KR101246826B1 - 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템 - Google Patents

역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템 Download PDF

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KR101246826B1
KR101246826B1 KR1020110110739A KR20110110739A KR101246826B1 KR 101246826 B1 KR101246826 B1 KR 101246826B1 KR 1020110110739 A KR1020110110739 A KR 1020110110739A KR 20110110739 A KR20110110739 A KR 20110110739A KR 101246826 B1 KR101246826 B1 KR 101246826B1
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Abstract

본 발명은 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동을 할 수 있게 하며, 사용자가 설정한 부하 정도와 경사도 및 노명상태에 따라 가해지는 부하가 탄력적으로 변화되며, 정주행 이외에도 역주행도 가능하도록 하여 다리 근육의 균형적 발달을 제공할 수 있으며 동시에 흥미를 유발시킬 수 있는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 관한 것이다.
본 발명을 통해 전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동할 수 있도록 함으로써, 운동 중 지루함을 덜 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 사용자가 설정한 부하 정도와 경사도 및 노면 상태에 따라 가해지는 부하가 탄력적으로 변화되거나 요철충격 등이 발생되므로 사용자는 다양한 부하를 받는 상황에서 운동을 할 수 있어 운동효과를 높일 수 있으며, 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 더욱 현실감을 극대화시킬 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.

Description

역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템{bicycle simulation system possible load-supply and Opposition-Driving.}
본 발명은 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동을 할 수 있게 하며, 사용자가 설정한 부하 정도와 경사도 및 노명상태에 따라 가해지는 부하가 탄력적으로 변화되며, 정주행 이외에도 역주행도 가능하도록 하여 다리 근육의 균형적 발달을 제공할 수 있으며 동시에 흥미를 유발시킬 수 있는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 관한 것이다.
현대 사회가 산업화 및 도시화되고 교통수단이 발달함에 따라 걷거나 움직이는 시간이 점차 감소할 뿐만 아니라, 운동할 수 있는 시간적, 공간적 여유가 없기 때문에 운동량이 점차 감소가고 있다. 운동의 부족은 근육의 노화와 경직 현상을 발생시키고, 쉽게 피로감을 느끼게 할 뿐만 아니라 성인병을 발생시키는 주요 원인이 되고 있다.
이에 따라 보다 쉽게 접하여 운동을 할 수 있는 다양한 종류의 운동기구가 개발되어 보급되고 있는 추세에 있다.
이러한 운동기구들 중에 자전거를 모방하여 만들어진 실내용 자전거가 있다.
이러한 실내용 자전거는 한정된 공간에서 운동을 하기 때문에 운동시간이 지루하고 답답하게 느껴지는 단점이 있었다.
이러한 단점을 개선하여 운동기구의 전면에 영상장치나 음향장치를 설치하여 영화를 감상하거나 음악을 들을 수 있게 한 것이 있으나, 운동 과정이 단순히 페달을 작동시키는 동작을 반복하여 이루어지므로 이 또한 쉽게 지루함을 느끼게 되는 단점이 있었다.
배경 기술로는 대한민국등록특허공보 0310710호인 다용도자전거주행시스템이 개시되어 있는데, 이는 지루하지 않게 운동을 할 수 있을 뿐만 아니라 자전거가 고정되어 있지 않고 좌우로 움직일 수 있기 때문에 실제에 더욱 가까운 느낌을 받을 수 있으므로 운동 효과가 증가한다는 장점을 제공하고 있다.
그러나, 좌우 운동이 이외에 다양한 환경에서 실제 자전거를 타는 느낌을 제공하기에는 역부족이었다.
한편, 실내용 자전거의 지루함을 해결하기 위하여 현재 자전거 시뮬레이션 시스템들이 개발되고 있는 추세이다.
그러나, 상기 자전거 시뮬레이션 시스템들은 정해진 코스에서 운동자가 운동하는 것이므로 정주행하기 위한 코스만 구성하고 있어 다리 근육의 균형적인 발전이 불가능하였다.
즉, 역주행은 불가능하게 되는데, 예를 들어 시계방향으로 돌리는 것이 정방향이라면 역주행은 반시계방향으로 돌리는 것을 의미하는 것이다.
또한, 자전거 코스상에 운동자가 갈라지는 구간에서 다른 구간으로 이동하기 위해서는 처음부터 다시 시작하는 것 이외에는 별다른 방법이 없었다.
따라서, 역주행은 불가능하였으며, 중간에 빠져야 하는 구간을 미쳐 발견하지 못할 경우에 역으로 주행하면 될 것을 다시 처음부터 시작해야 하는 문제점도 존재할 수 밖에 없었다.
따라서, 본 발명은 운동자가 설정한 부하조건과 자전거 코스의 환경에 따라 다양한 부하, 진동 등을 제공함과 동시에 역주행이 가능한 시스템을 제안하고자 하는 것이다.
한국등록특허 310710 (2008.08.21)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용자가 설정한 부하 정도와 경사도 및 노면 상태에 따라 가해지는 부하가 탄력적으로 변화되도록 하여 운동 효율을 높일 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정주행 이외에도 역주행도 가능하도록 하여 다리 근육의 균형적 발달을 제공할 수 있으며 동시에 흥미를 유발시킬 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은,
디스플레이패널;을 포함하여 구성되는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 있어서,
자전거코스 및 부하 정도를 설정하는 사용자설정부(200)와;
자전거코스 정보를 저장하고 관리하는 자전거코스정보디비(210)와;
자전거코스별 환경 정보를 저장하고 관리하는 환경정보디비(220)와;
사용자설정부에 의해 설정된 자전거코스 및 부하 정도정보와 환경정보디비에서 해당 자전거코스의 환경 정보를 획득하여 부하 비중값을 계산하여 부하변경부에 동작 신호를 송출하는 부하비중값계산부(230)와;
바퀴의 일측에 설치되며, 부하비중값계산부에 의해 계산된 부하 비중값을 획득하면 바퀴에 걸리는 부하를 변경하는 부하변경부(7)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 노면 상태에 따라 상하좌우 진동을 제공하는 진동부(100)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 경사도에 따라 모터로 이루어진 기울기조절부(3)에 동작 신호를 송출하는 기울기조절수행부(250)와;
핸들에 설치 구성되어 핸들의 조작을 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 조향 신호를 인가하는 조향센서(300)와;
브레이크 레버에 설치 구성되어 브레이크 레버를 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 제동 신호를 인가하는 제동센서(400)와;
바퀴에 설치 구성되어 순방향 회전인지 역방향 회전인지를 판단하는 주행방향감지센서(500)와;
상기 자전거코스정보디비와 환경정보디비를 참조하여 디스플레이패널에 3차원 영상으로 변환하여 제공하는 3차원시뮬레이션부(600)와;
상기 각각의 디비와 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은,
전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동할 수 있도록 함으로써, 운동 중 지루함을 덜 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 사용자가 설정한 부하 정도와 경사도 및 노면 상태에 따라 가해지는 부하가 탄력적으로 변화되거나 요철충격 등이 발생되므로 사용자는 다양한 부하를 받는 상황에서 운동을 할 수 있어 운동효과를 높일 수 있으며, 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 더욱 현실감을 극대화시킬 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.
또한, 정주행 이외에도 역주행도 가능하도록 하여 다리 근육의 균형적 발달을 제공할 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 자전거시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 자전거시스템에서 커버를 제거한 상태의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 전체 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 전체 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 디스플레이패널에 표시되는 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 부하변경부를 나타낸 예시도이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은,
핸들과, 브레이크 레버와, 바퀴를 포함하여 구성되는 자전거와;
디스플레이패널;을 포함하여 구성되는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 있어서,
자전거코스 및 부하 정도를 설정하는 사용자설정부(200)와;
자전거코스 정보를 저장하고 관리하는 자전거코스정보디비(210)와;
자전거코스별 환경 정보를 저장하고 관리하는 환경정보디비(220)와;
사용자설정부에 의해 설정된 자전거코스 및 부하 정도정보와 환경정보디비에서 해당 자전거코스의 환경 정보를 획득하여 부하 비중값을 계산하여 부하변경부에 동작 신호를 송출하는 부하비중값계산부(230)와;
바퀴의 일측에 설치되며, 부하비중값계산부에 의해 계산된 부하 비중값을 획득하면 바퀴에 걸리는 부하를 변경하는 부하변경부(7)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 노면 상태에 따라 상하좌우 진동을 제공하는 진동부(100)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 경사도에 따라 모터로 이루어진 기울기조절부(3)에 동작 신호를 송출하는 기울기조절수행부(250)와;
핸들에 설치 구성되어 핸들의 조작을 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 조향 신호를 인가하는 조향센서(300)와;
브레이크 레버에 설치 구성되어 브레이크 레버를 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 제동 신호를 인가하는 제동센서(400)와;
바퀴에 설치 구성되어 순방향 회전인지 역방향 회전인지를 판단하는 주행방향감지센서(500)와;
상기 자전거코스정보디비와 환경정보디비를 참조하여 디스플레이패널에 3차원 영상으로 변환하여 제공하는 3차원시뮬레이션부(600)와;
상기 각각의 디비와 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 부가적인 양상에 따른 본 발명의 시스템은,
주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키는 역방향화면제공부(800);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 부가적인 양상에 따른 본 발명의 시스템은,
주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키는 역방향화면제공부(800)와;
선택된 자전거 코스 정보에 역주행 코스정보가 포함될 경우에 디스플레이 패널에 역주행 코스 메세지를 출력하며, 주행방향감지센서로부터 역방향 회전 신호의 수신유무를 판단하는 역방향주행판단부(900);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 자전거코스정보디비에는,
순주행 코스 정보와 역주행 코스 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 코스 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 환경 정보에는,
경사도와 노면 상태 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 부하변경부(7)는,
비접촉식 전자석을 이용한 제동 장치인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기울기조절부(3)는,
자전거의 수평받침부 타측에 수직으로 형성된 스크류축(31)과,
상기 스크류축에 결합된 스크류슬리브(32)와,
상기 스크류축을 구동하는 모터(33)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 부가적인 양상에 따른 시스템은,
자전거운영서버에 접속하여 다수의 운동자들과 경쟁할 수 있도록 처리하는 경쟁처리부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 의한 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은 본 발명인이 2011년 7월 29일에 출원한 대한민국특허출원번호 0076129호인 '진동자전거시스템'의 자전거 구성에 시뮬레이션 구성 및 역주행 구성 등을 채택하는 것이다.
즉, 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 진동자전거시스템은 복수개의 지지다리와, 상기 지지다리 위에 설치된 수평받침부로 이루어지는 지지부와; 상기 수평받침부의 일측에 수직으로 형성된 수직지지대와, 상기 수직지지대에 회전가능하게 결합되어 페달에 의해 회전하는 바퀴와; 상기 수평받침부의 타측 말단측에 수직으로 형성된 스크류축과, 상기 스크류축에 결합된 스크류슬리브와, 상기 스크류축을 구동하는 모터로 이루어진 기울기조절부와; 일측이 상기 수직지지대에 회동가능하도록 연결되고, 타측이 상기 기울기조절부의 스크류슬리브와 결합되어 있는 회동가로축부와; 상기 회동가로축부의 일측 말단에 소정간격으로 이격 결합되어 상기 회동가로축부와 일체로 회동하는 안장과, 타측 말단에 소정간격으로 이격 결합되어 상기 회동가로축부와 일체로 회동하는 핸들 및 디스플레이패널;을 포함하여 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 전체 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은,
자전거코스 및 부하 정도를 설정하는 사용자설정부(200)와;
자전거코스 정보를 저장하고 관리하는 자전거코스정보디비(210)와;
자전거코스별 환경 정보를 저장하고 관리하는 환경정보디비(220)와;
사용자설정부에 의해 설정된 자전거코스 및 부하 정도정보와 환경정보디비에서 해당 자전거코스의 환경 정보를 획득하여 부하 비중값을 계산하여 부하변경부에 동작 신호를 송출하는 부하비중값계산부(230)와;
바퀴의 일측에 설치되며, 부하비중값계산부에 의해 계산된 부하 비중값을 획득하면 바퀴에 걸리는 부하를 변경하는 부하변경부(7)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 노면 상태에 따라 상하좌우 진동을 제공하는 진동부(100)와;
환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 경사도에 따라 모터로 이루어진 기울기조절부(3)에 동작 신호를 송출하는 기울기조절수행부(250)와;
핸들에 설치 구성되어 핸들의 조작을 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 조향 신호를 인가하는 조향센서(300)와;
브레이크 레버에 설치 구성되어 브레이크 레버를 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 제동 신호를 인가하는 제동센서(400)와;
바퀴에 설치 구성되어 순방향 회전인지 역방향 회전인지를 판단하는 주행방향감지센서(500)와;
상기 자전거코스정보디비와 환경정보디비를 참조하여 디스플레이패널에 3차원 영상으로 변환하여 제공하는 3차원시뮬레이션부(600)와;
상기 각각의 디비와 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하여 구성된다.
상기 사용자설정부(200)는 자전거코스 및 부하 정도를 설정하는 것이며, 시뮬레이션을 즐기기 위하여 하나 이상의 조작버튼이 더 설치할 수 있을 것이다.
즉, 자전거코스를 디스플레이패널에 표시하게 되면, 예를 들어, 계룡산 올레길, 제주도 올레길, 한강변, 골드코스트 등의 코스를 사용자에게 제공하면 해당 코스 중 자신이 원하는 코스를 선택하게 된다.
상기 자전거코스정보디비(210)에는 자전거코스 정보를 저장하고 관리하게 되며, 상기 환경정보디비(220)에는 자전거코스별 환경 정보를 저장하고 관리하게 된다.
상기 환경 정보는 경사도와 노면 상태 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고 있게 되는데, 코스별 경사도와 노면 상태가 적재적소에 형성시켜 사용자로 하여금 운동의 효과를 더욱 부각시킬 수 있게 되는 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 코스별 부하정도, 경사도, 노면상태, 현재속도 등이 디스플레이패널에 표시되어 사용자로 하여금 현재 코스에서의 속도를 한눈에 볼 수 있게 되는 것이다.
상기 속도를 제공하기 위하여 별도의 속도를 측정하기 위한 속도센서를 자전거에 설치 구성하게 된다.
상기 부하비중값계산부(230)는 사용자설정부에 의해 설정된 자전거코스 및 부하 정도정보와 환경정보디비에서 해당 자전거코스의 환경 정보를 획득하여 부하 비중값을 계산하여 부하변경부에 동작 신호를 송출하게 된다.
즉, 부하비중값 계산은 사용자가 선택한 부하 정도(난이도를 의미할 수 있으며, 상/중/하 등으로 구분될 수 있다.), 경사도(15도, 30도, 45도 등), 노면상태(자갈밭, 모래, 평지, 습지, 풀, 도로 등)를 참조하여 계산하게 된다.
예를 들어, 사용자가 선택한 부하 정도가 하일 경우에는 1, 경사도는 15도, 자갈밭이면, 부하비중값은 '1 x 1 x 1.8'로서 1.8이 되므로 1.8에 해당하는 동작 신호를 송출하게 되는 것이다.
상기 부하비중값은 선택된 코스마다 이미 경사도 및 노면상태는 정해지게 되지만 사용자가 선택하는 부하 정도에 따라 최종 부하비중값이 달라지게 되는 것이다.
즉, 부하 정도를 상으로 선택하게 되면 '1 x 1 x 2'로서 2가 되므로 2에 해당하는 동작 신호를 송출하게 되는 것이다.
상기 부하변경부(7)는 디스플레이되는 운동 경로상의 노면의 기울기나 요철 또는 도로의 선형에 따라 바퀴에 부하를 가하기 위한 것이다.
즉, 바퀴의 일측에 설치되며, 부하비중값계산부에 의해 계산된 부하 비중값을 획득하면 바퀴에 걸리는 부하를 변경하는 것이다.
한편, 상기 부하변경부(7)는 도 6에 도시한 바와 같이, 비접촉식 전자석을 이용한 제동 장치를 채택할 수 있으며, 본 발명인이 출원한 상기 특허 명세서에 기재된 구성 요소들을 채택할 수도 있을 것이다.
상기 제동 장치의 구성 및 동작 원리는 이미 당업자들에게 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
상기 진동부(100)는 환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 노면 상태에 따라 상하좌우 진동을 제공하는데, 수평받침부의 일측에 형성되어 상하좌우 진동을 제공하는 모터로 이루어지게 된다.
이는 화면상에 나타나는 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 도로를 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 시스템은 수평을 유지하고 있는 상태에서 바퀴의 부하만을 가변시킴에 따라 사용자에게 가변 부하를 제공할 수 있으나, 실제 시뮬레이션 코스 상에서 자전거를 타는 것과 동일한 효과를 얻기 위해서는 디스플레이되는 경로 상의 노면 기울기와 같이 기울어지게 하는 것이다.
이를 위하여 자전거 시뮬레이션시스템에 구비된 핸들, 디스플레이패널(6) 및 안장(20)은 수직지지대(13)의 상단에 회동가능하게 설치된 회동가로축부(4)에 설치되어 있다.
상기 회동가로축부(4)는 일측 말단(4)이 수직지지대(13)에 회동가능하게 결합되고, 다수의 세로축(4h, 4m, 4s)이 일체로 설치되어 있다.
상기 세로축(4h, 4m, 4s)의 상단에 핸들(5), 디스플레이패널(6) 및 안장(20)이 고정 설치되어 있으며, 세로축(4h, 4m, 4s)들은 사용자의 신체 조건에 따라 핸들(5), 모니터(6) 및 안장(20)의 높이를 조절할 수 있도록 길이 조절 가능한 것이 바람직하다.
상기 회동가로축부(4)를 회동시켜 기울기를 조절함에 의해 핸들(5), 디스플레이패널(6) 및 안장(20)의 기울기가 조절되는 것이다.
안장(20)의 기울기만을 조절하여도 사용자는 운동기구가 기울어진 것으로 느낄 수 있으나 안장(20)만 기울어지게 할 경우에는 사용자가 핸들(5)을 잡기 어렵고, 디스플레이패널(6)이 사용자의 시야로부터 벗어나므로 핸들(5), 디스플레이패널(6) 및 안장(20)이 모두 기울어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이를 위해 본 발명에 의한 시스템은 상기 회동가로축부(4)의 기울기를 조절하기 위해 기울기조절부(3)를 구성하고 있다.
상기 기울기조절부(3)는 수평받침부(12)와 수직으로 설치된 스크류축(31)과, 상기 스크류축(31)에 결합된 스크류슬리브(32) 및, 상기 스크류축을 회전시키는 모터(33)로 이루어질 수 있다.
상기 모터(33)의 구동에 의해 스크류축(31)이 회전하면 스크류슬리브(32)가 상승 또는 하강하여 상기 회동가로축부(4)가 수직지지대(13)의 상단을 중심으로 회동하여 기울어지고, 이에 따라 핸들(5), 디스플레이패널(6) 및 안장(20)의 기울기가 조절되는 것이다.
예를 들어, 경사도가 높은 상태가 되게 기울어지면 오르막을 주행하는 것과 같이 부하가 많이 걸려야 하므로 중앙제어부에서는 부하변경부(7)에 신호를 보내 좀 전보다 큰 부하를 제공하게 된다.
이때, 사용자는 큰 힘으로 페달을 밟아야 바퀴(21)를 회전시킬 수 있게 된다.
반면에 전방의 경사도가 낮은 상태가 되게 기울어지면 내리막을 주행하는 것과 같이 부하가 적게 걸려야 하므로 중앙제어부가 부하변경부(7)에 신호를 보내 좀 전보다 낮은 부하를 제공하게 된다.
이에 따라 사용자는 작은 힘으로도 바퀴를 회전시킬 수 있게 된다.
이를 위하여 상기 기울기조절수행부(250)는 환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 경사도에 따라 모터로 이루어진 기울기조절부(3)에 동작 신호를 송출하여 경사도에 따른 기울기를 조절할 수 있도록 하는 것이다.
상기 조향센서(300)는 핸들에 설치 구성되어 핸들의 조작을 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 조향 신호를 인가하게 된다.
즉, 핸들의 좌우 움직임에 따른 신호를 감지하여 3차원시뮬레이션부에 조향 신호를 제공하게 된다.
상기 제동센서(400)는 브레이크 레버에 설치 구성되어 브레이크 레버를 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 제동 신호를 인가하게 된다.
즉, 브레이크 레버를 감지하여 3차원시뮬레이션부에 제동 신호를 제공하게 된다.
상기 3차원시뮬레이션부(600)에서 자전거코스정보디비와 환경정보디비를 참조하여 디스플레이패널에 3차원 영상으로 변환하여 제공하는데, 사용자의 핸들 조작 신호와 브레이크 레버 감지 신호 등을 제공받아 3차원 영상에 사용자의 현재 상태를 매칭시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 주행방향감지센서(500)는 바퀴에 설치 구성되어 순방향 회전인지 역방향 회전인지를 판단하게 된다.
이는 본 발명의 가장 핵심적인 기술적 사상으로서 정주행 회전 뿐만 아니라, 역주행 회전까지 감지하여 자전거 코스를 역주행 화면으로 제공하여 자전거의 폐달을 역으로 회전시킬 경우에 화면도 자동적으로 역주행 화면으로 제공하는 것이다.
보통 운동자들은 실내 자전거를 타거나 실제 자전거를 타게 되면 지루할 경우에 역방향으로 회전을 시키게 된다.
이를 본 시스템에 적용하여 역방향시 실상에서는 공회전되지만 본 발명에서는 역주행으로 간주하여 역주행 화면을 제공하여 이를 통해 다리 근육의 균형적 발달을 제공할 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템의 전체 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템은,
주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키는 역방향화면제공부(800)와;
선택된 자전거 코스 정보에 역주행 코스정보가 포함될 경우에 디스플레이 패널에 역주행 코스 메세지를 출력하며, 주행방향감지센서로부터 역방향 회전 신호의 수신유무를 판단하는 역방향주행판단부(900);를 더 포함하여 구성되게 된다.
상기 역방향화면제공부(800)는 주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키게 된다.
즉, 3차원시뮬레이션부(600)에 역방향 감지시 역방향 신호를 제공하여 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 하는 것이다.
또한, 역방향주행판단부(900)는 선택된 자전거 코스 정보에 역주행 코스정보가 포함될 경우에 디스플레이 패널에 역주행 코스 메세지를 출력하며, 주행방향감지센서로부터 역방향 회전 신호의 수신유무를 판단하게 된다.
예를 들어, 자전거 코스를 제작할 경우에 10km의 올레길 코스 중 시작지점부터 5km 떨어진 지점부터 6km 지점까지 역주행 코스를 생성하게 되고 해당 코스 정보를 자전거코스정보디비에 저장하게 되며, 해당 정보를 3차원시뮬레이션부에서 획득하게 되면 역방향주행판단부에서는 디스플레이 패널에 역주행 코스 메세지를 출력하며, 주행방향감지센서로부터 역방향 회전 신호의 수신 유무를 판단하게 되는 것이다.
이는 코스 중에 역주행시 발달되는 다리 근육을 생성시키기 위하여 코스 일부 구간에 역주행 지점을 형성하는 것이다.
상기와 같은 자전거 코스를 주행하다 보면 정주행시 발달되는 다리 근육 이외에도 역주행시 발달되는 다리 근육까지 골고루 발달시킬 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.
따라서, 상기 자전거코스정보디비에는 순주행 코스 정보와 역주행 코스 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 코스 정보를 제공하게 되는 것이다.
한편, 상기 디스플레이패널에 디스플레이되는 자전거 코스 영상은 프로그램에 의해 만들어진 3차원 그래픽영상이나 자전거가 주행할 수 있는 산길, 자전거 도로 등을 포함하는 실제 도로를 카메라로 촬영한 영상일 수 있다.
본 발명의 시스템은 다양한 종류의 영상과 음향을 구비할 수 있으며, 통신망을 이용하여 새로운 운동 경로나 영상 및 음향을 수신할 수도 있을 것이다.
또한, 자전거 코스에 본인 이외에 다수의 운동자들이 네트워크를 통해 연결되어 경쟁하는 코스를 부여할 수도 있을 것이다.
즉, 자전거운영서버에 접속하여 다수의 운동자들과 경쟁할 수 있도록 처리하는 경쟁처리부(미도시);를 더 포함하여 구성할 수 있게 된다.
예를 들어, 별도의 자전거운영서버를 구축하고 해당 서버에 운동자들이 접속하게 되면 특정 자전거 코스를 서로 공유하게 되며, 이를 통해 다른 운동자들과 레이싱을 할 수 있어 다양한 재미를 제공할 수 있을 것이다.
즉, 스타크래프트의 멀티 접속에 의한 대전과 동일하다고 볼 수 있다.
결국, 상기와 같은 구성 및 동작을 통해 전방에 설치된 모니터를 통해 디스플레이되는 다양한 가상 운동 경로의 상황에 맞추어 운동기구 전체의 기울기, 바퀴에 걸리는 부하를 조절하거나 장애물에 부딪힐 경우에 진동을 제공하여 실제 노면을 주행하는 것과 같은 느낌으로 운동할 수 있도록 함으로써, 운동 중 지루함을 덜 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
3: 기울기조절부
7 : 부하변경부
100 : 진동부
200 : 사용자설정부
210 : 자전거코스정보디비
220 : 환경정보디비
230 : 부하비중값계산부
250 : 기울기조절수행부
300 : 조향센서
400 : 제동센서
500 : 주행방향감지센서
600 : 3차원시뮬레이션부
700 : 중앙제어부

Claims (8)

  1. 핸들과, 브레이크 레버와, 바퀴를 포함하여 구성되는 자전거와;
    디스플레이패널;을 포함하여 구성되는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템에 있어서,
    자전거코스 및 부하 정도를 설정하는 사용자설정부(200)와;
    자전거코스 정보를 저장하고 관리하는 자전거코스정보디비(210)와;
    자전거코스별 환경 정보를 저장하고 관리하는 환경정보디비(220)와;
    사용자설정부에 의해 설정된 자전거코스 및 부하 정도정보와 환경정보디비에서 해당 자전거코스의 환경 정보를 획득하여 부하 비중값을 계산하여 부하변경부에 동작 신호를 송출하는 부하비중값계산부(230)와;
    바퀴의 일측에 설치되며, 부하비중값계산부에 의해 계산된 부하 비중값을 획득하면 바퀴에 걸리는 부하를 변경하는 부하변경부(7)와;
    환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 노면 상태에 따라 상하좌우 진동을 제공하는 진동부(100)와;
    환경정보디비에서 추출된 환경 정보에 포함된 경사도에 따라 모터로 이루어진 기울기조절부(3)에 동작 신호를 송출하는 기울기조절수행부(250)와;
    핸들에 설치 구성되어 핸들의 조작을 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 조향 신호를 인가하는 조향센서(300)와;
    브레이크 레버에 설치 구성되어 브레이크 레버를 감지하여 시뮬레이션되는 자전거 코스에 제동 신호를 인가하는 제동센서(400)와;
    바퀴에 설치 구성되어 순방향 회전인지 역방향 회전인지를 판단하는 주행방향감지센서(500)와;
    상기 자전거코스정보디비와 환경정보디비를 참조하여 디스플레이패널에 3차원 영상으로 변환하여 제공하는 3차원시뮬레이션부(600)와;
    상기 각각의 디비와 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(700);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키는 역방향화면제공부(800);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    주행방향감지센서에 의해 감지된 주행 방향이 역방향이면, 시뮬레이션되고 있는 자전거 코스 화면이 뒤로 가도록 출력시키는 역방향화면제공부(800)와;
    선택된 자전거 코스 정보에 역주행 코스정보가 포함될 경우에 디스플레이 패널에 역주행 코스 메세지를 출력하며, 주행방향감지센서로부터 역방향 회전 신호의 수신유무를 판단하는 역방향주행판단부(900);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자전거코스정보디비에는,
    순주행 코스 정보와 역주행 코스 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 코스 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환경 정보에는,
    경사도와 노면 상태 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하변경부(7)는,
    비접촉식 전자석을 이용한 제동 장치인 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기울기조절부(3)는,
    자전거의 수평받침부 타측에 수직으로 형성된 스크류축(31)과,
    상기 스크류축에 결합된 스크류슬리브(32)와,
    상기 스크류축을 구동하는 모터(33)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    자전거운영서버에 접속하여 다수의 운동자들과 경쟁할 수 있도록 처리하는 경쟁처리부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역주행 및 부하 제공이 가능한 자전거 시뮬레이션시스템.

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