Beschreibung SIMULATIONS- UND TRAININGSKUGEL ZUR AUFNAHME VON PERSONEN Technisches Umfeld Description SIMULATION AND TRAINING BALL TO ACCEPT PEOPLE Technical environment
[001] Die vorliegende Erfindung betrifft mittels schwenkbarer Reibrollen elektromotorisch angetriebene raumfest gelagerte Hohlkugeln, die für ein oder mehrere Benutzer zugänglich sind und deren Antriebe von einer elektronischen Steuerung kontrolliert werden.The present invention relates to pivotable friction rollers, electromotively driven, hollow hollow balls which are accessible to one or more users and whose drives are controlled by an electronic control.
[002] Solche Kugeln sind in der Lage um jede beliebige ihren Zentrumspunkt schneidende Achse um 360° zu rotieren. Sie werden im folgenden als Simulations- und Trainingskugem bezeichnet.Such balls are able to rotate around any axis intersecting their center point by 360 °. In the following, they are referred to as simulation and training balls.
[003] Simulations- und Trainingskugem finden vor allem Anwendung als Flugsimulatoren und Vergnügungsgeräte, wobei ein Benutzer in der Regel in einer Art Kanzel im Inneren der Kugel sitzt und mittels Steuerädern, Joysticks und ähnlichem die Bewegungen der Kugel kontrolliert. (z.B. US 2,344,454). Neuere Veröffentlichungen beschreiben Simulations- und Trainingskugeln, mit denen ein Benutzer in die Lage versetzt wird sich mit Hilfe moderner computergesteuerter Anzeigegeräte durch virtuelle Räume zu bewegen. (z.B. EP 0839 559 AI; US 6,563,489; US 5,980,256; NL 9000722; GB 2 312 273).Simulation and training balls are mainly used as flight simulators and amusement devices, with a user usually sitting in a kind of pulpit inside the ball and controlling the movements of the ball by means of control wheels, joysticks and the like. (e.g. US 2,344,454). More recent publications describe simulation and training spheres that enable a user to move through virtual rooms with the help of modern computer-controlled display devices. (e.g. EP 0839 559 AI; US 6,563,489; US 5,980,256; NL 9000722; GB 2 312 273).
[004] Die Schriften EP 0839 559 AI, US 6,563,489 und GB 2 312 273 beschreiben Simulations- und Trainingskugeln deren Kugelinnenflächen begehbar sind. Sie sind somit als omnidirektionale Laufkäfige nutzbar mit deren Hilfe virtuelle Räume durchschritten werden können. Aus diesen Veröffentlichungen sowie den diesbezüglich zum Anmeldedatum im Internet verfügbaren Informationen werden Lösungen zum Aufbau der Kugelhülle gezeigt, die die Begehbarkeit der Innenseite erlauben. Obwohl beide Ansätze von der Möglichkeit eines Antriebs der Kugel sprechen, ist die Zielrichtung in beiden Fällen ein passives, an ein Hamsterlaufrad erinnerndes System, bei dem der in- nenbefmdliche Benutzer die möglichst reibungsarme gelagerte Kugel durch das Emporsteigen an der Kugelinnenwand in Drehung versetzt. Die Anforderungen die bei diesem System an die Kugelhülle gestellt werden, sind insbesondere eine möglichst geringe bewegte Masse sowie - aus unterschiedlichen Gründen - eine Transparenz der Kugelhülle.The documents EP 0839 559 AI, US 6,563,489 and GB 2 312 273 describe simulation and training balls whose inside surfaces are accessible. They can therefore be used as omnidirectional cages, which can be used to walk through virtual rooms. From these publications, as well as the information available on the Internet at the time of registration, solutions for the construction of the spherical shell are shown that allow the inside to be walked on. Although both approaches speak of the possibility of driving the ball, the aim in both cases is a passive system reminiscent of a hamster wheel, in which the internal user rotates the ball, which is as low-friction as possible, by climbing up the inside wall of the ball. The requirements placed on the spherical shell in this system are, in particular, the smallest possible moving mass and - for various reasons - transparency of the spherical shell.
[005] Die Urheber von GB 2 312 273 beschreiben im Internet unter http://www.vr-systems.ndtilda.co.uk/indexl.htm eine Kugel, die diese Ziele durch eine Sandwichbauweise erreicht. Zwei Lagen puzzleartig ineinandergreifender, dünnwandiger und transparenter Schalenelemente bilden zwei Kugeln, bei der der Außendurchmesser der inneren Kugel dem Innendurchmesser der äußeren Kugel entspricht. Die so aneinanderliegenden Flächen sind miteinander verschraubt oder verklebt. Die Erbauer beklagen bei dieser Konstruktion die Tatsache, dass eine leichte
Kugelhülle sich bereits unter ihrem Eigengewicht verformt, eine schwere Kugelhülle durch den Benutzer jedoch nur schwer bewegt werden kann. Außerdem scheint die Integration einer Einstiegsöffnung Probleme bereitet zu haben.[005] The authors of GB 2 312 273 describe a sphere on the Internet at http://www.vr-systems.ndtilda.co.uk/indexl.htm which achieves these goals by means of a sandwich construction. Two layers of puzzle-like interlocking, thin-walled and transparent shell elements form two balls in which the outer diameter of the inner ball corresponds to the inner diameter of the outer ball. The surfaces lying against each other are screwed or glued together. The builders complain about the fact that a lightweight Ball cover is already deformed under its own weight, but a heavy ball cover can only be moved with difficulty by the user. In addition, the integration of an entry opening seems to have caused problems.
[006] Die Urheber von EP 0839 559 AI und US 6,563,489 beschreiben im Internet unter http://www.virtusphere.com/ eine ebenfalls passive Kugel deren Kugelhülle aus dickwandigeren und durch ihre gitterartige Struktur dennoch leichten und stabilen Schalenelementen besteht, die an ihren Nahtstellen direkt miteinander verbunden sind. Die Aufteilung der Kugeloberfläche in einzelne Schalenelemente orientiert sich dabei an der Aufteilung, die durch die Projektion der Kanten eines Dodekaeders auf die Kugeloberfläche gebildet wird. Im Zentrum jeder der sich auf diese Weise bildenden 12 fünfeckigen Flächen befindet sich eine kleine Einstiegsöffnung durch die ein Benutzer auf relativ unkomfortable Art und Weise ins Innere der Kugel gelangt. Diese Einstiegsluke muss durch eine Hilfsperson von außen verschlossen werden. Offenbarung der Erfindung Technisches ProblemThe authors of EP 0839 559 AI and US 6,563,489 describe on the Internet at http://www.virtusphere.com/ a likewise passive ball whose spherical shell consists of thick-walled and yet light and stable shell elements due to its lattice-like structure, which are attached to its Seams are directly connected to each other. The division of the spherical surface into individual shell elements is based on the division that is formed by the projection of the edges of a dodecahedron onto the spherical surface. At the center of each of the 12 pentagonal surfaces that are formed in this way is a small entry opening through which a user can get into the inside of the sphere in a relatively uncomfortable manner. This access hatch must be closed from the outside by an assistant. Disclosure of the Invention Technical Problem
[007] Die aus den genannten Veröffentlichungen hervorgehenden Lösungen zum Aufbau der Kugelhülle für eine von innen begehbare Simulations- und Trainingskugel haben gemeinsam, dass sie nicht ursprünglich für einen Antrieb ausgelegt wurden. An eine optional transparente Kugelhülle die einen Benutzer aufnimmt und die mittels schwenkbarer Reibrollen aktiv in Bewegung versetzt und dabei hohen Belastungen ausgesetzt wird, werden aber besondere Anforderungen hinsichtlich Steifigkeit und Formgenauigkeit gestellt.The resulting from the publications mentioned solutions for the construction of the spherical shell for a walk-in simulation and training ball have in common that they were not originally designed for a drive. However, special requirements with regard to stiffness and dimensional accuracy are placed on an optionally transparent spherical shell that accommodates a user and that is actively set in motion by means of swiveling friction rollers and exposed to high loads.
[008] In dieser Anmeldung werden darüber hinaus Forderungen nach einer leichten Zugänglichkeit, hohen Beschleunigungswerten, geringer Geräuschentwicklung, einer ■ großen Benutzersicherheit, optimaler Belüftung, guter Transportfähigkeit, universeller Verwendbarkeit sowie hoher Wartungsfreundlichkeit gestellt.In this application, demands are also made for easy accessibility, high acceleration values, low noise, great user safety, optimal ventilation, good transportability, universal usability and high maintenance friendliness.
[009] Außerdem soll die Kugelhülle, sofern sie von innen begehbar ist, zwischen innerer und äußerer Kugelhülle einen von innen und außen leicht zugänglichen Stauraum für unterschiedliche Zusatzaggregate bereitstellen. Die stark belasteten inneren und äußeren transparenten Kugeloberflächen sollen leicht auswechselbar sein.In addition, the spherical shell, if it is accessible from the inside, between the inner and outer spherical shell provide an easily accessible inside and outside storage space for different additional units. The heavily loaded inner and outer transparent spherical surfaces should be easy to replace.
[010] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde ein Basiskonzept für eine mittels schwenkbarer Reibräder elektromotorisch angetriebenen Simulations- und Trainingskugel zur Aufnahme einer oder mehrerer Personen zu entwickeln, das die genannten Forderungen in entsprechenden Ausbaustufen zu erfüllen in der Lage ist. Das Konzept soll darüber hinaus eine optimale Grundlage für die Verwendung der Simulations- und Trainingskugel als Sport- und Therapiegerät schaffen. Technische LösungThe object of the present invention was therefore to develop a basic concept for a simulation and training ball, which is driven by means of pivotable friction wheels and is electromotively driven, for accommodating one or more people, and which is able to meet the stated requirements in corresponding expansion stages. The concept is also intended to create an optimal basis for using the simulation and training ball as a sports and therapy device. Technical solution
[011] Die vorliegende Erfindung löst die beschriebene Aufgabe, indem Sie den zu umschließenden kugelförmigen Innenraum mit einem hochgenauen und gleichzeitig hochfesten wabenartigen Tragwerk überzieht, das vorzugsweise aus einem me-
tallischen Werkstoff besteht. Das wabenartige Tragwerk wird nach außen durch Schalenelemente abgedeckt. Diese Schalenelemente sind auf diesem Tragwerk lösbar befestigt und bilden die Kugeloberfläche auf der die Reibrollen abrollen. Sie bestehen vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, z.B. PMMA oder sind gitterförmig ausgebildet. Entsprechend einer vorteilhaften Ausfiihrungsform liegen die Schalenelemente nicht unmittelbar auf dem Tragwerk auf, sondern werden durch ein zwischenliegendes elastisches Bauelement von diesem getrennt. Dieses hat die Aufgabe die Geräuschentwicklung zu hemmen, die Anforderungen an die Passgenauigkeit der Schalenelemente zu reduzieren und die unterschiedliche Wärmeausdehnung eines metallischem Tragwerks und der Kunststoffschalenelemente zu kompensieren.[011] The present invention achieves the object described by covering the spherical interior to be enclosed with a highly precise and at the same time high-strength honeycomb-like structure, which preferably consists of a metallic material. The honeycomb structure is covered on the outside by shell elements. These shell elements are releasably attached to this structure and form the spherical surface on which the friction rollers roll. They are preferably made of a transparent plastic, for example PMMA, or are lattice-shaped. According to an advantageous embodiment, the shell elements do not lie directly on the supporting structure, but are separated from it by an intermediate elastic component. This has the task of inhibiting the development of noise, reducing the requirements for the fit of the shell elements and compensating for the different thermal expansion of a metal structure and the plastic shell elements.
[012] Ein solches wabenartiges Tragwerk besteht vorteilhafterweise aus flachen rippenartigen Verstrebungen (im folgenden Rippen genannt), die an den Knotenpunkten durch sternförmige Knotenelemente miteinander verbunden sind.Such a honeycomb-like structure advantageously consists of flat rib-like struts (hereinafter referred to as ribs) which are connected to one another at the nodes by star-shaped node elements.
[013] Durch das Zentrum einzelner oder aller Knotenelemente geht dabei entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ein Durchbruch, der zur Aufnahme des Knotenelements bei verschiedenen Fertigungsschritten und später zur Einbringung von Gewindehülsen oder ähnlichem dienen kann und somit ein gleichmäßiges im Inneren der Kugel verteiltes universelles Netz von Adapterstellen für Inneneinbauten ergibt. Diese Durchbrüche können gleichzeitig zur Aufnahme von z.B. Notausschaltern genutzt werden oder der Befestigung außenliegender Traghaken dienen.According to an advantageous embodiment, a breakthrough passes through the center of individual or all node elements, which can serve to accommodate the node element in various manufacturing steps and later to introduce threaded sleeves or the like, and thus a uniform, universal network of adapter points distributed inside the ball results for internal installations. These breakthroughs can be used to accommodate e.g. Emergency switches are used or are used to attach external hooks.
[014] Eine weitere Forderung bestand darin für den Fall einer Störung und insbesondere eines Stromausfalls einen sicheren Ausstieg aus der Kugel zu ermöglichen. Dabei kann die eigentliche Zugangsöffhung aber so ungünstig liegen, dass sie nicht zu öffnen ist. Für diesen Fall ist es sinnvoll die Kugelhülle mit einer ausreichenden Anzahl gleichmäßig auf der Kugelhülle verteilten Notöffnungen zu versehen.A further requirement was to enable a safe exit from the ball in the event of a fault and in particular a power failure. The actual access opening can be so unfavorable that it cannot be opened. In this case, it makes sense to provide the ball cover with a sufficient number of emergency openings evenly distributed on the ball cover.
[015] Die so an die Struktur der Kugelhülle gestellten Forderungen lassen sich besonders vorteilhaft durch eine Segmentierung der Kugeloberfläche erfüllen, die derjenigen eines klassischen Fußballs entspricht. Dieser besteht bekanntlich aus 12 fünfeckigen (schwarzen) und 20 sechseckigen (weißen) Flächen. Dies wird auch in US 6,563,489 vorgeschlagen.The requirements placed on the structure of the ball cover in this way can be met particularly advantageously by segmentation of the ball surface which corresponds to that of a classic football. As is well known, this consists of 12 pentagonal (black) and 20 hexagonal (white) areas. This is also suggested in US 6,563,489.
[016] Da diese Segmente aber noch sehr großflächig sind und aus Fertigungs- und Stabilitätsgründen eine weitere Segmentierung des Tragwerks und der Schalenelemente wünschenswert erscheint, wird entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine solche kleinteiligere Segmentierung erreicht, indem die Sechsecke in sechs und die Fünfecke in jeweils fünf gleichgroße Dreiecke aufgeteilt werden. Die Kugeloberfläche wird also in 60 und 120 jeweils gleichförmige Segmente aufgeteilt.Since these segments are still very large and for manufacturing and stability reasons a further segmentation of the structure and the shell elements seems desirable, such an advantageous embodiment of the invention, such a small-scale segmentation is achieved by the hexagons in six and the pentagons in five triangles of equal size can be divided. The spherical surface is thus divided into 60 and 120 segments, each of which is uniform.
[017] Diese Aufteilung ermöglicht für die Zugangsöffhung eine günstige türähnliche Form, die bei einem Außendurchmesser der Kugel von drei Metern etwa mannshoch ist. Betrachtet man das Fußballmodell bildet sich die Zugangsöffnung dabei unter Einbeziehung zweier nebeneinanderliegender fünfeckiger Flächen und der jeweils inneren
Hälfte derjenigen anliegenden Sechsecke, die beide Fünfecke berühren. Die verbleibenden 10 fünfeckigen Flächen können als Notöffnungen ausgebildet werden. Diese Aufteilung erlaubt es darüber hinaus die Kugeloberfläche entsprechend der Fußballsegmentierung in 20 sechseckige und 12 fünfeckige Montageeinheiten aufzuteilen, die an ihren Nahtstellen mittels Passelementen formschlüssig aneinandergefügt werden können. So lässt sich erreichen, dass die Kugel am Produktionsort weitestgehend vorgefertigt, aber dennoch in Teilen ausgeliefert werden kann, die bequem durch übliche Türen passen. Am Aufstellort werden diese Teile dann zur fertigen Kugelhülle zusammengesetzt.This division enables a favorable door-like shape for the access opening, which is approximately man-height with an outer diameter of the ball of three meters. If one looks at the football model, the access opening is formed with the inclusion of two adjacent pentagonal surfaces and the inner one Half of the adjacent hexagons that touch both pentagons. The remaining 10 pentagonal areas can be designed as emergency openings. This division also allows the ball surface to be divided into 20 hexagonal and 12 pentagonal assembly units according to the football segmentation, which can be joined together at their seams by means of fitting elements. This means that the ball can be largely prefabricated at the production site, but can still be delivered in parts that fit comfortably through conventional doors. These parts are then assembled at the installation site to form the finished spherical shell.
[018] Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform werden die 20 sechseckigen und 12 fünfeckigen Flächen der oben beschriebenen Segmentierung in jeweils sechs und fünf gleichförmige Rhomben zerteilt. Diese Aufteilung bietet den Vorteil, dass sich 12 deutlich größere Montageeinheiten bilden lassen, die der Projektion der Kanten eines Dodekaeders auf der Kugeloberfläche entsprechen. Im Zentrum jeder Montageeinheit befindet sich eine Notöffnung. Die Form der Zugangsöffnung entspricht dabei vorteilhafterweise der Form der Montageeinheiten. Dies bietet den Vorteil, dass auch im Zentrum der Zugangsöffnung eine Notöffnung untergebracht werden kann, so dass insgesamt 12 gleichmäßig über die Kugeloberfläche verteilte Notöffnungen entstehen. Jedoch ist nicht nur die Form der Zugangsöffnung ungünstiger als in der oben beschriebenen Variante, sie ist darüber hinaus auch deutlich schwerer und erfordert eine massivere Aufhängung.According to another advantageous embodiment, the 20 hexagonal and 12 pentagonal surfaces of the segmentation described above are divided into six and five uniform rhombuses, respectively. This division offers the advantage that 12 significantly larger assembly units can be formed, which correspond to the projection of the edges of a dodecahedron on the spherical surface. There is an emergency opening in the center of each assembly unit. The shape of the access opening advantageously corresponds to the shape of the assembly units. This offers the advantage that an emergency opening can also be accommodated in the center of the access opening, so that a total of 12 emergency openings are evenly distributed over the spherical surface. However, not only is the shape of the access opening less favorable than in the variant described above, it is also significantly heavier and requires more massive suspension.
[019] Die Rippen und Knotenelemente, aus denen das Tragwerk besteht, sind entsprechend einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung lösbar und formschlüssig so miteinander verbunden, dass ihre Raumlage zueinander eindeutig bestimmt ist. Dies wird durch eine geeignete Form der Verbindungsflächen oder durch die zusätzliche Verwendung von Passelementen (z.B. Stiften, Nutensteinen o.a.) erreicht. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass sich eine ausreichend genaue Kugelform des Tragwerks bei der Montage zwangsläufig ergibt, sofern die Einzelelemente genau genug gefertigt sind. Die Notwendigkeit von Formkorrekturen am fertigen Tragwerk entfallt damit. Auch sind hochgenaue Montagelehren nicht erforderlich.According to an advantageous embodiment of the invention, the ribs and node elements that make up the supporting structure are detachably and positively connected to one another in such a way that their spatial position relative to one another is clearly determined. This is achieved through a suitable shape of the connecting surfaces or through the additional use of fitting elements (e.g. pins, sliding blocks, etc.). In this way it can be achieved that a sufficiently precise spherical shape of the supporting structure inevitably results during assembly, provided that the individual elements are manufactured precisely enough. This eliminates the need for shape corrections on the finished structure. Highly precise assembly gauges are also not required.
[020] An den außenliegenden Kanten von Montageeinheiten, Notöffnungen und Zugangs- öffnungen entstehen Nahtstellen, die der Funktion entsprechend trennbar ausgeführt werden müssen. Entsprechend einer vorteilhaften Ausfuhrungsform sind die Rippen an diesen Stellen doppelt und die Knotenelemente zweigeteilt ausgeführt, so dass sich an beiden Kanten der beteiligten Elemente auch im demontiertem respektive geöffnetem Zustand eine stabile geschlossene Wabenstruktur ergibt.Seams are formed on the outer edges of assembly units, emergency openings and access openings, which must be designed to be separable according to the function. According to an advantageous embodiment, the ribs are double at these points and the node elements are made in two parts, so that a stable, closed honeycomb structure results on both edges of the elements involved, even when disassembled or opened.
[021] Um zwei nebeneinanderliegende Montageeinheiten lagegenau miteinander zu verbinden, werden die aneinanderliegenden Rippen mittels Passelementen zueinander ausgerichtet und mittels lösbarer Verbindungselemente aneinander gefügt. An Nähten,
die an den Not- und Zugangsöffhungen leicht trennbar sein müssen, werden Verriegelungen verwendet.In order to connect two adjacent assembly units with one another in an exact position, the adjacent ribs are aligned with one another by means of fitting elements and joined to one another by means of releasable connecting elements. On seams, Interlocks are used, which must be easily separable at the emergency and access openings.
[022] Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erhält die Kugel neben der Außenverschalung zusätzlich eine Innenverschalung. Diese dient der inneren Begehbarkeit der Kugel sowie dem Unfallschutz. Sie ist entsprechend einer Vorteilhaften Ausführungsform durch elastische Zwischenelemente mit der Außenschale verbunden, so dass im Falle eines Sturzes des Insassen gegen die Innenverschalung diese den Sturz abfedern kann.According to a further advantageous embodiment, the ball is additionally provided with an inner casing in addition to the outer casing. This serves the internal accessibility of the ball and the accident protection. According to an advantageous embodiment, it is connected to the outer shell by means of elastic intermediate elements, so that if the occupant falls against the inner formwork, the latter can cushion the fall.
[023] Sofern die Kugel ausschließlich auf Lagerungen unterhalb ihrer Äquatorialebene gelagert ist besteht potenziell die Gefahr eines Herausspringens der bewegten Kugel etwa aufgrund einer Unwucht oder einer Fehlfunktion der Antriebe. Zur Vermeidung dieser Gefahr wurde in vorangegangenen Veröffentlichungen vorgeschlagen eine zusätzliche Lagerstelle oberhalb der Äquatorialebene in Form einer weiteren Schwenkrolle oder eines Luftlagers anzuordnen.If the ball is only supported on bearings below its equatorial plane, there is potentially a risk of the moving ball jumping out, for example due to an imbalance or a malfunction of the drives. In order to avoid this danger, it was proposed in previous publications to arrange an additional bearing point above the equatorial plane in the form of a further swivel roller or an air bearing.
[024] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kugel zur Vermeidung dieser Gefahr von einem Gestell umgeben, das einen oberhalb der Äquatorialebene angeordneten, die Kugel umschließenden Sicherungsring trägt, der ein Herausspringen der Kugel verhindert. Zwischen diesem Ring und der Kugeloberfläche befindet sich ein Luftspalt, so dass die Kugel diesen Ring tatsächlich nur im Aus- . nahmefall berührt. Um Beschädigungen der Kugeloberfläche aufgrund der Kollision mit dem Ring zu vermeiden, ist der Ring auf seiner Innenseite mit einem Reibbelag versehen.According to an advantageous embodiment of the invention, to avoid this danger, the ball is surrounded by a frame which carries a securing ring which is arranged above the equatorial plane and surrounds the ball and prevents the ball from jumping out. There is an air gap between this ring and the surface of the ball, so that the ball actually only exits this ring. touched case. In order to avoid damage to the ball surface due to the collision with the ring, the inside of the ring is provided with a friction lining.
[025] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befinden sich zur Unterstützung der Luftzirkulation im Inneren der Kugel elektrisch angetriebene Ventilatoren. Diese werden vorzugsweise zwischen Außen- und Innenverschalung in dem normalerweise unten befindlichen Teil der Kugel angeordnet, wo sie die kühle Bodenluft ansaugen und ins Innere der Kugel leiten. Durch Austrittsöffhungen im oberen Teil der Kugel kann die verbrauchte Luft entweichen.[025] According to an advantageous embodiment of the invention, electrically driven fans are located inside the ball to support the air circulation. These are preferably arranged between the outer and inner formwork in the part of the ball which is normally at the bottom, where they suck in the cool soil air and conduct it into the inside of the ball. The used air can escape through outlet openings in the upper part of the ball.
[026] Abhängig vom Anwendungsfall der Kugel sind unterschiedliche Innenausbauten der Kugel denkbar. Wird die Kugel als omnidirektionaler Laufkäfig genutzt, muss die Innenverschalung die gesamte Innenfläche der Kugel bedecken und ausreichend stabil sein um der Trittlast zu widerstehen, aber auch um einen eventuellen Sturz des Benutzers unbeschadet zu überstehen.[026] Depending on the application of the ball, different interior fittings of the ball are conceivable. If the ball is used as an omnidirectional barrel cage, the inner casing must cover the entire inner surface of the ball and be sufficiently stable to withstand the tread load, but also to withstand a possible fall of the user without damage.
[027] Für andere Anwendungsfälle der Kugel können mit Hilfe der oben erwähnten Adapterstellen unterschiedlichste Einbauten befestigt und gegebenenfalls auch schnell wieder gelöst werden. Im Folgenden werden einige Anwendungsfälle mit ihren Einbauten und Bedienelementen beispielhaft beschrieben. Das klassische Anwendungsfeld der Trainings- und Simulationskugeln sind die Fahrzeugsimulationen (Jet, Hubschrauber, Schnellboot o.a.). Hierbei sitzt der Nutzer i.d.R. in einem Sitz der dem jeweiligen Fahrzeugsitz nachempfunden ist und steuert sein virtuelles Fahrzeug mittels
Steuerrädern, Joysticks, Steuerhebeln, Pedalen und Ähnlichem.[027] For other applications of the ball, a wide variety of internals can be fastened with the aid of the adapter points mentioned above and, if appropriate, also quickly removed again. In the following, some application cases with their internals and controls are described as examples. The classic field of application of the training and simulation spheres are vehicle simulations (jet, helicopter, speed boat, etc.). The user usually sits in a seat that is modeled on the respective vehicle seat and controls his virtual vehicle by means of Steering wheels, joysticks, control levers, pedals and the like.
[028] Eine andere Geräteklasse, die es ebenfalls erlaubt eine Person frei um seine drei Rotationsfreiheitsgrade in einem raumfesten Koordinatensystem rotieren zu lassen, sind die bereits eingangs erwähnten Human Gyroscopes. Die Anwendungsgebiete dieser Geräte liegen in erster Linie im Sport- und Freizeitbereich, sie werden jedoch auch zu Therapie- und Trainingszwecken eingesetzt. Human Gyroscopes dienen in Ausbildungszentren für Piloten der Schulung des Gleichgewichtssinns und der Orientierungsfähigkeit. Im medizinischen Bereich werden sie zur Behandlung von Rückenleiden eingesetzt. Diese Anwendungsfelder können auch von einer Simulations- und Trainingskugel in der hier dargestellten Form bedient werden. Eine erfindungsgemäße Simulations- und Trainingskugel bietet dabei gegenüber dem Human Gyroscope den Vorteil aktiver Antriebe, die beim Human Gyroscope nur sehr schwer in die Achsen implementierbar sind und erhebliche technische Probleme mit sich bringen. Mit Hilfe aktiver Antriebe und einer Steuerung können programmierte Bewegungsabläufe abgefahren werden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausf hrungsform steht dem Therapeuten oder Trainer eine externe Bedieneinrichtung zur Verfügung (Joystick, Trackball o.a.) mit der er die Bewegungen der Kugel unmittelbar und in Interaktion mit dem Nutzer steuern oder beeinflussen kann. Die Inneneinbauten bestehen bei diesen Anwendungen dabei in der Regel aus Gestellen, die den Benutzer in einer bestimmten Körperhaltung - sitzend, stehend oder liegend - fixieren.Another class of device which also allows a person to rotate freely around his three degrees of freedom in a spatially fixed coordinate system are the human gyroscopes already mentioned at the beginning. The areas of application for these devices are primarily in the sports and leisure sector, but they are also used for therapy and training purposes. Human gyroscopes are used in pilots' training centers to train their sense of balance and orientation. In the medical field they are used to treat back ailments. These fields of application can also be served by a simulation and training ball in the form shown here. A simulation and training ball according to the invention offers the advantage over the human gyroscope of active drives, which are very difficult to implement in the axes of the human gyroscope and involve considerable technical problems. With the help of active drives and a controller, programmed motion sequences can be executed. According to an advantageous embodiment, the therapist or trainer has an external operating device (joystick, trackball, etc.) with which he can control or influence the movements of the ball directly and in interaction with the user. In these applications, the internals generally consist of frames that fix the user in a certain posture - sitting, standing or lying.
[029] Ein neues Anwendungsfeld bilden die sportlich orientierten Simulationen, bei denen ganzkörperliche Bewegungen und insbesondere Gewichtsverlagerungen zur Kugelsteuerung herangezogen werden. Ein Beispiel sind die Sportgerätesimulationen, bei denen die für das jeweilige Sportgerät typische Benutzerumgebung in der Kugel nachgebildet ist, z.B. der Sprossenring eines Rhönrades oder die Griffe und die höhenverstellbare Standplattform eines Human . Dabei bietet die Kugelsteuerung die Möglichkeit die simulierten Eigenschaften des Sportgerätes sehr flexibel dem Können und den Bedürfnissen des Benutzers anzupassen. Auch kann z.B. bei der Simulation eines Human Gyroscopes ein wesentlich höherer Sicherheitsstandard bei gleichzeitig erhöhter Bewegungsfreiheit gegenüber dem Originalgerät erzielt werden.[029] Sports-oriented simulations form a new field of application, in which whole-body movements and in particular weight shifts are used for ball control. An example are the sports equipment simulations, in which the user environment typical for the respective sports equipment is simulated in the sphere, e.g. the rung ring of a wheel or the handles and the height-adjustable standing platform of a human. The ball control offers the possibility to adapt the simulated properties of the sports equipment very flexibly to the skills and needs of the user. Also e.g. when simulating a human gyroscope, a significantly higher safety standard with increased freedom of movement compared to the original device can be achieved.
[030] Viele Anwendungen werden nur dann sinnvoll, wenn sich der Benutzer damit durch eine virtuelle Realität bewegen kann. Eine wesentliche Voraussetzung dafür sind geeignete Anzeigegeräte. Über die bereits in vorangegangenen Veröffentlichungen beschriebenen Anzeigegeräte (Datenbrillen, innenliegende Leinwände und Displays) hinaus, erlaubt die Transparenz der Kugelhülle mindestens zwei weitere Anzeigemöglichkeiten. Zum einen kann die Kugel mehr oder weniger vollständig von außenliegenden feststehenden Displays umgeben sein, wie dies beispielsweise von der bekannten CAVE der Fall ist, zum anderen können sich in der Kugelhülle hinter der transparenten Innenverschalung angeordnete (und damit begehbare) LED- oder LCD- basierte Displays befinden, die den Benutzer bei Bedarf vollständig umgeben. Zur
Erzeugung eines dreidimensionalen Eindrucks seiner Umgebung kann der Benutzer zusätzlich eine Brille tragen, deren Gläser wechselseitig in schneller Folge abgedunkelt werden. Abhängig davon, welches Glas gerade abgedunkelt ist, erscheint auf den Displays das Bild für das rechte oder das linke Auge. Durch eine zusätzliche Erkennung der Blickrichtung des Benutzers durch Sensoren, die die Kopfstellung ermitteln, kann die Anzeige auf das momentane Blickfeld des Benutzers eingeschränkt . werden, um so Rechenleistung und Energie zu sparen. Die Ermittlung der Kopflage und Blickrichtung ist u.U. auch für die Bilderzeugung von Bedeutung.[030] Many applications only make sense if the user can use it to move through a virtual reality. Suitable display devices are an essential prerequisite for this. In addition to the display devices already described in previous publications (data glasses, internal screens and displays), the transparency of the spherical shell allows at least two other display options. On the one hand, the ball can be more or less completely surrounded by external fixed displays, as is the case, for example, with the well-known CAVE Displays that completely surround the user when needed. to Generating a three-dimensional impression of his surroundings, the user can additionally wear glasses, the glasses of which are mutually darkened in rapid succession. Depending on which glass is currently darkened, the image for the right or left eye appears on the displays. Through an additional detection of the user's viewing direction by sensors that determine the head position, the display can be restricted to the user's current field of vision. to save computing power and energy. Determining the head position and viewing direction may also be important for image generation.
[031] Die Auskleidung der Kugelinnenfläche mit Displays bietet dem Nutzer eine noch höhere Realitätsnähe als dies mit Datenbrillen möglich ist. Es wird gegenüber den Datenbrillen eine höhere Auflösung erzielt und außerdem behält der Benutzer die Selbstsicht. Die Übertragung der Videosignale per Kabel oder Funkstrecke zur Datenbrille entfällt, der Nutzer muss weniger schwere und hinderliche Technik mit sich führen.The lining of the inner surface of the sphere with displays offers the user an even higher degree of realism than is possible with data glasses. A higher resolution than the data glasses is achieved and the user also maintains self-vision. The transmission of the video signals via cable or radio link to the data glasses is eliminated, the user has to carry less heavy and cumbersome technology with him.
[032] Um einem Benutzer die virtuelle Umgebungen auch akustisch erlebbar zu machen, wurde in anderen Anmeldungen die Verwendung von Kopfhörern vorgeschlagen.. Diese haben jedoch den Nachteil, dass das Richtungshören auf die Verortung rechts und links beschränkt bleibt. Außerdem sind sie bei sportlicher Betätigung in der Kugel hinderlich. Deshalb wird entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in die Kugelhülle ein mehrkanaliges Beschallungssystem eingebaut, dass dem Benutzer ein dreidimensionales Klangerlebnis ermöglicht. Dieses besteht vorzugsweise aus mindestens sechs Lautsprechern, die so auf der Kugelinnenseite verteilt sind, dass die Klangrichtungen oben, unten, vorne, hinten, rechts und links unterscheidbar werden. Vorteilhafterweise wird diese Anordnung durch eine Klangsteuerung ergänzt, die einen von der Kugellage unabhängigen und in Relation zur tatsächlichen oder einer virtuellen Umgebung stabilen Richtungseindruck zulässt. Dies setzt eine Koppelung der Antriebssteuerung und der Klangsteuerung voraus, bei der die Antriebssteuerung die Klangsteuerung permanent über die aktuelle Lage der Kugel und ggf. der virtuellen Referenzumgebung informiert.In order to make the virtual environments acoustically perceptible to a user, the use of headphones has been proposed in other applications. However, these have the disadvantage that directional listening is limited to the right and left location. In addition, they are a hindrance in the ball during sports activities. Therefore, according to an advantageous embodiment of the invention, a multi-channel sound system is built into the spherical envelope, which enables the user to have a three-dimensional sound experience. This preferably consists of at least six loudspeakers, which are distributed on the inside of the sphere in such a way that the sound directions above, below, front, back, right and left can be distinguished. This arrangement is advantageously supplemented by a sound control which allows a directional impression which is independent of the ball position and stable in relation to the actual or a virtual environment. This requires a coupling of the drive control and the sound control, in which the drive control continuously informs the sound control about the current position of the ball and, if applicable, the virtual reference environment.
[033] Bei einigen Anwendungen wie z.B. bei Fahrzeugsimulationen und sportlich orientierten Simulationen liegt es nahe mehrere Kugeln miteinander zu vernetzten um die Benutzer in die Lage zu versetzen Wettkämpfe miteinander auszutragen. Um auch weit voneinander entfernt stehende Kugeln zu vernetzen bietet es sich an, das Internet für die Vernetzung zu benutzen. Auch für Anwendungen bei denen es um die gemeinsame Begehung virtueller Räume geht ist eine Vernetzung mehrerer Kugeln über das Internet sinnvoll. So könnte z.B. ein Architekt gemeinsam mit einem Bauherren ein geplantes Gebäude durchschreiten und Einzelheiten des Planes besprechen, auch wenn sich die beiden Teilnehmer tausende Kilometer voneinander entfernt befinden. Eine Internetanbindung bietet darüber hinaus den Vorzug eine Verbindung zwischen der Kugel und einer Servicestelle herzustellen, die auf dieser Basis Fernwartungen
durchführen könnte.In some applications, such as vehicle simulations and sport-oriented simulations, it is obvious to network several balls with one another in order to enable the users to hold competitions with one another. In order to network spheres that are far apart, it is advisable to use the Internet for networking. Networking of several spheres via the Internet also makes sense for applications involving the joint inspection of virtual rooms. For example, an architect could walk through a planned building with a building owner and discuss details of the plan, even if the two participants are thousands of kilometers apart. An Internet connection also offers the advantage of establishing a connection between the ball and a service point, which is the basis for remote maintenance could perform.
[034] Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind im Kugelinneren eine oder mehrere auf den Benutzer gerichtete Kameras installiert. Das von den Kameras gelieferte Bild kann dabei unterschiedlichen Zwecken dienen. Das Bild kann über eine drahtlose Verbindung nach außen weitergeleitet werden, um einem Außenstehenden (z.B. dem Trainer) zu ermöglichen den Nutzer zu beobachten.According to another advantageous embodiment of the invention, one or more cameras directed at the user are installed inside the sphere. The image supplied by the cameras can serve different purposes. The image can be forwarded to the outside via a wireless connection to allow an outsider (e.g. the trainer) to observe the user.
[035] Die von der Kamera erfassten Bilder können aber auch einem Computer mit Bildanalysefähigkeiten zur Verfügung gestellt werden. Dieser erfasst und analysiert die Bewegungen und Gesten des Benutzers und kann die gewonnenen Informationen zur Steuerung der Kugelantriebe nutzen. Zur Vereinfachung dieser Aufgabe trägt der Benutzer an seinem Körper von der Software leicht zu erkennende Referenzmarkierungen.[035] The images captured by the camera can also be made available to a computer with image analysis capabilities. This records and analyzes the movements and gestures of the user and can use the information obtained to control the ball drives. To simplify this task, the user carries reference markings that are easy to recognize on the body by the software.
[036] Aus den vorangegangenen Betrachtungen wird deutlich, dass die Kugel eine erhebliche Energiereserve mit sich führen muss, um die innenliegenden elektrischen Verbraucher zu versorgen.From the foregoing considerations, it is clear that the ball must have a considerable energy reserve with it in order to supply the internal electrical consumers.
[037] Die Energieversorgung wird dabei vorteilhafterweise von mindestens einer wieder- aufladbaren Batterie übernommen.[037] The energy supply is advantageously carried out by at least one rechargeable battery.
[038] Diese wird entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform durch mindestens eine zweite Batterie ergänzt, die im Falle einer Störung oder während eines Batteriewechsels die im Kugelinneren befindlichen Verbraucher und hier besonders die sicherheitsrelevanten Komponenten mit Energie versorgt.In accordance with an advantageous embodiment, this is supplemented by at least one second battery which, in the event of a fault or during a battery change, supplies the consumers located inside the sphere and here in particular the safety-relevant components with energy.
[039] Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung lassen sich die wiederaufladbaren Batterien über eine Kontaktstelle an der äußeren Kugelhülle mit der Ladespannung versorgen. Die Kontaktstelle kann dabei manuell über eine Steckverbindung oder durch einen automatisierten Mechanismus mit der Energiequelle verbunden werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the rechargeable batteries can be supplied with the charging voltage via a contact point on the outer spherical shell. The contact point can be connected to the energy source manually via a plug connection or by an automated mechanism.
[040] Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung speisen die Batterien ein im Inneren der Kugel befindliches Notbeleuchtungssystem, das im Falle eines Stromausfalls die Sicht in der Kugel gewährleistet, und somit das Auffinden und Öffnen der Notöffnungen erleichtert. Kurze Beschreibung von ZeichnungenAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the batteries feed an emergency lighting system located inside the ball, which ensures visibility in the ball in the event of a power failure, and thus makes it easier to find and open the emergency openings. Brief description of drawings
[041] Fig. 1 Kugelaufbau Variante 1[041] Fig. 1 ball structure variant 1
[042] Fig. 2 Montageeinheiten Variante 1[042] Fig. 2 assembly units variant 1
[043] Fig. 3 Kugelaufbau Variante 2[043] Fig. 3 ball structure variant 2
[044] Fig. 4 Montageeinheiten Variante 2Fig. 4 assembly units variant 2
[045] Fig. 5 Verbindungselemente zwischen Rippen und KnotenelementenFig. 5 connecting elements between ribs and node elements
[046] Fig. 6 Fünfeckige Montageeinheit (Notöffnung)[046] Fig. 6 Pentagonal assembly unit (emergency opening)
[047] Fig. 7 Sechseckige Montageeinheit[047] Fig. 7 Hexagonal assembly unit
[048] Fig. 8 Kugel komplett mit geöffneter Tür und abgesprengter Notöffnung8 ball complete with opened door and blown off emergency opening
[049] Fig. 9 Ausschnitt Tür (ohne Verschalung)
Fig. 10 Aufhängung der Schalenelemente9 cutout door (without casing) Fig. 10 suspension of the shell elements
[050] Fig. 11 Kugel im Gestell Fig. 12 Elektrische Komponenten11 Ball in the frame. FIG. 12 Electrical components
[051] Fig. 13 Benutzer in der KugelFig. 13 users in the ball
[052] Fig. 1 zeigt die erste erfindungsgemäße Variante zur Segmentierung der Kugeloberfläche. Die Kugelhülle bildet sich dabei aus insgesamt 120 größeren dreieckigen Schalenelementen 2 und 60 kleineren dreieckigen Schalenelementen 1 (zusammensetzen lässt) jeweils gleicher Form und Größe. Die fünfeckigen Not- öffhungen 4 sind einfach schraffiert dargestellt, die bevorzugte Form der Zugangsöffnung 3 ist kreuzschraffiert dargestellt.1 shows the first variant according to the invention for segmenting the spherical surface. The spherical shell is formed from a total of 120 larger triangular shell elements 2 and 60 smaller triangular shell elements 1 (can be put together) each of the same shape and size. The pentagonal emergency openings 4 are shown with simple hatching, the preferred form of the access opening 3 is shown with cross hatching.
[053] Fig. 2 zeigt die erfϊndungsgemäße Aufteilung der Kugelhülle in Montageeinheiten bezogen auf die in Fig. 1 dargestellte Segmentierungsvariante 1. Die Teilung der beiden zur Zugangsöffhung gehörenden Sechsecke ist gestrichelt dargestellt.[053] FIG. 2 shows the division of the spherical envelope into assembly units according to the segmentation variant 1 shown in FIG. 1. The division of the two hexagons belonging to the access opening is shown in dashed lines.
[054] Fig. 3 zeigt die zweite erfindungsgemäße Variante zur Segmentierung der Kugeloberfläche. Die Kugelhülle bildet sich dabei aus insgesamt 120 größeren rhom- benförmigen Schalenelementen 2 und 60 kleineren rhombenförmigen Schalenelementen 1 (zusammensetzen lässt) jeweils gleicher Form und Größe. Die fünfeckigen Notöffnungen 8 sind einfach schraffiert dargestellt, die bevorzugte Form der Zugangsöffhung 7 ist kreuzschraffiert dargestellt.[054] FIG. 3 shows the second variant according to the invention for segmenting the spherical surface. The spherical shell is formed from a total of 120 larger rhombic-shaped shell elements 2 and 60 smaller rhomboid-shaped shell elements 1 (can be put together) each of the same shape and size. The pentagonal emergency openings 8 are shown with simple hatching, the preferred form of the access opening 7 is shown with cross hatching.
[055] Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Aufteilung der Kugelhülle in Montageeinheiten bezogen auf die in Fig. 3 dargestellte Segmentierungsvariante 2.[055] FIG. 4 shows the division of the spherical envelope according to the invention into assembly units based on the segmentation variant 2 shown in FIG. 3.
[056] Fig. 5 zeigt die Hauptbestandteile einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen wabenartigen Tragwerks. Ein sternförmiges Knotenelement 9 ist formschlüssig mit den abgehenden Rippen 10 verbunden. Der Formschluss wird durch ein zylin- derförmiges Passelement 11 erreicht. Die Rippen 10 sind zusätzlich mit dem Knotenelement 9 verschraubt. Im Zentrum des Knotenelements befindet sich ein Durchbruch 12 der zur Aufnahme des Knotenelements bei verschiedenen Fertigungsschritten und später zur Einbringung von Gewindehülsen oder ähnlichem dienen kann und somit ein gleichmäßiges im Inneren der Kugel verteiltes universelles Netz von Adapterstellen für Inneneinbauten ergibt. Diese Durchbrüche 12 können gleichzeitig zur Aufnahme von z.B. Notausschaltern genutzt werden oder der Befestigung außenliegender Traghaken dienen.5 shows the main components of an embodiment of the honeycomb structure according to the invention. A star-shaped node element 9 is positively connected to the outgoing ribs 10. The form fit is achieved by a cylindrical fitting element 11. The ribs 10 are additionally screwed to the node element 9. In the center of the node element there is an opening 12 which can be used to hold the node element in various manufacturing steps and later to insert threaded sleeves or the like, thus resulting in a uniform, universal network of adapter points for internal installations distributed inside the ball. These openings 12 can be used to accommodate e.g. Emergency switches are used or are used to attach external hooks.
[057] Fig. 6 und 7 zeigen die fünf- und sechseckigen separierten Montageeinheiten der ersten erfindungsgemäßen Segmentierungsvariante. Dargestellt ist das aus Fig. 5 bekannte Knotenelement 9 mit den verbundenen Rippen 10. Der Rahmen des Fünfecks wird durch geteilte Knotenelemente 14 und Rippen 13 gebildet, die direkt an den Rippen 19 und geteilten Knotenelementen 14 der in Fig. 7 dargestellten sechseckigen Montageeinheit anliegen. Die Verbindung zwischen den Rippen 13 und 19 erfolgt über die mechanischen Riegel 16, die über Bowdenzüge 17 mit dem im Zentrum des Knotenelements 9 befindlichen Auslösemechanismus verbunden sind. Die an die
fünfeckigen Montageeinheiten angrenzenden Rippen 19 der sechseckigen Montageeinheit wechseln sich im Rahmen des Sechsecks mit den Rippen 20 ab, die an andere sechseckige Montageeinheiten angrenzen und mit diesen durch Passschrauben 21 formschlüssig verbunden sind. Ebenfalls sichtbar sind die äußeren Schalenelemente 15 und 18, die die Abrollfläche für die Antriebe bilden.6 and 7 show the pentagonal and hexagonal separate assembly units of the first segmentation variant according to the invention. The knot element 9 known from FIG. 5 with the connected ribs 10 is shown. The frame of the pentagon is formed by divided knot elements 14 and ribs 13 which bear directly against the ribs 19 and divided knot elements 14 of the hexagonal assembly unit shown in FIG. The connection between the ribs 13 and 19 takes place via the mechanical latches 16, which are connected via Bowden cables 17 to the release mechanism located in the center of the node element 9. The to the pentagonal assembly units adjacent ribs 19 of the hexagonal assembly unit alternate within the framework of the hexagon with the ribs 20, which adjoin other hexagonal assembly units and are positively connected to these by fitting screws 21. The outer shell elements 15 and 18, which form the rolling surface for the drives, are also visible.
[058] Fig. 8 zeigt eine vollständige Kugelhülle der ersten erfindungsgemäßen Segmentierungsvariante mit einer abgesprengten Notöffnung 22 und der geöffneten Zugangsöffhung 23.8 shows a complete spherical shell of the first segmentation variant according to the invention with a blown off emergency opening 22 and the opened access opening 23.
[059] Fig. 9 zeigt das Tragwerk der in Fig. 8 gezeigten Zugangsöffhung. Im Bereich der Zugangsöffnung unterscheidet sich das Tragwerk in mehrerer Hinsicht von dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Aufbau. Die zentralen Sechsecke sind in der Mitte geteilt und tragen auf der einen Seite die Türscharniere 24 und auf der anderen Seite die Elemente der elektrohydraulischen und der manuellen Verriegelung. Die Fünfecke unterscheiden sich von den Fünfecken der Notöffnungen dadurch, dass sie mit den zentralen Sechsecken der Zugangsöffhung durch Passschrauben 21 fest verbunden sind.[059] FIG. 9 shows the structure of the access opening shown in FIG. 8. In the area of the access opening, the structure differs from the structure shown in FIGS. 6 and 7 in several respects. The central hexagons are divided in the middle and carry the door hinges 24 on one side and the elements of the electro-hydraulic and manual locking on the other side. The pentagons differ from the pentagons of the emergency openings in that they are firmly connected to the central hexagons of the access opening by fitting screws 21.
[060] Dargestellt sind weiterhin im Ausschnitt X das von außen und innen betätigbare Mini-Hydraulikaggregat 27 für die Hauptverriegelung das von dem Elektromotor 28 angetrieben wird und das über die Taster 29 und 30 betätigt werden kann. Das Tasterpaar ist doppelt angelegt. Das in Fig. 9 sichtbare Tasterpaar kann von innen bedient werden, ein auf der Rückseite des Mini-Hydraulikaggregats befindliches zweites Tasterpaar ist von außen bedienbar. Das Mini-Hydraulikaggregat versorgt über die Druckleitung 25 die gleichmäßig über den Türrahmen verteilten hydraulisch betriebenen Riegelmechaniken.Also shown in section X are the externally and internally operable mini hydraulic unit 27 for the main locking which is driven by the electric motor 28 and which can be actuated via the buttons 29 and 30. The pair of buttons is created twice. The button pair visible in FIG. 9 can be operated from the inside, a second button pair located on the rear of the mini hydraulic unit can be operated from the outside. The mini hydraulic unit supplies the hydraulically operated locking mechanisms evenly distributed over the door frame via the pressure line 25.
[061] Ebenfalls im Ausschnitt X dargestellt, ist die manuelle Verriegelung. Diese besteht u.a. aus einem außen und innen liegenden Türgriff. Während der außenliegende Türgriff 31 den Schnappriegel 34 direkt betätigt, dient der innenliegende Türgriff 32 nur zum Zuziehen der Tür, während der Schnappriegel 34 in der Schnappstellung verbleibt. Der Schnappriegel 34 ist dabei zum Öffnen der Tür von innen durch einen separaten Entsperrhebel 33 entriegelbar.[061] Also shown in section X is the manual locking. This includes from an outside and inside door handle. While the outside door handle 31 actuates the latch 34 directly, the inside door handle 32 only serves to pull the door closed, while the latch 34 remains in the snap position. The latch bolt 34 can be unlocked from the inside by a separate unlocking lever 33 for opening the door.
[062] Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch die Kugelhülle an einer trennbaren Nahtstelle. Dargestellt ist insbesondere ein Beispiel für die Befestigung der inneren und äußeren Schalenelemente. Das gegossene äußere Schalenelement 53 weist einen mitgegossenen hinterschnittenen Bereich auf der von einem geteilten Halteelement 56 umgriffen und von diesem durch ein elastisches Zwischenelement getrennt wird. Das elastische Zwischenelement dient dabei der akustischen Dämpfung und dem Ausgleich von Formtoleranzen sowie ungleicher Längenausdehnung unter Wärmeeinwirkung. Die geteilten Halteelemente sind dabei mit einer der Rippen 19 und 20 verschraubt. Ebenfalls dargestellt ist eine mitgegossene Verrippung 55 des äußern Schalenelementes, die diesem zusätzliche Formstabilität verleiht. Die ebenfalls mit den Rippen verschraubten Halteelemente für die innere Verschalung tragen in diesem Beispiel elastische Dämp-
füngselemente, die die selben Aufgaben wie auch die elastischen Zwischenelemente der äußeren Verschalung erfüllen, zusätzlich jedoch ein Einfedern der inneren Schalenelemente 54 erlauben. Dies dient dazu das Verletzungsrisiko bei einem Sturz des Benutzers auf die innere Verschalung zu reduzieren. Die inneren Schalenelemente 54 sind in diesem Beispiel von innen aufgesteckt, die Verbindung erfolgt über die mitgegossenen Schnapphaken 59.[062] FIG. 10 shows a section through the spherical shell at a separable seam. In particular, an example of the fastening of the inner and outer shell elements is shown. The cast outer shell element 53 has a co-molded undercut area on which a divided holding element 56 engages and is separated from it by an elastic intermediate element. The elastic intermediate element is used for acoustic damping and the compensation of shape tolerances as well as uneven length expansion under the influence of heat. The split holding elements are screwed to one of the ribs 19 and 20. Also shown is a molded-in ribbing 55 of the outer shell element, which gives it additional dimensional stability. In this example, the holding elements for the inner formwork, which are also screwed to the ribs, carry elastic damping elements. fifth elements that perform the same tasks as the elastic intermediate elements of the outer casing, but additionally allow the inner shell elements 54 to deflect. This serves to reduce the risk of injury if the user falls onto the inner formwork. In this example, the inner shell elements 54 are plugged on from the inside; the connection is made via the snap hooks 59 which are cast together.
[063] Fig. 11 zeigt eine Simulations- und Trainingskugel in einem erfindungsgemäßen Gestell. Das aus dem Basisring 61 und dem unteren Gestellring 64 bestehende Untergestell steht auf höhenverstellbaren Gummifüßen 62. Das Untergestell trägt die Antriebseinheiten auf denen die Kugelhülle 63 aufliegt. Diese wird von drei vom Untergestell aufragenden Bogenholmen 65 umfangen die einen oberhalb der Äquatorialebene angeordneten Sicherungsring 66 tragen, der ein Herausspringen der Kugel aus ihrer Lagerung verhindert.. Dieser ist auf seiner zur Kugeloberfläche hinweisenden Seite mit einem Reibbelag 67 versehen. Wenn die Kugelhülle 63 aufgrund einer Fehlfunktion der Antriebe oder einer zu hohen Unwucht der Kugel mit dem Sicherungsring 66 kollidiert, verhindert der Reibbelag 67 eine Beschädigung der Kugelo- berfläche.[063] FIG. 11 shows a simulation and training ball in a frame according to the invention. The base frame consisting of the base ring 61 and the lower frame ring 64 stands on height-adjustable rubber feet 62. The base frame carries the drive units on which the ball sleeve 63 rests. This is encircled by three arch spars 65 projecting from the underframe, which bear a locking ring 66 arranged above the equatorial plane, which prevents the ball from jumping out of its mounting. This is provided with a friction lining 67 on its side facing the ball surface. If the ball sleeve 63 collides with the locking ring 66 due to a malfunction of the drives or excessive ball imbalance, the friction lining 67 prevents damage to the ball surface.
[064] Fig. 12 zeigt eine beispielhafte Anordnung elektrischer Komponenten in der Kugelhülle und deren Verbindung mit der Kugelsteuerung. Im unteren Teil der Kugel saugen mehrere Ventilatoren 69 frische Luft von außen durch die Lufteinlassöffnungen 68 in den Innenraum. Die verbrauchte Luft tritt durch die Luftauslassöffhungen 70 im oberen Teil der Kugel wieder aus. Gespeist werden die Ventilatoren, wie auch alle anderen elektrischen Komponenten im Kugelinneren, durch die wiederaufladbaren Batterien 74. Der dreidimensionalen Beschallung des Kugelinnenraums dienen die 6 gleichmäßig über die Kugelhülle verteilten Lautsprecher 71. Diese werden von der Zentralelektronik 75 gespeist, in deren Gehäuse sich ein Computer befindet, der abhängig von der Kugellage und den Erfordernissen der virtuellen Umgebung die Klanginformationen bereitstellt. Wird die Kugellage extern ermittelt, können dem Rechner die Lageinformation der Kugel drahtlos über die Sende- und Empfangseinheit 76 von außen übermittelt werden. In der Kugelhülle befinden sich weiterhin auf den Benutzer gerichtete Kameras 72 und Mikrofone 73. Die von den Kameras und den Mikrofonen gelieferten Bilder und Töne werden ebenfalls an die Zentralelektronik weitergeleitet, in der sie entweder interpretiert oder direkt mit Hilfe der internen Sende- und Empfangseinheit 76 an die mit einem externen Rechner 78 verbundene externe Sende- und Empfangseinheit 79 übermittelt werden können. Der externe Rechner ist mit dem Leistungsteil der Antriebssteuerung verbunden, so dass Steuerbefehle aus dem Kugelinneren die Antriebe beeinflussen können. Der externe Rechner 78 ist mit dem Internet verbunden und dient als Webserver, so dass Betriebs- zustandsparameter, Videodaten, Tonsignale und anderes über das Internet verbreitet werden können. So wird eine Fernwartung und u.U. sogar eine Fernsteuerung der
Kugel möglich. Die Internetanbindung dient aber auch dazu Benutzer verschiedener Kugeln miteinander zu vernetzen, so dass sie in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung miteinander interagieren können. Über ein im Kugelinneren befindliches, an die Zentralelektronik 75 angeschlossenes Display 77 lassen sich für den Benutzer interessante Daten z.B. über den Betriebszustand der Kugel darstellen.[064] FIG. 12 shows an exemplary arrangement of electrical components in the ball cover and their connection to the ball control. In the lower part of the ball, a plurality of fans 69 draw fresh air from the outside through the air inlet openings 68 into the interior. The used air exits through the air outlet openings 70 in the upper part of the ball. The fans, like all other electrical components inside the sphere, are powered by rechargeable batteries 74. The three-dimensional sound of the interior of the sphere is served by the 6 loudspeakers 71, which are evenly distributed over the sphere. These are fed by the central electronics 75, in the housing of which there is a computer located, which provides the sound information depending on the ball position and the requirements of the virtual environment. If the ball position is determined externally, the position information of the ball can be transmitted to the computer wirelessly from the outside via the transmitting and receiving unit 76. Cameras 72 and microphones 73 directed towards the user are also located in the spherical shell. The images and sounds supplied by the cameras and the microphones are also forwarded to the central electronics, in which they are either interpreted or directly using the internal transmitting and receiving unit 76 can be transmitted to the external transmitting and receiving unit 79 connected to an external computer 78. The external computer is connected to the power section of the drive control so that control commands from inside the ball can influence the drives. The external computer 78 is connected to the Internet and serves as a web server, so that operating state parameters, video data, audio signals and others can be distributed over the Internet. So remote maintenance and possibly even remote control of the Bullet possible. The internet connection also serves to network users of different spheres with each other so that they can interact with each other in a common virtual environment. A display 77 located inside the sphere and connected to the central electronics 75 can be used to display data of interest to the user, for example about the operating state of the sphere.
[065] Fig. 13 zeigt ein Beispiel eines Innenausbaus der Kugel für eine sportlich orientierte Anwendung, bei der der Benutzer die Kugel über seine Körperbewegungen steuert. Der gezeigte Innenausbau lehnt sich an Benutzerumgebung eines Human Gyroscopes an. Die hierzu erforderliche höhenverstellbare Standplattform 88 mit der Fußfixierung 89 sowie die Griffstangen 81 sind in den im Innenraum der Kugel gleichmäßig verteilten o.g. Adapterstellen verankert. Um den Benutzer vor Stürzen zu bewahren, trägt er ein Haltegeschirr 84, daß über mehrere Halteseile 85 mit der Kugelhülle verbunden ist. Die Halteseile begrenzen den Bewegungsspielraum des Benutzers auf einen Bereich in dem Verletzungen unwahrscheinlich sind. Wird eines der Halteseile belastet, wird dies durch einen Sensor in der Nähe des Halteseils registriert. Diese Information kann an die Antriebssteuerung weitergeleitet werden, die die Information auswertet und gegebenenfalls mit Informationen abgleicht, die von anderen Sensoren mit Informationen geliefert werden. So wird die Steuerung in die Lage versetzt einen Sturz oder eine Bewusstlosigkeit des Benutzers zu erkennen und die Kugel anzuhalten.Fig. 13 shows an example of an interior of the ball for a sport-oriented application in which the user controls the ball via his body movements. The interior design shown is based on the user environment of a human gyroscope. The required height-adjustable standing platform 88 with the foot fixation 89 and the handle bars 81 are evenly distributed in the interior of the ball above. Anchored adapter points. In order to prevent the user from falling, he wears a holding harness 84, which is connected to the spherical shell by a plurality of holding ropes 85. The tether limits the user's freedom of movement to an area where injuries are unlikely. If one of the tethers is loaded, this is registered by a sensor near the tether. This information can be forwarded to the drive control, which evaluates the information and, if necessary, compares it with information that is supplied with information by other sensors. This enables the controller to detect a fall or loss of consciousness by the user and to stop the ball.
[066] Der dargestellte Benutzer ist mit einer Datenbrille (HMD) 82 ausgestattet, die es ihm erlaubt sich mit einer virtuellen Realität zu umgeben. Die Videodaten werden von einem externen mit der Antriebssteuerung verbundenen Rechner 78 generiert, und über die Funkstrecke zwischen externer Sende- und Empfangseinheit 79 und einer mobilen Sende- und Empfangseinheit 83, die der Benutzer mit sich führt, an die Datenbrille (HMD) 82 übermittelt. Die beste Art und Weise, die Erfindung auszunutzenThe user represented is equipped with data glasses (HMD) 82 which allows him to surround himself with a virtual reality. The video data are generated by an external computer 78 connected to the drive controller and transmitted to the data glasses (HMD) 82 via the radio link between the external transmission and reception unit 79 and a mobile transmission and reception unit 83 which the user carries with him. The best way to take advantage of the invention
[067] Der beste Weg zur Ausführung der Erfindung ergibt sich aus einer Kombination der in den Ansprüchen 1-5, sowie 7, sowie 9 und 10, sowie 12 bis 16, sowie 18 bis 27, sowie 29 bis 33 und 36 angegebenen Merkmale. Diese sind in den Ausführungsbeispielen und in den Figurenbeschreibungen näher erläutert. Die in den Ansprüchen 6, 8, 11, 17, 28, 34, 35, 37, 38 und 39 angegebenen Merkmale verstehen sich als Alternativen oder- abhängig vom Anwendungsfall - gegebenenfalls verzichtbare Ergänzungen.
The best way to carry out the invention results from a combination of the features specified in claims 1-5, and 7, and 9 and 10, and 12 to 16, and 18 to 27, and 29 to 33 and 36. These are explained in more detail in the exemplary embodiments and in the description of the figures. The features specified in claims 6, 8, 11, 17, 28, 34, 35, 37, 38 and 39 are to be understood as alternatives or, depending on the application, any supplements that may be unnecessary.