KR100439214B1 - 운동감각 반영 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들어 액션 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 실제 게임 조작자가 느낄 수 있게 하는 운동감각 반영 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 실제 체감할 수 있도록 간접적으로 충격력, 반력, 관성력 등을 조작자 혹은 사용자에게 전달하는 간단하고 단순한 구조의 기구부와, 이 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와, 작동부의 동작을 감지하는 센서부, 조작자 혹은 사용자에게 전달할 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 인터페이싱(interfacing)하여 전달하는 인터페이스부, 인터페이스부에서 전달된 움직임 정보를 처리하고 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 체감할 수 있도록 상기 기구부와 작동부 등을 제어하는 제어부를 구비하여 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 유사하게 감각적으로 체감할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 조작자 혹은 사용자의 발과 같은 신체를 지지할 수 있는 간단하고 단순한 구조의 체감 운동부재를 통해 조작자 혹은 사용자에게 반력, 충격력 등을 제공할 수 있게 함으로써 체감 효과와 성능은 향상시키고 저렴한 비용으로 대중화 상용화를 달성할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하는 운동감각 반영 장치에 있어서, 상기 조작자가 발을 지지하며 그 곳에서 조작자가 실제 운동감각을 체감하게 되는 체감 운동부재와; 상기 조작자가 실제 운동감각을 체감하도록 상기 체감 운동부재에 충격력, 반력, 회전력 등을 전달하는 기구부와; 상기 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와; 상기 작동부의 동작을 감지하는 센서부와; 상기 조작자에게 전달할 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 인터페이싱하여 전달하는 인터페이스부와; 상기 인터페이스부에서 제공된 움직임 정보를 처리하고 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 상기 조작자가 체감할 수 있도록 상기 각 부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 기구부는 상기 작동부의 구동력을 기구적으로 변환하여 상기 운동부재가 3차원(3D) 공간상 수평/수직방향의 직선/회전운동하도록 하고, 이를 통해 상기 조작자가 관성력과 같은 간접적인 힘 혹은 직접적인 힘을 체감하도록 함으로써 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 상기 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

운동감각 반영 장치{Apparatus for motion reflection}

본 발명은 예를 들어 액션 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 실제 게임 조작자가 느낄 수 있게 하는 운동감각 반영 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 실제 체감할 수 있도록 충격력, 반력 등을 조작자 혹은 사용자에게 전달하는 간단하고 단순한 구조의 기구부와, 이 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와, 작동부의 동작을 감지하는 센서부, 조작자 혹은 사용자에게 전달할 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 인터페이싱하여 전달하는 인터페이스부, 인터페이스부에서 전달된 움직임 정보를 처리하고 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 체감할 수 있도록 상기 기구부와 작동부 등을 제어하는 제어부를 구비하여 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자 혹은 사용자가 유사하게 감각적으로 체감할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치에 관한 것이다.

한편, 본 발명은 조작자 혹은 사용자의 발과 같은 신체를 지지할 수 있는 간단하고 단순한 구조의 체감 운동부재를 통해 조작자 혹은 사용자에게 반력, 충격력, 관성력 등 간접적인 방식의 힘 혹은 직접적인 방식의 힘을 제공할 수 있게 함으로써 체감 효과와 성능은 향상시키고 저렴한 비용으로 대중화 상용화를 달성할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사용자가 마치 어떤 실제의 세계에 놓여 있는 것처럼 느끼게 하는 가상의 상황은 게임에 많이 적용되는데, 게임에 적용되는 가상의 상황은 통상 시각 및 청각을 통해 전달된다. 예를 들어, 액션 게임을 하는 경우, 게임기의 화면에는 가상의 상대방 캐릭터(avatar)와 게임 플레이어(조작자, 사용자)가 조작하게 되는 가상의 조작자 캐릭터가 존재한다. 이들 가상의 캐릭터들을 통해 게임 플레이어는 게임을 즐긴다. 즉, 게임 플레이어는 버튼, 조이스틱과 같은 게임기의 조작장치를 통해 조작자 캐릭터를 조작하여 상대방 캐릭터와 액션 결투을 한다. 자동차 게임 혹은 비행 시뮬레이션 게임 등등의 경우에도 액션 게임의 경우와 마찬가지로 화면상에 디스플레이되는 가상의 상황에서 게임 플레이어는 게임을 하게 된다.

또한, 널리 알려진 모의 비행 시뮬레이터용 기구류와 같은 모의 실험용 장치에서도 가상의 상황이 폭넓게 이용된다는 것은 널리 알려진 사실이다.

상기와 같이 가상의 상황을 이용하는 게임과 기타 장치에 있어서, 시각 청각 등의 자극과, 신체의 일부 또는 전부의 운동감각을 자극하는 장치를 통해 가상의 상황을 조작자(게임 플레이어, 사용자)(이하, 게임 플레이어/조작자/사용자는 같은 의미로 사용한다)가 체감할 수 있도록 하고 있다.

상기와 같이 가상의 상황을 조작자가 체감할 수 있도록 하는 장치, 특히 운동감각을 자극하는 장치에는, 힘 반영 조이스틱, 모의실험용 탑승장치, 유희용 탑승장치 등이 있는데, 상기 힘 반영 조이스틱은 조작자의 신체 중 손을 위주로 한 반력 체감 조작기로서 주로 촉각을 위주로 한 자극만을 제공하기 때문에 상황전달에 한계가 있다.

그리고, 종래의 모의실험용 탑승장치는 사용자의 전신에 다양한 운동감을 제공하지만, 사용자 거동의 부자유스러움을 유발하는 문제점과, 장치가 거대해지고 정밀 제어기구가 수반되어야 하는 문제점과, 고가의 장비로서 특수분야에 한정되어 사용되는 등의 문제점을 가지고 있다.

또한, 유희용 탑승장치는 자동차 경주 게임, 전투기 조종 게임 등 좌석에 앉은 사용자에게 1 자유도의 진동 또는 회전을 가하는 단순한 형태의 장치로서 가상의 상황과 매칭이 되지 않는 실질적이지 못한 운동감각만을 제공하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 가상의 상황과 실질적으로 연동되어 조작자가 신체의 전신 혹은 다리와 같은 신체의 일부를 주 대상으로 운동감각을 체감할 수 있도록 그 구조가 간단하고 단순한, 저가의 비용에 의해 달성할 수 있는 운동감각 반영 장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가 실제 체감할 수 있도록 충격력, 반력 등을 조작자에게 전달하는 간단하고 단순한 구조의 기구부와, 이 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와, 작동부의 동작을 감지하는 센서부, 조작자 혹은 사용자에게 전달할 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 추출하여 제공하는 인터페이스부, 인터페이스부에서 제공된 움직임 정보를 처리하고 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가 체감할 수 있도록 상기 기구부와 작동부 등을 제어하는 제어부를 구비하여 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가 유사하게 감각적으로 체감할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 최대한 실제적인 감각을 제공하기 위하여 적어도 2자유도 이상의 다양한 움직임을 구현하는 다(多) 자유도로 작동하는 조작자 혹은 사용자의 발과 같은 신체를 지지할 수 있는 간단하고 단순한 구조의 체감 운동부재를 통해 조작자에게 반력, 충격력 등을 제공할 수 있게 함으로써 체감 효과와 성능은 향상시키고 저렴한 비용으로 대중화 상용화를 달성할 수 있도록 한 운동감각 반영 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자의 거부감 또는 사용의 부담감을 갖지 않도록 외형상 기구 내부에 탑승하거나 몸통 등을 구속하지 않도록 한 운동감각 반영 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 운동감각 반영 장치의 구성 개념도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 운동감각 반영 장치의 블록 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 체감 운동부재와 기구부, 작동부, 센서부의 상세 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 체감 운동부재와 기구부의 운동상태의 개념을 도시한 것으로서,

도 5a는 직진운동 상태의 개념도,

도 5b는 회전운동 상태의 개념도,

도 5c는 직진운동과 회전운동이 복합된 상태의 개념도.

도 6은 본 발명에 따라 사용자가 운동감각을 체감하는 상태의 예시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 체감 운동부재 20 : 기구부

30 : 작동부 40 : 센서부

50 : 제어부 60 : 인터페이스부

200 : 가상상황 구현장치(게임장치)

m : 조작자

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 운동감각 반영 장치는,

가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하는 운동감각 반영 장치에 있어서, 상기 조작자가 발을 지지하며 그 곳에서 조작자가 실제 운동감각을 체감하게 되는 체감 운동부재와; 각각의 운동이 상호 독립적인 복수개의 자유도 운동부재들로 구성되어 상기 조작자가 실제 운동감각을 체감하도록 상기 체감 운동부재에 충격력, 반력, 회전력 등을 전달하는 기구부와; 상기 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와; 상기 작동부의 동작을 감지하는 센서부와; 상기 조작자에게 전달할 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 인터페이싱(interfacing)하여 제공하는 인터페이스부와; 상기 인터페이스부에서 제공된 움직임 정보를 처리하고 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 상기 조작자가 체감할 수 있도록 상기 각 부를 제어하는 제어부;를 포함하고,

상기 기구부는, 상기 작동부의 구동력을 기구적으로 변환하여 상기 운동부재가 3D 공간상 수평/수직방향의 직선/회전운동하도록 된 점에 그 특징이 있다.

상기 작동부는 전기모터와 리니어 모터, 유공압 작동기 및 솔레노이드와 같은 능동 작동기구와, 탄성체와 감쇠기, 중력/질량을 이용한 수동기구를 포함하여 이용하도록 되며, 상기 인터페이스부는 상기 가상의 상황을 구현하는 게임기와 같은 소정의 장치와 유/무선 통신으로 연결되도록 하는 통신포트(port)를 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하는 운동감각 반영 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 운동감각 반영 장치의 구성 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 운동감각 반영 장치의 블록 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 체감 운동부재와, 기구부, 작동부, 센서부의 상세 구성도이다. 도 5는 본 발명에 따른 체감 운동부재와 기구부의 운동상태의 개념을 도시한 것으로서, 도 5a는 직진운동 상태의 개념도이고, 도 5b는 회전운동 상태의 개념도, 도 5c는 직진운동과 회전운동이 복합된 상태의 개념도이다. 도 6은 본 발명에 따라 사용자가 운동감각을 체감하는 상태의 예시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 운동감각 반영 장치는, 조작자(m)가 신체의 일부, 일예로 발을 지지하며 그 곳에서 조작자(m)가 실제 운동감각을 체감하게 되는 체감 운동부재(10)와, 조작자(m)가 실제 운동감각을 체감하도록 체감 운동부재(10)에 충격력, 반력, 회전력 등을 전달하는 기구부(20)와, 기구부(20)에 구동력을 제공하는 작동부(30)와, 작동부(30)의 동작을 감지하는 센서부(40)와, 조작자(m)에게 전달할 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 추출하여 이를 하기의 제어부(50)에 제공하는 인터페이스부(60), 및 인터페이스부(60)에서 제공된 움직임 정보를 처리하고 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자(m)가 체감할 수 있도록 상기 각 부(20,30, 60)를 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다. 여기서, 기구부(20)는 도 4에 도시한 바와 같이 그 각각의 운동이 별도의 독립적인 다수개의 자유도 운동부재들(22..28)로 구성되고, 작동부(30)는 바람직하게 전기모터(31)와 미도시한 리니어 모터, 유공압 작동기 및 솔레노이드와 같은 능동 작동기구와, 탄성체와 감쇠기, 중력/질량을 이용한 수동기구를 포함하여 이용될 것이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

인터페이스부(60)는 상기 가상의 상황을 구현하는 게임장치와 같은 소정의 장치(200)와 유/무선 통신으로 연결되도록 하는 통신포트(미도시)를 갖을 것이라는것은 당업자에게 자명할 것이다.

상기와 같은 본 발명 운동감각 반영 장치의 작용과 그 구성을 도 1 내지 도 6을 참조하여 보다 더 구체적이고 상세하게 설명하면 다음과 같다.

체감 운동부재(10)는 조작자(m)의 신체, 바람직하게는 조작자(m) 신체의 일부, 예를 들면 발을 간단히 고정하거나 편안히 올려 놓을 수 있는 1개 혹은 다수개의 부재(예; 판부재)로 되며, 기구부(20)는 체감 운동부재(10)를 직선, 회전 및 높낮이 운동시키는 다(多) 자유도 운동부재(22..28)들로 이루어진다. 다 자유도 운동부재(22..28)들은 각각 1자유도 이상의 운동이 가능한 기구물들로서 이 기구물들이 각각 1자유도씩인 경우 2개 이상의 기구물들이 체감 운동부재(10)을 구동하기 때문에 체감 운동부재(10)는 수평/수직의 공간상 2자유도 이상의 복합적인 운동을 구현한다. 따라서, 체감 운동부재(10)에 있는 조작자(m)는 2자유도 이상의 복합적인 운동 체감을 느낄 수 있다.

도 1에서 미설명된 도면부호 100은 본 발명의 운동감각 반영 장치가 2자유도 이상의 복합적인 운동을 구현한다는 것을 이론적인 개념으로 나타낸 운동요소의 집합체이다. 도 5를 참조하면, 체감 운동부재(10)는 제어부(50)에서 설정된 소정의 속도로 직선운동을 할 수 있으며(도 5a), 제어부(50)에서 설정된 소정의 각속도로 회전운동을 할 수 있으며(도 5b), 제어부(50)에서 설정된 소정의 속도와 각속도로 직선/회전 운동을 복합적으로 할 수 있다(도 5c). 이와 같은 체감 운동부재(10)의 운동에 따르면, 조작자(m,m')는 도 6에 도시한 바와 같은 운동감각을 체감할 수 있다. 즉, 액션 게임과 같은 가상의 상황에서 조작자의 캐릭터가 상대방 캐릭터에게주먹을 맞았다면, 본 발명 운동감각 반영 장치에 의해서 체감 운동부재(10)는 앞쪽으로 직선운동을 하여 조작자(m')가 관성력에 의해서 뒤로 밀리도록 함으로써 조작자(m)는 가상의 상황을 실제 직접 체감할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 작동부(30)는 기구부(20)의 각 운동 기구물을 구동시키며, 센서부(40)는 소정의 센서(s)들을 통해 작동부(30)와 작동부(30)의 제어를 위한 작동부(30)의 동작을 감지한다. 작동부(30)와 센서부(40) 각각을 구성하는 작동기들과 센서들의 선택은 공지공용의 기술을 통해 조작자(m)에게 전달하고자 하는 운동의 내용, 즉 속도, 가속도, 힘 등의 구현에 적절한 것으로 선정할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

제어부(50)는 조작자(m)가 접하고 있는 체감 운동부재(10)가 조작자(m)에게 운동감각을 전달할 수 있는 운동을 구현하도록 작동부(20)의 모터(31)와 같은 각 구성요소들을 제어하는 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고, 인터페이스부(60)를 통하여 게임 상황과 같은 가상 상황을 구현하는 장치(200) 본체로부터 명령을 입력받아, 제어동작을 수행한다. 제어부(50)는 구현하고자 하는 운동감 내용에 따라 간단한 시퀀스 제어로부터 조작자(m)와 작동부(30)의 동역학을 고려한 원격 힘 반영 제어방식까지 다양한 제어방식을 가질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 제어부(50)는 간단한 논리회로로부터 정밀한 알고리즘 구현을 위한 마이크로프로세서 혹은 PC(Personal Computer)급의 회로까지 포함할 수 있다.

인터페이스부(60)는 오락장의 게임기와 같은 가상의 상황을 구현하는 장치(200)로부터 조작자(m)에게 전달하여야 하는 운동감의 연산/환산된 데이터를전달받는 통신부로서의 역할을 한다. 따라서, 인터페이스부(60)는 가상상황을 구현하는 장치(200)와 유/무선의 통신으로 연결하는 다수의 통신포트로서 1개 이상의 본 발명 운동감각 반영 장치와 연결된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 운동감각 반영 장치는 가상의 상황을 구현하는 (게임)장치(200)와 조작자(m)가 유기적으로 관련되는데, 이들의 유기적 작용을 요약적으로 설명하면 다음과 같다.

가상상황에서의 조작자 캐릭터의 활동에 따라 조작자 캐릭터가 느끼는 운동감을 연산/환산 데이터로서 인터페이스부(200)가 인터페이싱한다. 운동감각 반영 장치는 조작자(m)가 접촉되어 있는 체감 운동부재(10) 및 이 운동부재(10)와 관련한 기구물들의 기구학 모델에 따라 가상 상황에서의 운동감을 본 발명 기구물들의 운동방식으로 환산한다. 즉, 게임장치(200)의 가상상황에서의 움직임은 본 발명 운동감각 반영 장치의 인터페이스부(60)를 통하여 환산된 운동 데이터로 전달되고, 전달된 운동 데이터는 운동감각 반영 장치의 각 기구물들의 제어 입력신호로 입력되고, 각 기구물들은 해당 운동동작을 한다. 이로써, 본 발명 운동감각 반영 장치의 기구물들의 제어운동 동작결과에 따라 체감 운동부재(10)에 접촉하고 있는 조작자(m)는 가상상황에서의 운동감을 온몸으로 느낀다. 도 3에서 미설명된 도면부호 250은 게임장치(200)와 관련한 조작 입력장치이다.

본 발명 운동감각 반영 장치의 운동감 반영/전달 방식은 실질적으로 가상상황에서 조작자(m)에게 전달하고자 하는 운동감 종류 그 자체로서 그 내용에 따라 충격, 진동, 순간 가속도, 힘 반영 등으로 이루어지는데, 이들에 대해 살펴보면 다음과 같다.

본 발명 운동감각 반영 장치의 가속도/힘 반영 제어는, 직접 힘 센서를 이용하거나 작동부(30)의 소비동력을 이용한 방식의 힘 반영 제어와, 체감 운동부재(10)의 가속도/힘(체감력)의 직접 제어, 조작자(m)의 체중 등의 모델을 고려한 가속도 제어 등의 정성적일 뿐만 아니라 정량적 제어 및 고급 제어이론을 적용하여 사실감 높은 운동감의 전달 제어 등 다양할 수 있다.

본 발명 운동감각 반영 장치의 충격/진동식 제어는, 관성력과 순간 동역학, 즉 조작자(m)의 체중, 작용력의 위치를 고려한 충격 또는 진동 전달방식의 제어와, 가상상황내의 운동감의 단순화된 성분에 따라 작동부(30)를 구동, 조작자(m)의 균형, 중심 흩트려 놓음 등등 비교적 간단한 방식으로 운동감의 주요 요소를 전달한다.

상술한 내용을 근거로 해서 본 발명과 종래의 운동감각 체감장치와의 차이점과 이로부터 얻을 수 있는 이점을 살펴보면, 기존의 운동감각 체감장치(예; 탑승 시뮬레이터 류)의 제어방향은 전달하여야 하는 운동감(속도 등)을 그대로 반영하여 움직임을 구현하는 방식임에 비해, 본 발명의 운동감각 반영장치는 종래와는 반대로 조작자의 질량(체중)을 고려하여 움직임 또는 힘을 가하였을 때 실제로 체감하는 움직임 또는 힘(관성력 등의 반력)을 발생시키는 간접적인 방식을 취함으로써 기존 장치에서 느낄 수 없었던 전혀 새로운 감각의 운동감각을 체감할 수 있다. 물론, 본 발명의 운동감각 반영장치는 본 발명의 구성요소들을 통해 종래의 운동감각 체감장치에서와 같이 운동감을 그대로 반영하는 직접적인 방식의 운동감(힘)을 체감할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 운동감각 반영장치는 직접 방식과 간접 방식을 선택적으로 또는 혼용하여 사용할 수 있어 조작자는 다양한 운동감각을 체감할 수 있다.

본 발명 운동감각 반영 장치의 해당 용도에 따른 실제 적용방식의 구성예와 작용예를 참고적으로 정리하면 아래와 같다.

- 용도: 가상상황 내에서 조작자(m)의 가상 캐릭터(모델)(avatar)가 경험하는 환경, 다른 캐릭터와의 충돌, 충격 등에 의해 발생되는 전신 충격의 전달

- 체감운동 방식: 체감 운동부재 1개와 직선운동 기구물에 의한 2자유도 운동, 전기모터와 논리회로에 의한 시퀀스(순차) 제어

- 기구부: 조작자가 올라서는 체감 운동부재, 운동부재에 부착되어 운동부재를 구동시키는 직선 운동기구부 2조

- 작동부, 센서부: 각 직선 운동 기구부는 1개의 모터와 간단한 슬라이드-크랭크 식의 회전운동-직선운동 변환 기구부, 그리고 회전운동부의 작동 범위를 결정하는 위치 센서들로 구성

- 작동부 제어: 작동부의 모터는 게임장치로부터의 정/역 회전방향의 명령과 구동/정지 명령, 센서부의 위치센서들로부터의 최대 정방향 위치/최대 역방향 위치/중간 위치 감지신호들로 구성되는 순차 제어에 의하여 정지-정(역)방향 구동-역(정)방향 복귀-정지의 기본 운동으로 구성되는 2개의 직선운동을 구현(도 4 참조)

- 조합된 동작/강도: 병렬로 배치된 2개의 직선운동은 하나의 체감 운동부재가 수평면 상의 2자유도 운동을 하도록 한다. 구현가능한 2자유도 운동은 직선 축상의 전후진, 중심축을 기준으로 하는 좌우 회전의 조합이 된다(도 5 참조).

- 작용 운동감: 상기와 같은 2자유도의 운동이 순간적으로 조작자에 작용한다면, 도 6에 도시한 바와 같이 관성력에 의하여 조작자의 체중은 순간적인 충격 또는 반력을 느끼며 균형이 흩트러진다. 이러한 순간 충격(임펄스) 식의 운동이나 연속적인 진동의 조합이 가능하고 2자유도의 직선, 회전운동의 조합이 가능하다. 또한, 조작자의 체중을 고려한 적절한 작동부의 선정과 센서부의 센서 배치에 따른 작동범위와 작동시간의 설정, 그리고 추가적인 센서의 배치에 의한 단계적인 범위조절 등에 따라 다양한 중격 강도가 가능하다. 따라서, 미소변위의 운동에 의하여 안전하면서도 가상상황에 따라 적절하게 다양한 전신의 운동감을 전달/구현할 수 있다.

지금까지 본 발명의 실시예를 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하는 것을 예로 하여 설명하였지만, 본 발명에 있어서 체감 운동부재(10)는 그 특성상 조작자(m)가 체감 운동부재(10) 위에서 별도의 운동, 예를 들어 격투/사격/댄스/조작 등과 같은 별도의 운동, 오락, 조작 혹은 게임 등을 할 수 있는 부재로 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 조작자(m)가 본 발명 장치에 대한 특별한 인식없이 종래 오락기계와 같이 거부감 없이 접근을 할 수 있고, 그 외관구성 또한 종래의 오락기계와 별다른 차이가 없게 설정할 수 있다.

위의 언급 내용을 고려할 때 본 발명에 따르면, 조작자(m)가 게임플레이(play) 영역, 즉 체감 운동부재(10)에서 게임 등의 컨텐츠를 즐기다가 신체에 대한 체감을 느낄 수 있도록 할 수 있어, 기존 게임 등의 조작행위를 그대로 수용하여 구현할 수가 있다.

지금까지 설명한 그리고 도면에 도시한 체감 운동부재(10)는 발판형식으로 구성된 것을 예로 하였지만, 이러한 체감 운동부재(10)는 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면 발판형식이 아닌 발 이외의 신체의 다른부분을 지지하는 구조로 변형/변경할 수 있으며, 이와 같이 변형/변경된 체감 운동부재는 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 가상의 상황과 실질적으로 연동되어 조작가가 신체의 전신 혹은 다리를 주 대상으로 운동감각을 체감할 수 있도록 그 구조가 간단하고 단순한, 저가의 비용에 의해 소정의 운동감각 반영 장치를 구현할 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 본 발명은 게임과 같은 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가실제 체감할 수 있도록 충격력, 반력 등을 조작자에게 전달하는 간단하고 단순한 구조의 기구부와, 이 기구부에 구동력을 제공하는 작동부와, 작동부의 동작을 감지하는 센서부, 조작자 혹은 사용자에게 전달할 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 추출하여 제공하는 인터페이스부, 인터페이스부에서 제공된 움직임 정보를 처리하고 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가 체감할 수 있도록 상기 기구부와 작동부 등을 제어하는 제어부를 구비하여 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 조작자가 유사하게 감각적으로 체감할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

그리고, 본 발명에 따르면, 최대한 실제적인 감각을 제공하기 위하여 적어도 2자유도 이상의 다양한 움직임을 구현하는 다(多) 자유도로 작동하는 조작자 혹은 사용자의 발과 같은 신체를 지지할 수 있는 간단하고 단순한 구조의 체감 운동부재를 통해 조작자에게 반력, 충격력 등을 제공할 수 있게 함으로써 체감 효과와 성능은 향상시키고 저렴한 비용으로 대중화 상용화를 달성할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 사용자의 거부감 또는 사용의 부담감을 갖지 않도록 외형상 기구 내부에 탑승하거나 몸통 등을 구속하지 않도록 하는 이점을 제공한다.

Claims (6)

1. 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하는 운동감각 반영 장치에 있어서,

   상기 조작자의 신체의 적어도 일부를 지지하며 그 곳에서 조작자가 실제 운동감각을 체감하게 되는 체감 운동부재;

   각각의 운동이 상호 독립적인 복수개의 자유도 운동부재들로 구성되어, 상기 조작자가 실제 운동감각을 체감하도록 상기 체감 운동부재에 충격력, 반력, 회전력 등을 전달하는 기구부;

   상기 기구부에 구동력을 제공하는 작동부;

   상기 작동부의 동작을 감지하는 센서부;

   상기 조작자에게 전달할 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 정보를 인터페이싱(interfacing)하여 전달하는 인터페이스부;

   상기 인터페이스부에서 전달된 움직임 정보를 처리하고 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임을 상기 조작자가 체감할 수 있도록 상기 각 부를 제어하는 제어부;를 포함하고,

   상기 기구부는 상기 작동부의 구동력을 기구적으로 변환하여 상기 체감 운동부재가 3차원(3D) 공간상 수평/수직방향으로 직선/회전운동하도록 하여 상기 가상의 상황에서 발생하는 움직임 동작을 상기 조작자가 실제 운동감각으로 느끼게 하도록 된 것을 특징으로 하는 운동감각 반영 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 작동부는,

   전기모터와 리니어 모터, 유공압 작동기 및 솔레노이드와 같은 능동 작동기구;

   탄성체와 감쇠기 및 중력/질량을 이용한 수동기구;를 포함하여 이용하도록 된 것을 특징으로 하는 운동감각 반영 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인터페이스부는,

   상기 가상의 상황을 구현하는 게임기와 같은 소정의 장치와 유/무선 통신으로 연결되도록 하는 통신포트(port)를 갖는 것을 특징으로 하는 운동감각 반영 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 운동감각 반영 장치는상기 조작자의 질량(체중)과 상기 조작자에 관성력과 같은 간접적인 반력을 가하여 소정의 운동감각을 전달하는 체감 운동부재로 구성된 것을 특징으로 하는 운동감각 반영 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 운동감각 반영 장치는 독립적인 플레이(play) 영역으로 제공되어 상기 조작자가 격투, 사격, 댄스와 같은 별도의 운동, 오락, 게임 등을 할 수 있는 체감 운동부재로 구성된 것을 특징으로 하는 운동감각 반영 장치.