REINECKE TOBIAS (DE)
| JP2001171815K1 | ||||
| JP2001171815A | 2001-06-26 |
ALESSANDRO DE LUCA ET AL: "Motion Control of the CyberCarpet Platform", IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, IEEE SERVICE CENTER, NEW YORK, NY, US, vol. 21, no. 2, 1 March 2013 (2013-03-01), pages 410 - 427, XP011494343, ISSN: 1063-6536, DOI: 10.1109/TCST.2012.2185051
DE LUCA A ET AL: "Control design and experimental evaluation of the 2D CyberWalk platform", INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS, 2009. IROS 2009. IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 10 October 2009 (2009-10-10), pages 5051 - 5058, XP031580968, ISBN: 978-1-4244-3803-7
| Patentansprüche 1 ) Eingabevorrichtung zur Schaffung und Kontrolle eines Avatars in einer rechnergenerierten Umgebung, mit einer Lauffläche (1), unter Verwendung einer ortsfesten Erfassungseinrichtung (12) und einer am Aufstellungsort angeordneten Fördereinrichtung (4), wobei an der Fördereinrichtung (4) eine Führung (3) angebracht ist und sich in der Führung (3) Rollkörper (2) befinden welche die Lauffläche (1) für eine Person (7) bilden und wenigstens ein Teil der Rollkörper (2) mit der Fördereinrichtung (4) wechselwirkt und die Führung (3) mit Rollkörpern (2) relativ zum Aufstellungsort, um eine zur Lauffläche (1 ) senkrechte Drehachse (5) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) den Rotationswinkel der Person (7), bei deren Rotation um eine zur Lauffläche (1) im Wesentlichen senkrechte Achse erfasst und dieser die Rotation der Führung (3) vornehmlich beeinflusst. 2) Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Avatar von der Rotation der Führung (3) kontrolliert wird. 3) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) die Körperhaltung der Person (7) mittels Tiefeninformationen räumlich erfasst und diese in Gelenkpunkte (11 ), vorzugsweise der Schulter und des Beckens, jeweils rechts und links überführt werden und die Positionen der Gelenkpunkte (11) mittels einer Winkelregelung die Rotation der Führung (3) wesentlich beeinflussen. 4) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) die Person während der Kontrolle des Avatars stets frontal oder teilfrontal erfasst. 5) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevor chtung mit einer Positionsregelung ausgestattet ist, welche die Position der Person (7) quer zur Längsmittellinie (6) betrachtet, stets weitestgehend am selben Ort, vorzugsweise senkrecht über dem Schnittpunkt der Drehachse (5) mit der Lauffläche (1) ausregelt. 6) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung mit einer Lateralkorrektur ausgestattet ist, welche die Laufrichtung (8) der Person (7) beim Laufen seitlich versetzt zur Längsmittellinie (6), immer schräg zur Längsmittellinie (6) hin ausrichtet, und die seitliche Abweichung der Person (7) beim Laufen somit stetig wieder reduziert wird. 7) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung mit einer Drehpunktverlagerung ausgestattet ist, wobei der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1 ) um die seitliche Abweichung der Person (7) von der Drehachse (5), längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, verschoben wird und sich der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1) längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, somit stets senkrecht unter der Position der Person (7) befindet, wenn diese seitlich versetzt zur Drehachse (5) auf der Lauffläche steht und sich dort dreht. 8) Eingabevorhchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorhchtung mit einer Startsicherung ausgestattet ist, wobei die Führung (3) erst dann rotiert und die Fördereinrichtung (4) erst dann fördert, wenn die Person (7) nach dem Betreten der Eingabevorhchtung über einen bestimmten Zeitraum in einer bestimmten Körperhaltung und/oder an einer bestimmten Stelle auf der Lauffläche (1 ) steht. 9) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) zusätzlich zu Tiefeninformationen auch Farbinformationen der Person (7) auf der Lauffläche (1 ) erfasst. 10) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) die Färb- und Tiefeninformationen der auf der Lauffläche (1) befindlichen Person (7) allseitig erfasst, indem die Lauffläche (1 ) vorzugsweise zentrisch unter der Person (7) rotiert, und ohne die Person (7) dabei translatorisch zu transportieren, mittels den Tiefeninformationen der in Rotation versetzten Person (7) das 3D-Modell eines Avatars, vorzugsweise mit einem der Person (7) ähnlichen Körperbau, erzeugt und mit den zugehörigen Farbinformationen versehen wird, wobei einzelne Gelenkpunkte (11) der Person (7) den entsprechenden Gelenken des Avatars zugeordnet werden und sich dessen Glieder in der virtuellen Umgebung während der Kontrolle des Avatars so bewegen, wie diejenigen der Person (7) auf der Lauffläche (1 ). 11) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung zur Schaffung und Kontrolle eines Avatars in einer rechnergenerierten Umgebung, mit einer Lauffläche (1 ), unter Verwendung einer ortsfesten Erfassungseinrichtung (12) und einer am Aufstellungsort angeordneten Fördereinrichtung (4), wobei an der Fördereinrichtung (4) eine Führung (3) angebracht ist und sich in der Führung (3) Rollkörper (2) befinden welche die Lauffläche (1 ) für eine Person (7) bilden und wenigstens ein Teil der Rollkörper (2) mit der Fördereinrichtung (4) wechselwirkt und die Führung (3) mit Rollkörpern (2) relativ zum Aufstellungsort, um eine zur Lauffläche (1) senkrechte Drehachse (5) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationswinkel der Person (7), bei deren Rotation um eine zur Lauffläche (1) im Wesentlichen senkrechte Achse, die Rotation der Führung (3) vornehmlich beeinflusst. 12) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Führung (3) zur Kontrolle des Avatars verwendet wird. 13) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperhaltung der Person (7) mittels Tiefeninformationen von der Erfassungseinrichtung (12) räumlich erfasst und in Gelenkpunkte (11), vorzugsweise für Schulter und/oder Becken, jeweils rechts und links überführt wird und die Positionen der Gelenkpunkte (11 ) die Rotation der Führung (3) mittels Winkelregelung vornehmlich beeinflussen. 14) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Gelenkpunkten (11 ), vorzugsweise denen für Schulter und Becken, jeweils rechts und links, durch Verbinden jeweils eines linken mit einem rechten gleichartigen Gelenkpunkt (11) man Geraden erhält und durch deren senkrechte Projektion auf die Lauffläche (1 ) Winkeldifferenzen zur Längsmittellinie (6) gebildet werden, welche dann als gewichtetes Mittel der Winkeldifferenzen die Rotation der Führung (3) mittels einer Winkelregelung vornehmlich beeinflussen, und das gewichtete Mittel der Winkeldifferenz stetig einem Sollwert von vorzugsweise 90° entspricht, und somit die Laufrichtung (8) der Person (7) stets parallel zur Längsmittellinie (6) ausgeregelt wird. 15) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Person (7) von der Erfassungseinrichtung (12) während der Kontrolle des Avatars stets frontal oder teilfrontal erfasst wird. 16) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Tiefeninformationen der Erfassungseinrichtung (12), ähnlich einer Schwerpunktbildung, ein Linearsteuerpunkt (9) generiert wird, welcher sich beim Beugen, Neigen und Hinknien der Person (7) auch außerhalb von deren Körper befinden kann und der Abstand des Linearsteuerpunkts (9) von der Drehachse (5), quer zur Längsmittellinie (6) betrachtet, die Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) beeinflusst und die Lage des Linearsteuerpunkts (9) mittels einer Positionsregelung stets auf eine Sollposition eingeregelt wird, und sich somit die Person (7), quer zur Längsmittellinie (6) betrachtet, stets weitestgehend am selben Ort, vorzugsweise senkrecht über dem Schnittpunkt der Drehachse (5) mit der Lauffläche (1 ), befindet. 17) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Tiefeninformationen der Erfassungseinrichtung (12), ähnlich einer Schwerpunktbildung, ein Lateralsteuerpunkt (10) generiert wird, welcher sich beim Beugen, Neigen und Hinknien der Person (7) auch außerhalb von deren Körper befinden kann und dieser Lateralsteuerpunkt (10) deckungsgleich mit dem Linearsteuerpunkt (9) sein kann und der Abstand des Lateralsteuerpunkts (10) von der Drehachse (5) längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, dem Sollwert der Winkelregelung der Führung (3), als proportional oder überproportional skalierter Offset zugeführt wird und dadurch die Rotation der Führung (3) beeinflusst, und die Laufrichtung (8) der Person (7) somit beim Laufen seitlich versetzt zur Längsmittellinie (6), immer schräg zur Längsmittellinie (6) hin weist und eine seitliche Abweichung der Person (7) beim Laufen somit stetig wieder reduziert wird. 18) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Lateralsteuerpunkts (10) von der Drehachse (5), längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, als skaliertes Produkt mit der Winkelgeschwindigkeit der Führung (3), der Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) hinzugerechnet wird und der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1 ) somit stets um die seitliche Abweichung des Lateralsteuerpunkts (10) von der Drehachse (5) verschoben ist und sich der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1 ) längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, stets senkrecht unter der Position der Person (7) befindet, wenn diese seitlich versetzt zur Drehachse (5) auf der Lauffläche steht und sich dort dreht. 19) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) nicht aktiv wird, solange sich die Gelenkpunkte (1 1 ) der Füße der Person (7) zueinander in relativer Ruhe und nah am Boden und/oder nah an der Drehachse (5) befinden. 20) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 1 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivieren der Rotation der Führung (3) und/oder der Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) nach dem Betreten der Eingabevorrichtung erst dann möglich ist, wenn sich die Person (7) über einen bestimmten Zeitraum in einer bestimmten Körperhaltung und/oder an einer bestimmten Stelle auf der Lauffläche (1 ) befunden hat. 21 ) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kinematik der Person (7) mittels der Bewegung der Gelenkpunkte (11 ) ausgewertet und bekannten Bewegungsmustern zugeordnet wird und die Rotation der Führung (3) und die Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) anhand des ermittelten Bewegungsmusters vorausschauend angesteuert werden. 22) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Farbinformationen der Person (7) auf der Lauffläche (1) von der Erfassungseinrichtung (12) erfasst und von einer Recheneinheit verarbeitet werden. 23) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Färb- und Tiefen Informationen der auf der Lauffläche (1 ) stehenden Person (7) von der Erfassungseinrichtung (12) allseitig erfasst werden, indem die Lauffläche (1) vorzugsweise zentrisch unter der Person (7) rotiert, ohne die Person (7) dabei translatorisch zu transportieren, und mittels der so gewonnenen Tiefeninformationen der in Rotation versetzten Person (7) das 3D-Modell eines Avatars, vorzugsweise mit einem der Person (7) ähnlichen Körperbau, erzeugt und mit den zugehörigen Farbinformationen versehen wird, wobei einzelne Gelenkpunkte (11) der Person (7) den entsprechenden Gelenken des Avatars zugeordnet werden und sich dessen Glieder in der virtuellen Umgebung während der Kontrolle des Avatars so bewegen, wie diejenigen der Person (7) auf der Lauffläche (1 ). |
| GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 07 Oktober 2016 (07.10.2016) 1 ) Eingabevorrichtung zur Kontrolle eines Avatars in einer rechnergenerierten Umgebung, mit einer Lauffläche (1), unter Verwendung einer am Aufstellungsort angeordneten Fördereinrichtung (4), wobei an der Fördereinrichtung (4) eine Führung (3) angebracht ist und sich in der Führung (3) Rollkörper (2) befinden welche die Lauffläche (1) für eine Person (7) bilden und wenigstens ein Teil der Rollkörper (2) mit der Fördereinrichtung (4) wechselwirkt und die Führung (3) mit Rollkörpern (2) relativ zum Aufstellungsort, um eine zur Lauffläche (1) senkrechte Drehachse (5) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Person (7) um eine zur Lauffläche (1) senkrechte Achse, die Rotation der Führung (3) beeinflusst. 2) Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (12) die Körperhaltung der Person (7) mittels Tiefeninformationen räumlich erfasst und diese in Gelenkpunkte (11), vorzugsweise der Schulter und des Beckens, jeweils rechts und links überführt werden und dadurch die Rotation der Person (7) zugänglich wird und die Positionen der Gelenkpunkte (11) mittels einer Winkelregelung die Rotation der Führung (3) beeinflussen. 3) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung mit einer Drehpunktverlagerung ausgestattet ist, wobei der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1) um die seitliche Abweichung der Person (7) von der Drehachse (5), längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, verschoben wird und sich der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1) längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, somit stets senkrecht unter der Position der Person (7) befindet, wenn diese seitlich versetzt zur Drehachse (5) auf der Lauffläche steht und sich dort dreht. GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 4) Eingabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (12) die Färb- und Tiefeninformationen der auf der Lauffläche (1) befindlichen Person (7) allseitig erfasst, indem die Lauffläche (1) vorzugsweise zentrisch unter der Person (7) rotiert, und ohne die Person (7) dabei translatorisch zu transportieren, mittels den Tiefeninformationen der in Rotation versetzten Person (7) das 3D-Modell eines Avatars, vorzugsweise mit einem der Person (7) ähnlichen Körperbau, erzeugt und mit den zugehörigen Farbinformationen versehen wird, wobei einzelne Gelenkpunkte (11) der Person (7) den entsprechenden Gelenken des Avatars zugeordnet werden und sich dessen Glieder in der virtuellen Umgebung während der Kontrolle des Avatars so bewegen, wie diejenigen der Person (7) auf der Lauffläche (1). 5) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung zur Kontrolle eines Avatars in einer rechnergenerierten Umgebung, mit einer Lauffläche (1), unter Verwendung einer am Aufstellungsort angeordneten Fördereinrichtung (4), wobei an der Fördereinrichtung (4) eine Führung (3) angebracht ist und sich in der Führung (3) Rollkörper (2) befinden welche die Lauffläche (1) für eine Person (7) bilden und wenigstens ein Teil der Rollkörper (2) mit der Fördereinrichtung (4) wechselwirkt und die Führung (3) mit Rollkörpern (2) relativ zum Aufstellungsort, um eine zur Lauffläche (1) senkrechte Drehachse (5) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Führung (3) durch die Rotation der Person (7) um eine zur Lauffläche (1) senkrechte Achse beeinflusst wird. 6) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperhaltung der Person (7) mittels Tiefeninformationen von einer Erfassungseinrichtung (12) räumlich erfasst und in Gelenkpunkte (11), vorzugsweise für Schulter und/oder Becken, jeweils rechts und links überführt wird und dadurch die Rotation der Person (7) zugänglich wird und die Positionen der Gelenkpunkte (11) die Rotation der Führung (3) mittels Winkelregelung beeinflussen. GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 7) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Gelenkpunkten (11), vorzugsweise denen für Schulter und Becken, jeweils rechts und links, durch Verbinden jeweils eines linken mit einem rechten gleichartigen Gelenkpunkt (11) man Geraden erhält und durch deren senkrechte Projektion auf die Lauffläche (1) Winkeldifferenzen zur Längsmittellinie (6) gebildet werden, welche dann als gewichtetes Mittel der Winkeldifferenzen die Rotation der Führung (3) mittels einer Winkelregelung beeinflussen, und das gewichtete Mittel der Winkeldifferenz stetig einem Sollwert von vorzugsweise 90° entspricht, und somit die Laufrichtung (8) der Person (7) stets parallel zur Längsmittellinie (6) ausgeregelt wird. 8) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Lateralsteuerpunkts (10) von der Drehachse (5), längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, als skaliertes Produkt mit der Winkelgeschwindigkeit der Führung (3), der Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) hinzugerechnet wird und der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1) somit stets um die seitliche Abweichung des Lateralsteuerpunkts (10) von der Drehachse (5) verschoben ist und sich der Rotationsmittelpunkt der Lauffläche (1) längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, stets senkrecht unter der Position der Person (7) befindet, wenn diese seitlich versetzt zur Drehachse (5) auf der Lauffläche steht und sich dort dreht. 9) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) nicht aktiv wird, solange sich die Gelenkpunkte (11) der Füße der Person (7) zueinander in relativer Ruhe und nah am Boden und/oder nah an der Drehachse (5) befinden. 10) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kinematik der Person (7) mittels der Bewegung der Gelenkpunkte (11) ausgewertet und bekannten Bewegungsmustern zugeordnet wird und die GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Rotation der Führung (3) und die Transportbewegung der Fördereinrichtung (4) anhand des ermittelten Bewegungsmusters vorausschauend angesteuert werden. 11) Verfahren zur Steuerung einer Eingabevorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Färb- und Tiefeninformationen der auf der Lauffläche (1) stehenden Person (7) von einer Erfassungseinrichtung (12) allseitig erfasst werden, indem die Lauffläche (1) vorzugsweise zentrisch unter der Person (7) rotiert, ohne die Person (7) dabei translatorisch zu transportieren, und mittels der so gewonnenen Tiefeninformationen der in Rotation versetzten Person (7) das 3D-Modell eines Avatars, vorzugsweise mit einem der Person (7) ähnlichen Körperbau, erzeugt und mit den zugehörigen Farbinformationen versehen wird, wobei einzelne Gelenkpunkte (11) der Person (7) den entsprechenden Gelenken des Avatars zugeordnet werden und sich dessen Glieder in der virtuellen Umgebung während der Kontrolle des Avatars so bewegen, wie diejenigen der Person (7) auf der Lauffläche (1). GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zur Schaffung und
Kontrolle eines Avatars in einer rechnergenerierten Umgebung sowie Verfahren zu deren Steuerung.
Als nächstkommenden Stand der Technik offenbart die JP 2001 171815 A (unter anderem) eine Vorrichtung mit einem ortsfesten Förderband und einer darauf drehbar angeordneten Führung mit Rollkörpern, welche die Lauffläche für eine Person bildet. Die gezeigte Vorrichtung ist dabei mit einer zweidimensionalen
Positionsregelung ausgestattet. Entfernt sich die Person in beliebiger Richtung von der Sollposition, vorzugsweise der Mitte der Führung, reagiert die Vorrichtung mit einem speziellen Manöver. Dieses Manöver beinhaltet eine Rotation der Führung und/oder eine Transportbewegung des Förderbands und transportiert die Person stets zurück zur Sollposition. Die Kinematik der JP 2001 171815 A (und auch die aller ähnliche Vorrichtungen) sei an folgenden einfachen Beispielen erläutert. Dreht sich die Person auf der Stelle im Zentrum der Führung, reagiert die Vorrichtung nicht, da der Rotationswinkel der Person für die Positionsregelung nicht von Bedeutung ist. Läuft die Person jedoch quer zur Transportausrichtung des Förderbands, wird sie mittels Rotation der Führung so gedreht, dass Laufrichtung und Transportausrichtung wieder übereinstimmen, und die Person somit vom Förderband zurück ins Zentrum der Führung gefördert werden kann. Diese Art der Regelung ist vorteilhaft, weil sie es der Person ermöglicht, unbegrenzt in jede beliebige Richtung zu laufen. Zugleich ist diese Art der Regelung jedoch unvorteilhaft, da sie die Person beim Laufen quer zur Transportausrichtung des Förderbands, stets auf eine für den Läufer unerwartete Weise rotiert, was bei manchen Personen zu Unwohlsein führt. Im Falle, dass die Vorrichtung nur eine kleine Lauffläche aufweist, muss diese Rotationsreaktion zudem prompt und heftig ausfallen, damit die Person die Lauffläche nicht unbeabsichtigt verlässt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile der JP 2001 171815 A in Bezug auf Komfort zu vermeiden, wie sie insbesondere bei kleinen und sehr wirtschaftlich herstellbaren Lauffläche auftreten, indem sie die
Bewegungsfreiheit der Person auf eine Weise einschränkt, die dem Fachmann unsinnig erscheinend mag.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gefunden, indem die zweidimensionale Positionsregelung nach dem Stand der Technik durch eine eindimensionale Positionsregelung in Kombination mit einer Winkelregelung ersetzt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung damit eine völlig andere Kinematik auf, denn sie reagiert nun unmittelbar auf die Winkelstellung der Person auf der Lauffläche. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleibt es der Person jedoch verwehrt, seitlich zu ihrer Frontalrichtung zu laufen. Damit ist im Gegensatz zum Stand der Technik insbesondere das unbegrenzte seitliche Laufen mittels Sidesteps mit der vorliegenden Erfindung nicht mehr möglich.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung verfügt über eine Einrichtung zum
Erfassen von Tiefeninformationen und macht sich deren spezielle Eigenschaft zunutze, ebenfalls Farbinformationen zu erfassen, um die Schaffung und Steuerung eines Avatars in der Gestalt des Benutzers auf sehr einfache Weise zu ermöglichen.
Die Vorteile des Gegenstands nach Anspruch 1 liegen darin begründet, dass durch die Verwendung einer anderen Regelung das Laufen auf der Vorrichtung, und insbesondere mit kleiner Lauffläche, stets komfortabel möglich ist. Zudem wird es dem Benutzer durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, eine virtuelle Welt mit einem authentischen Abbild seines eigenen Körpers zu betreten und dessen Gliedmaßen dabei mittels erfasster Gelenkpunkte vollständig zu kontrollieren.
Der Komfort beim Laufen in der virtuellen Realität wird durch eine weich-elastische Einfassung des Läufers, etwa in Hüfthöhe oder im Bereich der Oberschenkel, noch weiter verbessert. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung auf Längs- und Querbeschleunigung der Person mit flinken aber feinfühligen
Schwenkbewegungen der Lauffläche um horizontale Achsen reagiert und so das instinktive„sich nach hinten lehnen" beim Abbremsen oder das„sich seitlich Neigen" beim Kurvenlaufen kompensiert. Das Schwenken der Lauffläche wird dann ebenfalls für die Simulation von Steigung und Gefälle in der virtuellen Realität genutzt. Die Immersion in der virtuellen Umgebung wird darüber hinaus gesteigert, indem man dem Benutzer einige Gegenstände oder Hindemisse der virtuellen Realität, in der realen Umgebung als Dummy aus der jeweils korrekten Richtung und mit dem passenden Abstand und der passenden Geschwindigkeit zuführt. Zum Beispiel mittels eines automatischen Gelenkarms mit entsprechenden Aufsätzen an dessen Ende.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig.1 die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung mit Förderband, Führung mit Rollkörpern sowie Antrieben und Erfassungseinrichtung in einer stark vereinfachten Darstellung mit einigen der möglichen Gelenkpunkte der Person.
Die Rollkörper (2) stehen aus der Oberseite der Führung (3) hervor und bilden die begehbare Lauffläche (1 ), auf der eine Person (7) steht oder läuft. Wenn sich die Person (7) im Zentrum der Führung (3) befindet und dort rotiert, führt sie zwar die zur Drehung nötigen Körperbewegungen aus, ohne sich dabei jedoch tatsächlich zu drehen, da die Führung (3) stets und unverzüglich eine Gegendrehung ausführt, welche die Drehung der Person (7) vollständig kompensiert. Die Laufrichtung (8) der Person (7) ist somit im Wesentlichen stets parallel zur Längsmittellinie (6) der Fördereinrichtung (4), und die Person (7) wird beim Laufen mittels einer
eindimensionalen Positionsregelung einfach und direkt im Zentrum der Führung (3) eingeregelt. Anstatt heftigen und unerwarteten Reaktionen ausgesetzt zu sein, befindet sich die Person (7) beim Drehen auf der Stelle und beim Laufen geradeaus und in Kurven bezüglich ihrer Position und bezüglich ihrer Winkelausrichtung immer in Ruhe gegenüber der realen Umgebung. Die Winkelstellung der Person (7) wird dabei zum Beispiel aus deren Körperhaltung mittels der Position ihrer Gelenkpunkte (11) errechnet. Die Positionen der einzelnen Gelenkpunkte (11) aller Körperglieder stehen dann vorteilhafter Weise ebenfalls zur Kontrolle des Avatars in der virtuellen Realität zur Verfügung. Besonders vorteilhaft erscheint es dabei, dass die Person (7) während der Kontrolle des Avatars immer dieselbe frontale Ausrichtung zur
Erfassungseinrichtung (12) beibehält. Für eine möglichst authentische Gestaltung des Avatars erfasst die Erfassungseinrichtung (12) neben Tiefeninformationen gleichzeitig auch detaillierte Farbinformationen der Person (7) auf der Lauffläche (1), welche auf das 3D-Modell des Avatars übertragen werden. Dazu wird die Lauffläche (1) mit der darauf still stehenden Person (7) vor der Erfassungsvorrichtung (12) mittels der Führung (3) rotiert, ohne dass die Person (7) dabei translatorisch transportiert wird. Eine Kontrolle des Avatars findet derweil nicht statt.
Seitlicher Versatz der Person (7) wird von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht direkt beeinflusst, da die Eingabevorrichtung keinen linearen Antrieb quer zur Längsmittellinie (6) aufweist. Läuft eine Person (7) auf der Lauffläche (1) parallel zur Längsmittellinie (6), bleibt deren lateraler Versatz unverändert. Läuft die Person (7) auf der Lauffläche (1) jedoch schräg zur Längsmittellinie (6), verändert sich der laterale Versatz. Der laterale Versatz wird somit verringern, indem man in geeigneter Weise einen Offset zur Winkelstellung der Führung (3) hinzufügt, so dass die
Laufrichtung (8) der Person (7) stets schräg zur Längsmittellinie (6) hin weist, nämlich solange wie der lateraler Versatz besteht. Die Höhe und das Vorzeichen des Offsets richten sich dabei nach der Lage und der Stärke des lateralen Versatzes.
Steht die Fördereinrichtung (4) still, befinden sich die Drehpunkte von Führung (3) und Lauffläche (1 ) deckungsgleich im Zentrum der Führung (3). Befindet sich der Läufer seitlich davon, wird der Drehpunkt der Lauffläche (1), mittels einer Addition der Geschwindigkeitsvektoren der Rotation der Führung (3) und der Translation der Fördereinrichtung (4), um den Betrag des lateralen Versatzes, zur Position der Person (7) hin verschoben. Die Grundlage dafür bildet die Tatsache, dass die
Addition der Geschwindigkeitsvektoren von Rotation und Translation in einer Ebene wieder eine Rotation mit gleicher Winkelgeschwindigkeit ergibt, jedoch mit einem orthogonal zur Translation verschobenen Drehpunkt. Steht eine Person (7) also seitlich versetzt auf der Lauffläche (1) und dreht sich dort, führt die Fördereinrichtung (4) zusätzlich zur Rotation der Führung (3) eine definierte Förderbewegung aus, wodurch sich der Drehpunkt der Lauffläche (1) dann, längs zur Längsmittellinie (6) betrachtet, senkrecht unter der Position der Person (7) befindet. Bezugszeichenliste
1 Lauffläche
2 Rollkörper
3 Führung
4 Fördereinrichtung
5 Drehachse (der Führung)
6 Längsmittellinie (der Fördereinrichtung)
7 Person
8 Laufrichtung
9 Linearsteuerpunkt
10 Lateralsteuerpunkt
11 Gelenkpunkt
12 Erfassungseinrichtung