马达驱动的全方位运动表面
阅读说明：本技术 马达驱动的全方位运动表面 (Motor driven all-directional motion surface ) 是由 尼尔.爱泼斯坦 D.卡梅因 B.弗里曼 于 2019-10-02 设计创作，主要内容包括：一种马达驱动的全向踩踏机,允许用户在任何方向行走、慢跑或跑步。当踩踏机与计算机生成的沉浸式环境相结合时,用户可以在360度的VR环境中自由行走。(A motor driven omni-directional treadmill allows a user to walk, jog or run in any direction. When the treadmill is combined with a computer-generated immersive environment, the user can walk freely in a 360 degree VR environment.)
相关应用的交叉引用
本申请要求2018年10月2日提交的62/740，008和2018年12月11日提交的62/777，944美国临时专利申请的权益和优先权。这些专利申请的公开内容在此引入作为参考。
发明内容
OmniPad是一款全方位踩踏机，允许用户在任何方向行走、慢跑或跑步。当OmniPad与计算机生成的沉浸式环境相结合时，用户可以在360度的虚拟现实环境中自由行走。
OmniPadTM是一款全方位移动输入设备，专门用于虚拟现实沉浸式环境。OmniPadTM是OmniPad环境的主要组件。
OmniPad由许多零件和子组件组成。本文档提供了OmniPad操作和组件的一般描述。每一部分都描述了一项或多项将构成实用专利申请基础的发明。
附图说明
图1-A示出了根据本发明各种实施例的全向踩踏机的等距视图。
图1-B示出了根据本发明各种实施例的踩踏机的剖视图。
图1-C示出了根据本发明各种实施例的图1-B的横截面的详细视图。
图2示出了根据本发明各种实施例的运动表面。
图3示出了根据本发明各种实施例的支承件支撑系统。
图4示出了根据本发明各种实施例的马达驱动系统。可选的马达驱动系统被配置成驱动和/或辅助回转踩踏件表面。
图5示出了根据本发明各种实施例的智能踩踏件设计。可选地，通过使用回转踩踏件表面的电动多面体组件，踩踏件表面的织物可以在某些区域实时硬化或松弛，而不是实施单外皮踩踏件。
图6示出了根据本发明各种实施例的含铁踩踏件材料。含铁踩踏件材料设计用作磁悬浮系统的一部分，它将悬浮整个心轴系统，使移动的踩踏件表面易于旋转。
图7示出了根据本发明各种实施例的含铁踩踏件材料的极性。该图包括磁悬浮系统中含铁踩踏件表面的极性配置的示例性图示。
图8示出了根据本发明各种实施例的含铁踩踏件材料的替代构造。含铁踩踏件的二次应用，用于磁性地减少弹性踩踏件和内部运动平台之间的摩擦；其也被磁化成相反的极性。
图9-A和9-B示出了根据本发明各种实施例的踩踏件表面的多面体构造。回转踩踏件表面的多面体组件(而不是实施单外皮踩踏件)是有优势的。多面体踩踏件组件可选地在各分段中制造有孔，以减少单个部件上的应力，并允许摩擦热从旋转踩踏件内部排出。
图10示出了根据本发明各种实施例的弹簧铰链。该图示包括一弹簧铰链，当分段在运动中围绕内部平台的侧面移动时，允许多面体组件之间的弯曲和伸展。
图11-A和11-B示出了根据本发明各种实施例的单外皮和多层踩踏件表面。各种实施例包括单外皮(single skin)回转踩踏件表面，其中单外皮可由多层组成，以满足内部踩踏件的抗摩擦要求，同时满足发生运动的外部踩踏件的防滑要求。图11-B包括多层单外皮旋转踩踏件材料的局部特写。
图12示出了根据本发明各种实施例的多层踩踏件的俯视图。该图示包括多层单外皮踩踏件，其中内层不必连结。
图13示出了根据本发明各种实施例的踩踏件内的气流。回转踩踏件的空气悬浮，以减少内部运动表面上的摩擦；类似于风箱或冰球桌。
图14-A示出了根据本发明的各种实施例的踩踏件的磁悬浮。磁悬浮系统描述；1)踩踏件材料可以具有含铁特性，并且内部运动表面可以具有相反极性的永磁或电磁性，从而从内表面提升弹性体踩踏件以最小化摩擦；2)内部移动平台会散发磁性，并且会有相反的磁性从设备的基座渗出，从而通过磁悬浮提升整个心轴系统，使得安装在下方的辊子上的摩擦最小化。
图14-B示出了根据本发明各种实施例的图14-A的踩踏件的详细视图。图包括磁性踩踏件和互斥内部运动表面磁体的局部特写视图。
图15示出了根据本发明各种实施例的内部运动表面。滚球支承件环绕内部运动表面，使滚球回转踩踏件自由运动。
图16示出了根据本发明各种实施例的滚球支承件装置。
图17示出了根据本发明各种实施例的适配滚球支承件装置。
图18示出了根据本发明各种实施例的支承件保持器组件。
图19示出了根据本发明的各种实施例的包括多个马达驱动器的辊子组件。
图20示出了根据本发明的各种实施例的替代辊子组件的细节。
图21示出了根据本发明各种实施例的磁悬浮心轴。
图22示出了根据本发明各种实施例的磁悬浮系统的剖视图。图示包括心轴和心轴支撑系统
图23-A和23-B示出了根据本发明各种实施例的替代磁悬浮系统。
图23-B示出了根据本发明各种实施例的心轴和心轴支撑系统的细节和极性配置。
图24示出了根据本发明各种实施例的替代心轴支撑系统的剖视图。
图25和26示出了根据本发明各种实施例的图24-A的一部分的详细视图。
图27示出了根据本发明各种实施例的全向轮心轴支撑结构。在各种实施例中，全向轮心轴支撑结构；间歇固定在设备基座上的全向轮装置将支撑心轴单元，同时允许踩踏件在任何方向自由回转
图28示出了根据本发明各种实施例的分段内部运动平台。分段的固体内部运动平台，其在所有方向上均匀地向外扩张，目的是将内部平台紧密地安装在球形回转踩踏件的内部；对于装置的初始组装以及回转踩踏件的装配的周期性调整是有用的。各部分可通过液压系统扩展，该液压系统可由远程控制激活，并由无线充电机构供电。
图29示出了根据本发明各种实施例的注射系统。将物质注入球形运动踩踏件，该踩踏件固化并能够形成运动表面。
图30示出了根据本发明各种实施例的内部运动踩踏件驱动系统。xx内部运动踩踏件驱动系统，其中辅助或驱动马达将通过无线方式控制，并通过感应充电供电。
图31示出了根据本发明各种实施例的驱动系统的剖视图。
图32示出了根据本发明的各种实施例的全向轮适配。全向轮或麦克纳姆轮的调整，间歇地固定在装置的固定基座周围，类似于支承件座，其中这些轮同时对回转圆形踩踏件表面进行支撑，同时仍然允许回转踩踏件向任何方向运动。
图33示出了根据本发明的各种实施例的图xx的系统的剖视图。
图34示出了根据本发明各种实施例的全向马达。全向马达的示例，它将是构成马达驱动系统的一系列类似马达的一部分。全方向马达将间歇地安装在设备基座周围，驱动和/或辅助回转踩踏件表面的运动；基于描述用户在设备上和虚拟环境中的位置的实时数据。
图35示出了根据本发明的各种实施例的全向马达在驱动系统中的使用。
图xx示出了根据本发明的各种实施例的图xx的系统的剖视图。
图37示出了根据本发明各种实施例的马达驱动选项。用于马达驱动系统的选项，其中两个马达驱动一个滚球，滚球依次接触回转踩踏件表面，以辅助和/或驱动踩踏件的回转。该选项可与图6.4中描述的马达驱动选项结合使用。
图38示出了根据本发明的各种实施例的滚球传动马达配置。
图39示出了根据本发明各种实施例的全向踩踏机的视图。运动跟踪系统放置和配置选项的图示，其将用户的运动数据实时传递给VR环境和马达驱动系统(且到(8.2，8.3)倾斜和变化表面机器人平台)。系统的这种组合将实现预测性人工智能，其中该设备将基于生物动力学分析来尝试预测用户的运动，并且马达驱动系统将通过将用户保持在圆形运动表面的中心来做出响应。预测分析和运动跟踪的其他用途包括增强用户与虚拟环境的接口。
图40和41示出了根据本发明各种实施例的倾斜全向踩踏机的各种视图。xx侧视图显示了未安装的倾斜机器人平台选项，该选项将实时响应用户在VR环境中的位置，其中当用户在VR环境中遇到倾斜时，平台以及运动表面将向用户运动的任何方向向上倾斜，以模拟步行或爬山。在VR环境中模拟倒退也是如此。可变表面平台选项的侧视图，它可与图8.2中描述的倾斜机构一起工作。此选项将模拟VR环境中的升高、提升和下降。
具体实施方式
参考图1-A和1-B和1-C。
踩踏件:踩踏件将由高度柔韧和极其耐用的橡胶类材料制成，如硅树脂、EPDM或天然橡胶，其可由行走或跑步的人驱动。踩踏件以这样一种方式制造，即它是类似单个球体的实施例，随后其缠绕在心轴(spindle)上，完全包围心轴和支承件(bearing)。这种材料足够柔韧，可以绕心轴360度改变方向。
心轴——行走平台:心轴大约200毫米厚，直径大约1-2米。顶面设计为用于在操作过程中支撑用户。
边缘支承件:边缘支承件减少了踩踏件(囊体)围绕心轴旋转时的摩擦。支承件使囊体能够自由360度运动。
滚动架(bobbin):参见图2。滚动架组件是踩踏件(囊体)、心轴、边缘支承件和润滑的组合，如下所示。滚动架组件允许用户处于虚拟环境中，并像在自然界中一样运动。该组件由支撑支承件座所支撑。
支撑支承件座(support bearing block):参见图3。支承件支撑系统允许滚动架组件在很小或没有摩擦的情况下运动，如下所示。该系统在操作过程中支撑滚动架，并将负载转移到基础系统。
马达驱动系统:参见图4。马达驱动系统用于辅助用户的自然运动，并将运动姿态转继给虚拟环境，虚拟环境将实时更新，如下所示。
踩踏件材料:踩踏件将由高度柔韧和极其耐用的橡胶类材料制成，如硅树脂、EPDM或天然橡胶，其可由行走或跑步的人驱动。踩踏件以这样一种方式制造，即它是类似单个球体的实施例，其随后缠绕在心轴上，完全包围心轴和支承件。这种材料足够柔韧，可以绕心轴360度改变方向。踩踏件将以这样的方式制造，即它是一个连续的表面，其随后缠绕在心轴上，以完全包围心轴和支承件。
智能自适应踩踏件材料:当施加电压、电场、电流或磁场时，智能自适应踩踏件材料将实时改变材料的属性。当电压、电流或电场施加到表面的某个特定区域时，该区域的材料特性就会发生变化。例如，当电流或电场施加到材料上时，材料将仅在局部区域变得更加柔软或坚硬。参见图5。区域1＝行走区域、驱动区域或支撑区域、限制材料滑动或屈曲的刚性区域。区域2＝柔性区域。
含铁(ferrous)踩踏件材料:滚动架支架参见图6和7。目前，磁性支承件通常用于工业应用，如涡轮分子泵，甚至磁悬浮列车。含铁踩踏件材料允许全向运动表面被磁极化，从而吸引或排斥磁力或电磁力。这允许踩踏件使得滚动架组件磁悬浮。在图7中，区域1＝磁极化踩踏件。区域2＝磁悬浮支承件座。
摩擦降低:参考图8，含铁踩踏件材料的另一个用途是远离心轴而悬挂，从而降低摩擦力。通过使用磁性排斥力和踩踏件本身的弹性，踩踏件将与心轴分离，提供小间隙，从而降低心轴和踩踏件之间的摩擦。在图8中，区域1＝带负电的外表面；区域2＝带正电的内踩踏件表面；区域3＝带正电荷的外心轴表面。
戈德堡多面体(Goldberg Polyhedral)踩踏件材料:参考图9-A，囊体的另一个实施例包括离散的段。这些段通常采用六边形或五边形多面体的形状，它们边缘连接成一球体。
任何戈德堡多面体球体中使用的多边形段都将由柔性材料制成。单个多面体元件需要沿任何平面方向在任意方向上至少伸展其原始尺寸的150％。可能完成这一任务的材料类别是热塑性橡胶，或弹性纤维(氨纶)等可伸展织物。
戈德堡构造使用六边形和五边形。还有其他可用的几何形状，如平行四边形。这些替换结构不是戈德堡多面体。
参考图9-B和10，戈德堡段的另一个改进是包含孔图案(hole pattern.)。包括孔可允许结构在同等应变下以较低的材料应力伸展。这些图案由六边形和五边形组成，形状像足球。弹性体形状伸展以填充间隙。弹簧铰链销允许在铰链线上弯曲。
多层踩踏件:参考图11-A和11-B，多层踩踏件使用具有不同踩踏件材料、涂层和纹理的薄层，以在不同的层上具有特定的性能。内层需要极低的摩擦，如特氟龙(PTFE)涂层，因为它在心轴表面滑动。外层优选需要具有较高的摩擦，或者需要具有牵引能力，从而使用者的脚表面和马达驱动将能够在任何方向上移动踩踏件表面。每层的内表面和外表面可以连结在一起，也可以不连结在一起。在通过多层进行工作时，多个薄层将产生更强的踩踏件，也将有助于整个滚动架单元的整体组装。
参见图12。在各种实施例中，层可以或可以不连结在一起，层可以具有或可以不具有相同的材料或材料性质，并且可选地，内层不必连结或密封(下面的区域1-4)。外层可以根据与使用者的脚或脚穿物的摩擦来选择。可以选择内层来减小踩踏件表面抵抗支撑结构而运动的摩擦。外层(例如，层5)可以具有比内层1更大的摩擦系数。
摩擦降低系统:心轴和踩踏件之间的表面是摩擦力非常高的区域。为了减轻这些摩擦力，我们设计了不同的替代方法。虽然解决高摩擦力的主要方法是使用低摩擦层，如特氟隆TM(或PTFE)，但也有其他解决方案。
空气支承件:参考图13，空气支承件心轴使用类似于空气冰球桌(air hockeytable)的概念。空气冰球桌使用小型空气射流将冰球悬浮在表面上。空气支承件心轴具有多孔心轴表面，或者使用空气射流将踩踏件材料与心轴表面分离。这将最小化或消除摩擦。下图中的箭头代表向踩踏件/囊体施加力的气流。这种驱动力使踩踏件像气球一样远离心轴膨胀，从而降低了两个元件之间的摩擦。
磁悬浮:通过利用磁极化踩踏件材料和永磁体或电磁体，踩踏件材料可以悬浮在心轴表面上方，使得踩踏件与心轴的接触最小化或消除，从而减少或消除摩擦力。
参见图14-A和14-B。区域1＝磁极化踩踏件；区域2＝永磁或电磁心轴；区域3＝针对电磁心轴向心轴提供的感应功率；区域4＝踩踏件的外表面具有与内表面相反的磁荷。区域5＝踩踏件内表面的被与心轴不同地极化，以使踩踏件与心轴形成分离。这是为了消除(或最小化)心轴和踩踏件之间的摩擦。区域6＝心轴磁体可以是永磁体或电磁体。电磁体可以由感应功率线圈(inductive power coil)供电，类似于无线手机充电。电磁体的控制是通过无线通信完成的。
干式或湿式润滑:干式或湿式润滑剂用于降低踩踏件和心轴之间的摩擦。这些润滑也用来散耗摩擦产生的一些热能。
滚球传动支承件(Ball Transfer Bearing):参考图15和16，这是最直接的减少边缘摩擦的方法，因为它将运动传递到支承件的滚动接触部上。滚球、滚动体或滚动体+外面的滚球实现这个任务。在顶面上，这可以通过使用排列成一表面的全向滚动体床(bed ofomni-rollers)来实现。全向滚动体的尺寸需要足够小，以形成具有大量脚接触点的表面，但也要足够大，以使用具有合理尺寸的支承件。
参见图17:区域1＝边缘滚球支承件；区域2＝嵌入边缘支承件内部的磁体；区域3＝嵌入滚球传动基座单元内部的磁体；区域4＝循环支承件。
参见图18:区域1＝边缘滚球支承件，类似于滚滚球传动单元，在主滚球后面有较小的滚球支承件，与囊体接触(踩踏件)。区域2＝支承件保持架(可能不需要)。区域3＝心轴。
滚动体-滚球-球窝单元:参考图19，沿OmniPad外围的运动连续变化。运动矢量结合了垂直和水平运动。这是为垂直运动提供旋转表面的最直接的方法。沿着侧面的水平运动需要依靠低滑动摩擦或支承件支撑的滚动体。
从图20的横截面中，我们可以看到环绕活动表面的重复支承件单元。在这个实施例中，我们看到带有滚球的中央滚动体。仔细查看可以看到，滚动体安装在中央滚球支承件上，可以高效地传递垂直囊体力。滚球装在杯状件里，杯状件也装在支承件上。
当这些单元围绕OmniPad的外围叠置在一起时，每个滚球都适合装配在相邻球窝中。此外，我们看到每个滚球由两个球窝支撑，每个球窝都有自己的支承件。滚球会相对自由地旋转，由于安装角度的原因，会抵抗支承件杯状件而产生一些摩擦。独立的分段允许不同的变化运动矢量，以使得支承件所支持的运动最大化，而不是使摩擦支持的运动最大化。这种类型的重复单元是从OmniPad的外部驱动的。
参见图20。为了保持可靠的滚球安装并避免滚动体段的干涉，上述设计采用了直滚动体段和弯曲滚动体段。这种设计可以像以前一样由内部或外部驱动。优点:零件更少，驱动面更大(用于内部驱动)，由于滚动体直径更大，囊体应力可以更小。
在图19中:区域1＝滚动体表面；区域2＝滚球支承件，允许滚动体之间自由运动；区域3＝可选马达驱动系统；区域4＝滚动体安装支架。
在图20中，区域4＝滚球支承件；区域5＝外球滚杯状件；区域6＝内滚动体；区域7＝轴承；区域8＝可选马达驱动带。
踩踏件支撑系统:参见图3。支承件支撑系统允许滚动架组件在很少或没有摩擦的情况下运动。该系统在操作过程中支撑滚动架，并将负载转移到基座系统。
磁悬浮心轴:目前，磁悬浮轴承通常用于工业应用，如涡轮分子泵，甚至磁悬浮列车。磁悬浮支承件支持利用其他产品中使用的技术来创建非接触支承件系统，该系统使用永磁体和/或电磁体来使得滚动架组件磁悬浮，而没有任何物理接触。参考图21、22、23-A和23-B，磁悬浮支承件支撑消除了接触支承件而产生的任何机械磨损，并且消除了摩擦。OmniPad在滚动架组件内部使用永磁体，在支承件座中使用电磁体。
在图23-A中:区域1＝嵌入心轴的永磁体。区域2＝永磁体或电磁体。在图23-B中:区域1＝磁极化的踩踏件。区域2＝磁悬浮支承件座。
滚球传动支承件座:参考图24、25和26，滚球支承件用推力支承件(thrustbearing)支撑滚动架组件，以允许低摩擦来转移负载。下图显示了滚球支承件座如何在垂直和轴向载荷下与滚动架组件连接。至少需要3个支承件座，而下图显示了4个支承件座。在这些图中:区域1＝配置为支持轴向和径向载荷的滚球传动装置。马达驱动可以集成到球传动中。
全向轮(Omni Wheel):参见图27。标准(如图所示)或麦克纳姆轮(Mecanum wheel)类型的全向轮用于支撑和稳定心轴组件。要获得完全的稳定性，至少需要三个接触点，但是描述了六个。支撑节点需要轮对(wheel pair):一个用于底部，一个用于顶部。这些轮中的一个或两个可以被提供动力来控制表面运动。
与其他驱动机构一样，滚动体接触点处的表面速度矢量决定了滚动体的驱动速度。全向轮的独特之处在于只能在与驱动轴线正交的轮平面内驱动。所有其他运动都通过滚动体传递。给定点处的驱动速度是通过回转并仅驱动滚动体能够处理的运动矢量来实现的。
参见图27，该系统由3至8对支撑轮支撑在中心线上下45度的位置。这些支撑轮可以串联使用来驱动踩踏件。
心轴:心轴为用户提供了刚性表面以进行操作，同时为边缘支承件提供了支撑结构。心轴的厚度约为200毫米，直径约为1-2米。顶面设计用于在操作过程中支撑用户。
现实世界制造中组装滚动架组件的困难导致我们研究解决这个问题的方法。为了更好地理解这一点，我们将圆盘(心轴)插入踩踏件(或囊体)中，同时将囊体伸展到非常高的载荷，以消除任何褶皱或聚集，并在整个过程中均匀分布力。
实心或分段心轴:参考图28，分段心轴采用刚性实心心轴，并将其分解成可组装在囊体内的零件。一旦组装好，心轴就被扩展(手动或自动)到合适的尺寸和形状。在一些实施例中，原本的实心心轴被分解成更小的块，以有助于将心轴组装到囊体中。可选的棘轮装置用于在囊体内部组装后扩展心轴。
对齐特征
可填充心轴:可填充心轴(见图29区域1)允许心轴在组装过程中插入囊体中的小开口中。然后心轴被填充介质(气体或液体)，以使心轴刚性化，使得负载(支承件和使用者的重量)得到适当的支撑和管理。这种材料的主要因素之一是摩擦系数低。
驱动系统:驱动全方位踩踏机可以通过内部或外部马达来实现。驱动系统对于克服踩踏件承受的高摩擦力至关重要。这些马达通常由响应于传感器的电路来控制，传感器检测站在踩踏机上的用户的运动。该电路被配置为当用户通过行走或跑步等在不同方向上运动时，保持用户在踩踏机上居中。
内部驱动器:参见图30。这个重复单元将驱动链轮放置在滚动体的中央，并在内部让传动带运行。我们看到一个重复出现的主题，由不同的部分组成。如前所述，滚球安装在自己可以自由旋转的球窝上。未示出的另一种变型是将所有四个中央滚动体段连接成一个，并将支承件放在滚球杯状件下面，如前一设计所示。这种变化将驱动更多的边缘表面，但会有更多的垂直摩擦剪切。
参见图31:区域1＝滚动体表面；区域2＝滚球支承件，允许滚动体之间自由运动；区域3＝马达驱动系统；区域4＝滚动体安装支架。参考图20-B:4区＝滚球支承件；区域5＝外滚球滚动体杯状件；区域6＝内滚动体；区域7＝支承件；区域8＝马达驱动带。
全向轮:图32和33显示了用于驱动一表面的六个外全向轮。底部的全向滚动体与伺服马达相连。每个全向滚动体仅驱动与接触点相切的运动矢量。由于滚动体的构造，与接触点成横向的运动能够传递。顶部的全向滚动体通常用于将OmniPad完全限制在3D空间中。此外，上滚动体可用于增加驱动滚动体的接触力。理论上，只需要三个驱动滚动体来应对所有的顶面运动矢量。
驱动轮:参考图35，简单的驱动系统可以通过安装在滚动架组件下方的一系列马达来驱动踩踏件。参见图36中的等距视图。这些马达安装在旋转台上，可以向任何方向运动。下图显示了带有4个同步马达的马达系统，以让踩踏件运动，同时使得对顶部用户表面的不利影响最小化。在图34中，可旋转台上具有简单的马达和轮的驱动系统:区域1＝用于主驱动轮的马达和编码器；区域2＝用于台旋转的马达和编码器；区域3＝主驱动轮，用于让踩踏件围绕心轴运动；区域4＝旋转台；区域5＝马达基础。
滚球传动驱动系统:参考图37和38，滚球传动驱动系统使用两个马达来驱动由下面的支承件支撑的滚球。这使得马达可以向任何方向驱动滚球。该马达驱动系统可以放入滚球传动支承件座中，或者作为滚动架组件中心的独立马达系统。
控制系统:参考图39，控制系统设计能控制踩踏件表面的速度和方向。它确保用户在使用全方位运动表面时有一个安全且娱乐的体验。控制系统利用通过摄像机提供的用户运动反馈、通过束带提供的力反馈和来自驱动马达系统的反馈。这些不同的反馈系统为用户和OmniPad系统的操作提供验证和确认。
运动反馈:参考图39，使用指向用户的摄像机或其他传感器，OmniPad控制系统可以确定用户的位置、方向和速度。当用户改变任何或所有上述运动特性时，运动反馈系统响应并能够相应地预测性地调整OmniPad踩踏件表面。运动反馈系统还可以识别用户身体部位的位置，向虚拟环境提供额外的反馈。通过识别用户的身体位置和速度，运动反馈系统计算用户下一步的位置和质心。该功能将有助于沉浸式体验的整体效果。
马达反馈:通过监测马达的方向(向前或向后)、速度(通过马达编码器或步进)和攻角(相对于地面的旋转方向)，我们可以控制踩踏件的实际位置和运动。通过监测马达电流和编码器位置，系统可以监测踩踏件上的任何系统故障(即，当我们期望它运动时，踩踏件不移动)。
用户力反馈:用户束带、脚穿物和/或踩踏机上的传感器提供用户在操作OmniPad时产生的加速度、方向和角向力。这些加速度和力被OmniPad踩踏件处理并转换成响应，以在踩踏件运动时改变方向，或增加或减少速度。
旋转台系统
在平坦的地面上行走或跑步就足够了，但是在现实世界中也有可以被OmniPad系统复制的倾斜和下降。能够模拟上山、下山或翻过山；或者甚至能够模拟在不同类型的表面上运动，如砾石、沙子或泥浆，这将极大地增强虚拟体验。
倾斜机器人平台:参考图40，通过使用线性致动器和传感器(载荷传感器、位置指示器)的组合，可以制动运动表面(locomotion surface)，以改变踩踏件表面的倾斜或俯仰。通过实现倾斜机器人或斯图尔特平台(Stewart Platform)，OmniPad可以模拟用户在虚拟环境中上下或跨斜坡运动。
变化的表面仿真:参考图41，当用户沉浸在虚拟世界中，通过视觉、听觉和运动，OmniPad控制系统可以对踩踏件表面的角度和高度进行小的调整，以模拟各种表面，如砾石、沙子或泥浆。
OmniPad控制系统和沉浸式VR环境操纵用户的感官感知，以提供在不同类型和密度的表面上行走或跑步的感觉。线性位置指示器和载荷传感器的组合允许控制系统计算每个用户的脚的位置。因此，定义模拟不同表面类型所需的精确和细微变化。
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