專利名稱：虛擬實境健身車的轉向控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電腦控制健身車，尤指一種可由電腦控制健身車的車把控制熒屏中車的影像轉向可改變人車影像位置的控制裝置，它不僅可使乘車者有身臨其境的體驗及實際操控的感受，更可大大提高運動樂趣的虛擬實境健身車的轉向控制裝置。
但是，上述虛擬實境健身車雖可提供使用者視覺上的享受與樂趣，卻尚有美中不足之處，該種虛擬實境健身車的車把均為固定式，熒屏上所顯現的影像均由電腦控制器程序控制，只能按其既定路線行駛且無法改變，因為熒屏上的影像與健身車的車把轉動并無關聯，該車把僅供使用者扶握而已，并不能控制熒屏上的人車影像，故使用者在熒屏上所看到的永遠是人車始終在道路中央行駛的影像，而無法改變人車在道路上的位置，或者只能隨電腦控制器的設計程序行進，毫無控制可言，可見該種習知虛擬實境健身車無法提供使用者隨熒屏場景路徑的轉彎而操縱車把隨之轉彎的身臨其境的體驗與實際操控的感受，使用一段時間后，同樣會產生一成不變的無聊感。
本實用新型的技術方案是一種虛擬實境健身車的轉向控制裝置，固裝在健身車前部下端，健身車前方設置顯示器，并由車把操縱顯示器熒屏上人車在道路上行駛影像的位置及顯示騎乘的數據，其特征是該健身車的車把內桿下端固設一傳動桿，轉向控制裝置的控制盒固接于健身車車架前方套管下端，其內設具有輸出端的傳感器，輸出端電接一電腦控制器；車把的傳動桿插入控制盒內與傳感器相連結，轉動車把時可同時改變傳感器的輸出訊號。
本實用新型還可通過以下技術措施實現上述傳感器包含上下對稱鎖固的二片電路板，二片電路板間具有適當間隙，二片電路板的頂、底面分別固設數組上、下對應發光且形成無接點的模擬信號的電子元件，上電路板板體端緣設置一凸伸于控制盒外的輸出端接頭，各電子元件電接于輸出端接頭，輸出端接頭電接于電腦控制器(CPU)；二片電路板間隙中夾設一扇形遮板，遮板與上下電路板板體均保持一適當距離；上述控制盒由上蓋及盒體組成。上蓋上開設一插孔，內桿下端的傳動桿由此孔插入控制盒，上蓋底面凸設若干螺孔柱，盒體內對應上蓋的螺孔柱凸設供螺栓穿過的通孔柱，螺栓穿過盒體之通孔柱及上下電路板之通孔螺固于上蓋的螺孔柱內，螺孔柱與對應的通孔柱限制遮板的擺動范圍；上述傳動桿為非圓形體；上述二片電路板上分別設對應上蓋的螺孔柱的通孔，二片電路板在接近電子元件的一側分別開設對應通孔，遮板偏心柄端開設一卡合孔，卡合孔對應于電路板的通孔，二片電路板的上、下方并分別設有一插接柱與圓柱，插接柱穿過上電路板的通孔及遮板的卡合孔，圓柱則穿過下端電路板的通孔并鎖固于插接柱下端，將遮板定位于上、下電路板間；上述遮板偏心柄端開設一非圓形卡合孔，卡合孔對應于電路板的通孔，插接柱穿過上電路板的通孔插接于該孔內，插接柱下端凸設與遮板之卡合孔形狀相同的非圓形配合嵌塊，嵌塊底端凹設螺孔，在下電路板底部對應于通孔插設一圓柱，圓柱頂端凹設與插接柱之嵌塊形狀相同的配合嵌槽，圓柱下端對應于插接柱之螺孔設一通孔；上述插接柱頂端凹設與內桿下端之傳動桿形狀相同的非圓形配合插槽，傳動桿嵌插其中并帶動插接柱、遮板及圓柱同步轉動；上述遮板的扇形板板片之扇面要能覆蓋所有的電子元件，其上開設多道同心圓狀、以預設之長短及間隔排列的若干槽孔，本實施例的遮板開設有五道16個槽孔；上述遮板板片上的多道槽孔可采用格雷(GRAY)編碼法排列。
本實用新型具有以下優點1.使用者可利用轉動車把來改變人車影像在道路上行駛位置，較已知健身車只能在電腦控制器設定的位置上行駛更具新鮮感，而且可在道路上增設若干障礙物，如水坑、石頭的影像，令使用者須轉向避開方能繼續行駛，更能提高使用者身臨其境的體驗及實際操控的感受，增添運動的樂趣。
2.傳感器采用光遮擋方式來阻斷電子元件的模擬信號，整體結構上沒有接點接觸，故不致引起阻抗的變化或機械磨損，且因采用非線性原理，不受電壓變動的影響，遮板板片的槽孔的設置采用格雷(GRAY)編碼法，故不會產生間斷碼或重碼的情形。
3.傳感器將上下電路板及遮板鎖固成一組獨立單元后，組設于控制盒內，故在生產時具有可以將其制成便于組裝的獨立模塊。
圖2、為本實用新型的局部放大圖。
圖3、為本實用新型控制盒及傳感器的立體分解圖。
圖4、為本實用新型的局部剖視圖。
圖5、為本實用新型的動作示意圖。
圖6、為本實用新型傳感器遮板的俯視圖。
圖7、為本實用新型傳感器遮板的的展開示意圖。
健身車10設置一可轉動的車把101，車把101的立桿102下端固接插套于車架前端的套管103內，并隨車把101轉動的內桿104下端凸設有一非圓形的傳動桿105。
參見圖3、4，虛擬實境健身車的轉向控制裝置固接于套管103的下端，主要包括控制盒1及其內的傳感器2。控制盒1由上蓋11及盒體12組成。上蓋11上開設一插孔111，供內桿104下端的傳動桿105插入控制盒1，上蓋11底面凸設若干螺孔柱112，盒體12內對應上蓋11的螺孔柱112凸設供螺栓122穿過的通孔柱121；該控制盒1內設置一組具有電接于電腦控制器(CPU)30的輸出端接頭214的傳感器2。
傳感器2包含上下對稱鎖固的二片電路板21，二片電路板21間具有適當間隙，其頂、底面分別固設數組上、下對應發光且相互感測的電子元件212，二片電路板21上分別設有對應上蓋11的螺孔柱112的通孔211，上端的電路板21板體端緣設有一凸伸于控制盒1外的輸出端接頭214，將電子元件212發出的訊號輸入電腦控制器(CPU)30；二片電路板21在接近電子元件212的一側分別開設對應通孔215；二片電路板21之間隙中夾設一片扇形遮板22。
參見圖6，該遮板22偏心柄端開設一非圓形的卡合孔221，卡合孔221與電路板21上的通孔215相對應，一插接柱23穿過上電路板21的通孔215插接于該卡合孔221內，插接柱23頂端凹設有與內桿104下端之傳動桿105形狀相同的非圓形配合插槽231，其下端凸設有與遮板22卡合孔221形狀相同的非圓形的配合嵌塊232，該嵌塊232底端凹設有螺孔233；在下電路板21底部對應通孔215插設一圓柱24，圓柱24頂端凹設與插接柱23之嵌塊232形狀相同的配合嵌槽241，圓柱24下端對應插接柱23之螺孔233設一通孔242；遮板22的扇形板片之扇面要能覆蓋所有的電子元件212，其上開設有多道同心圓狀、預設之長短的、具有間隔的若干槽孔222(如圖5所示)，本實施例的遮板22開設有五道16個槽孔222。
參見圖4、為控制盒1與傳感器2的組合狀態，傳感器2的遮板22置于上下電路板21之間，其卡合孔221對準電路板21的通孔215，扇形板片則置于上下電子元件212之間，插接柱23穿過上電路板21的通孔215，其嵌塊232通過遮板22的卡合孔221、下電路板21的通孔215后、嵌插到圓柱24的嵌槽241內，然后將一螺栓243穿過圓柱24的通孔242螺固于插接柱23的螺孔233內，使遮板22置于插接柱23與圓柱24之間，并位于上下電路板21之間隙中，遮板22板片的上下端面分別與上下電路板21之間保持一無接觸的適當距離。
將該傳感器2置于控制盒1的盒體12內，令電路板21的通孔211對準通孔柱121蓋上上蓋11，將穿過盒體12之通孔柱121及上下電路板21之通孔211的螺栓122螺固于上蓋11的螺孔柱112內，使傳感器2的插接柱23頂面的插槽231恰對著上蓋11的插孔111，傳感器2就固設于控制盒1內。
參見圖4，控制盒1固設于健身車10車架前端套管103的下端，而車把101立桿102下端的內桿104插設于套管103內，其下端的傳動桿105則穿過控制盒1上蓋11的插孔111，嵌插于插接柱23頂面的插槽231內，傳感器2的輸出端接頭214電接于電腦控制器(CPU)30，故可將電子元件212所發訊號輸入到電腦控制器(CPU)30內。
當轉動健身車10的車把101時，傳動桿105帶動插接柱23與圓柱24同時轉動，遮板22則隨車把101在上下電路板21之間作偏心擺動，擺動的范圍在控制盒1上蓋11的螺孔柱112之間(如圖5所示)，換言之，當遮板22板片撞及至任一螺孔柱112時，即無法繼續擺動，此時車把101必須反向轉動，不會發生將車騎出道路的現象。
如此，當使用者騎動健身車10時，其飛輪啟動顯示器20，熒屏上就會出現人車在道路上行駛的畫面，使用者便可在虛擬場景之道路上隨意轉動車把101，操縱車的行駛方向。因車把的轉動帶動遮板22的扇板同步擺動，而隨遮板22的擺動，上下電子元件212發出的亮光穿過遮板22之槽孔222形成各點的位置信號，即電子元件212透光點的位置信號，傳感器2將位置信號轉換成數碼訊號輸入電腦控制器(CPU)30；電腦控制器(CPU)30會根據接收到的不同訊號改變熒屏上人車影像在道路上的位置。即熒屏上的人車影像將隨車把101的左、右轉而移至道路左、右側，當使用者將車把101擺正時，則人車影像恢復到原先位置。故使用者可隨意改變人車影像的位置，有如真的在騎自行車行駛，脫離以往純粹按照電腦控制器(CPU)30的設計程序，僅能在同一位置行駛的無聊感受，享受身臨其境的體驗及實際操控的樂趣。
參見圖6、7，本實用新型遮板22的角度、槽孔222的長度及位置是經過精密計算，嚴格按格雷(GRAY)編碼法排列的。由圖7的展開示意圖可知隨遮板22的擺動，五道槽孔222將產生0-31段，共計32種不同的段數，換言之，當遮板22擺動至上下電路板21之相對應的電子元件212發出的光線是否被遮擋，可產生32種不同對應位置，并轉換成32種不同的數碼訊號，輸入到電腦控制器(CPU)30，可使熒屏上的人車影像在道路上完成32個不同位置的轉向動作；為使每個位置均具一緩沖區間，令每一位置的范圍為3度，共計96度方向角，所以其最外側兩槽孔222的外側孔緣之夾角為96度，而遮板22板片的夾角度則為106度；以上所述的數字值是會隨不同設計者的設計而有所變化，故凡依上述編碼法等效轉換而完成的遮板22均應屬于本實用新型的專利范疇。
權利要求1.一種虛擬實境健身車的轉向控制裝置，固裝在健身車前部下端，健身車前方設置顯示器，并由車把操縱顯示器熒屏上人車在道路上行駛影像的位置及顯示騎乘的數據，其特征是該健身車的車把內桿下端固設一傳動桿，轉向控制裝置的控制盒固接于健身車車架前方套管下端，其內設具有輸出端的傳感器，輸出端電接一電腦控制器；車把的傳動桿插入控制盒內與傳感器相連結，轉動車把時可同時改變傳感器的輸出訊號。
2.根據權利要求1所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述傳感器包含上下對稱鎖固的二片電路板，二片電路板間具有適當間隙，其上設有多個通孔，二片電路板的頂、底面分別固設有數組上、下對應發光且形成無接點的模擬信號的電子元件，上電路板板體端緣設置一凸伸于控制盒外的輸出端接頭，各電子元件電接于輸出端接頭，輸出端接頭電接于電腦控制器；二片電路板間隙中夾設一扇形遮板，遮板與上下電路板板體均保持一適當距離。
3.根據權利要求1或2所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述控制盒由上蓋及盒體組成，上蓋上開設一插孔，內桿下端的傳動桿由此孔插入控制盒，上蓋底面凸設若干螺孔柱，盒體內對應上蓋的螺孔柱凸設供螺栓穿過的通孔柱，螺栓穿過盒體的通孔柱及上下電路板的通孔螺固于上蓋的螺孔柱內，螺孔柱與對應的通孔柱限制遮板的擺動范圍。
4.根據權利要求1所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述傳動桿為非圓形體。
5.根據權利要求2所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述二片電路板在接近電子元件的一側分別開設對應通孔，遮板偏心柄端開設一卡合孔，卡合孔對應于電路板的通孔，二片電路板的上、下方分別設有一插接柱與圓柱，插接柱穿過上電路板的通孔及遮板的卡合孔，圓柱穿過下端電路板的通孔與插接柱下端鎖固，將遮板定位于上、下電路板之間。
6.根據權利要求5所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述遮板偏心柄端開設一非圓形卡合孔，該卡合孔對應于電路板的通孔，插接柱穿過上電路板的通孔插接于該孔內，插接柱下端凸設與遮板卡合孔形狀相同的非圓形配合嵌塊，嵌塊底端凹設螺孔，在下電路板底部對應通孔插設一圓柱，圓柱頂端凹設與插接柱嵌塊形狀相同的配合嵌槽，圓柱下端對應于插接柱螺孔設一通孔。
7.根據權利要求1或6所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述插接柱頂端凹設與內桿下端的傳動桿形狀相同的非圓形配合插槽，傳動桿嵌插其中并帶動插接柱、遮板及圓柱同步轉動。
8.根據權利要求1或2所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述遮板的扇形板板片的扇面覆蓋所有的電子元件，其上開設多道同心圓狀、預設有長短不等及相互間隔排列的若干槽孔。
9.根據權利要求8所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述遮板上開設有五道16個槽孔。
10.根據權利要求8所述虛擬實境健身車的轉向控制裝置，其特征是上述遮板板片上的多道槽孔可采用格雷(GRAY)編碼法排列。
專利摘要一種虛擬實境健身車的轉向控制裝置,是將其控制盒固接于虛擬實境健身車前部套管下端,車把操縱顯示器熒屏上人車在道路上行駛影像位置;其中:健身車車把內桿下端固設傳動桿;虛擬實境健身車的轉向控制裝置的控制盒內設具有輸出端的傳感器,輸出端電接一般虛擬實境健身車的電腦控制器(CPU);車把的傳動桿插入控制盒內與傳感器相連結。該結構無觸點,無磨損、不受電壓影響、不產生斷碼、重碼。
文檔編號A63F13/00GK2486189SQ0122943
公開日2002年4月17日 申請日期2001年7月6日 優先權日2001年7月6日
發明者吳木全 申請人:期美科技股份有限公司