KR100422311B1 - 시뮬레이션 기기의 조종장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

사용자가 올라서거나 앉을 수 있도록 구비된 탑승수단에 구비되고, 사용자의 구름동작 의하여 제어신호를 출력하는 조종장치와, 상기 조종장치의 제어신호에 의해 저장된 가상현실 데이터를 호출하여 비디호 신호를 출력하는 제어장치와, 상기 제어장치로부터 비디오 신호를 입력받아 가상현실을 보여주는 디스플레이 장치를 포함하여 구성된 시뮬레이션 기기에 있어서,

상기 조종장치는,

사용자가 두발로 딪을 수 있도록 독립적으로 구비된 좌ㆍ우측 상판과;

상기 좌ㆍ우측 상판의 하부에 독립적으로 설치된 탄성부와;

상기 좌ㆍ우측 상판의 하강을 검출하는 좌ㆍ우측 검출장치와;

상부에 상기 각 구성부를 수용하는 기판;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 기기의 조종장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 사용자의 구름동작에 의하여 디스플레이 장치에 나타나는 가상현실의 제어가 가능함으로, 사용자와 가상현실 시뮬레이션 기기와 일치감을 느낄 수 있고, 종래의 단순동작에 의한 시뮬레이션 기기 보다 가상현실의 묘미를 즐길수 있다.

Description

시뮬레이션 기기의 조종장치 및 제어방법{Manipulator and control method for riding simmulator}

본 발명은 가상현실(VR:Virtual Reality) 시뮬레이션(Simmulation) 기기의 조종장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 올라서거나 앉을수 있도록 구비된 시뮬레이션 기기의 탑승수단에 구비된 조종장치를 이용하여 디스플레이 장치에 나타나는 시뮬레이션의 방향과 속도를 제어함으로서, 사용자가 보다 현실감을 느낄수 있도록 구성한 시뮬레이션 기기의 조종장치 및 제어방법에 관한 것이다.

도4는 일반적으로 탑승수단을 구비하고 있는 가상현실 시뮬레이션 기기의 전체구성을 나타내는 블록도이다.

가상현실 시뮬레이션 기기는 오락실과 같은 좁은 장소에 설치되어 운용되고 있는 것과, 놀이동산과 같은 비교적 넓은 장소에 설치되어 운용되는 것으로 분류할 수 있으며, 그 구성요소는 기기의 입력수단이 되는 장치로서, 가상현실의 전(前), 후(後), 좌(左), 우(右)의 방향전환을 할 수 있도록 구성된 방향전환 수단과, 속도의 가감(加減)속을 제어할 수 있는 액설레이터(Accelerator)와 같은 속도제어 수단을 포함하는 조종장치(41)와, 가상현실 시나리오에 따른 사용자의 조종장치 조작을 검출하고, 상기 검출에 의한 조종장치의 조작신호를 기능에 따라 분류하도록 구성된 검출수단(42)과, 상기 검출수단으로부터 분류된 신호를 입력받아, 각 신호에 따른 가상현실 데이터를 저장장치(44)로부터 호출하고, 상기 가상현실 데이터를 비디오신호로 변환하여 디스플레이 장치로 출력하도록 구성된 제어장치(43)와, 상기 제어장치의 제어신호와 비디오신호를 입력받아 가상현실 데이터를 순차적인 시나리오에 따라 디스플레이 할 수 있도록 구성된 디스플레이 장치(45)를 포함하여 구성된다. 이 중에서 상기 조종장치는 탑승수단에 구비되어 있으며, 탑승수단은 사용자가 직접 탑승하여 가상현실을 체험하게되는 요소로서, 게임의 다양성과 현실감을 결정하는 중요한 구실을 하게된다.

오락실에 설치되어 운용되는 가상현실 시뮬레이션 기기의 탑승수단은 자동차, 오토바이, 스키, 전투기와 같이 시나리오에 따라 다양한 형상으로 제작되고 있으며, 각 탑승수단에 구비되는 게임의 조종장치는, 자동차의 경우, 자동차의 핸들(Handle), 기어(Gear), 액셀레이터(Accelerator), 브레이크(Break), 오토바이의 경우, 액셀레이터(Accelerator), 브레이크(Break), 스키의 경우, 스키플레이트(Plate)와 폴(Pole), 전투기의 경우, 조이스틱(Joystick) 형상의 조종간이 된다. 이러한 각 조종장치들은 사용자가 현실과 같은 느낌을 받을 수 있도록 실제의 장치들과 유사하게 제작되고 있으며, 각 조종장치들은 센서 내지 스위치와 같은 비접촉, 접촉장치들과 인터페이스(Interface)하여 사용자의 의사전달 신호를 제어수단으로 전송하여 시뮬레이션의 속도와 방향을 제어할 수 있도록 구성된다.

또한, 놀이동산과 같은 비교적 넓은 장소에 설치되어 운용되는 가상현실 시뮬레이션 기기는, 시뮬레이션 외부 일측에 구비되어 시뮬레이션 기기의 모션(Motion)을 제어할 수 있도록 구성된 유압 또는 공압식의 실린더와, 시뮬레이션 기기 내의 공간에 여러 명의 사용자가 탑승하도록 앉을 수 있도록 구비된 좌석과, 사용자가 주시할 수 있도록 사용자와 마주보는 면에 구비되고. 가상현실을 나태낼 수 있도록 구성된 디스플레이 장치를 포함한다.

그러나, 상기 오락실에 설치되어 운용되는 가상현실 시뮬레이션 기기의 조종장치는 일반적으로 시뮬레이션 기기의 탑승수단에 구비만 되어 있을 뿐, 탑승수단과는 무관하게 시뮬레이션 기기를 제어할 수 있도록 구성되었다. 따라서, 탑승수단이 시뮬레이션 기기의 제어와는 무관하며, 단지 사용자가 앉거나 서있는 수단에 불과하다는 것을 의미한다. 또한 탑승수단이 어떠한 형태로 구성되든지 시뮬레이션 시나리오와는 관계가 없다는 것을 의미하기도 한다. 이것은 사용자가 가상현실 시뮬레이션 기기의 조종장치와 디스플레이 장치에 나타나는 가상현실 시뮬레이션만으로 가상현실을 즐기고 있으며, 단순한 동작에 의하여 가상현실 시뮬레이션을 제어하고 있다고 할 수 있다.

또한, 상기 놀이동산에 설치되어 운용되는 가상현실 시뮬레이션 기기는 사용자의 의사와 관계없이 순차적인 프로그램에 의한 가상현실 시뮬레이션과, 상기 가상현실 시뮬레이션에 일치하는 실린더의 동작과 함께 가상현실을 제공하며, 이 때 사용자는 어떠한 동작도 취하지 않고 좌석에 앉아 가상현실 입체영상만을 즐기는 형태가 된다.

이와 같이 가상현실 시뮬레이션 기기의 탑승수단은 사용자가 앉거나 서있을 수 있도록 구비된 하나의 수단에 불과하며, 가상현실 시뮬레이션의 시나리오에 따른 특정 형상으로 구비가 될 뿐, 가상현실의 진행과는 무관하게 구성되어있다. 따라서 사용자는 가상현실 시뮬레이션 기기의 현실감을 마음껏 즐길수 없으며, 가상현실의 입체감을 느끼지 못하게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 가상현실을 이용한 시뮬레이션 기기의 단점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 탑승수단에 앉거나 올라선 사용자의 구름동작에 의하여 게임 시나리오가 연출되고, 가상현실 시뮬레이션의 속도제어와 방향제어가 가능한 가상현실 시뮬레이션 기기의 탑승수단에 구비된 조종장치와 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자의 구름동작 의하여 방향제어 신호와 속도제어 신호를 출력할 수 있도록 분할된 상판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 의한 조종장치의 전체구성을 나타내는 사시도,

도2a는 본 발명에 의한 시뮬레이션 기기의 센서동작 과정을 설명하기 위한 순서도,

도2b는 본 발명에 의한 조종장치의 동작을 나타내는 예시도,

도3은 본 발명에 의한 시뮬레이션 기기의 전체구성을 나타내는 사시도,

도4는 일반적인 시뮬레이션 기기의 전체구성을 나타내는 블럭도,

도5는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 사시도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10.... 상판, 11.... 탄성부,

12.... 검출장치, 13.... 브라켓,

14.... 지지부, 15.... 기판과 지지부의 연결축,

20... 기판, 30.... 고정축 지지판,

31.... 베어링, 32.... 고정축,

45....디스플레이 장치, 51.... 제어장치,

60....게임수단, 100... 탑승수단.

상기 기술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

탑승수단에 구비되는 조종장치는, 사용자가 두발로 딪을 수 있도록 독립적으로 구비된 좌ㆍ우측 상판과;

상기 좌ㆍ우측 상판의 하부에 각각 설치된 좌ㆍ우측 탄성부와;

상기 좌ㆍ우측 상판의 하강을 검출하는 좌ㆍ우측 검출장치와;

상기 각 구성부를 상부에 수용하는 기판;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 좌ㆍ우측 상판에 두발을 딪고 있는 사용자가 좌ㆍ우측 상판 중에서 우측 상판에 체중을 싣는 경우, 상기 우측 발에 대응하는 우측상판이 하강하면서 우측 상판의 하강을 우측 검출장치가 감지하며, 사용자가 좌측 발에 체중을 싣는 경우, 상기 좌측 발에 대응하는 좌측 상판이 하강하면서 좌측 상판의 하강을 좌측 검출장치가 감지하게 된다.

상기 조종장치의 상판(10)과 지지부(14)는 사용자의 체중과 구름동작에 의한 힘을 지지할 수 있도록 견고한 재질을 사용하며, 지지부(14)의 높이는 탑승수단의 파손방지를 위하여 제작시에 소정 높이를 설정하여 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명에 의한 가상현실 시뮬레이션 기기의 제어방법은

A)좌측의 검출장치에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우(S101), 가상현실에서의 진행방향이 좌측으로 회전하도록 제어하고(S105),

B)우측의 검출장치에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우(S107), 가상현실에서의 진행방향이 우측으로 회전하도록 제어하고(S108),

C)좌ㆍ우측의 검출장치에서 상판의 움직임이 소정 빈도 이상 검출되는 경우(S103), 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 가속되도록 제어하고(S104),

D)좌ㆍ우측의 검출장치에서 상판의 움직임이 소정 빈도 이하 검출되는 경우, 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 속도가 유지되도록 제어하는(S106),

것을 특징으로 하는 가상현실 시뮬레이션 탑승수단의 조종방법을 제공한다.

상기 검출장치에 의해 검출된 좌ㆍ우측 상판의 움직임 신호는 제어장치의 입력단에 입력되어 상기 제어방법에 따라 저장장치로부터 가상현실을 호출하여 비디오 신호를 디스플레이 장치에 출력하여 가상현실을 나타나게 한다. 이 때 제어장치는 검출장치로부터 좌ㆍ우측 상판의 움직임에 따라 방향제어신호와 속도제어신호를 입력받아 비디오 신호를 출력하는데, 디스플레이 장치에 나타나는 가상현실은 상기 방향제어신호에 따라 사용자가 좌측방향 또는 우측방향으로 진행할 수 있도록 비디오 신호를 출력함으로서 가상현실의 방향이 변화하게 된다. 또한, 속도제어신호에 따라 가상현실은 현재 진행하고 있는 방향에서 빠르거나 느리게 변화할 수 있도록 비디오 신호를 출력하여 사용자가 속도감을 느낄 수 있도록 한다.

상기 상판(10)은 본 발명의 실시예에서 두부분으로 나뉘어 있지만, 필요한 경우 제작자의 의도에 맞게 소정 개수로 분할하여 제어신호를 송출할 수 도 있다.

한편, 본 명세서에서 검출장치(12)는 좌측검출장치(12a)와 우측검출장치(12b)를 포함하는 의미로서 기재한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 가상현실 시뮬레이션 기기의 탑승수단에 구비된 조종장치 및 조종장치의 제어방법을 설명하기로 한다.

도면에 도시된 장치는 단지 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 제시한 실시 예일뿐, 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 개념과 기능에 해당하는 많은 실시 예가 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 제작될 수 있음은 당연할 것이다.

도1은 본 발명에 의한 조종장치(41)의 전체구성을 나타내는 사시도로서, 상기 기술한 바와 같이 평행한 상판과 기판사이에 상기 상판(10)을 지지하고 사용자의 구름동작에 의하여 상판의 축이되는 지지부(14)와, 상기 사용자의 구름동작에 의해 상판의 상ㆍ하 움직임이 가능하도록 구비된 탄성부(11)와, 상기 사용자의 구름동작에 의한 분할된 상판의 움직임을 검출하는 검출장치(12)가 구비되어 있다.특히, 상기 상판은 하부에 구비된 브라켓(13)에 지지부의 베어링(도시하지 않음)을 삽입하여 축(15)으로 고정함으로서 상ㆍ하 움직임이 가능하도록 구성되어있다.(도2b 참조) 본 도면에서는 베어링이 삽입된 축을 가상하였지만, 필요에 따라서는 베어링이 없이 상기 지지부와 상판을 단순한 힌지(hinge) 형태로 회전가능하도록 축결합하는 것도 가능하다. 한편, 상기 탄성부(11)는 지지부(14)와 높이를 같이하여 상판(10)과 기판(20)이 수평이 되도록 구비하고, 복원력을 가지는 탄성체를 이용하여 사용자의 구름에 의한 상판의 상ㆍ하 움직임이 가능하도록 구성되었는데, 바람직하게는 원형스프링 내지 판형스프링을 탄성부(11)에 사용할 수 있다.

도2a는 본 발명에 의한 탑승수단의 동작을 나타내는 예시도로서 사용자의 구름동작에 의하여 상판의 상ㆍ하 움직임을 도시한 것이고, 도2b는 시뮬레이션 기기의 센서동작 과정을 설명하기 위한 순서도이며, 도3은 본 발명에 의한 시뮬레이션 기기의 전체구성을 나타내는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상판(10)은 본 발명의 실시 예에서 두부분으로 나뉘어져 있으며, 디스플레이 장치(45)와 마주한 탑승수단(100)에 구비되어 있다.(도3 참조) 상기 탑승수단의 상판에 올라선 사용자(200)는 가상현실 시나리오에 따라 상판(10) 위에서 구름동작을 하게되며, 구름동작은 상기 상판(10)의 하부에 구비된 검출장치(12)에 의하여 검출된다.

두부분으로 분리되어 있는 상판의 갯수만큼 구비된 검출장치의 신호는 제어장치에 입력되어 각기 다른 신호를 출력할 수 있도록 구성되며, 제어장치에서 출력하는 신호는 가상현실 시뮬레이션의 방향제어신호와 속도제어신호가 된다.

좌측검출장치(12a)에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우(S101), 가상현실 시뮬레이션의 좌측으로 회전하도록 제어신호를 출력하고(S105), 우측검출장치(12b)에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우(S107), 가상현실 시뮬레이션의 진행방향이 우측으로 회전하도록 제어신호를 출력하고(S108), 좌ㆍ우측의 검출장치(12)에서 동시에 상판의 움직임이 소정 빈도 이상 검출되는 경우(S103), 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 속도가 가속되도록 제어신호를 출력한다.(S104) 본 발명에서는 속도가속신호의 기준을 10회/10초라고 정의하였지만, 기준횟수는 시뮬레이션 기기의 셋팅에 의하여 재정의 할 수 있다. 또한, 좌ㆍ우측의 검출장치(12)에서 어떠한 신호도 검출되지 않는 경우, 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 속도가 감속되도록 제어신호를 출력한다.(S109)

좌측 상판구름	우측 상판구름	횟수	제 어 신 호
0	0	10회/10초 미만	속도감속신호
1	0	10회/10초 미만	좌측회전신호
0	1	10회/10초 미만	우측회전신호
1	1	10회/10초 미만	속도유지신호
1	1	10회/10초 이상	속도가속신호

(상판구름 동작검출 : 1 상판구름 동작미검출 : 0)

상기 검출장치(12)는 접촉센서 내지 비접촉 센서로 구성될 수 있으며, 비접촉센서로서 구성할 시에는 적외선센서, 초음파센서, 포토커플러(Photo Coupler)를사용할 수 있다. 특히, 초음파센서는 송신부와 수신부를 포함하여 구성되며 송신되는 초음파의 반사로 인하여 구름동작을 검출할 수 있음으로 본 발명에 적합하다 할 수 있다.

도5는 본 발명에 의한 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 것으로서, 기판(20)의 하부중심부에 고정설치되고, 고정축 지지판(30)의 고정축이 축설되어 좌ㆍ우 회전 가능하도록 베어링(31)을 구비한 탑승수단을 나타낸 것이다. 상기 고정축 지지판(30)의 고정축은 기판이 물리적인 힘에 의하여 회전할 수 있도록 구비될 수 도 있지만, 전기적인 신호에 의하여 회전할 수 있는 전동기의 회전축이 될 수 도 있다.

본 발명은 사용자의 구름동작에 의하여 디스플레이 장치에 나타나는 가상현실의 제어가 가능함으로, 사용자와 가상현실 시뮬레이션 기기와 일치감을 느낄 수 있고, 종래의 단순동작에 의한 시뮬레이션 기기 보다 가상현실의 묘미를 즐길수 있다.

Claims (3)

1. 사용자가 올라서거나 앉을 수 있도록 구비된 탑승수단에 구비되고, 사용자의 조작에 따라 제어신호를 출력하는 조종장치와, 상기 조종장치의 제어신호에 따라 저장된 가상현실 데이터를 호출하여 비디호 신호를 출력하는 제어장치와, 상기 제어장치로부터 비디오 신호를 입력받아 가상현실을 보여주는 디스플레이 장치를 포함하여 구성된 시뮬레이션 기기에 있어서,

   상기 조종장치는,

   사용자가 두발로 딪을 수 있도록 독립적으로 구비된 좌ㆍ우측 상판과;

   상기 좌ㆍ우측 상판의 하부에 각각 설치된 좌·우측 탄성부와;

   상기 좌ㆍ우측 상판의 하강을 검출하는 좌ㆍ우측 검출장치와;

   상부에 상기 각 구성부를 수용하는 기판;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 기기의 조종장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출장치는 접촉식 또는 비접촉식 센서를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 기기의 조종장치.
3. 제1항의 조종장치가 적용된 시뮬레이션 기기의 제어방법에 있어서,

   A)좌측의 검출장치에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우, 가상현실에서의 진행방향이 좌측으로 회전하도록 제어하고,

   B)우측의 검출장치에서만 상판의 움직임이 검출되는 경우, 가상현실에서의 진행방향이 좌측으로 회전하도록 제어하고,

   C)좌ㆍ우측의 검출장치에서 상판의 움직임이 소정 빈도 이상 검출되는 경우, 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 가속되도록 제어하고,

   D)좌ㆍ우측의 검출장치에서 상판의 움직임이 소정 빈도 이하 검출되는 경우, 가상현실이 진행하고 있는 방향에서 감속되도록 제어하는,

   것을 특징으로 하는 시뮬레이션 기기의 제어방법.