本实用新型涉及体育锻炼、体操、游泳、爬山或击剑用的器械；球类；训练器械的技术领域，特别涉及一种能实现单向行走、自主控制转向的万向行动平台。

　　现今社会不仅经济迅猛发展，休闲娱乐业也快速发展，其中的网络游戏更得到了用户的喜爱和推广，为了使用户具有更强烈的操控感和沉浸感，也产生了众多的虚拟现实环境的终端模拟器。

　　虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术，其利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术丰要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面，其中，自然技能是指人的头部转动、眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官，这是虚拟现实技术中非常重要的一部分。

　　然而，若要1:1实现人体在虚拟现实环境中做出行走、奔跑等动作，现实中则需要布置一个和虚拟现实环境中等面积的活动场地，这在一些较大场景的应用中是非常不现实的，并且由于用户在虚拟世界中操作，无法感知现实环境的变化，人身安全也存在很大隐患。

　　现有技术中，由此产生了若干种可以让使用者在原地做出行走动作的外设设备，但这些设备无法兼顾直线运动和回转运动，无法完全模拟现实中行走与转向同时进行的场景，且由于在使用者行走的过程中存在惯性，如果产品不能很好的模拟走路的场景，则从整体上来说使用者会产生顿挫感，影响沉浸式体验，甚至存在安全隐患。

　　为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种优化的万向行动平台，行走舒适，使用和操作方便，可实现单向行走、可进行自主控制转向。

　　本实用新型所采用的技术方案是，一种万向行动平台，包括控制器，所述行动平台包括回转机构；所述回转机构上设有直线运动机构和扶手机构，所述扶手机构设于直线运动机构一侧，所述直线运动机构的另一侧设有背部支撑机构；所述扶手机构、直线运动机构分别与所述控制器连接，所述控制器通过驱动机构连接至回转机构；所述万向行动平台还包括头显设备，所述头显设备内设有传感器，所述传感器连接至控制器。

　　优选地，所述回转机构包括支撑底座，所述支撑底座的轴心处设有齿轮内圈，所述齿轮内圈外设有旋转齿轮，所述旋转齿轮与所述驱动机构配合设置；所述支撑底座下均匀分布设有若干支脚。

　　优选地，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上连接有过渡齿轮，所述过渡齿轮与所述旋转齿轮啮合；所述驱动电机配合设有第一距离编码器，所述驱动电机和第一距离编码器连接至控制器。

　　优选地，所述直线运动机构包括旋转轴，所述旋转轴与所述回转机构同轴配合设置；所述旋转轴上对应设有2个直线个直线横梁的两端分别对应设有转轴，2个所述转轴外套设有履带，所述2个直线横梁间还设有若干与所述转轴平行的辊轴；所述转轴侧部配合设有第二距离编码器，所述第二距离编码器与所述控制器连接；所述履带包括若干首尾连接的跑步块，所述跑步块包括底板，所述底板上设有踏板，所述踏板为拱形板，所述踏板和底板间设有若干支撑件，中心的所述支撑件的高度大于两侧的支撑件。

　　优选地，所述直线运动机构还包括制动单元；所述制动单元包括设于所述转轴端部的金属安装板，所述金属安装板侧部设有制动盘，所述制动盘套设于转轴外侧；所述金属安装板通过继电器连接至控制器；所述转轴上套设有超越离合器。

　　优选地，所述扶手机构包括2个第一支撑杆，所述第一支撑杆一端设于所述直线运动机构上，另一端设有手柄，所述手柄上设有控制部，所述2个第一支撑杆与手柄的连接端间设有显示器，所述控制部和显示器连接至控制器。

　　优选地，所述背部支撑机构包括2个第二支撑杆，所述第二支撑杆一端设于所述直线个第二支撑杆的另一端之间设有连杆，所述连杆外侧套设有轴套，所述轴套上设有调节螺杆，所述调节螺杆朝向扶手机构的一端顺次设有支撑板和腰环。

　　步骤1：使用者登上万向行动平台，通电，控制器获取头显设备初始高度，记录高度最大值；使用者开始运动；

　　控制部发出回转指令，则控制器根据回转指令控制回转机构做向左或向右的回转运动，由此带动人体实现360°的旋转，控制器实时获取第一距离编码器反馈的角度值；角度值反馈到使用者头显设备的虚拟场景中，可实现虚拟场景中人体的旋转；

　　使用者在履带上行走，通过两脚的移动和重心的变化带动履带进行直线运动，控制器实时获取第二距离编码器反馈的距离数据，根据时间获得直线运动的距离和速度；距离和速度反馈到使用者头显设备的虚拟场景中，可实现虚拟场景中人体的行走或奔跑；

　　控制器接收头显设备的实时高度，当实时高度为刹车高度时，进行步骤3，否则，重复步骤2；

　　步骤3：控制器继续实时获取头显设备的实时高度，当实时高度大于刹车高度时，返回步骤2，否则控制回转机构和直线运动机构停止运动。

　　优选地，刹车高度与头显设备初始高度的比值为m，正常运动高度与头显设备初始高度的比值为n，m＜n＜1。

　　优选地，所述步骤2中，控制器读取第二距离编码器的数值，计算当前直线运动速度，履带的阻力为f，设定速度阈值VF，当使用者速度大于阈值时，控制器通过快速通断电、控制制动单元点动刹车，转轴的阻力为f’，f’＞f；点动刹车的频率和直线运动速度成正比。

　　本实用新型提供了一种优化的万向行动平台，通过回转机构完成行动平台的转向，通过直线运动机构完成行动平台模拟直线运动，扶手机构用于给使用者支撑及保护，直线运动机构另一侧的背部支撑机构用于给使用者支撑保护；控制器通过获取头显设备的最高高度值得出使用者的身高高度，并实时监测头显设备高度值，由实时的头显设备高度值判定出使用者是否下蹲，下蹲时锁死履带，防止因为履带移动造成的隐患；头显设备配套的手柄及其上的控制部可控制回转机构旋转；第一距离编码器和第二距离编码器可测得旋转的绝对角度值及直线运动的距离和速度，这些数值反馈到虚拟场景中，实现人体的转身操作及行走和奔跑操作。

　　（1）使用者可通过扶手机构进行产品转向，从而切换身体在虚拟环境中的朝向；

　　（3）使用者可通过身体重心的变化产生驱动行走履带直线）使用者在体验过程中通过使用背部支撑机构和扶手机构来确保自身的安全。

　　下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

　　本实用新型涉及一种万向行动平台，包括控制器1，所述行动平台包括回转机构2；所述回转机构2上设有直线和扶手机构，所述扶手机构设于直线一侧，所述直线的另一侧设有背部支撑机构；所述扶手机构、直线通过驱动机构连接至回转机构2；所述万向行动平台还包括头显设备，所述头显设备内设有传感器，所述传感器连接至控制器1。

　　本实用新型中，万向行动平台主要包括用于万向行动的回转机构2和直线完成行动平台的转向，直线完成行动平台的模拟直线运动。

　　本实用新型中，为了保证使用者的安全，采用扶手机构给使用者用手支撑，同时在直线的另一侧设置背部支撑机构，用于给使用者全方位的支撑保护。

　　本实用新型中，扶手机构同时还保证了使用者可以利用其对行动平台完成控制操作，包括转向、加速、减速等。

　　本实用新型中，控制器1可以采用PC端软件及相应的接口完成控制，其通过获得头显设备的数据得到初始高度，获得扶手机构的数据得到操作控制信号，进而通过驱动机构控制回转机构2运动。

　　本实用新型中，头显设备在完成传感的过程中被实时获取其高度，在高度满足一定条件的情况下，使用者可以通过扶手机构控制回转机构2和直线完成其所需的转向、加速、减速运动，在高度低于刹车高度时，控制器1控制回转机构2和直线停下。

　　本实用新型中，头显设备一般为外购，如HTC VIVE、Oculus Rift，其内设有与控制器1连接且能互传信号的传感器。

　　所述回转机构2包括支撑底座4，所述支撑底座4的轴心处设有齿轮内圈5，所述齿轮内圈5外设有旋转齿轮6，所述旋转齿轮6与所述驱动机构配合设置；所述支撑底座4下均匀分布设有若干支脚7。

　　所述驱动机构包括驱动电机8，所述驱动电机8的输出轴上连接有过渡齿轮9，所述过渡齿轮9与所述旋转齿轮6啮合；所述驱动电机8配合设有第一距离编码器10，所述驱动电机8和第一距离编码器10连接至控制器1。

　　本实用新型中，回转机构2整体由支撑底座4作为框架，并在支撑底座4下均匀分布设置若干支脚7，保证了行走过程中的回转的半径范围，一般情况下，支脚7设置为多个，起到保证整个平台的稳定的作用，在必要时，还可以通过调整支脚7的高度完成平台水平的调整。

　　本实用新型中，在支撑底座4的轴心处设置用于固定旋转齿轮6旋转半径的齿轮内圈5，并在齿轮内圈5外设置旋转齿轮6，旋转齿轮6的内部与齿轮内圈5配合，旋转齿轮6的外部与驱动机构连接，驱动机构接收控制器1的指示驱动驱动机构，驱动机构再作用于旋转齿轮6旋转。

　　本实用新型中，齿轮内圈5和旋转齿轮6的组合一般采用回转支承完成，齿轮内圈5和旋转齿轮6间设有滚动体，完成回转作业。

　　本实用新型中，驱动机构包括驱动电机8，驱动电机8的输出轴顺次连接过渡齿轮9和旋转齿轮6，对旋转齿轮6进行驱动。

　　本实用新型中，在实际的操作中，驱动电机8还配合设置第一距离编码器10，第一距离编码器10用于将回转机构2整体的旋转距离数据，即角度，反馈至控制器1。

　　所述直线包括旋转轴，所述旋转轴与所述回转机构2同轴配合设置；所述旋转轴上对应设有2个直线个直线的两端分别对应设有转轴12，2个所述转轴12外套设有履带13，所述2个直线间还设有若干与所述转轴12平行的辊轴14；所述转轴12侧部配合设有第二距离编码器15，所述第二距离编码器15与所述控制器1连接；所述履带13包括若干首尾连接的跑步块，所述跑步块包括底板28，所述底板28上设有踏板29，所述踏板29为拱形板，所述踏板29和底板28间设有若干支撑件30，中心的所述支撑件30的高度大于两侧的支撑件30。

　　所述直线还包括制动单元；所述制动单元包括设于所述转轴12端部的金属安装板16，所述金属安装板16侧部设有制动盘17，所述制动盘17套设于转轴12外侧；所述金属安装板16通过继电器连接至控制器1；所述转轴12上套设有超越离合器18。

　　本实用新型中，直线的回转带动其整体的旋转，于此同时，旋转轴上设置由2个直线构成的直线个直线上行走，限定了直线运动的宽度和长度。

　　本实用新型中，直线的弧度是必须的，因为主要通过使用者的重心位置改变，而产生驱动履带13转动的动力，不通过电机或其他动力源驱动，在使用的过程中，使用者踩在弧面上往下，进而产生动力，由于履带13的上接触面整体是弧形的，可以帮助使用者减速，从而方便控制履带13的速度。进一步来说，在初始状态中，使用者站立在履带13上部中间位置，履带13的上表面整体为向下凹的弧形结构，支撑底座4与履带13以辊轴14相靠，摩擦力低，当使用者行走时，前脚由支撑底座4底部踏至向前斜面上部，同时使用者的身体位置发生改变，从而造成重心位置上移，斜面上部履带13受脚压力，从而使履带13向支撑底座4中部下滑，前脚会滑至支撑底座4中部，如此反复，还有履带13的惯性力，履带13会不停向后转动，即可模拟真实行走。

　　本实用新型中，转轴12侧部配合设有第二距离编码器15，通过第二距离编码器15来反馈直线的运动距离，进而获得直线的运动速度。

　　本实用新型中，履带13包括若干首尾连接的跑步块，将跑步块设置为底板28上设置拱形踏板29的结构，并在两者间设置由中心至两端降低的配合的支撑件30，保证了使用者在直线运动的过程中与履带的充分接触。

　　本实用新型中，在实际的操作中，支撑件30包括若干组交叉支撑件及若干组侧支撑，组合分布在底板28和踏板29间，使得跑步块整体具有高抗扭抗弯能力及较高的承重能力。

　　本实用新型中，为了保证直线的安全性，在直线上设置有制动单元，其包括设于转轴12端部的金属安装板16和设置在金属安装板16侧部的制动盘17，金属安装板16通过继电器连接至控制器1，当控制器1给出制动的命令时，控制器1控制继电器间歇性给金属安装板16通电，金属安装板16通电后吸附制动盘17，进而制动盘17工作，对转轴12完成制动的操作。

　　本实用新型中，进一步在转轴12上套设超越离合器18，使其保证转轴12不出现逆向转动的情况，保证使用者在履带13上的运动的安全性。

　　所述扶手机构包括2个第一支撑杆19，所述第一支撑杆19一端设于所述直线个第一支撑杆19与手柄20的连接端间设有显示器21，所述控制部和显示器21连接至控制器1。

　　本实用新型中，扶手机构包括用于支撑手柄20且使得手柄20与直线上设置手柄20，手柄20上设置与控制器1连接的控制部，通过对手柄20的操作控制完成对于整体行动平台的转向或加速或减速的操控。

　　本实用新型中，手柄20一般为外购，可以采用与头显设备配套采购的手柄20，也可采用蓝牙手柄、游戏控制器等装置，如微软的XBOX手柄、北通的蓝牙手柄等。

　　本实用新型中，控制部可以设置为控制按键或触摸盘，只需要满足可以通过使用者手部控制手柄20而触发信号反馈至控制器1即可。

　　本实用新型中，2个第一支撑杆19与手柄20的连接端间还设有显示器21，可以保证使用者实时获取数据，用于使用者的指引和设备状态指示。一般情况下，显示器21设有LED灯带。

　　所述背部支撑机构包括2个第二支撑杆22，所述第二支撑杆22一端设于所述直线，所述连杆23外侧套设有轴套24，所述轴套24上设有调节螺杆25，所述调节螺杆25朝向扶手机构的一端顺次设有支撑板26和腰环27。

　　本实用新型中，在直线后端还设置有用于支撑使用者的背部支撑机构，背部支撑机构的第二支撑杆22用于支撑调节螺杆25且完成调节螺杆25和直线间的连接。

　　本实用新型中，通过调节螺杆25完成行动平台对于不同的使用者的不同用需求的支撑。

　　本实用新型中，第二支撑杆22上端部间的连杆23外套设轴套24，调节螺杆25可动设置于轴套24上，使得使用者在实际的走步过程中可以按需让身体左右微调或上下调整，调节螺杆25可以以任意形式设置在轴套24上，如可调地贯穿设于轴套24相对壁端、设置为可抽拉结构且一端固定于轴套24外侧等，本领域技术人员可以按照需求自行设置。

　　本实用新型中，在调节螺杆25朝向扶手机构的一端顺次设有支撑板26和腰环27，支撑板26进一步保证了背部支撑机构的支撑作用和舒适度，腰环27保证了使用者在使用过程中的安全性，特别是当使用者下蹲时，控制器1控制所有运动机构停止运动，腰环27可以有效保护使用者不因为惯性而发生意外。

　　步骤1：使用者登上万向行动平台，通电，控制器1获取头显设备初始高度，记录高度最大值；使用者开始运动；

　　控制部发出回转指令，则控制器1根据回转指令控制回转机构2做向左或向右的回转运动，由此带动人体实现360°的旋转，控制器1实时获取第一距离编码器10反馈的角度值；角度值反馈到使用者头显设备的虚拟场景中，可实现虚拟场景中人体的旋转；

　　使用者在履带13上行走，通过两脚的移动和重心的变化带动履带13进行直线实时获取第二距离编码器15反馈的距离数据，根据时间获得直线运动的距离和速度；距离和速度反馈到使用者头显设备的虚拟场景中，可实现虚拟场景中人体的行走或奔跑；

　　控制器1接收头显设备的实时高度，当实时高度为刹车高度时，进行步骤3，否则，重复步骤2；

　　步骤3：控制器1继续实时获取头显设备的实时高度，当实时高度大于刹车高度时，返回步骤2，否则控制回转机构2和直线停止运动。

　　所述刹车高度与头显设备初始高度的比值为m，正常运动高度与头显设备初始高度的比值为n，m＜n＜1。

　　所述步骤2中，控制器1读取第二距离编码器15的数值，计算当前直线的阻力为f，设定速度阈值VF，当使用者速度大于阈值时，控制器1通过快速通断电、控制制动单元点动刹车，转轴12的阻力为f’，f’＞f；点动刹车的频率和直线运动速度成正比。

　　本实用新型中，控制器1实时监测头显设备的位置数据，除了传给本身虚拟现实设备的内容场景中用于定位之外，还收集头显设备的实时高度，用来判断当前使用者的位置，当人高度低于一定比例时对履带13进行刹车，这使得当人需要下蹲完成一些动作时，能刹住履带13防止滑倒，也能方便操作。一般情况下，当当前高度低于最大高度的60%或70%，即判断已经下蹲，可以不用通过任何操作，实现刹车。

　　本实用新型中，控制器1还需要实时捕捉手柄20的数据，分析出当前使用者具体的操作，根据操作的不同，发不一样的指令。

　　本实用新型中，通过对第一距离编码器10读值，可以计算出驱动电机8转动的角度，这个角度值可以很精确的传递到游戏中，实现使用者在场景中的转身操作。

　　本实用新型中，通过对第二距离编码器15反馈的距离数据，根据时间获得直线运动的距离和速度；距离和速度反馈到使用者头显设备的虚拟场景中，可实现虚拟场景中人体的行走或奔跑。

　　本实用新型中，线性刹车的原理为：第二距离编码器15被安装在履带13的转轴12上，通过获取第二距离编码器15转动的圈数及已知转轴12周长可以计算出履带13的转动距离，进而可以算出人的跑步速度，由于履带13的阻力为f，设定速度阈值VF，当使用者速度大于阈值时，控制器1通过快速通断电、控制制动单元点动刹车，即制动盘17分多次与金属安装板16吸合，使得刹车为不完全抱死的方式，控制器1根据人跑动的速度对万向行动平台进行“小时间”刹车，转轴12的阻力为f’，f’＞f，点动刹车的频率和直线运动速度成正比，速度越快，这个“小时间”时间越长，类似于调节占空比，从而实现人跑步速度越快阻力越大，保证人不会越跑越快而产生不安全隐患。

　　本实用新型中，完全刹车的原理为：采用刹车高度判定使用者是否处于下蹲状态，若头显设备的高度值低于步骤1的初始高度的一定比例时（例如70%时），即可认为使用者目前处于下蹲状态，下蹲时，因为履带13可以向后移动，在下蹲过程中极易两脚后滑从而摔倒或受到惊吓，因此，需要在人体下蹲时执行刹车，将履带13的联动轴锁住，使履带13不能移动，保证人体安全下蹲，为完全刹车。

　　本实用新型中，当检测到头显设备的高度超过初始高度一定比例时（例如80%时），可认为使用者目前处于站立状态，需要将履带13的联动轴解锁，以便使用者可以自由行走或奔跑。

　　本实用新型中，给出一种实施方案。当让平台转动的按键按下之后，控制器1除了发送让驱动电机8转动的指令之外，马上通过对第一距离编码器10进行读值，记录驱动电机8转过的路程，当收到停止转动的指令后，结束读值；由于驱动电机8从接收停止指令到完全停下来还需要经过一段时间，期间驱动电机8还在转动，则根据不同的速度档位下驱动电机8完全停止的延迟时间，进行接下来时间段内的第一距离编码器10的继续读值，保证数值的准确性，也在行动平台不转动停下时，减少对驱动电机8的频繁操作，为计算机减少使用资源。

　　本实用新型中，控制器1读到第二距离编码器15的数值后，每15ms向控制器1发送一次数据，控制器1根据两次数据计算出履带13在15ms内的平均速度，计算出走路的速度之后会将得到的速度进行滤波平滑处理，更加符合实际情况，同时，当速度超过常态的走路速度时将启用线性刹车，当要刹车时，设置刹车管脚为高电平，继电器吸合，制动盘17贴紧，将刹车时间分为很多个周期，一般为250ms，当速度超过正常行走速度时250ms会出现刹车，速度超过正常行走速度越多，250ms内刹车时间越长，最长的情况下，250ms全部处于刹车状态。

　　本实用新型通过回转机构2完成行动平台的转向，通过直线完成行动平台模拟直线运动，扶手机构用于给使用者支撑及控制，直线另一侧的背部支撑机构用于给使用者支撑保护；头显设备在完成传感的过程中被实时获取其高度，在高度满足一定条件的情况下，使用者可以通过扶手机构控制回转机构2和直线完成其所需的转向、加速、减速运动，在高度低于阈值时，控制制动机构刹车，防止履带13移动，使人体可以安全下蹲。

　　本实用新型中，使用者可通过扶手机构进行产品转向，从而切换身体在虚拟环境中的朝向，可通过改变头显设备所在的空间位置高度实现制动的功能，可通过身体重心的变化产生驱动行走履带13直线运动的动力，在体验过程中通过使用背部支撑机构和扶手机构来确保自身的安全。本实用新型使用方便、操作简单、行走舒适。