegung nicht oder unwesentlich einschränken. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente elastisch gestaltet und lassen eine Kippung oder Verdrehung des Schwer- punkts um eine bevorzugt horizontale Achse zu. Als Verbindungselemente eignen sich bevorzugt elastische Schaumstoffele- mente . However, the connection of the person via the first holder comprises connecting elements such as Schaumstoffpuffer- or spring elements, preferably a flexion (eg stooping) and rotational movement at the connection of the person allow and limit the person in their natural movement not or insignificantly. Preferably, the connecting elements are elastic and allow a tilting or twisting of the heavy points to a preferred horizontal axis. Elastic foam elements are preferably suitable as connecting elements.
Die zweite Halterung greift an der Person oberhalb des Schwerpunkts an, vorzugsweise hinten zwischen den Schulterblättern der Person. Sie umfasst Mittel zur Einleitung einer die Ausrichtung der Linearführung kreuzende Kraft auf die Person. Dabei lässt sich diese Kraft vektoriell in eine parallel und eine senkrecht zur Ausrichtung orientierte Teilkraft unterteilen, die vorzugsweise nach oben bzw. zur Ausrichtung hin gerichtet sind und dabei einer Vorwärtsbewegung des Oberkörpers der Person entgegenwirken. Der Oberkörper der Person wird damit bevorzugt aufgerichtet. Auch die zweite Halterung weist vorzugsweise ein Verbindungselement, weiter bevorzugt eine elastische Komponente z.B. aus Schaumstoff auf. The second bracket engages the person above the center of gravity, preferably at the back between the person's shoulder blades. It comprises means for initiating a force crossing the alignment of the linear guide on the person. In this case, this force can vectorially be subdivided into a partial force directed parallel to and perpendicular to the orientation, which are preferably directed upwards or toward the alignment and thereby counteract a forward movement of the upper body of the person. The upper body of the person is thus erected preferred. Also, the second support preferably comprises a connecting element, more preferably an elastic component e.g. made of foam.
Die zweite Halterung umfasst in einer bevorzugten Ausführung eine Umlenkrolle eines Zugseils, das einerseits an der ersten Halterung angreift (z.B. am Beckengurtgeschirr), andererseits mit einer Antriebseinheit oder einem Gegenlager verbunden ist. In diesem Fall ist die auf die Person am Oberkörper angreifende Kraft eine horizontal nach hinten wirkende Kraft. In a preferred embodiment, the second support comprises a pulley of a pull rope, which on the one hand engages the first support (for example on the lap belt harness), on the other hand is connected to a drive unit or an abutment. In this case, the force acting on the person on the upper body is a force acting horizontally backwards.
Ferner umfasst die Bewegungsfixierung als System zwei Schuhe für die Person mit Mitteln zur Variation des Reibungskoeffizienten der Schuhsohle auf einer Unterlage. Damit soll einerseits die Griffigkeit für eine sichere Standfestigkeit der Person auf der Unterlage sichergestellt werden, andererseits durch eine Gleitbewegung der Sohle eine ortsfeste Laufbewegung der Person in der Bewegungsfixierung vorzugsweise in einer Virtual Reality-Anwendung ermöglichen. Hierzu sind die beiden Schuhe bevorzugt getrennt voneinander in ihren Reibungseigenschaften wie z.B. den Reibungskoeffizienten einstellbar. Weiter bevorzugt sind die beiden Sohlen jeweils in individuell im Reibungskoeffizienten einstellbare Sohlenbereiche eingeteilt, zumindest in Fußspitzenbereich, Fußballenbereich und Fersenbereich. Die Einstellung der Reibungseigenschaften erfolgt bevorzugt durch eine Auswahl einer Reibungspaarung (z.B. Sohle aus Teflon oder Kunststoff mit Unterlage aus Kunststoff wie z.B. PVC) . Die Reibungseigenschaften lassen sich ferner durch Elemente, die sich aktorisch ansteuerbar oder nur bei Belastung der Sohle in die Reibung einschalten, beispielsweise Gummielemente in Aussparungen der Sohle. Alternativ lassen sich die Reibkräfte durch eine Be- oder Entlastung des Körpergewichts über auf die Halterungen einwirkende Kräfte variieren . Furthermore, the movement fixation system comprises two shoes for the person with means for varying the coefficient of friction of the shoe sole on a base. Thus, on the one hand the grip for a secure stability of the person on the surface to be ensured, on the other hand by a sliding movement of the sole allow a stationary movement of the person in the movement fixation preferably in a virtual reality application. For this purpose, the two shoes are preferably separated from each other in their friction properties such as the friction coefficient adjustable. More preferably, the two soles are each individually in the Friction coefficient adjustable sole areas divided, at least in Fußspitzenbereich, foot ball area and heel area. The adjustment of the friction properties is preferably carried out by a selection of a friction pairing (eg sole made of Teflon or plastic with a base made of plastic such as PVC). The friction properties can be further controlled by elements that can be controlled by actuators or only when the sole loads into the friction, for example, rubber elements in recesses of the sole. Alternatively, the frictional forces can be varied by loading or unloading the body weight via forces acting on the holders.
Die Ansteuerung der auf die je nach Ausführungsform erste und / oder zweite Halterung einwirkenden Kraft sowie zur Einstellung der Reibungseigenschaften der Sohlen oder einzelner Sohlenbereiche erfolgt vorzugsweise über einen geschlossenen Regelkreis. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines prozessorgesteuerten Steuerungs- oder Regelungssystems. Mit diesem werden die Positionen der Person, insbesondere die Stellungen von Armen, Beinen und Kopf in der Bewegungsfixierung mit einem Positionserfassungssystem laufend erfasst. Die Positonsdaten werden als Eingangsgrößen im Regelkreis zu The activation of the force acting on the first and / or second holder depending on the embodiment, as well as the adjustment of the friction properties of the soles or individual sole regions, preferably takes place via a closed control loop. The implementation preferably takes place in the context of a processor-controlled control or regulation system. With this, the positions of the person, in particular the positions of the arms, legs and head in the movement fixation with a position detection system are continuously recorded. The position data are used as input variables in the control loop
Stellgrößen für die vorgenannte Ansteuerung weiterverarbeitet. Manipulated variables for the aforementioned control further processed.
Das Positionserfassungssystem umfasst vorzugsweise eine opti¬ sche Erfassung, vorzugsweise mindestens drei Kameras zur Positionserfassung von Marken auf Händen und Schuhen, vorzugsweise auch auf dem Kopf. Die Marken werden z.B. durch aktive Sendeelemente wie z.B. Leuchtdioden oder durch passive Elemente wie z.B. fluoreszierende Markierungen gebildet, die stets von zwei der drei Kameras simultan erfassbar sind. Die fünf genannten mit dem Positionserfassungssystem bevorzugt in Echtzeit ermittelten Positionsdaten sind für die Positionserfassung der gesamten Person sowie alle durchführbaren Bewegungen hinreichend genau. Die Körperstellung zwischen den Marken, wie z.B. die Körperhaltung oder Stellungen der Knie oder der Ellbogen wird dabei durch im Steuerungs- oder Regelungssystem implementier¬ ten Standarddaten oder für einzelne Personen individuelle Da¬ ten aus Erfahrungswerten ergänzt. The position detection system preferably includes an opti ¬ cal collection, preferably at least three cameras for detecting the position of marks on his hands and shoes, preferably on the head. The marks are formed for example by active transmitting elements such as LEDs or by passive elements such as fluorescent markers, which are always detected simultaneously by two of the three cameras. The five position data, which are preferably determined in real time using the position detection system, are sufficient for the position detection of the entire person as well as all executable movements exactly. The body position between the brands, such as posture or positions of the knee or the elbow is supplemented by the control or regulation system implementier ¬ th standard data or for individuals individual Since ¬ th from experience.
Alternativ dient der optischen Erfassung (im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich wie Infrarotbereich) ein Tiefenerfassungssystem, bei dem die Position von bestimmten Körperteilen optisch erfassbar sind. Unterstützt wird dieses System z.B. durch Projektionen von optischen Mustern auf die Person insbe¬ sondere auf die interessierenden Körperteile wie Hände, Schu¬ he/Füße und/oder Kopf. Alternatively, the optical detection (in the visible or non-visible region such as infrared range) is a depth detection system in which the position of certain body parts are optically detectable. Supported this system, for example, in particular ¬ sondere by projections of optical patterns on the person on the interesting parts of the body such as hands, Schu ¬ he / feet and / or head.
Vorzugsweise bei Virtual Reality-Anwendungen umfasst das pro¬ zessorgesteuerte Steuerungs- oder Regelungssystem eine Anzeige für die Person. Die Anzeige ist bevorzugt optisch, realisiert z.B. mit einer Videobrille oder einen Bildschirm, optional ergänzt z.B. durch taktile Anzeigen wie Vibrationsaktoren (Vibrationsquelle) an Fingern (Tastsimulationen) . Das Steuerungsoder Regelungssystem erfasst vorzugsweise auch je nach Blickrichtung auch die über das Positionserfassungssystem erfassbaren Körperteile, die dann in der Anzeige optisch eingeblendet werden. Preferably, in virtual reality applications, the per ¬ zessorgesteuerte control or regulation system includes a display for the person. The display is preferably optical, realized for example with a video glasses or a screen, optionally supplemented for example by tactile displays such as vibration actuators (vibration source) on fingers (Tastsimulationen). Depending on the viewing direction, the control or regulation system preferably also detects the body parts which can be detected via the position detection system and which are then optically faded in the display.
Die Erfindung sowie Details dieser wird anhand von Ausführungsformen mit Figuren näher erläutert. Es zeigen The invention and details thereof will be explained in more detail with reference to embodiments with figures. Show it
Fig.l eine erste Ausführungsform der Bewegungsfixierung mit Deckenaufhängung, 1 shows a first embodiment of the movement fixing with ceiling suspension,
Fig.2a und b zwei weitere Ausführungsformen der Bewegungsfixierung mit Stativaufhängung, Fig.3 eine Draufsicht einer Linearführung mit erster Halterung und Verbindungselementen zur fixierten Person sowie 2a and b two further embodiments of the movement fixation with tripod suspension, 3 shows a plan view of a linear guide with the first holder and connecting elements to the fixed person and
Fig. a und b weitere Ausführungsformen der Bewegungsfixierung mit Stativaufhängung ohne dreh- oder schwenkbare Linearführung . Fig. A and b further embodiments of the movement fixation with tripod suspension without rotatable or pivotable linear guide.
Die in Fig.l dargestellte Ausführung der Bewegungsfixierung sieht ein vertikal ausgerichtetes Führungsseil 1 für die Linearführung 2 (Führungselement) zwischen einer oberen Befestigung 3 z.B. an einer Zimmerdecke und einer unteren Befestigung 4 im Bereich der Unterlage 5 vor. Die Ausrichtung der Linearführung wird durch das querkraftfreie, d.h. nicht in eine horizontale Richtung ausgelenkte Führungsseil bestimmt. Das Führungsseil wird bevorzugt an der oberen Befestigung mit einer elastischen Feder 6 vorgespannt. Die Linearführung weist eine rohrförmige Gleitführung oder - wie dargestellt - Führungsrollen 8 auf und ist über die erste Halterung 7 sowie einem Beckengurtgeschirr 9 als Verbindungselement mit dem Schwerpunktbereich einer fixierten Person 10 verbunden. Die Vorspannung des Führungsseils bewirkt ein elastisches Verhalten der Anbin- dung der Person, d.h. nicht nur eine Rückstellkraft der Linearführung bei horizontaler Auslenkung, sondern lässt auch - wie vorgenannt - eine Beugung und Drehbewegung an der Anbin- dung der Person zu. The embodiment of the movement fixing illustrated in FIG. 1 provides a vertically oriented guide cable 1 for the linear guide 2 (guide element) between an upper attachment 3, e.g. on a ceiling and a lower attachment 4 in the area of the pad 5 before. The orientation of the linear guide is determined by the lateral force-free, i. not deflected in a horizontal direction guide rope determined. The guide cable is preferably biased at the upper attachment with an elastic spring 6. The linear guide has a tubular sliding guide or - as shown - guide rollers 8 and is connected via the first holder 7 and a lap belt harness 9 as a connecting element with the center of gravity of a fixed person 10. The bias of the guide rope causes an elastic behavior of the attachment of the person, i. not only a restoring force of the linear guide with horizontal deflection, but also allows - as mentioned above - a diffraction and rotation at the connection of the person.
Die zweite Halterung 11 umfasst ein Schultergurtgeschirr 12, das im Bereich der Wirbelsäule, vorzugsweise zwischen den Schulterblättern mit einem elastisch nach oben zur oberen Befestigung 3 hin vorgespannten Zugseil 13 verbunden ist. Die Richtung des Zugseils gibt mit seiner Richtung der an der zweiten Halterung angreifenden Kraft vor, d.h. die Kraftrichtung kreuzt die Ausrichtung der Linearführung im Bereich der oberen Befestigung 3, d.h. oberhalb des Schwerpunktes der Person im Bereich der ersten Halterung 2. Die Vorspannung wird durch Mittel zur Einleitung der Kraft in das Zugseil, im Bei¬ spiel realisiert durch eine vorgespannte Winde 14 bevorzugt mit motorischer Verstellung im Bereich der oberen Befestigung 3 erzeugt. Vorzugsweise weist das Zugseil mit Elastomer- oder Gummianteilen, z.B. ein Gummiseil eine Eigenelastizität auf. The second holder 11 comprises a shoulder harness 12, which is connected in the region of the spine, preferably between the shoulder blades, with a tension cable 13 which is prestressed elastically upwards in relation to the upper attachment 3. The direction of the pull rope indicates with its direction the force acting on the second support, ie the force direction crosses the alignment of the linear guide in the region of the upper attachment 3, ie above the center of gravity of the person in the region of the first support 2. The bias is by means for introducing the force into the traction cable, in the case of ¬ game realized by a prestressed winch 14 preferably with motorized adjustment in the region of the upper attachment 3 generated. Preferably, the pull rope with elastomer or rubber parts, such as a rubber cord on an inherent elasticity.
Die fixierte Person 10 steht mittels zweier Schuhen 15 auf der Unterlage 5, die sich um die untere Befestigung 4 erstreckt und dabei den möglichen Bewegungsbereich der Person in der Bewegungsfixierung abdeckt. Beide Schuhe weisen wie vorbeschrieben Mittel zur Variation des Reibungskoeffizienten auf der Unterlage auf. The fixed person 10 stands by means of two shoes 15 on the base 5, which extends around the lower attachment 4 and thereby covers the possible range of motion of the person in the movement fixation. As described above, both shoes have means for varying the coefficient of friction on the base.
Ferner gibt Fig.l schematisch auch die Anordnung von drei Kameras 16, bevorzugt drei Web-Kameras für die laufende Erfassung von fünf Markierungen 17 auf beiden Füßen, beiden Händen und dem Kopf wieder. Als Anzeige für die Person dient eine Videobrille 18. Die vorgenannte Steuerungs- und/oder Regelungseinheit sowie die Verschaltung der genannten Komponenten sind in der schematischen Darstellung gem. Fig.l nicht wiedergegeben . Furthermore, FIG. 1 also schematically shows the arrangement of three cameras 16, preferably three web cameras for the continuous registration of five markings 17 on both feet, both hands and the head. As a display for the person is a video glasses 18. The aforementioned control and / or regulating unit and the interconnection of said components are shown in the schematic representation. Fig.l not shown.
Fig.2a und b repräsentieren zwei Ausführungsformen der Bewegungsfixierung mit Stativaufhängung. Das Führungselement nutzt nicht, wie in Fig.l dargestellt, ein gespanntes Seil als Führungsschiene, sondern eine Stativstange 19, die in der unteren Befestigung 4 bevorzugt in einer Wälzlagerung 25 um eine Drehachse 20 drehbar in der Unterlage 5 gelagert ist, am oberen Ende 26 frei endet, d.h. nicht separat geführt oder gelagert ist. Die Linearführung 2 in der in Fig.2a dargestellten Variante wird dabei durch eine vertikale Stange (zumindest aber einen Stangenabschnitt) gebildet. Fig.3 gibt eine Aufsicht- Schnittdarstellung der Linearführung wieder. In der in Fig.2b offenbarten Variante dienen dagegen ein oder mehrere Gasdruckfederdämpferelemente 21 als Führungselement, wobei jene an- stelle einer Linearführung um einen Drehpunkt 22 schwenkbar an der Stativstange 19 angeordnet sind. Figures 2a and b represent two embodiments of the movement fixation with tripod suspension. The guide element does not use, as shown in Fig.l, a tensioned cable as a guide rail, but a stand rod 19 which is preferably mounted in the lower mounting 4 in a rolling bearing 25 about a rotation axis 20 rotatably in the base 5, at the upper end 26th free ends, that is not separately managed or stored. The linear guide 2 in the variant shown in Figure 2a is thereby formed by a vertical rod (but at least one rod portion). 3 shows a top view sectional view of the linear guide again. In the variant disclosed in FIG. 2 b, on the other hand, one or more gas-spring damper elements 21 serve as a guide element, wherein the other a linear guide pivotally about a pivot point 22 are arranged on the support rod 19.
Fig.2a und b zeigen dabei bevorzugte Ausführungen, bei denen die Stativstange im Bereich des Führungselements (Linearführung 2 in Fig.2a, Drehpunkt 22 für den Gasfederdämpfer 21 in Fig.2b) exzentrisch zu der Drehachse 20 angeordnet ist, womit in vorteilhafter Weise der Schwerpunkt der Person näher an die Drehachse gerückt wird. Damit wird die Befestigungsfixierung bei einer Drehung von der fixierten Person dezenter wahrgenommen und als weniger störend empfunden. Da aber die vertikale Ausrichtung der Linearführung nicht mit der parallel zu dieser angeordneten Drehachse 20 deckungsgleich ist, muss das Führungselement auf der Stativstange gegen Drehbewegungen gesichert werden. Dies erfolgt im Rahmen einer Linearführung gem. Fig.2a und Fig.3 vorzugsweise formschlüssig über eine Stativstange mit nicht rotationssymmetrischem Querschnitt, einer Führungsfeder oder - wie in Fig.3 dargestellt - über eine zweite Stativ- oder Führungsstange 28, die hier zugleich als Laufschiene für die Rollen der Linearführung 2 für die erste Halterung dient. 2a and b show preferred embodiments in which the stand rod in the region of the guide element (linear guide 2 in Figure 2a, pivot point 22 for the gas spring damper 21 in Fig.2b) is arranged eccentrically to the rotation axis 20, which advantageously Focus of the person is moved closer to the axis of rotation. Thus, the fixing fixation is discreetly perceived during a rotation of the fixed person and perceived as less disturbing. However, since the vertical orientation of the linear guide is not congruent with the axis of rotation 20 arranged parallel to this, the guide element must be secured on the stand rod against rotational movements. This is done in the context of a linear guide acc. 2a and 3 preferably a form-fitting manner via a stand rod with non-rotationally symmetrical cross section, a guide spring or - as shown in Figure 3 - via a second tripod or guide rod 28, which here also as a running rail for the rollers of the linear guide 2 for the first holder is used.
In der in Fig.2b wiedergegebenen Ausführung wird die Linearführung nicht über eine Gleit- oder Wälzlagerführung, sondern über schwenkbare Gasdruckfederdämpferelemente realisiert. Der Drehpunkt 22 lässt als Schwenklager nur eine Schwenkbewegung um eine oder zwei horizontale Achse zu, während Drehungen in vertikaler Richtung geblockt, gedämpft oder nur einem geringen Maße vorgesehen sind. Bevorzugt ist das Schwenklager eine Einachslagerung, die in Bezug auf die Person 10 nur eine Kippbewegung nach vorne und damit z.B. auch eine vertikale Bewegung des Schwerpunkts der Person zulässt (vgl. Fig.2b, gestrichelte Linie) . Die drehbare Stativstange weist optional eine mitdrehende Stützrolle 23 auf, die eine in Bezug auf die Person 10 nach hinten gerichtete auf die Stativstange wirkende Kraft mit abfängt (vgl. Fig.2b). In the embodiment shown in Fig.2b the linear guide is not realized via a sliding or roller bearing guide, but via pivoting gas spring damper elements. The pivot point 22 allows as a pivot bearing only a pivoting movement about one or two horizontal axis, while rotations are blocked in the vertical direction, damped or provided only to a small extent. Preferably, the pivot bearing is a single-axis bearing, which allows only a tilting movement forward with respect to the person 10 and thus, for example, a vertical movement of the center of gravity of the person (see Fig.2b, dashed line). The rotatable stand rod optionally has a co-rotating support roller 23, which intercepts a with respect to the person 10 rearwardly directed force acting on the stand rod with force (see Fig.2b).
Das zwischen die Schulterblätter angreifende Zugseil 13 wird in beiden in Fig.2a und b offenbarten Ausführungen bevorzugt über eine erste Umlenkrolle 24 am oberen Ende in das Innere der Stativstange eingeleitet und durch dieses geführt. Die Vorspannung erfolgt entweder über die Eigenelastizität des Zugseils und/oder eine Elastische Fixierung des Zugseilendes und/oder eine Motornachregelung an der Winde 14. Durch die Vorspannung und die Seilverstellung wird für die Person auch eine Neigung oder ein Gefälle simuliert. Die Fixierung erfolgt noch in der Stativstange oder extern nach Ausleitung des Zugseils am unteren Ende der Stativstange unterhalb der Unterlage extern (vgl. Fig.2a und b) . Vorzugsweise wird der Zugseilabschnitt, der sich in der Stativstange befindet, durch ein Bow- denzugkabel gebildet oder zumindest im Bereich der Krümmungen 27 zusätzlich in einem biegsamen Schlauch mit einem geringen Reibwert zum Material der Stativstange und/oder zum Zugseil (z.B. Nylonschlauch) ummantelt. Die Fixierung ist optional elastisch ausgestaltet, beispielsweise über zusätzliche Federelemente. Optionale Mittel für eine Längenverstellung des Zugseils vorzugsweise eine Winde 14 dienen alternativ oder darüber hinaus der Verstellung der Zugkraft des Zugseils. Diese Mittel, insbesondere eine Winde ist bevorzugt entweder - wie in Fig.2b dargestellt - außerhalb der Erstreckung der Unterlage 5 oder an der Stativstange 19 vorzugsweise im Bereich einer Krümmung 27 angeordnet (Fig.2a) . Alternativ bietet sich eine Anordnung der genannten Mittel im Bereich des oberen Endes 26 der Stativstange unter Einsparung einer Umlenkrolle an. The tensioning cable 13 engaging between the shoulder blades is preferably introduced into the interior of the support rod via a first deflection roller 24 in the two embodiments shown in FIGS. 2a and b and guided therethrough. The bias is either on the inherent elasticity of the hawser and / or an elastic fixation of Zugseilendes and / or a motor re-adjustment of the winch 14. By the bias and the cable adjustment for the person also a slope or a slope is simulated. The fixation is still in the stand rod or externally after removal of the pull cable at the lower end of the stand rod below the pad externally (see Fig.2a and b). Preferably, the traction cable section which is located in the stand rod is formed by a Bowdenzugkabel or at least in the region of the curvatures 27 in addition in a flexible hose with a low coefficient of friction to the material of the stand rod and / or to the traction cable (for example, nylon hose) sheathed. The fixation is optionally configured elastically, for example via additional spring elements. Optional means for a length adjustment of the traction cable preferably a winch 14 serve alternatively or moreover the adjustment of the tensile force of the traction cable. This means, in particular a winch, is preferably either-as shown in FIG. 2b-arranged outside the extension of the base 5 or on the support rod 19, preferably in the region of a curvature 27 (FIG. Alternatively, an arrangement of said means in the region of the upper end 26 of the stand rod offers to save a pulley.
Fig.3 gibt beispielhaft für eine mögliche Ausfürhungsform eine Aufsicht der ersten Halterung 7 für die Person 10 der in Fig.2a dargestellten Ausführung wieder. Die Halterung umfasst eine Linearführung 2, die über zwei Führungsrollen 8 vertikal auf der Stativstange 19 und der Führungsstange 28 gelagert ist und eine Verdrehung der Linearführung um die Vertikale verhindert. Als Verbindungselement zu der Person dient eine Körperaufnahme 29 mit Beckengurtgeschirr 9, die über mehrere Druckfedern 30, alternativ oder ergänzend mit einem (in Fig.3 nicht dargestellten) Schaumstoffpufferelement mit der Linearführung verbunden ist und in vorteilhafter Weise eine Beugung und Drehbewegung an der Anbindung der Person zulassen und die Person in seiner natürlichen Bewegung nicht oder unwesentlich einschränken. Fig.3 gibt eine bevorzugt symmetrische neutrale Mittelstellung wieder, bei der die fixierte Person 10 durch die erste Halterung 7 keine Drehmomente erfährt. Bei einer Auslenkung aus dieser Mittelstellung kommt es zu einer Auslenkung der Druckfedern 30 oder Schaumstoffpuffer und dadurch zu einer Rückstellkraft oder einem Rückstellmoment auf die Person in die Mittelstellung. Die bevorzugten maximalen Schwenkbewegungen betragen ca. 25° (um die Horizontale zur Seite), 30° (um die Vertikale zur Seite) und 45° (um die Horizontale nach vorne) für eine Ausführungsform ohne Verdrehmöglichkeit der Stativstange oder der Führung (Fig.4). Ist eine solche Verdrehmöglichkeit vorgesehen (z.B. Fig.l und 2a und b) , sollte eine Schwenkmöglichkeit um die Vertikale zur Seite nicht zugelassen sein. FIG. 3 shows, by way of example for a possible embodiment, a plan view of the first holder 7 for the person 10 of FIG 2a embodiment shown again. The holder comprises a linear guide 2, which is mounted on two guide rollers 8 vertically on the support rod 19 and the guide rod 28 and prevents rotation of the linear guide to the vertical. As a connecting element to the person is a body receptacle 29 with lap belt harness 9, which is connected via a plurality of compression springs 30, alternatively or additionally with a (not shown in Figure 3) foam buffer element with the linear guide and advantageously a diffraction and rotational movement at the connection of the Allow the person and restrict the person in his natural movement, or negligible. 3 shows a preferably symmetrical neutral center position, in which the fixed person 10 experiences no torques through the first holder 7. In a deflection from this middle position, there is a deflection of the compression springs 30 or foam buffer and thereby to a restoring force or a restoring moment on the person in the middle position. The preferred maximum pivotal movements are about 25 ° (about the horizontal to the side), 30 ° (vertical to the side) and 45 ° (horizontal to the front) for an embodiment without twisting possibility of the stand rod or the guide (Fig.4 ). If such a twisting possibility is provided (eg Fig.l and 2a and b), a pivoting possibility should not be allowed to the vertical to the side.
Ein Schaumstoffelement als Verbindungselement und/oder die Körperaufnahme 29 ist in seiner Formgebung bevorzugt ergonomisch oder formschlüssig an den Lendenbereich der Person ange- passt und weist eine angedeutete Sitzform auf. Damit lassen sich insbesondere Vertikalkräfte zwischen Person und Halterung besser übertragen. A foam element as a connecting element and / or the body receptacle 29 is preferably adapted ergonomically or positively to the lumbar region of the person in its shape and has an indicated seat shape. In particular, vertical forces between the person and the holder can be transmitted better.
Fig. a zeigt eine weitere Ausführungsform der Bewegungsfixierung mit Stativaufhängung ohne dreh- oder schwenkbare Linear- EP2012/001252 FIG. 2 a shows a further embodiment of the movement fixing with a stand suspension without a rotatable or pivotable linear EP2012 / 001252
14  14
führung. Sie unterscheidet sich von der in Fig.2a und b dargestellten Ausführung unter Anderem darin, dass die Stativstange 19 nicht zur Erzielung einer Drehung oder Schwenkung der Linearführung drehbar in der Unterlage 5 eingesetzt ist, sondern starr z.B. über ein Stativ mit der Unterlage verbunden ist. Das Stativ weist bevorzugt eine Aussparung im Bereich der Beinbewegungsfreiheit beim Laufen auf. Die Linearführung entspricht vorzugsweise der in Fig.3 dargestellten Ausführung, wobei die Druckfedern 30 vorzugsweise durch den vorgenannten Schaufstoffpuffer oder mehrere Schaumstoffpufferelemente ersetzt sind, die eine geringe Schwenkung der fixierten Person 10 zur Linearführung 2 hin zulässt, dabei aber immer eine elastische Rückstellung in eine Mittelstellung bewirkt. guide. It differs from the embodiment shown in FIGS. 2a and b, inter alia, in that the support rod 19 is not rotatably inserted in the support 5 for achieving rotation or pivoting of the linear guide, but is rigidly fastened, e.g. connected via a tripod with the pad. The stand preferably has a recess in the area of leg movement freedom when running. The linear guide preferably corresponds to the embodiment shown in Figure 3, wherein the compression springs 30 are preferably replaced by the aforementioned foam buffer or more foam buffer elements, which allows a slight pivoting of the fixed person 10 to the linear guide 2 out, while always an elastic return to a middle position causes.
Die Unterlage, bevorzugt aber der hinter der Person sich erstreckende Bereich weist vorzugsweise ein mittleres Gefälle zwischen 1 und 25°, weiter bevorzugt zwischen 4 und 15° und weiter bevorzugt zwischen 6 und 10° in Laufrichtung auf. In einem leichten Gefälle werden Laufbewegungen auf der Unterlage 5 besonders realistisch wahrgenommen. The pad, but preferably the area extending behind the person preferably has an average gradient between 1 and 25 °, more preferably between 4 and 15 ° and more preferably between 6 and 10 ° in the direction of travel. In a slight gradient running movements on the pad 5 are perceived particularly realistic.
Fig.4b zeigt eine weitere Ausführungsform der Bewegungsfixierung mit Stativaufhängung ohne dreh- oder schwenkbare Linearführung auf, die einen Unterlagenbereich hinter der Person mit einem nicht konstanten Gefälle sowie einer aktiven Manipulation des verbleibenden ebenen Unterlagenbereichs aufweist. Die aktive Manipulation wird im vorliegenden Fall durch ein aktiv angetriebenes Laufband realisiert, wobei die Laufbandrichtung unidirektional ausgerichtet ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Laufbandrichtung in Laufrichtung der Person (vorzugsweise vorgenannte Mittelstellung) ausgerichtet. Der Antrieb des Laufbands erfolgt motorisch und wird maßgeblich über die an der Person horizontal zur ersten Halterung in Laufrichtung gerichtete Haltekraft geregelt. Die Reibungsverhältnisse zwi- sehen Laufband und Schuhsohle entsprechen bevorzugt den Rei¬ bungsverhältnissen zwischen Unterlage und Schuhsohle. 4b shows a further embodiment of the movement fixation with a stand suspension without a rotatable or pivotable linear guide, which has a support area behind the person with a non-constant gradient and an active manipulation of the remaining planar support area. The active manipulation is realized in the present case by an actively driven treadmill, wherein the treadmill direction is unidirectionally aligned. In the exemplary embodiment, the treadmill direction is aligned in the running direction of the person (preferably the aforementioned middle position). The drive of the treadmill is motorized and is largely regulated by the holding force directed horizontally to the first holder in the direction of the person. The friction conditions between see treadmill and shoe sole preferably correspond to the Rei ¬ advertising ratios between surface and shoe sole.
Bezugszeichenliste : List of reference numbers:
1 Führungsseil 1 guide rope
2 Linearführung  2 linear guide
3 obere Befestigung  3 upper attachment
4 untere Befestigung  4 lower attachment
5 Unterlage  5 base
6 elastische Feder  6 elastic spring
7 erste Halterung  7 first bracket
8 Führungsrolle  8 leadership role
9 Beckengurtgeschirr  9 lap belt harness
10 fixierte Person  10 fixed person
11 zweite Halterung  11 second bracket
12 Schultergurtgeschirr  12 shoulder harness
13 Zugseil  13 pull rope
14 Winde  14 winds
15 Schuh  15 shoe
16 Kamera  16 camera
17 Markierung  17 mark
18 Videobrille  18 video glasses
19 Stativstange  19 stand rod
20 Drehachse  20 axis of rotation
21 Gasdruckfederdämpferelement  21 Gas spring damper element
22 Drehpunkt  22 pivot
23 Stützrolle  23 support roller
24 Umlenkrolle  24 pulley
25 Wälzlagerung  25 rolling bearing
26 oberes Ende  26 upper end
27 Krümmung  27 curvature
28 Führungsstange  28 guide rod
29 Körperaufnahme  29 body image
30 Druckfeder hinterer Unterlagenbereich Laufband 30 compression spring rear underlay area treadmill

Claims

Patentansprüche claims
1. Bewegungsfixierung für eine Person (10), umfassend 1. movement fixation for a person (10), comprising
a) eine erste Halterung (7) mit vertikal ausgerichtetem Führungselement (2) und Befestigungsmittel für die Person,  a) a first holder (7) with vertically oriented guide element (2) and fastening means for the person
b) eine Anbindung der ersten Halterung an den Schwerpunkt der Person,  b) a connection of the first holder to the center of gravity of the person,
c) Mittel (11-14) zur Einleitung einer die Ausrichtung  c) Means (11-14) to initiate an alignment
kreuzende Kraft auf die Person oberhalb des Schwerpunkts  cruising force on the person above the center of gravity
d) zwei Schuhe (15) sowie  d) two shoes (15) as well
e) eine Unterlage (5) für die Schuhe.  e) a pad (5) for the shoes.
2. Bewegungsfixierung nach Anspruch 1, umfassend ein Positionserfassungssystem (16, 17) zur laufenden Positionserfassung von Händen und Füßen der Person. 2. movement fixation according to claim 1, comprising a position detection system (16, 17) for the current position detection of the hands and feet of the person.
3. Bewegungsfixierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungssystem ein optisches Bewegungserfassungssystem zur Positionserfassung von Händen und den Schuhen (15) umfasst. 3. movement fixation according to claim 2, characterized in that the position detection system comprises an optical movement detection system for detecting the position of hands and the shoes (15).
4. Bewegungsfixierung nach Anspruch 2 oder 3, umfassend ein prozessorgesteuertes Regelungssystem mit Anzeige (18) für die Person zur Ansteuerung der Mittel zur Einleitung der Kraft und/oder einem Mittel zur Variation des Reibungskoeffizienten der Schuhe auf der Unterlage, umfassend das 4. movement fixation according to claim 2 or 3, comprising a processor-controlled control system with display (18) for the person to control the means for introducing the force and / or a means for varying the coefficient of friction of the shoes on the pad, comprising
Positionserfassungssystem .  Position detection system.
5. Bewegungsfixierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (18) eine optische Anzeige und/oder eine Vibrationsquelle umfasst. 5. movement fixation according to claim 4, characterized in that the display (18) comprises a visual display and / or a vibration source.
6. Bewegungsfixierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel durch ein Kleidungstück oder ein Geschirr (9) mit einer schwenkbaren Aufnahme (29) auf dem Führungselement (2) im Lendenbereich der Person gebildet werden. 6. movement fixing according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening means are formed by a piece of clothing or a harness (9) with a pivotable receptacle (29) on the guide element (2) in the lumbar region of the person.
7. Bewegungsfixierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (29) und das Führungselement (2) durch elastisch in eine Mittelstellung wirkende Druckfedern (30) oder Schaumstoffpuffer verbunden sind. 7. movement fixation according to claim 6, characterized in that the receptacle (29) and the guide element (2) by elastically acting in a middle position compression springs (30) or foam buffer are connected.
8. Bewegungsfixierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement eine 8. movement fixing according to one of the preceding claims, characterized in that the guide element a
Linearführung (2) ist.  Linear guide (2) is.
9. Bewegungsfixierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung auf einer vertikalen Stange (19) oder einem vertikal gespannten Seil (1) aufgesetzt ist. 9. movement fixing according to claim 8, characterized in that the linear guide on a vertical rod (19) or a vertically tensioned rope (1) is placed.
10. Bewegungsfixierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einleitung der Kraft ein elastisch gespanntes Zugseil (13) umfasst, das an seinem einen Ende an der Person im Wirbelsäulenbereich zwischen den Schulterblättern befestigt ist. 10. movement fixation according to one of the preceding claims, characterized in that the means for introducing the force comprises an elastically tensioned traction cable (13) which is fixed at its one end to the person in the spinal column area between the shoulder blades.
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