WO2018146231A1 - Vorrichtung zur erfassung von bewegungen von einer die vorrichtung benutzenden person zum zweck der transformation der bewegungen in einen virtuellen raum - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung von bewegungen von einer die vorrichtung benutzenden person zum zweck der transformation der bewegungen in einen virtuellen raum Download PDF

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WO2018146231A1
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person
sole
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movements
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Michael Bieglmayer
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Michael Bieglmayer
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    • G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/012—Walk-in-place systems for allowing a user to walk in a virtual environment while constraining him to a given position in the physical environment

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting movements of a person using the device for the purpose of transforming the movements into a virtual space.
  • the device comprises a seat rotatably formed with respect to a ground on which the person using the device can sit, the seat being shaped such that at least movement of the legs from the knee to the distal end of the legs of the person using the device is possible, and Sensors that detect the movements of the feet of the person using the device.
  • the invention further relates to a system for detecting movements of a person using the system and for transforming the movements into a virtual space.
  • the system contains the
  • Device is adapted to the detected by the sensors movements of the feet in a synchronous, whilsidente and
  • the system is essentially constituted by a substructure with a concave base, which is known as a
  • Footprint for a person using the system and a frame for fixing and stabilizing the person using the system
  • Pelvic area formed.
  • the pelvic area is fixed with a strap that surrounds the pelvis. This can give the person a high sense of security.
  • Position information and display a virtual space based on the position information comprises a computer, a base and a chair, whereby parts of the chair can be changed in position by the user of the system with respect to the base. These changes are detected by a measuring device. Furthermore, the system has a monitor which is attached to the chair and moves with the chair. Joysticks are attached to the chair or monitor. The joysticks and the
  • Position measuring device detected signals are evaluated by the processor and converted into the virtual space displayed on the monitor.
  • the utility model DE 20 2007 01 1 704 U1 discloses a device for controlling flat or three-dimensional objects which can be displayed on a display by means of a sensor device which exerts movements or loads exerted on a seating surface by a user and / or the movement or loads captured by one foot of the user.
  • the sensor device is formed a movement, position, height, acceleration and / or inclination of the seat and / or different positions or
  • the sensor device for detecting the positions and orientations of the foot is formed by a three-dimensional resilient rocker, which is changed by changing the pressure on the foot in its position.
  • the present invention is based on the object, a device for detecting movements of a person using the device
  • wrap around fixing means is avoided and still given a great freedom of movement of all limbs of the person using the device.
  • the device comprises a seat with a support member, wherein the support member is adapted to that a seat member on which the person using the device can be attached to an upper part of the support member, and that the load of the seat member in the
  • the device further comprises sensors which detect the movements of the feet of the person using the device and cyberfoot covers for receiving at least one of the sensors, the cyberfoot covers each having a sole and attachment means with which the cyberfoot covers are applied to the legs of the person using the device are attachable, and wherein the Sole of Cyberfußschreibzieher is curved so that during the movement of the legs of the person using the device a continuous sliding rolling movement of the feet of the person using the device is possible.
  • the invention also relates to a system comprising the device according to the invention, wherein the system is adapted to the movements of the feet detected by the sensors in a synchronous, whilsidente and
  • the invention further relates to a method for producing the device according to the invention, comprising the steps of: providing the seat with the support element, which is adapted so that a seat element can be fastened to the upper part of the support element, providing the sensors, and providing the Cyberfußüberzieher.
  • the device comprises a seat with a seat element which is fastened to the upper part of the support element.
  • the person sits at least partially on the seat, depending on the shape of the seat member of the seat at least a movement of the legs from the knee to the distal end of the legs of the person is possible.
  • a seat element with a flat seat surface for example a normal chair or an office chair, in the
  • a seat element in saddle shape for example, the legs of the person already given a greater freedom of movement, the freedom of movement can be maximized in a seat element in Wegsattelform.
  • the thighs The person lie while sitting only slightly or not at all on the seat and the sitting position is upright many times more than when sitting on a flat seat.
  • the legs can be moved substantially holistically, with the legs of the person in rest position are only slightly angled.
  • the seat starting from a bicycle saddle shape, can be made even smaller, which further increases the freedom of movement of the legs, but no longer provides seating comfort.
  • the seat member is formed so that the thighs of the person substantially or not predominantly rest on the seat member.
  • the person can achieve this result by changing the sitting position on a flat seat, so that the thighs can be moved as freely as possible.
  • the seat is provided with a backrest and / or an armrest.
  • the support element is arranged along its longitudinal axis substantially below the center of gravity of the seat element.
  • the support element allows the rotation of the seat relative to the ground.
  • the upper part of the support element is rotatably formed relative to a lower part of the support element.
  • the support member can be made adjustable in length to regulate the seat height.
  • the support element comprises a gas spring.
  • the gas spring is rotatable about its longitudinal axis and is designed to be adjustable in length.
  • the device according to the invention comprises a stand, which receives the support element and connects to the substrate.
  • the stand may be a part of the support element.
  • the device according to the invention is designed so that the stand does not restrict the granted by the seat legroom of the person.
  • the device is configured such that a pedestal portion of the pedestal that provides stability to the device is positioned below a person's tread surface disposed about the seat.
  • Tread surface be formed as a base portion of the stand.
  • the device according to the invention comprises a formwork with which at least one base portion of the stator is clad.
  • the formwork has a recess for the implementation of the support element and a means for fixing the stator.
  • the tread surface is at the top of the
  • Formwork arranged so that the formwork acts as a pedestal whose areal extent is determined at least by the required range of motion for the legs of the person.
  • a swivel chair is used as the seat, such as an office swivel chair, with the stand corresponding to the base of the swivel chair.
  • the foot of the swivel chair is preferably clad with the formwork and fixed within the formwork. The fixation is particularly advantageous when the base of the swivel chair is provided with rollers.
  • the device includes
  • the device may be provided that the existing
  • Supporting element can be replaced by a support element deviating length.
  • the device is at least one more
  • Support element for example, a longer gas (pressure) spring, attached to the exchange.
  • a longer gas (pressure) spring attached to the exchange.
  • the curvature of the sole is adapted to the shape of the seat and thus to the freedom of movement of the legs of the person.
  • the Cyberfußauerzieher are advantageously formed by any kind of shoes, Sandelen or socks. These can either be pulled directly over one foot of the person or pulled over an already put on sock and / or tightened shoe.
  • the device comprises a tread surface which is arranged around the seat so that the person's feet can roll over the tread surface.
  • the surface can rest on the ground.
  • the tread surface is placed on a pedestal, such as a formwork for covering those parts of the device which provide stability to the device and otherwise restrict freedom of movement if located above the tread surface.
  • the soles of the Cyberfoot covers are advantageously covered with a textile in the form of a carpet.
  • the substrate or the tread surface has a surface formed by a textile, for example a carpet, the sole is advantageously designed to be particularly smooth and formed from metal and / or plastic, in particular from PE, PEHD, POM or PA. This has the advantage that despite physical contact Cyberfußüberzieher with the ground movement of the legs or the feet of the person without much effort is possible and that the system is very quiet.
  • the movements of the person, in particular the legs or the feet, are detected by sensors which are arranged in the operating position decentralized to the person, and / or sensors, which carries the person in operating position on the body.
  • the decentralized to the person arranged sensors can, for example, by at least one optical sensor, in particular at least one based on infrared optical Sensor be formed. It is expedient in this context to attach active and / or passive motion capture markers to a person's clothing and / or to the cyberfoot covers. With active motion capture markers, there is also the possibility that only at least one light laser unit is mounted externally to the person, this being designed to emit different light pulses. The light pulses are detected by the active motion capture markers, and based on this, the person's movements can be calculated.
  • Sensors worn by the person on the body may include, for example, magnetic sensors, acceleration sensors, proximity sensors, and / or optical sensors. Advantageous are magnetic sensors,
  • the sitting posture allows a secure sitting on the seat and a substantially free mobility of the legs and free movement of the hands.
  • a support of the person on the hands and a body parts wrap around additional fixation to stabilize the person is not necessary in the device according to the invention.
  • the comfort of getting in and out of the device is also very high and the person can move his hands freely.
  • the person must be in the system according to the invention in
  • At least one rolling element is formed in the sole of Cyberfußüberzieher.
  • the at least one rolling element is advantageously formed by a roller or a ball and is mounted by means of bearings in the Cyberfußüberziehern.
  • a rotation angle of the at least one rolling element is detected by means of a rotation angle sensor, in particular a Hall sensor.
  • a flow time of the at least one rolling element is adapted to a position of the at least one rolling element on the sole. The greater the distance between the toe of the person and the rolling element, the longer the flow time.
  • the rolling element is preferably about 2
  • the rounding of the sole of Cyberfußüberzieher is tailored to the design of the seat.
  • the slightly elevated sitting position of the person over a conventional chair causes a walking sensation when the legs are moved, even though the person is sitting.
  • the weight of the person is thereby derived as when sitting predominantly over the seat, in contrast to a conventional chair only a slight bending of the legs of the person and thus a broad mobility of the thighs as when walking is given.
  • the Cyberfußauerzieher can be set to a particularly smooth rolling, because the executed walking motion does not have to support the stability of the person.
  • This cyberfoot cover and seat work in a synergistic way together and allow the use of the device without the use of
  • Body parts wrap around fixatives.
  • the advantages of the system according to the invention additionally consist in that a forward and / or backward movement in the virtual space can be triggered by the person in a direct manner by forward and / or backward movement of the feet. Wherein the forward and / or backward movement of an avatar in the virtual space is accomplished only with ground contact of a real executed foot movement.
  • the device according to the invention is designed as a kit that can be assembled by a fitter.
  • the fitter can integrate a provided seat element into the device.
  • the method according to the invention for producing a device for detecting movements of a person using the device can therefore be extended by the following preparatory steps: providing the seat element, and mounting the seat element on the upper part of the support element.
  • the seat element represents a seat that the installer of an existing
  • the inventive method for producing a device for detecting movements of a person using the device can be extended by the following preparatory steps: Providing a seating opportunity with the seating element, and disassembling the seating element from the seating area.
  • the kit may be assembled using a provided seat.
  • the seat provided may be a swivel chair with a base, with the base of the seat provided corresponding to the stand of the device.
  • the kit intended for incorporation of a provided seat includes a formwork with which any elements restricting the user's legroom are provided below the seat
  • Performance surface such as the base, be disguised.
  • the tread surface is arranged at the top of the formwork, so that the formwork acts as a pedestal whose areal extent at least through the required
  • the formwork has a recess for the implementation of the support element and a means for fixing the stator.
  • the inventive method for producing a device for detecting movements of a person using the device involving a provided seat comprises the following steps: Provision of the seat, which can be designed as a swivel chair with a base, and placing the formwork on the stand so that the Formwork at least a base portion of the stand, for example, the base of the seat, dressed, wherein the support member of the seat is guided through the recess of the formwork.
  • Figure 1 shows a perspective view of a first embodiment of the system according to the invention in the installed position during use by a person, wherein a seat member of a seat of the system takes the form of a
  • Bicycle saddle has.
  • Figures 2a, 2b and 2c show in perspective view steps in the assembly of parts of the embodiment of the system according to Figure 1.
  • Figure 3 shows a perspective view of another embodiment of the system according to the invention in the installed position during use by a person, wherein a seat member of a seat of the system has the shape of a saddle.
  • Figures 4a to 4c show in various perspective views a
  • Figure 5 shows a side view of the Cyberfußüberziehers according to Figures 4a to 4c.
  • Figure 6 shows a perspective view of another embodiment of the system according to the invention in the installed position during use by a person, wherein a seat member of a seat of the system has the shape of a saddle.
  • Figure 7 shows a perspective view of another embodiment of the system according to the invention in the installed position during use by a person, wherein a seat member of a seat of the system has the shape of a saddle.
  • FIGS 8a to 8c show in perspective view steps in the assembly of parts of the embodiment of the system according to Figure 3 or the system of Figure 7.
  • FIG. 9 shows a perspective view of a further embodiment variant of a Cyberfoot cover.
  • Figures 10a and 10b show in a lateral perspective view of the principle of a walking movement on a seat of the system according to Figure 3, Figure 6, or Figure 7.
  • Figure 1 1 shows a general embodiment of the invention
  • Figure 12 shows a perspective view of another embodiment of the system according to the invention in the installed position during use by a peson, wherein a seat member of a seat of the system has the shape of an office seat.
  • FIG. 13 shows another general embodiment of the system according to the invention and a person using the system.
  • FIG. 14 shows a perspective view of a further embodiment variant of the cyberfoot covers.
  • Figure 1 shows a perspective view of a first embodiment of the system 100 according to the invention in the installed position during use by a person, wherein a seat member 105 of a seat 1 10 of the system 100 has the shape of a bicycle saddle.
  • the system 100 further includes an am
  • CyberfußGermanzieher and a central control means 10 for controlling a display of a virtual space display means The display means may be formed by an SD glasses 14, at least one display or at least one projector.
  • the system 100 may further comprise a central control means 10 formed by a computer or game console, the central control means 10 having an input unit 11 shown in simplified form in FIG.
  • the input unit 1 1 can be formed, for example, by a touch display, a mouse, at least one joystick, at least one controller and / or a keyboard.
  • the central control means 10 is located in the system 100 external to a virtual space indicating display means and cyberfoot coversers. But there is also the possibility that the central control means 10 at least in one of the Cyberfußauerzieher and / or is formed in the display means.
  • the display means is preferably designed as 3D glasses 14.
  • Microcontrollers via a radio network 13 to the central control means 10th
  • the central control means 10 converts the received signals into a virtual space and correspondingly changes an indication in the 3D glasses 14.
  • the 3D glasses 14 and the central control means 10 are connected via the radio network 13 for communicating.
  • the seat 1 10 has an armrest and / or a backrest.
  • the armrest and / or the backrest can increase the safety of the person using the system 100.
  • Figures 2a, 2b and 2c show in perspective view steps in
  • the seat 10 includes the seat member 105, the support member 103, and a stand 101.
  • the support member 103 is a gas (pressure) spring.
  • the stand 101 has a bulge 102 and receives the support member 103, preferably at a lower part of the support member 103.
  • the stand 101 serves to stabilize the seat 1 10 and advantageously has a diameter such that the seat 1 10 stable without too Tilting on the ground gets up. It is also possible for the stand 101 to be screwed and / or glued to the substrate and / or for the stand 101 to have suction cups or Velcro strips in order to securely connect the stand 101 to the substrate.
  • the support member 103 is connectable to the seat member 105 by means of a connector not shown.
  • the seat member 105 has the shape of a bicycle saddle and can be displaced via the support member 103 by means of a lever 106 relative to the stator 101. This has the advantage that the seat 1 10 can be adapted to a height of the person.
  • the support member 103 allows a rotation of the seat member 105 relative to the stator 101, wherein in the support member 103 a not
  • rotation angle sensor can be formed, which measures the rotation.
  • rotational angle sensor may also be coupled via the radio network 13 to the central control means 10.
  • the tread surface 104 of the system 100 according to FIG. 1 is slipped over the support element 103, wherein the support element 103 is guided through a hole formed in the tread surface 104.
  • the tread surface 104 is provided on its surface with a fabric in the form of fabric or a carpet. In a further embodiment, the tread surface 104 is provided on its surface with a foam.
  • the use of a bicycle saddle as a seat member 105 has the advantage that the person sitting on the seat member 105 has a very good legroom.
  • Seat element 105 is formed very narrow in this embodiment, wherein the narrower the seat member 105 is formed, the lower is a seating comfort for the person.
  • the support element 103 is formed by an electrically controllable actuator.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a further embodiment variant of the system 200a according to the invention in the installed position during use by a person.
  • the system 200a has a seat 210 which has a seat element 205 formed by a saddle with a backrest.
  • a stand 201 of the seat 210 has a different shape to the stand 101 of the seat 1 10 shown in FIG.
  • the stand 201 is shown in FIG. 8a.
  • a tread surface 204 of the system 200a is correspondingly adapted to a shape of the stator 201. Due to the shape of the seat member 205, a seated position of the person on the seat 210 is different from a seated position of the person on the seat 10 of the system 100 of Fig. 1, with the person being seated by the saddle shape of the seat member 205 providing a greater sense of security in using the system 200a can be given.
  • FIGS. 4a to 4c show in a perspective view the sandals 50b of the system 100 according to FIG. 1 or of the system 200b according to FIG. 3 in detail.
  • the Sandals 50b each include an acceleration sensor, not shown, and a rolling element 56 having a rotation angle sensor, not shown, wherein the rolling element 56 is formed on an underside of a sole 71 of the sandals 50b.
  • the rotation angle sensor is formed by a Hall sensor.
  • the sole 71 of the sandals 50b is curved, the bulge being convex in the longitudinal direction 72.
  • the sole 71 is also convex in the transverse direction 73.
  • the sole 71 can have a front region 52 and a rear region 51 in the longitudinal direction 72, wherein a radius of the convex curvature of the sole 71 in the front region 52 of the sole 71 is greater than in the rear region 51 of the sole 71. This has the advantage that the person despite limited mobility of the legs, in particular the thighs, through the seat element, the feet continuously rolling over the tread or a floor can roll.
  • the sole 71 can have lateral regions 54 in the transverse direction 73 and a region 53 arranged centrally between the lateral regions.
  • the lateral regions 54 may be more curved than the centrally located region 53.
  • the sandals 50b each have a heel strap 74 fixed to the sole 71. Further, the sandals 50b may include additional straps 76 to attach the sandals 50b to the feet of the person
  • the additional belts 76 are shown in FIG.
  • the sole 71 12mm to 48mm thick. It should be noted, however, that the sole 71 may also be up to 50% lower or up to 200% higher can.
  • the optimum height of the sole 71 is adapted to a shape of the seat element. In particular, when the seat element is designed as an armchair or as an office chair with a wide seat, a high sole 71 is advantageous. See Figure 12.
  • Figure 5 shows a side view of Cyberfußüberziehers 50b according to Figures 4a to 4c.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a further embodiment variant of a system 300 according to the invention in the installed position during use by a person.
  • the system 300 has no tread surface.
  • Sandals 50c differ from sandals 50b shown in FIGS. 4a to 4c in that a sole of sandals 50c is covered with a textile, in particular a carpet.
  • the support member 203 which may be formed as a gas (pressure) spring, is anchored directly in a ground formed by a ground, wherein the bottom has a very smooth surface with low coefficient of friction.
  • the floor is formed for example by a parquet floor.
  • Figure 7 shows a perspective view of another embodiment of the system 200b according to the invention in the installed position during use by a person.
  • the seat 210 of the system 200b has the same configuration as the seat 210 of the system 200a according to FIG. 3.
  • the system 200b differs above all in the design of the sensors compared to the system 200a according to FIG. 3.
  • the sensors of the system 200b are decentralized to the person arranged optical sensors 220a and formed by proximity sensors formed in sandals 50a.
  • the sandals 50a have no rolling element and are shown in detail in FIG.
  • the optical sensors 220a are formed by means of the movements of the person and in particular the movements of the legs of the person
  • FIGS 8a to 8c show in perspective view steps in assembling the seat 210 of the system 200a of Figure 3 and the system 200b of Figure 7.
  • the seat 210 consists of the stator 201, a support member 203, which may be formed as a gas (pressure) spring and the saddle 205.
  • the stand 201 has a slightly conically shaped skirt 202 into which the support member 203 is inserted, the support member 203 being fixed in the stand 201 by a weight of the person.
  • a recess is provided on an underside, into which the stator 201 fits. This has the advantage that the
  • Performance surface 204 can just rest on a floor and no one
  • a lever 206 may be mounted, by means of which the seat member 205 is height adjustable via the support member 203.
  • the tread 204 is provided on its surface with a carpet.
  • FIG. 9 shows a side view of the sandals 50a of the system 200b according to FIG. 7 in detail.
  • the sandals 50a have a heel strap 61 formed by aluminum or plastic and two additional straps 62.
  • the additional straps 62 are flexible and adjustable in length.
  • the sandals 50a have passive motion capture markers 59, which are arranged distributed on the sandals 50a, a microcontroller, not shown, and not shown
  • the proximity sensors detect a distance of the sandals 50a to the tread surface 204, wherein signals of the proximity sensors via the microcontroller to the central control means 10 are transmitted. Due to the Motion Capture Marker 59, the System 200b has a very high accuracy.
  • a sole 58 of the sandal 50a is arched corresponding to the sole 71 of the sandal 50b shown in FIGS. 4a to 4b.
  • the sandals 50a like the sandals 50b shown in FIGS. 4a to 4c, have a front region 21 and a rear region 51 in the longitudinal direction, wherein a radius of a sole 58 of the sandals 50a in the front region 52 is greater than in the rear region 51.
  • the sole 58 has on its underside a very low coefficient of friction, which in this embodiment of Cyberfußüberziehers no rolling element is necessary. Depending on the application, it may also be advantageous, the sole 58 of the Partially provide sandals 50a with elements or a coating which increase the coefficient of friction.
  • An upper surface of the sole 58 is provided with a layer 60 which has a very high coefficient of friction.
  • the layer 60 is formed by rubber, for example. This provides the advantage that the sandal 50a is better fixed to one foot of the person.
  • the sandals 50a have active motion capture markers which are activated by the microcontroller in the sandals 50a.
  • the optical sensors 220a are advantageously not formed by sensors but by
  • the laser light units are designed to output different static and / or dynamic light pulses.
  • further motion capture markers are attached to a clothing of the person.
  • Figures 10a and 10b show in a lateral perspective view of the principle of a walking movement on the seat member 205 of the system 200a of Figure 3, the system 300 of Figure 6 or the system 200b of Figure 7.
  • a walking motion on the seat member 205 the person moves the knee joint , here indicated by the left foot, from a position Ka to a position Kb. Simultaneously with this movement, the person rolls his left foot over the
  • Figure 1 1 shows a general embodiment of the invention
  • FIG. 12 shows a perspective view of a further embodiment variant of the system 400 according to the invention in the installed position during use by a person, wherein the system 400 differs from the system 100 according to FIG. 1 only with respect to the seat element 405.
  • the seat member 405 has the shape an office seat and has a flat seat.
  • the system 400 further includes a tread surface 404.
  • FIG. 1 1 how a movement of a person using the system is transmitted to an avatar moving in a virtual space.
  • the speed of the person's feet is detected differently.
  • the speed of the person's feet is detected differently.
  • the system 100, 200a, 300 and 400 the
  • the speed of the feet is detected by the sensor 220a.
  • the additional installed in the sandals 50a proximity sensors is determined whether by the person by means of the sandals 50a contact to
  • Tread surface 204 is made or not.
  • the information is continuously transmitted via the radio network 13 to the central control means 10.
  • the central control means 10 the information is further processed so that, in the case of non-ground contact, the speed of the respective sandal 50a is set to zero and in the case of ground contact the speed is set according to a value which is being detected by the sensors 220a.
  • both the left sandal 50a and the right sandal 50a have at the moment shown
  • a viewing direction B [X, Y, Z] of the person is permanently detected by the 3D glasses 14.
  • the 3D glasses 14 are preferably formed by a commercially available 3D glasses 14.
  • the viewing direction B [X, Y, Z] is continuously transmitted to the central control means 10.
  • the Z-component of the viewing direction B [X, Y, Z] is set to zero and the components X and Y of the direction vector R [X, Y, 0] are calculated by means of an algorithm. This is the easiest way to determine an intended direction of movement of the person.
  • the directional vector R [X, Y, 0] is determined via the orientation of the seat element with respect to the ground or the tread surface.
  • the orientation of the saddle 205 corresponds to the orientation of the pelvis of the person.
  • Cyberfußenedzieher by the central control means 10 both the current position of the Cyberfußenedzieher, as well as the current orientation of the
  • V MAXIMUM VALUE ( ⁇ V1 ⁇ , ⁇ V2 ⁇ ) * SIGNATURE (V1 + V2) * (-1);
  • a distance D to be traveled is calculated by multiplying V by a time interval between two calculation passes. Furthermore, the distance D to be covered can be multiplied by a correction factor k (for example, with a necessary conversion of centimeters to meters).
  • k for example, with a necessary conversion of centimeters to meters.
  • Translation vector T [X, Y, 0] is calculated by calculating an amount of the direction vector R [X, Y, 0] on the length of the distance D. That a negative one
  • Translation vector T [X, Y, 0] a directed average velocity is passed.
  • the avatar For each calculation pass, the avatar is advanced by the translation vector T [X, Y, 0] or according to the directional average velocity.
  • the movement of the avatar can be smoothed with already known algorithms.
  • the avatar is limited and / or directed by means of customary software calculation in his movements. As a result, gravity or collisions can be simulated.
  • the viewing direction of the avatar is controlled according to the usual methodology according to the viewing direction detected by the 3D glasses 14.
  • Figure 13 shows another general embodiment of the system 500 according to the invention and a person using the system 500.
  • the system 500 has Cyberfußschreibzieher and is equipped with a seat 1 10 according to Figures 2a-2c.
  • the system may have a central control means 12 and may have a virtual display means, for example in the form of 3D glasses.
  • the seat may also be formed according to a seat of another embodiment described herein or formed by a combination of elements of the seats described herein.
  • the central control means 12 is formed in the right Cyberfußauerzieher, but can also in the left Cyberfußschreibzieher, in the virtual
  • Display means or be formed in a separate housing.
  • FIG. 13 essentially corresponds to a Z motion.
  • the coordinate system shown in FIG. 13 is a foot-fixed coordinate system, with only one of the fixed-coordinate coordinate systems being shown in FIG. 13 for the sake of simplicity.
  • the X component and Y component of the movement of the person's feet are advantageously detected as follows:
  • the rotation angle sensor can be formed by an optical sensor, for example a laser, or a magnetic sensor, for example a Hall sensor.
  • the at least one rolling element is formed by a ball or by an all-side roll.
  • a load sensor is additionally attached to the at least one rolling element, which detects a load applied to the at least one rolling element;
  • Position sensor is formed in a CyberfußGermanzieher.
  • the position sensors advantageously determine their position by means of reference points arranged around the system.
  • optical sensors By means of at least two optical sensors, wherein in each case an optical sensor is formed in a CyberfußGermanzieher.
  • the optical sensors are designed, for example, correspondingly optical sensor, which are also used in computer mice.
  • the central control means determines whether the person
  • CyberfußGermanzieher at least one proximity sensor and / or at least one
  • the at least one proximity sensor and / or at least one pressure sensor is designed in the longitudinal direction of the Cyberfußenedzieher in the front region of the sole of the Cyberfußüberzieher.
  • Pressure sensor formed in a region of the Cyberfußüberziehers, which, when the person wears the Cyberfußüberzieher, is located in the area of the ball of the person's foot.
  • optical sensors By means of external to the Cyberfußüberziehern arranged optical sensors is also possible to detect rotational movements of the person's feet about the X-axis and Y-axis.
  • the conversion of the movements of the feet of the person using the system to the movements of the virtual avatar in the virtual space is performed by the central control means 12 according to at least one of the following criteria:
  • the virtual avatar moves sideways. If the X component of the person's feet movement is approximately zero and there is a Y component, the virtual avatar is moved forward / backward.
  • a rotation of the feet about the Z-axis during a walking motion is a strong indicator that the person wants to cause the virtual avatar to make a turn-walk.
  • the size of the X component of the movement of the person's feet in relation to a person's rotational movement sitting on the seat If an X component is present and the person is essentially sitting at the seat does not rotate against the ground, d. H. a rotation of the pelvis of the person is close to zero, the virtual avatar is moved sideways. If an X component is present and the person sitting on the seat is making significant rotational movement relative to the ground, i. a significant rotation of the pelvis of the person is detected, the virtual avatar is caused to make a rotation about its own axis.
  • the rotation of the body center point is advantageously determined by the at least one decentrally arranged optical sensor and / or based on a rotation of the seat element 105 relative to a substrate by a rotation sensor on the seat 1 10.
  • the rotation sensor is advantageously attached to the support element 103.
  • Footpads of the person and a rotation of the body center of the person around his own axis is a strong indicator that the person wants to cause the virtual avatar to make a turn.
  • the virtual avatar is caused to make a turn.
  • a low load ie at a load of approximately zero, on the rolling elements and in the presence of an X component of the movement of the feet, the virtual avatar is caused to
  • Cyberfoot overcoat is present in the area of the foot pads of the person and the pad, and there is an X component of the movement of the person's feet, the virtual avatar is moved sideways. If a distance between the front portion of the cyberfoot topsheets in the area of the footpads of the person and the pad is zero and there is an X component of the movement of the person's feet, the virtual avatar is caused to make a turn.
  • the virtual avatar Being substantially outstretched and having an X component, the virtual avatar is caused to make a turn.
  • the determination of the position of the legs is advantageously carried out by the at least one externally arranged optical sensor and / or the position sensors.
  • a CyberfußGermanzieher with a rolling element in the form of a ball 77 and a proximity sensor 78 is formed, for example in the form of a sandal 50d in Figure 14.
  • the sandal 50d is otherwise substantially similar in structure to the sandal 50b of FIG. 4b, with parts which are the same in the sandal 50d as the parts of the sandal 50b of FIG. 4b are given the same reference numerals.
  • CyberfußGermanziehern, seats, sensors, etc. a variant can also be combined as desired with other variants. It can be any embodiment of a seat, CyberfußGermanziehern or be used by sensors in all devices of the invention instead of the variant described in each case.
  • Rolling element corresponding to the CyberfußGermanziehern 50d are formed according to Figure 14, an optical sensor and / or a position sensor.
  • NAB 101 System (100; 200a; 200b; 300; 400) for detecting movements of a person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400) and to
  • a seat (1 10; 210; 410) on which the person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400) sits and which is rotatably formed with respect to a ground and shaped such that at least one movement of the legs of the
  • a central control means (10) connected to the sensors and the display means
  • (14) is connected for communicating and depending on the signals of
  • the system (100; 200a; 200b; 300; 400) comprises cyberfoot wraps (50a; 50b; 50c) having a sole (58; 71) and attachment means (61; 62; 74; 76), with which the cyberfoot covers (50a; 50b; 50c) can be fastened to the legs of the person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400),
  • the central control means (10) is adapted to translate the movement of the legs sensed by the sensors into a synchronous, directionally and velocity-related movement of a virtual avatar in the virtual space
  • the sole (58; 71) of the cyberfoot covers (50a; 50b; 50c ) is curved so that when moving the legs of the system (100, 200a, 200b, 300, 400)
  • NAB 102 System (100; 200a; 300; 400) according to NAB 101, characterized in that in the sole of Cyberfußüberzieher (50b; 50c) at least one rolling element (56) is formed.
  • NAB 103 System (100; 200a; 300; 400) according to NAB 102, characterized in that the sensors comprise at least one rotation angle sensor, in particular a
  • Hall sensor which detects a movement of the at least one rolling element.
  • NAB 104 System (100; 200a; 200b; 300; 400) according to one of NAB 101-103, characterized in that the curvature of the sole (58; 71) of the
  • CyberfußGermanzieher (50a, 50b, 50c) in the longitudinal direction of the sole (58, 71) is convex.
  • NAB 105 System (100; 200a; 200b; 300; 400) according to NAB 104, by
  • the sole (58; 71) of the cyberfoot covers (50a; 50b; 50c) has a front portion (52) and a rear portion (51), a radius of convexity of the sole (58; 71) in FIG the front area (52) of the sole (58; 71) is greater than in the rear area (51) of the sole (58; 71).
  • NAB 107. System (100; 200a; 200b; 300; 400) according to any one of NAB 101-106, characterized in that the sensors include proximity sensors,
  • NAB 108 The system (200b) according to one of NAB 101-107, characterized in that the sensors comprise at least one optical sensor (220a), in particular an infrared-based optical sensor, arranged in a decentralized manner to the person using the system (200b) wherein the at least one optical sensor (220a) detects the movement of the person using the system (200b).
  • the sensors comprise at least one optical sensor (220a), in particular an infrared-based optical sensor, arranged in a decentralized manner to the person using the system (200b) wherein the at least one optical sensor (220a) detects the movement of the person using the system (200b).
  • NAB 109 System (200b) according to NAB 108, characterized in that the person using the system (200b) and / or at the
  • Cyberfootcovers (50a) active and / or passive motion capture markers (59) are attached.
  • NAB 1 10. System (200a; 200b; 300; 400) according to one of NAB 101-109, characterized in that the seat (210; 410) has a backrest and / or armrests.
  • NAB 1 1 1.
  • NAB 1 12 System (100; 200a; 200b; 300; 400) according to one of NAB 101 -1 1 1, characterized in that at least one of the CyberfußGermanziehern (50a; 50b; 50c) and the substrate is provided with a textile and that the other of the cyberfoot covers (50a; 50b; 50c) and the ground (104; 204; 404) has a low friction surface.
  • NAB 1 13 System (100; 200a; 200b; 400) according to one of NAB 101 -1 12, characterized in that the system (100; 200a; 200b; 400) has a tread surface (104; 204; 404) which is arranged around the seat (1 10; 210; 410) and on
  • NAB 1 A method of converting a motion of a person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400) to one of the NAB 101-103 to an avatar moving in a virtual space, comprising the steps of:
  • NAB 201. System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) for detecting
  • a seat (1 10; 210; 410) on which the system (100; 200a; 200b; 300; 400;
  • the system (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) comprises cyberfoot covers (50a; 50b; 50c; 50d) having a sole (58; 71) and attachment means (61; 62; 74; 76) with which the cyberfoot covers (50a; 50b; 50c) are attachable to the legs of the person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400; 500), the central control means (10,12) being the movement sensed by the sensors to break the feet of the person using the system (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) into at least one X-component and one Y-component and convert them into a synchronous, direction-identical and velocity-identical movement of a virtual avatar in the virtual space an X-component substantially corresponds to a sideways movement of the feet and wherein a Y-component substantially corresponds to a forward / backward movement, and that the sole (58; 71) of the Cyberfußenedzieher (50a; 50b; 50
  • NAB 202 System (500) according to NAB 201, characterized in that in the sole of each CyberfußGermanziehers (50d) at least one rolling element is formed, wherein the at least one rolling element is formed by a ball (77) or an all-side roll and wherein the sensors per Rolling element at least one
  • Rotation angle sensor in particular a Hall sensor, comprise, which detects a movement of the at least one rolling element.
  • NAB 203 System (500) according to NAB 202, characterized in that the
  • Sensors per CyberfußGermanzieher comprise at least one load sensor, wherein the at least one load sensor is designed to determine a force applied to the at least one rolling element load.
  • NAB 204 System according to one of NAB 201-203, characterized in that the sensors comprise position sensors, optical sensors, magnetic sensors and / or gyrometers, wherein in each Cyberfußüberzieher at least one position sensor, at least one optical sensor, at least one magnetic sensor and / or at least one gyrometer is formed.
  • NAB 205 System (200b; 500) according to one of NAB 201 -204, by
  • the sensors comprise at least one optical sensor (220a), in particular a infrared-based optical sensor, which is decentralized to the person using the system (200b), wherein the at least one optical sensor (220a) detects the movement of the system (220). 200b, 500).
  • NAB 206 System (500) according to one of NAB 201-205, characterized in that the sensors comprise pressure sensors and / or proximity sensor (78), wherein each CyberfußGermanzieher (50d) at least one pressure sensor and / or at least one proximity sensor (78) is formed is / are and where the at least one
  • NAB 207 A method of controlling movements of a virtual avatar with a system (500) according to NAB 205 or NAB 206, characterized in that upon detection of the sensors of an X component of the movements of the feet of the person using the system (500) and at Detecting a distance between the front portion (52) of the cyberfoot covers (50d) and the ground the virtual avatar is driven by the central control means (12) to move sideways.
  • NAB 208 A method according to NAB 207, characterized in that upon detection of the sensors of an X-component, the movement of the feet of the person using the system (500) and upon detection of a distance of zero between the front region (52) of the Cyberfoot covers (50d) and the ground the virtual avatar is driven by the central control means (12) to turn sideways.
  • NAB 209 A method according to NAB 207 or NAB 208, characterized in that in the presence of at least one rolling element and a load sensor, which determines the load on the at least one rolling element, and in
  • NAB 210 A method according to any of NAB 207-209, characterized in that upon detection of the sensors of an X-component of the movement of the feet of the person using the system (500) and upon detection of the sensors using the system (500) Person sitting at the seat essentially no
  • NAB 21 1. A method according to any of NAB 207-210, characterized in that upon detection of the sensors of an X-component, the movement of the feet of the person using the system (500) and recognition of a Y-component of substantially zero by the central control means (12)
  • NAB 212 A method according to any one of NAB 207-21 1, characterized in that upon detection of the sensors of an X-component of the movement of the feet of the person using the system (500) and on detection of the sensors of substantially right angled legs of the virtual Avatar is driven by the central control means (10; 12) to move sideways.

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Abstract

Vorrichtungzur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person zum Zweck der Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend einen Sitz (110; 210; 410), Sensoren, die die Bewegungen der Füßeder die Vorrichtungbenutzenden Person erfassen, und Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 0c; 50d) zur Aufnahme von mindestens einem der Sensoren. Der Sitz (110; 210; 410)weist ein Stützelement (103; 203) auf, das dazu eingerichtet ist, dass ein Sitzelement (105; 205), auf dem die die Vorrichtungbenutzende Person sitzen kann, an einem oberen Teil des Stützelementes (103; 203) befestigbar ist, und dass die Last des Sitzelementes (105; 205) im Wesentlichen entlang einer vertikal angeordneten Längsachse des Stützelementes (103; 203) aufgenommen und nach untenan einen Untergrund weitergeleitet wird. Der Sitz (110; 210; 410)ist drehbar gegenüber dem Untergrund ausgebildet, und ist so ausgeformt, dasszumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist. Die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) weisen jeweils eine Sohle (58; 71) und Befestigungsmittel (61; 62; 74; 76) auf, mit welchen die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) an den Beinen der die Vorrichtung benutzenden Person befestigbar sind.Die Sohle (58; 71) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) ist so gewölbt, dass bei der Bewegung der Beine der die Vorrichtungbenutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der die Vorrichtungbenutzenden Person möglich ist.

Description

Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person zum Zweck der Transfornnation der Bewegungen in einen virtuellen Raum
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person zum Zweck der Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum. Die Vorrichtung umfasst einen gegenüber einem Untergrund drehbar ausgebildeten Sitz, auf dem die die Vorrichtung benutzende Person sitzen kann, wobei der Sitz so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist, und Sensoren, die die Bewegungen der Füße der die Vorrichtung benutzenden Person erfassen. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Erfassung von Bewegungen von einer das System benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum. Das System enthält die
erfindungsgemäße Vorrichtung und ist dazu eingerichtet, die von den Sensoren erfassten Bewegungen der Füße in eine synchrone, richtungsidente und
geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen, wobei der virtuelle Avatar in einem auf einem Anzeigemittel angezeigten virtuellen Raum dargestellt werden kann.
Das Dokument US 9,329,681 B2 offenbart ein System zur Erkennung von
Bewegungen von einer das System benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, wobei sich die Person in dem System in aufrechter Haltung durch Gehen fortbewegen kann. Das System ist im Wesentlichen durch einen Unterbau mit einem konkav ausgebildeten Untergrund, der als
Aufstandsfläche für eine das System benutzende Person dient, und einen Rahmen zur Fixierung und Stabilisierung der das System benutzenden Person im
Beckenbereich gebildet. Die Fixierung des Beckenbereichs erfolgt mit einem Gurt, der das Becken umschließt. Hierdurch kann der Person ein hohes Gefühl von Sicherheit gegeben werden.
Bei dem System bekannt aus dem Dokument US 9,329,681 B2 hat sich aber als nachteilig erwiesen, dass ein„Einstieg" in das System und ein„Ausstieg" aus dem System aufgrund des Rahmens und des Gurts sehr unkomfortabel und somit zeitaufwendig für die Person ist.
Das Patent US 5,515,078 A offenbart ein System zum Erfassen von
Positionsinformationen und zum Anzeigen eines virtuellen Raums auf der Grundlage der Positionsinformationen. Das System umfasst einen Rechner, eine Basis und einen Stuhl, wobei Teile des Stuhls durch den Benutzer des Systems in Bezug auf die Basis in ihrer Position verändert werden können. Diese Veränderungen werden durch eine Messvorrichtung erfasst. Ferner weist das System einen Monitor auf, der an dem Stuhl angebracht ist und sich mit dem Stuhl mitbewegt. An dem Stuhl oder dem Monitor sind Joysticks angebracht. Die von den Joysticks und von der
Positionsmessvorrichtung erfassten Signale werden von dem Prozessor ausgewertet und in den am Monitor angezeigten virtuellen Raum umgerechnet.
Infolgedessen werden bei dem System bekannt aus dem Patent US 5,515,078 A nicht direkt die Bewegungen der das System benutzenden Person erfasst, sondern die Bewegung der Elemente des Stuhls oder der Joysticks, die die Person in ihrer Position verändert. Eine Immersion der das System benutzenden Person, welche ein Hineinschlüpfen der Person in einen virtuellen Körper/ Avatar beschreibt, ist somit in diesem Fall wenn überhaupt nur geringfügig gegeben.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2007 01 1 704 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung von auf einer Anzeige darstellbaren flächigen oder dreidimensionalen Objekten mittels einer Sensoreinrichtung, die Bewegungen oder Belastungen, die auf eine Sitzfläche von einem Benutzer ausgeübt werden, und/oder die Bewegung oder Belastungen ausgeübt durch einen Fuß des Benutzers erfasst. Im Speziellen ist die Sensoreinrichtung ausgebildet eine Bewegung, Lage, Höhe, Beschleunigung und/oder Neigung der Sitzfläche und/oder verschiedene Positionen oder
Orientierungen des Fußes des Benutzers zu erfassen. Die Sensoreinrichtung zum Erfassen der Positionen und Orientierungen des Fußes ist dabei durch eine dreidimensional federnde Wippe gebildet, die durch Veränderung des Drucks auf den Fuß in ihrer Stellung verändert wird. Infolgedessen werden auch bei dieser Vorrichtung nicht direkt die Bewegungen der die Vorrichtung benutzenden Person erfasst, sondern es wird die Bewegung von Elementen erfasst, die die Person bewegt. Gegenüber dem zuvor genannten System ist zwar der Vorteil erhalten, dass der Fuß zusätzlich auch als Eingabegerät herangezogen werden kann, dies erfolgt aber nur solange, wie der Fuß auf der Sensoreinrichtung aufsteht. Eine Erfassung von Bewegungen des Fußes bei nicht auf der Sensoreinrichtung aufstehenden Fuß ist nicht beschrieben, da sich die Wippe nicht mit dem Fuß mitbewegen kann. Eine Immersion der das System benutzenden Person ist somit auch in diesem Fall wenn überhaupt nur geringfügig gegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen einer die Vorrichtung benutzenden Person
bereitzustellen, bei der direkt die Bewegungen der Person, insbesondere der Beine oder Füße der Person, erfasst werden, bei der ein Einsatz von Körperteile
umschlingenden Fixierungsmitteln vermieden wird und bei der trotzdem eine große Bewegungsfreiheit sämtlicher Gliedmaßen der die Vorrichtung benutzenden Person gegeben ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine
Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen Sitz mit einem Stützelement umfasst, wobei das Stützelement dazu eingerichtet ist, dass ein Sitzelement, auf dem die die Vorrichtung benutzende Person sitzen kann, an einem oberen Teil des Stützelementes befestigbar ist, und dass die Last des Sitzelementes im
Wesentlichen entlang einer vertikal angeordneten Längsachse des Stützelementes aufgenommen und nach unten an einen Untergrund weitergeleitet wird, wobei der Sitz drehbar gegenüber dem Untergrund ausgebildet ist, und wobei der Sitz so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist. Die Vorrichtung umfasst ferner Sensoren, die die Bewegungen der Füße der die Vorrichtung benutzenden Person erfassen, und Cyberfußüberzieher zur Aufnahme von mindestens einem der Sensoren, wobei die Cyberfußüberzieher jeweils eine Sohle und Befestigungsmittel aufweisen, mit welchen die Cyberfußüberzieher an den Beinen der die Vorrichtung benutzenden Person befestigbar sind, und wobei die Sohle der Cyberfußüberzieher so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist.
Die Erfindung betrifft auch ein System, das die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, wobei das System dazu eingerichtet ist, die von den Sensoren erfassten Bewegungen der Füße in eine synchrone, richtungsidente und
geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Schritten: Bereitstellen des Sitzes mit dem Stützelement, das dazu eingerichtet ist, dass ein Sitzelement an dem oberen Teil des Stützelementes befestigbar ist, Bereitstellen der Sensoren, und Bereitstellen der Cyberfußüberzieher.
Der Einfachheit halber und aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wird im weiteren Verlauf der Beschreibung die die Vorrichtung bzw. das System benutzende Person mit Person abgekürzt.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Sitz mit einem Sitzelement, das am oberen Teil des Stützelementes befestigt ist.
Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sitzt die Person zumindest zum Teil auf dem Sitz auf, wobei je nach Form des Sitzelements des Sitzes zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der Person möglich ist. So ist zum Beispiel bei einem Sitzelement mit einer flächigen Sitzfläche, beispielsweise einem normalen Stuhl oder einem Bürostuhl, im
Wesentlichen nur die Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine möglich. Die Oberschenkel der Person liegen im Wesentlichen auf der Sitzfläche auf.
Bei einem Sitzelement in Sattelform wird beispielsweise den Beinen der Person schon eine größere Bewegungsfreiheit gegeben, wobei die Bewegungsfreiheit bei einem Sitzelement in Fahrradsattelform maximiert werden kann. Die Oberschenkel der Person liegen dabei beim Sitzen nur noch wenig bis gar nicht mehr auf der Sitzfläche auf und die Sitzposition ist um ein vielfaches aufrechter als beim Sitzen auf einer flächigen Sitzfläche. Die Beine können im Wesentlichen ganzheitlich bewegt werden, wobei die Beine der Person in Ruheposition nur noch wenig abgewinkelt sind. Theoretisch ist der Sitz ausgehend von einer Fahrradsattelform noch weiter verkleinerbar, wodurch zwar der Bewegungsfreiheit der Beine weiter erhöht wird, aber ein Sitzkomfort nicht mehr gegeben ist.
Vorzugsweise ist das Sitzelement so ausgeformt, dass die Oberschenkel der Person im Wesentlichen nicht oder überwiegend nicht auf dem Sitzelement aufliegen.
Alternativ kann die Person dieses Ergebnis durch Verändern der Sitzposition auch auf einer flächigen Sitzfläche erreichen, sodass die Oberschenkel möglichst frei bewegt werden können.
Vorteilhaft ist zur Erhöhung der Sicherheit der Person der Sitz mit einer Lehne und/oder einer Armlehne versehen.
Vorzugsweise ist das Stützelement entlang seiner Längsachse im Wesentlichen unterhalb des Schwerpunktes des Sitzelementes angeordnet. In einigen
Ausführungsformen ist das Stützelement entlang seiner Längsachse im
Wesentlichen mittig unterhalb des Sitzelementes angeordnet.
Vorzugsweise ermöglicht das Stützelement die Drehbarkeit des Sitzes gegenüber dem Untergrund. Dazu ist der obere Teil des Stützelementes drehbar gegenüber einem unteren Teil des Stützelementes ausgebildet. Das Stützelement kann längenverstellbar ausgeführt sein, um die Sitzhöhe zu regulieren.
Vorzugsweise umfasst das Stützelement eine Gasdruckfeder. Die Gasdruckfeder ist um ihre Längsachse drehbar und ist längenverstellbar ausgeführt.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Ständer, der das Stützelement aufnimmt und mit dem Untergrund verbindet. Der Ständer kann ein Teil des Stützelementes sein. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so gestaltet, dass der Ständer die durch den Sitz gewährte Beinfreiheit der Person nicht einschränkt. In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung so gestaltet, dass ein Sockelabschnitt des Ständers, der für die Stabilität der Vorrichtung sorgt, unterhalb einer um den Sitz angeordneten Auftrittsfläche der Person positioniert ist. Alternativ kann die
Auftrittsfläche als Sockelabschnitt des Ständers ausgebildet sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schalung, mit der zumindest ein Sockelabschnitt des Ständers verkleidet wird. Die Schalung weist eine Ausnehmung zur Durchführung des Stützelementes auf und ein Mittel zum Fixieren des Ständers. Die Auftrittsfläche ist an der Oberseite der
Schalung angeordnet, sodass die Schalung als ein Podest fungiert, dessen flächenhafte Ausdehnung zumindest durch den benötigten Bewegungsspielraum für die Beine der Person bestimmt ist.
In einigen Ausführungsformen wird als Sitz ein Drehstuhl verwendet, beispielsweise ein Bürodrehstuhl, wobei der Ständer dem Fußkreuz des Drehstuhls entspricht. Um die Beinfreiheit durch das Fußkreuz nicht einzuschränken, wird das Fußkreuz des Drehstuhles vorzugsweise mit der Schalung verkleidet und innerhalb der Schalung fixiert. Die Fixierung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fußkreuz des Drehstuhls mit Rollen versehen ist.
Für ein gutes Gehgefühl ist es erforderlich, dass die Sitzhöhe eine leichte
Abwinkelung der Beine ermöglicht. Je nach Größe der Person kann die vorgesehene Länge des Stützelementes nicht ausreichend sein, um ein zu starkes Abwinkein der Beine zu vermeiden. In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein
Stützelement mit einer von der Standarddimensionierung abweichenden Länge auf. Alternativ kann die Vorrichtung dazu vorgesehen sein, dass das vorhandene
Stützelement durch ein Stützelement abweichender Länge ersetzt werden kann. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Vorrichtung mindestens ein weiteres
Stützelement, beispielsweise eine längere Gas(druck)feder, zum Austausch beigefügt. Um der Person ein möglichst echtes Gehgefühl zu simulieren, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Cyberfußüberzieher auf, die der Person über die Füße gestülpt sind. Die Sohle der Cyberfußüberzieher ist gewölbt, wodurch eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der Person ermöglicht wird.
Bevorzugt ist die Wölbung der Sohle an die Form des Sitzes und somit an die Bewegungsfreiheit der Beine der Person angepasst. Die Cyberfußüberzieher sind vorteilhaft durch jegliche Arten von Schuhen, Sandelen oder Socken gebildet. Diese können entweder direkt über einen Fuß der Person gezogen werden oder über eine bereits angezogene Socke und/oder angezogenen Schuh gezogen werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Auftrittsfläche, die so um den Sitz angeordnet ist, dass die Füße der Person über die Auftrittsfläche abrollen können. Die Auftrittsfläche kann auf dem Untergrund aufliegen. Alternativ ist die Auftrittsfläche auf einem Podest angeordnet, beispielsweise einer Schalung zur Verkleidung jener Teile der Vorrichtung, die für die Stabilität der Vorrichtung sorgen und anderenfalls die Bewegungsfreiheit einschränkten, wenn diese oberhalb der Auftrittsfläche angeordnet wären.
Ist der Untergrund oder die um den Sitz angeordnete Auftrittsfläche glatt, sind die Sohlen der Cyberfußüberzieher vorteilhaft mit einem Textil in Form eines Teppichs überzogen. Weisen der Untergrund oder die Auftrittsfläche eine Oberfläche gebildet durch ein Textil, zum Beispiel einen Teppich, auf, ist vorteilhaft die Sohle besonders glatt ausgebildet und aus Metall und/oder Kunststoff, insbesondere aus PE, PEHD, POM oder PA gebildet. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass trotz physischem Kontakt der Cyberfußüberzieher mit dem Untergrund eine Bewegung der Beine bzw. der Füße der Person ohne großen Kraftaufwand möglich ist und dass das System sehr leise ist.
Die Bewegungen der Person, insbesondere der Beine bzw. der Füße, werden durch Sensoren, die in Betriebslage dezentral zu der Person angeordnet sind, und/oder Sensoren, die die Person in Betriebslage am Körper trägt, erfasst. Die dezentral zur Person angeordneten Sensoren können zum Beispiel durch zumindest einen optischen Sensor, insbesondere zumindest einen auf Infrarot basierten optischen Sensor gebildet sein. Zweckmäßig sind in diesem Zusammenhang an einer Kleidung der Person und/oder an den Cyberfußüberziehern aktive und/oder passive Motion Capture Marker angebracht. Bei aktiven Motion Capture Markern besteht auch die Möglichkeit, dass extern zur Person nur zumindest eine Lichtlasereinheit angebracht ist, wobei diese zum Aussenden von verschiedenen Lichtimpulsen ausgebildet ist. Die Lichtimpulse werden durch die aktiven Motion Capture Marker erfasst, wobei basierend darauf die Bewegungen der Person errechnet werden können. Sensoren, die die Person am Körper trägt, können zum Beispiel magnetische Sensoren, Beschleunigungssensoren, Näherungs- bzw. Abstandssensoren und/oder optische Sensoren umfassen. Vorteilhaft sind magnetische Sensoren,
Beschleunigungssensoren, Näherungs- bzw. Abstandssensoren und/oder optische Sensoren in den Cyberfußüberziehern ausgebildet. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Auftrittsfläche oder der Untergrund drucksensitiv ausgebildet ist.
Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, dass die sitzende Haltung ein sicheres Sitzen am Sitz und eine im Wesentlichen freie Beweglichkeit der Beine und freie Beweglichkeit der Hände ermöglicht. Eine Abstützung der Person über die Hände und ein Körperteile umschlingendes zusätzliches Fixierungsmitteln zur Stabilisierung der Person ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig. Infolgedessen ist auch der Komfort eines Ein- und Aussteigens in die Vorrichtung bzw. aus der Vorrichtung ein sehr hoher und die Person kann die Hände frei bewegen. Die Person muss sich bei dem erfindungsgemäßen System im
Wesentlichen nur Niedersetzen oder Aufstehen. Hierdurch ist auch der Vorteil erhalten, dass Personen nicht auf die Vorrichtung eingewiesen werden müssen, sondern intuitiv die Vorrichtung benutzen können.
Zweckmäßig ist in der Sohle der Cyberfußüberzieher zumindest ein Rollelement ausgebildet. Das zumindest eine Rollelement ist vorteilhaft durch eine Walze oder eine Kugel gebildet und ist mittels Lagern in den Cyberfußüberziehern gelagert. Bevorzugt wird ein Drehwinkel des zumindest einen Rollelements mittels einem Drehwinkelsensor, insbesondere einem Hallsensor, erfasst. Das hat den Vorteil, dass durch das zumindest eine Rollelement bei auf der Unterlage aufgesetzten Fuß zuverlässig eine Geschwindigkeit des Cyberfußüberziehers erfasst wird und bei abgehobenen Fuß vom Untergrund nach Auslaufen des zumindest einen Rollelements die Geschwindigkeit null ist. In diesem Zusammenhang weist der Cyberfußüberzieher vorteilhaft Einstellelemente zum Beispiel in Form von
Stellschrauben oder Schaumstoffpolstern auf, die auf das zumindest eine
Rollelement wirken und dieses Bremsen. Zweckmäßig ist eine Auslaufzeit des zumindest einen Rollelements an eine Position des zumindest einen Rollelements an der Sohle angepasst. Je größer der Abstand zwischen Fußspitze der Person und Rollelement desto länger die Auslaufzeit.
Weisen die Cyberfußüberzieher jeweils nur ein Rollelement auf, ist dieses bevorzugt in der Nähe eines hinteren Drittelpunktes der Unterseite der Sohle der
Cyberfußüberzieher angeordnet. Das Rollelement steht vorzugsweise etwa 2
Millimeter über eine glatte gerundete Unterseite der Sohle der Cyberfußüberzieher vor. Das hat den Vorteil, dass die Cyberfußüberzieher auf einem Untergrund oder auf einer Auftrittsfläche, der/die mittels eines Teppichs oder einer sonstigen Textilie bespannt ist, gut gleiten können. Ein Teppich oder die Textilie weist dabei vorteilhaft so eine Florhöhe auf, dass sich das Rollelement leicht in den Teppich drücken kann, wodurch das Rollelement bei einer Gehbewegung der Person einen möglichst langen Kontakt mit dem Untergrund bzw. der Auftrittsfläche aufweist.
Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass die Abrundung der Sohle der Cyberfußüberzieher, sei es in Längs- als auch in Querrichtung, auf die Gestaltung des Sitzes abgestimmt ist. Die leicht erhöhte Sitzposition der Person gegenüber einem konventionellen Stuhl bewirkt, dass beim Bewegen der Beine ein Gehgefühl aufkommen kann, obwohl die Person sitzt. Das Gewicht der Person wird dabei wie beim Sitzen überwiegend über den Sitz abgeleitet, wobei im Gegensatz zu einem konventionellen Stuhl lediglich eine leichte Abwinkelung der Beine der Person und somit eine weitgehende Beweglichkeit der Oberschenkel wie beim Gehen gegeben ist. Nachdem die Stabilität der Person durch das Sitzen bewirkt wird, können die Cyberfußüberzieher auf ein besonders leichtgängiges Abrollen eingestellt werden, weil die ausgeführte Gehbewegung nicht der Unterstützung der Stabilität der Person dienen muss. Damit wirken Cyberfußüberzieher und Sitz in synergistischer Weise zusammen und ermöglichen die Benutzung der Vorrichtung ohne Einsatz von
Körperteile umschlingenden Fixierungsmitteln.
Wichtig ist, dass die von den Sensoren erfassten Bewegungen in Echtzeit in die virtuelle Realität übertragen werden, um das Erleben der virtuellen Realität als besonders echt und körpernah zu erleben. Wenn die Umrechnung der Bewegung der das System benutzenden Person ungenau, zeitlich verzögert oder stark abstrahiert erfolgt, dann tritt bei vielen Personen bei der Benutzung des Systems nach kurzer Zeit Übelkeit auf (VR-Übelkeit). Vorzugsweise wird ein linearer Zusammenhang zwischen der Bewegung der Beine und der Bewegung im virtuellen Raum
hergestellt, wodurch das Erleben besonders direkt und echt ist.
Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Systems bestehen zusätzlich darin, dass eine Vor- und/oder Rückwärtsbewegung im virtuellen Raum von der Person auf direkte Weise durch Vor- und/oder Rückwärtsbewegung der Füße ausgelöst werden kann. Wobei die Vor- und/oder Rückwärtsbewegung eines Avatars im virtuellen Raum nur bei Bodenkontakt einer real ausgeführten Fußbewegung vollzogen wird.
In einigen Ausführungsformen wird die erfindungsgemäße Vorrichtung als Bausatz ausgeführt, der von einem Monteur zusammengesetzt werden kann.
So kann der Monteur ein bereitgestelltes Sitzelement in die Vorrichtung integrieren. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person kann daher um die folgenden vorbereitenden Schritte erweitert werden: Bereitstellen des Sitzelementes, und Montieren des Sitzelementes am oberen Teil des Stützelementes.
Das Sitzelement stellt eine Sitzfläche dar, die der Monteur einer vorhandenen
Sitzgelegenheit entnehmen und auf das Stützelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung montieren kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person kann um die folgenden vorbereitenden Schritte erweitert werden: Bereitstellen einer Sitzgelegenheit mit dem Sitzelement, und Demontieren des Sitzelementes von der Sitzgelegenheit.
In einigen Ausführungsformen kann der Bausatz unter Einbeziehung eines bereitgestellten Sitzes zusammengesetzt werden. Der bereitgestellte Sitz kann ein Drehstuhl mit Fußkreuz sein, wobei das Fußkreuz des bereitgestellten Sitzes dem Ständer der Vorrichtung entspricht. Vorzugsweise enthält der Bausatz, der für die Einbeziehung eines bereitgestellten Sitzes vorgesehen ist, eine Schalung, mit der etwaige die Beinfreiheit der Person einschränkende Elemente unterhalb der
Auftrittsfläche, beispielsweise das Fußkreuz, verkleidet werden. Die Auftrittsfläche ist an der Oberseite der Schalung angeordnet, sodass die Schalung als ein Podest fungiert, dessen flächenhafte Ausdehnung zumindest durch die benötigte
Auftrittsfläche definiert ist. Die Schalung weist eine Ausnehmung zur Durchführung des Stützelementes auf und ein Mittel zum Fixieren des Ständers.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person unter Einbeziehung eines bereitgestellten Sitzes umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen des Sitzes, der als Drehstuhl mit Fußkreuz ausgeführt sein kann, und Setzen der Schalung auf den Ständer, sodass die Schalung zumindest einen Sockelabschnitt des Ständers, beispielsweise das Fußkreuz des Sitzes, verkleidet, wobei das Stützelement des Sitzes durch die Ausnehmung der Schalung geführt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Systems werden in weiterer Folge anhand der Figuren näher erläutert:
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines
Fahrradsattels aufweist. Figuren 2a, 2b und 2c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau von Teilen der Ausführungsvariante des Systems gemäß Figur 1 .
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
Figuren 4a bis 4c zeigen in verschiedenen perspektivischen Ansichten eine
Ausführungsvariante von Cyberfußüberziehern.
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht des Cyberfußüberziehers gemäß den Figuren 4a bis 4c.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Sattels aufweist.
Figuren 8a bis 8c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau von Teilen der Ausführungsvariante des Systems gemäß Figur 3 oder des Systems gemäß Figur 7.
Figur 9 zeigt in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsvariante eines Cyberfußüberziehers.
Figuren 10a und 10b zeigen in seitlicher perspektivischer Ansicht das Prinzip einer Gehbewegung auf einem Sitz des Systems gemäß Figur 3, Figur 6, oder Figur 7. Figur 1 1 zeigt eine allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
Figur 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems in Einbaulage während der Benutzung durch eine Peson, wobei ein Sitzelement eines Sitzes des Systems die Form eines Bürositzes aufweist.
Figur 13 zeigt eine weitere allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
Figur 14 zeigt in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsvariante der Cyberfußüberzieher.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 100 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei ein Sitzelement 105 eines Sitzes 1 10 des Systems 100 die Form eines Fahrradsattels aufweist. Das System 100 umfasst weiterhin eine am
Untergrund aufliegende Auftrittsfläche 104, durch Sandalen 50b gebildete
Cyberfußüberzieher und ein zentrales Steuermittel 10 zur Ansteuerung eines einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel. Das Anzeigemittel kann durch eine SD- Brille 14, zumindest ein Display oder zumindest einen Beamer gebildet sein.
Das System 100 kann ferner ein zentrales Steuermittel 10 umfassen, das durch einen Computer oder eine Spielekonsole gebildet ist, wobei das zentrale Steuermittel 10 eine in Figur 1 stark vereinfacht dargestellte Eingabeeinheit 1 1 aufweist. Die Eingabeeinheit 1 1 kann zum Beispiel durch ein Touch-Display, eine Maus, zumindest einen Joystick, zumindest einen Controller und/oder eine Tastatur gebildet sein. Das zentrale Steuermittel 10 ist bei dem System 100 extern zu einem einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel und den Cyberfußüberziehern angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das zentrale Steuermittel 10 zumindest in einem der Cyberfußüberzieher und/oder in dem Anzeigemittel ausgebildet ist. Das Anzeigemittel ist bevorzugt als 3D-Brille 14 ausgeführt.
In den Sandalen 50b sind nicht dargestellte Sensoren ausgebildet, wobei Signale der Sensoren mittels in den Sandalen 50b ausgebildeten nicht dargestellten
Mikrokontrollern über ein Funknetzwerk 13 an das zentrale Steuermittel 10
übermittelt werden. Das zentrale Steuermittel 10 rechnet die empfangenen Signale in einen virtuellen Raum um und verändert entsprechend eine Anzeige in der 3D-Brille 14. Die 3D-Brille 14 und das zentrale Steuermittel 10 sind über das Funknetzwerk 13 zum Kommunizieren verbunden.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Sitz 1 10 eine Armlehne und/oder eine Lehne auf. Durch die Armlehne und/oder die Lehne kann eine Sicherheit der das System 100 benutzenden Person erhöht werden.
Figuren 2a, 2b und 2c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim
Zusammenbau des Sitzes 1 10 des Systems 100 gemäß Figur 1 . Der Sitz 1 10 enthält das Sitzelement 105, das Stützelement 103 und einen Ständer 101 . Vorzugsweise ist das Stützelement 103 eine Gas(druck)feder. Der Ständer 101 weist eine Wölbung 102 auf und nimmt das Stützelement 103 auf, bevorzugt an einem unteren Teil des Stützelementes 103. Der Ständer 101 dient zur Stabilisierung des Sitzes 1 10 und weist vorteilhaft so einen Durchmesser auf, dass der Sitz 1 10 stabil ohne zu Kippen am Untergrund aufsteht. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Ständer 101 mit dem Untergrund verschraubt und/oder verklebt und/oder dass der Ständer 101 Saugnäpfe oder Klettbänder aufweist, um den Ständer 101 sicher mit dem Untergrund zu verbinden. Ein oberer Teil des Stützelementes 103 ist mit dem Sitzelement 105 mittels einer nicht näher dargestellten Steckverbindung verbindbar. Das Sitzelement 105 weist die Form eines Fahrradsattels auf und kann über das Stützelement 103 mittels eines Hebels 106 gegenüber dem Ständer 101 verschiebbar sein. Das hat den Vorteil, dass der Sitz 1 10 an eine Körpergröße der Person angepasst werden kann. Darüber hinaus lässt das Stützelement 103 eine Drehung des Sitzelements 105 gegenüber dem Ständer 101 zu, wobei im Stützelement 103 ein nicht
dargestellter Drehwinkelsensor ausgebildet sein kann, der die Verdrehung misst. Der im Stützelement 103 ausgebildete Drehwinkelsensor kann auch über das Funknetzwerk 13 mit dem zentralen Steuermittel 10 gekoppelt sein. Bevor das Sitzelement 105 auf dem Stützelement 103 montiert wird, wird die Auftrittsfläche 104 des Systems 100 gemäß Figur 1 über das Stützelement 103 gestülpt, wobei das Stützelement 103 durch ein in der Auftrittsfläche 104 ausgebildetes Loch hindurch geführt wird. Die Auftrittsfläche 104 ist auf ihrer Oberfläche mit einer Textilie in Form von Stoff oder einem Teppich versehen. In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Auftrittsfläche 104 auf ihrer Oberfläche mit einem Schaumstoff versehen.
Der Einsatz eines Fahrradsattels als Sitzelement 105 hat den Vorteil, dass die Person auf dem Sitzelement 105 sitzend eine sehr gute Beinfreiheit hat. Das
Sitzelement 105 ist bei dieser Ausführungsvariante sehr schmal ausgebildet, wobei je schmaler das Sitzelement 105 ausgebildet ist, desto geringer ist ein Sitzkomfort für die Person.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Stützelement 103 durch einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator gebildet.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 200a in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Im Gegensatz zum System 100 gemäß Figur 1 weist das System 200a einen Sitz 210 auf, welcher ein durch einen Sattel mit Lehne gebildetes Sitzelement 205 aufweist. Darüber hinaus weist ein Ständer 201 des Sitzes 210 eine unterschiedliche Form zu dem Ständer 101 des Sitzes 1 10 gezeigt in Figur 1 auf. Der Ständer 201 ist in Figur 8a dargestellt. Eine Auftrittsfläche 204 des Systems 200a ist entsprechend an eine Form des Ständers 201 angepasst. Infolge der Form des Sitzelements 205 ist eine Sitzposition der Person auf dem Sitz 210 unterschiedlich zu einer Sitzposition der Person auf dem Sitz 1 10 des Systems 100 gemäß Figur 1 , wobei der Person durch die Sattelform des Sitzelements 205 ein höheres Sicherheitsgefühl bei der Benutzung des Systems 200a gegeben werden kann.
Figuren 4a bis 4c zeigen in einer perspektivischen Ansicht die Sandalen 50b des Systems 100 gemäß Figur 1 oder des Systems 200b gemäß Figur 3 im Detail. Die Sandalen 50b umfassen jeweils einen nicht dargestellten Beschleunigungssensor und ein Rollelement 56 mit einem nicht dargestellten Drehwinkelsensor, wobei das Rollelement 56 an einer Unterseite einer Sohle 71 der Sandalen 50b ausgebildet ist. Der Drehwinkelsensor ist durch einen Hallsensor gebildet.
Die Sohle 71 der Sandalen 50b ist gewölbt ausgebildet, wobei die Wölbung in Längsrichtung 72 konvex ist. In manchen Ausführungsformen ist die Sohle 71 auch in Querrichtung 73 konvex. Die Sohle 71 kann in Längsrichtung 72 einen vorderen Bereich 52 und einen hinteren Bereich 51 aufweisen, wobei ein Radius der konvexen Wölbung der Sohle 71 in dem vorderen Bereich 52 der Sohle 71 größer ist als in dem hinteren Bereich 51 der Sohle 71 . Das hat den Vorteil, dass die Person trotz eingeschränkter Beweglichkeit der Beine, insbesondere der Oberschenkel, durch das Sitzelement die Füße kontinuierlich gleitend über die Auftrittsfläche oder einen Boden abrollen kann. Die Sohle 71 kann in Querrichtung 73 seitliche Bereiche 54 und einen zwischen den seitlichen Bereichen mittig angeordneten Bereich 53 aufweisen. Die seitlichen Bereiche 54 können stärker gekrümmt als der mittig angeordnete Bereich 53 sein. Je nach Ausführungsvariante und Belag eines Untergrunds oder Bodens kann es vorteilhaft sein, die seitlichen Bereiche 54 zumindest partiell mit einer Schicht oder mit Elementen zu versehen, die einen höheren Reibwert aufweist/en, als eine Oberfläche des mittig angeordneten Bereichs 53. Hierdurch wird der Vorteil erhalten, dass eine Richtungsänderung durch die Person schnell und einfach vollzogen werden kann und die Füße der Person trotzdem am Stand gut drehbar sind. In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorteilhaft sein, dass die seitlichen Bereiche 54 Längsrippen aufweisen, die in Längsrichtung verlaufen und aus der Sohle 71 vorstehen.
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Sandalen 50b jeweils einen Fersenriemen 74 auf, der an der Sohle 71 fixiert ist. Ferner können die Sandalen 50b zusätzliche Riemen 76 aufweisen, um die Sandalen 50b an den Füßen der Person zu
befestigen. Die zusätzlichen Riemen 76 sind in Figur 5 dargestellt.
Zweckmäßig ist die Sohle 71 12mm bis 48mm dick. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Sohle 71 auch um bis zu 50% niedriger oder um bis zu 200% höher sein kann. Bevorzugt wird die optimale Höhe der Sohle 71 an eine Form des Sitzelements angepasst. Insbesondere wenn das Sitzelement als Lehnstuhl oder als Bürosessel mit breiter Sitzfläche ausgebildet ist, ist eine hohe Sohle 71 von Vorteil. Siehe dazu Figur 12. Bevorzugt trägt die Person bei einer Sandale 50b mit niedriger Sohle keine extra Schuhe und wenn doch, ist vorteilhaft wenn der extra Schuh möglichst flexibel ausgebildet ist.
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht des Cyberfußüberziehers 50b gemäß den Figuren 4a bis 4c.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems 300 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Im Unterschied zu dem System 200a gemäß Figur 3 weist das System 300 keine Auftrittsfläche auf. Sandalen 50c unterscheiden sich dahingehend gegenüber den in den Figuren 4a bis 4c gezeigten Sandalen 50b, dass eine Sohle von der Sandalen 50c mit einem Textil, insbesondere einem Teppich, überzogen ist. Das Stützelement 203, das als Gas(druck)feder ausgebildet sein kann, ist direkt in einem durch einen Boden gebildeten Untergrund verankert, wobei der Boden eine sehr glatte Oberfläche mit geringem Reibwert aufweist. Der Boden ist zum Beispiel durch einen Parkettboden gebildet.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 200b in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person. Der Sitz 210 des Systems 200b ist gleich ausgebildet wie der Sitz 210 des Systems 200a gemäß Figur 3. Das System 200b unterscheidet sich vor allem durch die Ausbildung der Sensoren gegenüber dem System 200a gemäß Figur 3. Die Sensoren des Systems 200b sind durch dezentral zur Person angeordnete optische Sensoren 220a und durch Näherungssensoren ausgebildet in Sandalen 50a gebildet. Die Sandalen 50a weisen kein Rollelement auf und sind in Figur 9 im Detail dargestellt. Die optischen Sensoren 220a sind ausgebildet, die Bewegungen der Person und insbesondere die Bewegungen der Beine der Person mittels
Lasertriangulation 221 a zu erfassen. Figuren 8a bis 8c zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte beim Zusammenbau des Sitzes 210 des Systems 200a gemäß Figur 3 und des Systems 200b gemäß Figur 7. Der Sitz 210 besteht aus dem Ständer 201 , einem Stützelement 203, das als Gas(druck)feder ausgebildet sein kann, und dem Sattel 205. Der Ständer 201 weist eine leicht konisch geformte Einfassung 202 auf, in welche das Stützelement 203 gesteckt ist, wobei das Stützelement 203 in dem Ständer 201 durch ein Gewicht der Person fixiert wird. In der Auftrittsfläche 204 ist an einer Unterseite eine Ausnehmung vorgesehen, in die der Ständer 201 passt. Das hat den Vorteil, dass die
Auftrittsfläche 204 eben auf einem Boden aufliegen kann und keine eine
Gehbewegung störende Kanten gebildet werden. Am Sattel 205 kann ein Hebel 206 angebracht sein, mittels welchem das Sitzelement 205 über das Stützelement 203 höhenverstellbar ist. Vorteilhaft ist auch die Auftrittsfläche 204 an seiner Oberfläche mit einem Teppich versehen.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht der Sandalen 50a des Systems 200b nach Figur 7 im Detail. Die Sandalen 50a weisen einen durch Aluminium oder Kunststoff gebildeten Fersenriemen 61 und zwei zusätzliche Riemen 62 auf. Die zusätzlichen Riemen 62 sind biegsam und in ihrer Länge verstellbar. Ferner weisen die Sandalen 50a passive Motion Capture Marker 59, die an den Sandalen 50a verteilt angeordnet sind, einen nicht dargestellten Mikrokontroller und nicht dargestellte
Näherungssensoren auf. Die Näherungssensoren erfassen einen Abstand der Sandalen 50a zu der Auftrittsfläche 204, wobei Signale der Näherungssensoren über den MikroController an das zentrale Steuermittel 10 übermittelt werden. Durch die Motion Capture Marker 59 weist das System 200b eine sehr hohe Genauigkeit auf. Eine Sohle 58 der Sandale 50a ist entsprechend der Sohle 71 der Sandale 50b gezeigt in Figuren 4a bis 4b gewölbt. Entsprechend weisen die Sandalen 50a wie die Sandalen 50b gezeigt in den Figuren 4a bis 4c in Längsrichtung einen vorderen Bereich 21 und einen hinteren Bereich 51 auf, wobei ein Radius einer Sohle 58 der Sandalen 50a in dem vorderen Bereich 52 größer ist als in dem hinteren Bereich 51 .
Die Sohle 58 weist an ihrer Unterseite einen sehr geringen Reibwert auf, wodurch bei dieser Ausführungsvariante des Cyberfußüberziehers kein Rollelement nötig ist. Je nach Anwendungsfall kann es aber auch dennoch vorteilhaft sein, die Sohle 58 der Sandalen 50a partiell mit Elementen oder einer Besch ichtung zu versehen, die den Reibwert erhöhen. Eine Oberseite der Sohle 58 ist mit einer Schicht 60 versehen, die einen sehr hohen Reibwert aufweist. Die Schicht 60 ist zum Beispiel durch Gummi gebildet. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass die Sandale 50a besser an einem Fuß der Person fixiert ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante weisen die Sandalen 50a aktive Motion Capture Marker auf, die durch den Mikrokontroller in den Sandalen 50a angesteuert werden. Bei Sandalen 50a mit aktiven Motion Capture Markern sind die optischen Sensoren 220a vorteilhaft nicht durch Sensoren gebildet, sondern durch
Laserlichteinheiten. Die Laserlichteinheiten sind ausgebildet verschiedene statische und/oder dynamische Lichtimpulse auszugeben.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind weitere Motion Capture Marker an einer Kleidung der Person angebracht.
Figuren 10a und 10b zeigen in seitlicher perspektivischer Ansicht das Prinzip einer Gehbewegung auf dem Sitzelement 205 des Systems 200a gemäß Figur 3, des Systems 300 gemäß Figur 6 oder des Systems 200b gemäß Figur 7. Bei einer Gehbewegung auf dem Sitzelement 205 bewegt die Person das Kniegelenk, hier anhand des linken Fußes angedeutet, von einer Position Ka in eine Position Kb. Gleichzeitig mit dieser Bewegung rollt die Person den linken Fuß über den
Untergrund unter Anziehen des Sprunggelenks ab, siehe Unterschied Winkel Wa zu Wb.
Figur 1 1 zeigt eine allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Systems und eine Person bei der Benutzung des Systems.
Figur 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 400 in Einbaulage während der Benutzung durch eine Person, wobei sich das System 400 gegenüber dem System 100 gemäß Figur 1 nur in Bezug auf das Sitzelement 405 unterscheidet. Das Sitzelement 405 weist die Form eines Bürositzes auf und hat eine flächige Sitzfläche. Das System 400 weist ferner eine Auftrittsfläche 404 auf.
Anhand Figur 1 1 wird in weiterer Folge erläutert, wie eine Bewegung einer das System benutzenden Person auf einen sich in einem virtuellen Raum bewegenden Avatar übertragen wird.
Je nach Ausführungsvariante wird die Geschwindigkeit der Füße der Person unterschiedlich erfasst. Bei dem System 100, 200a, 300 und 400 wird die
Geschwindigkeit der Füße mittels der in den Cyberfußüberziehern verbauten Rollelemente und Hallsensoren ermittelt.
Bei dem System 200b wird die Geschwindigkeit der Füße mittels des Sensors 220a erfasst. Über die zusätzlichen in den Sandalen 50a verbauten Näherungssensoren wird ermittelt, ob durch die Person mittels der Sandalen 50a Kontakt zur
Auftrittsfläche 204 hergestellt ist oder nicht. Die Informationen werden laufend über das Funknetzwerk 13 an das zentrale Steuermittel 10 übermittelt. In dem zentralen Steuermittel 10 werden die Informationen dermaßen weiterbearbeitet, dass im Fall eines Nicht-Bodenkontakts die Geschwindigkeit der jeweiligen Sandale 50a auf null gesetzt wird und im Fall eines Bodenkontakts die Geschwindigkeit entsprechend einem Wert gesetzt wird, der durch die Sensoren 220a gerade erfasst wird. Wie in Figur 1 1 anhand von Pfeilen V1 und V2 veranschaulicht, haben in dem dargestellten Augenblick sowohl die linke Sandale 50a, als auch die rechte Sandale 50a
Bodenkontakt. Die Geschwindigkeit ist in diesem Augenblick bei der linken Sandale 50a höher als bei der rechten Sandale 50a.
Je nach Ausführungsvariante kann ein Richtungsvektor R[X, Y, 0] einer
beabsichtigten Bewegungsrichtung der Person mittels der 3D-Brille 14, mittels dem Drehwinkelsensor in der Gasfeder 103 und/oder über eine Ausrichtung der
Cyberfußüberzieher erfasst werden.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] mittels der 3D-Brille 14 wird permanent durch die 3D-Brille 14 eine Blickrichtung B[X,Y,Z] der Person erfasst. Die 3D-Brille 14 ist vorzugsweise durch eine handelsübliche 3D-Brille 14 gebildet. Die Blickrichtung B[X,Y,Z] wird laufend an die zentralen Steuernnittel 10 übermittelt. Im zentralen Steuermittel 10 wird die Z-Komponente der Blickrichtung B[X,Y,Z] auf null gesetzt und es werden mittels einem Algorithmus die Komponenten X und Y des Richtungsvektors R[X,Y,0] errechnet. Dies stellt die einfachste Möglichkeit dar, um eine beabsichtigte Bewegungsrichtung der Person zu ermitteln.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] mittels dem Drehwinkelsensor wird der Richtungsvektor R[X,Y,0] über die Ausrichtung des Sitzelements gegenüber dem Untergrund oder der Auftrittsfläche ermittelt. Die Ausrichtung des Sattels 205 entspricht der Ausrichtung des Beckens der Person. Durch die Bestimmung des Richtungsvektors R[X,Y,0] über die Ausrichtung des Sitzelements ist der Vorteil erhalten, dass der Person eine noch wirklichere Bewegung in der virtuellen Welt simuliert wird.
Bei der Ermittlung des Richtungsvektors R[X, Y, 0] über die Ausrichtung der
Cyberfußüberzieher wird durch das zentrale Steuermittel 10 sowohl die aktuelle Position der Cyberfußüberzieher, als auch die aktuelle Ausrichtung der
Cyberfußüberzieher fortwährend erfasst.
In einer weiteren Ausführungsvariante wird zusätzlichfortwährend die
Beschleunigung der Cyberfußüberzieher mittels Beschleunigungssensoren erfasst.
Unter Verwendung der ermittelten Daten von V1 , V2 und R[X,Y,0] wird bei jedem Berechnungsdurchgang durch die zentralen Steuermittel 10 eine Bewegung des Avatars wie folgt vollzogen:
- Aus den Geschwindigkeit V1 und V2 wird eine Geschwindigkeit der Person gemäß folgender Formel errechnet:
V = MAXIMALWERT(\V1\, \ V2\) * VORZEICHEN(V1+V2) * (-1);
- Aus V wird eine zurückzulegende Wegstrecke D errechnet, indem V mit einem Zeitintervall zwischen zwei Berechnungsdurchgängen multipliziert wird. Weiters kann die zurückzulegende Wegstrecke D mit einem Korrekturfaktor k (z.B. bei einer notwendigen Umrechnung von Zentimetern auf Metern) multipliziert werden. Formel: D = V * (Zeitdifferenz zwischen den Berechnungsdurchgängen) * k;
- Aus der Wegstrecke D und dem Richtungsvektor R[X,Y,0] wird ein
Translationsvektor T[X,Y,0] errechnet, indem ein Betrag des Richtungsvektors R[X,Y,0] auf die Länge der Wegstrecke D berechnet wird. D.h. eine negative
Wegstrecke D bewirkt eine Umkehrung der aus dem Richtungsvektors R[X,Y,0] erhaltenen Richtung, eine positive Wegstrecke D bewirkt eine Beibehaltung dieser Richtung. Bevorzugt erfolgt die Umrechnung der Geschwindigkeit der Person auf die zurückgelegte Wegstrecke durch eine Graphiksoftware der zentralen Steuermittel 10. Diesbezüglich ist vorteilhaft, dass an die Graphiksoftware statt des
Translationsvektors T[X,Y,0] eine gerichtete durchschnittliche Geschwindigkeit übergeben wird.
- Pro Berechnungsdurchgang wird der Avatar um den Translationsvektor T[X,Y,0] oder entsprechend der gerichteten durchschnittlichen Geschwindigkeit weiterbewegt.
- Darüber hinaus kann die Bewegung des Avatars mit bereits bekannten Algorithmen geglättet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der Avatar mittels üblicher Software- Berechnung in seinen Bewegungen beschränkt und/oder geleitet wird. Hierdurch können Gravitation oder Kollisionen simuliert werden. Die
Blickrichtung des Avatars wird nach üblicher Methodik gemäß der von der 3D-Brille 14 erfassten Blickrichtung gesteuert.
Figur 13 zeigt eine weitere allgemeine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 500 und eine Person bei der Benutzung des Systems 500. Das System 500 weist Cyberfußüberzieher auf und ist mit einem Sitz 1 10 gemäß Figuren 2a-2c ausgestattet. Ferner kann das System ein zentrales Steuermittel 12 und kann ein virtuelles Anzeigemittel, beispielsweise in Form einer 3D-Brille, aufweisen. Der Sitz kann auch gemäß einem Sitz einer anderen hier beschriebenen Ausführungsvariante ausgebildet sein oder durch eine Kombination von Elementen der hier beschriebenen Sitze gebildet sein. Das zentrale Steuermittel 12 ist im rechten Cyberfußüberzieher ausgebildet, kann aber auch im linken Cyberfußüberzieher, in dem virtuellen
Anzeigemittel oder in einem eigenen Gehäuse ausgebildet sein.
Anhand Figur 13 wird in weiterer Folge erläutert, wie eine das System benutzende Person den Avatar veranlasst, sich im virtuellen Raum seitwärts, vorwärts/rückwärts zu Bewegen und/oder sich zu drehen und/oder eine Kurve zu gehen. In diesem Zusammenhang werden die Bewegungen der Füße der Person bzw. die
Geschwindigkeiten der Füße der Person zumindest in X und Y- Koordinaten, vorteilhaft in X, Y und Z-Koordination, und/oder jeweilige Drehungen um diese Achsen aufgeschlüsselt, wobei eine Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung der Füße im Wesentlichen der Y-Komponenten entspricht, eine seitwärts Bewegung im
Wesentlichen der X-Komponente entspricht und eine Bewegung entlang der
Vertikale im Wesentlichen einer Z-Bewegung entspricht. Bei dem in Figur 13 dargestellten Koordinatensystem handelt sich um ein fußfestes Koordinatensystem, wobei der Einfachheit halber in Figur 13 nur eines der fußfesten Koordinatensysteme dargestellt ist.
Die X-Komponente und Y-Komponente der Bewegung der Füße der Person werden vorteilhaft folgendermaßen erfasst:
- mittels zumindest eines in einer Sohle der Cyberfußüberzieher
angeordneten Rollelements, wobei eine Drehung des zumindest einen Rollelements mit zumindest einem Drehwinkelsensor erfasst wird. Der Drehwinkelsensor kann durch einen optischen Sensor, beispielsweise einen Laser, oder magnetischen Sensor, beispielsweise einen Hallsensor gebildet sein. Bevorzugt ist das zumindest eine Rollelement durch eine Kugel oder durch eine Allseitenrolle gebildet. Vorteilhaft ist am zumindest einen Rollelement zusätzlich ein Belastungssensor angebracht, der eine auf das zumindest eine Rollelement aufgebrachte Belastungen erfasst;
- mittels zumindest eines dezentral zu der Person angeordneten optischen Sensors entsprechend System 200b gemäß Figur 7, der zumindest die Bewegungen der Füße erfasst. Mit dem zumindest einen dezentral angeordneten optischen Sensor kann auch eine Z-Komponente der Bewegung der Füße der Person erfasst werden;
- mittels zumindest zwei Positionssensoren, wobei jeweils ein
Positionssensor in einem Cyberfußüberzieher ausgebildet ist. Die Positionssensoren ermitteln ihre Position vorteilhaft mittels um das System herum angeordneten Referenzpunkten.
und/oder - mittels zumindest zwei optischer Sensoren, wobei jeweils ein optischer Sensor in einem Cyberfußüberzieher ausgebildet ist. Die optischen Sensoren sind dabei zum Beispiel entsprechend optischer Sensor ausgebildet, die auch bei Computermäusen eingesetzt werden.
Anhand der erfassten X-Komponenten und Y-Komponenten der Bewegungen der Füße der Person bestimmt das zentrale Steuermittel, ob die Person
Seitwärtsbewegungen, Vorwärts-/ Rückwärtsbewegungen, Drehbewegungen oder Kurvengehbewegungen ausführen will. Diesbezüglich ist vorteilhaft pro
Cyberfußüberzieher zumindest ein Näherungssensor und/oder zumindest ein
Drucksensor in den Cyberfußüberziehern ausgebildet. Zweckmäßig ist der zumindest eine Näherungssensor und/oder zumindest eine Drucksensor in Längsrichtung der Cyberfußüberzieher im vorderen Bereich der Sohle der Cyberfußüberzieher ausgebildet. Im Speziellen ist der zumindest eine Näherungssensor und/oder
Drucksensor in einem Bereich des Cyberfußüberziehers ausgebildet, der, wenn die Person den Cyberfußüberzieher trägt, im Bereich der Fußballen der Person angeordnet ist.
Um eine Unterscheidung der zentralen Steuermittel zwischen Seitwärtsbewegungen, Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung, Drehbewegungen oder Kurvengehbewegungen zu verbessern, besteht auch die Möglichkeit, dass Drehbewegungen der Füße um die Z-Achse erfasst werden. Dies kann zum Beispiel durch die extern zu den
Cyberfußüberziehern angeordneten optischen Sensoren und/oder zwei auf jeweils einem Cyberfußüberzieher angeordneter optischer Sensoren und/oder Rollelemente und/oder Positionssensoren erfolgen. Mittels externer zu den Cyberfußüberziehern angeordneter optischer Sensoren besteht auch die Möglichkeit, Drehbewegungen der Füße der Person um die X-Achse und Y-Achse zu erfassen.
Die Umrechnung der Bewegungen der Füße der das System benutzenden Person auf die Bewegungen des virtuellen Avatars im virtuellen Raum erfolgt durch das zentrale Steuermittel 12 gemäß zumindest einem der folgenden Kriterien:
- Größe der X-Komponente der Bewegung der Füße der Person in Relation zur Y-Komponente der Bewegung der Füße. Ist die Y-Komponente der Bewegung der Füße der Person annähernd null und eine X-Komponente vorhanden, wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist die X- Komponente der Bewegung der Füße der Person annähernd null und ist eine Y-Komponente vorhanden, wird der virtuelle Avatar vorwärts/ rückwärts bewegt.
- Drehung der Füße um die Z-Achse. Eine Drehung der Füße um die Z- Achse bei einer Gehbewegung ist ein starker Indikator dafür, dass die Person den virtuellen Avatar veranlassen will, eine Kurvengehbewegung auszuführen.
- Größe der X-Komponente der Bewegung der Füße der Person in Relation zu einer Rotationsbewegung der Person am Sitz sitzend. Ist eine X- Komponente vorhanden und die Person führt im Wesentlichen am Sitz sitzend keine Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund aus, d. h. eine Drehung des Beckens der Person ist annähernd null, wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist eine X-Komponente vorhanden und die Person führt am Sitz sitzend eine signifikante Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund aus, d.h. eine signifikante Drehung des Beckens der Person wird erfasst, wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung um die eigene Achse zu vollziehen. Die Drehung des Körpermittelpunktes wird dabei vorteilhaft durch den zumindest einen dezentral angeordneten optischen Sensor und/oder anhand einer Drehung des Sitzelements 105 gegenüber einem Untergrund durch einen Rotationssensor am Sitz 1 10 ermittelt. Der Rotationssensor ist vorteilhaft am Stützelement 103 angebracht.
- Druckkraft auf die Sohle des Cyberfußüberziehers. Eine Druckkraft auf die Sohle im vorderen Bereich der Cyberfußüberzieher im Bereich der
Fußballen der Person und eine Drehung des Körpermittelpunktes der Person um die eigene Achse ist ein starker Indikator dafür, dass die Person den virtuellen Avatar veranlassen will, eine Drehung zu vollziehen.
- Bei Vorhandensein von Rollelementen in den Cyberfußüberziehern
Belastung auf die Rollelemente. Bei einer hohen Belastung auf die
Rollelemente und bei Vorhandensein einer X-Komponente der Bewegung der Füße wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen. Bei einer geringen Belastung, d.h. bei einer Belastung von annähernd null, auf die Rollelemente und bei Vorhandensein einer X-Komponente der Bewegung der Füße wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine
Seitwärtsbewegung zu vollziehen.
- Abstand bestimmter Bereiche der Sohle der Cyberfußüberzieher zur
Unterlage. Ist ein Abstand zwischen vorderem Bereich der
Cyberfußüberzieher in dem Bereich der Fußballen der Person und der Unterlage vorhanden und ist eine X-Komponente der Bewegung der Füße der Person vorhanden, wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Ist ein Abstand zwischen vorderem Bereich der Cyberfußüberzieher in dem Bereich der Fußballen der Person und der Unterlage null und ist eine X- Komponente der Bewegung der Füße der Person vorhanden, wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen.
- Stellung der Beine. Sind die Beine der Person im Wesentlichen
rechtwinkelig abgewinkelt und ist eine X-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar seitwärts bewegt. Sind die Beine der Person im
Wesentlichen ausgestreckt und ist eine X-Komponente vorhanden wird der virtuelle Avatar veranlasst, eine Drehung zu vollziehen. Die Ermittlung der Stellung der Beine erfolgt vorteilhaft durch den zumindest einen extern angeordneten optischen Sensor und/oder die Positionssensoren.
Ein Cyberfußüberzieher mit einem Rollelement in Form einer Kugel 77 und einem Näherungssensor 78 ist beispielsweise in Form einer Sandale 50d in Figur 14 ausgebildet. Die Sandale 50d ist ansonsten im Wesentlichen, bezogen auf ihren Aufbau, gleich zu der Sandale 50b gemäß Figur 4b, wobei Teile, die bei der Sandale 50d gleich zu den Teilen der Sandale 50b gemäß Figur 4b sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es sei hier noch angemerkt, dass Elemente und Ausführungsformen von
Cyberfußüberziehern, Sitzen, Sensoren, etc. einer Ausführungsvariante auch beliebig mit anderen Ausführungsvarianten kombiniert werden können. Es kann jeweils eine beliebige Ausführungsform eines Sitzes, von Cyberfußüberziehern oder von Sensoren in sämtlichen erfindungsgemäßen Vorrichtungen anstelle der jeweils beschriebenen Variante zum Einsatz kommen.
Darüber hinaus sei hier noch darauf hingewiesen, dass das fußfeste
Koordinatensystem beschrieben zum erfindungsgemäßen System 500 gemäß Figur 13 auch für sämtliche anderen beschriebenen Ausführungsbeispiele Gültigkeit hat. Ferner sei in diesem Zusammenhang noch erwähnt, dass das zum
erfindungsgemäßen System 500 gemäß Figur 13 Beschriebene auch für sämtliche weiteren hier beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, wobei die
Cyberfußüberzieher der Systeme 100, 200a, 300 und 400 dazu mit einem
Rollelement entsprechend den Cyberfußüberziehern 50d gemäß Figur 14, einem optischen Sensor und/oder einem Positionssensor ausgebildet sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den folgenden numerierten Ausführungsbeispielen (NAB) angeführt:
NAB 101 . System (100; 200a; 200b; 300; 400) zur Erkennung von Bewegungen von einer das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person und zur
Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend
einen Sitz (1 10; 210; 410) auf welchem die das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzende Person sitzt und welcher drehbar gegenüber einem Untergrund ausgebildet und so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom
Knie zum distalen Ende der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person möglich ist,
Sensoren, die die Bewegungen der Person erfassen,
ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel (14) und
ein zentrales Steuermittel (10), welches mit den Sensoren und dem Anzeigemittel
(14) zum Kommunizieren verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der
Sensoren den vom Anzeigemittel (14) angezeigten virtuellen Raum verändert, dadurch kennzeichnet, dass
das System (100; 200a; 200b; 300; 400) Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) aufweist, die eine Sohle (58; 71 ) und Befestigungsmittel (61 ; 62; 74; 76) aufweisen, mit welchen die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) an den Beinen der das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person befestigbar sind,
dass das zentrale Steuermittel (10) ausgebildet ist die von den Sensoren erfasste Bewegung der Beine in eine synchrone, richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen, und dass die Sohle (58; 71 ) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400)
benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person möglich ist.
NAB 102. System (100; 200a; 300; 400) nach NAB 101 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Sohle der Cyberfußüberzieher (50b; 50c) zumindest ein Rollelement (56) ausgebildet ist.
NAB 103. System (100; 200a; 300; 400) nach NAB 102, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest einen Drehwinkelsensor, insbesondere einen
Hallsensor, umfassen, der eine Bewegung des zumindest einen Rollelements erfasst.
NAB 104. System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -103, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Sohle (58; 71 ) der
Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) in Längsrichtung der Sohle (58; 71 ) konvex ist.
NAB 105. System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach NAB 104, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sohle (58; 71 ) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) in Längsrichtung einen vorderen Bereich (52) und einen hinteren Bereich (51 ) aufweist, wobei ein Radius der konvexen Wölbung der Sohle (58; 71 ) in dem vorderen Bereich (52) der Sohle (58; 71 ) größer ist als in dem hinteren Bereich (51 ) der Sohle (58; 71 ).
NAB 106. System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -105, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Sohle (58; 71 ) in Querrichtung konvex ist und dass die Sohle (58; 71 ) in Querrichtung seitliche Bereiche (54) und einen zwischen den seitlichen Bereichen (54) mittig angeordneten Bereich (53) aufweist, wobei die seitlichen Bereiche (54) der Sohle (58; 71 ) so ausgebildet sind, dass sie einen höheren Reibwert aufweisen, als der mittig angeordnete Bereich (53).
NAB 107. System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -106, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Näherungssensoren,
Beschleunigungssensoren, magnetische Sensoren und/oder optische Sensoren umfassen, wobei die Sensoren in den Cyberfußüberziehern (50a; 50b; 50c) ausgebildet sind.
NAB 108. System (200b) nach einem der NAB 101 -107, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest einen in Betriebslage dezentral zu der das System (200b) benutzenden Person angeordneten optischen Sensor (220a), insbesondere einen Infrarot basierten optischen Sensor, umfassen, wobei der zumindest eine optische Sensor (220a) die Bewegung der das System (200b) benutzenden Person erfasst.
NAB 109. System (200b) nach NAB 108, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Kleidung der das System (200b) benutzenden Person und/oder an den
Cyberfußüberziehern (50a) aktive und/oder passive Motion Capture Marker (59) angebracht sind.
NAB 1 10. System (200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -109, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (210; 410) eine Lehne und/oder Armlehnen aufweist.
NAB 1 1 1 . System (100; 200a; 200b; 300) nach einem der NAB 101 -1 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (1 10; 210) ein Sitzelement (105; 205) umfasst, das im Wesentlichen die Form eines Fahrradsitzes oder eines Sattels aufweist.
NAB 1 12. System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -1 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines aus den Cyberfußüberziehern (50a; 50b; 50c) und dem Untergrund mit einer Textilie versehen ist und dass das andere aus den Cyberfußüberziehern (50a; 50b; 50c) und dem Untergrund (104; 204; 404) eine Oberfläche mit einem geringen Reibwert aufweist. NAB 1 13. System (100; 200a; 200b; 400) nach einem der NAB 101 -1 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100; 200a; 200b; 400) eine Auftrittsfläche (104; 204; 404) aufweist, die um den Sitz (1 10; 210; 410) angeordnet ist und am
Untergrund aufliegt.
NAB 1 14. Verfahren zur Umrechnung einer Bewegung einer das System (100; 200a; 200b; 300; 400) nach einem der NAB 101 -103 benutzenden Person auf einen sich in einem virtuellen Raum bewegenden Avatar, umfassend die folgenden Schritte:
- Erfassen einer Geschwindigkeit der Beine, insbesondere der Füße, der das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person mit den Sensoren;
- Erfassen eines Richtungsvektors einer beabsichtigten Bewegungsrichtung der das System (100; 200a; 200b; 300; 400) benutzenden Person mittels der Sensoren;
- Ermitteln einer in einem Zeitintervall zurückgelegten Wegstrecke in
Bewegungsrichtung; und
- Bewegen eines virtuellen Avatars entsprechend dem Richtungsvektor und der errechneten Wegstrecke.
NAB 201 . System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) zur Erkennung von
Bewegungen von einer das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend
einen Sitz (1 10; 210; 410) auf welchem die das System (100; 200a; 200b; 300; 400;
500) benutzende Person sitzt und welcher drehbar gegenüber einem Untergrund ausgebildet und so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom
Knie zum distalen Ende der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person möglich ist,
Sensoren, die die Bewegungen der Person erfassen,
ein einen virtuellen Raum anzeigendes Anzeigemittel (14) und ein zentrales Steuermittel (10, 12), welches mit den Sensoren und dem Anzeigemittel (14) zum Kommunizieren verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren den vom Anzeigemittel (14) angezeigten virtuellen Raum verändert, dadurch kennzeichnet, dass
das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) aufweist, die eine Sohle (58; 71 ) und Befestigungsmittel (61 ; 62; 74; 76) aufweisen, mit welchen die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) an den Beinen der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person befestigbar sind, dass das zentrale Steuermittel (10, 12) ausgebildet ist die von den Sensoren erfasste Bewegung der Füße der das System benutzenden Person (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) in zumindest eine X-Komponente und eine Y-Komponente aufzuschlüsseln und in eine synchrone, richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen, wobei eine X-Komponente im Wesentlichen einer Seitwärtsbewegung der Füße entspricht und wobei eine Y- Komponente im Wesentlichen einer Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung entspricht, und dass die Sohle (58; 71 ) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abrollbewegung der Füße der das System (100; 200a; 200b; 300; 400, 500) benutzenden Person möglich ist.
NAB 202. System (500) nach NAB 201 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Sohle jedes Cyberfußüberziehers (50d) zumindest ein Rollelement ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Rollelement durch eine Kugel (77) oder eine Allseitenrolle gebildet ist und wobei die Sensoren pro Rollelement zumindest einen
Drehwinkelsensor, insbesondere einen Hallsensor, umfassen, der eine Bewegung des zumindest einen Rollelements erfasst.
NAB 203. System (500) nach NAB 202, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sensoren pro Cyberfußüberzieher zumindest einen Belastungssensor umfassen, wobei der zumindest eine Belastungssensor zur Ermittlung einer auf das zumindest eine Rollelement aufgebrachten Belastung ausgebildet ist. NAB 204. System nach einem der NAB 201 -203, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Positionssensoren, optische Sensoren, magnetische Sensoren und/oder Gyrometer umfassen, wobei in jedem Cyberfußüberzieher zumindest ein Positionssensor, zumindest ein optischer Sensor, zumindest ein magnetischer Sensor und/oder zumindest ein Gyrometer ausgebildet ist.
NAB 205. System (200b; 500) nach einem der NAB 201 -204, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest einen in Betriebslage dezentral zu der das System (200b) benutzenden Person angeordneten optischen Sensor (220a), insbesondere einen Infrarot basierten optischen Sensor, umfassen, wobei der zumindest eine optische Sensor (220a) die Bewegung der das System (200b; 500) benutzenden Person erfasst.
NAB 206. System (500) nach einem der NAB 201 -205, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Drucksensoren und/oder Näherungssensor (78) umfassen, wobei pro Cyberfußüberzieher (50d) zumindest ein Drucksensor und/oder zumindest ein Näherungssensor (78) ausgebildet ist/ sind und wobei der zumindest eine
Drucksensor und/oder der zumindest eine Näherungssensor (78) in Längsrichtung in einem vorderen Bereich (52) des Cyberfußüberziehers (50d) ausgebildet ist/sind.
NAB 207. Verfahren zum Steuern von Bewegungen eines virtuellen Avatars mit einem System (500) nach NAB 205 oder NAB 206, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegungen der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen eines Abstands zwischen vorderen Bereich (52) der Cyberfußüberzieher (50d) und dem Untergrund der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
NAB 208. Verfahren nach NAB 207, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen eines Abstands von null zwischen vorderen Bereich (52) der Cyberfußüberzieher (50d) und dem Untergrund der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu drehen. NAB 209. Verfahren nach NAB 207 oder NAB 208, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zumindest eines Rollelements und eines Belastungssensors, welcher die Belastung auf das zumindest eine Rollelement ermittelt, und bei
Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen einer Belastung auf das zumindest eine Rollelement von annähernd null der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
NAB 210. Verfahren nach einem der NAB 207-209, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen der Sensoren, dass die das System (500) benutzende Person am Sitz sitzend im Wesentlichen keine
Rotationsbewegung gegenüber dem Untergrund vollzieht, der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (10; 12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
NAB 21 1 . Verfahren nach einem der NAB 207-210, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und Erkennen einer Y-Komponente von im Wesentlichen null der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (12)
angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.
NAB 212. Verfahren nach einem der NAB 207-21 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen der Sensoren einer X-Komponente der Bewegung der Füße der das System (500) benutzenden Person und bei Erkennen der Sensoren von im Wesentlichen rechtwinkelig abgewinkelten Beinen der virtuelle Avatar durch das zentrale Steuermittel (10; 12) angesteuert wird, sich seitwärts zu bewegen.

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen von einer die Vorrichtung benutzenden Person, umfassend:
einen Sitz (1 10; 210; 410) mit einem Stützelement (103; 203), das dazu eingerichtet ist,
dass ein Sitzelement (105; 205; 405), auf dem die die Vorrichtung benutzende Person sitzen kann, an einem oberen Teil des Stützelementes (103; 203) befestigbar ist, und
dass die Last des Sitzelementes (105; 205; 405) im Wesentlichen entlang einer vertikal angeordneten Längsachse des Stützelementes (103; 203) aufgenommen und nach unten an einen Untergrund weitergeleitet wird,
wobei der Sitz (1 10; 210; 410) drehbar gegenüber dem Untergrund ausgebildet ist, und
wobei der Sitz (1 10; 210; 410) so ausgeformt ist, dass zumindest eine Bewegung der Beine vom Knie zum distalen Ende der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist;
Sensoren, die die Bewegungen der Füße der die Vorrichtung benutzenden Person erfassen; und
Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) zur Aufnahme von mindestens einem der Sensoren,
wobei die Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) jeweils eine Sohle (58; 71 ) und Befestigungsmittel (61 ; 62; 74; 76) aufweisen, mit welchen die
Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) an den Beinen der die Vorrichtung benutzenden Person befestigbar sind, und
wobei die Sohle (58; 71 ) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d) so gewölbt ist, dass bei der Bewegung der Beine der die Vorrichtung benutzenden Person eine kontinuierlich gleitende Abroll beweg ung der Füße der die Vorrichtung benutzenden Person möglich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner das Sitzelement (105; 205) umfasst, wobei das Sitzelement (105; 205) so
1 ausgeformt ist, dass die Oberschenkel der die Vorrichtung benutzenden Person im Wesentlichen nicht auf dem Sitzelement (105; 205) aufliegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (105; 205) im Wesentlichen die Form eines Fahrradsitzes oder eines Sattels aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (405) im Wesentlichen eine flächige Sitzfläche aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (103; 203) entlang seiner Längsachse im Wesentlichen unterhalb des Schwerpunktes des Sitzelementes (105; 205; 405) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Stützelementes (103; 203) drehbar gegenüber einem unteren Teil des Stützelementes (103; 203) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (103; 203) eine Gasdruckfeder umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Sohle (58; 71 ) der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c) in Längsrichtung der Sohle (58; 71 ) konvex ist,
wobei die Sohle (58; 71 ) in Längsrichtung einen vorderen Bereich (52) und einen hinteren Bereich (51 ) aufweist, und
wobei ein Radius der konvexen Wölbung der Sohle (58; 71 ) in dem vorderen Bereich (52) der Sohle (58; 71 ) größer ist als in dem hinteren Bereich (51 ) der Sohle (58; 71 ).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Sohle (58; 71 ) in Querrichtung konvex ist, und
2 dass die Sohle (58; 71 ) in Querrichtung seitliche Bereiche (54) und einen zwischen den seitlichen Bereichen (54) mittig angeordneten Bereich (53) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Bereiche (54) der Sohle (58; 71 ) stärker gekrümmt sind als der mittlere Bereich.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Bereiche (54) der Sohle (58; 71 ) so ausgebildet sind, dass sie einen höheren Reibwert aufweisen, als der mittig angeordnete Bereich (53).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner einen Ständer (101 ; 201 ) umfasst, der das Stützelement (103; 203) aufnimmt und mit dem Untergrund verbindet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so gestaltet ist, dass der Ständer (101 ; 201 ) die durch den Sitz (1 10; 210; 410) gewährte Beinfreiheit der die Vorrichtung benutzenen Person nicht einschränkt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Auftrittsfläche (104; 204; 404) umfasst, die so um den Sitz (1 10; 210; 410) angeordnet ist, dass die Füße der die Vorrichtung benutzenden Person über die Auftrittsfläche (104; 204; 404) abrollen können.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so gestaltet ist, dass ein Sockelabschnitt des Ständers (101 ; 201 ) unterhalb der Auftrittsfläche (104; 204; 404) angeordnet ist oder die Auftrittsfläche
(104; 204; 404) als Sockelabschnitt des Ständers (101 ; 201 ) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Schalung umfasst,
wobei die Schalung eine Ausnehmung zur Durchführung des Stützelementes (103; 203) aufweist,
wobei die Schalung ein Mittel zum Fixieren des Ständers (101 ; 201 ) aufweist,
3 wobei an der Oberseite der Schalung die Auftrittsfläche (104; 204; 404) angeordnet ist, und
wobei die Schalung einen Sockelabschnitt des Ständers (101 ; 201 ) verkleidet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (1 10; 210; 410) ein Drehstuhl ist, der Ständer (101 ; 201 ) ein Fußkreuz des Drehstuhls ist, und das Fußkreuz innerhalb der Schalung unter der Auftrittsfläche (104; 204; 404) fixiert ist.
18. System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) zur Erfassung von Bewegungen von einer das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person und zur Transformation der Bewegungen in einen virtuellen Raum, umfassend:
die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -17;
wobei das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) dazu eingerichtet ist, die von den Sensoren erfassten Bewegungen der Füße in eine synchrone,
richtungsidente und geschwindigkeitsidente Fortbewegung eines virtuellen Avatars im virtuellen Raum umzurechnen.
19. System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) ferner dazu eingerichtet ist, die von den Sensoren erfasste Bewegung der Füße der das System (100; 200a; 200b; 300; 400; 500) benutzenden Person in zumindest eine X- Komponente und eine Y-Komponente aufzuschlüsseln,
wobei eine X-Komponente im Wesentlichen einer Seitwärtsbewegung der Füße entspricht, und
wobei eine Y-Komponente im Wesentlichen einer Vorwärts-/
Rückwärtsbewegung entspricht.
20. Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -16, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen des Sitzes (1 10; 210; 410) mit dem Stützelement (103; 203), das dazu eingerichtet ist, dass ein Sitzelement (105; 205; 405) an dem oberen Teil des Stützelementes (103; 203) befestigbar ist;
4 Bereitstellen der Sensoren; und
Bereitstellen der Cyberfußüberzieher (50a; 50b; 50c; 50d).
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Sitzes (1 10; 210; 410) die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen des Sitzelementes (105; 205; 405); und
Montieren des Sitzelementes (105; 205; 405) an dem oberen Teil des
Stützelementes (103; 203).
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Sitzelementes (105; 205; 405) die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Sitzgelegenheit mit dem Sitzelement (105; 205; 405); und Demontieren des Sitzelementes (105; 205; 405) von der Sitzgelegenheit.
23. Verfahren nach Anspruch 20 zum Herstellen der Vorrichtung nach
Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Sitzes (1 10; 210; 410) die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen des Sitzes (1 10; 210; 410), der als Drehstuhl mit Fußkreuz ausgeführt ist; und
Setzen der Schalung auf das Fußkreuz des Sitzes (1 10; 210; 410), sodass die Schalung das Fußkreuz verkleidet, wobei das Stützelement (103; 203) des Sitzes (1 10; 210; 410) durch die Ausnehmung der Schalung geführt wird.
5
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