多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材
【課題】 多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を提供する。
【解決手段】 単一チップを設けたセパレートタイプのコントローラで構成され、一般的な運動器材とパソコンのインターフェースと結合できることで、一般的な運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となる。該セパレートタイプのコントローラとパソコン間は国際標準の通信プロトコルで相互通信を行い、運動器材との間ではメイルスロット・マスタスロットで連結を構成する。セパレートタイプのコントローラをパソコンと運動器材に結合した後、自動的にパソコンのプログラム情報を検出し、情報が正確である場合、運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となり、ユーザーは、インターネットを通じて他人との競技を選択することが可能となる。
【解決手段】 単一チップを設けたセパレートタイプのコントローラで構成され、一般的な運動器材とパソコンのインターフェースと結合できることで、一般的な運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となる。該セパレートタイプのコントローラとパソコン間は国際標準の通信プロトコルで相互通信を行い、運動器材との間ではメイルスロット・マスタスロットで連結を構成する。セパレートタイプのコントローラをパソコンと運動器材に結合した後、自動的にパソコンのプログラム情報を検出し、情報が正確である場合、運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となり、ユーザーは、インターネットを通じて他人との競技を選択することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一チップを設けたセパレートタイプのコントローラで構成され、一般的な運動器材とパソコンのインターフェースと結合でき、これにより、一般的な運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材を構成することことにある。
【背景技術】
【０００２】
商工業や社会のたゆまぬ進歩により、人々は仕事に追われ、高効果の運動を行う時間やスペースが非常に少なくなっている。これにより、各種室内運動器具のランニングマシン、エアロバイク及びスポーツボートなどが生まれてきた。
【０００３】
ランニングマシンを例にとると、例えば台湾特許公告第547101号の「ランニングマシンの腕振り負荷構造の改良」は、ランニングマシン台座部の回転バーとフレーム底部間に、ロープ状弾性材によるランナー腕部の運動に対する強化と改善に良好な効果をもたらし、握持による腕振りに適当な抵抗力を提供するためのロープ状の弾性部品を加設している。例えば台湾特許公告第547094号の「運動装置センサーハンドルの構造改良」では、運動過程中に必要な手部に握持することで心拍感知を提供することが目的である。例えば台湾特許公告第552963号の「ランニングマシンの調整可能タイプの防振・緩衝装置」は、ランニングマシンから来る振動を減少、或いは、消去する目的である。例えば台湾特許公告第566172号の「超音波検知による運動状態にあるランニングマシンの制御」では、超音波でランナーの位置を検知する方法を提供し、さらにランニングマシンの電動機回転速度をコントロールするためにランナーの速度を計算することを目的としている。例えば台湾特許公告551194号の「光学センサー式のバーチャル・リアリティを備えたランニングマシン」、第551195号の「圧力センサー式のバーチャル・リアリティを備えたランニングマシン」と第551196号の「路面シミュレーション機能を備えたランニングマシン」などは、全てランナー位置の異なる検知方法を提出することでランナーの速度を計算して、ランニングマシンの電動機回転速度をコントロールし、更にバーチャル・リアリティシーンを結合することで、ランナーが実際にその場に身におかせるようにさせている。
【０００４】
上記の各特許は、運動器材の改良に対して大きな貢献をもたらしたが、製造コストが一般機能のランニングマシンより非常に高くなり、且つランナー自身の運動となってしまう。そのほかに人間は、基本的に怠惰であることに基づくと、同伴者の伴走やサイクリング、更には一緒にボートを漕ぐことによって、人々がスポーツをしたいという思う動機を刺激することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これに鑑み、本発明の主な目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、特にセパレートタイプのコントローラを介することで、一般的な運動器材とパソコンを結合したインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材とする。
【０００６】
本発明の別の目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、この使用するセパレートタイプのコントローラがパソコンのプログラム情報を自動的に検出し、その情報が正確な場合、運動器材の一般操作機能を自動的にクローズし、また、該運動器材をインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材に構成させ、ランナーがディスプレイ装置で表示した指示により、セパレートタイプのコントローラ上において、例えばインターネットを通じで他人と競技することやランナー自身の運動、或いは、要望を直接選択することができる。もしもセパレートタイプのコントローラが、パソコンの対応ソフトウエアプログラムの情報を検出できない場合でも、該運当器材は、やはり一般的な運動器材として使用することができる。
【０００７】
本発明の更なる目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、使用するセパレートタイプのコントローラに単一チップを用いてコントロールコアとし、USBの送信プロトコルでパソコンと通信を行う。このパソコンは、一般の家庭用PCである。また、ディスプレイ装置は、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、プロジェクタなど既存のディスプレイ装置であり、本発明の運動器材をパソコンに接続していない場合でも、該運動器材は、やはり一般的な運動器材として使用することができる。本発明の運動器材をパソコンに接続した後、該運動器材がインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となり、3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシンとしてインターネットでのオンライン競技を兼ね備えた機能を具えることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１から図３によると、本発明の主な発明重点として、セパレートタイプのコントローラ（21）を使用することでインタラクティブなマンマシン運動器材（10）のコントロールコアとなっている。該セパレートタイプのコントローラ（21）には、ST726xシリーズの単一チップ（214）を具え、使用機能上において、パソコン（30）と運動器材（20）の間における通信とコントロールインターフェースとなり、ユーザーがセパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）を操作するだけで本発明であるインタラクティブなマンマシン運動器材（10）を使用することができる。
【０００９】
図３に示したインタラクティブなマンマシン運動器材（10）のランニングマシン（20）を例にあげると、ランナーがパソコン（30）のディスプレイ装置（32）の画面の指示により、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）によって、例えば、個人運動、或いは、多人数によるオンライン競技運動の状態、或いは、要望を選択することができる。例えば個人運動を選択した場合、パソコン（30）のコンピュータ本体（31）が、USBコード（211）から伝送された情報を受信した後、直ちにバーチャル・リアリティワールドの道路画面を起動し、且つ、用意スタートしてから、ランナーはディプレイ装置（32）の動画及び音響効果に基づいてランニング運動を開始する。この際、ディスプレイ装置（32）の3Dバーチャル・リアリティワールドがランナーの走る方向と速度に伴って道路画面を変化させることができ、ライナー、ランニングマシン（20）の運動器材、及び、ディスプレイ装置（32）のバーチャル・リアリティワールドシーンに真実かのようなインターアクションを生じさせる。
【００１０】
本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）は、例えば、図８に示すようなST72651チップ（214）のST726xシリーズの単一チップを用いることで、セパレートタイプのコントローラ（21）が、USB1.1の12Mbps送信速度の通信機能を有し、16組のデジタル入力、16組のデジタル出力、8個のアナログからデジタルに変換する入力チャンネル、2個のデジタルからアナログに変換する出力チャンネルを具える。
【００１１】
その他、図10に示すとおり、該セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）にソフトウエアプログラムを組み込んだ後、本発明で設計した制御回路モジュール（215）を結合して一緒に使用することができる。セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）の実行を介することでデジタル信号をアナログ信号に変換して出力し、セパレートタイプのコントローラ（21）の使用用途には、ランニングマシン（20）などの運動器材のモータ、或いは、電動機のトルク制御、或いは、速度に対する制御などを実施できることを含む。
【００１２】
例えば、速度制御の実行を例にとると、アナログ出力電圧の大きさを変え、図12に示すように電圧ゲインを具えた速度制御用駆動回路（216）を介することでモータ、或いは、電動機の速度を制御することができる。例えばモータ、或いは、電動機の定格電流が比較的大きくなった場合、該速度制御用駆動回路（216）内のTr3とTr4をダーリントン（Darlington）接続法に変更することができる。
【００１３】
トルク制御の実行を例にとると、アナログ出力電圧の大きさを変え、トルクタイプの駆動回路を介し、例えば図13で示す正逆転駆動の電流制限回路（217）を通じて、低電気抵抗Rsでモータと直列接続の電流を検出し、且つ、ＯＰアンプの理論で、
【数１】
を得ることができ、またモータ電流のRsに流れる電流が等しい場合、Ia=Vs/Rsとなり、つまり、
【数２】
となり、これからも分かるとおり、Vin対して制限するだけで、モータ電流が制限作用を受け、トルクの出力を制御することができる。
【００１４】
更に、セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）の9組のデジタル入力は、セパレートタイプのコントローラ（21）の入力用押ボタン（212）を確立することで、ユーザーがパソコン（30）のディスプレイ装置（32）上の画面指示を介し、該セパレートタイプのコントローラ（21）パネル上の入力用押ボタン（212）を操作できる。
【００１５】
図１、２、３及び10に示すように、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）が押圧された後の入力信号が、制御回路モジュール（215）を通じて解読された後、更にUSBコード（211）を経由してパソコン（30）のコンピュータ本体（31）に伝送される。この時コンピュータ本体（31）のソフトウエアプログラムが、この操作情報を受信した後、直ちに必要プログラムを実行し、一方ではディスプレイ装置（32）を通じてライナーに現在の状況と次のステップがどのような操作であるかを指示し、一方ではUSBコード（211）を経由して必要な情報、或いは、コマンドをセパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（21）のコントロール用ソフトウエア（以下「ファームウエア」という）に伝送する。この時ST72651チップ（214）のファームウエアは、パソコン（30）の情報、或いは、コマンドに基づいてハードウエアに必要な出力を行う。また、ここで指す本発明のハードウエアとは、アナログ信号で制御される電動機、及び、数組のデジタル出力信号で制御される開閉、或いは、各種指示ランプなどを含む。
【００１６】
該セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）のアナログからデジタルに変換する入力チャンネルは、インタラクティブなマンマシン運動器材（10）のアナログセンサーデバイスのチャンネルに接続され、アナログのセンサーデバイスが検知した値（一般的に電位値）を、このチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換し、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してパソコン（30）に伝送される。この時コンピュータ本体（31）内のソフトウエアプログラムが、このデジタル信号値を受信した後、直ちにこの数値の意味を認識すると共に必要なプログラムを実行し、一方ではパソコンのディスプレイ装置（32）を通じてランナーの現在状況（地理的位置、スピード、方向、心拍数、消費カロリー、順位などを含む）を表示し、一方ではUSBコード（211）を経由して必要な情報、或いは、コマンドをセパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアに伝送する。この時セパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアは、コンピュータ本体（31）の情報、或いは、コマンドに基づいて、本発明のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）の運動器材（20）に対して必要な出力を行う。
【００１７】
図１から図５によると、本発明のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）の運動器材（20）上に設置されたアナログのセンサーデバイスには、トルクセンサー（23）、及び、位置センサー（24）を包括する。このトルクセンサー（23）は、1組の差動式歪センサーで、且つ、該差動式歪センサーには2個の歪センサーを具え、それぞれ運動器材（20）のハンドル（25）の両側に設置される。更に、該トルクセンサー（23）がトルク計（Torque Meter）でもよい。その他、該位置センサー（24）は、電位計、或いは、位置検出器とすることができる。
【００１８】
本発明で使用するアナログセンサーデバイスに、2種類の具体的な実施例を具え、1つ目のアナログセンサーデバイスの構造を図４に示し、運動者の左右の手がハンドル（25）に与える異なるトルクを経ることで、左右の歪み材（231）に異なる変形量を生じさせるため、この材料の電気抵抗値もこれに伴って下記に示すとおり変化する。
【数３】
この公式の、Rは、引張を受けない時の材料の電気抵抗値で、Lが材料本来の長さ、ΔRとΔLがそれぞれの材料が引張した後の電気抵抗と長さの変化量、kが歪センサーの修正された比例常数である。
【００１９】
前記の式から、電気抵抗の変化は、歪み材の長さの変化で決定し、材料の長さの変化で歪み材の軸方向の引張力を受ける大きさが決定することが分かる。軸方向の引張力の大きさは、ユーザーの手からハンドル（25）に対するトルクで決定する。これにより、左右の手のトルクの大きさが、左右の歪センサー（23）の電気抵抗値を決定して、更に左右の電位差が生じる。この電位差の値を一定の比率で換算した後、この時の運動者がシーン内において左折、或いは、右折の際のどれだけの角度になるかを示すことができる。
【００２０】
該差動式歪センサー（23）で検出した電位差の値は、セパレートタイプのコントローラ（21）のアナログからデジタルに変換したチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換され、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してコンピュータ本体（31）が実行しているソフトウエアプログラムに伝送する。この時、ソフトウエアプログラムは、直ちにこの数値が左折、或いは、右折にどれだけの角度になるかを認識すると共にシーンとしてあるべき視覚を調整してからディスプレイ装置（32）上に表示する。
【００２１】
2つ目のアナログのセンサーデバイスの構造を図５に示すように、その原理は、1つ目のアナログのセンサーデバイスの原理と類似し、運動者の左右の手を介し、ハンドル（25）に異なるトルクが加わることで、左右の歪み材（231）に異なる変形量を生じさせ、更に左右の電位差が生じ、この電位差がアンプ（232）を経由してその電圧信号値を拡大し、且つ、一定比率で換算した後、この時の運動者がシーン内において左折、或いは、右折にどれだけの角度になるかを示すことができる。またその電圧アナログ信号の送信・変換原理は、1つ目のアナログのセンサーデバイスと同様である。
【００２２】
図１に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのエアロバイク（20）にも応用できる。エアロバイク（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内における方向は、ライダーがエアロバイクのハンドル（25）に対する加える力を比較して決定される。また、エアロバイク（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内の変位量について、エアロバイク（20）のペダルの一方に取り付けた電位計、或いは、位置検出器（24）から得ることができる。電位計を例にとると、エアロバイク（20）のペダルが同一回転内において異なる角度に回転すると、電位計が大小異なる電位差を出力し、この大小異なる電位差とペダルの回転数を介することでエアロバイク（20）の走行距離を判断する。
【００２３】
図２に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのスポーツボート（20）にも応用できる。スポーツボート（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内における相対変位量と方向は、スポーツボート（20）の船竿軸上に取り付けた電位計（24）のアナログ信号出力が、本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）のアナログからデジタルに変換したチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換し、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してコンピュータ本体（31）が実行している3Dバーチャル・リアリティワールドのスポーツボートのソフトウエアに伝送された時、プログラムが直ちにこの2つの数値を認識して演算を経た後、船の位置と方向を決定することができる。
【００２４】
図３に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのランニングマシン（20）にも応用することができる。ランナーの方向は、ランナーがランニングマシン（20）の左右のハンドル（25）に対して加える力を比較することで決定することができる。
【００２５】
以上に述べた実施例により、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）と家庭用パソコン（30）を通じて、現有の運動器材を3Dバーチャル・リアリティワールドのスポーツシーンとインターネットの競技ゲームを結合した多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）にアップグレードできる。
【００２６】
図６及び図７に示すとおり、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）の内部にST726xシリーズの単一チップ（214）、及び、制御回路モジュール（215）を具え、且つ、信号接続コード（211）の接続に供するため、例えばUSBインターフェースのような信号接続インターフェースを具えることでUSBコードなどに接続することができる。本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）、パソコン（30）と運動器材（20）の間における使用方法、及び、動作原理は、図９に示すフローチャート図のとおりである。そのセパレートタイプのコントローラ（21）とパソコン（30）の間を信号接続コード（211）で接続するが、セパレートタイプのコントローラ（21）と運動器材（20）の間では、背面に20ピンを具えたプラグスロット（213）で運動器材（20）に設置したスロット（22）と接続する。
【００２７】
該セパレートタイプのコントローラ（21）の背面にある20ピンを具えたプラグスロット（213）が運動器材（20）上のスロット（22）に連結した時、該セパレートタイプのコントローラ（21）のST726xシリーズの単一チップ（214）は、図10で開示した機能の実行を備えることとなり、また、該セパレートタイプのコントローラ（21）のプラグスロット（213）の各ピン（pin）の定義を以下のとおりとする。
Pin 0 24Vの電源供給
Pin 1 アナログ信号の入力1、アナログのセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 2 アナログ信号の入力2、アナログのセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 3 アナログ信号の入力3、アナログのセンサーデバイスの出力側に 接続するために提供
Pin 4 アナログ信号の出力1
Pin 5 アナログ信号の出力2
Pin 6 アナログ信号の共用接点
Pin 7 デジタル信号の出力1、変換モードのピン
ランニングマシンを例にすると、出力電圧が高電力レベルとなった時、バーチャル・リアリティワールドのランニングマシンの機能を具え、出力電圧が低出力レベルとなった時、一般のランニングマシンの機能を保持する。
Pin 8 デジタル信号出力2、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 9 デジタル信号出力3、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 10 デジタル信号出力4、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 11 デジタル信号出力5、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 12 デジタル信号入力1、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 13 デジタル信号入力2、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 14 デジタル信号入力3、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 15 デジタル信号入力4、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 16 デジタル信号入力5、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 17 デジタル信号入力6、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 18 デジタル信号入力7、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 19 デジタル信号の共用接点
【００２８】
図９によると、以上の各実施例内において、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）と接続した後、USBコード（211）を通じてパソコン（30）のコンピュータ本体（31）で実行しているソフトウエアと疎通を行い、その識別子の正確性の有無を確認し、もしも正確な場合、コンピュータ本体（31）内のソフトウエアがセパレートタイプのコントローラ（20）内のファームウエアを正常に操作し、でなければ、コンピュータ本体（31）内のソフトエアがプログラムを取り消し、また、該セパレートタイプのコントローラ（21）の識別子のエラーと指示し、且つ運動器材（20）が3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアとのインタラクティブな動作ができなくなる。
【００２９】
もしも本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）とのリンクを構成しない場合、或いは、パソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが起動しない場合、該セパレートタイプのコントローラ（21）が運動器材（20）と接続した後、該セパレートタイプのコントローラ（21）が自動的に操作モードを一般モードに切り換えることができる。この時運動器材（20）が一般機能を具えた運動器材となり、ユーザーは、制御パネル（26）上の全ての機能を使用してこの運動器材（20）を操作できる。
【００３０】
また、もしもセパレートタイプのコントローラ（21）の識別子が正確である場合、パソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアは、セパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアを通じて運動器材（20）と疎通することができる。セパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアと結合した場合、該セパレートタイプのコントローラ（21）が、自動的に3Dバーチャル・リアリティワールドに切り換わり、且つ、この時運動器材（20）が一般機能、3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン機能とインターネットのオンライン競技機能を兼ね備えることができる。インターネットのオンライン競技機能を実行する時、オンラインするマルチユーザーのクライアント側PC（30）とサーバー（40）への通信と作業チャート図を図１１に示した。
【００３１】
図１、２、及び、３によると、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを具備し、個人で運動できる以外に、インターネットを通じて他人と競技することもできる。図１１に示すとおり、本発明でインターネットのオンライン競技を実行する時、ユーザーは、自分の意志に基づいて、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）上で個人運動、或いは、マルチユーザーのオンライン競技などの運動の選択を入力し、もしもマルチユーザーのオンライン競技を選択した場合、ネットワークサーバー（40）が、インターネットを経由して随時現在何人の競技参加者か、カウントダウンなどの資料を全ての競技参加者の所属パソコン（30）に更新と伝送して、パソコン（30）がデータをディスプレイ装置（32）上に表示する。この時競技参加者は、ディスプレイ装置（32）上に表示された時間に基づいて準備を行い、競技が開始された後、各競技参加者のセパレートタイプのコントローラ（21）が、リアルタイムでトルクセンサー（23）と位置センサー（24）などのアナログ、或いは、デジタル信号を受信し、デジタル信号への変換を経た後、更にUSBコード（211）を経由してパソコン（31）に伝送される。そして、パソコン上で実行されている3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが受信したデータを判読して、競技参加者の現在の3Dバーチャル・リアリティワールド内の相対位置、スピードと方向を決定し、また、この相対位置をネットワークサーバー（40）に伝送する。ネットワークサーバー（40）は、この相対位置に基づいて、各競技参加者の順位を計算し、また、個人順位とその他現在自分よりリードしている競技参加者の5〜10名の相対位置を競技参加者のパソコン（30）に返送する。競技参加者のパソコン（30）のディスプレイ装置（32）が、現在の自分の順位を表示し、また、リアルタイムで3Dバーチャル・リアリティワールドの相対位置において、自分よりリードしている競技参加者の5〜10名の動画仮想画像を表示する。その他、パソコン（30）のディスプレイ装置（32）上にも現在の位置、スピード、方向、心拍数、消費カロリーなどを表示することができる。また個人成績をネットワークサーバー（40）内にランキングとして残すこともできる。
【００３２】
ユーザーが個人運動を選択した場合、パソコン（30）のディスプレイ装置（32）上に他の競技議参加者と順位が無いことを除き、その他の機能はマルチユーザーのオンライン競技を選択した時と同様である。
【００３３】
以上に開示したものは、好ましい実施例であり、各種の局部的な改変、或いは、修飾について、本発明の技術精神に基づき、この技術を熟知している任意のものが、容易に推察できるものも本発明請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したエアロバイクの具体的な実施例の見取図で、エアロバイク本体とパソコンを具え、またUSBインターフェースのセパレートタイプのコントローラで接続し、且つ、パソコンが遠隔のネットワークサーバーを介してその他の運動器材とリンクする。
【図２】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したスポーツボートの具体的な実施例の見取図である。
【図３】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したランニングマシンの具体的な実施例の見取図である。
【図４】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材で使用する差動式歪センサーの構造図である。
【図５】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材で使用する別種類の差動式歪センサーの構造図である。
【図６】本発明で示すセパレートタイプのコントローラの正面図である。
【図７】本発明で示すセパレートタイプのコントローラの背面図である。
【図８】本発明のセパレートタイプのコントローラで使用するST72651チップのピン位置の見取図である。
【図９】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材のセパレートタイプのコントローラとPC、運動器材間における使用方法原理のチャート図である。
【図１０】本発明のセパレートタイプのコントローラで使用する単一チップ機能のチャート図である。
【図１１】本発明とマルチユーザーのオンラインのクライアント側PCとサーバーとの通信と作業の応用チャート図である。
【図１２】本発明で使用する電圧ゲインを具えた速度制御用駆動回路の回路図である。
【図１３】本発明の正逆転駆動の電流制限回路の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
（10）多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材
（20）運動器材
（21）セパレートタイプのコントローラ
（22）スロット
（23）トルクセンサー
（24）位置センサー
（25）ハンドル
（26）制御パネル
（30）パソコン
（31）コンピュータ本体
（32）ディスプレイ装置
（40）遠隔のネットワークサーバー
（211）USBコード
（212）入力用押ボタン
（213）プラグスロット
（214）ST72651チップ
（215）制御回路モジュール
（216）速度制御用駆動回路
（217）正逆転駆動の電流制限回路
（231）差動式歪センサーの歪み材
（232）差動式歪センサーのアンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一チップを設けたセパレートタイプのコントローラで構成され、一般的な運動器材とパソコンのインターフェースと結合でき、これにより、一般的な運動器材がインターネットの３Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材を構成することことにある。
【背景技術】
【０００２】
商工業や社会のたゆまぬ進歩により、人々は仕事に追われ、高効果の運動を行う時間やスペースが非常に少なくなっている。これにより、各種室内運動器具のランニングマシン、エアロバイク及びスポーツボートなどが生まれてきた。
【０００３】
ランニングマシンを例にとると、例えば台湾特許公告第547101号の「ランニングマシンの腕振り負荷構造の改良」は、ランニングマシン台座部の回転バーとフレーム底部間に、ロープ状弾性材によるランナー腕部の運動に対する強化と改善に良好な効果をもたらし、握持による腕振りに適当な抵抗力を提供するためのロープ状の弾性部品を加設している。例えば台湾特許公告第547094号の「運動装置センサーハンドルの構造改良」では、運動過程中に必要な手部に握持することで心拍感知を提供することが目的である。例えば台湾特許公告第552963号の「ランニングマシンの調整可能タイプの防振・緩衝装置」は、ランニングマシンから来る振動を減少、或いは、消去する目的である。例えば台湾特許公告第566172号の「超音波検知による運動状態にあるランニングマシンの制御」では、超音波でランナーの位置を検知する方法を提供し、さらにランニングマシンの電動機回転速度をコントロールするためにランナーの速度を計算することを目的としている。例えば台湾特許公告551194号の「光学センサー式のバーチャル・リアリティを備えたランニングマシン」、第551195号の「圧力センサー式のバーチャル・リアリティを備えたランニングマシン」と第551196号の「路面シミュレーション機能を備えたランニングマシン」などは、全てランナー位置の異なる検知方法を提出することでランナーの速度を計算して、ランニングマシンの電動機回転速度をコントロールし、更にバーチャル・リアリティシーンを結合することで、ランナーが実際にその場に身におかせるようにさせている。
【０００４】
上記の各特許は、運動器材の改良に対して大きな貢献をもたらしたが、製造コストが一般機能のランニングマシンより非常に高くなり、且つランナー自身の運動となってしまう。そのほかに人間は、基本的に怠惰であることに基づくと、同伴者の伴走やサイクリング、更には一緒にボートを漕ぐことによって、人々がスポーツをしたいという思う動機を刺激することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これに鑑み、本発明の主な目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、特にセパレートタイプのコントローラを介することで、一般的な運動器材とパソコンを結合したインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材とする。
【０００６】
本発明の別の目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、この使用するセパレートタイプのコントローラがパソコンのプログラム情報を自動的に検出し、その情報が正確な場合、運動器材の一般操作機能を自動的にクローズし、また、該運動器材をインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材に構成させ、ランナーがディスプレイ装置で表示した指示により、セパレートタイプのコントローラ上において、例えばインターネットを通じで他人と競技することやランナー自身の運動、或いは、要望を直接選択することができる。もしもセパレートタイプのコントローラが、パソコンの対応ソフトウエアプログラムの情報を検出できない場合でも、該運当器材は、やはり一般的な運動器材として使用することができる。
【０００７】
本発明の更なる目的は、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材を開示することにあり、使用するセパレートタイプのコントローラに単一チップを用いてコントロールコアとし、USBの送信プロトコルでパソコンと通信を行う。このパソコンは、一般の家庭用PCである。また、ディスプレイ装置は、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、プロジェクタなど既存のディスプレイ装置であり、本発明の運動器材をパソコンに接続していない場合でも、該運動器材は、やはり一般的な運動器材として使用することができる。本発明の運動器材をパソコンに接続した後、該運動器材がインターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン運動器材となり、3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシンとしてインターネットでのオンライン競技を兼ね備えた機能を具えることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１から図３によると、本発明の主な発明重点として、セパレートタイプのコントローラ（21）を使用することでインタラクティブなマンマシン運動器材（10）のコントロールコアとなっている。該セパレートタイプのコントローラ（21）には、ST726xシリーズの単一チップ（214）を具え、使用機能上において、パソコン（30）と運動器材（20）の間における通信とコントロールインターフェースとなり、ユーザーがセパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）を操作するだけで本発明であるインタラクティブなマンマシン運動器材（10）を使用することができる。
【０００９】
図３に示したインタラクティブなマンマシン運動器材（10）のランニングマシン（20）を例にあげると、ランナーがパソコン（30）のディスプレイ装置（32）の画面の指示により、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）によって、例えば、個人運動、或いは、多人数によるオンライン競技運動の状態、或いは、要望を選択することができる。例えば個人運動を選択した場合、パソコン（30）のコンピュータ本体（31）が、USBコード（211）から伝送された情報を受信した後、直ちにバーチャル・リアリティワールドの道路画面を起動し、且つ、用意スタートしてから、ランナーはディプレイ装置（32）の動画及び音響効果に基づいてランニング運動を開始する。この際、ディスプレイ装置（32）の3Dバーチャル・リアリティワールドがランナーの走る方向と速度に伴って道路画面を変化させることができ、ライナー、ランニングマシン（20）の運動器材、及び、ディスプレイ装置（32）のバーチャル・リアリティワールドシーンに真実かのようなインターアクションを生じさせる。
【００１０】
本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）は、例えば、図８に示すようなST72651チップ（214）のST726xシリーズの単一チップを用いることで、セパレートタイプのコントローラ（21）が、USB1.1の12Mbps送信速度の通信機能を有し、16組のデジタル入力、16組のデジタル出力、8個のアナログからデジタルに変換する入力チャンネル、2個のデジタルからアナログに変換する出力チャンネルを具える。
【００１１】
その他、図10に示すとおり、該セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）にソフトウエアプログラムを組み込んだ後、本発明で設計した制御回路モジュール（215）を結合して一緒に使用することができる。セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）の実行を介することでデジタル信号をアナログ信号に変換して出力し、セパレートタイプのコントローラ（21）の使用用途には、ランニングマシン（20）などの運動器材のモータ、或いは、電動機のトルク制御、或いは、速度に対する制御などを実施できることを含む。
【００１２】
例えば、速度制御の実行を例にとると、アナログ出力電圧の大きさを変え、図12に示すように電圧ゲインを具えた速度制御用駆動回路（216）を介することでモータ、或いは、電動機の速度を制御することができる。例えばモータ、或いは、電動機の定格電流が比較的大きくなった場合、該速度制御用駆動回路（216）内のTr3とTr4をダーリントン（Darlington）接続法に変更することができる。
【００１３】
トルク制御の実行を例にとると、アナログ出力電圧の大きさを変え、トルクタイプの駆動回路を介し、例えば図13で示す正逆転駆動の電流制限回路（217）を通じて、低電気抵抗Rsでモータと直列接続の電流を検出し、且つ、ＯＰアンプの理論で、
【数１】
を得ることができ、またモータ電流のRsに流れる電流が等しい場合、Ia=Vs/Rsとなり、つまり、
【数２】
となり、これからも分かるとおり、Vin対して制限するだけで、モータ電流が制限作用を受け、トルクの出力を制御することができる。
【００１４】
更に、セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）の9組のデジタル入力は、セパレートタイプのコントローラ（21）の入力用押ボタン（212）を確立することで、ユーザーがパソコン（30）のディスプレイ装置（32）上の画面指示を介し、該セパレートタイプのコントローラ（21）パネル上の入力用押ボタン（212）を操作できる。
【００１５】
図１、２、３及び10に示すように、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）が押圧された後の入力信号が、制御回路モジュール（215）を通じて解読された後、更にUSBコード（211）を経由してパソコン（30）のコンピュータ本体（31）に伝送される。この時コンピュータ本体（31）のソフトウエアプログラムが、この操作情報を受信した後、直ちに必要プログラムを実行し、一方ではディスプレイ装置（32）を通じてライナーに現在の状況と次のステップがどのような操作であるかを指示し、一方ではUSBコード（211）を経由して必要な情報、或いは、コマンドをセパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（21）のコントロール用ソフトウエア（以下「ファームウエア」という）に伝送する。この時ST72651チップ（214）のファームウエアは、パソコン（30）の情報、或いは、コマンドに基づいてハードウエアに必要な出力を行う。また、ここで指す本発明のハードウエアとは、アナログ信号で制御される電動機、及び、数組のデジタル出力信号で制御される開閉、或いは、各種指示ランプなどを含む。
【００１６】
該セパレートタイプのコントローラ（21）のST72651チップ（214）のアナログからデジタルに変換する入力チャンネルは、インタラクティブなマンマシン運動器材（10）のアナログセンサーデバイスのチャンネルに接続され、アナログのセンサーデバイスが検知した値（一般的に電位値）を、このチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換し、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してパソコン（30）に伝送される。この時コンピュータ本体（31）内のソフトウエアプログラムが、このデジタル信号値を受信した後、直ちにこの数値の意味を認識すると共に必要なプログラムを実行し、一方ではパソコンのディスプレイ装置（32）を通じてランナーの現在状況（地理的位置、スピード、方向、心拍数、消費カロリー、順位などを含む）を表示し、一方ではUSBコード（211）を経由して必要な情報、或いは、コマンドをセパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアに伝送する。この時セパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアは、コンピュータ本体（31）の情報、或いは、コマンドに基づいて、本発明のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）の運動器材（20）に対して必要な出力を行う。
【００１７】
図１から図５によると、本発明のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）の運動器材（20）上に設置されたアナログのセンサーデバイスには、トルクセンサー（23）、及び、位置センサー（24）を包括する。このトルクセンサー（23）は、1組の差動式歪センサーで、且つ、該差動式歪センサーには2個の歪センサーを具え、それぞれ運動器材（20）のハンドル（25）の両側に設置される。更に、該トルクセンサー（23）がトルク計（Torque Meter）でもよい。その他、該位置センサー（24）は、電位計、或いは、位置検出器とすることができる。
【００１８】
本発明で使用するアナログセンサーデバイスに、2種類の具体的な実施例を具え、1つ目のアナログセンサーデバイスの構造を図４に示し、運動者の左右の手がハンドル（25）に与える異なるトルクを経ることで、左右の歪み材（231）に異なる変形量を生じさせるため、この材料の電気抵抗値もこれに伴って下記に示すとおり変化する。
【数３】
この公式の、Rは、引張を受けない時の材料の電気抵抗値で、Lが材料本来の長さ、ΔRとΔLがそれぞれの材料が引張した後の電気抵抗と長さの変化量、kが歪センサーの修正された比例常数である。
【００１９】
前記の式から、電気抵抗の変化は、歪み材の長さの変化で決定し、材料の長さの変化で歪み材の軸方向の引張力を受ける大きさが決定することが分かる。軸方向の引張力の大きさは、ユーザーの手からハンドル（25）に対するトルクで決定する。これにより、左右の手のトルクの大きさが、左右の歪センサー（23）の電気抵抗値を決定して、更に左右の電位差が生じる。この電位差の値を一定の比率で換算した後、この時の運動者がシーン内において左折、或いは、右折の際のどれだけの角度になるかを示すことができる。
【００２０】
該差動式歪センサー（23）で検出した電位差の値は、セパレートタイプのコントローラ（21）のアナログからデジタルに変換したチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換され、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してコンピュータ本体（31）が実行しているソフトウエアプログラムに伝送する。この時、ソフトウエアプログラムは、直ちにこの数値が左折、或いは、右折にどれだけの角度になるかを認識すると共にシーンとしてあるべき視覚を調整してからディスプレイ装置（32）上に表示する。
【００２１】
2つ目のアナログのセンサーデバイスの構造を図５に示すように、その原理は、1つ目のアナログのセンサーデバイスの原理と類似し、運動者の左右の手を介し、ハンドル（25）に異なるトルクが加わることで、左右の歪み材（231）に異なる変形量を生じさせ、更に左右の電位差が生じ、この電位差がアンプ（232）を経由してその電圧信号値を拡大し、且つ、一定比率で換算した後、この時の運動者がシーン内において左折、或いは、右折にどれだけの角度になるかを示すことができる。またその電圧アナログ信号の送信・変換原理は、1つ目のアナログのセンサーデバイスと同様である。
【００２２】
図１に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのエアロバイク（20）にも応用できる。エアロバイク（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内における方向は、ライダーがエアロバイクのハンドル（25）に対する加える力を比較して決定される。また、エアロバイク（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内の変位量について、エアロバイク（20）のペダルの一方に取り付けた電位計、或いは、位置検出器（24）から得ることができる。電位計を例にとると、エアロバイク（20）のペダルが同一回転内において異なる角度に回転すると、電位計が大小異なる電位差を出力し、この大小異なる電位差とペダルの回転数を介することでエアロバイク（20）の走行距離を判断する。
【００２３】
図２に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのスポーツボート（20）にも応用できる。スポーツボート（20）の3Dバーチャル・リアリティワールド内における相対変位量と方向は、スポーツボート（20）の船竿軸上に取り付けた電位計（24）のアナログ信号出力が、本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）のアナログからデジタルに変換したチャンネルを経由してコンピュータが認識するデジタル信号に変換し、更にこのデジタル信号がUSBコード（211）を経由してコンピュータ本体（31）が実行している3Dバーチャル・リアリティワールドのスポーツボートのソフトウエアに伝送された時、プログラムが直ちにこの2つの数値を認識して演算を経た後、船の位置と方向を決定することができる。
【００２４】
図３に示すとおり、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットのバーチャル・リアリティワールドのランニングマシン（20）にも応用することができる。ランナーの方向は、ランナーがランニングマシン（20）の左右のハンドル（25）に対して加える力を比較することで決定することができる。
【００２５】
以上に述べた実施例により、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）と家庭用パソコン（30）を通じて、現有の運動器材を3Dバーチャル・リアリティワールドのスポーツシーンとインターネットの競技ゲームを結合した多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）にアップグレードできる。
【００２６】
図６及び図７に示すとおり、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）の内部にST726xシリーズの単一チップ（214）、及び、制御回路モジュール（215）を具え、且つ、信号接続コード（211）の接続に供するため、例えばUSBインターフェースのような信号接続インターフェースを具えることでUSBコードなどに接続することができる。本発明のセパレートタイプのコントローラ（21）、パソコン（30）と運動器材（20）の間における使用方法、及び、動作原理は、図９に示すフローチャート図のとおりである。そのセパレートタイプのコントローラ（21）とパソコン（30）の間を信号接続コード（211）で接続するが、セパレートタイプのコントローラ（21）と運動器材（20）の間では、背面に20ピンを具えたプラグスロット（213）で運動器材（20）に設置したスロット（22）と接続する。
【００２７】
該セパレートタイプのコントローラ（21）の背面にある20ピンを具えたプラグスロット（213）が運動器材（20）上のスロット（22）に連結した時、該セパレートタイプのコントローラ（21）のST726xシリーズの単一チップ（214）は、図10で開示した機能の実行を備えることとなり、また、該セパレートタイプのコントローラ（21）のプラグスロット（213）の各ピン（pin）の定義を以下のとおりとする。
Pin 0 24Vの電源供給
Pin 1 アナログ信号の入力1、アナログのセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 2 アナログ信号の入力2、アナログのセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 3 アナログ信号の入力3、アナログのセンサーデバイスの出力側に 接続するために提供
Pin 4 アナログ信号の出力1
Pin 5 アナログ信号の出力2
Pin 6 アナログ信号の共用接点
Pin 7 デジタル信号の出力1、変換モードのピン
ランニングマシンを例にすると、出力電圧が高電力レベルとなった時、バーチャル・リアリティワールドのランニングマシンの機能を具え、出力電圧が低出力レベルとなった時、一般のランニングマシンの機能を保持する。
Pin 8 デジタル信号出力2、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 9 デジタル信号出力3、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 10 デジタル信号出力4、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 11 デジタル信号出力5、デジタルセンサーデバイスの入力側に接続するために提供
Pin 12 デジタル信号入力1、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 13 デジタル信号入力2、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 14 デジタル信号入力3、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 15 デジタル信号入力4、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 16 デジタル信号入力5、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 17 デジタル信号入力6、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 18 デジタル信号入力7、デジタルセンサーデバイスの出力側に接続するために提供
Pin 19 デジタル信号の共用接点
【００２８】
図９によると、以上の各実施例内において、本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）と接続した後、USBコード（211）を通じてパソコン（30）のコンピュータ本体（31）で実行しているソフトウエアと疎通を行い、その識別子の正確性の有無を確認し、もしも正確な場合、コンピュータ本体（31）内のソフトウエアがセパレートタイプのコントローラ（20）内のファームウエアを正常に操作し、でなければ、コンピュータ本体（31）内のソフトエアがプログラムを取り消し、また、該セパレートタイプのコントローラ（21）の識別子のエラーと指示し、且つ運動器材（20）が3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアとのインタラクティブな動作ができなくなる。
【００２９】
もしも本発明で開示するセパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）とのリンクを構成しない場合、或いは、パソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが起動しない場合、該セパレートタイプのコントローラ（21）が運動器材（20）と接続した後、該セパレートタイプのコントローラ（21）が自動的に操作モードを一般モードに切り換えることができる。この時運動器材（20）が一般機能を具えた運動器材となり、ユーザーは、制御パネル（26）上の全ての機能を使用してこの運動器材（20）を操作できる。
【００３０】
また、もしもセパレートタイプのコントローラ（21）の識別子が正確である場合、パソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアは、セパレートタイプのコントローラ（21）のファームウエアを通じて運動器材（20）と疎通することができる。セパレートタイプのコントローラ（21）がパソコン（30）の3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアと結合した場合、該セパレートタイプのコントローラ（21）が、自動的に3Dバーチャル・リアリティワールドに切り換わり、且つ、この時運動器材（20）が一般機能、3Dバーチャル・リアリティワールドを実現したインタラクティブなマンマシン機能とインターネットのオンライン競技機能を兼ね備えることができる。インターネットのオンライン競技機能を実行する時、オンラインするマルチユーザーのクライアント側PC（30）とサーバー（40）への通信と作業チャート図を図１１に示した。
【００３１】
図１、２、及び、３によると、本発明で開示する多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材（10）は、インターネットの3Dバーチャル・リアリティワールドを具備し、個人で運動できる以外に、インターネットを通じて他人と競技することもできる。図１１に示すとおり、本発明でインターネットのオンライン競技を実行する時、ユーザーは、自分の意志に基づいて、セパレートタイプのコントローラ（21）の押ボタン（212）上で個人運動、或いは、マルチユーザーのオンライン競技などの運動の選択を入力し、もしもマルチユーザーのオンライン競技を選択した場合、ネットワークサーバー（40）が、インターネットを経由して随時現在何人の競技参加者か、カウントダウンなどの資料を全ての競技参加者の所属パソコン（30）に更新と伝送して、パソコン（30）がデータをディスプレイ装置（32）上に表示する。この時競技参加者は、ディスプレイ装置（32）上に表示された時間に基づいて準備を行い、競技が開始された後、各競技参加者のセパレートタイプのコントローラ（21）が、リアルタイムでトルクセンサー（23）と位置センサー（24）などのアナログ、或いは、デジタル信号を受信し、デジタル信号への変換を経た後、更にUSBコード（211）を経由してパソコン（31）に伝送される。そして、パソコン上で実行されている3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが受信したデータを判読して、競技参加者の現在の3Dバーチャル・リアリティワールド内の相対位置、スピードと方向を決定し、また、この相対位置をネットワークサーバー（40）に伝送する。ネットワークサーバー（40）は、この相対位置に基づいて、各競技参加者の順位を計算し、また、個人順位とその他現在自分よりリードしている競技参加者の5〜10名の相対位置を競技参加者のパソコン（30）に返送する。競技参加者のパソコン（30）のディスプレイ装置（32）が、現在の自分の順位を表示し、また、リアルタイムで3Dバーチャル・リアリティワールドの相対位置において、自分よりリードしている競技参加者の5〜10名の動画仮想画像を表示する。その他、パソコン（30）のディスプレイ装置（32）上にも現在の位置、スピード、方向、心拍数、消費カロリーなどを表示することができる。また個人成績をネットワークサーバー（40）内にランキングとして残すこともできる。
【００３２】
ユーザーが個人運動を選択した場合、パソコン（30）のディスプレイ装置（32）上に他の競技議参加者と順位が無いことを除き、その他の機能はマルチユーザーのオンライン競技を選択した時と同様である。
【００３３】
以上に開示したものは、好ましい実施例であり、各種の局部的な改変、或いは、修飾について、本発明の技術精神に基づき、この技術を熟知している任意のものが、容易に推察できるものも本発明請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したエアロバイクの具体的な実施例の見取図で、エアロバイク本体とパソコンを具え、またUSBインターフェースのセパレートタイプのコントローラで接続し、且つ、パソコンが遠隔のネットワークサーバーを介してその他の運動器材とリンクする。
【図２】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したスポーツボートの具体的な実施例の見取図である。
【図３】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材が、インターネットのバーチャル・リアリティワールドと結合したランニングマシンの具体的な実施例の見取図である。
【図４】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材で使用する差動式歪センサーの構造図である。
【図５】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材で使用する別種類の差動式歪センサーの構造図である。
【図６】本発明で示すセパレートタイプのコントローラの正面図である。
【図７】本発明で示すセパレートタイプのコントローラの背面図である。
【図８】本発明のセパレートタイプのコントローラで使用するST72651チップのピン位置の見取図である。
【図９】本発明の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材のセパレートタイプのコントローラとPC、運動器材間における使用方法原理のチャート図である。
【図１０】本発明のセパレートタイプのコントローラで使用する単一チップ機能のチャート図である。
【図１１】本発明とマルチユーザーのオンラインのクライアント側PCとサーバーとの通信と作業の応用チャート図である。
【図１２】本発明で使用する電圧ゲインを具えた速度制御用駆動回路の回路図である。
【図１３】本発明の正逆転駆動の電流制限回路の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
（10）多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材
（20）運動器材
（21）セパレートタイプのコントローラ
（22）スロット
（23）トルクセンサー
（24）位置センサー
（25）ハンドル
（26）制御パネル
（30）パソコン
（31）コンピュータ本体
（32）ディスプレイ装置
（40）遠隔のネットワークサーバー
（211）USBコード
（212）入力用押ボタン
（213）プラグスロット
（214）ST72651チップ
（215）制御回路モジュール
（216）速度制御用駆動回路
（217）正逆転駆動の電流制限回路
（231）差動式歪センサーの歪み材
（232）差動式歪センサーのアンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、セパレートタイプのコントローラと該セパレートタイプのコントローラと結合することができる運動器材を含み、
該セパレートタイプのコントローラは一種のパソコンからの出力装置で、
パソコンにリンクできる信号送信インターフェースと、
複数個のアナログの入力接点と複数個の出力接点を具えたプラグスロットと、
信号コードで伝送するデジタル情報をアナログ信号に変換して、アナログ出力接点に伝送し、またアナログ入力接点から伝送したアナログ信号をデジタル情報に変換してパソコンに伝送する単一チップ制御器と、
該セパレートタイプのコントローラを結合できる運動器材は、
該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットとの連結構成を提供し、複数個のアナログ出力接点を具え、且つ、該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットのアナログ入力接点に対応し、及び、複数個のアナログ入力接点を具え、且つ、該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットのアナログ出力接点に対応するスロットと、
該スロットのアナログ出力接点に接続するアナログセンサーデバイスを包含することを特徴とする、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項２】
請求項１記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラには、速度制御用駆動回路、或いは、電流制限回路を含み、運動器材のモータに対してトルク制御、或いは、速度制御を行うことを含むことを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項３】
請求項1記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その運動器材のアナログセンサーデバイスがトルクセンサー、或いは、位置センサーで、且つ、該スロットのアナログ出力接点に接続することを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項４】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その位置センサーが電位計、或いは、位置検出器であることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項５】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのトルクセンサーが差動式歪センサーで、且つ、該差動式歪センサーには2個の歪センサーを具え、運動器材のハンドルの両側にそれぞれ設置されることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項６】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのトルクセンサーがトルク計であることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラが、USBインターフェースでパソコンに接続されることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その単一チップ制御器の機能には、セパレートタイプのコントローラと運動器材間の結合の正確の有無の認識できることを含むことを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その単一チップ制御器の機能がパソコンのソフトウエアプログラムに組み込まれて相互認識のパスワードとなり、パスワードが正確な時、該単一チップ制御器が、パソコンで3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが実行する情報を受信することを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラは、インターネットへのリンク機能を具えたパソコンに接続できることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項１】
多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、セパレートタイプのコントローラと該セパレートタイプのコントローラと結合することができる運動器材を含み、
該セパレートタイプのコントローラは一種のパソコンからの出力装置で、
パソコンにリンクできる信号送信インターフェースと、
複数個のアナログの入力接点と複数個の出力接点を具えたプラグスロットと、
信号コードで伝送するデジタル情報をアナログ信号に変換して、アナログ出力接点に伝送し、またアナログ入力接点から伝送したアナログ信号をデジタル情報に変換してパソコンに伝送する単一チップ制御器と、
該セパレートタイプのコントローラを結合できる運動器材は、
該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットとの連結構成を提供し、複数個のアナログ出力接点を具え、且つ、該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットのアナログ入力接点に対応し、及び、複数個のアナログ入力接点を具え、且つ、該セパレートタイプのコントローラのプラグスロットのアナログ出力接点に対応するスロットと、
該スロットのアナログ出力接点に接続するアナログセンサーデバイスを包含することを特徴とする、多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項２】
請求項１記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラには、速度制御用駆動回路、或いは、電流制限回路を含み、運動器材のモータに対してトルク制御、或いは、速度制御を行うことを含むことを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項３】
請求項1記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その運動器材のアナログセンサーデバイスがトルクセンサー、或いは、位置センサーで、且つ、該スロットのアナログ出力接点に接続することを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項４】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その位置センサーが電位計、或いは、位置検出器であることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項５】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのトルクセンサーが差動式歪センサーで、且つ、該差動式歪センサーには2個の歪センサーを具え、運動器材のハンドルの両側にそれぞれ設置されることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項６】
請求項３記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのトルクセンサーがトルク計であることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラが、USBインターフェースでパソコンに接続されることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その単一チップ制御器の機能には、セパレートタイプのコントローラと運動器材間の結合の正確の有無の認識できることを含むことを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、その単一チップ制御器の機能がパソコンのソフトウエアプログラムに組み込まれて相互認識のパスワードとなり、パスワードが正確な時、該単一チップ制御器が、パソコンで3Dバーチャル・リアリティワールドのソフトウエアが実行する情報を受信することを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載の多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材において、そのセパレートタイプのコントローラは、インターネットへのリンク機能を具えたパソコンに接続できることを特徴とする多機能のインタラクティブなマンマシン運動器材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−８１９０３（Ｐ２００６−８１９０３Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６２７７１（Ｐ２００５−２６２７７１）
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５０５３４２２０９）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５０５３４２２０９）
[ Back to top ]