專利名稱：模擬一腳踏車沿一道路行駛的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于 一種固定式腳踏車式的健身房系統(tǒng)，尤指 一種半虛擬式腳踏車 環(huán)游世界系統(tǒng)，其具有一大顯示屏，使用者在踩動腳踏車時，顯示屏上的畫面 也隨著改變，以^t擬腳踏車的實際旅游環(huán)境。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中開發(fā)出汽車或機車等動力車的視訊模擬駕駛游戲，但使用者的 操作只限于踩油門、剎車、轉(zhuǎn)方向盤(車把)等動作，其所能達到的運動量很小， 對于使用者身體健康幫助很少，且因前述視野畫面為近距離者(不到 一公尺)， 故眼睛易疲勞。又視野畫面只是簡單的跑道，不但單調(diào)，且無助于增加見聞。
目前日本任天堂公司所出品的熱門游戲主機wii提供多種大運動量游戲的視訊 模擬，像是一般模仿打擊球類如棒球、高爾夫球、網(wǎng)球的虛擬游戲，但其一大 缺點為這些運動并非有氧運動，而是一陣陣的爆發(fā)力的運動，出力非連續(xù)恒 定低值，而是間歇性尖峰高值(揮棒瞬間)，因此運動傷害的危險性本來就大， 加之使用者面對虛擬的球是用與打真球一樣的力氣揮臂，但在"打到"時，能 量并不能大部分轉(zhuǎn)到該虛擬的球上被它吸收使它高速飛出而消散掉，而是變成 手臂中的拉力由身體吸收，正如棒球揮棒落空，使運動傷害的危險性更大增(試 想，連續(xù)揮棒落空一百次，其下場很可能脫臼和扭傷腰)。因此為了避免這些 爆發(fā)力運動可能造成的運動傷害，有氧運動的腳踏車運動即為不錯的選擇。惟， 一般室內(nèi)(靜態(tài)固定式)腳踏車固然有很好的運動效果，但單調(diào)無趣，容易厭倦， 而活動于室外的真實腳踏車運動可較室內(nèi)的腳踏車運動兼具娛樂休閑的功能。 古人說"讀萬巻書，行萬里路"，騎腳踏車環(huán)游世界，固然是許多人的夢 想，但真要付諸實現(xiàn)，則要克服許多困難以及承受許多辛苦和未知的危險。例 如
一、出國動輒要數(shù)周到數(shù)月，必需有錢有閑，還要有家人親友認(rèn)同支持。
4二、 所謂"在家百日好"，而出國在陌生地方， 一切都不習(xí)慣，因此想象
得到和想象不到的麻煩、危險、不舒適的事物不計其數(shù)，例如在治安不佳、 政局不穩(wěn)的國家容易遭遇偷竊、搶劫、拐騙、強暴以及碰到手續(xù)上的麻煩，不 諳當(dāng)?shù)胤啥痪辛襞行?，或遇上道路施工，交通阻塞；在衛(wèi)生不佳的地區(qū)容 易生病且未必有好的醫(yī)院，在荒郊野外可能連住宿地都沒有，而且有毒蛇猛獸 或土匪、野蠻土人的威脅及各種蚊虻虱蚤蜱螨等的騷擾。此外還要面對各種天 氣的因素如風(fēng)吹日曬雨淋、嚴(yán)寒炎熱、暴雨、臺風(fēng)、風(fēng)沙、大水造成山崩路 斷、積雪路滑、道路泥濘…等等。而且許多事都得擺一邊，造成失學(xué)、失業(yè)、 失戀…，且許多事須交代別人，如代收代繳、寵物要寄養(yǎng)…不勝枚舉。
三、 身上要帶許多必備品如水、火種、干糧、藥品、金錢、證件、筆和 筆記本、地圖、換洗衣物、相機、修車工具、零件、氣泵…這些東西可能遺失 或被偷，增加身體及心理負(fù)擔(dān)。
四、 如果旅游地點位于不同母語的國家，語言不通將造成種種不便，遇叉 路時，如無指標(biāo)又不會問路，容易迷路。
五、 要走某熱門路線，可能須先花許多時間不論騎車、轉(zhuǎn)車或搭車、船、 飛機到起點(例如要騎中部橫貫公路，要先從臺北到太魯閣)，騎完后再從終點 花許多時間回家。而且太長的路線即使再累，往往得忍耐一次騎到下個休息站， 而且不能只挑精華路段騎，也不能選擇天氣或最佳季節(jié)。
六、 在偏僻地區(qū)，路面往往崎嶇不平，不但不舒服，且對身體和車子都有 損害。
七、 食衣住行須隨遇而安，不得挑剔。
八、 在外長時間不免思鄉(xiāng)之苦。
九、 各地的風(fēng)土自然人文，無專人介紹，往往走馬看花過目即忘，不能有 較深入認(rèn)識。
十、除非是腳i^車專用道，否則在途中可能有許多機動車輛，對自己的路 權(quán)，安全及健康(廢氣及揚起的塵砂)造成威脅。
十一、許多地方常有如陡下坡路段，不但危險，剎車磨損很厲害，要常更 換，或節(jié)制使用(例如不讓車子滑下坡而下車牽車走)，因而影響到安全及樂趣。
十二、有些慢性病患者不宜出國，有人被限制出入境。十三、騎車一般限于白天，夜間則需有路燈照明或用車燈。 十四、不同季節(jié)景觀，例如霧社及奧萬大公路，霧社櫻花和奧萬大紅楓不 可兼得。
十五、路上常會遇到煞風(fēng)景的事物，如亂倒垃圾、牛糞、焚燒稻草、掛抗 議布條、蹓鳥俠…等。
其它缺點不勝枚舉。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種半虛擬式腳踏車環(huán)游世界系統(tǒng)，它能避免 前述先前技術(shù)的缺點，提供一種高量有氧運動、高度趣味性、安全性及舒適性 的健身裝置。
以上目的，依本發(fā)明達成之道，利用一種半虛擬式腳踏車的環(huán)游世界健身
房系統(tǒng)，此半虛擬式腳踏車環(huán)游世界系統(tǒng)具有一個巨大顯示屏(例如W-5m， H=3m)及一設(shè)于該顯示屏前的固定式腳踏車，使用者在踩動腳踏車時，顯示 屏上的畫面也依虛擬的車速而定隨著改變(向使用者移動過來)，以模擬腳踏 車的實際旅游環(huán)境者。
所謂"半虛擬式"，指該腳踏車有實體的踏板、剎車、變速器(換檔器)、 座位及車把(龍頭)等真實硬件輸入裝置及外圍設(shè)備，并搭配虛擬的景觀，而非 像一般視訊游樂器用鼠標(biāo)、鍵盤、控制臺(console )、游戲棒(joystick)等一 般計算機輸入裝置輸入。
前述虛擬的景觀可由一與顯示屏連結(jié)的系統(tǒng)輸入(例如藉由計算機讀取一 數(shù)據(jù)光盤)一條路線(例如花東海岸公路)從頭到尾的景觀，使顯示屏可呈一連串 連續(xù)的畫面，且隨著腳踏車踩動，顯示屏上的畫面也依車子的假想速度快慢而 定隨著遞換，使其中的景物向使用者產(chǎn)生相對運動，造成身處實地騎車的感覺。 這一連串的畫面事先沿該道路現(xiàn)場拍攝者。
要讓使用者產(chǎn)生逼真有如身歷其境的現(xiàn)場感，除了相對移動的景觀外，還 要加諸速度感、慣性感、剎車感、轉(zhuǎn)向感、體重的負(fù)荷感、上下坡負(fù)荷感及傾 斜感、變速感、風(fēng)速感、海拔感及濕度感等感官效果施予使用者。
以下說明該系統(tǒng)如何實現(xiàn)上述感官效果A. 速度慣性感使用者踩動得越快，則畫面也要遞換得更快，才能有逼真 感。為此，于腳踏車上設(shè)一飛輪及一飛輪轉(zhuǎn)速檢出器，該飛輪與腳踏車的踏板 呈機械連結(jié)，可受踏板帶動，該飛輪轉(zhuǎn)速檢出器則可檢出飛輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一轉(zhuǎn) 速信號d(s)，計算機根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速d(s)作為假想的車速d(r)來控制顯示屏上 畫面遞換的快慢；此外，在停止踩踏板時，飛輪并不立刻停下，而仍可因慣性 而空轉(zhuǎn)一段時間逐漸變慢而使畫面遞換漸慢以呈現(xiàn)車速漸緩的模擬效果。
B. 剎車感當(dāng)剎車扳下時，該飛輪則慢下而停住，畫面亦然。為了加強 效果，在剎車時可產(chǎn)生一剎車信號d(b)造成音效。
C. 轉(zhuǎn)向感當(dāng)畫面中的道路轉(zhuǎn)彎時，例如向左轉(zhuǎn)時，使用者會自然地將腳 踏車把向左轉(zhuǎn)(同時上身也會自然左轉(zhuǎn))。在實際行車時，為了使車子經(jīng)常保持 在道路中而不跑出路外，車把轉(zhuǎn)動一角度6所造成的回轉(zhuǎn)半徑，需正好等于道 路的曲率半徑，騎車者看前方道路的曲率，會依經(jīng)驗判斷將車把轉(zhuǎn)一適當(dāng)角度 6。因此車把方向需經(jīng)常與道路的切向一致。而所正在走的路段前端的切向， 在顯示屏中央必然是垂直于顯示屏者，因此車^^必須經(jīng)常垂直于顯示屏。當(dāng)車
把向左/右轉(zhuǎn)了e角時，為了使車把方向保持垂直于顯示屏，因此固定腳踏車
的車體需向右/左轉(zhuǎn)6角。(請見圖9A 9C)，例如道路左彎時，車把向左轉(zhuǎn)
6角，而車身遂向右轉(zhuǎn)了e角，此時踩動踏板，后面的一幀幀圖面并非垂直地 向使用者跑來，而是以道路曲率半徑呈圓運動彎曲地向使用者彎轉(zhuǎn)過來，且每 幅畫面中道路切向正好都垂直于顯示屏，因此造成景觀對使用者的相對轉(zhuǎn)動。 由于儲存的連續(xù)畫面，總要使正前方的道路位在畫面正中央，而車把左轉(zhuǎn)，則 車體向右轉(zhuǎn)，而使用者的臉也自然左轉(zhuǎn)而保持正視顯示屏中央。由于景觀轉(zhuǎn)動 造成的視覺錯覺，可產(chǎn)生身體左轉(zhuǎn)的感覺(正如坐在不動的火車中，看對面的 火車反向起動時會有己方火車起動的錯覺)，而前方道路變直時，自然會將車 把回復(fù)朝正前方，臉也跟著轉(zhuǎn)回朝正前方。為了模擬此種動作，固定腳踏車固
定在一個可繞一垂直軸z自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺上。
使用者如不依此正常習(xí)慣操作，例如當(dāng)?shù)缆纷髲潟r，如不將車把對應(yīng)曲率 半徑作左轉(zhuǎn)，則在對應(yīng)顯示屏的畫面中，腳踏車將會"跑出右邊路外"，此時 系統(tǒng)將有一套跑出路外的處罰^f莫式。由于在光盤所儲的畫面中，畫面中間永遠 顯示正前方的道路，因此，為了讓使用者往右邊路外，因為將該腳踏車固設(shè)于一個可自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺上，當(dāng)使用者在應(yīng)左轉(zhuǎn)處未將車把左轉(zhuǎn)適當(dāng)角度e,則轉(zhuǎn)臺 會向右轉(zhuǎn)一個比e更大的對應(yīng)角度(e+A e),使他朝向畫面中右邊路外部分， 造成車子即將跑出路外的感覺。由于此種情況下，再往前去，偏離道路漸遠， 眼前所應(yīng)見的區(qū)域景象，已不包含在所欲儲存的數(shù)據(jù)中(因為它只能包含道路 兩側(cè)附近景乂見)，亦即畫面再也才莫擬不下去了，因此這時即馬上中斷畫面(例如 畫面變黑，使使用者眼前一黑)，并判使用者出局或作其它處罰性警告顯示(例 如出現(xiàn)死神畫面，并陰森森地冷笑道"小子，你掛了，，)，或回到?jīng)_出之前的原 點。這種跑出路外的懲罰模式的實施方法和細(xì)節(jié)，在傳統(tǒng)視訊游戲的賽車或機 車游戲已有之，故不贅述。
如果使用者在沖出路外前及時將車把向左轉(zhuǎn)動一大于e的角度，則轉(zhuǎn)臺就 向左轉(zhuǎn)而讓車把再度正面朝向顯示屏。如果使用者不左轉(zhuǎn)車把而及時緊急剎 車，則畫面將很快慢下來并停住。這時左轉(zhuǎn)車把，即可使底座向左轉(zhuǎn)回，讓車 把再度正面朝向顯示屏，以再度出發(fā)。
為了達到上述作用，因此各畫面除了其地點視野的影像數(shù)據(jù)v外，還包 含該地點道路的方位角D(e),當(dāng)方位角D(e)有變時，就會發(fā)出指令給計算 機，要求將車把向右或向左轉(zhuǎn)一個對應(yīng)角度d(e),如果這種要求未被達成， 則就轉(zhuǎn)動底座并作上述處罰性反應(yīng)。[注道路各點的曲率可由其方位或朝向 的變化得知，因此在下文，道路曲率和方位都用D(e)表示以求簡明]
D.體重負(fù)荷感行車的負(fù)荷和使用者體重成正比，為了模擬此點，可在座
位下設(shè)一重量傳感器，使用者一坐上該座位，該重量傳感器即可測知使用者的 體重并可藉此調(diào)整踏板的負(fù)荷大小。如不用自動方式，此體重也可由使用者自
己輸入。(注由于在固定腳踏車，踏板負(fù)荷只和變速器所選檔位有關(guān)，而無 關(guān)體重，因此可依體重比例減少播放速度，如此，較重的使用者要在同樣的踩 動踏板轉(zhuǎn)速下達到和較輕的人相同播放速度，只能選增速比(increasing ratio) 較大的較重的高檔(例如第七、八檔)，如此可達到依體重增加而升高負(fù)荷的目 的。)
E丄下坡負(fù)荷感為了產(chǎn)生上坡的勞累與下坡的輕松感，在上坡時，依坡 度而定，將踩踏板的負(fù)荷提高，下坡時，依坡度D(小)而定，減少負(fù)荷，甚至 可不出力踩踏板而滑行下坡，此時不踩動踏板畫面也能自動前進，甚至要扳緊
8剎車以免跑太快轉(zhuǎn)彎沖出路外而出局。為了得知各地點坡度，故各畫面除了方
位角d(e)外，還要有該地點的海拔資料，由前后的海拔差d(4j)即可知道坡
度升降及緩陡。[注由于道路斜度可由海拔差求出，因此在下文，各地點的 斜度和海拔數(shù)據(jù)都^l為同 一數(shù)據(jù)do )，以求簡明〗
F. 上下坡后/前傾感可在座位下設(shè)一前后傾臺，可依道路的上/下坡度 [與海拔差D( cl))有關(guān)]產(chǎn)生對應(yīng)的后/前傾d( cj))動作。
G. 變速感于固定腳踏車上進一步設(shè)置一現(xiàn)有的多檔(如十檔變速)變速器 或齒輪箱，該變速器具有一入力軸及一出力軸，其入力軸接it板，其出力軸經(jīng) 一現(xiàn)有的自由輪(freewheel)接飛輪，該變速器在換檔時依減速比將負(fù)荷及速度 增高/降低。
H. 風(fēng)速感為了在不同車行速度時，迎面吹來不同風(fēng)速的風(fēng)，故于顯示屏 旁設(shè)有至少一鼓風(fēng)裝置，該鼓風(fēng)裝置可產(chǎn)生不同風(fēng)速，且其風(fēng)速大致等于車速 d(r),這種迎面而來的風(fēng)不但造成逼真前進感，更可將騎車身體產(chǎn)生的熱吹散 掉，比空調(diào)的冷氣更有利于健康。風(fēng)的方向則永遠和車把平行，亦即垂直于顯 示屏吹出。
I. 海拔感為了造成高海拔處(以及高綿度)"高處不勝寒"的感覺，計算 機可依隨光盤中畫面所在地的標(biāo)高D(cJO及綿度增加而產(chǎn)生一空調(diào)信號D(T), 該空調(diào)信號D(T)可調(diào)整室內(nèi)空調(diào)使溫度略降(光盤中不必有空調(diào)信號D(T)，因 為它可由計算機從海拔D(cJO得出)。(注意對沙漠的酷熱及高山的嚴(yán)寒等不 舒適的極端環(huán)境的模仿點到為止，只能在不致使人體不舒適的上下限間作差別 變化)
J.濕度感同樣，為了模仿雨林或大霧中的潮濕及沙漠的干燥，可在鼓風(fēng) 裝置的出風(fēng)口裝設(shè)加濕機/除濕機，該加濕機/除濕機依光盤中相關(guān)濕度數(shù)據(jù) D(H)而定吹出略濕或略干的風(fēng)。(這種模仿當(dāng)然也要在不造成人體不適的限度 內(nèi))
K.轉(zhuǎn)向時向內(nèi)傾由于在本發(fā)明的模擬系統(tǒng)，車子在轉(zhuǎn)向并未真的作曲線 運動，實際上沒有離心力以將傾斜所受重力抵消，因此在固定腳踏車只能稍微 左傾或右傾一很小的角度co作有限的模擬。此時使用者會本能地拉直身體以平 衡，但這種下意識的本能的施力自己可能不會認(rèn)為是自主施力，而覺得像是受離心力作用而造成平衡的。如此可成功模擬轉(zhuǎn)彎時的離心力感。上述的前后傾 臺可設(shè)在一左右傾臺上，如此可達成此一功能。
(注有一些不利的因素，例如路面顛簸崎嶇不平，固然可利用凸輪造成 轉(zhuǎn)臺振動模仿，但我們寧可不要這種不舒服又有損健康的模擬。其它不利因素 如酷熱嚴(yán)寒，空氣稀薄等亦然)
此外，還可在展示風(fēng)景的同時，用語音或字幕說明相關(guān)的自然生態(tài)及人文 信息。
上述模擬的實施如下
A.風(fēng)景影像數(shù)據(jù)V來自一高密度光盤，它由光盤公司在世界各地的專 家在相關(guān)路線(例如富士五湖環(huán)湖道路)挑選最佳季節(jié)天氣時辰及無車道路凈 空的時候沿線一路直進拍攝，例如每IO公分拍一張景觀畫面，如此則在慢騎 時速10.8km(每秒3米)每秒有30幅畫面，相當(dāng)于電視的掃瞄。在制作光盤時， 各畫面需垂直于道路切向且水平地拍攝，如此才能正確反映出方位及道路斜 度。攝影機可裝在一特別設(shè)計的攝影車上，該車子的一有自動維持水平的功能 的平臺上，且隨車子每前進l Ocm就自動拍攝一幅畫面。這種在上下坡時都 能保持水平的平臺是已知技術(shù)，例如坦克車的主炮的陀螺儀(gyroscope)穩(wěn)定系 統(tǒng)。如此可使路線景觀的攝取工作簡單迅速。在拍攝景觀時，同時也將各路段 的聲音、坡度(海拔)、道路曲度(方位)等自動紀(jì)錄并與景觀作關(guān)聯(lián)(association)。 畫面更換速度正比于 車速，亦即與飛輪轉(zhuǎn)速d(s)及體重d(w)有關(guān)。故設(shè)有一播 放速度控制器以控制播放速度，其二輸入端分別接收來自計算機的飛輪速度 d(s)及體重d(w)的相關(guān)信號。在先行技術(shù)中，將數(shù)據(jù)流用不同速度再生的技術(shù) 早在合成音樂及VCD播放機已有之，而在視訊游戲的汽機車游戲也能依油門 踩踏的深淺控制畫面速度，故其細(xì)節(jié)茲不贅述。在播放景觀時，同時可用字幕 D(S)及附加視訊(例如當(dāng)?shù)乇Ｓ悇游锏膱D片)(以分割畫面方式)及聲訊A透過 一揚聲器介紹正經(jīng)過的路段處理的自然人文生態(tài)相關(guān)信息或產(chǎn)生現(xiàn)場自然音 效(如鳥叫蟬鳴，海浪聲，水聲，瀑布聲)。注意，字幕D(S)及附加視訊及聲訊 A的播放速度為一定而不受車速影響，例如從陽明山-小油坑-馬槽-金山的路 線，如騎太快，陽明山-小油坑的信息未報完車己過小油坑，則停止原來的字 幕D(S)、附加視訊及聲訊A的播放顯示，而開始下一路段小油坑-馬槽的信息的播放顯示，反之如騎太慢，未到小油坑前已報完，則等到抵達小油坑后再報 小油坑-馬槽的信息。為了避免騎快或騎慢時音效變跟不上或超前而與景觀不
一致，因此路段音效的分段宜很短，例如每50公尺就換成下一段路段的音效。 注意，這些字幕d(s)聲訊a并非不可或缺者。也可只在一些路段才有。又， 現(xiàn)場自然音效可重復(fù)循環(huán)，如此，使用者可擇風(fēng)景佳處休息"野餐"， 一面享 受大自然的田園交響曲。如有必要，還可設(shè)一氣味產(chǎn)生器，內(nèi)儲芬多精，在適 當(dāng)i也點時釋出。
B. 剎車經(jīng)一現(xiàn)有的純機械機構(gòu)[例如波登索(Bowden cable )]及一剎車 塊控制飛輪，剎車停住的距離和扳動力量以及飛輪轉(zhuǎn)速d(s)有關(guān)，而與檔位殆 無關(guān)，這點純?yōu)闄C械性，無關(guān)電信號。而為了產(chǎn)生剎車噪音，設(shè)有一電子式剎 車信號產(chǎn)生器，在扳下剎車時，產(chǎn)生一剎車信號d(b)。故剎車的信號d(b)經(jīng)一 噪音產(chǎn)生器接到揚聲器。(此外剎車信號d(b)和下坡時的操作有關(guān)，這點下文 將說明。)
C. 如前所述，腳踏車要循路線行走不跑出路外，則其車把的角度d(e)(和
回轉(zhuǎn)半徑有關(guān))要經(jīng)常和路的曲率d(e)—致。路線的各段的曲率d(e)(它和 方位或朝向變化d( e )變化有關(guān))也和影像數(shù)據(jù)v相關(guān)聯(lián)地一同存在光盤中， 車把的偏轉(zhuǎn)角度d( e )和路線的各段曲率d( e )分別接一比較器的二輸入端，比 較器輸出端接底座的轉(zhuǎn)臺。如比較器的二輸入端的輸入不一致，表示車把太偏 左或右，則底座的轉(zhuǎn)臺會向左或向右轉(zhuǎn)一個額外的對應(yīng)角度，該轉(zhuǎn)臺系可用一 步進馬達驅(qū)動。由于在騎車時，騎車者在轉(zhuǎn)動把手時，其頭部也會自然地隨車 把轉(zhuǎn)動到和車把相同的朝向，因此他的臉經(jīng)常會正對著大顯示屏。
d. 傳統(tǒng)的固定腳踏車已可選擇輕重不同的負(fù)荷以供不同體力的使用者
選擇，本發(fā)明也利用現(xiàn)成的具有多檔的變速器和飛輪產(chǎn)生不同的負(fù)荷。并設(shè)一
除法器將飛輪速度d(s)除以體重d(w)得到播放速度d(r)，使在一定車速時踩踏 的負(fù)荷和體重有相依性。
E. 踏板負(fù)荷還和坡度d(cl))有關(guān)，在真實情形上坡時負(fù)荷依坡度(％)而增 大，下坡時負(fù)荷為負(fù)值，不但不須出力，甚至還得扳住剎車以免一瀉千里。在 固定式腳踏車雖可設(shè)一前后傾臺將車身后傾/前傾以模仿上下坡時的傾斜感， 但負(fù)荷不會憑空因此增減，因此要設(shè)至少一負(fù)荷輪及一驅(qū)動輪，當(dāng)后傾/前傾
ii達一程度時，腳踏車的飛輪就和該負(fù)荷輪/驅(qū)動輪呈彈性接觸，使負(fù)荷增加或 受驅(qū)動而使負(fù)荷減少甚至變成負(fù)值。此外，飛輪可接一發(fā)電機，該發(fā)電機可受 飛輪帶動發(fā)電并將所產(chǎn)生的電能儲存在一蓄電池中，此蓄電池的電能可供應(yīng)該 驅(qū)動輪運轉(zhuǎn)。在踩動踏板時，踏板上的負(fù)荷由齒輪箱及飛輪的慣性以及發(fā)電機 的電樞在磁場中所受到的阻力而造成者。由于驅(qū)動輪驅(qū)動飛輪時，只有飛輪空 轉(zhuǎn)，變速箱的齒輪并不被帶動(因為飛輪經(jīng)由自由輪與變速箱的出力軸連接)， 因此所用能量很少，而且同時飛輪還在發(fā)電回饋到電池，因此蓄電池的電量足 以供應(yīng)驅(qū)動輪運轉(zhuǎn)很久，即使如果蓄電池沒電了，只要再踩一陣子發(fā)電，蓄電 池就有電供應(yīng)驅(qū)動輪運轉(zhuǎn)以驅(qū)動飛輪。注意，如在下坡時扳剎車，則驅(qū)動輪的
供電要立刻停住以免磨損，為此可設(shè)一邏輯電路(例如，它可包含一XOR閘及 一AND閘)。驅(qū)動輪也經(jīng)一自由輪與自身馬達連接，因此，在下坡時，使用者 不必踩踏板，飛輪也能受驅(qū)動輪驅(qū)動而漸加速，當(dāng)扳下剎車時，飛輪馬達立刻 停下，但驅(qū)動輪(此時仍和飛輪接觸)則仍可隨飛輪空轉(zhuǎn)到完全剎住為止，如此 可防止驅(qū)動輪的磨損。剎車后，在放開剎車時，驅(qū)動輪的馬達立刻回復(fù)運轉(zhuǎn)， 故飛輪再受驅(qū)動。這一切和實際下坡時情形一樣。當(dāng)然，在下坡時，如又踩動 踏板，則飛輪受到踏板和馬達雙重驅(qū)動而轉(zhuǎn)得更快，這種情形就像電動輔助腳 踏車的情形一樣。
F. 在播放景觀數(shù)據(jù)的同時，路線的各段的坡度數(shù)據(jù)D(4))也傳至該前后 傾臺，造成相關(guān)斜度的前傾/后傾。此傾臺也用另一步進馬達驅(qū)動而傾轉(zhuǎn)。(注 意，路的曲率D(e)和坡度資料D((IO不必像景觀數(shù)據(jù)V那么密集，可以數(shù)公 尺取一個即可，因此一個曲率D(6)或海拔數(shù)據(jù)D(cJ))可對應(yīng)于幾十幅或更多 的景觀資料V畫面。)
G. 變速器是一現(xiàn)有的齒輪箱，其入力軸接踏板，出力軸一如已知腳踏車 的后輪經(jīng)一自由輪(freewheel)和飛輪連接，故在踏了一段之后，如停下不踩踏 板，飛輪雖不再受驅(qū)動，仍可因慣性而空轉(zhuǎn)一段。有一飛輪^r出器將飛輪的轉(zhuǎn) 速d(s)檢出經(jīng)計算機送到一播放速度控制器，除以體重d(w)得到畫面播放速度
H. 正面而來的風(fēng)可于顯示屏上方及下方設(shè)置各三個朝向使用者的鼓風(fēng) 裝置產(chǎn)生，其一同產(chǎn)生的六股氣流斜向中央前方吹，如此，其上下及左右分量相抵消，其合力即為一股迎面而來的風(fēng)。風(fēng)速與車速d(r)(播放速度)相同或成 正比，因此播放速度控制器的輸出端也分路到鼓風(fēng)裝置以使該鼓風(fēng)裝置可配合 車速d(r)調(diào)整其風(fēng)速。
I.在播放景觀數(shù)據(jù)V的同時，路線的各路段的海拔數(shù)據(jù)D(clO可由計算 機轉(zhuǎn)換成相關(guān)的空調(diào)數(shù)據(jù)D(T)送到健身房的空調(diào)系統(tǒng)。在高海拔處可將空調(diào) 略增強，在模擬低海拔處可將空調(diào)降低，在模擬炎熱地區(qū)如撒哈拉沙漠，甚至 可關(guān)冷氣，只留通風(fēng)以使溫度上升。但這種模擬只宜在20OC 26OC之間作變 化，以免造成不適。
J.至少一鼓風(fēng)裝置的出口可設(shè)一除濕/加濕機，在特別干燥或潮濕的路 段，計算機在播放景觀數(shù)據(jù)V的同時，可將一除濕/加濕信號D(H)送到該除 濕/加濕機，使該鼓風(fēng)裝置配合除濕/加濕機而吹出干燥/潮濕的風(fēng)。
K.為了使上述的前后傾臺也可作左右傾，故可將它裝在一左右傾臺上， 并設(shè)另一步進馬達使左右傾臺作左右傾轉(zhuǎn)。只在道路左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)時才需做小幅 左傾/右傾一小角度co，車;J巴向左或向右轉(zhuǎn)動而不在中央時就產(chǎn)生相關(guān)的左右 傾信號d(co)。由于左/右傾和車把左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)直接關(guān)聯(lián)，因此光盤中不需特 別放入左右傾的相關(guān)lt據(jù)。
本發(fā)明適用較大場所如健身房、學(xué)校、大公司、工廠、政府機關(guān)、醫(yī)院、 郵輪、贍養(yǎng)院…等。例如在醫(yī)院，手術(shù)患者的焦慮不安的家屬在等待時特別可 藉此打發(fā)時間和消除緊張情緒。
本發(fā)明人早在二十年前已有構(gòu)想，唯當(dāng)時電子信息業(yè)的現(xiàn)成技術(shù)尚無法實 施本發(fā)明(至少無法使之合理化)，因為當(dāng)時影像處理技術(shù)方面與今日相差甚 遠，記憶載體與內(nèi)存的容量太小，CPU速度太慢，藍色LED亮度低，無法制 出無輻射低發(fā)熱且高分辨率的巨型顯示器，而單一片光盤也無法以高分辨率儲 存一條路線上的全部信息…而近幾年來，影像處理技術(shù)突飛猛進，而數(shù)據(jù)壓縮 技術(shù)也使許多影像數(shù)據(jù)能以高分辨率儲存在一片DVD中，使用者只要更換光 盤即可選擇要游走的路線，如北中南橫公路、海岸公路等。
本發(fā)明的腳踏車也可改裝成固定式協(xié)力車(tandem bicycle)供二人、三人乘 騎，其中只要再增設(shè)一對踏板及一座位，其余都大致一樣。
本發(fā)明可超越季節(jié)限制，例如可異想天開地把霧社早春的櫻花盛開和奧萬
13大深秋的紅楓組合在一起，使魚與熊掌兼得。
本發(fā)明還可超越時空，將景象不限于現(xiàn)代世界，而可回溯到羅馬帝國時代 的羅馬、或侏羅紀(jì)的古大陸，甚至不限于地球，而可作月球、火星、金星或木 星衛(wèi)星之旅(影片的布景、道具甚至恐龍都是用攝影技術(shù)及影像合成技術(shù)造成 者)。
本發(fā)明的影像可作成立體電影式，使用者可戴上互補色型或偏光型眼鏡， 以產(chǎn)生更逼真的立體感。
本發(fā)明取景的地點不一定要有真實的現(xiàn)成道路，只要攝影者能步行一路連 續(xù)攝取美景影像，再用合成技術(shù)把道路影像放入風(fēng)景中即可，如此亦可騎腳踏 車漫游一些只有步道無車路或難以做道路的更偏僻的勝地如八通關(guān)古道，能高 越嶺古道、富士山登頂、長江三峽(路做在山壁)、北極凍原、佛羅里達沼澤 地、塔克拉馬干沙漠、死海鹽漠、喜瑪拉雅山、巴塔哥尼亞冰川…等，而無危 險且不會破壞自然環(huán)境。
在拍攝過程，路上遭遇到的一切煞風(fēng)景的情節(jié)，如垃圾、牛糞…可在拍攝 后利用影像處理技術(shù)將之從畫面除去。
本發(fā)明的構(gòu)想不限于腳踏車，還可以擴充到步行機、劃船機這些有氧運動 的設(shè)備。在步行機的場合，甚至可將步行履帶作成像自助扶梯的可壓縮階梯形 式，如此更可模擬登梯階(例如泰山的十八盤)，且階梯陡度也可隨山路坡度而 改變。而在劃船機的場合要注意，因劃船者面向船尾，因此景觀畫面離劃船者 而去，而非朝向劃船者來。在腳踏船的場合則相反。在船的場合，左右傾臺的 功能可大大發(fā)揮，以模擬船身左右擺動的情形。
圖1為本發(fā)明的立體示意圖2為本發(fā)明電性及機械連結(jié)方塊圖3為本發(fā)明實施狀態(tài)圖4A為本發(fā)明一前后傾臺動作圖4B為本發(fā)明另 一前后傾臺動作圖4C為本發(fā)明又一前后傾臺動作圖；圖5為本發(fā)明的前后傾臺控制流程圖； 圖6為本發(fā)明的飛輪與負(fù)荷輪動作示意圖； 圖7為本發(fā)明的飛輪與驅(qū)動輪動作示意圖； 圖8A為本發(fā)明的馬達控制邏輯電路圖； 圖8B為本發(fā)明另一馬達控制邏輯電路圖； 圖9A為本發(fā)明一左右傾臺動作圖； 圖9B為本發(fā)明另一左右傾臺動作圖； 圖9C為本發(fā)明又一左右傾臺動作圖； 圖IO為本發(fā)明的轉(zhuǎn)臺控制流程圖； 圖11為本發(fā)明的左右傾臺控制流程圖
圖中，
1計算機11比較器
12播放速度控制器2固定式腳踏車
21踏板22車把
23剎車24變速器(變速齒輪箱)
25飛輪25，外殼
26座位27發(fā)電機
28底柱31大顯示屏
32揚聲器33底座
33,罩臺331轉(zhuǎn)臺
332前后傾臺333左右傾臺
34鼓風(fēng)機35空調(diào)系統(tǒng)
36加/除濕積j37蓄電池
371電流控制器38、 38'負(fù)荷輪381軸382導(dǎo)引架
383預(yù)力壓縮彈簧39驅(qū)動輪
391軸392杠桿
393壓縮彈簧394帶輪
395杠桿的固定端396皮帶397小輪 4 光盤
M 馬達
具體實施例方式
請配合參考圖1及圖2所示，本發(fā)明主要包含
零)外記憶載體4，本實施例中它為一高密度的光盤4，其內(nèi)含一道路所 有相關(guān)數(shù)據(jù)。
一) 中央系統(tǒng)，為一計算機l，可讀取該光盤4的道路數(shù)據(jù)。
二) 輸入裝置，為一固定式腳踏車2，與計算機l連結(jié)，該固定式腳踏車 2包含
一對踏板21;
一車把22,車把有一電子檢出器，可檢出車把左右偏移角度而送出一角 度信號d( 6 );
一飛輪25,受踏板21帶動運轉(zhuǎn)，飛輪25經(jīng)一現(xiàn)有的自由輪251與一變 速器的出力軸連接，并具有一飛輪轉(zhuǎn)速檢出器(圖未示)，該飛輪轉(zhuǎn)速檢出器連 結(jié)至前述計算機l，可根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速而傳送一轉(zhuǎn)速信號d(s)予該計算機1,再 者，該飛輪25外側(cè)可設(shè)一外殼25'(用虛線表示)以免與身體接觸，飛輪25可 用輕質(zhì)堅硬材質(zhì)制成，如鋁或補強塑料(FRP);
一剎車23，設(shè)于車把22上，該剎車23可抑制飛輪25轉(zhuǎn)動且有一剎車信 號產(chǎn)生器(圖未示)，當(dāng)扳緊剎車時，可傳送一剎車信號d(b)到該計算機l;
一變速器24,具有一入力軸及一出力軸(圖未示)，該入力軸與踏板21連 接，該出力軸經(jīng)一自由輪251和飛輪25連接，該變速器24可為一現(xiàn)有的多檔 鏈輪鏈條驅(qū)動器或齒輪箱，但以齒輪箱為佳；
一座位26,設(shè)于飛輪25與車把22之間，以供使用者騎乘，座位下方可 設(shè)一重量傳感器(圖未示)，可根據(jù)使用者重量傳送一體重信號d(w)到前述計算 機l;及
一發(fā)電機27(圖1中未示)，受飛輪25所驅(qū)動而發(fā)電，產(chǎn)生的電可儲到一 蓄電池37。
三) 〈輸出裝置〉，包含
16一大顯示屏31,設(shè)于前述固定式腳踏車前方至少3公尺處，該大顯示屏 31宜為冷光型低輻射顯示器，例如大型LED顯示器，該顯示屏31連結(jié)計算 機1，并可播放前述計算機1所讀取的道路數(shù)據(jù)，且前述固定式腳踏車2經(jīng)由 計算機1控制該顯示屏31的播放速度；顯示屏寬度宜造成左右約120度的視 野角度，因此如距使用者3公尺，則其寬度約為5公尺。
一揚聲器32，連結(jié)至前述計算機l，可受計算機l控制而播放聲音；
一底座33,本實施例中，該底座33有沿X.Y.Z三方向的軸在一角度范圍 內(nèi)轉(zhuǎn)動的三種自由度，因此包含一轉(zhuǎn)臺331、一左右傾臺332和一前后傾臺333， 該轉(zhuǎn)臺331支承成可繞一垂直軸Z水平旋轉(zhuǎn)的方式；該左右傾臺332前后利 用水平縱軸Y支承在轉(zhuǎn)臺331內(nèi)，成為可繞軸Y作左右傾轉(zhuǎn)的方式；前后傾 臺333具有一水平橫軸X支承在左右傾臺332中成為可前后傾斜的方式，前 述固定腳踏車的底柱28固定在前后傾臺333中央；為了安全，底座33上方也 用一罩臺(用虛線表示)33'罩??；使用者可踏上罩臺33，而登上腳踏車；為了 使底柱28能無礙地作前后左右傾轉(zhuǎn)，該罩臺33，中心有一開口(圖未示)，直 徑大約為底柱28的兩三倍，為了防止東西掉入開口中，可用一已知蛇腹 (bellows)圍住該開口并與底柱28連接，正如汽車的變速桿的設(shè)置；
多個鼓風(fēng)裝置34,分別設(shè)于顯示屏31的上方及下方，受計算機l控制而 改變送風(fēng)強度；
一空調(diào)系統(tǒng)35，受計算機1控制而可調(diào)整空調(diào)溫度；
至少一加濕/除濕機36,設(shè)于鼓風(fēng)裝置34的出風(fēng)口，受計算機l控制而 使鼓風(fēng)裝置34所送出的風(fēng)濕度增加或降低；
一蓄電池37，儲存前述發(fā)電機27所產(chǎn)生的電能；
一負(fù)荷輪38,設(shè)于飛輪25旁；
一驅(qū)動輪39,設(shè)于飛輪25旁。
前述裝置之間的連接關(guān)系如圖2所示，其中純機械連接用虛線表示，實線 表示電性連接。
前述光盤4，如圖2所示，包含有
景觀影像數(shù)據(jù)(視訊V);
相關(guān)信息及配樂，現(xiàn)場音效等的聲訊數(shù)據(jù)A;其它光盤數(shù)據(jù)D，包含
D(S),字幕及附加視訊；
D(T)，高海拔或高綿度處的溫度數(shù)據(jù)；
D(H),濕度資料；
D(e),道路曲率(方位，朝向)；及 D(cJO,道路坡度(海拔)。
本實施例中，該光盤4儲存實施本發(fā)明所用的道路數(shù)據(jù)(例如陽金公路風(fēng) 光)，從陽明山到金山有23km=23000m，該光盤4內(nèi)含的道路數(shù)據(jù)為每0.1公 尺儲存一畫面V(S)，因此該光盤4包含了 230000個畫面V(l)~ V(230000), 并于每50公尺時，設(shè)一組音效及語音數(shù)據(jù)A(S),因此共有460組音效語音數(shù) 據(jù)A(1)…A(460)以及字幕D(S1) D(S460)。因為音效A、字幕D(S)并非絕對 需要，因此A(1)…A(460)及D(S1) D(S460)中可能有許多缺如的空號。同樣， 濕度數(shù)據(jù)D(H)只要在最濕的地方例如小油坑鞍部經(jīng)常霧氣很重之處設(shè)，因此 只在6公里附近有D(H)資料。各路段的曲率數(shù)據(jù)(方位數(shù)據(jù))D(e )與斜度數(shù)據(jù) (海拔數(shù)據(jù))D( ci> )可分別以每三公尺設(shè)一個，如此共有約MOO個曲率資料D( 6 ) 及斜度數(shù)據(jù)(海拔數(shù)據(jù))D(cJ))。由于最高點小油坑(海拔820m)比平地溫度低了 4~5°C,因此可在這附近2~3公里中設(shè)以空調(diào)資料D(H)以將空調(diào)降低1~2 度以模仿高處的寒冷感(模仿以不造成不舒適為限度)。
使用該系統(tǒng)的流程如述欲模擬陽金公路之旅，先將光盤4放入計算機1 的光驅(qū)(圖未示)中；如圖3所示然后使用者騎到固定腳踏車上，此時顯示屏31 上顯示出陽明山的陽金公路起點的靜止畫面(V1)，只要使用者踩動踏板21， 使飛輪25轉(zhuǎn)動，則畫面景物開始以一播放速度d(r)向^f吏用者作相對移動。同 時最初50公尺內(nèi)的有關(guān)聲音資料A(1)及字幕D(S1)(如果有的話)也被以一定速 度播放，同時鼓風(fēng)才幾34也產(chǎn)生風(fēng)，吹向使用者風(fēng)速與纟番放速度d(r)成比例。
當(dāng)由陽明山到小油坑一路上坡時，如圖4A所示，前后傾臺333依路面斜 度向后傾一對應(yīng)角度4),此斜度約在3% ~10%間變化，過了小油坑后， 一路 下坡，如圖4B及4C所示，前后傾臺333變成前傾。(注意圖4A 4C中所 畫的斜坡及有輪腳踏車為了幫助了解而如此畫，事實上本發(fā)明的影像是在XZ 平面上的二維圖，在Y方向并無深度，而固定式腳踏車也無車輪。同理圖9A 9C亦然。)上述前后傾臺333控制流程如圖5所示，包含下列步驟 讀取相關(guān)路段的海拔數(shù)據(jù)或斜度數(shù)據(jù)D( 4 )(步驟500); 在上下坡處，D(cJ))不等于零(步驟501)。而在平路時D(cJ))等于零。因此，
平路時前后傾臺保持水平，而計算機繼續(xù)讀取D(cJ))，反之遇上、下坡路時則
進行下一步驟；
上坡或下坡(步驟502)，如果D(4;)小于零則判斷為下坡，進行步驟(503)， 反之如果D(clO大于零，則判斷為上坡，進行步驟(504);
下坡時前后傾臺依下坡斜度D(cp)前傾至負(fù)小角度并隨以后的D(4))變化 而繼續(xù)改變傾角(步驟503);
上坡時，前后傾臺后傾至正4角度并隨之后D(clJ)變化而繼續(xù)傾角(步驟 504)。
在下坡時，由電池37送出電流E至驅(qū)動馬達M(步驟505)。我們可依下 坡之坡度陡緩而調(diào)整該電流E。
當(dāng)路又變平時，D(tJO為零。如果D(小)如不為零，則判斷路仍不平，前后 傾臺333繼續(xù)一前面路段的新坡度變化傾角(步驟506)，反之如路變平了，則 傾臺回復(fù)水平cj) =0(步驟507),并繼續(xù)讀取D(cj))(步驟501)。
及圖7,可于飛輪25旁可設(shè)有至少一個負(fù)荷輪38和一個驅(qū)動輪39。
負(fù)荷輪38、驅(qū)動輪39和飛輪25的輪面都做成磨擦輪(friction gear)的高摩 擦系數(shù)形式。為了使飛輪25在接觸到負(fù)荷輪38或驅(qū)動輪39后在坡度繼續(xù)增 加時仍能繼續(xù)位移(繼續(xù)上揚或下降)，故負(fù)荷輪38/驅(qū)動輪39的輪軸不能固 定死在一定位置，而要支承在一彈簧或一彈性臂上。
圖6中，在平路時，飛輪25與負(fù)荷輪38間保持一間隙，但上坡的當(dāng)坡度 超過一值(例如2%)時，飛輪25(用虛線表示)就與負(fù)荷輪38接觸。此時負(fù)荷輪 38被飛輪25帶動而沿相反轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動。因此飛輪25能量被分散一部分，速度 減慢，要維持原速，必須加力踩動，因此造成負(fù)荷上升感覺。
為了使負(fù)荷輪38在與飛輪25接觸時，使負(fù)荷大大增加，因此負(fù)荷輪用很 重的材料作成具相當(dāng)質(zhì)量者，此外，負(fù)荷輪的軸承也作成具大摩擦力者，如此， 在"上坡，，時，負(fù)荷明顯增加，而且一但停止踩踏板，則負(fù)荷輪因其軸承的摩擦力大而立刻停住，不致因為其慣性大而造成飛輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動的怪事。
負(fù)荷輪38的軸381保持位于一導(dǎo)引架382,導(dǎo)引架382下方固定在左右 傾臺332上。導(dǎo)引架382中有一條導(dǎo)引槽孔，并有一預(yù)力壓縮彈簧(Prestressed Compression Spring)383,因此當(dāng)路斜度再增加時，負(fù)荷輪38及其軸381再被 往下壓，使軸381在導(dǎo)引槽孔中向下移，并將預(yù)力壓縮彈簧壓縮得更多。由于 此時受到彈簧力影響，飛輪25與負(fù)荷輪38接觸得更緊，因此轉(zhuǎn)動時負(fù)荷更大。 如此造成"上坡的坡度越大，負(fù)荷越大"的感覺。當(dāng)然，還可設(shè)第二負(fù)荷輪 38，、甚至設(shè)第三負(fù)荷輪(圖未示)，當(dāng)坡度更大時，例如大于10%,就和第二 負(fù)荷輪38'開始接觸，則負(fù)荷隨坡度加大的感覺繼續(xù)隨坡度增加更加大。
相反地，在下坡時，負(fù)荷變小，變零甚至變負(fù)如此可產(chǎn)生上坡時值，為此 目的，設(shè)有一驅(qū)動輪39，如圖7所示，它在坡度為零時，與飛輪25保持一間 隙。當(dāng)下坡斜度超過例如2%時，飛輪25就碰到驅(qū)動輪39(圖中用虛線表示)。 驅(qū)動輪39的軸391浮動地支承在一杠桿392的自由端，杠桿392另一端395 固定樞設(shè)在左右傾臺332上，且有一帶輪394與它同軸設(shè)置，帶輪(pulley)394 經(jīng)一皮帶396驅(qū)動一個和驅(qū)動輪39共軸的小輪397。帶輪394受到一馬達M(圖 未示)驅(qū)動，該馬達M可由蓄電池37供電。
有一壓縮彈簧393將杠桿392保持在圖7所示位置，當(dāng)坡度更大時，則飛 輪25將驅(qū)動輪39及杠桿392逆著壓縮彈簧393的力量往上頂。
為了使得在坡度更大時，驅(qū)動力量更大，可在坡度超過10%時，和第二 個驅(qū)動輪(圖未示)接觸而得到又一個驅(qū)動力量，因此車子空跑(滑下坡)得更快。
另一種使驅(qū)動力量隨坡度增加的方法，控制馬達M的電流E。請參考圖2， 坡度數(shù)據(jù)D("也旁路到一個電流控制器371,當(dāng)D(cJ))變大時，電流E對應(yīng) 地加強(例如正比于sec(cp)),使驅(qū)動力量加大。
坡時，可依斜度將播放速度(車速)d(r),例如除以sec(4),則車速變慢，間接 達到依坡度增加負(fù)荷的目的。
為了防止在下坡時扳下剎車時，馬達M繼續(xù)驅(qū)動飛輪，造成較大磨損， 故馬達M上游設(shè)有一邏輯電路13,它包含一 XOR閘和一 AND閘(見圖8A)剎 車信號d(b)和電池電流E分別接到XOR閘的二輸入端，XOR輸出端接到一and閘的一輸入端，電流e也旁路到and閘的另一輸入端，and閘輸出端 則接到馬達M。在另一種等效電路，前述XOR閘亦可以用一NOT(反相)閘替 代，如圖8b所示，剎車信號d(b)連接到NOT閘的輸入端，NOT閘的輸出端 則連接and閘的 一輸入端，電流e則連接and閘的另 一輸入端，and閘輸 出端則"I妄到馬達M。
如此只要剎車扳下時，and閘輸出立刻變o。由于驅(qū)動輪39也是經(jīng)由一 個自由輪(圖未示)受到小帶輪397驅(qū)動，因此電流e中斷時，帶輪394及小帶 輪397立刻停住不作驅(qū)動，但驅(qū)動輪39仍可空轉(zhuǎn)，被漸慢的飛輪25帶動沿反 向轉(zhuǎn)動，直到飛輪停住為止。
負(fù)荷輪38、 38，和驅(qū)動輪39都固設(shè)在左右傾臺332上，如此，不論底座 33轉(zhuǎn)動或左右傾，它們和飛輪25的相對位置都不會改變。如圖9a、 9b及9c 所示，在轉(zhuǎn)彎時，使用者須對應(yīng)地轉(zhuǎn)動車把22,以免跑出路外。如車把角度
d(e)和路的曲率(方位角)D(e)不一致，則比較器ii輸出一偏差信號+a e或-△ e ，使轉(zhuǎn)臺331再向右或向左轉(zhuǎn)了 △ e的角度，此時，車把就不是面對顯示
屏31中央，因此他需快修正車把角度回到中央以免跑出路外，遭到懲罰程序
的修理。
上述轉(zhuǎn)臺331控制流程如圖io所示，包含下列步驟
在每一個路段，計算機除了將畫面一一播出外，同時一直讀取d(e)及檢 出d(e)。(步驟iooo)
如車把轉(zhuǎn)動，例如左/右偏轉(zhuǎn)一e角，則信號d(e)不為零，如果車把未 轉(zhuǎn)動，d(6)等于零，則繼續(xù)讀取D(e)并檢出d(e)。(步驟iooi)
當(dāng)車把向右偏或左偏轉(zhuǎn)時(步驟1002)，如果信號d(e)小于零則判斷車把
左偏，進行步驟(1003)，反之則判斷車把右偏，進行步驟(1004)。
車把左轉(zhuǎn)一角度e時，轉(zhuǎn)臺右轉(zhuǎn)至e角處，并隨車把的變動而一直改變其
角度位置(步驟1003)。
車把右轉(zhuǎn)一角度e時，轉(zhuǎn)臺左轉(zhuǎn)至e角處并隨車把以后的變動而一直改變
其角度位置(步驟1004)。
在正確的駕駛時，車把轉(zhuǎn)動e造成的回轉(zhuǎn)半徑要經(jīng)常和道路曲率半徑 d(e)—致(步驟1005)。有一比較器(ii)將車把角度信號d(e)和d(e)做比較。
21如果D(e)-d(e)=o則判斷車回轉(zhuǎn)半徑等于車道曲率半徑。則繼續(xù)進行下一步
驟(1008),否則進行步驟(1006)。
在步驟(1006)中，如果在跑出車道前修正車把偏角，則回復(fù)到步驟(1003) 或(1004)的正常作業(yè)。
否則就會沖出路外，而被判出局(步驟1007)，執(zhí)行懲罰程序，再回設(shè)到最 初開始偏差前的狀態(tài)。
在步驟(1005)中，如果車把偏角修正成功，則回到步驟(1003)或(1004)的正 常作業(yè)。但在這以前須先在一步驟(1008)看車把是否轉(zhuǎn)直。如果前面路變直， 車把轉(zhuǎn)直，則回到最初狀態(tài)。
圖10中的流程和現(xiàn)有的視訊游戲的汽機車駕駛大致相似，因此其進一步 細(xì)節(jié)無須贅述。
再者，當(dāng)車把右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)時，車把的電子檢出器除了送出角度信號d(e)，
同時也可依左右轉(zhuǎn)而定產(chǎn)生一個左右傾信號d(co)送到左右傾臺332,它的相 關(guān)步進馬達就將左右傾臺轉(zhuǎn)一小角度co(在5。以內(nèi))以產(chǎn)生一些離心感。此偏 移角度可依車速[即播放速度d(r)]高低而得大一點或小一點，但不能大到使得 使用者感到不舒適。
上述左右傾臺(332)控制流程如圖ll所示，包含下列步驟 在每一路段，計算機一直讀取d(6)(步驟1100)。如果車把沒有偏轉(zhuǎn)則 d(6)=0，判斷車把沒有偏轉(zhuǎn)則繼續(xù)讀取d(e)(步驟1001)。如d(6"0貝'J進一
步判斷車把右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)(步驟i102)， d(e)小于零則判斷車把為左轉(zhuǎn)，進行步驟
(1103)，反之如果d(e)大于零，則判斷車把為右轉(zhuǎn)，進行步驟(1104),對應(yīng)于 此左右傾臺左傾一小角度co(步驟1103)或左右傾臺右傾一小角度co(步驟 1004)。如有必要此co角還可依車速d(r)而大一些或小一些以產(chǎn)生不同的離心
感。在車把偏移后，繼續(xù)檢測車把是否轉(zhuǎn)直d(e)-o(步驟1005),如果判斷車
把尚未轉(zhuǎn)直，則左右傾臺繼續(xù)維持左傾或右傾，反之則進行下一步驟(1006)
使左右傾臺回復(fù)至中間直立位置，判斷車把已轉(zhuǎn)至中央，則傾臺回復(fù)至中 間并繼續(xù)讀取d(e)。
當(dāng)使用者坐到座位上時，座位下的重量傳感器就測出其體重(例如60Kg), 并將體重信號d(w)送到播放速度控制器12。以后飛輪速度d(s)就除以此值d(w)以得到實際的播放速度。因為此人屬中等體重，因此他適用3~6檔。(如為小 孩，則適用1 4檔，如為大塊頭，則適用于5檔以上的高檔)。
由于本發(fā)明中各參數(shù)大多互相獨立操作，因此計算機中需規(guī)劃的控制程序 都很簡單，故不需再更進一步詳細(xì)說明，只由以上說明即可完全了解。
相較于真實的腳踏車旅游，本發(fā)明完全沒有先前技術(shù)所提及(一)~ (十五) 的缺點，可以輕+〉舒適地在任何時刻空手到健身房去享受所喜歡的路線。口渴 了，可就旁邊的自動販賣機買一罐清涼的飲料，餓了可以到旁邊的餐廳享受一 頓美食。累了，可以隨時停下，到一邊的躺椅上休息。還可一面騎車， 一面打 行動電話聊天，或用MP3聽喜歡的音樂。
本發(fā)明的飛輪25可做得很輕。在實際的腳踏車，在剎車時，剎車來令片 要將車子與騎車者的高速慣量剎止住，因此受到很大磨損，尤其下坡時要一路
使用，因此需常更換，但本發(fā)明中，當(dāng)不踩踏板時，飛輪是在自由輪上空轉(zhuǎn)， 所以剎車只需將飛輪的慣量剎止住，因此磨損極小。而且本發(fā)明實施時，道路 都是一路凈空的安全路況，很少要用到剎車，因此剎車來令片可以完全不用更 換。由于剎車的摩擦很小，產(chǎn)生的機械式噪音太小，因此必須另外利用電子剎 車聲音產(chǎn)生器，依剎車信號d(b)產(chǎn)生夠大的虛擬剎車聲音，從揚聲器32發(fā)出。 本發(fā)明由于兼有健身、益智、娛樂三重功能，而且世界上的美景道路數(shù)輩 子也騎不完，因此它一旦普遍化，可以持續(xù)幾十年或更久而不會過時被淘汰。 而一般視訊游樂器汰舊換新極快，因此投資風(fēng)險很大。而本發(fā)明只要做出一臺 自動攝影車，即可很快地將各地美景制成許多光盤。而使用者就像上健身房或 電影院，只要付少許租金，即可使用該系統(tǒng)的設(shè)備及相關(guān)光盤，從而健身、益 智、娛樂一舉三得。
2權(quán)利要求
1. 一種模擬一腳踏車沿一道路行駛的系統(tǒng)，包含一道路沿途隔一間隔沿道路沿切向水平拍攝的一連串景觀影像數(shù)據(jù)，呈可被計算機讀取的形式儲存；一計算機，可讀取該道路景觀數(shù)據(jù)；一大顯示屏，連結(jié)該計算機，用于播放該計算機所讀取的道路的景觀數(shù)據(jù)；一固定式腳踏車，具有一飛輪，可受固定式腳踏車踩動而驅(qū)動，該腳踏車設(shè)于該顯示屏前且連結(jié)該計算機，經(jīng)由該計算機控制依飛輪的轉(zhuǎn)速而定控制顯示屏畫面播放的速度。
2. 如權(quán)利要求1所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該固 定式腳踏車設(shè)于一底座上并包含一對踏板； 一車把；一飛輪，受踏板帶動運轉(zhuǎn)，并具有一飛輪檢出器，該飛輪檢出器連結(jié)至前 述計算機，可根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速而傳送一轉(zhuǎn)速信號予該計算機；一剎車，設(shè)于車把上，該剎車可抑制飛輪轉(zhuǎn)速且可傳送一剎車信號予該計 算機；一變速器，可選擇不同增速比的多個檔位，且具有一入力軸及一出力軸， 該入力軸與踏板連接，該出力軸經(jīng)一自由輪和飛輪連接；一座位，設(shè)于飛輪與車把之間，以供使用者騎乘，并可根據(jù)使用者重量傳 送一重量信號予前述計算^^，使該畫面播放速度與該重量成反比；及一發(fā)電機，受飛輪所驅(qū)動而發(fā)電。
3. 如權(quán)利要求2所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該底 座具有繞三方向的軸轉(zhuǎn)動的三種自由度，且包含一轉(zhuǎn)臺，可繞一垂直軸Z方向旋轉(zhuǎn)；一左右傾臺，前后利用縱方向Y的一水平縱軸支承在該轉(zhuǎn)臺內(nèi)，該左右 傾臺可繞該水平縱軸作左右傾轉(zhuǎn)；一前后傾臺，具有橫方向X的一水平橫軸支承在該左右傾臺內(nèi)，該前后傾臺可繞該水平橫軸前后傾斜，前述固定腳踏車下方有一底柱，固定于該前后 傾臺中心。
4. 如權(quán)利要求1所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該景 觀影4象數(shù)據(jù)存在一光盤中，該光盤另外還包含與該景觀影像數(shù)據(jù)相關(guān)的該道路各路段的聲訊資料；及 字幕及附加纟見訊；以及濕度資料、道路曲率或海拔、道路坡度或方位。
5. 如權(quán)利要求4所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中還包 含一揚聲器，連結(jié)至所述計算機，可受計算機控制而播放該聲訊數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中還包 含多個鼓風(fēng)裝置，分別設(shè)于顯示屏的上方及下方，受計算機控制依景觀影像數(shù) 據(jù)播放速度而定，而改變送風(fēng)強度，且其設(shè)置方式使其吹出的風(fēng)合力成為朝向 該固定式腳踏車者。
7. 如權(quán)利要求1所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，還包含一 空調(diào)系統(tǒng)，受計算才幾控制而可調(diào)整空調(diào)溫度。
8. 如權(quán)利要求2所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該固 定式腳踏車還包含一蓄電池，以儲存所述發(fā)電機所產(chǎn)生的電能。
9. 如權(quán)利要求3所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該固 定式腳踏車還包含一負(fù)荷輪，其軸支承在一具彈簧力的導(dǎo)引架中而設(shè)于飛輪 旁，并于飛輪保持一間隙，當(dāng)前后傾臺后傾超過一預(yù)定傾斜角度時可與飛輪進 行彈性接觸，該導(dǎo)引架固定在該左右傾臺上。
10. 如權(quán)利要求3所述的模擬一腳踏車沿一條道路行駛的系統(tǒng)，其中該固 定式腳踏車進一步包含一驅(qū)動輪，其軸浮動支承在一受彈簧力的杠桿的自由端 上而設(shè)于飛輪旁，并于飛輪保持一間隙，該驅(qū)動輪受一馬達驅(qū)動而與飛輪轉(zhuǎn)動 方向相反，當(dāng)前后傾臺前傾超過一預(yù)定傾斜角度時可與飛輪進行彈性接觸，該 杠桿的固定端固定在該左右傾臺上。
全文摘要
本發(fā)明提供了模擬一腳踏車沿一道路行駛的系統(tǒng)，包含一部具一飛輪的固定式腳踏車、一大型顯示屏及一控制該大型顯示屏的計算機，大型顯示屏用于播放一系列沿該路線拍攝的景觀畫面，其撥放速度一該受踏板踩動的飛輪的速度而定。
文檔編號A63F13/00GK101450255SQ20071019617
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者林信昌 申請人:林信昌