DE202004021793U1

DE202004021793U1 - Vorrichtung zum Ausüben von interaktiver Step-Gymnastik

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Publication number: DE202004021793U1
Application number: DE202004021793U
Authority: DE
Original assignee: Bigben Interactive SA
Current assignee: Bigben Interactive GmbH
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2014-12-02
Also published as: US7722501B2; DE602004025841D1; US20060258512A1; EP1691897A1; CN1913940A; US20150238812A1; US20150290493A1; DE202004021934U1; EP1691897B1; DE202004021858U1; US7938751B2; US20150238811A1; FR2862884A1; WO2005056122A1; DE202004021792U1; ATE459395T1; US20150148195A1; FR2862884B1; USRE44895E1; US20100216598A1

Abstract

Vorrichtung zum Ausüben von interaktiver Gymnastik in Verbindung mit einem Bild- und Tonsystem, welches das von einem Benutzer zu verfolgende Gymnastikprogramm darstellt, wobei die Vorrichtung ein vorspringendes Objekt in Form eines Blocks ist, enthaltend:
– eine obere Fläche, um zumindest einen Fuß eines Benutzers aufzunehmen,
– zumindest zwei analoge Gewichtssensoren, die miteinander verbunden und an das Bild- und Tonsystem angeschlossen sind, um analoge Signale auszusenden, die je nach von dem zumindest einen Fuß des Benutzers aufgebrachtem Gewicht variieren, um in Antwort auf das Gewichtssignal eine Interaktivität zu bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Vorrichtungen mit sensitiven Flächen für das Spiel bzw. Training eines Benutzers, der ein mit den Vorrichtungen interagierendes Programm betrachtet, d. h. ein Bild- und Tonsystem, wie etwa ein Fernsehgerät, das mit einer Spielstation bzw. mit einer digitalen Verarbeitungseinheit verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Trainingsvorrichtung für interaktive Gymnastik.
Die Kernaufgabe der Erfindung liegt darin, ein neuartiges Spiel- und Sporteingabegerät für digitale Verarbeitungseinheiten zu schaffen, wie beispielsweise Videospielkonsolen, Computer oder Spielautomaten, mit denen interaktive Step-Gymnastik-Trainings ausgeführt werden können.
Im Stand der Technik sind bereits Videospieleingabegeräte bekannt, bei denen die Spiel- und Sportinteraktionen für mehr Wirklichkeitsnähe beim Ausüben von Videospielen erhöht werden sollen. Dabei wurden interaktive Gleitbretter oder interaktive „Tanzmatten” entwickelt.
Eine interaktive Tanzmatte liegt im allgemeinen in Form einer Matte vor, die sich aus verschiedenen drucksensitiven Flächen zusammensetzt, die als über die Füße zu betätigende Ein-Aus-Schalter anzusehen sind, und an eine digitale Verarbeitungseinheit angeschlossen ist.
Derartige aus drucksensitiven Teilen zusammengesetzte und für Videospiel-Anwendung bestimmte Matten sind beispielsweise in der Patentschrift US 5837952 oder in den jüngeren europäischen Patentschriften EP 1043746 und EP 1127599 beschrieben.
Diese Matten werden darin als ebene Flächen rechteckiger Form beschrieben, bei denen die verschiedenen drucksensitiven Teile, ihrerseits rechteckförmig, um eine nicht drucksensitive Fläche angeordnet sind, die in der Mitte der Matte angeordnet ist.
Wenn die Matte mehr als vier drucksensitive Bereiche besitzt, werden die drucksensitiven Teile entlang der Symmetrieachsen der als rechteckförmige, ebene Fläche betrachteten Matte, nämlich entlang ihrer beiden Diagonalen und ihrer beiden Mittellinien angeordnet.
Es wurden Tanzprogramme entwickelt, um bevorzugt mit diesen Tanzmatten, jedoch auch mit konventionellen Gamepads betrieben zu werden. Ein derartiges Programm ist in der vorgenannten EP 1127599 beschrieben.
Der Benutzer verwendet eine solche Matte, um mit einem Tanzprogramm zu interagieren, das auf einer digitalen Verarbeitungseinheit mit einem Bildschirm als Anzeigemittel abläuft, indem mit den Füßen auf diejenigen Bereiche der Matte gedrückt wird, die vom Spiel auf dem Bildschirm angezeigt werden.
Indem mit den Füßen auf die verschiedenen Bereiche der Matte je nach den einem gegebenen Tanzspiel eigenen Abfolgen und Rhythmen gedrückt wird, das auf der digitalen Verarbeitungseinheit abläuft, löst der Spieler Signale aus, die zu der digitalen Verarbeitungseinheit übertragen und vom Tanzspiel berücksichtigt werden. Der Spieler kann dann regelrechten Choreographien folgen, deren Auswertung (Richtigkeit der Platzierung der Füße auf den drucksensitiven Bereichen und Rhythmus beim Platzieren der Füße) ihm vom Tanzspiel durch visuelle und akustische Rückmeldung angegeben wird.
Die Ruhestellung des Benutzers ist die Stellung in der Mitte der Matte, wo die Füße des Benutzers auf denjenigen Teil der Matte gestellt werden, der nicht drucksensitiv ist. Diese Stellung in der Mitte der Matte ist für die Matte nicht von einer Stellung außerhalb derselben unterscheidbar, da sie sich durch die Inaktivität der die Matte bildenden drucksensitiven Flächen gekennzeichnet ist.
Anzumerken ist, dass die Kennzeichnung einer Tanzmatte und die eines konventionellen Gamepads sehr ähnlich sind, und dass Tanzvideospiele für Spielkonsolen und für Tanzmatten vollständig mit einem konventionellen Gamepad gespielt werden können.
Derartige Tanzmatten und die diesen zugeordneten Programme machen es somit Benutzern möglich, interaktive Tanzübungen durchzuführen, bei denen die Körperhaltung auf Interaktionsformen beschränkt ist, die von der Matte erfasst werden können, nämlich Bewegungen der Füße auf einer vollkommen ebenen Fläche, die in ihrer Mitte einen nicht interaktiven Bereich hat.
Andererseits werden die Sportgeräte immer mehr interaktiv. Dies gilt für ein interaktives Fahrradergometer, das über die Bewegung seines Tretlagers und von an den Griffen befindlichen Knöpfen mit Spielen interagiert, die an einer Spielkonsole ablaufen. In diesem Zusammenhang werden bestimmte Ruder- und Laufbandgeräte mit einem Bildschirm versehen, welcher Bilder von Ruderstrecken oder Ausflugslandschaften anzeigt.
In diesem Sinne ermöglicht auch die Patentschrift US 5507708 , „Stair-Climbing”-Gymnastik (Treppensteigen), indem mit einer Videospiel-Maschine interagiert wird.
Keines dieser Geräte ermöglicht jedoch das Ausüben einer interaktiven Sportart mit den Merkmalen der Sportart „Step-Gymnastik”, die durch Choreographien rund um und auf einem Quader gekennzeichnet ist.
Die vorliegende Erfindung schafft Abhilfe für die Mängel im Stand der Technik dank dem originellen Zusammenschluss dreier Elemente: drucksensitive Flächen, einen Gegenstand mit einer Form wie ein Quader und ein Bild- und Tonverfahren für eine digitale Verarbeitungseinheit. Dazu schlägt die Erfindung ein System vor, das insbesondere für die interaktive Ausübung von Step-Gymnastik für einen Benutzer bestimmt ist, der über dieses System verfügt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, interaktive und spielerische Übungen einer Gymnastik-Art durchzuführen, die sich auf eine „Stepboard” (stufenartige Plattform) genannte Einrichtung konzentriert.
Dazu betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ausüben von interaktiver Gymnastik in Verbindung mit einem Bild- und Tonsystem, welches das vom Benutzer zu befolgende Gymnastikprogramm darstellt, enthaltend eine erste Stufe drucksensitiver Flächen, wobei die Flächen im wesentlichen durchgehend und im wesentlichen in einer gleichen Ebene verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine zweite Stufe drucksensitiver Flächen aufweist, wobei die Flächen der zweiten Stufe im wesentlichen durchgehend und im wesentlichen in einer gleichen Ebene verlaufen.
Eine drucksensitive Fläche ist dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein mechanischer Druck auf eine solche Fläche (beispielsweise Fußdruck) ausgeübt wird, eine Änderung der elektrischen Eigenschaften dieser Fläche im Vergleich zu ihren elektrischen Eigenschaften erfolgt, die sie hat, wenn kein Druck darauf ausgeübt wird. Derartige Flächen können insbesondere als Ein-Aus-Schalter wirken, die über die Füße betätigt werden.
Eine gewöhnliche Änderung der elektrischen Eigenschaften der Fläche besteht im Schließen bzw. Öffnen eines Stromkreises, je nachdem, ob ein Druck auf die Fläche ausgeübt wird oder nicht. Dabei wirkt die drucksensitive Fläche wie ein Ein-Aus-Schalter.
Die drucksensitiven Flächen, die Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind und deren Formen und Anordnungen später näher beschrieben werden, sind miteinander verbunden und umgeben ein vorspringendes Objekt.
Die Flächen verlaufen im wesentlichen durchgehend, so dass ein Benutzer mit den Füßen leicht von einer Fläche auf eine andere Fläche gleiten kann, die in deren Verlängerung liegt, und zwar ohne jegliche Schwierigkeit oder Beeinträchtigung.
Vorzugsweise besteht die Ebene der ersten drucksensitiven Flächen aus einer Matte.
Weiterhin besteht die Ebene der zweiten drucksensitiven Flächen bevorzugt aus der Oberseite eines vorspringenden Objekts in Quaderform, der nachfolgend mit „Block” bezeichnet wird.
Vorteilhaft liegt der Block in der Mitte der Matte.
Der Block weist vorteilhaft eine Länge zwischen 70 und 100 Zentimeter (cm), eine Breite zwischen 20 und 40 cm und eine Höhe zwischen 10 und 30 cm auf.
Vorteilhaft kann der Block einen Höheneinstellmechanismus aufweisen, mit dem die Höhe des Blocks vergrößert bzw. vermindert werden kann, beispielsweise durch Anheben/Absenken der Oberseite des quaderförmigen Blocks.
Gemäß einer Möglichkeit, welche die Erfindung bietet, weist der quaderförmige Block vier Füße auf, die in den vier Ecken angeordnet sind und dem Block als Fußgestell dienen. Dabei können die Füße aus quaderförmigen Elementen bestehen, die verschiedene Länge, Höhe und Breite aufweisen.
Vorteilhaft umfasst jeder Fuß zumindest ein Mittel zum Befestigen am Block, Idealerweise ein Befestigungsmittel pro Paar parallel verlaufender Seiten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung vier drucksensitive Flächen auf dem Block auf.
Diese vier Flächen verlaufen im wesentlichen durchgehend, so dass ein Benutzer ohne Schwierigkeit und ohne jegliche Beeinträchtigung mit den Füßen leicht von einer Fläche zur anderen gleiten kann.
Vorteilhaft besteht eine der drucksensitiven Flächen aus dem zumindest teilweisen Umfang der Oberseite des Blocks und umgibt zumindest teilweise die weiteren drucksensitiven Flächen, die an der Oberseite des Blocks liegen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zumindest vier drucksensitive Flächen auf der ersten Ebene auf.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung acht drucksensitive Flächen auf der ersten Ebene auf, die symmetrisch zu einer Symmetriemitte angeordnet sind, d. h. zwei vor dem Block, zwei dahinter, zwei rechts und zwei links.
Idealerweise weist die Matte ein rechteckförmiges Mittelteil auf, das zum Anbringen und gegebenenfalls Befestigen des quaderförmigen Blocks keine drucksensitiven Flächen besitzt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Flächen der ersten Stufe und die der zweiten Stufe über ein drahtgebundenes Stromnetz mit dem Bild- und Tonsystem verbunden.
Bei einer anderen Ausführung sind die Flächen der ersten Stufe und die der zweiten Stufe über eine drahtlose Verbindung mit dem Bild- und Tonsystem verbunden, beispielsweise durch elektromagnetische Impulse und Kennungen vom Typ RF-ID, wobei dazu das System einen spezifischen Empfänger aufweist.
Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest einen Steuerknopf aufweisen, der auf der ersten Stufe drucksensitiver Flächen, auf der zweiten Stufe oder auf einer der Seitenflächen des Blocks liegt und auf das Bild- und Tonsystem einwirken kann.
Gemäß einer Möglichkeit, welche die Erfindung bietet, kann die Vorrichtung zumindest einen Vibrations- bzw. Stoßsensor aufweisen, der gegebenenfalls mit zumindest einer drucksensitiven Fläche verbunden ist, um verschiedene Druckwerte zu vergleichen.
Vorteilhaft werden die vom Sensor aufgezeichneten Informationen zur Verarbeitung dem Bild- und Tonsystem zugeleitet oder direkt zu dem Benutzer übertragen, beispielsweise über akustische und/oder visuelle Signale.
Vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Mehrzahl von Steckverbindern auf, um die drucksensitiven Flächen untereinander zu verbinden, wobei die Steckverbinder zur Verwendung nur eines Teils der drucksensitiven Flächen lösbar sind.
Gemäß einer Möglichkeit, welche die Erfindung bietet, weist der quaderförmige Block zumindest einen Aufnahmeraum auf, in dem die Matte und die Steckverbinder verstaut werden können.
Gemäß einer Ausführungsform sind die drucksensitiven Flächen der ersten Ebene abnehmbar, wobei sie hinsichtlich Anzahl und gegenseitiger Entfernung veränderlich sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt eine Neuerung im Bereich von interaktivem Sport und Spiel insofern, als bisher kein Sportgerät bzw. Spieleingabegerät besteht, mit dem interaktive Step-Gymnastik betrieben werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nämlich spezifisch dazu ausgelegt, die den Step-Gymnastikübungen eigenen Bewegungen erfassen und damit interagieren zu können, was keine anderen Eingabegeräte für digitale Verarbeitungseinheiten können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, aufgrund der höheren Motivation, welche die Interaktion liefert, die Lernphase des Step-Trainings zu durchlaufen und dabei unmittelbar mit dem Vergnügen belohnt zu werden, das die interaktive Vorgehensweise und die spielerische Herausforderung bereitet.
Andererseits erweist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als eine zu weiteren interaktiven Vorrichtungen (Bildsensor, Körperbewegungssensor, usw.) komplementäre Erfindung. Sie kann somit bei beispiellosen Erlebnis- oder Unterhaltungsspielen virtueller Realität eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zugleich von Benutzern verwendet werden, die nur interaktive Gymnastik betreiben, aber auch als Eingabegerät Anwendung finden, die den Kursteilnehmern in Sportzentren oder in Spielhallen bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung besser verständlich, die sich nur beispielhaft versteht und anhand einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt, worin zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines quaderförmigen Blocks, der auf vier Füßen aufliegt,
2 eine perspektivische Ansicht eines Fußes, auf den der in 1 dargestellte Block aufliegt,
3 eine perspektivische Ansicht von Ausführungsvarianten eines quaderförmigen Blocks gemäß der Erfindung,
4 eine perspektivische Ansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Blocks,
5 eine Draufsicht auf drucksensitive Flächen der ersten Ebene,
6 eine perspektivische Ansicht der vollständigen Vorrichtung, d. h. mit den drucksensitiven Flächen der ersten Ebene und denen der zweiten Ebene,
7 eine Draufsicht der die erste Ebene bildenden drucksensitiven Flächen, die voneinander gelöst, jedoch nach wie vor elektrisch verbunden sind, und
8 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Blocks, bei der die auf dem Block befindlichen sensitiven Flächen voneinander gelöst, jedoch nach wie vor elektrisch verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mehrere drucksensitive Flächen auf, deren Anzahl und Anordnung je nach Ausführungsform variieren.
Eine Ausführungsform einer drucksensitiven Fläche besteht darin, eine Fläche auszubilden, in welcher zwei ebene Leiterschichten durch einen schaumstoffartigen Werkstoff getrennt sind, in dem mehrere Öffnungen mit ausreichendem Durchmesser erzeugt wurden.
Im Ruhezustand, wenn kein äußerer Druck auf die drucksensitive Fläche ausgeübt wird, hält die Expansionskraft des schaumstoffartigen Werkstoffs die beiden Leiterschichten voneinander getrennt und unterbricht den Stromkreis, von dem sie die Enden darstellen.
Wenn ein Druck höher als die Expansionskraft des schaumstoffartigen Werkstoffs ausgeübt wird, treffen die beiden Leiterschichten aufeinander und berühren sich durch die Öffnungen im schaumstoffartigen Werkstoff hindurch, wodurch der Stromkreis geschlossen wird, dessen Leiterschichten die Enden sind.
Form, Abmessungen und physikalische Eigenschaften (insbesondere Elastizität und Tragfähigkeit) des Blocks der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vergleichbar mit Form, Abmessungen und entsprechenden Eigenschaften der „Stepboards” genannten Gymnastikvorrichtungen gewählt, wie sie derzeit bestehen, um den Benutzern der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu gestatten, beim Anwenden des Blocks physische Empfindungen analog zu denen zu haben, die mit einem konventionellen Stepboard erreicht werden können.
Das konventionelle Stepboard hat eine Form, die sich in einen Quader einbeschreibt und annähernd folgende Abmessungen hat: eine Länge von 70 cm bis 100 cm, eine Breite von 20 bis 40 cm und eine variable Höhe, die vom Benutzer je nach Schwierigkeit der Übungen, die er auszuführen wünscht, zwischen 10 und 30 cm einstellbar ist.
Die Abmessungen und die Form des Blocks der erfindungsgemäßen Vorrichtung hängen von den Ausführungsformen ab, bleiben jedoch mit den Abmessungen und der Form vergleichbar, wie sie für das konventionelle Stepboard angegeben sind.
Ferner kann nach einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Mechanismus die Höhe des oberen Abschnitts des Blocks wie im Falle eines konventionellen Stepboards variiert werden, um dem Benutzer zu ermöglichen, den Schwierigkeitsgrad der Übungen zu variieren.
Gemäß einer in 1 dargestellten Ausführungsform besteht der Block aus einem oberen Abschnitt 1, der über vier Füße 2 abgestützt wird.
Gemäß einer Ausführungsform mit einem Mechanismus zum Variieren der Höhe des oberen Abschnitts des Blocks besteht dieser Mechanismus aus vier Füßen in Form von Quadern, bei denen drei Seiten jeweils unterschiedliche Länge haben, wobei jede einer spezifischen Höhe entspricht, auf welche der obere Abschnitt des Blocks einstellbar sein soll. Diese vier Füße werden unter die Oberseite des Blocks in die vier Ecken desselben gesetzt. Je nachdem, wie unterschiedlich eine der drei Seiten der Füße als Höhe verwendet wird, wird der obere Blockabschnitt auf drei unterschiedliche Höhen angehoben. Einer dieser Füße ist in 2 dargestellt. Die drei Seiten 3, 4 und 5 haben unterschiedliche Längen. Bei 6 ist ein mögliches Mittel dargestellt, um die Füße mit dem oberen Blockabschnitt zu verbinden. Dabei handelt es sich um ein Paar von Löchern, wobei die Oberseite des oberen Blockabschnitts mit Zapfen versehen ist, die sich in diese Löcher einfügen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Mechanismus zum Variieren der Höhe des oberen Abschnitts des Blocks besteht dieser Mechanismus aus zwei Füßen in Form von Quadern, bei denen drei Seiten jeweils eine unterschiedliche Größe haben, wobei zwei dieser Größen einer spezifischen Höhe entsprechen, auf welche der obere Abschnitt des Blocks einstellbar sein soll, wobei die dritte Länge gleich der Breite des Blocks ist. Diese beiden Füße sind derart ausgebildet, dass sie unter die obere Fläche des Blocks im Bereich seiner schmäleren Enden gesetzt werden. Die Unterseite der oberen Fläche des Blocks ist an diesen Stellen mit zwei Verstärkungen versehen, welche den Block erhöhen.
In 3 ist ein Fuß 8 dargestellt, der eine Seite mit gleicher Breite wie der obere Blockabschnitt 1 und zwei weitere Seiten 9 und 10 unterschiedlicher Länge hat. Es sind auch die Verstärkungen 7 dargestellt, die dem Block eine gewisse Höhe verleihen, ohne dabei die Füße einzustellen. Diese Höhe entspricht der Mindesthöhe, auf welche die obere Fläche gebracht werden soll.
Je nachdem, ob entweder der allein mit seinen Verstärkungen erhöhte obere Abschnitt verwendet wird oder ob eine der beiden Seiten der Füße angepasst wird, wird der obere Blockabschnitt auf drei unterschiedliche Höhen angehoben. Bei dieser Ausführungsform werden die Füße mit Zapfen 11 versehen, und die Verstärkungen des oberen Blockabschnitts werden mit Löchern versehen, in welche diese Zapfen sich einfügen, um den oberen Blockabschnitt mit diesen Füßen zu verbinden.
Der Block wird in seinem Scheitelbereich mit einer bestimmten Anzahl von drucksensitiven Flächen versehen, die hinsichtlich Anzahl und Anordnung je nach Ausführungsform variieren.
Gemäß einer in 4 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um vier drucksensitive Flächen, die sich im Scheitelbereich des Blocks 1 befinden.
Drei Flächen, die in 4 mit 13, 14 und 15 nummeriert sind, unterteilen den Scheitelbereich in drei Abschnitte: einen linken Abschnitt, einen Mittelabschnitt und einen rechten Abschnitt.
Die Bedeutung dieser Unterteilung in drei Abschnitte liegt darin, dass diese Anordnung für die für Step-Gymnastik charakteristische Körperhaltung relevant ist, bei der diese drei Bereiche für die hauptsächlichen Platzierungen der Füße des Benutzers auf dem Stepboard unterschieden werden.
Die von diesen drei Flächen stammenden Signale können nach einmaliger Verarbeitung durch das Bild- und Tonverfahren, das auf der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenen digitalen Verarbeitungseinheit abläuft, genaue und relevante Informationen im Rahmen von gymnastischen Step-Bewegungen bezüglich der Platzierungen der Füße des Benutzers auf dem Block verarbeiten.
Eine vierte Fläche 12 folgt dem Umkreis des Scheitelbereichs des Blocks über eine Breite von höchstens einigen Zentimetern.
Die Bedeutung dieser letztgenannten Fläche liegt darin, dem Benutzer in interaktiver Weise zu melden, dass er am Umriss des oberen Abschnitts des Quaders „steppt”, was bei bestimmten Bewegungen von Step-Gymnastik nicht empfehlenswert ist, da dies eine starke Belastung auf die Achilles-Sehne hervorrufen kann. Selbstverständlich können die Signale dieser letztgenannten Fläche für weitere Funktionen verwendet werden.
Um den Block herum sind mehrere drucksensitive Flächen angeordnet, die miteinander verbunden sind und die hinsichtlich der Anzahl und der Anordnung je nach Ausführungsform variieren.
Es sind vier Hauptraumbereiche zu unterscheiden, wo diese Flächen angeordnet sind: vor dem Block, hinter dem Block, auf der linken Blockseite und auf der rechten Blockseite. Das Interesse einer solchen Unterteilung der Bereiche liegt darin, dass die Step-Gymnastik bei ihren Choreographien und Schritten diese vier Näherungswege des Benutzers bezüglich des Stepboards unterscheidet.
Gemäß einer in 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist jeder dieser vier Bereiche halbiert, um ein zusätzliches Merkmal der Step-Gymnastik zu berücksichtigen, bei der zahlreiche Bewegungen mit den beiden Füßen gegenüber der Vorderseite bzw. der Seitenfläche des Stepboards beginnen und sich unter Unterscheidung zwischen der linken und der rechten Seite für die Platzierungen der Füße neben dem Stepboard fortsetzen, ob der Benutzer der Seitenfläche oder der Vorderseite des Stepboards zugewandt ist. Drucksensitive Flächen, die wie in 5 angegeben angeordnet sind, können diese Unterscheidungen machen.
Es sei angemerkt, dass bei dieser bevorzugten Ausführungsform die drucksensitiven Bereiche nicht rechteckig und nicht entlang der Symmetrieachsen der Matte der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sind, die als rechteckförmige ebene Fläche zu betrachten ist, sondern im Gegensatz dazu auf beiden Seiten dieser Symmetrieachsen.
Somit sind gemäß einer in 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform die drucksensitiven Flächen, die um den Block herum liegen, in einer Anzahl von acht vorhanden, die in 5 mit 16 bis 23 nummeriert sind und wie folgt angeordnet sind: zwei vor dem Block, zwei dahinter, zwei links und zwei rechts.
In der Mitte der Anordnung dieser Flächen ist bei 24 ein rechteckförmiger Freiraum dargestellt, wo der Block aufgestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die sensitiven Flächen Tragfähigkeits-, Reibungs- und Antirutscheigenschaften, die von einer Stepboard- und Gymnastikmattenfläche erwartet werden. Diese Eigenschaften können je nach Platzierung und Verwendung der Flächen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschiedlich sein.
Die drucksensitiven Flächen, die zugleich um den Block herum und darauf liegen, sind miteinander verbunden. Jede davon kann ein differenziertes Signal ausgeben, wenn ein Druck darauf ausgeübt wird.
Die durch Niederdrücken dieser Flächen erzeugten Signale werden so umgewandelt, dass sie von der digitalen Verarbeitungseinheit ausgewertet werden können, mit der die erfindungsgemäße Vorrichtung verbunden ist und der die erfindungsgemäße Vorrichtung die Signale überträgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer digitalen Verarbeitungseinheit verbindbar.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt diese Verbindung mit Hilfe eines Kabels, das mit dem entsprechenden Steckverbinder versehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt diese Verbindung mit Hilfe einer drahtlosen Verbindung.
In diesem Fall ist ein Empfänger mit der digitalen Verarbeitungseinheit verbindbar, und es wird ein Sender mit der Anordnung der drucksensitiven Flächen verbunden.
Gemäß einer in 6 dargestellten Ausführungsform sind die drucksensitiven Flächen, die auf der Fläche des Scheitelbereichs des Blocks liegen, miteinander und mit den weiteren sensitiven Flächen verbunden, die um den Block herum liegen, und zwar über eine Anordnung 28 von Leitungsdrähten, die durch die obere Fläche des Blocks verlaufen und dann unter den Block treten, wonach sie mit den weiteren drucksensitiven Flächen 27 verbunden sind, die um den Block herum liegen. Die Anordnung ist dann über ein Kabel 26 und einen geeigneten Steckverbinder 25 mit einer digitalen Verarbeitungseinheit verbindbar.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung Steuerknöpfe auf, welche Signale erzeugen und am Umfang der um den Block herum befindlichen drucksensitiven Flächen liegen. Die von diesen Knöpfen erzeugten Signale werden ihrerseits zur digitalen Verarbeitungseinheit übertragen. Diese Knöpfe können an einem oder mehreren spezifischen Haltern angeordnet sein und mit Dioden oder mit verschiedenen anderen Elementen vervollständigt sein, welche den Unterhaltungswert und die Anwendungsvielfalt erhöhen sollen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Steuerknöpfen vervollständigt, welche Signale erzeugen und auf dem Block liegen. Die von diesen Knöpfen erzeugten Signale werden ihrerseits zur digitalen Verarbeitungseinheit übertragen.
Diese Knöpfe werden so platziert, dass der Benutzer sie nicht aus Versehen beim Ausüben von interaktiver Gymnastik betätigt. So können sie sich an den senkrecht verlaufenden Flächen des Blocks befinden oder eine spezifische Steuerbetätigung erfordern, wie etwa aufeinanderfolgend ein zweifaches Niederdrücken oder ein verlängertes Niederdrücken.
Gemäß einer Ausführungsform werden die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegebenen Signale von einem spezifischen Signal begleitet, mit dem identifiziert werden kann, dass der Sender der Signale ein Eingabegerät gleicher Kategorie wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ist. Ein solches Identifizierungssignal ermöglicht es beispielsweise, dass im Falle eines Wettbewerbs oder Spiels mit Vernetzung, bei dem mehrere voneinander entfernte Teilnehmer mitwirken, sämtliche Mitstreiter mit einem Eingabegerät gleicher Art wie das der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Vibrations- bzw. Stoßsensoren am Block angeordnet, so dass das Ausmaß der Heftigkeit ausgewertet wird, mit der der Benutzer auf den Block steigt.
Gemäß einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Vibrations- bzw. Stoßsensoren mit den drucksensitiven Flächen verbunden, so dass das Ausmaß der Heftigkeit ausgewertet wird, mit der der Benutzer sein Gewicht auf diese Flächen bringt.
Gemäß der Ausführungsform mit Vibrations- bzw. Stoßsensoren können die von diesen Sensoren stammenden Informationen der digitalen Verarbeitungseinheit übertragen werden, welche die Information in spielerischer oder pädagogischer Form dem Benutzer zurücksendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform mit Vibrations- bzw. Stoßsensor werden diese Informationen dem Benutzer unmittelbar übertragen, ohne über die digitale Verarbeitungseinheit zu gelangen, und zwar mittels Licht- bzw. Tonsignalen, die je nach Intensität des Stoßes veränderlich sind und unmittelbar von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegeben werden.
Die Anzahl an unterschiedlichen Signalen, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt und der digitalen Verarbeitungseinheit übertragen werden, ist kleiner oder gleich der Anzahl an drucksensitiven Flächen gemäß der Erfindung, zu denen gegebenenfalls die Signale hinzukommen, die von den Vibrations- bzw. Stoßsensoren stammen, sowie die Signale, die von den Steuerknöpfen stammen, welche gegebenenfalls am Block oder am Umfang der um den Block herum befindlichen Flächen angeordnet sind. In jedem Fall ist anzumerken, dass die Anzahl an unterschiedlichen Signalen, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugen kann, höher ist als die Anzahl an unterschiedlichen Signalen, die eine konventionelle Tanzmatte erzeugen kann. Diese höhere Anzahl an Signalen entspricht den spezifischen Anforderungen bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Rahmen von interaktiver Step-Gymnastik.
Gemäß einer Ausführungsform sind Leuchtdioden auf, unter oder in der Nähe der drucksensitiven Flächen angeordnet und geben dem Benutzer über ein Leuchtsignal entweder die Fläche an, die er gerade niedergedrückt hat, oder aber, beispielsweise im Rahmen einer Lern- oder Spielphase, die Fläche, die er niederdrücken soll oder hätte niederdrücken sollen. Diese verschiedenen Funktionen können über das Bild- und Tonverfahren erzeugt werden, das auf der digitalen Verarbeitungseinheit abläuft, an welche die Vorrichtung angeschlossen ist.
Um Platz zu sparen, den die erfindungsgemäße Vorrichtung einnimmt, können gemäß einer Ausführungsform im verstauten Zustand die verschiedenen drucksensitiven Flächen, die um den Block herum angeordnet sind, innerhalb desselben platziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Stromverbindung zwischen dem Block und den um den Block herum angeordneten drucksensitiven Flächen keine feste Verbindung, sondern erfolgt über Steckverbinder, die beliebig ein- oder ausgesteckt werden können. Die Bedeutung einer solchen Ausführungsform liegt darin, dass sie es dem Benutzer ermöglicht, den Block von den um diesen herum angeordneten Flächen abzustecken, und diesen Block gegen einen anderen interaktiven Block gleicher Art auszutauschen, der den adäquaten Stecker aufweist, jedoch andere Eigenschaften (andere Form, andere Möglichkeit zur Höhenanpassung, bessere Tragfähigkeit oder Stoßfestigkeit, andere Elastizität, usw.) besitzt. Dieser neue Block wird an die um ihn herum angeordneten Flächen angeschlossen.
Gemäß einer in 7 dargestellten Ausführungsform können die verschiedenen drucksensitiven Flächen, welche den Block umgeben, mit einem gegebenen Abstand voneinander entfernt liegen und dabei untereinander verbunden bleiben. Die Bedeutung einer solchen Ausführungsform liegt darin, die Ausdehnung der um den Block befindlichen Flächen zu variieren und somit den interaktiven Umfang um den Block herum zu erweitern, aber auch die Größe des diesem Block vorbehaltenen Platzes zu variieren, der in der Mitte der Flächen liegt. Der Benutzer kann somit Blöcke verwenden, die verschiedene Flächen am Boden einnehmen. In 7 ist mit 29 eine der drucksensitiven Flächen angegeben, mit 30 eine der Stromverbindungen zwischen den Flächen und mit 31 das Kabel und der Steckverbinder, welche die Flächen mit der digitalen Verarbeitungseinheit verbinden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Befestigung der Flächen aneinander beispielsweise mit Klettbändern verstärkt werden. Somit können auf die Flächen aufgenähte Klettbandteile mit Schlaufen vorgesehen werden und dem Benutzer Klettbandteile mit Widerhäkchen bereitgestellt werden, um sie mit den Schlaufen-Klettbandteilen der Flächen zu verbinden.
Gemäß einer in 8 dargestellten Ausführungsform können die verschiedenen drucksensitiven Flächen, die sich auf dem Block befinden, vom Block gelöst und voneinander entfernt werden und dabei elektrisch verbunden bleiben.
Es können drei drucksensitive Flächen wie folgt angeordnet werden: zwei in den Ecken des oberen Blockabschnitts und eine dritte zwischen den ersten beiden. Die Bedeutung dieser Ausführungsform liegt darin, dass dadurch ein bisher nicht interaktives Stepboard, das der Benutzer bereits besaß, mit drucksensitiven Flächen bedeckt und damit interaktiv gemacht werden kann, wobei dieses Stepboard dann den Platz des Blocks der erfindungsgemäßen Vorrichtung einnimmt. In 8 ist bei 35 eine der drucksensitiven Flächen, bei 23 ein die verschiedenen Flächen verbindendes Kabel und bei 32 der obere Abschnitt eines nicht interaktiven Stepboards ersichtlich. Die drucksensitiven Flächen werden an den oberen Abschnitt des nicht interaktiven Stepboards geklemmt, beispielsweise mit Hilfe einer Randkante 34 oder Haftteilen.
Es wird eine weitere Ausführungsform mit drucksensitiven Flächen erhalten, die sich am oberen Blockabschnitt befinden und voneinander entfernt werden können, indem die drucksensitiven Flächen über ein elastisches Gewebe miteinander verbunden werden, das um den Block herum gespannt werden kann. Ein solches Gewebe hat Abmessungen, die dazu ausgelegt sind, sich an den Großteil der oberen Abschnitte von nicht interaktiven Stepboards anzupassen und damit verbunden zu bleiben.
Gemäß einer Ausführungsform sind die drucksensitiven Flächen des Blocks nicht auf dem Block angeordnet, sondern unterhalb desselben. Die Art und Weise, wie der Benutzer sein Gewicht und seine Beine auf den Scheitelbereich des Blocks bringt, wird somit mechanisch auf diese drucksensitiven Flächen übertragen, wodurch diese letztgenannten Signale erzeugen, die der digitalen Verarbeitungseinheit zugeleitet werden, um von dieser ausgewertet zu werden. Bei dieser Ausführungsform liegen die unter dem Block befindlichen drucksensitiven Flächen in einer Anzahl von zwei vor und sind unter den linken und den rechten Füßen angeordnet, die den Block abstützen. Selbstverständlich können diese Flächen in einer höheren Anzahl als zwei vorliegen und Seite an Seite unter dem Block liegen, insbesondere in dem Fall, dass der Block keine Füße aufweist und dessen Gewicht über seine gesamte untere Fläche abgestützt wird. Diese Flächen senden ein Signal aus, das je nach Höhe des von diesen getragenen Gewichts veränderlich ist.
Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so kalibriert werden, dass sie das Gewicht des Blocks allein erkennt, und es kann durch Unterscheidung der von diesen Flächen ausgegebenen Signale aufgrund des Gewichts des Benutzers, wenn dieser sich auf dem Block befindet, abgeschätzt werden, ob er sich eher auf der einen oder der anderen oder aber in der Mitte der Flächen befindet. Die Bedeutung dieser Ausführungsform liegt darin, dass ein nicht interaktives Stepboard mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt werden kann.
Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform können analoge Drucksensoren als Umgebungsdrucksensoren verwendet werden, die mit Gassäcken verbunden sind, die in den unter dem Block vorhandenen sensitiven Flächen enthalten sind und ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von dem Luftdruck eines jeden Luftsacks ausgeben, der seinerseits Funktion des auf den Block ausgeübten Gewichts ist. Bei Vergleich der von diesen Sensoren ausgesendeten Signale kann ein von dem Block auf die sensitiven Flächen ausgeübter Differenzdruck und in der Folge die Stellung des Benutzers ausgewertet werden. Es kann/können auch ein oder mehrere Differenzdrucksensoren Verwendung finden, die mit den gesamten Gassäcken verbunden sind, die in den unter dem Block befindlichen Flächen enthalten sind, so dass insbesondere eine Differenz der von der linken und rechten Seite des Blocks ausgeübten Druckwerte erhalten werden kann. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen finden Sensoren auf Basis von piezoelektrischen Kristallen oder Dehnungsmessstreifen Anwendung, die ein elektrisches Signal aussenden oder eine Änderung einer ihrer elektrischen Eigenschaften (wie beispielsweise Widerstand) haben, die Funktion von der Verformung ist, wenn die Fläche, an die sie angegliedert sind, einer Verformung unterliegt. Diese Sensoren können an die unter dem Block befindlichen Flächen angegliedert sein. Die Auswertung der von dem Block auf die unter dem Block befindlichen Flächen ausgeübten Druckdifferenz kann dann unter Vergleich der von den Sensoren gesendeten Signale oder Änderungen der elektrischen Eigenschaft erfolgen, welche Signale bzw. Eigenschaftsänderungen von den Verformungen der Flächen aufgrund des von dem Block auf sie ausgeübten Drucks herrühren.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt jede drucksensitive Fläche einen drahtlosen Sender. Die von den Flächen erzeugten Signale werden über ihren drahtlosen Sender zu einem mit der digitalen Verarbeitungseinheit verbundenen Empfänger übertragen, der diese Signale für die digitale Verarbeitungseinheit auswertbar macht. Die Bedeutung einer solchen Ausführungsform liegt darin, dass die verschiedenen drucksensitiven Flächen nicht mehr elektrisch miteinander verbunden werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform, bei der jede drucksensitive Fläche einen Sender besitzt, ist jede drucksensitive Fläche mit einem sogenannten RF-ID-Sender verbunden. Ein von dem auf die Fläche ausgeübten Druck abhängiger Schalter schaltet den Sender betriebsbereit oder nicht betriebsbereit, wodurch dem zugeordneten RF-ID-Empfänger eine Information übertragen wird, die angibt, dass der Benutzer einen Druck auf die Fläche ausübt oder nicht. Die Wahl einer RF-ID-Technologie ist darin begründet, dass diese Technologie sich dadurch bewährt hat, dass sie kostengünstige Sender bereitstellt und in der Lage ist, simultane Signale bei Sendung und Empfang korrekt zu leiten, was bei der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung angestrebten Anwendung der Fall ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Gesamtheit an verschiedenen Signalen, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung der digitalen Verarbeitungseinheit übertragen werden, kleiner oder gleich der Anzahl an verschiedenen Signalen, die von einem konventionellen Gamepad zu einer Spielkonsole übertragen und von letzter ausgewertet werden können. Die Bedeutung dieser Ausführungsform liegt darin, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung leichter mit einer Spielkonsole verbindbar ist.
Das Bild- und Tonverfahren hat zur Aufgabe, ein interaktives Step-Gymnastik-Training bereitzustellen.
Bei einem Beispiel dieses Verfahrens stellt ein virtueller Avatar einen den Kurs leitenden Lehrer dar, der die auszuführenden Bewegungen vorführt. Dabei wird zwischen den Grundschritten, Weiterführungsschritten und Choreographien unterschieden, die Grund- oder Weiterführungsschrittfolgen sind. Es werden mit Videosequenzen die Grundlagen bzw. Beispiele vorgegeben.
Der Benutzer wird seinerseits mit einem Avatar dargestellt, dessen Bewegungen von den Signalen abgeleitet werden, die von den drucksensitiven Flächen der erfindungsgemäßen Vorrichtung stammen. Der virtuelle Kursleiter reagiert in Abhängigkeit von den Leistungen (Rhythmus, Bewegungen ...) des Benutzers, indem das Schwierigkeitsniveau angepasst wird oder neue Übungen vorgeschlagen werden.
Es gibt mehrere Spielmodi, insbesondere einen „Wettkampf”-Modus, wo die über das Programm kontrollierten virtuellen Personen den Benutzer herausfordern, ihnen bei Choreographien oder veränderlich komplexen Schritten zu folgen, einen Lern-Modus, wo der Benutzer die Step-Schritte und -Choreographien erlernen und einstudieren kann, einen Spielmodus, wo Schritte und Choreographien dem Avatar des Benutzers ermöglichen, Prüfungen abzulegen und Abenteuer zu erleben, einen Netz-Modus, bei dem das Internet Anwendung findet und wo der Avatar des Benutzers beispielsweise innerhalb eines interaktiven Kollektiv-Step-Kurses mit den Avataren weiterer entfernt befindlicher Benutzer interagiert.
Das Bild- und Tonverfahren speichert die Leistungen des Benutzers, gibt insbesondere Einschätzungen und Zeitverläufe über die Anzahl ausgeführter Schritte, verbrannte Kalorien und erreichte Schwierigkeitsniveaus an und verwendet die Daten des Benutzers, um ihn benutzerdefiniert zum Kraftaufwand zu ermutigen.
Die Erfindung wurde vorangehend beispielhaft beschrieben. Es versteht sich, dass der Fachmann in der Lage ist, verschiedene Abwandlungen der Erfindung durchzuführen, ohne dabei den Rahmen des Patents zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5837952 [0006]
EP 1043746 [0006]
EP 1127599 [0006, 0009]
US 5507708 [0016]

Claims

Vorrichtung zum Ausüben von interaktiver Gymnastik in Verbindung mit einem Bild- und Tonsystem, welches das von einem Benutzer zu verfolgende Gymnastikprogramm darstellt, wobei die Vorrichtung ein vorspringendes Objekt in Form eines Blocks ist, enthaltend: – eine obere Fläche, um zumindest einen Fuß eines Benutzers aufzunehmen, – zumindest zwei analoge Gewichtssensoren, die miteinander verbunden und an das Bild- und Tonsystem angeschlossen sind, um analoge Signale auszusenden, die je nach von dem zumindest einen Fuß des Benutzers aufgebrachtem Gewicht variieren, um in Antwort auf das Gewichtssignal eine Interaktivität zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtssensoren mit einem Sender verbunden sind, der eine Verbindung mit dem Bild- und Tonsystem gewährleistet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor ein differenziertes Signal dann ausgibt, wenn ein Druck darauf ausgeübt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie analoge Signale so umwandeln kann, dass sie von dem Bild- und Tonsystem ausgewertet werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine drahtlose Verbindung an eine digitale Verarbeitungseinheit angeschlossen werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Bild- und Tonsystem ein spezifisches Signal zum Identifizieren der Vorrichtung senden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Stoßsensor aufweist, der dem Bild- und Tonsystem analoge Signale senden kann, die je nach von dem zumindest einen Fuß des Benutzers aufgebrachten Stößen variieren, um in Antwort auf das Stoßsignal eine Interaktivität zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Bild- und Tonsystem Signale zusendet, die von den Gewichtssensoren und von dem zumindest einen Stoßsensor stammen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Vibrationssensor aufweist, der dem Bild- und Tonsystem analoge Signale zusenden kann, die je nach von dem zumindest einen Fuß des Benutzers aufgebrachten Vibrationen variieren, um in Antwort auf das Vibrationssignal eine Interaktivität zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie dem Bild- und Tonsystem Signale zusendet, die von den Gewichtssensoren und von dem zumindest einen Stoßvibrationssensor und gegebenenfalls von dem zumindest einen Stoßsensor stammen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kalibrierung ermöglichen kann, um das Gewicht des Blocks und durch Differenzbildung der analogen Signale der Gewichtssensoren die Stellung des Benutzers bezüglich der Flächen zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtssensoren druckempfindliche Flächen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Block die Form eines Parallelepipeds aufweist.