一、名称：战地体能训练模拟器

二、整体介绍：

1.体验者身处一个封闭空间的正中央，空间内部表面全部附着显示器，包含地板(因为地板是平的，可以使用投影的方式实现)，经过视角上的设计，体验者就像身处真实环境一样。需要设计3D战地地图，以及游戏属性的模拟敌人。

2.基于跑步机原理，加之各种传感器，使跑步机能够自动根据体验者移动速度，移动方向做相应调整。使体验者在跑步机上不管以多少速度，朝什么方位移动，体验者始终处在密闭空间正中心。在体验者移动的同时，封闭空间内的显示器会根据体验者身处位置做动态更新。最终形成的效果：体验者就像在真实环境中移动，奔跑，转向，眼睛看到的和自己身体的位置方位变化保持一致。比如人往前走，3D地图显示的场景往后移动。

3.然后配上激光信号枪支，以及附着在身体上的震动装置(模拟被击中的感觉)，增加真实体感。

4.多台设备之间可以联网对战。

三、关于全方位跑步机原理详细介绍

1.跑步机机械结构

（1）此跑步机没有健身房跑步机前部的控制盘以及两边扶手，体验着能够接触到的就只有脚踩的履带。

（2）首先需要构建一个垂直向上的圆柱型坑洞，此坑洞靠近洞口上部位置内嵌16颗(具体多少颗，可以根据实际需要的精度去定)高强度橡胶球，橡胶球有一半在洞壁内，有一半裸露在洞壁外。橡胶球内嵌的部分连接有压力传感器，可以感知外部给它的力量。

（3）然后是跑步机的支撑柱，此支撑柱放入圆柱型坑洞内，支撑柱底部固定在坑洞底部，上部紧贴坑洞上部内嵌的橡胶球，经过尺寸的设计，无需外力，支撑柱可以安稳的固定在坑洞内。

（4）支撑柱上部是一个水平方向的360旋转底盘，靠电机控制旋转方向和速度。

（5）履带部分跟健身房跑步机结构类似，只不过此跑步机履带部分的整个结构是放置在支撑柱旋转底盘上。

（6）考虑到战地地形复杂多变，对于产生高度变化的场景，比如爬坡、下坡等、可以在支撑柱旋转机构底部，再添加一个可以升降履带部分的装置，从而可以通过上下微调履带部分，给体验者在垂直方向上的力量反馈。

2.控制原理：

体验者的身体移动动作会对整个跑步机结构产生的反作用力，此反作用力通过支撑柱反馈到圆柱型坑洞上部内嵌的16颗橡胶球，跟橡胶球连接的16个压力传感器，会将检测到的压力传送给计算机，计算机通过16个压力数据，判断体验者给跑步机结构的反作用力大小和方向，经过力学算法计算，得知体验者将要移动的方向和速度。移动速度数据会传递到跑步机履带对应的电动机，带动履带转动。移动方向数据会传递到支撑柱上部的旋转底盘对应的电动机，带动整个履带装置水平横向旋转。此计算过程是高速高频率的，比如一秒钟60次，使体验者觉察不到调整过程。

四、还有一个事情没解决：

当体验者做大幅度转向时，比如90度转向，当履带转向时，体验者的脚是踩在履带上的，当急转时，很可能会对体验者的脚踝产生横向的扭转力，使体验者骨折。

解决方案：

1.概述：可以制作一个特殊的鞋拖，通过束缚装置包裹在体验者的鞋上(如果不考虑成本，可以直接制造这样的鞋)。此鞋拖底部有四个(或者更多)微型万向轮，当履带横向转动时，万向轮可以化解横向的扭转力。当履带没有在转向时，万向轮通过内带的刹车装置固定。万向轮的刹车装置可以通过电子信号控制，并且刹车装置的开与关与履带是否在做转向操作保持一致。

2.万象轮结构：类似于超市手推车的万向轮，但是比那个要小很多，而且每个万向轮有两个刹车装置，分别控制轮子的转动和轮子支撑架的转动。

五、3D地图和显示控制

现在3D游戏技术已经很成熟，深层的我也不懂。在这里我说一下显示器显示场景和地点怎么和体验者的运动保持同步：

3D地图中，作为一个游戏人主体，在3D地图中是有位置和方位信息的。当体验者在跑步机上向前走了一步，跑步机的履带会按照一定速度旋转，跑步机履带旋转产生的位移即为体验者移动的距离，此距离应该实时按照一定的比例传递到游戏系统中，更新游戏主体在3D地图中的位置。方位信息也是一样的。

六、射击

类似于游戏厅里面的仿真枪射击游戏，靠激光信号来捕捉射击目标，并反馈到3D地图中，如果击中了敌人，游戏系统会做出反馈，并显示到显示器中。

在射击时，以及被击中时，身体上附着的震动装置，会做出震动反馈，模拟真实体感。

七、此专利可以将跑步机履带部分单独使用

改造现有跑步机，去除手工控制速度方式，添加传感器之后，让履带旋转速度根据运动者奔跑速度自动调整，这样跑步锻炼会感觉自由很多。