KR100761465B1 - 주행 운동 기구에 사용되는 착용식 화상 표시기를 구비한 트레드밀 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행 운동 기구에 사용되는 착용 가능한 화상 표시기를 구비한 트레드밀 시스템에 관한 것으로, 주행 운동 기구에서 운동중인 사용자가 외부에 설치된 별도의 화면을 응시하지 않고서도 소정의 화면을 바라볼 수 있도록 할 뿐만 아니라 화면을 바라보는 것으로 인하여 트레드밀에서 걷기 또는 런닝 운동 중인 사용자가 균형을 잃지 않도록 하는 착용식 화상 기기 및 이를 구비한 트레드밀 시스템을 제공한다.

착용식 화상 기기, 카메라, 트레드밀 시스템

Description

주행 운동 기구에 사용되는 착용식 화상 표시기를 구비한 트레드밀 시스템 {TREADMILL SYSTEM HAVING WEARABLE DISPLAY DEVICE}

도1은 종래의 주행 운동 기구에 사용되는 화상 기기의 실시 형태를 도시한 개략도

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 운동 기구에 사용되는 고글형 착용식 화상 표시기와 트레드밀 시스템 사이의 통신 형태를 도시한 개략도.

도3은 도2의 착용식 화상 기기의 구성을 도시한 사시도

도4는 도3의 착용식 화상 기기를 다른 방향에서 바라본 사시도

도5는 도3의 절단선 A-A에 따른 단면도

도6은 도3의 착용식 화상 기기의 제어부의 구성을 도시한 개략도

도7은 주행 운동 기구로부터 전송받은 화상 데이터를 도3의 착용식 화상 기기의 화면부에 표시된 화면을 도시한 도면

도8은 주행 운동 기구로부터 전송받은 화상 데이터와 도3의 착용식 화상 기기의 카메라로부터 전송된 화상 데이터를 오버랩하여 도3의 착용식 화상 기기의 표시한 화면부에 표시된 화면을 도시한 도면

도9는 도3의 착용식 화상 기기의 화면부를 분할하여, 하나의 화면에는 주행 운동 기구로부터 전송받은 화상 데이터를 표시하고, 다른 하나의 화면에는 카메라로부터 전송된 화상 데이터를 표시한 화면을 도시한 도면

도10은 도2의 트레드밀 시스템의 트랙부의 분해 사시도

도11은 도10의 'A'부분의 확대도

도12는 도11의 하중 센서 모듈의 분해 사시도

도13는 도2의 트랙 벨트를 제거한 트랙부를 저면에서 바라본 사시도

도14는 도13의 'B' 부분의 확대도

도15는 도2의 트랙 벨트와 경사 구동부를 구비한 트랙부를 저면에서 바라본 사시도

도16은 도14를 상측에서 바라본 사시도

도17은 도15의 경사 구동부의 분해 상태를 도시한 사시도

도18은 도15의 트랙부의 투시 측면도

도19는 도2의 하중 센서를 이용한 제어 회로도

도20는 도2의 트랙 벨트의 자동속도 조절 원리를 설명하기 위한 순서도

도21은 도2의 트레드밀의 제어부의 작용을 도시한 블럭선도

도22는 도2의 마라톤 코스를 그대로 구현하는 작용을 설명한 순서도

도23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헬멧형 착용식 화상 기기의 외형을 도시한 사시도

도24는 사용자가 도10의 착용식 화상 기기를 착용한 상태를 도시한 사시도

도25 및 도26은 도11의 화면부의 인출 및 삽입 작용을 설명하기 위한 도면

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 고글형 착용식 화상 기기 11: 화면부

11a: 코걸이 12: 테(착용부)

12a: 통풍 돌기 13: 제어기

13a: 모드 전환 스위치 14: 안테나

15: 스피커 2: 헬멧형 착용식 화상 기기

21: 화면부 21a: 인출 스위치

21b: 압축 스프링 21c: 인출 스프링

21d: 신호선 22: 링 헬멧

23: 머리띠 24: 안테나

25: 스피커 26: 카메라

100: 트레드밀 110: 트랙부

111: 트랙 벨트 111a: 스트립

112: 구동 롤러 113: 데크

114: 프레임 114a: 데크 지지대

115: 방진 고무 116: 데코 커버

117: 지지 롤러 118: 지지대

120: 경사 구동부 121: 신축 부재

122: 모터 123: 수평바

124: 지지대 125: 지지 롤러

129: 고정바 130: 제어부

131: 제어판 133: 손잡이

134: 연결 부재 135: 보강재

136: 매체 수용부 140: 주행 거리 감지센서

190: 하중 센서 모듈 191: 결합 부재

본 발명은 주행 운동 기구에 사용되는 착용식 화상 기기를 구비한 트레드밀 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 운동 기구에서 운동중인 사용자가 외부에 설치된 별도의 화면을 응시하지 않고서도 원하는 화면을 바라볼 수 있도록 함과 동시에, 원하는 화면을 바라보는 것에 의하여 사용자가 균형을 잃는 것을 방지하는 착용식 화상 기기를 구비한 트레드밀 시스템에 관한 것이다.

트레드밀은 런닝머신으로 불려지는 운동기구로, 무한 궤도로 회전하는 벨트를 이용하여 좁은 공간에서 걷거나 뛰는 운동효과를 가져올 수 있어 가정용이나 스포츠센터 등에서 널리 사용되고 있다. 트레드밀은 겨울철에도 적당한 온도의 실내에서 걷기 또는 런닝(running) 운동을 할 수 있으며, 런닝 속도를 임의로 조절할 수 있으므로 나날이 그 수요가 급증하고 있다.

일반적으로, 사용자는 트레드밀을 이용하여 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 운동의 지루함을 해소하기 위하여, 런닝 운동 중에 전방에 설치된 TV 등에 뉴스 나 뮤직 비디오 등을 바라보면서 걷기 또는 런닝 운동을 하기도 하였다.

그러나, 도1에 도시된 바와 같이, 트랙 벨트 상에서 런닝 운동 중인 사용자가 전방에 설치된 TV 화면(99)을 운동중에 바라보는 것은, 런닝 운동을 하면서 상대적으로 작은 크기의 TV 화면을 집중하여 바라보아야 하는 불편함을 야기할 뿐만 아니라 주변을 살피지 못함에 따라 넘어지는 사고의 위험성을 내포하고 있었다.

따라서, 트레드밀을 이용한 걷기 또는 런닝 운동의 지루함을 달래기 위하여, 트레드밀 상의 사용자가 뉴스 또는 뮤직 비디오가 방영되는 화면이나 다양한 풍경 화면을 간편하면서도 안전하게 바라볼 수 있는 착용식 화상 기기의 필요성이 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 주행 운동 기구에서 운동중인 사용자가 외부에 설치된 별도의 화면을 응시하지 않고서도 원하는 화면을 바라볼 수 있도록 함과 동시에 원하는 화면을 바라보는 것에 의하여 사용자가 균형을 잃는 것을 방지하는 착용식 화상 기기 및 이를 구비한 트레드밀 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 사용자가 원하는 마라톤 코스를 입력하고, 사용자가 트레드밀을 이용하여 마라톤 코스를 주행하면, 트레드밀로부터 사용자의 주행 거리에 대한 정보와 주행 거리에 따른 풍경 정보를 전송받아, 사용자의 주행 거리에 따른 풍경을 표시하는 착용식 화상 기기 및 이를 구비한 트레드밀 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 화상 기기를 착용하여 화면을 바라보는 것에 의하여 운동중인 사용자의 균형을 상실하지 않도록, 코스 풍경이나 별도의 프로그램을 화면에 표시할 뿐만 아니라, 사용자 주변의 모습도 동시에 표시하는 착용식 화상 기기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 스포츠 센터와 같이 여러 운동자들이 동시에 운동하는 공간에서, 운동하는 사람의 취향에 관계없이 획일적인 화상만을 감상하는 것에 국한되지 않고, 운동하는 각 사람의 취향에 따라 선택하여 다양한 화상 정보를 시청각적으로 즐길 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 주행용 운동기구로부터 화상 정보를 전송받아 표시하는 착용식(着用式) 화상 기기로서, 상기 운동 기구의 사용자의 머리부에 착용하도록 형성된 착용부와; 화상 정보를 포함하는 데이터를 상기 운동 기구로부터 수신하는 통신부와; 상기 통신부로부터 수신된 화상 정보를 표시하고, 상기 사용자가 바라보는 전면(前面)에 위치할 수 있도록 형성된 화면부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 운동 기구용 착용식 화상 기기를 제공한다.

이는, 트레드밀이나 자전거와 같은 주행용 운동 기구로부터 화상 정보를 수신받아, 이를 사용자가 바라보는 전면에 위치한 화면부를 통하여 그 화상 정보를 표시함으로써, 사용자의 움직임에 따라 상기 화면부도 함께 움직이도록 하여, 사용자가 별도로 화면부를 응시하기 위하여 별도의 노력을 기울이지 않더라도, 주행용 운동 기구에서 운동 중인 사용자가 원하는 화면을 간편하게 바라볼 수 있도록 하기 위함이다. 특히, 상기 통신부로부터 화상 정보나 음향 정보를 수신하도록 구성됨으로써, 상기 착용식 화상 기기에 별도의 메모리를 반드시 구비하지 않아도 되므로, 다양한 화상 정보를 화면부에 표시할 수도 있고, 착용식 화상 기기의 구성이 단순해짐에 따라 크기를 경량화할 수 있게 되어, 착용과 휴대가 간편해진다.

여기서, 상기 사용자가 바라보는 방향을 촬영하는 카메라가 추가적으로 포함된다. 이를 통해, 상기 화면부가 사용자의 시야를 가린 상태에서 사용자가 운동을 하더라도, 상기 화면부가 사용자의 시야를 가리지 않았을 경우의 주변 환경을 상기 카메라로 촬영하여, 그 촬영 정보를 상기 착용식 화상 기기의 제어부에 전송함으로써, 상기 화면부를 통하여 표시되는 화상 정보와 주변 환경 모습을 화면부에 표시함으로써, 상기 착용식 화상 기기를 착용한 사용자가 런닝 운동 중에 균형을 잃는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 상기 착용식 화상 기기는 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보와 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 선택적으로 상기 화면부에 표시하거나, 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보와 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 중첩하여 상기 화면부에 표시하는 화상 제어기를 더 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 화상 제어기는 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보와 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 중첩하되, 그 중첩된 화상의 농도의 비율을 조절하는 것에 의하여, 사용자가 원하는 화면을 보다 집중적으로 표시할 수도 있다.

그리고, 상기 화면부는 2개 이상의 영역으로 분할 가능하게 형성되고, 분할된 영역 중 하나의 영역에는 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보가 표시되고, 분 할된 영역 중 또 다른 하나의 영역에는 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 표시할 수도 있다.

아울러, 상기 화면부는 외부가 투시해서 보이도록 반투명창으로 형성되어, 상기 화면부에 뉴스 등을 방영하거나 주행 거리에 따른 풍경을 표시하더라도, 반투명창을 통하여 운동 중인 주행 기구 주변을 바라볼 수 있도록 함으로써, 사용자가 런닝 운동 중에 균형을 잃게 되는 것을 방지할 수도 있다.

상기 화면부는 곡면으로 형성된다. 이를 통해, 사용자는 사방을 넓은 시야각으로 바라보는 개방감을 갖게 된다. 나아가, 주행 운동 기구로부터 주행 거리에 따라 전송받는 화상 정보가 3차원 화상 정보인 경우에는, 상기 착용식 화상 기기의 회전 상태를 감지하는 센서가 장착되어, 사용자가 측면을 바라보면 상기 화면부에는 측면 화상 정보를 표시하도록 구성된다.

상기 화면부는 안경 렌즈나 고글 렌즈의 형상으로 형성되고, 상기 착용부는 상기 화면부로부터 연장 형성되어 사용자의 귀에 걸쳐져 고정되는 테 형상으로 형성된다.

이 때, 상기 착용식 화상 기기는, 상기 화면부를 통하여 시청각적인 효과를 얻기 위하여, 상기 주행 운동 기구부로부터 음향 데이터도 함께 수신받아 출력시키도록 이어폰 또는 스피커와 같은 음향 출력부를 추가적으로 포함한다. 이를 통해, 운동 중인 사용자는 영화나 뮤직 비디오를 감상할 수도 있으며, 소정의 화상 정보를 시각적으로 즐기면서 화상 정보와 별개인 음악을 선택하여 청취할 수도 있게 된다.

그리고, 운동 기구에서 운동 중인 사용자가 상기 착용식 화상 기기를 착용함 에 따라, 인체로부터 배출되는 땀 등에 의하여 불쾌감을 느끼는 것을 방지하기 위하여, 상기 착용부와 사용자의 인체와 접촉하는 면에 통기를 보조하는 돌기가 형성된다.

한편, 상기 착용부는 고글 형상이 아니라 헬멧 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 상기 화면부가 항상 노출된 상태로 구성될 수도 있으나, 상기 화면부는 상기 헬멧 몸체로부터 사용자의 눈의 전면 방향으로 슬라이딩에 의하여 선택적으로 인출 또는 삽입되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 운동 중에 사용자가 화상을 보고 싶지 않은 경우에는, 간단히 화면부를 헬맷의 안쪽으로 삽입시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 착용부는, 머리부를 둘러싸도록 형성된 헬멧 링과, 사용자의 머리에 씌워지도록 사용자 머리를 수용하는 곡률을 구현하도록 상기 헬멧 링의 상면을 서로 연결한 띠로 형성된다. 착용부가 머리부 전체를 감싸도록 범용 오토바이 헬멧 형태로 형성될 수도 있으나, 운동중인 사용자의 열을 쉽게 배출하고 통풍을 원활히 하도록 하기 위하여 사용자 머리가 노출되도록 띠로 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 헬멧 링의 상하 방향으로의 곡면을 적절히 두어, 헬멧링만으로도 사용자의 머리에 안정적으로 착용되도록 할 수도 있다.

고글형 착용식 화상 기기와 마찬가지로, 운동 중에 배출되는 땀 등에 의하여 사용자가 불쾌감을 느끼지 않도록, 상기 통기공 대신 상기 헬멧 링과 사용자의 머리부와의 접촉면에는 통기를 보조하는 돌기가 형성된다. 헬멧형 착용식 화상 기기는 고글형 착용식 화상 기기에 비하여 큰 체적을 가지므로, 상기 헬멧 링과 사용자 의 머리부와의 접촉면에는 외부 공기가 주입될 수 있는 통기공이 형성되고, 상기 통기공을 통하여 사용자에게 바람을 불어주는 송풍팬이 형성될 수도 있다.

고글형 착용식 화상 기기와 마찬가지로, 사용자의 귀 주변의 상기 링에는 이어폰이 형성되어, 운동 중인 사용자는 영화나 뮤직 비디오를 감상할 수도 있으며, 소정의 화상 정보를 시각적으로 즐기면서 별도의 음악을 선택하여 청취할 수도 있게 된다.

한편, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트의 주행 거리를 감지하는 주행거리 감지부와; 상기 착용식 화상 기기와; 주행 코스의 정보를 입력받아, 상기 주행거리 감지부로부터 감지된 주행거리에 따라 화상 정보 및/또는 음향 정보 등을 포함하는 정보를 상기 화상 기기에 전송하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀 시스템을 제공한다.

그리고, 상기 트레드밀 시스템의 제어부는, 주행 코스의 정보를 입력받아, 상기 주행거리 감지부로부터 감지된 주행거리에 따라 경사 구동부를 구동한다. 이는, 사용자가 트레드밀의 사용 이전에 미리 코스를 선택하면, 사용자의 조작이 없더라도 주행거리 별로 트레드밀의 경사도를 자동적으로 조절하도록 함으로써, 실제로 마라톤 코스를 보다 현실감있게 체험하면서 연습하는 것이 가능하도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 주행 코스를 다수개 저장하는 메모리부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 다수개의 주행 코스 가운데 하나를 사용자가 선택하는 것에 의하여 상기 주행 코스의 정보가 상기 제어부에 입력되도록 구성된다. 이 때, 주행 코스란 널리 알려진 춘천국제마라톤대회, 서울국제마라톤대회, 서울하프마라톤대회, 보스톤마라톤대회 등의 코스에 따른 지면의 경사도와 화상 정보를 포함하는 것이다. 이를 통해, 사용자는 트레드밀 상에서 원하는 코스를 하나씩 하나씩 주행하면서 코스별로 연습할 수도 있게 된다.

상기 주행 코스를 미리 입력한 CD, DVD 등의 매체로부터 상기 매체 정보를 읽어들이는 매체 판독부(136)를 포함하여, 상기 매체로부터 상기 주행 코스의 정보가 상기 제어부에 입력되도록 구성될 수도 있다. 이를 통하여, 트레드밀의 제조사의 조작과 무관하게 사용자가 스스로 주행할 수 있는 주행 코스를 확장할 수 있게 된다.

나아가, 상기 주행 코스는 지리 정보 시스템(GIS)를 이용하여 임의의 주행 코스 정보를 수신하여 경사도나 화상 정보등을 포함하는 정보를 상기 제어부에 입력하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 트레드밀 시스템은 인터넷과 연결하는 접속 단자를 더 포함하여 구성되고, 상기 주행 코스는 인터넷을 통하여 소정의 서버로부터 수신하여 상기 제어부에 입력할 수도 있다. 이를 통하여, 제조사 또는 별도의 운영 업체에서 주행 코스를 개발하여 유료 또는 무료로 코스 정보를 공유하도록 함으로써, 보다 다양한 코스를 트레드밀의 사용자가 주행할 수 있게 된다.

그리고, 일반적으로, 가상 현실(Visual Reality; VR)은 시각적인 효과에 가장 민감하게 실감나는 정도가 달라진다는 것을 감안하면, 주행 코스의 정보를 입력받아, 상기 주행거리 감지부로부터 감지된 주행거리에 따라 상기 주행 코스의 시각 적 정보를 화상으로 표시하는 화면부를 상기 착용식 화상 기기로 구현함으로써, 사용자는 간편하게 주행 거리에 따른 풍경 등을 파노라마식으로 감상하면서 런닝 운동을 할 수 있게 된다.

상기 트랙 벨트를 무한 궤도로 구동시키는 주행 구동부를 더 포함하여 구성되어, 사용자가 트랙 벨트를 구동하여 밀지 않더라도 자동적으로 트랙 벨트가 이동된다.

이 때, 상기 주행 구동부는 사용자가 상기 트랙 벨트의 전방에 위치하면 가속시키고, 사용자가 상기 트랙 벨트의 후방에 위치하면 감속시키는 것에 의하여 자동 속도 조절된다. 즉, 상기 주행 구동부는 사용자의 의도에 따라 별도의 조작이 없더라도 스스로 가감속되는데, 사용자가 상기 트랙 벨트의 전방에 치우쳐 위치하면 트랙 벨트의 이동 속도는 가속되고, 사용자가 상기 트랙 벨트의 후방에 치우쳐 위치하면 트랙 벨트의 이동 속도는 감속된다. 이를 통해, 사용자는 코스를 주행하는 중에 피곤하거나 힘들면 별도의 스위치 조작으로 주행 속도를 줄이는 것이 아니라, 별도의 조작이 없더라도 지치면 천천히 뛸 수 있으며 그 반대의 경우에는 보다 빨리 뛸수도 있게 된다.

따라서, 사용자는 트레드밀을 이용하여 주행 코스를 초기에 입력하기만 하면, 어떠한 조작을 하지 않고서 자유자재로 런닝 속도를 바꾸어 가면서, 입력된 마라톤 코스의 주변 환경을 시각적으로 즐기며, 주행 코스에 따른 경사도를 체험하면서 마라톤 코스를 그대로 런닝할 수 있게 된다.

상기 트레드밀 시스템은, 자동 속도 조절을 위하여, 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 전방에 설치된 전방 하중 센서와, 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 후방에 설치된 후방 하중 센서를, 포함하고, 상기 제어부는 상기 전방 하중 센서와 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값에 의하여 상기 트랙 벨트상의 사용자의 운동 위치를 산출하여 상기 구동부를 가속 또는 감속하도록 제어된다.

그리고, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 각각 1개 이상의 로드셀로 형성된다. 로드셀은 외부로부터 하중을 받음에 따라 압축되거나 늘어나는 변형량에 비례하여 전기저항값이 변하는 스트레인게이지가 1개 또는 복수개로 구성된 것으로, 스트레인게이지의 전기 저항값이 변화함에 따라 스트레인게이지 주변의 전압값이 변화하게 되어, 이로부터 스트레인게이지의 변형량을 산출하고, 스트레인게이지가 부착된 재질의 물성치를 고려하여 외부로부터 인가된 하중을 측정하는 센서를 말한다. 따라서, 로드셀로 형성된 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 사용자가 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우치는 정도에 따라, 상이한 전압값을 출력하게 되며, 출력된 전압값을 각각 증폭기와 아날로그 디지털 변환기를 거쳐 각각의 하중값을 측정할 수 있게 된다.

예를 들어, 사용자가 트랙 벨트의 전방부에 치우치게 되면, 로드셀로 형성된 전방 하중 센서에 의하여 측정된 하중 F1은 사용자가 트랙 벨트의 중앙부에 위치한 경우에 비하여 그 절대값이 커지므로, 트랙 벨트의 이동 속도를 가속시키는 제어 명령을 내리게 된다. 마찬가지로, 사용자가 트랙 벨트의 후방부에 치우치게 되면, 로드셀로 형성된 후방 하중 센서에 의하여 측정된 하중 F2은 사용자가 트랙 벨트의 중앙부에 위치한 경우에 비하여 그 절대값이 커지므로, 트랙 벨트의 이동 속도를 감속시키는 제어 명령을 내리게 된다.

한편, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 스트레인게이지로 형성될 수 있다. 이 때, 스트레인게이지는 전방 하중 센서와 후방 하중 센서에 각각 4개씩 형성되어, 로드셀과 마찬가지로 완전한 휘스톤브리지 회로를 각각 구성할 수도 있고, 전방 하중 센서와 후방 하중 센서에 2개씩 형성되어 전방 하중 센서용 스트레인게이지와 후방 하중 센서용 스트레인게이지가 합쳐져 하나의 휘스톤브리지 회로를 구성할 수도 있다.

즉, 상기 전방 하중 센서와 후방 하중 센서는 상기 트랙 벨트의 전방부의 좌,우측과 후방부의 좌,우측에 각각 1개의 스트레인게이지로 형성되고, 이들이 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여 하나의 브리지 전압차로 사용자의 위치를 파악할 수도 있다. 이를 통해, 4군데에서 측정한 스트레인게이지의 저항값의 변화를 하나의 브리지 전압차로 도출할 수 있게 되므로, 상대적으로 높은 비용이 소요되는 증폭기를 하나만 설치하여도 사용자의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 된다.

전방 하중 센서와 후방 하중 센서가 각각 2개의 스트레인게이지로 형성되고, 전방 하중 센서용 스트레인게이지(저항값 R2)와 후방 하중 센서용 스트레인게이지(저항값 R1)가 서로 마주보도록 휘스톤브리지가 형성된 경우에는, 인가 전원을 V라고 하면 브리지 전압차인 △V는 다음식에 의하여 표현된다.

따라서, 사용자가 트랙 벨트의 전방부로 치우치는 경우에는 R1값이 더욱 커지게 되고, 사용자가 트랙 벨트의 후방부로 치우치는 경우에는 R2값이 더욱 커지게 되어, 브리지 전압차 △V의 값의 부호와 절대값의 크기에 의하여 사용자가 전방 또는 후방으로 치우쳐있는지, 그리고 어느정도 치우쳐있는지를 감지할 수 있게 된다. 이를 통해, 트랙 벨트를 구동하는 구동부의 구동 속도를 가속 또는 감속함으로써 사용자의 조작이 없더라도 자동으로 가속되거나 감속되는 자동속도조절장치를 구현할 수 있게 된다. 이 때, 전방 하중 센서용 스트레인게이지와 후방 하중 센서용 스트레인게이지의 저항값(R1, R2)은 동일한 저항값을 갖는 것이, 사용자가 트랙 벨트의 전후방부에 치우쳐 위치하는 경우에 △V의 부호가 변환되므로, 제어의 용이성 측면에서 바람직하다.

그리고, 상기 트랙 벨트 상에서 사용자가 보다 빨리 달리는 경우에는 사용자가 상기 트랙 벨트 상의 전방부에 치우치게 되는 데, 사용자의 치우치는 편차의 정도에 비례하여 상기 휘스톤브리지의 브리지 전압차 △V가 증감하므로, 상기 휘스톤브리지의 브리지 전압차 △V에 비례하여 상기 구동부의 구동 속도의 가감속량을 조절한다.

이 때, 가감속의 제어에 있어서 지나치게 민감도가 높아져 오작동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 트랙 벨트 상에서 사용자가 소정의 양만큼 전방부 또는 후 방부로 치우치지 않는 경우에는 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하거나 감속하지 않고, 사용자가 상기 트랙 벨트 상에서 소정의 양보다 전방부 또는 후방부로 더 치우친 경우에 한하여 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하거나 감속할 수도 있다.

그리고, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 상기 트레드밀에서 사용자의 하중을 지지하도록 상기 트랙 벨트의 상하부 사이에 놓여진 데크를 지지하는 프레임과 접촉하여 설치된다. 즉, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 상기 프레임과 상기 데크의 사이에 설치될 수도 있으며, 상기 데크의 하중에 의하여 상기 프레임의 변형량을 측정하는 것으로부터 상기 데크로부터의 하중을 산출하도록 설치될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀 시스템의 구성을 보다 상세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 화상 기기(1)는 바깥면에는 반사면 처리되고 사용자의 시야에 대향하는 안쪽면에는 다양한 화상 정보를 표시하는 액정 화면으로 형성된 화면부(11)와, 사용자의 귀에 걸쳐져 고정되도록 안경테 형상으로 형성된 테(12)와, 트레드밀(100) 및 카메라(16)로부터 데이터를 전송받아 화면부(11)에 화상 정보를 선택적으로 표시하는 화상 제어기를 포함하는 제어기(13)와, 트레드밀(100)로부터 신호를 무선으로 수신하기 위하여 형성된 안테나(14)와, 트레드밀(100)로부터 수신받은 음향 데이터를 출력하는 스피커(15)와, 사용자가 바라보는 시야를 촬영하는 카메라(16)를 포함하여 구성된다.

상기 화면부(11)는, 권수혁이 고안하여 대한민국 특허청에 출원하여 등록받은 특허 제78109호의 화면 분할 방법 및 장치에 기재된 방법을 이용하여 2개의 창으로 분할하여, 서로 다른 화상 정보를 표시할 수도 있도록 형성된다.

상기 테(12)는 사용자의 머리부와 접하는 면에는 운동에 의하여 배출된 땀 등이 잘 건조될 수 있도록 돌출 형성된 통풍 돌기(12a)를 구비한다.

상기 제어기(13)는, 도6에 도시된 바와 같이, 트레드밀(100)로부터 전송된 풍경이나 영화 등의 화상 데이터(A)와, 음악 등의 음향 데이터(C)와, 카메라(16)에 의하여 촬영된 촬영 데이터(B)를 수신하여, 사용자의 선택에 따라, 화상 표시 방법을 달리 한다. 즉, 도7에 도시된 바와 같이 트레드밀(100)로부터 수신된 화상 데이터(A)만을 표시할 수도 있고, 도8에 도시된 바와 같이 사용자의 균형을 흩뜨리지 않기 위하여 화상 데이터(A)와 촬영 데이터(B)를 오버랩하여 표시할 수도 있으며, 도9에 표시된 바와 같이 화면부(11)의 화면을 2개로 구획하여 하나의 화면(11a)에는 트레드밀(100)로부터 수신된 화상 데이터(A)만을 표시하고 또 다른 화면(11b)에는 카메라(16)로부터 수신된 촬영 데이터(B)만을 표시할 수도 있다. 마찬가지로, 카메라(16)로부터 수신된 촬영 데이터(B)만을 전체 화면부(11)에 표시할 수도 있다. 이를 통해, 트레드밀과 같은 주행 운동 기구 상에서 운동 중인 사용자가 균형을 잃지 않으면서 소정의 화면을 동시에 감상할 수 있게 된다.

여기서, 도7 내지 도9에 표시된 모드와 같이 다양한 모드를 사용자의 취향에 따라 선택할 수 있도록, 고글형 착용식 화상 기기(1)의 측면에는 모드 전환 스위치(13a)가 형성된다.

상기 안테나(14)는 트레드밀(100)의 제어부(130)와 고글형 착용 기기(1)의 제어기(13) 사이의 통신을 위하여 형성된 것으로, 블루투스나 적외선 통신 등의 무선 통신 방법으로 소정의 데이터를 송수신하기 위하여 형성된다.

상기 스피커(15)는 제어기(13) 내의 메모리에 저장된 음악을 출력할 수도 있고, 트레드밀(100)로부터 음향 데이터(C)를 수신하여 출력할 수도 있다. 테(12)가 사용자의 귀에 걸쳐지는 형상이므로 테(12)에 스피커(15)가 형성된 것이고, 필요에 따라서는, 테(12)로부터 신호선(13b)이 연장되어 사용자의 귀에 꼽을 수 있는 이어폰으로 형성될 수도 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 스피커(15)로 전송되는 신호선(13b)은 제어기(13)로부터 연장 형성된다.

상기 카메라(16)는 사용자가 바라보는 시야를 촬영하여 제어기(13)에 촬영 데이터(B)를 전송한다. 이를 통해, 사용자는 모드 전환 스위치(13a)의 조작으로 선택적으로 촬영 데이터(B)를 화면부(11)를 통하여 볼 수 있게 되어, 사용자의 시야를 화면부(111)가 가린 상태임에도 불구하고, 트레드밀 주변을 바라보는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 고글형 착용식 화상 기기(1)를 구비한 트레드밀(100)은, 도2에 도시된 바와 같이, ㅇ의 경사도를 조절하는 경사 구동부(120)와, 트랙부(110)의 런닝 속도나 경사도를 제어하고 기타 서버와 접속되어 통신이 가능하고 소정의 메모리를 구비한 트레드밀 제어부(130)와, 트랙부(110)의 주행 속도 및 주행 거리를 감지하는 센서(140)와, 트랙 벨트(111) 상에서 운동중인 사용자의 하중을 트랙 벨트(111)의 전방과 후방에서 각각 측정하는 하중 센서 모듈(190)을 포함하여 구성된 다.

상기 트랙부(110)는 무한 궤도로 이동하는 트랙 벨트(111)와, 트랙 벨트(111)의 양단에서 트랙 벨트(111)의 이동을 안내하는 구동 롤러(112)와, 트랙 벨트(111)의 상하부 사이에 사용자의 체중을 지지하도록 판(板)형상으로 형성된 데크(113)와, 사용자의 체중을 포함하여 데크(113)를 지지하도록 데크(113)의 양측면과 접촉하여 지지하는 프레임(114)과, 데크(113)와 프레임(114)의 사이에 충격을 흡수하도록 설치된 방진 고무(115)와, 프레임(114)이 외부에 노출되지 않도록 미감을 향상시키는 플라스틱이나 금속 재질로 프레임(114)의 양측면을 덮도록 형성된 데코 커버(116)와, 트레드밀(100)의 후방부를 지지하는 지지대(117)와, 구동 롤러(112)의 회전을 구동하는 구동 모터(118)와, 구동 모터(118)로부터의 구동력을 구동 롤러(112)에 전달하는 전달 벨트(118a)를 포함하여 구성된다.

여기서, 구동 모터(119)와 경사 구동부(120)는 트랙부(110)의 전방에 위치한 수용부(112a)에 설치된다. 그리고, 도10에 도시된 바와 같이, 트랙 벨트(111)는 구동 롤러(112) 사이에서 무한 궤도로 이동 가능하게 설치되고, 트랙 벨트(111)의 상하면 사이에 데크(113)가 삽입 설치된다. 그리고, 사용자의 체중과 운동 충격을 지지하는 데크(113)는 프레임(114)으로부터 'ㄱ'자 형상으로 돌출 형성된 데크 지지대(114a)에 의하여 그 양측이 지지된다. 그리고, 데크 지지대(114a)와 데크(113) 사이에는 방진 고무(115)가 설치되어, 사용자의 충격 하중을 감쇠시켜 사용자의 무릎 등을 보호한다.

상기 경사 구동부(120)는 트랙부(110)의 경사도를 조절하도록 양단 (121a,121b)이 회동가능하게 결합된 신축 부재(121)와, 신축 부재(121)의 신축을 구동하는 모터(122)와, 신축 부재의 일단(121a)과 중앙부(123a)가 회동 가능하게 결합된 수평바(123)와, 수평바(123)의 양끝단에 부착된 지지대(134)와, 트레드밀(100)의 전방부를 지지하도록 지지대(124)의 끝단에 회전 가능하게 부착된 지지 롤러(125)와, 중앙부가 신축 부재(121)의 타단(121b)과 회동 가능하게 결합되고 양단이 데코 커버(116)근처에서 돌출 형성된 체결부(129a)에 결합되는 고정바(129)를 구비한다.

이를 통해, 모터(122)의 구동에 의하여 신축 부재(122)가 늘어나면, 고정바(129)와 수평바(123) 사이의 거리가 멀어지면서, 지지대(134)와 지면과 이루는 각도가 커지게 되고, 지지대(134)의 끝단의 지지 롤러(125)가 구르면서 트랙부(110)의 경사도가 크게 조절된다. 반대로, 모터(122)의 구동에 의하여 신축 부재(122)가 줄어들면, 고정바(129)와 수평바(123) 사이의 거리가 가까와지면서, 지지대(134)와 지면과 이루는 각도가 작아지게 되고, 지지대(134)의 끝단의 지지 롤러(125)가 구르면서 트랙부(110)의 경사도가 작게 조절한다. 즉, 모터(122)의 회전 방향과 회전량을 제어함으로써, 트랙부(110)와 지면 사이의 경사도를 조절할 수 있게 된다.

상기 제어부(130)는, 내부에 메모리와 회로부가 안착되도록 외형이 견고하게 형성된 제어판(131)과, 트랙 벨트(111)의 이동 속도, 런닝 이동 거리, 소모된 칼로리 및 사용자에 의하여 선택된 마라톤 코스의 화상 정보를 표시하는 착용식 화상 기기(1)와, 제어판(131)의 하단으로부터 연장되어 사용자가 운동중이나 비상시에 잡을 수 있도록 돌출 형성된 손잡이(133)와, 제어판(131)이 사용자의 허리 높이에 설치되도록 트랙부(110)로부터 수직으로 세워져 고정된 연결 부재(134)와, 연결 부재(134)의 횡방향 강성을 보강하도록 연결 부재(134) 사이를 연결하는 수평 보강재(135)와, 다양한 마라톤 코스를 선택할 수 있도록 CD나 DVD 등의 저장 매체를 수용하여 읽을 수 있도록 제어판(131)에 형성된 매체 수용부(136)를 구비한다.

여기서 제어판(131)에는 트레드밀(100)의 트랙 벨트가 사용자의 위치에 따라 자동으로 트랙 벨트의 구동 속도를 제어할 뿐만 아니라, 사용자의 선택에 의하여 마라톤 코스를 그대로 구현하도록 트랙 벨트의 주행 거리에 따라 경사도를 자동으로 조절하고, 다양한 마라톤 코스를 선택할 수 있도록 매체 수용부(136)에 입력된 매체를 판독할 뿐만 아니라, 별도의 네트워크 연결부를 구비하여 인터넷 등의 서버에 연결하여 서버로부터 마라톤 코스를 다운로드하여 선택할 수도 있고, 서버에 저장된 마라톤 코스를 다운로드하지 않고서도 선택하는 등 다양한 기능을 제어하는 회로부가 안착된다.

따라서, 도21에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 매체나 서버로 부터 화상 정보와 경사 정보를 포함하는 코스 정보와, 트랙 벨트(111)의 실제 주행 거리를 입력 받아, 트랙 벨트(111)의 주행거리에 따라 마라톤 코스에 따른 경사도를 구현하도록 경사 구동용 모터(122)를 제어하고, 트랙 벨트(111)의 주행 거리에 따라 코스의 풍경을 보여주도록 착용식 화상 기기(1)의 화면부(11)를 제어할 수 있게 된다.

즉, 도21에 도시된 바와 같이, 제어부(131)는 트랙 벨트(111)의 주행 거리를 검출하여 주행 거리에 따른 마라톤 코스의 풍경 정보를 착용식 화상 기기(1)의 화면부(11)에 블루투스 등의 무선으로 전송하여, 사용자의 코스 주행 거리에 따라 마 라톤 코스의 시각적 풍경을 표시하게 된다.

상기 주행거리 감지센서(140)는, 도10에 도시된 바와 같이, 데크(113)의 저면에 장착되어, 트랙 벨트(111)가 무한 궤도로 회전할 때마다 트랙 벨트(111)의 내측면에 표시된 감지용 스트립(111a)을 감지함으로써, 사용자의 주행 거리를 감지한다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 별도의 주행거리 감지센서(140)가 부착된 것을 예시로 설명하였지만, 별도의 주행거리 감지센서가 없더라도, 트랙 벨트(111)를 구동하는 구동 모터(118)에 보내는 주파수 신호를 제어부에서 감지하여, 사용자의 주행 거리 및 주행 속도를 검출하도록 구성될 수도 있다.

상기 하중 센서 모듈(190)은 데크(113)에 전달되는 하중을 측정하기 위하여 데크(113)의 전방부와 후방부에 각각 설치되며, 프레임(114)으로부터 측방향으로 돌출 형성된 결합 부재(191)와, 결합 부재(191)와 결합되어 데크(113)로부터의 하중에 의하여 적당량의 굽힘 변형이 일어나도록 적당한 두께로 형성된 굽힘 부재(192)와, 굽힘 부재(192)의 저면에 부착되어 탄성 영역 내에서 굽힘 부재(192)와 함께 굽힘 변형되어 그 저항값이 변하도록 형성된 스트레인게이지(193a, 193b, 194a, 194b)를 구비한다.

여기서, 결합 부재(191)와 굽힘 부재(192)는 각각의 4개의 체결공(191a,192a)이 겹쳐진 상태에서 볼트 등의 체결 수단에 의하여 일체로 변형되도록 견고하게 고정된다. 그리고, 굽힘 부재(192)의 또 다른 관통공(192b)은 방진 고무(115)의 중앙에 형성된 관통공과 연통되어 방진 고무(115)를 고정하는 데 사용된다.

상기 트레드밀 제어부는, 도19에 도시된 바와 같이, 트랙 벨트(111)의 전방부의 하중을 측정하도록 저항값 R2의 값을 갖는 한 쌍의 스트레인게이지(194a,194b)와 트랙 벨트(111)의 후방부의 하중을 측정하도록 저항값 R1의 값을 갖는 한쌍의 스트레인게이지(193a,193b)가 서로 마주보도록 형성된 휘스톤 브리지와, 상기 휘스톤 브리지의 전방 스트레인게이지(194a, 194b)와 후방 스트레인게이지(193a, 193b) 사이의 제1접점(181)과 제2접점(182) 사이의 브리지 전압차(△V)를 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하여 구성된다. 그리고, 아날로그/디지털 변환기를 통해 변환된 디지털 신호를 제어부에 전송하여, 이를 기초로 구동부(112a)의 구동 속도를 조절함으로써 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 조절하게 된다.

이 때, 상기 휘스톤브리지에 전원(POWER SUPPLY)을 V로 인가하면, 전방 스트레인게이지(194a)와 후방 스트레인게이지(193a) 사이의 제1접점(181)과 제2접점(182) 사이의 브리지 전압차(△V)는 전술한 수학식 1과 같이 표현된다. 따라서, 사용자가 트랙 벨트(111)의 전방부 또는 후방부로 치우치게 되면, 치우치는 쪽에 설치된 스트레인게이지는 그 저항값이 치우치지 않는 쪽의 스트레인게이지의 저항값보다 더 커지므로, 상기 △V의 부호는 사용자의 편심되는 방향에 따라 달라지게 된다. 또한, 어느 한쪽으로 치우치는 정도가 더욱더 커질 수록 치우치는 쪽의 스트레인게이지의 저항값은 보다 커지는 반면에, 치우지지 않는 스트레인게이지의 저항값은 상대적으로 더 작아지므로, 치우치는 정도에 비례하여 △V의 절대값이 변하게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 트레드밀 시스템는 △V의 부호와 절대값 의 크기에 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속 또는 감속하도록 구성된다.

이 때, 전방 스트레인게이지(194a,194b)와 후방 스트레인게이지(193a,193b)는 모두 동일한 저항값을 갖는 것으로 형성된 것이 바람직하다. 다만, 120Ω 또는 350Ω 등 어떠한 저항값을 갖더라도 무방하다.

도면 중 미설명 부호인 11a는 사용자의 시야의 전방에 화면부(11)를 위치 고정하기 위하여 화면부(11)에 형성된 코걸이이다.

이하, 도22를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 마라톤 코스를 구현하는 트레드밀 시스템(100)의 작동 원리를 상술한다.

트레드밀 시스템(100)을 이용하여 소정의 마라톤 코스를 런닝하고자 하는 사용자는 주행 코스 정보를 트레드밀 시스템의 제어부(130)에 입력한다. 이 때, 사용자가 선택하는 마라톤 코스는 트레드밀 시스템(100)의 제어부(131)의 메모리에 미리 입력되어 있는 마라톤 코스 중 어느 하나를 선택하는 것일 수도 있으며, 마라톤 코스 정보가 입력된 CD 또는 DVD 등의 매체를 매체 수용부(136)에 넣고, 매체로부터 판독하여 마라톤 코스 정보를 입력/선택할 수도 있으며, 네트워크 접속회로를 구비하여 유선 또는 무선으로 서버와 접속하여 서버에 저장된 마라톤 정보를 서버로부터 다운받거나 직접 읽음으로써 마라톤 코스를 선택할 수도 있다. 이 때, 주행 코스 정보는 주행 거리에 따른 지면의 경사도와, 주행 거리에 따른 2차원 또는 3차원의 주변의 풍경과, 지형에 따른 풍속 등의 데이터가 포함된 것이 바람직하다.

주행 코스 정보는 반드시 42.195km일 필요는 없으며, 5km, 10km, 20km 등 어떠한 주행 거리이어도 무방하다.

그리고 나서, 사용자는 시작 버튼을 누르고 런닝 운동을 시작하면, 사용자에 의하여 선택된 주행 코스를 트레드밀 시스템(100)이 그대로 구현하게 된다. 즉, 사용자의 기분이나 상태에 따라 빠르게 달리면 트랙 벨트(111)는 보다 빠른 속도로 가속되고, 사용자가 느리게 달리면 트랙 벨트(111)는 보다 느린 속도로 감속된다. 아울러, 주행거리 감지센서(140)는 사용자의 주행 거리를 실시간으로 검출하여, 검출된 주행 거리를 제어부(130)로 전송한다.

트레드밀 시스템(100)의 제어부(130)는 사용자가 런닝에 의하여 주행한 거리에 따라 미리 선택된 주행 코스의 풍경을 사용자가 착용하고 있는 화상 기기(1, 2)의 제어기에 전송하고, 화상 기기(1, 2)의 화면부(11, 21)를 통하여 시각적으로 표시함으로써, 사용자가 실제로 마라톤 코스를 달리고 있는 듯한 가상 현실감을 느끼도록 한다. 이와 동시에, 트레드밀 시스템(100)의 제어부(130)는 음향 데이터도 화상 기기(1, 2)에 전송하여 스피커 또는 이어폰(15, 25)를 통해 출력하도록 한다. 또한, 제어부(131)는 사용자가 런닝에 의하여 주행한 거리에 따라 미리 선택된 주행 코스의 경사도를 조절하도록, 경사 구동부(120)의 구동 모터(122)를 정방향 혹은 역방향으로 회전시켜, 선택된 주행 코스의 경사면을 그대로 구현한다.

그리고, 사용자가 코스 주행 중에 정지 버튼을 누르거나 선택된 주행 코스를 완주하면 트랙 벨트(111)의 구동은 자동적으로 종료된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀 시스템(100)을 이용함으로써, 사용자가 다양한 마라톤 코스를 임의로 선택하고, 런닝이 시작된 이후에 트랙 벨트의 이동 속도를 가감속하거나 경사도를 조절하는 조작이 없더라도, 선택된 마라톤 코 스의 주행 거리에 따른 경사도와 화상 풍경을 직접 느끼도록 함으로써, 사용자가 마라톤 코스를 실제로 달리는 듯한 느낌을 심어주어, 지루하지 않게 장시간 동안 걷기 또는 런닝 운동을 할 수 있도록 고취시킨다. 아울러, 사용자가 별도의 스크린이나 화면을 응시하지 않더라도, 운동 자세를 유지할 수 있도록 주변 시야를 확보하면서, 실외에서 주행하는 듯한 느낌을 착용식 화상 기기(1)를 통하여 시청각적으로 실감할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀 시스템(100)에 입력되는 주행 코스 정보에는 춘천국제마라톤대회와 같은 실제 대회의 참가자들의 주행 정보나 가상의 참가자들의 주행 정보를 포함되어, 착용식 화상 기기(1)의 화면부(11)에 트레드밀 시스템(100) 상의 사용자 이외에 미리 입력/저장해둔 다른 참가자와 경쟁을 하는 시뮬레이션 게임이나 사이버 마라톤 대회를 열 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예의 트레드밀 시스템(100)이 사용자의 입력이 없더라도 트랙 벨트(111)의 이동속도를 자동적으로 조절하는 작동 원리는 다음과 같다. 즉, 사용자의 트랙 벨트(111) 상의 위치가 어느 정도 벗어난 경우에 가감속을 할 것인지를 브리지 전압차 △V로 환산하여 초기 설정값(△Vset)으로 제어부에 입력하여 둔다. 그리고, 사용자가 트랙 벨트(111) 위로 올라가 운동 시작 버튼을 누르고 걷기 또는 런닝 운동을 시작하면, 운동 시작후 약 1분정도의 일정 시간 동안 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 자동으로 가감속하지 않은 채, 트랙 벨트(111)의 전방부와 후방부에서 하중 센서 모듈(190)로 각각 하중을 측정한다. 이를 통해, 현재 트랙 벨트(111)상에서 런닝 운동 중인 사용자가 트랙 벨트(111)상의 어느 위치에서 런닝 운동을 하는 성향을 가지고 있는지를 파악한다. 구체적으로는, 운동 시작후 약 1분동안 도7에 도시된 휘스톤 브리지회로의 브리지 전압차△V의 평균값을 구하여 이를 가감속 기준 브리지 전압차 △Vref 로 기억하여 둔다.

그리고 나서, 사용자가 런닝 속도가 빨라져 사용자의 몸이 트랙 벨트(111)의 전방부에 치우치게 되는 경우에는, 사용자의 전방에 설치된 굽힘 부재(192)에는 후방에 설치된 굽힘 부재(192)에 비하여 보다 많은 굽힘 변형이 발생되므로, 전방부의 스트레인게이지(194a, 194b)의 저항값 R2는 커지는데 반하여, 후방에 설치된 굽힘 부재(192)는 거의 굽힘 변형이 일어나지 않으므로, 후방 스트레인게이지(193a, 193b)의 저항값 R1은 거의 변화하지 않는다. 따라서, 수학식 1에 따라 △V는 부호가 (-)가 되며, 사용자가 트랙 벨트(111)의 전방부에 치우칠 수록 그 절대값은 커진다. 이 때, (△V-△Vref)의 절대값이 상기 초기 설정값(△Vset)의 절대값을 초과한 경우에는, 사용자가 전방부로 치우친 정도가 초기 설정값(△Vset)을 통해 설정해 둔 정도를 치우친 것이므로, (△V-△Vref)의 절대값의 크기에 비례하여 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속시키는 지령을 제어부로 전송함으로써, 사용자의 별도의 조작이 없더라도 사용자의 트랙 벨트(111) 상의 위치를 감지하여 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속하게 된다.

마찬가지로, 사용자가 운동중에 지치게 되어 런닝 속도가 느려짐에 따라 사용자의 몸이 트랙 벨트(111)의 후방부에 치우치게 되는 경우에는, 사용자의 후방에 설치된 굽힘 부재(192)에는 전방에 설치된 굽힘 부재(192)에 비하여 보다 많은 굽힘 변형이 발생되므로, 후방부의 스트레인게이지(193a, 193b)의 저항값 R1는 커지 는데 반하여, 전방에 설치된 굽힘 부재(192)는 거의 굽힘 변형이 일어나지 않으므로, 전방 스트레인게이지(194a, 194b)의 저항값 R1은 거의 변화하지 않는다. 따라서, 수학식 1에 따라 △V는 부호가 (+)가 되며, 사용자가 트랙 벨트(111)의 후방부에 치우칠 수록 그 절대값은 커진다. 이 때, (△V-△Vref)의 절대값이 상기 초기 설정값(△Vset)의 절대값을 초과한 경우에는, 사용자가 후방부로 치우친 정도가 초기 설정값(△Vset)을 통해 설정해 둔 정도를 치우친 것이므로, (△V-△Vref)의 절대값의 크기에 비례하여 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 감속시키는 지령을 제어부로 전송함으로써, 사용자의 별도의 조작이 없더라도 사용자의 트랙 벨트(111) 상의 위치를 감지하여 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 감속하게 된다. 이 때, 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속할 것인지 감속할 것인지의 여부는 (△V-△Vref)의 부호에 따라 달라진다.

상기의 트랙 벨트의 이동 속도의 조절은 사용자의 런닝 운동이 종료될 때까지 지속된다.

한편, 전술한 고글형 착용식 화상 기기(1)는, 착용의 안정성을 도모하기 위하여, 도23 내지 도26에 도시된 헬멧형 착용식 화상 기기(1)로 형성될 수도 있다. 즉, 도23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 착용식 화상 기기(2)는 선택적으로 외부로 노출되거나 은폐되는 것이 가능하고 사용자의 시야에 대향하는 안쪽면에는 다양한 화상 정보를 표시하는 액정 화면으로 형성된 화면부(21)와, 사용자의 이마와 머리 뒷부분에 걸쳐지도록 링 형상으로 형성된 링 헬멧(22)과, 트레드밀(100) 및 카메라(26)로부터 데이터를 전송받아 화면부(21)에 화상 정 보를 선택적 또는 오버랩하여 표시하는 제어부(미도시)와, 트레드밀(100)로부터 신호를 무선으로 수신하기 위하여 형성된 안테나(24)와, 트레드밀(100)로부터 수신받은 음향 데이터를 출력하는 스피커(25)와, 사용자가 바라보는 시야를 촬영하는 카메라(26)를 포함하여 구성된다.

전술한 고글형 착용식 화상 기기(1)와 마찬가지로, 상기 화면부(21)는, 권수혁이 고안하여 대한민국 특허청에 출원하여 등록받은 특허 제78109호의 화면 분할 방법 및 장치에 기재된 방법을 이용하여 2개의 창으로 분할하여, 서로 다른 화상 정보를 표시할 수 있도록 형성된다.

그리고, 도25 및 도26에 도시된 바와 같이, 화면부(21)는 사용자의 필요에 따라 헬멧 링(22)의 내부에 삽입되기도 하고 인출되기도 한다. 이를 위하여, 헬멧 링(22)에는 화면부(21)를 수용하는 수용부(22c)가 형성되어, 안경 형태로 형성된 화면부(21)는 수용부(22c)의 측벽(22b)을 따라 안내되어, 헬멧 링(22)의 외부로 슬라이딩 인출된다.

보다 구체적으로는, 도25에 도시된 바와 같이, 소정량만큼 압축된 상태로 화면부(21)를 하방으로 미는 힘을 가하도록 인출 스프링(21c)이 수용부(22c)의 상측벽(22d)과 화면부(21) 사이에 삽입 설치된다 그리고, 헬멧 링(22)에 형성된 수용부(22e)에 압축 스프링(21b)에 탄지되도록 인출 스위치(21a)가 삽입 설치되어, 화면부(21)가 삽입된 상태에서는 화면부(21)의 측면의 걸림홈(21d)에 인출 스위치(21a)의 끝단 곡면부가 끼워지고, 화면부(21)가 인출된 상태에서는 화면부(21)의 걸림홈(21d)과 인출 스위치(21a)의 끝단 곡면부 사이의 간섭이 해제된다. 이 때, 도23에 도시된 바와 같이, 인출 스위치(21a)는 일부분(돌기)은 외부로 노출되어, 사용자가 간단히 일측으로 당김으로써, 인출 스위치(21a)와 걸림홈(21d) 사이의 간섭을 해제할 수 있게 된다.

상기 링 헬멧(22)은 사용자의 머리부와 접하는 면에는 운동에 의하여 배출된 땀 등이 잘 건조될 수 있도록 돌출 형성된 통풍 돌기(22a)가 형성된다. 따라서, 돌기(22a) 사이의 틈새를 통하여 외부의 시원한 공기가 머리부에 유입되어, 운동중 신체로부터 배출되는 땀의 양을 줄이거나 원활히 건조시킬 수 있게 된다.

상기 제어부는, 전술한 일 실시예(1)와 마찬가지로, 도6에 도시된 바와 같이, 트레드밀(100)로부터 전송된 풍경이나 영화 등의 화상 데이터(A)와, 음악 등의 음향 데이터(C)와, 카메라(16)에 의하여 촬영된 촬영 데이터(B)를 수신하여, 도7 내지 도9에 도시된 바와 같이, 모드 전환 스위치(23a)를 이용하여 사용자의 선택에 따라 표시 방법을 달리할 수 있다.

상기 안테나(24)는 트레드밀(100)의 제어부(130)와 헬멧형 착용 기기(2)의 제어부 사이의 통신을 위하여 형성된 것으로, 블루투스나 적외선 통신 등의 무선 통신 방법으로 소정의 데이터를 송수신하기 위하여 형성된다.

상기 스피커(25)는 제어부(23) 내의 메모리에 저장된 음악을 출력할 수도 있고, 트레드밀(100)로부터 음향 데이터(C)를 수신하여 출력할 수도 있다. 헬멧 링(22)이 사용자의 머리를 감싸는 형상이므로 헬멧 링(22)에 스피커(25)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 카메라(26)는 사용자가 바라보는 시야를 촬영하여 제어기(13)에 촬영 데이터(B)를 전송한다. 이를 통해, 사용자는 선택적으로 촬영 데이터(B)를 화면부(21)를 통하여 볼 수 있도록 함으로써, 사용자의 시야가 직접적으로 가린 상태에도 불구하고, 실제로 트레드밀 주변을 바라보는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 헬멧형 착용식 화상 기기(2)의 화면부(21)의 인출 및 삽입 작용의 작동 원리를 상술한다.

착용식 화상 기기(2)를 착용한 사용자가 화면부(21)를 통하여 소정의 화상을 감상하고자 할 경우에는, 헬멧 링(22)의 외부로 드러난 인출 스위치(21a)를 바깥쪽으로 잡아당기면, 인출 스위치(21a) 끝단과 화면부(21)의 걸림홈(21e) 사이의 간섭이 해제되어, 인출 스프링(21c)의 탄성력에 의하여 화면부(21)는 하방(下方)으로 이동하여, 사용자의 시야의 전면에 놓여지게 된다. 이 때, 화면부(21)에 화상 정보 데이터를 전송하는 신호선(21d)도 역시 함께 내려와, 화면부(21)의 인출 작동에도 제어부(미도시)로부터 화면부(21)에 데이터를 전송할 수 있게 된다.

마찬가지로, 착용식 화상 기기(2)를 착용한 사용자가 화면부(21)를 헬멧 링(22) 내에 삽입하고자 할 경우에는, 손가락으로 화면부(21)를 상방으로 밀어올리면, 화면부(21)는 수용부(22c)의 측벽(22b)을 따라 이동하고, 인출 스위치(21a) 끝단의 곡면부가 화면부(21) 측면에 곡면으로 형성된 걸림홈(21e)에 미끄러지면서 삽입된다.

상기와 같이 구성된 헬멧형 착용식 화상 기기(2)의 제어부 등의 구성과 작용 원리는 전술한 고글형 착용식 화상 기기(1)와 동일하거나 유사하다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예(2)에 대하여, 사용자의 머리와 헬멧 링(22) 사이에 땀이 차는 것을 방지하기 위하여 통풍 돌기(22a)가 형성된 것만을 예시로 들었으나, 헬멧 링(22)을 관통하는 통풍공(미도시)이 다수 형성되어 외부의 시원한 공기를 사용자의 머리에 공급할 수도 있으며, 시원한 공기의 공급을 촉진하기 위하여 소형 송풍팬(미도시)이 헬멧 링(22)의 내부 또는 외부에 장착될 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 주행 운동 기구에서 운동중인 사용자가 외부에 설치된 별도의 화면을 응시하지 않고서도 원하는 화면을 바라볼 수 있도록 함과 동시에 원하는 화면을 바라보는 것에 의하여 사용자가 균형을 잃는 것을 방지하는 착용식 화상 기기 및 이를 구비한 트레드밀 시스템을 제공한다.

특히, 본 발명은, 사용자가 원하는 마라톤 코스를 입력하기만 하면, 사용자가 트랙 벨트의 구동 속도나 경사도를 조절하지 않더라도, 주행 거리에 따른 풍경 정보를 착용식 화상 기기의 화면을 통해 표시하고, 트레드밀의 트랙부의 경사도가 입력된 마라톤 코스의 주행 거리에 따른 지면의 경사와 동일하게 되도록 제어하고, 마라톤 경기의 지형에 따른 풍향과 풍속을 팬으로 불어줌으로써, 사용자가 실내에서 런닝 운동을 하고 있음에도 실외에서 마라톤 코스를 주행하는 것과 같은 가상 현실감을 느끼도록 하여, 런닝 운동의 지루함을 방지하고 흥미감을 고취시킴으로써 보다 높은 활용도를 유도하는 트레드밀 시스템을 제공한다.

이를 통해, 사용자의 취향에 따라 다양한 코스를 사용자가 선택하여 직접 걷기 또는 런닝 운동을 코스별로 행할 수 있도록 하여, 획일적인 코스만을 지루하게 반복하여 런닝 운동을 쉽게 싫증나는 것을 방지한다.

또한, 본 발명은, 화상 기기를 운동중인 사용자가 착용하여 화면을 바라보도록 함으로써 운동중인 사용자의 균형을 상실하지 않으면서, 코스 풍경이나 별도의 프로그램을 감상할 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명은, 스포츠 센터와 같이 여러 운동자들이 동시에 운동하는 공간에서, 운동하는 사람의 취향에 관계없이 획일적인 화상만을 감상하는 것에 국한되지 않고, 운동하는 각 사람의 취향에 따라 선택하여 다양한 화상 정보를 시청각적으로 즐길 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은, 사용자의 위치에 따라 지나치게 민감하게 가감속되는 것을 방지하여 사용자에게 안정된 자동 런닝 속도의 조절 환경을 제공함으로써, 사용자의 제어판 조작을 최소화하여 사용자의 편의를 도모한다.

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Claims (23)

1. 무한 궤도로 회전 구동되는 트랙 벨트와;

   상기 트랙 벨트의 주행 거리를 감지하는 주행거리 감지부와;

   상기 트레드밀의 사용자에 착용 가능하게 형성된 착용부와, 상기 트레드밀이 주행하는 주행코스의 화상 정보를 포함한 데이터를 수신하는 통신부와, 상기 사용자가 바라보는 방향을 촬영하는 카메라와; 상기 통신부에서 수신된 화상 정보와 상기 카메라로 촬영된 화상 정보 중 어느 하나 이상을 표시하고, 상기 사용자가 바라보는 전면(前面)에 위치할 수 있도록 형성된 화면부를 구비한 착용식 화상 기기와;

   상기 주행거리 감지부에서 감지된 주행거리에 따라 주행코스의 경사도 정보를 입력받아, 입력받은 주행 코스의 경사도 정보에 따라 상기 트랙 벨트의 경사도를 조절하는 경사 구동부를;

   포함하여, 상기 주행거리 감지부에서 감지된 주행거리에 따라 주행 코스의 화상 정보를 입력받아, 입력받은 주행 코스의 화상 정보를 상기 운동 기구용 착용식 화상 기기의 상기 화면부에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주행 구동부는 사용자가 상기 트랙 벨트의 전방에 위치하면 가속시키고, 사용자가 상기 트랙 벨트의 후방에 위치하면 감속시키는 것에 의하여 자동 속도 조절되어, 주행중에 사용자의 입력이 없더라도 트랙 벨트의 속도와 경사도가 자동적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 트레드밀 시스템.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 화면부는 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보와 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 중첩하여 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 트레드밀 시스템.
4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 화면부는 2개 이상의 영역으로 분할 가능하게 형성되고,

   분할된 영역 중 하나의 영역에는 상기 카메라로부터 촬영된 화상 정보가 표시되고, 분할된 영역 중 또 다른 하나의 영역에는 상기 운동 기구로부터 수신된 화상 정보를 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 트레드밀 시스템.
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