一种VR跑步机底座

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，更具体地说，涉及一种VR跑步机底座。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR，是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身临其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。VR跑步机作为VR配套外设设备，可以直接转换成用户在虚拟空间中的各种运动方式，比如走路、跑步等，可以有效地扩展和增强VR设备所带来体验效果的沉浸感，同时玩家也锻炼了身体。常见的VR跑步机包括设置有踩踏面的VR跑步机底座以及用于固定体验者腰部的固定装置；现有VR跑步机底座，常见的有使用VR跑步机之前，需先穿上配套的鞋子，鞋子上配套运动传感器，让玩家可以透过脚步来控制角色的移动，或者是现有VR跑步机底座采用万向球来实现玩家的多方位运动。但是现有VR跑步机底座存在以下局限性，一是VR场景体验前需要穿着配套的鞋具，通过与VR跑步机底座产生滑动摩擦来达到控制移动的效果，不仅需要使用指定的鞋子，而且滑动摩擦与正常行走体验有很大的差距，而且玩家需要在公共场合拖换鞋子也限制公共场合的推广体验；二是设备磨损的更换成本高；三是体验时没有可变阻力感，不能够随着场景不同改变不同的行走体验；四是只存在单一平面的运动，不能实现多自由度体验如上下坡、坠落等。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种VR跑步机底座，以克服现有VR跑步机底座不能实现可变阻力感、运动平面单一化的不足。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种VR跑步机底座，其特征在于，包括：外壳体、气缸、环形基座和可变磁吸力机构，所述外壳体由圆形上盖板、侧围板和圆形底板围合而成，圆形上盖板上均匀开设有通孔，侧围板通过气缸与环形基座连接；所述气缸的数量至少为三个，至少三个气缸沿环形基座周向均匀分布，气缸的活塞杆端部与侧围板铰接，气缸的缸筒端部与环形基座铰接；所述可变磁吸力机构位于外壳体内部，可变磁吸力机构的数量与圆形上盖板上所开设的通孔数量一致，且一一对应，可变磁吸力机构包括环形永磁体、通电螺线管、圆形金属球和支架，所述支架的底部固定在圆形底板上，支架的上部设置有圆弧凹槽；所述圆形金属球为空心圆形金属球，圆形金属球可转动地坐于所述圆弧凹槽内，圆形金属球的一部分通过开设在圆形上盖板上的通孔露出于外壳体；所述通电螺线管设置在圆形金属球外部，通电螺线管的内径大于圆形金属球的直径，通电螺线管的底部固定在支架上，同时通电螺线管与外部电源电性连接；所述环形永磁体与通电螺线管同轴设置，并固定在通电螺线管内部。

进一步，所述圆形金属球从圆形上盖板的表面露出部分的高度为2mm～3mm。

进一步，所述圆形金属球的表面喷涂有耐磨涂层。

作为本发明的优选方案，所述支架为金属支架。

进一步，所述环形永磁体的磁场方向和通电螺线管内部的磁场方向一致。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

1、本发明设计的VR跑步机底座，实现了不需要配备额外的鞋具即可方便快捷的进行VR体验，降低了VR体验的推广难度，为VR游戏的设计提供了更宽广的平台，使游戏走向多样化。

2、本发明设计的VR跑步机底座实现了传统VR设备不能给使用者带来的如行走阻力模拟、坠落感模拟体验，提供了更多游戏与玩家之间的互动感。

3、本发明通过利用基本的物理原理，使用简单的机械结构，使得整台装置的可靠性得到提高，维护方便，具有良好的社会效益和经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

图1为整个VR跑步机底座的结构示意图；

图2为VR跑步机底座的局部放大图；

图3为可变磁吸力机构的主视图；

图4为多个可变磁吸力机构安装排列在一起的视图。

图中各标记如下：1-圆形上盖板；2-侧围板；3-圆形底板；4-气缸；5-环形基座；6-环形永磁体；7-通电螺线管；8-圆形金属球；9-支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明公开了一种VR跑步机底座，包括外壳体、气缸4、环形基座5和可变磁吸力机构，所述外壳体由圆形上盖板1、侧围板2和圆形底板3围合而成，圆形上盖板1作为VR跑步机底座的踩踏面，圆形上盖板1上均匀开设有通孔，侧围板2通过气缸4与环形基座5连接；所述气缸4的数量至少为三个，至少三个气缸4沿环形基座5周向均匀分布，气缸4的活塞杆端部与侧围板2铰接，气缸4的缸筒端部与环形基座5铰接，气缸4用于支撑外壳体并控制外壳体的状态，如控制外壳体处于水平状态或倾斜状态；所述可变磁吸力机构位于外壳体内部，可变磁吸力机构的数量与圆形上盖板1上所开设的通孔数量一致，且一一对应，可变磁吸力机构包括环形永磁体6、通电螺线管7、圆形金属球8和支架9，所述支架9的底部固定在圆形底板3上，支架9的上部设置有圆弧凹槽；所述圆形金属球8为空心圆形金属球，圆形金属球8可转动地坐于所述圆弧凹槽内，圆形金属球8的一部分通过开设在圆形上盖板1上的通孔露出于外壳体，优选地，圆形金属球8从圆形上盖板1的表面露出部分的高度为2mm～3mm，因为高出的范围过大，圆形金属球8对应于通电螺线管7口部的截面直径也就越大，此时需要加大环形永磁体6的内径，环形永磁体6内径加大而外径不变时，压缩了环形永磁体6的体积，减少了磁吸力。使用者踩踏在VR跑步机底座上时，脚掌与圆形金属球8直接接触，圆形上盖板1主要起到的作用是绝缘作用，并辅助支撑使用者；所述通电螺线管7设置在圆形金属球8外部，通电螺线管7的内径大于圆形金属球8的直径，通电螺线管7的底部固定在支架9上，同时通电螺线管7与外部电源电性连接；所述环形永磁体6与通电螺线管7同轴设置，并固定在通电螺线管7内部，环形永磁体6的磁场方向和通电螺线管7内部的磁场方向一致。

进一步的，所述圆形上盖板1的材质为非导电材料，如陶瓷，聚甲基丙烯酸酯，或者使用低导电率材料再配合绝缘材质如铝合金上覆盖绝缘橡胶。

进一步的，所述的环形永磁体6可以是常见的永磁体，也可以是预磁化材料，调节磁场强度。

进一步的，圆形金属球8采用强磁性金属，使其能受更大的吸力；如：钐钴、铁氧体；

进一步的，圆形金属球8的表面喷涂有耐磨涂层或经过强化处理，使其使用寿命更长，耐磨涂层的材料为氧化铝陶瓷喷涂磨料、KN1000耐磨涂料以及KN-VS耐磨涂料，强化处理是在强磁性材料中参杂铬、锰等合金元素，提高金属的耐磨性。

因为VR跑步机底座内部存在着通电螺线管7以及圆形金属球8接触摩擦产生的热量，考虑强度、导热性等问题，本发明中的支架9作为圆形金属球8的支撑体优选金属材质，如铸铁、铝合金等材料。

进一步的，支架9与圆形金属球8接触部分可采用可拆卸式的贵金属，如银铜合金、银镁合金、银镍合金等，减少摩擦阻力的同时减少制造成本。

支架9采用便宜的铸铁制造支架本体加上贵金属的接触部分。

具体的，本发明的工作原理如下：

将本发明提出的VR跑步机底座放置在室内，使用者站立在VR跑步机底座上，鞋底与圆形金属球8高于圆形上盖板1的部分接触，此时圆形金属球8受到一个向下的作用力。设备开始运行，圆形金属球8受到环形永磁体6以及通电螺线管7的吸引力，最终等效作用在支架9上的压力远小于设备未通电前使用者作用给圆形金属球8的压力。使用者开始运动，此时鞋底与圆形金属球8产生相对运动，进而实现使用者在原地即可实现行走、跳跃等运动。调整外部电源通入通电螺线管7的电流大小实现对圆形金属球8吸引力的改变，进而改变使用者需要施加给圆形金属球8的滚动力，从而实现变阻力的运动感受；改变气缸4伸缩数量，实现整个运动平台的倾斜，即外壳体的倾斜，模拟游戏内的场景。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。