KR101364594B1 - Tangible Snowboard Apparatus based on Bi-directional Interaction between motion of user and Motion Platform - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 움직임에 따라 물리적 또는 시각적 피드백을 제공하는 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치는 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 움직임을 감지하는 모션 센서와, 사용자에게 실감형 인터랙션을 제공하기 위한 모션 플랫폼과, 사용자의 움직임에 대응되는 영상 정보를 제공하는 디스플레이부와, 상기 모션 센서에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하고, 가상 영장 정보 또는 실제 영상 정보를 디스플레이부를 통해 제공하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a sensory snowboard device that provides physical or visual feedback according to a user's movement and a control method thereof. To this end, the sensory snowboard device according to an embodiment of the present invention includes a motion sensor attached to a user's body to detect a user's movement, a motion platform for providing a sensory interaction to the user, and corresponding to the user's movement. A display unit for providing the image information, and a control unit for providing an interactive movement corresponding to the user's motion information received from the motion sensor to the user through a motion platform, and providing virtual warrant information or real image information through the display unit. Include.

Description

사용자의 움직임과 모션 플랫폼 사이의 양방향 상호 작용을 기반으로 한 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법.{Tangible Snowboard Apparatus based on Bi-directional Interaction between motion of user and Motion Platform}Tangible Snowboard Apparatus based on Bi-directional Interaction between motion and user and Motion Platform based on two-way interaction between user movement and motion platform.

본 발명은 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensory snowboard device and a control method thereof.

최근 닌텐도사의 위(Wii), 마이크로소프트사의 키넥트(Kinect), 플레이스테이션 무브(Playstation Move)와 같은 게임 플랫폼이 출시되면서 체감형 게임들이 게이머들에게 많은 인기를 얻고 있다. 여기서 체감형 게임은 기존의 조이스틱, 키보드, 마우스와 같은 입력 장치 대신 게이머가 자신의 몸을 움직여 게임을 진행하는 새로운 게임 패러다임이다.Game games such as Nintendo's Wii, Microsoft's Kinect, and Playstation Move have recently become popular with gamers. Here, the haptic game is a new game paradigm where gamers move their bodies to play games instead of input devices such as joysticks, keyboards, and mice.

모션 플랫폼은 4D 영화관, 자동차, 또는 비행기 시뮬레이션을 위해 개발 상용화되고 있으며, 콘텐츠에서 제공되는 지형정보나 자동차 또는 비행기 등의 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 전달하여 몸으로 직접 느낄 수 있는 콘텐츠를 제공할 수 있다.The motion platform is developed and commercialized for 4D movie theater, car, or airplane simulation. The motion platform can deliver the information that can be felt by the body by transmitting the terrain information or the movement of the car or airplane to the user through the motion platform. Can be.

사용자의 움직임 즉, 모션을 입력으로 하는 체감형 게임과 가상의 콘텐츠 정보를 물리적으로 출력(제공)하는 모션 플랫폼이 각각 분리되어 최근 다양한 분야에서 활용되거나 상품화되고 있으며, 주로 실제 사람과 가상의 공간(콘텐츠)를 실감있게 인터랙션(상호작용)하기 위해 이용되고 있다.The motion platform that physically outputs (provides) the user's movements, that is, the game that takes motion as input, and the virtual content information is separated from each other, and is recently utilized or commercialized in various fields. It is used to interact with content realistically.

현재 상호작용을 위한 입력장치와 출력장치는 대부분 독립적으로 개발되고 있다. 체감형 게임 분야에서 물리적인 사용자의 움직임에 대한 물리적인 피드백은 햅틱 정보에 국한되어 있다. 모션 플랫폼 역시 자동차나 비행기 시뮬레이션을 위한 입력 장치로 사용자의 움직임이 아닌 핸들과 같은 고정된 입력 장치를 이용하고 있다. 고정된 입력 장치를 이용하기 위해 사용자는 모션 플랫폼상에 앉아서 콘텐츠를 제어해야 하며, 이 경우 사용자가 가상의 게임과 인터랙션을 위해 몸을 자유롭게 움직이지 못하는 문제점이 있다.Currently, input and output devices for interaction are mostly developed independently. In the field of haptic games, physical feedback on physical user movement is limited to haptic information. Motion platforms also use fixed input devices such as steering wheels rather than user movement as input devices for car or airplane simulations. In order to use the fixed input device, the user must sit on the motion platform and control the content. In this case, there is a problem that the user cannot freely move the body for the virtual game and interaction.

모션 플랫폼 위에서 사용자가 몸을 자유롭게 움직이기 위해서는 사용자가 모션 플랫폼 위에 서야 한다. 이 경우 가상의 정보나 사용자의 움직임 등에 의해 모션 플랫폼이 갑자기 또는 급격하게 움직일 경우 넘어지거나 다치게 되는 위험한 상황이 발생할 수 있다. 이 때문에 대부분의 시스템에서 물리적 피드백이 큰 경우 물리적 입력과 출력을 동시에 이용하지 않는다.In order for the user to move freely on the motion platform, the user must stand on the motion platform. In this case, when the motion platform suddenly or suddenly moves due to virtual information or a user's movement, a dangerous situation may occur that falls or hurts. Because of this, most systems do not use both physical inputs and outputs at the same time for large physical feedback.

한국공개특허 제10-2003-0028332호의 경우, 스노우보드 아래 장착된 좌우 이동장치를 센싱하여 스노우보드 움직임을 추정하고, 저면 카메라와 모니터를 통해 사용자의 움직임을 확인하며, 송풍기를 이용하여 속도감을 제공하는 스노우보드 장치를 개시하고 있으나, 상체가 아닌 발 또는 발목의 움직임만을 이용하여 제어한다는 점과, 실제 환경과 관련된 물리적인 피드백이 제공되지 않아 몰입감이 떨어진다는 한계가 있다.In the case of Korean Patent Publication No. 10-2003-0028332, the left and right moving devices mounted under the snowboard are sensed to estimate the snowboard movement, check the user's movement through the bottom camera and monitor, and provide a sense of speed using the blower. Although a snowboard device is disclosed, there is a limitation that control is performed using only the movement of the foot or ankle, not the upper body, and that immersion is reduced because physical feedback related to the actual environment is not provided.

한국공개특허 제10-2003-0028332호Korean Patent Publication No. 10-2003-0028332

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 상체의 움직임 정보에 대응하여 모션 플랫폼의 인터랙션 움직임을 사용자에게 제공하고, 지형 정보 또는 속도 정보를 모션 플랫폼의 기울기로서 제공하여 실감 있는 스노보드 게임 환경을 제공하는 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to provide the user with the interaction movement of the motion platform in response to the motion information of the upper body of the user, by providing terrain information or speed information as a slope of the motion platform An object of the present invention is to provide a realistic snowboard device for providing a snowboard game environment and a control method thereof.

이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 스노보드 장치 및 그 제어방법은 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 움직임을 감지하는 모션 센서와, 사용자에게 실감형 인터랙션을 제공하기 위한 모션 플랫폼과, 상기 모션 센서에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 상기 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 제어부를 포함한다.To this end, a snowboard device and a control method thereof according to an embodiment of the present invention include a motion sensor attached to a user's body to detect a user's movement, a motion platform for providing a sensory interaction to the user, and the motion sensor. And a controller configured to provide an interaction movement corresponding to the movement information of the user, which is received from the user, through the motion platform.

이때, 사용자의 움직임에 대응되는 영상 정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 모션 센서에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 상기 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공할 수 있다.The display unit may further include a display unit configured to provide image information corresponding to the movement of the user, and the controller may provide virtual image information or actual image information corresponding to the movement information of the user received from the motion sensor to the user through the display unit. can do.

상기 모션 센서는 사용자의 상체의 일부분에 부착되고, 상기 모션 센서에서 감지되는 사용자의 움직임 정보는 사용자의 상체의 일부분의 기울기 정보, 회전 정보, 방향 정보, 위치 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The motion sensor may be attached to a portion of the upper body of the user, and the motion information of the user detected by the motion sensor may include at least one of tilt information, rotation information, direction information, and position information of the portion of the upper body of the user.

또한, 상기 제어부는 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어함으로써 사용자에게 지형 정보 또는 속도 정보를 제공할 수 있다.The controller may provide terrain information or speed information to the user by controlling the inclination of the motion platform.

상기 제어부는 상기 모션 플랫폼의 급격한 움직임을 방지하기 위해 미리 설정된 에너지 임계값을 넘지 않도록 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어할 수 있다.The controller may control the inclination of the motion platform so as not to exceed a preset energy threshold in order to prevent sudden movement of the motion platform.

본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 제어방법은 사용자의 신체에 부착된 모션 센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하는 단계와, 상기 감지된 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.In a control method of a sensory snowboard device according to an embodiment of the present invention, detecting a user's movement using a motion sensor attached to a user's body, and the interaction movement corresponding to the detected user's motion information Providing to a user through a motion platform.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 제어방법은 상기 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The control method of the sensory snowboard device according to an embodiment of the present invention may further include providing virtual image information or actual image information corresponding to the detected user's movement to the user through a display unit. .

상기 감지된 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 단계는, 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어함으로써 사용자에게 지형 정보 또는 속도 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.Providing an interactive motion corresponding to the detected motion information of the user to the user through the motion platform may include providing terrain information or speed information to the user by controlling the inclination of the motion platform.

이때, 상기 모션 플랫폼의 급격한 움직임을 방지하기 위해 미리 설정된 에너지 임계값을 넘지 않도록 상기 모션 플랫폼의 기울기을 제어할 수 있다.In this case, in order to prevent sudden movement of the motion platform, the tilt of the motion platform may be controlled so as not to exceed a preset energy threshold.

본 발명에 따른 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법은 사용자의 움직임에 대한 물리적인 피드백을 제공하고 제공된 물리적인 피드백을 기반으로 움직임을 재해석 및 생성할 수 있는 상호간 인터랙션을 기반으로 사용자에게 더욱 현실감 있는 콘텐츠를 제공할 수 있다.The realistic snowboard device and the control method thereof according to the present invention provide physical feedback on the movement of the user and provide more realism to the user based on mutual interaction that can reinterpret and generate the movement based on the provided physical feedback. Can provide content.

또한, 사용자가 콘텐츠를 제어하기 위해 모션 플랫폼 위에서 몸을 움직일 경우에도 안전하게 체험할 수 있는 시스템을 제공할 수 있으며, 스노보드를 체험할 때 중요하게 생각되는 지형 정보와 속도 정보를 제공하여 실제 스노보드를 교육할 때 본 발명을 효과적을 이용할 수 있다.In addition, it can provide a system that can be safely experienced even when the user moves on the motion platform to control the content, and provides the actual snowboarding by providing terrain information and speed information that is important when experiencing snowboarding When teaching the present invention can be used effectively.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 실감형 스노보드 장치의 구현 예이다.
도 3은 도 2의 실감형 스노보드 장치를 사용자가 탑승하여 스노보드 게임을 즐기는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 모션 플랫폼의 구조도이다.1 is a schematic configuration diagram of a sensory snowboard device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary embodiment of the realistic snowboard device of FIG. 1.
FIG. 3 is a view illustrating that a user rides the sensory snowboard device of FIG. 2 and enjoys a snowboard game.
4 is a structural diagram of a motion platform of a realistic snowboard device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 첨부도면 및 이하의 설명은 본 발명에 따른 실감형 스노보드 장치 및 그 제어방법의 가능한 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 위 내용에 한정되지 아니한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings and the following description are only possible embodiments of the sensory snowboard device and its control method according to the present invention, and the technical spirit of the present invention is not limited to the above.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a sensory snowboard device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치(5)는 모션 센서(10)와, 모션 플랫폼(20)와 디스플레이부(30)와 제어부(40)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, a sensory snowboard device 5 according to an embodiment of the present invention includes a motion sensor 10, a motion platform 20, a display unit 30, and a controller 40. do.

모션 센서(10)는 동작 인식 센서라고도 불리우며, 가속도 센서, 자이로 센서, 기울기 센서 등으로 구성되어 사용자의 위치, 방향, 회전, 기울기 정보를 감지하는 역할을 한다. 모션 센서(10)는 블루투스 모듈 등 무선 통신부를 구비하여 후술할 제어부(40)와 무선으로 데이터를 송수신 할 수 있다. 특히, 모션 센서(10)는 사용자의 가슴과 같은 상체에 부착되어 상체의 움직임 정보를 획득함으로써 스노보드 게임 동작 시 상체의 움직임 정보를 획득함이 바람직하다.The motion sensor 10 is also called a motion recognition sensor, and is composed of an acceleration sensor, a gyro sensor, a tilt sensor, and the like, and detects the position, direction, rotation, and tilt information of the user. The motion sensor 10 may be provided with a wireless communication unit such as a Bluetooth module to transmit and receive data wirelessly with the control unit 40 to be described later. In particular, the motion sensor 10 may be attached to an upper body such as a user's chest to obtain upper body motion information, thereby obtaining upper body motion information during a snowboard game operation.

모션 플랫폼(20)은 사용자가 탑승하여 스노보드 게임을 즐길 수 있도록 마련되는 구조물로서 후술할 제어부(40)의 명령에 따라 사용자에게 기울기로서 인터랙션 움직임 정보를 전달한다.모션 플랫폼(20)의 구조 및 동작 특성에 관해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.The motion platform 20 is a structure provided so that a user can enjoy a snowboard game while boarding. The motion platform 20 transmits the interaction motion information as a tilt to the user according to a command of the controller 40 to be described later. Operation characteristics will be described later with reference to FIG. 4.

디스플레이부(30)는 모션 센서(10)에서 감지되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 사용자에게 제공하는 역할을 한다. 별도의 카메라가 구비되어, 실제 사용자 영상을 촬영하는 경우에는 디스플레이부(30)를 통하여 사용자의 영상을 제공할 수도 있으며, 스노보드 게임을 즐기는 경우 디스플레이부(30)에 캐릭터를 포함한 가상 영상이 제공되고, 사용자의 상체 기울기 등에 대응하여 캐릭터의 자세 등을 동일하게 제어하는 등으로 피드백 영상을 제공한다.The display unit 30 serves to provide the virtual image information or the actual image information corresponding to the motion information of the user sensed by the motion sensor 10 to the user. When a separate camera is provided to photograph an actual user image, a user image may be provided through the display unit 30, and a virtual image including a character is provided to the display unit 30 when playing a snowboard game. In response to the user's upper body inclination or the like, the feedback image is provided by controlling the posture of the character in the same manner.

제어부(40)는 모션 센서(10)에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼(20)을 통해 사용자에게 제공하거나, 모션 센서(10)에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 디스플레이부(30)를 통하여 사용자에게 제공한다.The controller 40 provides an interaction movement corresponding to the user's motion information received from the motion sensor 10 to the user through the motion platform 20 or corresponds to the user's motion information received from the motion sensor 10. The virtual image information or the actual image information is provided to the user through the display unit 30.

또한, 제어부(40)의 사용자의 움직임에 대응되는 피드백 영상 정보 또는 움직임 정보를 제공하는 것 외에도 사용자에게 제공되는 지형 정보 또는 속도 정보에 대응되는 영상 정보 또는 움직임 정보를 사용자에게 제공한다. 이때, 영상 정보는 디스플레이부(30)에 표시되는 배경 영상 등을 의미하며, 움직임 정보는 모션 플랫폼(20)의 기울기 정보를 의미한다.
In addition to providing feedback image information or motion information corresponding to the user's movement of the controller 40, the controller 40 provides the user with image information or motion information corresponding to the terrain information or the speed information provided to the user. In this case, the image information refers to a background image displayed on the display unit 30, and the motion information refers to tilt information of the motion platform 20.

도 2는 도 1의 실감형 스노보드 장치의 구현 예이다.FIG. 2 is an exemplary embodiment of the realistic snowboard device of FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이 모션 센서(10)는 블루투스 통신 방식으로 제어부(40)와 데이터를 송수신하며, 제어부(40)는 사용자의 움직임에 따라 시각적 정보(35)를 디스플레이부(30)를 통해 사용자에게 제공하거나, 물리적 정보를 모션 플랫폼(20)을 통해 사용자에게 제공한다. As shown in FIG. 1, the motion sensor 10 transmits and receives data to and from the control unit 40 through a Bluetooth communication method, and the control unit 40 transmits the visual information 35 through the display unit 30 according to a user's movement. Or provide physical information to the user through the motion platform 20.

도 2와 같은 실감형 스노보드 장치(5)가 구축된 경우 사용자는 콘텐츠를 제어하기 위해 모션 플랫폼(20) 위에 서서 몸을 직접 움직인다. 사용자의 움직임과 움직임에 대한 콘텐츠 변화(반응)는 모션 플랫폼(20)을 통해 사용자가 다시 물리적으로 피드백을 받는다. 사용자는 피드백을 기반으로 다시 새로운 모션(움직임)을 생성한다. 즉, 사용자는 자신의 움직임과 움직임에 대한 물리적인 피드백의 상호 작용에 의해 새로운 게임을 경험할 수 있다.When the realistic snowboard device 5 as shown in FIG. 2 is constructed, the user moves directly on the motion platform 20 to control the content. The user's movement and the change in content (response) to the movement are physically fed back to the user through the motion platform 20. The user generates a new motion (movement) again based on the feedback. That is, the user can experience a new game by interacting with his motion and physical feedback on the motion.

사용자의 움직임을 측정하는 방법은 적용할 분야에 따라 다양하다. 본 발명에 따른 실감형 스노보드 장치(5)는 스노보드에 적용하기 위해서 설계되었기 때문에 상체가 얼마나 보드에 기울어져 있는지에 대한 정보를 스노보드 방향을 제어하기 위한 입력으로 이용한다. 즉, 모션 센서(10)를 통해 사용자의 상체 움직임을 입력 받는다. Methods of measuring the user's movement vary depending on the field of application. Since the sensory snowboard device 5 according to the present invention is designed to be applied to a snowboard, information on how much the upper body is inclined to the board is used as an input for controlling the snowboard direction. That is, the upper body movement of the user is input through the motion sensor 10.

도 3은 도 2의 실감형 스노보드 장치를 사용자가 탑승하여 스노보드 게임을 즐기는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating that a user rides the sensory snowboard device of FIG. 2 and enjoys a snowboard game.

도 3에서 볼 수 있듯이, 사용자의 상체에는 모션 센서(10)가 부탁되어 있으며, 블루투스 방식을 채택하고 있기 때문에 사용자의 콘텐츠 제어를 위해 몸을 움직일 때 불편함을 느끼지 않는다. 또한, 사용자의 상체 움직임을 디스플레이부(30)의 화면의 캐릭터에 반영되기 때문에 사용자가 현재 얼마나 몸을 기울였는지를 쉽게 인지할 수 있다.
As can be seen in Figure 3, the user's upper body has a motion sensor 10 is requested, and because the Bluetooth method is used, the user does not feel discomfort when moving the body to control the content. In addition, since the upper body movement of the user is reflected in the character on the screen of the display 30, it is easy to recognize how much the user is currently tilted.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실감형 스노보드 장치의 모션 플랫폼의 구조도이다.4 is a structural diagram of a motion platform of a realistic snowboard device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실감형 스노보드 장치(5)는 사용자의 움직임에 대한 물리적인 피드백 정보로서 지형 정보와 속도 정보를 사용자에게 제공한다. The realistic snowboard device 5 of the present invention provides the terrain information and the speed information to the user as physical feedback information on the user's movement.

지형 정보는 사용자가 실제 스키장에서 스노보드를 타고 있다는 느낌을 제공하기 위해 중요한 정보이며, 지형의 변화에 따라 스노보드의 방향을 바꾸기 위한 사용자의 움직임이 달라질 것이기 때문에 스노보드 교육용 시스템으로 확장할 때 매우 중요한 요소가 된다.Terrain information is important in order to provide a feeling that the user is riding a snowboard on a real ski resort, and as the terrain changes, the user's movement to change the direction of the snowboard will be very different. It is an important factor.

속도 정보 역시 현장감을 주기 위해 제공되며, 속도가 빨라지면 사용자가 속도를 줄이기 위해 스노보드를 제어해야 하기 때문에, 이는 사용자에게 매우 중요한 정보이다. 본 발명에 따른 실감형 스노보드 장치는 속도 정보를 모션 플랫폼(20)을 통해 제공한다.Speed information is also provided to give a sense of presence, which is very important to the user as the speed increases as the user has to control the snowboard to reduce the speed. The realistic snowboard device according to the present invention provides speed information through the motion platform 20.

본 발명은 이 두 가지 정보를 사용자에게 물리적으로 제공하기 위해 모션 플랫폼(20)을 이용한다.The present invention uses motion platform 20 to physically provide these two pieces of information to the user.

도 4를 참조하면, 모션 플랫폼(20)은 하부 프레임(27)와, 지지대(26)와, 상부 프레임(22)와, 푸시로드(23)와 크랭크축(24)와 서보 모터(25)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the motion platform 20 includes a lower frame 27, a support 26, an upper frame 22, a push rod 23, a crankshaft 24, and a servo motor 25. It is configured to include.

하부 프레임(27)은 모션 플랫폼(20) 전체 구성을 지지하는 역할을 하며, 지지대(26)는 하부 프레임(27)과 상부 프레임(22) 사이에 설치되어, 상부 프레임(22)을 지지한다. The lower frame 27 serves to support the overall configuration of the motion platform 20, and the support 26 is installed between the lower frame 27 and the upper frame 22 to support the upper frame 22.

상부 프레임(22)은 푸시로드(23)와 크랭크축(24)을 통하여 서보 모터(25)에 연결되어 1자유도를 가지며 움직인다.The upper frame 22 is connected to the servo motor 25 through the push rod 23 and the crankshaft 24 to move with one degree of freedom.

지형 정보에 대응되는 각도를 θgeo, 현재 속도를 vcur라고 하면, 모션 플랫폼(20)의 보정 각도 φ는 다음과 같은 식으로 표현된다.If the angle corresponding to the terrain information is θ geo and the current velocity is v cur , the correction angle φ of the motion platform 20 is expressed by the following equation.

Figure 112011084846152-pat00001
Figure 112011084846152-pat00001

여기서 σ는 스노보드의 속도에 따른 가중치 값으로 속도가 증가할수록 사용자에게 더욱 빠른 속도를 체험할 수 있도록 하기 위함이다. 이는 사용자가 속도 Vcur 와 비교해서 지형 각도 θgeo에 대해서는 조금의 변화에도 쉽게 인지를 하기 때문이다. 모션 플랫폼(20)의 1 자유도는 최대 -20도에서 최대 20도 사이의 값을 가지기 때문에 속도 정보와 지형 정보는 둘다 -10에서 10 사이의 값을 가진다.Here, σ is a weight value according to the speed of the snowboard, so that the user can experience a faster speed as the speed increases. This is because the user can easily recognize the slight change in the terrain angle θ geo compared to the speed V cur . Since one degree of freedom of the motion platform 20 has a value between a maximum of -20 degrees and a maximum of 20 degrees, both the velocity information and the terrain information have values between -10 and 10.

구체적으로 지형 정보 θgeo는 현재 스노보드가 향하고 있는 방향에서 슬롭의 각도를 나타내며, 사용자는 모션 플랫폼(20) 상에서 지형의 각도를 체험한다. Specifically, the terrain information θ geo represents the angle of the slop in the direction the snowboard is currently facing, and the user experiences the angle of the terrain on the motion platform 20.

속도 정보 vcur는 스노보드가 얼마나 빠르게 내려가고 있는지를 나타내며, 모션 플랫폼(20)의 각도를 속도에 비례하여 기울여서 사용자는 속도를 체험한다. 사용자는 빠른 속도에 대해 모션 플랫폼(20)의 기울기를 통하여 약간의 두려움을 느낄 수 있다.The speed information v cur indicates how fast the snowboard is going down, and the user experiences the speed by tilting the angle of the motion platform 20 in proportion to the speed. The user may feel some fear through the tilt of the motion platform 20 with respect to the high speed.

사용자가 모션 플랫폼(20) 위에서 서서 물리적인 피드백을 제공받을 경우 지형과 속도 정보가 갑자기 변할 경우 중심을 잡기가 힘들다. 이를 최소화하기 위해 본 발명의 제어부(40)는 사용자의 움직임과 모션 플랫폼(20)의 움직임 변화를 줄여주는 에너지 제한 알고리즘(Energy Bounding Algorithm)을 적용한다. 사용자의 움직임과 모션 플랫폼(20)의 움직임 변화를 식으로 표현하면 다음과 같다. When the user stands on the motion platform 20 and receives physical feedback, it is difficult to center when the terrain and the speed information suddenly change. In order to minimize this, the controller 40 of the present invention applies an energy bounding algorithm that reduces the movement of the user and the movement of the motion platform 20. If the user's movement and the motion change of the motion platform 20 is expressed by the equation as follows.

Figure 112011084846152-pat00002
Figure 112011084846152-pat00002

위 식에서 θ는 사용자의 상체 기울기, φ는 모션 플랫폼(20)의 보정 기울기, θgeo는 지형의 기울기, vcur는 스노보드 속도를 의미하며, 위의 수학식 2를 미분하면 다음과 같은 식이 구해진다.In the above equation, θ is the user's upper body slope, φ is the correction slope of the motion platform 20, θ geo is the slope of the terrain, v cur means the snowboard speed, and the derivative of the above equation 2 gives the following equation Become.

Figure 112013087271205-pat00025
Figure 112013087271205-pat00025

또한, 스노보드 게임 중에 에너지는 다음과 같은 식으로 표현된다.In addition, during a snowboard game, energy is expressed as follows.

Figure 112013087271205-pat00026
Figure 112013087271205-pat00026

이때, E는 스노보드 게임 중의 발생 에너지이고, k1,k2,k3, k4는 각 벡터의 가중치를 나타내며, Eth는 미리 결정엔 에너지 임계값을 의미한다. 수학식 3 및 수학식 4로부터 모션 플랫폼(20)의 기울기 φ는 다음과 같이 구해진다.At this time, E is the energy generated during the snowboarding game, k 1 , k 2 , k 3 , k 4 represents the weight of each vector, and E th means an energy threshold in advance. From equations (3) and (4), the slope φ of the motion platform 20 is obtained as follows.

Figure 112013087271205-pat00027
Figure 112013087271205-pat00027

수학식 5에서 모션 플랫폼(20)의 보정 기울기 φ가 구해지면, 현재 프레임에서 최종 모션 플랫폼(20)의 기울기는 다음 식과 같이 구해진다.When the correction slope φ of the motion platform 20 is obtained in Equation 5, the slope of the final motion platform 20 in the current frame is obtained as follows.

Figure 112011084846152-pat00006
Figure 112011084846152-pat00006

위에서 θn+1은 현재 프레임의 모션 플랫폼(20)의 각도이며, θn은 이전 프레임의 모션 플랫폼(20)의 각도를 의미한다.From above, θ n + 1 is the angle of the motion platform 20 of the current frame, and θ n is the angle of the motion platform 20 of the previous frame.

본 발명은 이와 같은 방법으로 모션 플랫폼(20)의 기울기 정도로서 사용자에게 지형 정보 및 속도 정보를 제공함으로써 보다 실감 있는 스노보드 게임 환경을 제공한다.The present invention provides a more realistic snowboard game environment by providing terrain information and speed information to the user as the degree of inclination of the motion platform 20 in this way.

5 : 실감형 스노보드 장치 10 : 모션 센서
20 : 모션 플랫폼 30 : 디스플레이부
40 : 제어부5: realistic snowboard device 10: motion sensor
20: motion platform 30: display unit
40:

Claims (9)

사용자의 신체에 부착되어 사용자의 움직임을 감지하는 모션 센서;
사용자에게 실감형 인터랙션을 제공하기 위한 모션 플랫폼; 및
상기 모션 센서에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 상기 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어함으로써 사용자에게 지형 정보 또는 속도 정보를 제공하고,
상기 제어부는 상기 모션 플랫폼의 급격한 움직임을 방지하기 위해 미리 설정된 에너지 임계값을 넘지 않도록 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어하고,
상기 제어부는 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어하기위해 아래의 식(1)을 이용하여 모션 플랫폼의 기울기를 계산하고, 아래의 식(2)를 이용하여 현재 모션 플랫폼의 기울기를 결정하되,
식(1)은
Figure 112013087271205-pat00028
이고,
식(2)는
Figure 112013087271205-pat00029
이고,
상기 식(1)에서 Eth는 미리 설정된 에너지 임계값이고,
Figure 112013087271205-pat00013
는 사용자의 상체 기울기이고,
Figure 112013087271205-pat00014
geo는 지형의 기울기, Vcur는 스노보드의 속도이고,
Figure 112013087271205-pat00015
는 모션 플랫폼의 기울기이고, 상기 식(2)에서
Figure 112013087271205-pat00016
은 현재 프레임의 모션 플랫폼의 기울기이며,
Figure 112013087271205-pat00017
은 이전 프레임의 모션 플랫폼의 기울기이고,
상기 k1 은 θ2의 가중치, 상기 k2는 φ2의 가중치, 상기 k3는 θgeo 2의 가중치, 상기 k4는 vcur 2의 가중치인 것을 특징으로 하는 실감형 스노보드 장치.A motion sensor attached to the body of the user and detecting the movement of the user;
A motion platform for providing immersive interaction to a user; And
And a controller configured to provide an interaction movement corresponding to the movement information of the user received from the motion sensor to the user through the motion platform.
The controller provides terrain information or speed information to the user by controlling the inclination of the motion platform,
The controller controls the inclination of the motion platform so as not to exceed a preset energy threshold to prevent sudden movement of the motion platform,
The controller calculates the inclination of the motion platform using Equation (1) below to control the inclination of the motion platform, and determines the inclination of the current motion platform using Equation (2) below.
The equation (1)
Figure 112013087271205-pat00028
ego,
Equation (2)
Figure 112013087271205-pat00029
ego,
In Equation (1), E th is a preset energy threshold,
Figure 112013087271205-pat00013
Is the user's upper body slope,
Figure 112013087271205-pat00014
geo is the slope of the terrain, V cur is the speed of the snowboard,
Figure 112013087271205-pat00015
Is the slope of the motion platform,
Figure 112013087271205-pat00016
Is the slope of the motion platform of the current frame,
Figure 112013087271205-pat00017
Is the slope of the motion platform of the previous frame,
Wherein k 1 is a weight of θ 2 , k 2 is a weight of φ 2 , k 3 is a weight of θ geo 2 , and k 4 is a weight of v cur 2 . 제1항에 있어서,
사용자의 움직임에 대응되는 영상 정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 모션 센서에서 수신되는 사용자의 움직임 정보에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 상기 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 실감형 스노보드 장치.The method of claim 1,
Further comprising a display unit for providing image information corresponding to the movement of the user,
The controller provides sensory snowboarding apparatus for providing the user with the virtual image information or the actual image information corresponding to the user's motion information received from the motion sensor through the display unit. 제1항에 있어서,
상기 모션 센서는 사용자의 상체의 일부분에 부착되고,
상기 모션 센서에서 감지되는 사용자의 움직임 정보는 사용자의 상체의 일부분의 기울기 정보, 회전 정보, 방향 정보, 위치 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 실감형 스노보드 장치.The method of claim 1,
The motion sensor is attached to a part of the upper body of the user,
Motion sensor of the user sensed by the motion sensor includes a sensory snowboard device, characterized in that at least one of the inclination information, rotation information, direction information, position information of a portion of the user's upper body. 삭제delete 삭제delete 사용자의 신체에 부착된 모션 센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하는 단계; 및
상기 감지된 사용자의 움직임 정보에 대응되는 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 단계를 포함하고,
상기 인터랙션 움직임을 모션 플랫폼을 통해 사용자에게 제공하는 단계는,
상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어함으로써 사용자에게 지형 정보 또는 속도 정보를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 모션 플랫폼의 급격한 움직임을 방지하기 위해 미리 설정된 에너지 임계값을 넘지 않도록 상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어하고,
상기 모션 플랫폼의 기울기를 제어하기위해 아래의 식(1)을 이용하여 모션 플랫폼의 기울기를 계산하고, 아래의 식(2)를 이용하여 현재 모션 플랫폼의 기울기를 결정하되,
식(1)은
Figure 112013087271205-pat00030
이고,
식(2)는
Figure 112013087271205-pat00031
이고,
상기 식(1)에서 Eth는 미리 설정된 에너지 임계값이고,
Figure 112013087271205-pat00020
는 사용자의 상체 기울기이고,
Figure 112013087271205-pat00021
geo는 지형의 기울기, Vcur는 스노보드의 속도이고,
Figure 112013087271205-pat00022
는 모션 플랫폼의 기울기이고, 상기 식(2)에서
Figure 112013087271205-pat00023
은 현재 프레임의 모션 플랫폼의 기울기이며,
Figure 112013087271205-pat00024
은 이전 프레임의 모션 플랫폼의 기울기이고,
상기 k1 은 θ2의 가중치, 상기 k2는 φ2의 가중치, 상기 k3는 θgeo 2의 가중치, 상기 k4는 vcur 2의 가중치인 것을 특징으로 하는 실감형 스노보드 제어방법.Detecting a user's movement using a motion sensor attached to the user's body; And
Providing an interaction movement corresponding to the detected movement information of the user to the user through a motion platform,
Providing the interaction movement to the user through the motion platform,
Providing terrain information or speed information to the user by controlling the tilt of the motion platform,
Controlling the inclination of the motion platform so as not to exceed a preset energy threshold to prevent abrupt movement of the motion platform,
In order to control the tilt of the motion platform, the slope of the motion platform is calculated using Equation (1) below, and the slope of the current motion platform is determined using Equation (2) below.
The equation (1)
Figure 112013087271205-pat00030
ego,
Equation (2)
Figure 112013087271205-pat00031
ego,
In Equation (1), E th is a preset energy threshold,
Figure 112013087271205-pat00020
Is the user's upper body slope,
Figure 112013087271205-pat00021
geo is the slope of the terrain, V cur is the speed of the snowboard,
Figure 112013087271205-pat00022
Is the slope of the motion platform,
Figure 112013087271205-pat00023
Is the slope of the motion platform of the current frame,
Figure 112013087271205-pat00024
Is the slope of the motion platform of the previous frame,
K 1 is a weight of θ 2 , k 2 is a weight of φ 2 , k 3 is a weight of θ geo 2 , and k 4 is a weight of v cur 2 . 제6항에 있어서,
상기 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 가상 영상 정보 또는 실제 영상 정보를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실감형 스노보드 장치의 제어방법.The method according to claim 6,
And providing the virtual image information or the actual image information corresponding to the sensed movement of the user to the user through a display unit. 삭제delete 삭제delete
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