DE10361417B3

DE10361417B3 - Simulation/training sphere used as a flight simulator or an amusement device comprises an electromotor swiveling friction roller drive, an electronic drive control

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Publication number: DE10361417B3
Application number: DE10361417A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-12-23

Abstract

Simulation and training sphere for people comprises an electromotor swiveling friction roller drive and an electronic drive control. The weight of the sphere and the drives rests on at least three points. At least two points are provided with force value transmitters that are capable of determining the weight displacement of a user located inside the sphere. Independent claims are also included for alternative simulation and training spheres.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mittels schwenkbarer Reibrollen elektromotorisch angetriebene raumfest gelagerte Hohlkugeln, die für einen oder mehrere Benutzer zugänglich sind und deren Antriebe von einer elektronischen Steuerung kontrolliert werden.The The present invention relates to an electric motor by means of pivotable friction rollers driven spatially supported hollow spheres, which are suitable for a or multiple users accessible and whose drives are controlled by an electronic control system become.

Solche Kugeln sind in der Lage um jede beliebige ihren Zentrumspunkt schneidende Achse um 360° zu rotieren. Sie werden im folgenden als Simulations- und Trainingskugeln bezeichnet.Such Balls are capable of cutting around any point of their center Axis about 360 ° to rotate. They are referred to below as simulation and training balls designated.

Simulations- und Trainingskugeln finden vor allem Anwendung als Flugsimulatoren und Vergnügungsgeräte, wobei ein Benutzer in der Regel in einer Axt Kanzel im Inneren der Kugel sitzt und mittels Steuerädern, Joysticks und ähnlichem die Bewegungen der Kugel kontrolliert. (z.B. US 2,344,454 ). Neuere Veröffentlichungen beschreiben Simulations- und Trainingskugeln, mit denen ein Benutzer in die Lage versetzt wird, sich mit Hilfe moderner computergesteuerter Anzeigegeräte durch virtuelle Räume zu bewegen. (z.B. EP 0839 559 A1 ; US 5,980,256 A ; NL 9000722 A u.a.). Weitere Veröffentlichungen beschreiben Geräte der vorgenannten Art, in der sich Benutzer auf der Kugelinnenfläche oder in einem in der Kugel befindlichen Gestell relativ frei bewegen können. Die Bewegungen von einzelnen Gliedmaßen des Benutzers oder seines gesamten Körpers werden dabei erfasst und dienen der Darstellung des Benutzers in der virtuellen Umgebung sowie der Manipulierbarkeit virtueller Gegenstände durch den Benutzer. Hierzu werden verschiedene Verfahren angewendet. Bei einem dieser Verfahren werden Referenzmarkierungen in Form von Lichtquellen am Körper des Benutzers angebracht. Mehrere fest installierte Photosensoren errechnen aufgrund von Intensitätsmessungen die Position der Referenzmarkierungen im Raum. Ein offensichtlicher Nachteil dieses Systems ist es, daß die Positionen nur dann erfasst werden können, wenn die Signalstrecke zwischen Referenzmarkierung zu Photosensor frei von undurchsichtigen Hindernissen ist, was in der Praxis nicht immer gewährleistet werden kann. (z.B. EP 0839 559 A1 ; US 5,980,256 A Weiterhin sind antriebslose, luftgelagerte Hohlkugeln bekannt, deren Innenfläche begehbar ist ( GB 2312273 A ; Zeitschrift EUREKA (GB), April 1998, „VR is having a Ball"). Die Kugel wird dabei entsprechend dem Prinzip eines Hamsterlaufrades bewegt. Die resultierenden Bewegungen der Kugel werden von einem Sensor erfasst, der einer Computermaus ähnelt und an der Kugeloberfläche anliegt. Mit Hilfe der Sensorinformationen und eines Anzeigegerätes kann sich der Benutzer in einer virtuellen Umgebung frei bewegen. Ein Nachteil dieses Systems ist es, dass eine ausreichend große und tragfähige Kugel ein hohes Eigengewicht und somit eine hohe Massenträgheit aufweist. Die Kugel in Bewegung zu setzen, die Bewegungsrichtung zu ändern und wieder abzustoppen, erfordert einen hohen Kraftaufwand und entspricht nicht dem Gefühl natürlichen Gehens. Darüber hinaus birgt die Bewegung in einer solchen Kugel einige Gefahren, z. B. im Fall eines Sturzes des Benutzers bei einer sich schnell bewegenden Kugel (Waschtrommeleffekt).Simulation and training balls are mainly used as flight simulators and amusement devices, with a user usually sitting in an ax pulpit inside the ball and controlled by means of steering wheels, joysticks and the like, the movements of the ball. (eg US 2,344,454 ). Recent publications describe simulation and training globes that enable a user to move through virtual spaces using modern computer-controlled display devices. (eg EP 0839 559 A1 ; US 5,980,256 A ; NL 9000722 A etc.). Other publications describe devices of the aforementioned type in which users can move relatively freely on the inside of the ball or in a frame located in the ball. The movements of individual limbs of the user or his entire body are thereby detected and serve the representation of the user in the virtual environment as well as the manipulation of virtual objects by the user. Various methods are used for this. In one of these methods, reference marks in the form of light sources are attached to the body of the user. Several permanently installed photosensors calculate the position of the reference marks in the room based on intensity measurements. An obvious disadvantage of this system is that the positions can only be detected if the signal path between the reference mark and the photosensor is free from obscured obstacles, which can not always be guaranteed in practice. (eg EP 0839 559 A1 ; US 5,980,256 A Furthermore, unpowered, air-bearing hollow spheres are known whose inner surface is accessible ( GB 2312273 A ; Journal EUREKA (GB), April 1998, "VR is having a ball") The ball is moved according to the principle of a hamster wheel, and the resulting movements of the ball are detected by a sensor similar to a computer mouse and resting against the surface of the ball. With the help of the sensor information and a display device, the user can move freely in a virtual environment A disadvantage of this system is that a sufficiently large and stable ball has a high dead weight and thus a high inertia to set in motion the ball Changing and stopping the movement direction requires a great deal of effort and does not correspond to the feeling of natural walking, and the movement in such a ball involves some dangers, for example in the case of a fall of the user in a rapidly moving ball (washing drum effect). ,

Geräte mit ähnlichen Bewegungsmöglichkeiten sind die bekannten Human Gyroscopes. Diese bestehen aus drei Kreiselementen die ineinander angeordnet sind, wobei jedes Kreiselement um eine durch den Mittelpunkt des Kreises gehende Achse drehbar gelagert ist und die jeweiligen Achsen der drei Kreiselemente orthogonal zueinander stehen, so dass ein im Bereich des inneren Kreiselementes angeordneter Körper, vorzugsweise eine Person, frei um seine drei Rotationsfreiheitsgrade in einem raumfesten Koordinatensystem bewegt werden kann (z.B. US 4,799,667 A ; WO 98/15382 A1 u.a.). Beim Human Gyroscope liegt der Schwerpunktder Verwendung vor allem im Sport- und Freizeitbereich. Es wird jedoch auch zu Therapie- und Trainingszwecken eingesetzt. In der gebräuchlichen passiven Variante eines Human Gyroscopes dienen die Gewichtsverlagerungen des Benutzers bzw. Manipulationen eines außenstehenden Bedieners zur Einleitung der Rotationsimpulse.Devices with similar movement possibilities are the well-known Human Gyroscopes. These consist of three circular elements which are arranged one inside the other, wherein each circular element is rotatably mounted about an axis passing through the center of the circle and the respective axes of the three circular elements are orthogonal, so that arranged in the region of the inner circular element body, preferably a person , can be moved freely around its three rotational degrees of freedom in a spatially fixed coordinate system (eg US 4,799,667 A ; WO 98/15382 A1 and others). In the Human Gyroscope, the focus of use is primarily in the sports and leisure sector. However, it is also used for therapy and training purposes. In the conventional passive variant of a human gyroscope serve the weight shifts of the user or manipulations of an outside operator to initiate the rotation pulses.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, die Antriebssteuerung einer mittels schwenkbarer Reibräder elektromotorisch angetriebenen Simulations- und Trainingskugel mit Informationen über die tatsächlichen Bewegungen der Kugel selbst, sowie gegebenenfalls über die Bewegungen eines in der Kugel befindlichen Benutzers zu versorgen und sie somit in die Lage zu versetzen, die Kugelbewegungen unter Berücksichtigung dieser Informationen zu steuern.Of the The present invention was based on the object of the drive control one by means of swiveling friction wheels electric motor driven simulation and training ball with information about the actual Movements of the ball itself, and optionally on the Supply movements of a user in the sphere and thus enabling them to move the ball under consideration to control this information.

Ein grundlegendes Ziel der vorliegenden Erfindung war es insbesondere, die notwendigen Systemkomponenten und deren Zusammenspiel zu beschreiben mit denen eine solche Kugel als Sportgerät verwendet werden kann. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Ermöglichung von Sport in virtuellen Umgebungen.One The basic aim of the present invention was in particular describe the necessary system components and their interaction with which such a ball can be used as a sports equipment. special Attention was on the possibility of sports in virtual environments.

Mitgelöst werden sollte das Problem der Rückführung der Kugel nach erfolgter Bewegung in eine definierte Ausgangslage, in der ein Ein- und Ausstieg aus der Kugel möglich ist.Be mitigated should the problem of repatriation of Ball after movement into a defined starting position, in the entry and exit from the ball is possible.

Eine zentrale Bedeutung kommt hierbei dem sensorischen Apparat zu, mit dem sich diese Erfindung in erster Linie beschäftigt. Zur Erfassung der erforderlichen Informationen werden unterschiedliche sensorische Konzepte verwendet, die sich Idealerweise gegenseitig ergänzen. Diese können jedoch auch unabhängig voneinander eingesetzt werden.A Central importance here belongs to the sensory apparatus, with which this invention primarily deals. To capture the required Information is used different sensory concepts which ideally complement each other. These can, however also independently of each other be used.

Mithilfe des ersten erfindungsgemäßen Konzeptes werden die aufgrund der Bewegungen des Benutzers und der Kugel entstehenden Kraftwirkungen erfasst. Dazu wird das Kugelgestell, das die Antriebseinheiten und die Kugel selbst trägt, auf ein Untergestell gesetzt, das fest auf dem Boden steht oder sogar mit diesem verankert ist. Das Kugelgestell ist mit dem Untergestell durch eine Anordnung von Bauelementen verbunden, die in der Lage sind, die auf sie in allen drei Raumdimensionen wirkenden Kräfte zu messen. Die Kugel wird dann entsprechend der ermittelten Kräfte und Kraftrichtungen durch die Antriebe bewegt.aid of the first concept according to the invention become due to the movements of the user and the ball Force effects detected. For this purpose, the ball frame, which is the drive units and the ball carries itself, placed on a base that stands firmly on the ground or even anchored with this. The ball rack is with the base connected by an array of components that are capable are to measure the forces acting on them in all three space dimensions. The ball is then according to the determined forces and Force directions moved by the drives.

Der Vorteil der Verwendung solcher Kraftwertaufnehmer liegt darin, dass die tatsächlich auftretenden Kraftwirkungen direkt erfasst werden. Diese sind es ja auch, die ein passives System wie ein Human Gyroscope oder ein Rhönrad in Bewegung setzen.Of the The advantage of using such force sensors is that actually occurring force effects are detected directly. These are it yes, too, which is a passive system like a human gyroscope or a Rhönrad set in motion.

Überdies können mit Hilfe von Kraftwertaufnehmern Überlastsituationen und Systemstörungen erkannt bzw. vermieden werden.moreover can With the help of force transducers, overload situations and system faults are detected or avoided.

Eine ausreichend hohe Auflösung vorausgesetzt, sind die Daten der Kraftwertaufnehmer ausreichend für die Kontrolle der Kugel. Bei schnelleren Bewegungen der Kugelhülle entstehen jedoch durch Schwingungen, Unwuchten in der Kugelhülle und durch die Schwenkbewegungen der Antriebe Störeinflüsse. Diese können durch entsprechend programmierte Software zwar teilweise als Störsignale erkannt und vom Nutzsignal unterschieden werden, dennoch ist zu erwarten, dass bei höheren Geschwindigkeiten die Empfindlichkeit mit der die Steuerung auf die von den Kraftwertaufnehmer gelieferten Signale reagiert, herabgesetzt werden muss.A sufficiently high resolution provided that the data of the force transducers are sufficient for the control the ball. With faster movements of the ball cover, however, arise Vibrations, imbalances in the ball shell and by the pivoting movements the drives disturbing influences. These can by appropriately programmed software, although partly as interference signals is recognized and distinguished from the useful signal, yet is too expect that at higher Speeds up the sensitivity with the control the signals supplied by the force sensors respond, reduced must become.

Ein weiteres Problem von Kraftwertaufnehmern, die mit Dehnungsmessstreifen arbeiten ist, dass nach gegenwärtigem Stand der Technik der Messbereich in maximal 15000 Messinkremente zerfallen kann. Aufgrund der theoretisch möglichen Spitzenwerte bei voll bewegter Kugel kann ein Messbereich von ±7500N sinnvoll sein. Dabei ist dann selbst bei idealen Bedingungen eine Kraft unterhalb von 1N nicht mehr zweifelsfrei zu erkennen. Unter realen Bedingungen und insbesondere bei voll bewegter Kugel kann diese Auflösung sich noch sehr stark verringern. Das bedeutet, dass nur solche Bewegungen des Benutzers erkannt werden, die oberhalb der Auflösungsgrenze liegen.One Another problem of force transducers using strain gages work is that after present State of the art the measuring range in a maximum of 15000 measuring increments can fall apart. Due to the theoretically possible peak values at full moving sphere, a measuring range of ± 7500N can make sense. there is then under ideal conditions a force below 1N no longer unambiguously recognize. Under real conditions and especially with a full-motion ball, this resolution can still decrease very much. That means only such movements be detected by the user, which is above the resolution limit lie.

Bestandteil der Erfindung ist eine Ausführungsform für einen geeigneten Kraftwertaufnehmer und dessen Integration in das Kugelgestell. Dieser Teil der Erfindung wird in den Patentansprüchen, den Zeichnungen und den Zeichnungserläuterungen weiter ausgeführt.component The invention is an embodiment for one suitable force transducer and its integration into the ball frame. This part of the invention is described in the claims, the Drawings and the explanation of the drawing.

Mithilfe des zweiten erfindungsgemäßen Konzeptes werden mit Hilfe von Laufzeitmessungen elektromagnetischer Wellen die Positionsänderungen von Peilsendern erfasst. Diese Peilsender dienen entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform dazu die Lage und Orientierung der Kugel zu bestimmen. Sie sind an festen Positionen in der Kugelhülle befestigt. Die der Laufzeitmessung dienenden Empfänger sind dabei an festgelegten, der Steuerung bekannten und möglichst weit voneinander entfernten Punkten im Kugelgestell angeordnet.aid of the second inventive concept are measured with the aid of transit time measurements of electromagnetic waves the position changes captured by tracking devices. These direction finders serve according to one advantageous embodiment to determine the position and orientation of the ball. They are on fixed positions in the sphere attached. The receivers serving the transit time measurement are doing so on specified, the controller known and possible widely spaced points in the ball rack.

Diese Anordnung kann auch umgekehrt werden, so daß die Empfänger sich im Kugelinneren und die Sender sich in der Kugelhülle befinden. Diese Anordnung bietet für eine weiter unten dargestellte Ausführungsform der Erfindung besondere Vorteile.These Arrangement can also be reversed, so that the receivers are inside the ball and the transmitters are in the sphere are located. This arrangement provides for a later illustrated embodiment the invention particular advantages.

Dabei sind mindestens drei Empfänger für eine eindeutige Positionsbestimmung im Raum erforderlich, jeder weitere erhöht aber die Messgenauigkeit und verringert den Einfluss von Störfaktoren.there are at least three recipients for one clear position determination in the room required, each additional elevated but the measurement accuracy and reduces the influence of confounding factors.

Durch die genaue Erfassung der Kugellage und -orientierung ergibt sich ein weiteres Werkzeug zur Erhöhung der Messempfindlichkeit. Unwuchten und Abweichungen von der idealen Kugelform, die bei bewegter Kugel unerwünschte Kraftwirkungen erzeugen, können so von der Steuerung erkannt und berücksichtigt werden.By the exact registration of the ball position and orientation results another tool to increase the measuring sensitivity. Imbalances and deviations from the ideal Spherical shape, which produce unwanted force effects when the ball is moving, can be recognized and taken into account by the controller.

Die Erfassung der Kugellage und -orientierung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die Kugel automatisch in ihre Ausgangsposition zurückgefahren werden kann.The Detecting the ball position and orientation offers beyond that the advantage that the ball automatically returns to its original position scaled back can be.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind weitere Peilsender an festgelegten Positionen am Benutzerkörper angebracht. Durch diese Anordnung sind die tatsächlichen Bewegungen (und nicht nur die aus diesen Bewegungen resultierenden Kraftwirkungen) des Benutzers in der Kugel durch die Steuerung erfassbar. Dabei können die Signale dieser Peilsender von denselben Empfängern aufgenommen werden, die auch der Erfassung der Kugelposition dienen.Corresponding In another advantageous embodiment, further direction finders are provided attached to specified positions on the user body. Through this Arrangement are the actual ones Movements (and not just those resulting from these movements Force actions) of the user in the ball can be detected by the controller. It can the signals of these transmitters are received by the same receivers, the also serve the detection of the ball position.

Vorzugsweise befindet sich zur genauen Erfassung der Benutzerbewegungen jeweils ein Peilsender rechts und links am Schädel, an jeder Schulter, an beiden Ellbogen, an beiden Handgelenken, auf beiden Handrücken, an beiden Hüften, an beiden Kniegelenken, an beiden Fußknöcheln und auf beiden Fußrücken. Dem Peilsignal jedes Senders ist eine Kennung aufmoduliert, die es für die Steuerung unverwechselbar macht und einer der vorgenannten Positionen am Körper eindeutig zuweist. Werden Benutzerbewegungen mittels Peilsendern erfasst, ist die Anordnung der Empfänger in der Kugelhülle sinnvoll, da die metallische Strukturen in der Kugelhülle nicht zwischen die Peilsender am Körper des Benutzers und die Empfänger geraten können, somit eine höhere Signalqualität erwartet werden kann.Preferably is located to accurately capture user movements a tracking transmitter on the right and left of the skull, on each shoulder both elbows, on both wrists, on both backs of the hands both hips, on both knee joints, on both ankles and on both backs of the feet. the Bearing signal of each transmitter is an identifier that modulates it for control unmistakable and one of the aforementioned positions on the body clearly assigns. If user movements are detected by means of Peilsendern, is the arrangement of the receivers in the sphere meaningful, since the metallic structures in the sphere shell are not between the beacons on the body the user and the recipients can guess, thus a higher one signal quality can be expected.

Die Bewegungen der Einzelsender werden in Echtzeit erfasst und an einen Rechner übergeben. Dieser stellt die Position jedes einzelnen Peilsenders in Form eines Punktes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dar. Jedem dieser Punkte wird dabei ein Massewert zugewiesen, der der real bewegten Masse möglichst entsprechen soll. Aus der Bewegung dieser Massepunkte im Raum leitet der Rechner nach den Gesetzen der Massenträgheit Kraftvektoren ab. Die Summe der so ermittelten Einzelkräfte ergibt die auf die Kugel theoretisch wirksame Gesamtkraft und deren wirksame Richtung.The Movements of the individual transmitters are recorded in real time and sent to one Transfer computer. This represents the position of each individual transmitter in the form of a Point in a three-dimensional coordinate system. Each These points are assigned a mass value, which is the real moving mass as possible should correspond. Derives from the movement of these mass points in space the calculator according to laws of mass inertia force vectors. The The sum of the individual forces determined in this way gives the theory theoretically effective total force and its effective direction.

Um das System auf die spezielle Körpermasseverteilung jedes Benutzers abzustimmen, führt dieser vor der ersten Benutzung im Stillstand der Kugel eine festgelegte Bewegungssequenz aus, die das System auf diesen Benutzer kalibriert. Das Ergebnis dieser Kalibrierung kann gespeichert werden, so dass eine erneute Kalibrierung nur erfolgen muss, wenn die Körpermasseverteilung sich deutlich verändert hat. Auch ist es möglich diese Kalibrierung außer halb der Kugel auf einem speziell dafür ausgerüsteten Messstand auszuführen oder auch auf eine Kalibrierung vollständig zu verzichten und mit Erfahrungswerten zu arbeiten. So ist es theoretisch möglich, eine Kugel ohne Kraftwertsensoren allein aufgrund der Peilsendersignale zu steuern.Around the system on the specific body mass distribution to tune each user leads this one before the first use when the ball is stationary Motion sequence that calibrates the system to this user. The result of this calibration can be saved, so that a recalibration must be done only when the body mass distribution changed significantly Has. It is also possible this calibration except half the ball on a specially for it equipped To execute the measuring stand or also to completely dispense with a calibration and with Experience to work. So it is theoretically possible, one Ball without force sensors solely due to the Peilsendersignale to control.

Werden aber beide sensorische Konzepte in einem Gerät vereint, können diese sich ergänzen. Die Koppelung des peilsenderbasierten Massemodells mit den von den Kraftwertaufnehmer gelieferten Werten erlaubt es, zwischen zwei Inkrementen zu interpolieren und damit die Empfindlichkeit stark zu erhöhen.Become but both sensory concepts combined in one device, these can complement each other. The coupling of the tracking-based mass model with that of the Force transducer supplied values allows between two Increments to interpolate and thus the sensitivity strong to increase.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die beiden sensorischen Systeme so aufeinander abgestimmt, dass Fehler des einen Systems vom anderen erkannt und kompensiert werden. Tritt beispielsweise eine hohe Kraftwirkung auf, ohne dass diese mit einer entsprechenden starken Bewegung des Benutzers verbunden ist, bleibt diese entweder unberücksichtigt oder wird als Systemstörung erkannt und führt zu einem Abstoppen der Kugel. Liefern die Peilsender unklare Informationen, bleibt die Kugel über die Kraftwertaufnehmer kontrollierbar.Corresponding a further advantageous embodiment, the two sensory systems so coordinated that error of the one system can be recognized and compensated by the other. kick For example, a high force on without this with a corresponding strong movement of the user remains these either unconsidered or is considered a system failure recognized and leads to a stopping of the ball. If the direction finders supply unclear information, the ball stays over the force transducers controllable.

Die mittels der Peilsender erfassten Bewegungen des Benutzers können auch der Erkennung von Stürzen und somit der Sicherheit des Benutzers dienen und die Kugel in diesem Fall abstoppen.The The movements of the user detected by the direction finder can also be detected the detection of falls and thus serve the safety of the user and the bullet in this Stop the case.

Ein großer Vorteil der peilsenderbasierten Erfassung der Benutzerbewegungen ist es, dass aufgrund der gelieferten Daten ein Körper im virtuellen Raum sichtbar gemacht werden kann, der sich analog zu den tatsächlichen Bewegungen des Benutzers verhält. Bewegt sich der Benutzer durch einen virtuellen Raum, kann er von anderen Besuchern dieses Raumes gesehen werden. So wird es möglich, Sport in einem virtuellen Raum über weite Distanzen mit Gegnern zu treiben, die für den Benutzer voll sichtbar sind. Auch werden die Bewegungssequenzen des Benutzers speicherbar und können später angesehen und analysiert werden.One greater Advantage of the tracking-based detection of user movements It is because of the data supplied a body in the virtual space can be visualized, which is analogous to the actual Movements of the user behaves. If the user moves through a virtual room, he can move from other visitors to this room. So it becomes possible sports in a virtual space about to drive long distances with opponents, fully visible to the user are. Also the movement sequences of the user are storable and can later be viewed and analyzed.

Trägt der Benutzer in der Kugel eine Datenbrille (HMD), wird er aufgrund dieses Systems in die Lage versetzt, trotz der Brille an sich selbst herunterzusehen. Er kann somit seine eigenen Bewegungen auch optisch kontrollieren. In Verbindung mit Datenhandschuhen wird sogar die Manipulation virtueller Gegenstände möglich.Carries the user in the bullet a data glasses (HMD), he is due to this system able to look down on themselves despite the glasses. He can thus visually control his own movements. In conjunction with data gloves even the manipulation becomes more virtual Objects possible.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verfügt das System über Referenzpeilsender, die sich in festem und bekanntem Abstand zu den Empfängern befinden. Diese dienen dazu, das System zu referenzieren und Nutzsignale von Störsignalen zu unterscheiden.According to a further advantageous embodiment, the system has reference bearings transmitters that are in fixed and known distance from the receivers. These are used to reference the system and to distinguish useful signals from interfering signals.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in der Kugelhülle und am Benutzer Drehratensensoren und Neigungswinkelsensoren befestigt. Diese dienen dazu, die von den Peilsendern gelieferten Informationen zu verifizieren bzw. zu ergänzen.Corresponding a further advantageous embodiment are in the ball and attached to the user rotation rate sensors and inclination angle sensors. These are used to provide the information supplied by the tracking devices to verify or complete.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform. ersetzen drei Drehratensensoren (für jede Raumachse eine) die Peilsender für die Bestimmung der Kugellage vollständig. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass diese einer vernachlässigbar kleinen Nullpunktsdrift unterliegen. Wird in der Kugelhülle ausschließlich mit Drehratensensoren gearbeitet, muß das System ebenfalls referenziert werden können. Eine automatische Referenzierung geschieht hierbei erfindungsgemäß über mindestens eine Referenzmarkierung, die an der Kugelhülle an einer der Steuerung bekannten Stelle angebracht ist und durch eine Kamera mit einer angeschlossenen Bildverarbeitung erfasst wird.Corresponding a further advantageous embodiment. replace three yaw rate sensors (for every Spatial axis one) the direction finder for the determination of the ball position completely. However, the prerequisite for this is that this one negligible subject to small zero drift. Is included in the ball case exclusively with Yaw rate sensors worked, the system must also be referenced can be. An automatic referencing happens according to the invention over at least a reference mark attached to the ball case on one of the controls known place is attached and connected by a camera with a Image processing is detected.

Erfordert eine Anwendung bzgl. der Kugellage keinen lückenlosen Datenstrom und bleibt der Zentrumspunkt der Kugel relativ zum umgebenden Gestell in engen Grenzen gleichbleibend, kann die Kugellage und Orientierung vollständig über Referenzmarkierungen auf der Kugelhülle erfasst werden.requires an application with respect to the ball position no gapless data stream and remains the center point of the sphere relative to the surrounding frame in narrow Consistent limits, the ball position and orientation can be completely over reference marks on the ball case be recorded.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet ein solches System auf der Basis mehrerer, gleichmäßig auf der Kugelhülle verteilter und voneinander unterscheidbarer Referenzmarkierungen. Die einzelnen Referenzmarkierungen sind so gestaltet, dass sie einen eindeutigen Rückschluss auf ihre jeweilige Position und auf die Orientierung der Kugelhülle erlauben. Ein Ausschnitt der Kugelhülle wird dabei von einer ortsfesten, im Kugelgestell angeordneten (Hochgeschwindigkeits-)Videokamera in regelmäßigen zeitlichen Abständen fotografiert. Die Aufnahmen werden von einem elektronischen Bildverarbeitungssystem analysiert. Die Referenzmarkierungen im Bildausschnitt werden erkannt und aufgrund ihrer Lage und Orientierung im Bild wird auf die Lage und Orientierung der Kugelhülle geschlossen. Dieses System bietet dann Vorteile, wenn nicht ohnehin für andere Aufgaben Peilsender verwendet werden, und wenn aus den Bewegungen der Antriebe in allen Betriebssituationen hinreichend genau auf die Kugellage geschlossen werden kann und lediglich die aufgrund von Antriebsschlupf auftretende Nullpunktsdrift in regelmäßigen zeitlichen Abständen kompensiert werden soll. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für dieses System keine elektrischen Komponenten im Inneren der Kugel angeordnet sein müssen , deren zuverlässige Stromversorgung immer ein Problem darstellt.Corresponding a preferred embodiment Such a system works on the basis of several, evenly the ball case distributed and distinguishable reference marks. The individual reference marks are designed so that they have a clear inference to their respective position and to allow the orientation of the spherical shell. A section of the sphere This is done by a stationary, ball-mounted (high-speed) video camera photographed at regular intervals. The images are taken from an electronic image processing system analyzed. The reference marks in the image section are recognized and due to their location and orientation in the picture will depend on the location and orientation of the ball case closed. This system offers advantages, if not anyway for others Tasks are used, and if from the movements the drives in all operating situations with sufficient accuracy the ball layer can be closed and only due to Traction slip occurring zero-point drift in regular time intervals should be compensated. Another advantage is that for this System no electrical components located inside the ball have to be whose reliable Power supply is always a problem.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:It demonstrate:

1: Eine dem Oberbegriff in Anspruch 1 entsprechende Simulations- und Trainingskugel mit Kraftwertaufnehmern 1 A simulation and training ball according to the preamble in claim 1 with force sensors

2: Kraftwertaufnehmer im Gestell (ohne Antriebseinheit) 2 : Force transducer in the frame (without drive unit)

3: Kraftwertaufnehmer geschnitten 3 : Force transducer cut

4: die Verformung der Kraftwertaufnehmer bei vertikaler Krafteinwirkung 4 : the deformation of the force transducer under vertical force

5: die Verformung der Kraftwertaufnehmer bei horizontaler Krafteinwirkung 5 : the deformation of the force sensor with horizontal force

6: das Zusammenwirken von drei Kraftwertaufnehmern im Gestell 6 : the interaction of three force sensors in the frame

7: Lagebestimmung von Kugel und Benutzer mittels Peilsendern – Empfänger außenliegend 7 : Location of ball and user by means of directional transmitters - receivers outboard

8: Lagebestimmung von Kugel und Benutzer mittels Peilsendern – Empfänger innenliegend 8th : Orientation of ball and user by means of tracking transmitters - receiver inside

9: Lagebestimmung der Kugel mittels Referenzmarkierungen 9 : Orientation of the ball by means of reference marks

1 zeigt im oberen Teil eine dem Oberbegriff in Anspruch 1 entsprechende Simulations- und Trainingskugel. Hierbei sind hervorgehoben: die Kugelhülle 1, die schwenkbaren Antriebseinheiten 2 mit den Reibrollen 3, durch die die Kugelhülle 1 bewegt wird und auf denen Sie gleichzeitig aufliegt und das die Kugelhülle 1 umfangende Gestell 6. Zwischen dem unterem Gestellring 5, der die Antriebseinheiten 2 trägt und dem auf dem Untergrund aufstehenden Basisring 4 sind erfindungsgemäß Kraftwertaufnehmer angeordnet. Diese Anordnung ist vergrößert im unteren Teil der Zeichnung dargestellt. 1 shows in the upper part of the preamble in claim 1 corresponding simulation and training ball. Here are highlighted: the ball cover 1 , the swivel drive units 2 with the friction roll 3 through which the ball hull 1 is moved and on which it rests at the same time and that the ball cover 1 extensive frame 6 , Between the lower frame ring 5 that drives the units 2 carries and the base ring resting on the ground 4 According to the invention, force sensors are arranged. This arrangement is shown enlarged in the lower part of the drawing.

2 zeigt dasselbe Detail aus einer anderen Ansicht. Die Antriebseinheit 2 ist dabei entfernt. Die Komponenten des dargestellten Kraftwertaufnehmers befinden sich dabei zwischen dem Fuß 7 und dem die Antriebseinheit 2 tragenden Aufnahmeblock 14. Der Kraftwertaufnehmer besteht im Einzelnen aus dem Basisblock 8, der die beiden V-förmig aufragenden elastischen Biegeschenkel 9 trägt. Auf jedem der Biegeschenkel 9 ist ein Dehnungsmessstreifen 15 aufgebracht, der über eine Signalleitung 16 mit dem Messverstärker und der Steuerung verbunden ist. Wirken nun auf den Verbindungsblock 13 Kräfte in Y oder Z-Richtung, werden diese über die obere Achse 12 an die Übertragungsschenkel 11 weitergegeben, die sie ihrerseits über die untere Achse 10 auf die Biegeschenkel 9 übertragen. Aufgrund der eingeleiteten Kräfte werden die Biegeschenkel 9 verformt. Der Grad der Verformung wird anhand der Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen 15 ermittelt. Von dieser Widerstandsänderung kann auf die eingeleiteten Kräfte rückgeschlossen werden. Um eine Überbeanspruchung der Dehnungsmessstreifen 15 zu vermeiden ist der Weg der Biegeschenkel 9 durch eine einstellbare Überlastsicherung 17 begrenzt. 2 shows the same detail from another view. The drive unit 2 is removed. The components of the force transducer shown are located between the foot 7 and the drive unit 2 carrying recording block 14 , The force transducer consists in detail of the basic block 8th , the two V-shaped upstanding elastic leg 9 wearing. On each of the bending legs 9 is a strain gauge 15 applied, via a signal line 16 connected to the measuring amplifier and the controller. Now act on the connection block 13 Forces in Y or Z direction, these are above the top axis 12 to the transmission legs 11 passed them in turn on the lower axis 10 on the bending thighs 9 transfer. Due to the forces introduced the bending legs 9 deformed. The degree of deformation is determined by the resistance change of the strain gauges 15 determined. From this resistance change can be deduced on the initiated forces. To overuse the strain gages 15 To avoid is the way the bending leg 9 through an adjustable overload protection 17 limited.

3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftwertaufnehmer. Gegenüber 2 wird die Arbeitsweise der Überlastsicherung 17 sichtbar. Im oberen Teil der Überlastsicherung 17 befindet sich ein Langloch, durch das die untere Achse 10 geführt ist. Dadurch kann sich der Biegeschenkel 9 nur innerhalb der durch das Langloch 21 gegebenen Grenzen verformen. Die Überlastsicherung 17 kann mit Hilfe der Exzenterwelle 18 eingestellt werden. Die Einstellung kann mit der Sicherungsschraube 19 fixiert werden. Außerdem zeigt der Schnitt, dass die Achsverbindungen wälzgelagert 20 sind. Dies verringert den unter hoher Last verstärkt auftretenden Stick-Slip-Effekt und erhöht damit die Messgenauigkeit. 3 shows a section through a force transducer according to the invention. Across from 2 becomes the operation of the overload protection 17 visible, noticeable. In the upper part of the overload protection 17 there is a slot through which the lower axle 10 is guided. This may cause the bending leg 9 only within the through the slot 21 deform given boundaries. The overload protection 17 can with the help of the eccentric shaft 18 be set. The adjustment can be done with the safety screw 19 be fixed. In addition, the section shows that the axle connections are roller-mounted 20 are. This reduces the stick-slip effect which occurs more frequently under high load and thus increases the measuring accuracy.

Die 4 und 5 zeigen die an den Kraftwertaufnehmern auftretenden Verformumgen bei vertikal 23 und horizontal 24 eingeleiteten Kräften. Die strichlinierte Kontur 22 zeigt den unverformten Kraftwertaufnehmer. Aus dieser Darstellung wird deutlich auf welche Weise der Kraftwertaufnehmer vertikale von horizontalen Kräften unterscheiden kann: Vertikale Kräfte führen zu einer gleichgroßen Dehnung der Dehnungsmessstreifen 15. Horizontale Kräfte führen zu einer Dehnung des einen und einer Stauchung des anderen Dehnungsmessstreifens. Mit anderen Worten: steigen die Absolutwerte beider Kraftwertaufnehmer gleichmäßig liegt eine vertikale Krafteinwirkung vor. Verändern sich die Absolutwerte beider Kraftwertaufnehmer ungleichmäßig liegt eine horizontale Krafteinwirkung vor.The 4 and 5 show the occurring at the force transducer Verformumgen at vertical 23 and horizontal 24 initiated forces. The dashed outline 22 shows the undeformed force transducer. From this illustration, it becomes clear how the force transducer can distinguish vertical from horizontal forces: Vertical forces lead to an equal elongation of the strain gauges 15 , Horizontal forces lead to an expansion of the one and a compression of the other strain gauge. In other words, if the absolute values of both force transducers increase uniformly, there is a vertical force effect. If the absolute values of both force transducers change unevenly, there is a horizontal force effect.

6 zeigt beispielhaft die Verteilung dreier Kraftwertaufnehmer im Kugelgestell. Aus dieser Verteilung wird deutlich, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kraftwertaufnehmer Rotationsimpulse in allen drei Raumachsen erkannt werden können. 6 shows by way of example the distribution of three force sensors in the ball frame. It becomes clear from this distribution that rotational pulses in all three spatial axes can be detected with the aid of the force transducers according to the invention.

7 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Peilsendern und Empfängern zur Lagebestimmung von Benutzer und Kugel. Im Gestell 6 angeordnete außenliegende Empfänger 28 messen die Laufzeiten der Signale von in der Kugelhülle 1 liegenden Kugel-Peilsendern 26 und von Körper-Peilsendern 25 und leiten diese an einen außenliegenden Computer 29 weiter, der daraus die Lage und Orientierung der Kugel und die Körperstellung des Benutzers ableitet. Diese Informationen werden als Steuersignale an die Antriebssteuerung und einen die virtuelle Umgebung aktualisierenden Computer, der beispielsweise eine Baueinheit mit dem außenliegenden Computer 29 sein kann, weitergeleitet. Das aktualisierte Bild wird über die außenliegende Sende-/Empfangseinheit 33 an die vom Benutzer mitgeführte Sende-/Empfangseinheit 34 weitergeleitet und auf den Displays der Datenbrille (HMD = Head-Mounted-Display) 35 wiedergegeben. Fest im Gestell 6 installierte außenliegende Referenzpeilsender 27 helfen Nutzsignale von (reflektierten) Störsignalen zu unterscheiden. 7 shows a first embodiment of the invention with direction finders and receivers for user and ball orientation. In the frame 6 arranged external receiver 28 measure the transit times of the signals from in the sphere 1 lying ball-tracking devices 26 and from body-tracking devices 25 and forward them to an external computer 29 further, which derives therefrom the position and orientation of the ball and the body position of the user. This information is transmitted as control signals to the drive controller and a computer updating the virtual environment, for example a unit with the external computer 29 can be forwarded. The updated image is transmitted via the external transmitter / receiver unit 33 to the transceiver unit carried by the user 34 forwarded and on the displays of the data glasses (HMD = head-mounted display) 35 played. Firm in the frame 6 installed external reference bearings 27 help to distinguish useful signals from (reflected) interference signals.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Peilsendern und Empfängern zur Lagebestimmung von Benutzer und Kugel. In der Kugelhülle 1 angeordnete innenliegende Empfänger 37 messen die Laufzeiten der Signale von den hier im Gestell 6 liegenden Kugel-Peilsendern 26 und von Körper-Peilsendern 25 am Benutzer und leiten diese an einen in der Kugelhülle 1 befindlichen innenliegenden Computer 38 weiter, der daraus die Lage und Orientierung der Kugel und die Körperstellung des Benutzers ableitet. Zur Verifizierung der ermittelten Kugellage dienen ebenfalls in der Kugelhülle 1 befestigte Drehratensensoren 30. Die ermittelten Positionsdaten werden mittels der in der Kugelhülle 1 installierten innenliegenden Sende- und Empfangseinheit 39 an einen außenliegenden Computer 29 gesendet. Diese Informationen werden als Steuersignale an die Antriebssteuerung und einen die virtuelle Umgebung aktualisierenden Computer, der beispielsweise eine Baueinheit mit dem außenliegenden Computer 29 sein kann, weitergeleitet. Das aktualisierte Bild wird über die außenliegende Sende-/Empfangseinheit 33 an die vom Benutzer mitgeführte Sende-/Empfangseinheit 34 weitergeleitet und auf den Displays der Datenbrille (HMD) 35 wiedergegeben. Fest in der Kugelhülle 1 installierte innenliegende Referenzpeilsender 36 helfen Nutzsignale von (reflektierten) Störsignalen zu unterscheiden. Eine Referenzmarkierung 40 auf der Kugelhülle 1 dient der Nullpunktreferenzierung und wird von einer Kamera 32 mit angeschlossenem Bildverarbeitungssystem aufgenommen. 8th shows a further embodiment of the invention with Peilsendern and receivers for determining the position of user and ball. In the sphere 1 arranged inboard receivers 37 measure the transit times of the signals from here in the rack 6 lying ball-tracking devices 26 and from body-tracking devices 25 at the user and lead them to one in the sphere 1 located inside computer 38 further, which derives therefrom the position and orientation of the ball and the body position of the user. For verification of the determined ball position also serve in the ball case 1 fixed rotation rate sensors 30 , The determined position data are by means of the ball in the envelope 1 installed internal transmitting and receiving unit 39 to an external computer 29 Posted. This information is transmitted as control signals to the drive controller and a virtual environment updating computer, for example se a unit with the outside computer 29 can be forwarded. The updated image is transmitted via the external transmitter / receiver unit 33 to the transceiver unit carried by the user 34 passed on and on the displays of the data glasses (HMD) 35 played. Firm in the sphere 1 installed internal reference bearings 36 help to distinguish useful signals from (reflected) interference signals. A reference mark 40 on the ball case 1 is used for zeroing and is used by a camera 32 recorded with connected image processing system.

9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei der die Kugellage und Orientierung mithilfe mehrerer, gleichmäßig auf der Kugelhülle 1 verteilter und voneinander unterscheidbarer Referenzmarkierungen 40 ermittelt wird. Die einzelnen Referenzmarkierungen 40 sind so gestaltet, dass sie einen eindeutigen Rückschluss auf ihre jeweilige Position und auf die Orientierung der Kugelhülle 1 erlauben. Ein Beispiel für eine solche Markierung zeigt der vergrößerte Ausschnitt unten im Bild. Die Umrandung 41 ist pfeilförmig gestaltet und erlaubt so einen Rückschluss auf die Orientierung. Im Innenfeld befinden sich neun Felder 42, die wahlweise ausgefüllt oder leer sein können. Durch Ausschöpfung aller Möglichkeiten ergeben sich dadurch maximal 512 unterscheidbare Markierungen. Die Steuerung kennt die Lage und Orientierung jeder einzelnen Markierung und kann so Rückschlüsse auf die Lage und Orientierung der Kugel ziehen. Die Referenzmarkierungen 40 sollten die Kugeloberfläche so dicht bedecken, dass sich in jeder Kugellage mindestens eine Markierung im Aufnahmebereich 43 der Kamera 32 befindet. Die Aufnahmen werden an den außenliegenden Computer 29 weitergeleitet und von einer Bildverarbeitungssoftware ausgewertet. 9 shows an embodiment of the invention in which the ball position and orientation by means of several, evenly on the ball shell 1 distributed and distinguishable reference marks 40 is determined. The individual reference marks 40 are designed to give a clear indication of their position and the orientation of the sphere 1 allow. An example of such a mark is shown in the enlarged section at the bottom of the picture. The border 41 is designed arrow-shaped and allows a conclusion on the orientation. In the infield there are nine fields 42 that can be either filled or empty. By exploiting all possibilities this results in a maximum of 512 distinguishable markings. The controller knows the position and orientation of each individual marking and can thus draw conclusions about the position and orientation of the ball. The reference marks 40 should cover the surface of the sphere so tight that there is at least one mark in each area of the ball in the receiving area 43 the camera 32 located. The shots are taken to the outside computer 29 forwarded and evaluated by an image processing software.

Bezugszeichenliste

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Simulation and training ball for receiving persons with an electromotive pivotable friction wheel drive and an electronic drive control, characterized in that the weight of the ball and the drives rests on at least three points, of which at least two points with force sensors ( 22 ) which are capable of detecting weight displacements of a user in the ball.

Simulation and training ball according to claim 1, characterized in that at least two of the three points with force sensors ( 22 ), the forces in the vertical direction and additionally at least one point with a horizontal force transducer ( 22 ), which detects rotational movements whose axis of rotation is perpendicular to the plane spanned by the three points.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the measuring arrangement for detecting weight shifts of a user under at least one of the contact points of two force sensors ( 22 ) arranged to measure and distinguish both force components.

Simulation and training ball according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the force transducer ( 22 ) on strain gauges ( 15 ).

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the strain gauges ( 15 ) by an overload protection acting, for example, as a travel limit ( 17 ) are protected against overuse.

Simulation and training ball according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that each force transducer ( 22 ) through a massive base block ( 8th ), of which two fixedly connected to this and each with a strain gauge ( 15 ) provided bending legs ( 9 ) in V-shaped arrangement, wherein at the upper end of the two bending legs ( 9 ) two transmission legs ( 11 ) are mounted, which are arranged roof-shaped to each other and in the gable of the roof with an upper axis ( 12 ), so that bending legs ( 9 ) and the transmission legs ( 11 ) together form a rhombus on which the superstructure above all the forces above the upper axis ( 12 ) on the force transducer ( 22 ) transmits, so that a vertically introduced force in both strain gauges ( 15 ) to measured value changes with the same sign and laterally acting forces lead to measured value changes with unequal signs.

Simulation and training ball according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that by the force transducer ( 22 ) detected weight shifts are used to control the ball movements.

Simulation and training ball according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that by the force transducer ( 22 ) information about the user's weight shifts by a computer ( 29 ) can be stored and evaluated.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the computer ( 29 ) has an output interface through which the stored information, in particular performance data can be output and thus made accessible to the user.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the computer ( 29 ) has an Internet connection and makes user-specific data accessible via the Internet.

Simulation and training ball according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the computer ( 29 ) has a user identification system capable of storing user-specific data and of inviting or issuing it upon request.

Simulation and training ball according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that in the drive control a kinematic model of the moving components is deposited and the drive control is thus enabled, rashes of the force transducer ( 22 ) on to filter out the reason of moments of inertia.

Simulation and training ball after the previous one Claim, characterized in that the kinematic model as Self-learning system executed is, so that changes recorded and taken into account in the system after a reference run can be.

Simulation and training ball for receiving persons with an electromotive pivoting Reibradantrieb and an electronic drive control, characterized in that it has a system for determining the position of moving components of the ball, which operates on the basis of the electronic comparison of transit time measurements of electromagnetic waves and at least one Ball bearing transmitter ( 26 ) and at least two recipients ( 28 . 37 ), whereby the ball-bearing transmitter (s) ( 26 ) in the mobile and the receiver ( 28 . 37 ) are housed in the immovable part of the device or vice versa.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that one or more ball-bearing directional transmitters ( 26 ) on the ball cover ( 1 ), whereby the ball position can be detected.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that, if a plurality of ball-bearing directional transmitters ( 26 ) whose signals are used for the receivers ( 28 . 37 ), this being done by different transmission frequencies, or by identifiers transmitted by means of amplitude or frequency modulation.

Simulation and training ball according to at least one of claims 14 to 16, characterized in that the internal user with body directional transmitters ( 25 ), which are fastened to its body for positioning purposes.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the body directional transmitters ( 25 ) are attached at least on the head, shoulders, elbows, wrists, hips, knee joints, ankles and feet, so that a substantial determination of the body position of the user at any moment is possible.

Simulation and training ball according to at least one of claims 14 to 18, characterized in that for ball position determination additionally in the ball shell ( 1 ) permanently installed rotation rate sensor ( 30 ) is used.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the rotation rate sensor ( 30 ) are coded digitally and modulated onto a direction finding signal, so that an additional transmitting / receiving unit for the rotation rate measurement values can be dispensed with.

Simulation and training ball according to at least one of claims 14 to 20, characterized in that outside the moving part of the device permanently installed reference bearings ( 27 ) whose exact position in space is the computer ( 29 ) and which are suitable for reducing the influence of interfering factors.

Simulation and training ball according to at least one of claims 14 to 21, characterized in that on the spherical surface at least one reference mark ( 40 ), which is the reference of the competent for the bearing mounting of the ball ball bearing transmitter ( 26 ) and / or rotation rate sensors ( 30 ) and whose position the computer ( 29 ), the reference mark ( 40 ) is designed so that it can also be determined by the angular position of the ball around the axis through the ball center and the reference mark ( 40 ) is formed on the spherical surface.

Simulation and training ball according to the preceding claim, characterized in that the position and orientation of this reference mark ( 40 ) is detected by an automatic image processing system and the computer ( 29 ).

Simulation and training ball after at least one of the claims 14 to 23, characterized in that the information thus obtained on location and movement of the ball and the user through electronic coupling Can influence the drive control.

Simulation and training ball according to at least one of claims 17 to 24, characterized in that the position data derived from the transit time measurements of the body directional transmitters ( 25 ) are used to create a virtual body model of the user in a computer so as to interpret and store the actual movements of the user in the ball.

Simulation and training ball for accommodating persons with an electromotive pivotable friction wheel drive and an electronic drive control, characterized in that this via a system for determining the position of the ball shell ( 1 ), which is based on a reference mark ( 40 ) works, which can be set to a stationary outside the ball mounted device in a position reference and the determined position reference of the drive control is communicated.

Simulation and training ball according to claim 26, characterized in that the stationary mounted component is an optical sensor, in particular a camera ( 32 ).

Simulation and training ball according to claim 26 or 27, characterized in that a plurality of reference markings ( 40 ) are arranged on the spherical surface.

Simulation and training ball according to at least one of claims 26 to 28, characterized in that each reference mark ( 40 ) is designed so that it allows a clear inference to their respective position and / or on the orientation of the ball.