本发明的一个主要目的是构造一种新型的娱乐以及锻炼互动外部 设备，其用于数字处理元件，例如视频游戏机、计算机或者游乐中心终 端，使其可以进行“踏步”或“进阶”式训练的互动对话。
在现有技术中，已知的视频游戏外部设备要增加娱乐性和锻炼互动 以提高玩视频游戏的真实感。因而，开发出了互动冲浪板或其它滑板， 或者互动“跳舞毯”。
通常一种互动式跳舞毯是一种由各种压力感应表面组成的毯子，其 中压力感应表面被考虑作为感知脚致动的“开闭(all or nothing)”开 关，该毯可以和数字处理元件相连。
这种由压力传感部分构成并专用于视频游戏的毯子在例如US专利 No.5837952或者更近的欧洲专利EP1043746和EP1127599中进行了介 绍。
在这些文献中介绍的这种毯子都是矩形平面，其各压力传感部分也 是矩形的，并布置在位于中心的非压力传感部分的周围。
当该毯子具有多于四块压力感应区域时，压力传感部分沿着矩形平 面毯子的对称轴线设置，即沿着其两个对角线和沿着其两个中线。
已开发出以优选方式用在这种跳舞毯中的跳舞程序，但是也可以用 于传统的游戏手柄(game pads)。在所述专利EP1127599中介绍了这种 程序。
使用者使用这种毯子来与数字处理元件中运行的跳舞程序进行互 动，这种数字处理元件具有屏幕来作为显示装置，通过将脚压在屏幕游 戏中指示的毯子相应部分来进行互动。
玩家通过按照数字处理元件运行的一给定跳舞游戏的顺序和节奏 来将脚压在毯子的各部分上，来触发信号传递给数字处理元件并被跳舞 游戏接收。然后玩家可以跟随由跳舞游戏指示的作为视频和音频反馈的 真实舞蹈动作(修正脚在压力传感部分上移动以及脚的移动节奏)。
使用者的静止搁置位置是毯子中央位置，在其中使用者脚踩在毯子 的没有压力传感的位置上。毯子中央的位置与所述毯子外的区域没有区 别，因为该位置特点就是不启动构成毯子的压力感应表面。
应当指出的是，跳舞毯的标识(signage)与传统游戏手柄的标识是 非常类似的，并且家用游戏机的跳舞视频和跳舞毯的跳舞视频都可以完 全用一个传统游戏手柄来操纵。
这种跳舞毯及其相关程序使使用者可以进行互动跳舞活动，其主要 活动被限制在跳舞毯可以感知的活动类型，即脚在中心具有非交互部分 的整个平面上的运动。
另外，锻炼或者健身附件倾向于越来越互动。例如，可以应用在一 种交互式训练自行车上，该自行车通过其曲柄的运动以及位于把手上按 钮的移动可以与游戏机上游戏相互动。类似地，某些划船机器以及跑步 机也具有显示划船比赛图像或者越野景观的图像。
在相同宗旨下，专利US5507708可以进行“爬楼梯”类型的训练活 动，同时与视频游戏机互动。
不幸的是，这些附件中都不可以进行踏步式锻炼的特征的互动锻 炼，其特征在于舞蹈动作是在矩形块周围以及上面进行的。

本发明旨在通过三个基本关联的元件来修正现有技术的缺陷：压力 感应表面、形状类似矩形块的物体和用于数字处理元件的图像和声音方 法。本发明旨在提供一种特别设计用来使配备有所述系统的使用者能够 互动地进行踏步练习。
本发明的装置可以实现围绕着已知作为“踏步机”的附件为中心的 进行的体育类型的互动和娱乐活动。
为了该目的，本发明提供一种用于进行与声音和图像系统相关的互 动体育练习的装置，这种系统构成了使用者要参与的训练项目，所述装 置包括第一层压力感应表面，其基本上连续且在相同平面内延伸，所述 装置的特征在于还包括至少一个第二层表面，该表面是压力感应的或适 合根据压力来产生反应，所述第二层表面基本上连续且在相同平面内延 伸。
压力感应表面的特征是，当机械压力(例如，脚的压力)施加到这 样表面上的时候，与没有压力施加在上面的情况相比，所述表面的电特 性就会发生变化。这样的表面特别适合作为用脚启动的开闭开关 (all-or-nothing switch)。
表面的电特性的通常变化是根据压力是否施加到表面上来开关一 个电路。在这样的情况下，压力感应表面是作为开闭开关。
下面将介绍构成本发明的压力感应表面及其形状与结构，它们是互 相连接的，并且它们围绕一个突出物。
表面是基本连续延伸的，这样使用者很容易将她或他的脚从一个表 面滑到相连的另一个表面上，而没有任何难度，也没有任何障碍或不适。
最好，所述第一压力感应表面的平面是在一个垫子内。
还最好，所述第二压力感应表面的平面是处于突出物的顶面内，突 出物的形状为平行六面体，在下面称为“块”。
最好，块是位于垫子的中心。
最好，块的长度为70厘米(cm)到100cm，宽度为20cm到40cm， 高度为10cm到30cm。
最好，块带有一个高度调整机构，用来增加或减少所述块的高度， 例如通过升高或降低平行六面体的顶面。
在本发明的一种可能结构中，平行六面体带有四个设置在四角的 腿，来作为所述块的支架。在这样的结构中，腿可以是平行六面体块形 状的部件，每个块的长度、高度和宽度可以互相都不同。
最好，每个腿有至少一个装置用来固定在块上，理想的是每对平行 表面有一个固定装置。
在本发明的另一个实施例中，装置在所述块上有四个压力感应表 面。
四个压力感应表面是基本连续延伸的，这样使用者很容易将她或他 的脚从一个表面滑到相连的另一个表面上，而没有任何难度，也没有任 何障碍或不适。
最好，压力感应表面中的一个是位于块的顶面周围的至少一部分 内，并且，其至少部分地包围了位于块顶面上的其它压力感应表面。
在本发明的一个实施例中，装置在第一平面内具有至少四个压力感 应表面。
在本发明的一个优选实施例中，该装置在第一平面内具有八个压力 感应表面，这些表面相对一个对称中心对称分布，也就是说，两个在块 的前面，两个在块的后面，两个在左面，两个在右面。
理想的是，垫子具有不带有所述压力感应表面的中心矩形部分，用 来容纳和可选地用来固定到所述平行六面体。
在本发明的一个实施例中，第一层表面和第二层表面是通过电线网 络连接到声音和图像系统上。
以不同的方式，第一层表面和第二层表面是通过无线连接，例如通 过电磁脉冲和RF-ID型标记(tag)连接到声音和图像系统上，所述系统 具有特定的接收器。
有利的是，本发明的装置可以具有至少一个控制按钮，位于第一层 压力感应表面、第二层压力感应表面或者在块的一个表面上，并且其适 合作用在声音和图像系统上。
在本发明的一种可能性中，本装置具有至少一个震动或冲击传感 器，可以可选地连接到至少一个压力感应表面上，以便比较不同压力。
有利的是，被传感器所记录的信息被输送到声音和图像系统以便进 行处理，或例如通过音频和/或视频信号被直接输送给使用者。
最好，本发明的装置具有多个连接件，以便将感应表面互相连接起 来，所述连接件可以拆卸以便只用于所述感应表面中的一些。
在本发明的一种可能性中，平行六面体带有至少一个凹槽，用来安 置垫子和连接件。
在一个实施例中，第一层平面的感应表面是可拆卸的，它们的数量 和彼此之间的距离是可变的。
本发明的装置在互动游戏和练习领域提供一种新设施，在该领域中 没有练习附件或游戏外围设备来实现互动踏步活动。
本发明的装置是特别设计的，这样，其就可以输入并与踏步类型的 训练活动进行互动，对于数字处理部件的其它外围设备来说，这是不可 能的。
本发明的装置通过互动所产生的额外推动因素，就可以更容易地通 过踏步学习阶段，并同时得到互动方法和挑战所带来的乐趣。
此外，本发明的装置还包括是其它互动产品(图像采集、身体活动 采集等)的补充的发明。这样它就可以集成在从未有过的模拟现实游戏、 体验或休闲活动中。
本发明的装置可以被使用者用来进行自己的互动训练，还可以在运 动中心或游乐中心中作为外围设备对参与者进行教学。
附图说明
阅读下面的说明书可以更好地理解本发明，说明书介绍了一个示例 性的实施例并参照下面的附图，其中：
图1是支撑在四条腿上的平行六面体块的示意图；
图2是用于支撑在图1中所示的块的一条腿的示意图；
图3是本发明的平行六面体块的另一个实施例的示意图；
图4是本发明的块的另一个变形的示意图；
图5是第一层压力感应表面的平面视图；
图6是整个装置的示意图，也就是包括第一层压力感应表面和第二 层压力感应表面；
图7是构成第一层的压力感应表面的平面视图，将它们彼此分离但 是同时仍然保持电连接；以及
图8是本发明的块的另一个实施例的示意图，其中位于块上的压力 感应表面彼此分离但是仍然保持电连接。

本发明的装置带有多个压力感应表面，其数量和布置根据实施例的 不同而变化。
压力感应表面的一个实施例包括形成表面，其中两个导电面层被泡 沫材料分开，在泡沫材料中有很多具有足够大直径的孔。
在静止状态下，当没有外界压力作用在压力感应表面上的时候，泡 沫材料的膨胀力就使得两个导电层分开，并断开所述层作为末端的电 路。
当所施加的压力大于泡沫材料的膨胀力的时候，两个导电层接合并 通过在泡沫材料中的孔接触，因此就闭合了所述层作为末端的电路。
本发明的块的形状、尺寸和物理性能(特别是弹性和强度)与现有 的踏步机装置的形状、尺寸和物理性能相比都可以进行选择，以便使得 装置的使用者在使用块的时候与传统的踏步机相比具有相同的物理体 验。
传统的踏步机的形状为平行六面体，尺寸大致为：长度为70cm到 100cm，宽度为20cm到40cm，高度是可变的，并可以根据使用者要进行 练习的难度由其进行调整，从10cm到30cm变化。
本发明的块的尺寸和形状取决于不同的实施例，但是它们仍然可以 与传统的踏步机的尺寸和形状相当。
此外，在一个优选实施例中，有一个机构可以改变块顶部的高度， 如同在传统踏步机中那样，以便使用者能改变练习的难度水平。
在图1所示的实施例中，块是由被四个腿2支撑的顶部1构成的。
在带有可以改变块顶部高度的机构的实施例中，所述机构是由四个 腿构成的，每个腿的形状都是平行六面体，所述平行六面体的三个侧边 都具有不同的长度，每个长度对应于一个特定的高度，以便能在该所希 望的高度放置块的顶部。四个腿是位于块顶面的四个角下面。根据腿的 三个侧边中的一个所确定的高度，块的顶部就升到三个不同高度中的相 应的一个。在图2中表示了这些腿中的一个。三侧边3、4和5具有不同长 度。可能用来将腿固定在块顶部的装置在图6中表示：这些装置是由一 对孔构成的，块顶部的下面带有能与所述孔啮合的销子。
在另一个实施例中，带有能调节块顶部高度的机构，所述机构是由 两个腿构成的，每个腿都是平行六面体，其三侧边具有不同的尺寸，其 中两个尺寸对应于希望放置块顶部的特定高度，第三长度等于块的宽 度。两个腿是在其最窄的端部连接到块的顶面下面。块顶面的下面在这 些位置具有两个加强件来升高块。
图3表示的是一个腿8，其一侧边的宽度与块1的顶部相同，其他两 侧边9和10具有不同的长度。还显示了加强件7，以便在即使没有使用腿 的情况下也能使块上升到一定高度。该高度对应顶面要放置的最小高 度。
根据顶部是否仅用加强件来升高，或者腿的两侧边中的一边是否安 装到所述顶部上，块的顶部就可以升高到三个不同的高度。在该实施例 中，脚上带有销子11，块顶部的加强件带有孔，所述销子可以插入孔中 接合以便将块顶部与腿固定在一起。
块在其顶部上带有一定数量的压力感应表面，其数量和布置可以根 据实施例的不同而变化。
在图4所示的一个实施例中，在块1的顶部上有四个这样的压力感应 表面。
图4中的三个表面13、14和15将顶部分成三部分：左部、中部和右 部。
这种分成三部分的好处在于这种结构相对踏步训练的运动特征的 主体(corpus)来说更适合，该主体区分使用者的脚在踏步机上三个区 域中的主要移动。
一旦三个表面中传递出来的信号经过连接到本发明装置上的数字 处理元件所执行的声音和图像方法进行了处理，则所述信号可以提供精 确且相关的信息，信息是关于使用者的脚在块上位置的踏步训练体育运 动。
第四个表面12包围了块顶部最多几厘米宽的区域。
所述第四表面的优点是可以互动地告诉使用者已经超过了平行六 面体顶部的边界，这对于某些踏步体育运动来说是不推荐的，因为它可 能在跟腱产生很大的压力。当然，也可以用从所述第四表面的信号来实 现其它功能或特征。
在块的周围，设置了很多的压力感应表面，它们连接在一起，其数 量和布置可以根据实施例不同而变化。
可以在设置了这些表面的四个主要区域之间进行区分：在块前面、 后面、左面和右面。这样细分区的好处是能区分使用者相对于踏步机在 这四个使用者达到的路径的舞蹈和踏步区别。
在图5所示的优选实施例中，这四个区域中的每一个都被细分成两 部分，以便能考虑踏步体育训练的另一个附加特征，很多踏步运动都是 从双脚面对踏步机的正面或侧面开始，而继续的时候，不管使用者面对 的是踏步机的正面还是侧面，都要在两脚接着放在踏步机的左右两侧之 间进行区分。在图5中所设置的压力感应表面可以实现这些区分。
需要注意的是，在优选实施例中，压力感应区域不是矩形的，它们 并不是沿着本装置中垫子的对称轴线设置的，而是在所述对称轴线的两 侧以便形成一个矩形表面。
这样，在图5所示的优选实施例中，就有八个压力感应表面位于块 的周围，在图5中是16到23，并如下排列：块的前面两个，后面两个， 左面两个，右面两个。
在这些表面的正中心有一个矩形区域24用来放置块。
在优选实施例中，感应表面具有踏步机表面和运动垫子所需的强 度、耐摩擦和防滑性能。这些性能可以根据本发明的装置表面的位置和 用途不同而不同。
在块周围和上面的压力感应表面都是互相连接的。当有压力施加在 上面的时候它们的每个都可以产生不同的信号。
压在这些表面所产生的信号可以被转换以便能被数字处理元件编 译，数字处理元件是连接到本发明的装置上，且本发明的装置要给其传 送信号。
本发明的装置可连接到数字处理元件上。
在一个实施例中，这样的连接是通过带有适当连接器的电缆实现 的。
在另一个实施例中，这样的连接是通过无线连接实现的。
在这样的情况下，接收器连接到数字处理元件上，发射器连接到全 套压力感应表面。
在图6所示的实施例中，位于块顶部的压力感应表面彼此连接，并 且通过一套电线28连接到块周围的其它感应表面上，电线穿过块顶面， 并穿过块的下方，然后连接到位于块周围的其它压力感应表面27上。然 后整套装置通过电缆26和适当的连接器25连接到数字处理元件上。
在一个实施例中，在块周围的感应表面带有信号产生控制按钮。所 述按钮所产生的信号也可以传递给数字处理元件。这些按钮可以设置在 一个或多个特殊支架上，可以采用二极管或其它元件来增加乐趣和不同 用途。
在一个实施例中，在块上的信号产生控制按钮是作为本发明装置的 补充。这些按钮所产生的信号也可以传递给数字处理元件。
这些按钮的设置使得使用者在进行互动训练的时候不会意外触动 它们。这样，它们可以位于块的垂直侧面或它们需要两次接连的“按压” 或一次长时间的“按压”。
在一个实施例中，本发明装置传递的每一个信号都伴有一个特殊的 信号，从而可以确认信号的发射器是否为与本发明的装置同类的外围设 备。这样的识别信号就可以用于例如竞赛活动或网络游戏，来保证所有 的竞争者都带有与本发明的装置同类的外围设备。
在一个实施例中，在块上有一个或多个震动或冲击传感器来估算使 用者踩在块上的剧烈程度。
在一个实施例中，一个或多个震动或冲击传感器连接到压力感应表 面上以便估算使用者在所述表面上移动其重量的剧烈程度。
在带有震动或冲击传感器的实施例中，所述传感器发出的信息可以 被传递给数字处理元件，数字处理元件以娱乐或指令的形式返回给使用 者。
在带有震动或冲击传感器的另一个实施例中，所述信息没有经过数 字处理元件，而是通过表示冲击强度的光线和声音信号的方式直接传递 给使用者，并由本发明的装置直接传递。
本发明的装置所产生的并传递给数字处理元件的区别信号的数量 少于或等于构成本发明装置的压力感应表面的数量，除此之外，还可以 有从任意震动或冲击传感器发出的任意信号，或从位于块上或在块周围 表面的外围设备上的任意控制按钮发出的任意信号。在所有情况下，需 要注意的是，本发明装置所产生的区别信号的数量大于传统的跳舞毯所 产生的信号数量。大量的信号是与对本发明装置使用者对踏步型互动训 练的特定需要对应的。
在一个实施例中，发光二极管是设置在压力感应表面的上面、下面 或附近，它们通过光信号告诉使用者刚刚压下的表面或者是例如学习或 游戏的内容中使用者应该压下或应该已经压下的表面。这些不同的功能 或特征可以由装置相连的数字处理元件所执行的声音和图像方法来管 理。
在一个实施例中，为了减少在收藏过程中本发明装置所占用的空 间，在块周围的不同压力感应表面可以位于所述块内。
在一个实施例中，块跟块周围的压力感应表面的电连接不是永久性 的连接，而是可以随时连接或断开的连接器。这样实施例的好处是使用 者可以将块与其周围的表面断开，而将块换为同类的、具有适当连接器、 但是具有其他性能(不同形状、不同的高度调节、更耐重或冲击、不同 弹性等等)的块。新块可以连接到其周围的表面上。
在图7所示的实施例中，在块周围的不同的压力感应表面可以彼此 间隔一定的距离，同时保持连接。这样实施例的好处是表面越过块伸展 的区域是不同的，并延长了在块周围的互动边界，并使在所述表面中心 设置的和块专用的位置的尺寸变化。这样，使用者可以使用不同地板面 积的块。在图7中，一个压力感应表面用29来表示，在表面之间的电连 接用30来表示，将表面跟数字处理元件连接起来的电缆和连接器用31来 表示。
在该实施例中，可以用例如维可牢(Velcro)(注册商标)织物带 来加强已经连接在一起的表面的强度。这样就可以将维可牢织物内带缝 入表面中，而使用者带有维可牢织物外带，以便与维可牢织物内带连接 在一起。
在图8所示的实施例中，在块上的不同的压力感应表面可以与块分 开，并彼此相反移动，同时还保持电连接。
三个压力感应表面可以如下设置：两个在块顶部的角部，第三个位 于前两个压力感应表面之间。这样实施例的好处是它可以覆盖压力感应 表面，并在使用者进行互动的时候形成非互动的踏步机，然后踏步机可 以取代本发明装置的块的位置。图8表示了一个压力感应表面25，和一 个连接了不同表面的电缆33，还表示了一个非互动踏步机的顶部32。压 力感应表面固定在非互动踏步机的顶部，通过例如唇34或粘结部分。
另一个在块顶部具有压力感应表面且彼此间隔开的实施例是通过 将压力感应表面通过弹性织物连接起来形成的，织物可以紧密地安装在 块周围。这样的织物的尺寸可以与非互动踏步机顶面的大部分配合，并 与其保持连接。
在一个实施例中，块的压力感应表面并不放置在块上，而是在所述 块下。使用者移动其重量以及将其脚放在块顶部的方式就会被机械地再 现在所述压力感应表面上，并且产生信号，信号输送给数字处理元件以 便被其编译。在该实施例中，在块下有两个压力感应表面，它们分别位 于支撑了块的左腿和右腿下面。当然，也可以有多于两个的压力感应表 面并排位于块的下面，特别是当块没有腿并且其重量由其整个底面支撑 的时候。压力感应表面传递可以根据其承载的重量变化的信号。这就可 以校准本发明的装置，采用的方式是其可以通过所述表面传递的传递信 号的差值来识别出其自身块的重量，并且当使用者处于块上的时候，不 管所述使用者是在一个表面上还是其它表面上还是在所述表面之间，都 可以根据使用者的体重来估算。该实施例的优点是可以使用带有本发明 装置的非互动踏步机。
对于所述实施例来说，就可以使用模拟压力传感器，例如连接到气 泡上的大气压力传感器，气泡位于块下的感应表面中，并且发出一个作 为每个气泡的大气压力的函数的电信号，气泡中的压力是施加在块上的 重量的函数。将传感器发射的信号进行比较就可以计算块施加在支撑它 的感应表面上的压力差，并由此计算出使用者的位置。还可以使用一个 或多个连接在整套气泡中的压差传感器来得到块左右侧所施加的压力 差，其中气泡是位于块下的表面中。其它非限定性的实施例使用压电晶 体或应变计的传感器，当其所相连的表面发生变形的时候，根据变形的 函数传递电信号或在一种电特性(例如电阻)上产生变化。然后将所述 传感器所发射的信号或所述电特性的变化进行比较就可以计算出块作 用在位于块下表面上的压力差，其中信号或特性变化是由于所述表面受 到块施加在其上的压力所引起变形而产生的。
在一个实施例中，每个压力感应表面都带有一个无线发射器。表面 所产生的信号通过无线发射器传递给连接在数字处理元件上的接收器， 所述数字处理元件来处理所述信号。这样实施例的优点在于各种不同的 压力感应表面不需要在电连接起来。
在一个实施例中，每个压力感应表面都带有一个发射器，每个压力 感应表面都连接到射频识别(RFID)的发射器上。根据作用在表面上的 压力的开关就可以是所述发射器工作或停止工作，导致传递给相连的 RFID接收器的信息能显示使用者是否给所述表面施加压力。选择RFID 技术是因为这项技术是基于非常便宜的发射器，并且它可以同时管理发 射和接收的信号，在本发明装置的图像用途中，这是必须的。
在一个实施例中，本发明的装置发射给数字处理元件的不同信号的 数量少于或等于传统的游戏手柄发射给游戏操作台并被游戏操作台编 译的不同信号的数量。这种实施例的优点是本发明可以更容易地连接在 游戏操作台上。
声音和图像方法的目的是提供一个踏步互动体育训练活动。
在这样方法的一个例子中，一个虚拟的化身(avatar)作为一个指 示器表示要作出的动作来进行教学。在这些运动中，区别出了基本踏步、 高级踏步和基本或高级踏步顺序的舞蹈。通过视频顺序来给出原理或例 子。
使用者也可以用一个化身来表示，化身的动作是从本发明装置的压 力感应表面的信号中推导出来的。虚拟的教授可以通过改变难度水平或 提供新的练习具有使用者演示(节奏、运动等)的功能。
有很多的游戏模式，特别是“竞争”模式，由程序控制的虚拟人物 可以挑战使用者，使得后者跟随舞蹈或在变化难度的舞步，还有学习模 式，使用者可以学习并熟悉踏步舞蹈的舞步，游戏模式是踏步和舞蹈可 以使得使用者的化身可以进行测验并经历冒险，网络模式是使用互联 网，使用者的化身可以进行互动，例如在一个互动踏步课程的“群组” 中跟其它远程的使用者的化身一起。
声音和图像方法存储使用者的表现、显示、特别是估算并记录踏步 “燃烧”卡路里的数量、获得的难度水平，并利用使用者的数据以个性 的方式进行鼓励。
上面是对本发明进行示范性的介绍，可以理解的是，本领域的技术 人员可以在不超过本专利范围的情况下作出很多不同的变形。