KR101297753B1

KR101297753B1 - Omni-directional moving platform and walking system using thereof especially for virtual reality

Info

Publication number: KR101297753B1
Application number: KR1020120126000A
Authority: KR
Inventors: 주재훈
Original assignee: 주재훈
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-08-22
Also published as: WO2014073758A1

Abstract

PURPOSE: An omnidirectional transfer platform and a walking system for virtual reality using the same are provided to offer reality environment by identically being moved within the virtual reality. CONSTITUTION: An omnidirectional transfer platform (10) comprises a frame (11), a movement platform (12), and a safety plate (13). The frame supports the whole mobile platform. The movement platform is installed in the center portion of the frame and detects a movement direction or speed of a user and delivers it to a control device. The movement platform generates a physical action according to the control of the control device and gives the ground reaction to a user and makes the user perform a backward action which moves the user on the center of the platform. The safety plate forms a dangerous region over a constant range on every side of the movement platform by surrounding the movement platform on the upper surface of the frame. The safety plate performs an urgency stop action which stops the operation of the movement platform by recognizing that the user gets out the movement platform in the user connection.

Description

Omni-directional moving platform and walking system using particular especially for virtual reality}

본 발명은 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 플랫폼 위의 물체를 평면상의 2자유도로 이동시킬 수 있는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system using the same, and more particularly, to an omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system capable of moving an object on the platform with two degrees of freedom on a plane. It is about.

또한, 본 발명은, 가상현실을 구현하는 기존의 장치나 방법들은 사용자의 물리적인 이동을 통해 가상현실 내에서의 이동을 구현하는 것이 불가능하여, 별도의 입력장치나 제자리에서 걷는 동작 등을 통해서 물리적 이동을 구현함으로 인해 사용자의 몰입감을 방해하고 현실성이 떨어지게 되는 문제점을 해결하기 위한 전방향 이동 플랫폼 및 이를 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
In addition, the present invention, the existing devices or methods for implementing the virtual reality is impossible to implement the movement in the virtual reality through the physical movement of the user, physical through a separate input device or walking in place The present invention relates to an omnidirectional mobile platform and a virtual walking system for solving the problem of impeding the user's immersion and reducing the reality by implementing the movement.

아울러, 본 발명은, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 배틀이나 액션 또는 스포츠 게임 등의 화면을 보면서 플레이 할 때, 사용자가 실제로 전후좌우로 이동시 이를 감지하여 화면상에서 캐릭터를 동일하게 이동시키는 동시에, 사용자가 전후좌우로 이동하더라도 실제로는 장치의 일정 영역 내에 항상 위치할 수 있도록 하는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
In addition, the present invention, when playing while watching the screen of the military training battlefield simulator, virtual environment experience machine, battle or action or sports game, the user actually moves to the front, rear, left and right to detect the same to move the character on the screen At the same time, the present invention relates to an omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system that allows the user to always be always in a certain area of the device even if the user moves back, forth, left and right.

종래, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터나, FPS(first-person shooter)와 같은 슈팅 게임, 또는, 가상 체험 머신 등과 같은 가상현실 기술분야에 있어서, 가상현실을 보다 실제와 같이 구현하기 위하여 다양한 분야에 걸쳐 많은 연구가 이루어져 왔다.
Conventionally, in the field of military training battlefield simulators, shooting games such as FPS (first-person shooter), or virtual reality technologies such as virtual experience machines, a variety of fields are used to implement virtual reality more realistically. Research has been done.

또한, 최근에는, 사용자가 가상현실 속에서 직접 움직이고 있는 것처럼 느낄 수 있도록 사용자의 몸동작을 입력으로 인식하여 가상현실 속의 조작에 반영하도록 하는 기술이 많은 관심을 받고 있다.
Also, in recent years, a technology of recognizing a user's body motion as an input so as to feel as if the user is moving directly in the virtual reality and reflecting the manipulation in the virtual reality has received much attention.

즉, 예를 들면, 게임 분야에 있어서, 최근에는, 기존의 단순한 버튼 입력식의 컨트롤러 대신에, 이른바 모션 컨트롤이라 하여 사용자의 자세나 동작을 인식하여 게임에 반영하는 동작 인식형 입력장치가 널리 보급되고 있다.
That is, in the field of games, for example, in recent years, instead of the conventional simple button input controller, a motion recognition type input device which recognizes a user's posture or motion as a motion control and reflects it in a game is widely used. It is becoming.

더 상세하게는, 이러한 동작 인식형 입력장치는, 카메라를 통하여 사용자의 동작이나 자세를 인식하여 입력을 대신하고, 경우에 따라서는, 별도의 포인팅 디바이스나 입력장치를 함께 활용하여 화면상의 특정 지점을 지정하거나 원하는 지점으로 이동하는 등의 조작을 행하도록 구성되어 있다.
More specifically, the gesture recognition type input device recognizes a user's motion or posture through a camera and replaces the input, and in some cases, uses a separate pointing device or input device together to select a specific point on the screen. It is configured to perform an operation such as specifying or moving to a desired point.

즉, 예를 들면, 최근 세계적으로 널리 인기를 얻고 있는 FPS(first-person shooter)라 불리는 총격전을 기반으로 하는 1인칭 슈팅 게임에 있어서, 상기한 바와 같은 모션 컨트롤을 적용하면, 사용자가 별도의 포인팅 디바이스나 입력장치를 쥐고 화면의 특정 위치를 향하여 총을 쏘는 동작을 취하여 게임 내에서 해당 지점에 총이 발사되도록 함으로써, 단순히 게임패드나 키보드를 이용하여 게임을 하는 것에 비해 훨씬 실감나는 게임을 즐길 수 있다.
That is, for example, in a first-person shooting game based on a shoot-out called a first-person shooter (FPS), which has recently become widely popular around the world, when the motion control as described above is applied, the user points separately. By holding a device or input device and shooting the gun at a specific location on the screen, the gun is fired at that point in the game, making the game much more realistic than simply playing with a gamepad or keyboard. have.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 동작 인식형 입력장치는, 카메라에 입력되는 사용자의 동작을 분석하여 입력을 받아들이는 것이므로, 미리 정해진 특정 위치를 벗어나면 인식이 되지 않는 문제가 있다.
However, the conventional motion recognition type input device as described above receives the input by analyzing a user's motion input to the camera.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 동작 인식형 입력장치는 기본적으로 사용자의 자세를 인식하는 것이므로, 즉, 종래의 동작 인식형 입력장치는 총을 쏘는 동작을 취함으로써 총이 발사되는 동작은 용이하게 구현 가능하나, 게임 내의 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 것과 같은 동작을 실제로 사용자가 이동하는 것에 의해 구현하기는 어렵다는 한계가 있는 것이었다.
In addition, since the conventional motion recognition input device as described above basically recognizes the posture of the user, that is, the conventional motion recognition input device easily implements an operation in which the gun is fired by shooting a gun. It was possible, but the limitation was that it was difficult to actually implement an action such as moving from one point to another point in the game by the user moving it.

더 상세하게는, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, FPS(first-person shooter)와 같은 슈팅 게임, 가상 체험 머신 등과 같은 가상현실 기술분야에 있어서, 가상현실 내에서 필수적으로 이동을 행하게 되나, 상기한 바와 같이 종래의 가상현실 기술에서는 실제 사용자의 물리적 이동이 불가능하기 때문에, 이동을 구현하기 위하여는 상기한 바와 같이 별도의 컨트롤러나 포인팅 디바이스와 같은 별도의 입력장치를 이용해야 하는 경우가 대부분이었다.
More specifically, in the field of virtual reality, such as a military training battlefield simulator, a shooting game such as a first-person shooter, a virtual experience machine, etc., an essential movement is performed within the virtual reality. In the conventional virtual reality technology, since the physical movement of the actual user is impossible, in order to implement the movement, it is necessary to use a separate input device such as a separate controller or a pointing device as described above.

또는, 별도의 컨트롤러나 포인팅 디바이스가 없는 모션 컨트롤 장치의 경우는, 사용자가 제자리에서 걷거나 뛰는 동작을 취하도록 하고 이러한 동작을 검출하여 가상현실 내의 이동을 구현하는 형태가 한계였다.
Or, in the case of a motion control device without a separate controller or pointing device, the user has to walk or jump in place and detect such a motion to implement a movement in virtual reality.

따라서 상기한 바와 같이, 종래의 가상현실 기술들은, 사용자의 실제 이동을 통해 가상현실 내의 이동을 구현할 수 없다는 제약조건으로 인해, 가상현실에 대한 몰입감을 방해하여 훈련 효과나 게임의 재미에 부정적인 영향을 주는 단점이 있었다.
Therefore, as described above, the conventional virtual reality technology, due to the constraint that the user can not implement the movement in the virtual reality through the actual movement, it interferes with the immersion to the virtual reality and negatively affect the training effect or the fun of the game There was a downside.

따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여는, 가상현실 내에서 이동을 구현할 때 사용자가 실제로 원하는 방향으로 이동함으로써 가상현실 내에서도 동일하게 이동하도록 할 수 있는 입력 시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, in order to solve the problems of the prior art as described above, it is desirable to provide an input system that allows the user to move the same in virtual reality by actually moving in the desired direction when implementing the movement in the virtual reality, There is no device or method that satisfies all such requirements.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 플랫폼 위의 물체를 평면상의 2자유도로 이동시킬 수 있는 메커니즘의 전방향 이동 플랫폼을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention seeks to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is therefore to provide an omnidirectional moving platform of a mechanism capable of moving an object on the platform at two degrees of freedom in the plane.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 가상현실을 구현하는 기존의 장치나 방법들은 사용자의 물리적인 이동을 통해 가상현실 내에서의 이동을 구현하는 것이 불가능하여 별도의 입력장치나 단순히 제자리에서 걷는 동작을 통해서 이동을 구현함으로 인해 사용자의 몰입감을 방해하고 현실성이 떨어지게 되는 문제점을 해결하기 위해, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 배틀이나 액션 또는 스포츠 게임 등의 화면을 보면서 플레이 할 때, 사용자가 실제로 전후좌우로 이동하는 것에 의해 화면상의 캐릭터를 동일하게 이동시킴으로써, 사용자가 실제로 가상현실 내에서 이동하는 것과 같은 느낌을 주어 현실성을 높일 수 있는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
In addition, another object of the present invention, the existing devices or methods for implementing virtual reality is impossible to implement the movement in the virtual reality through the physical movement of the user to perform a separate input device or simply walking in place In order to solve the problem of impeding the user's immersion and falling reality by implementing the movement through, the user can watch while playing the screen of military training battlefield simulator, virtual environment experience machine, battle or action or sports game, etc. By moving the characters on the screen in the same way by actually moving back, forth, left, and right, it provides an omnidirectional mobile platform and a walking system for virtual reality that can increase the reality by giving the user a feeling of moving in virtual reality. I would like to.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 가상현실 내에서 이동하기 위해 사용자가 이동 플랫폼 위에서 전후좌우로 이동하더라도, 실제로는 이동 플랫폼의 일정 영역 내에 항상 위치할 수 있도록 하여, 지속적인 이동을 보장할 뿐만 아니라 안전을 도모할 수 있으며, 더욱이, 사용자가 이동시 실제 환경에서 지면을 통해 느끼는 반력을 느낄 수 있도록 지면 반력을 모의함으로써, 현실성을 높일 수 있는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
In addition, another object of the present invention, even if the user moves forward, backward, left, and right on the mobile platform to move in the virtual reality as described above, in fact it can always be located within a certain area of the mobile platform, continuous movement It can guarantee not only security but also improve the reality by simulating the ground reaction so that users can feel the reaction force through the ground in the real environment when moving. To provide a system.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 군사 훈련용 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 액션 또는 스포츠 게임을 포함하는 가상현실 내에서의 이동을 사용자의 직접적인 물리적 이동을 통해 구현함으로써 사용자의 현실감 및 몰입감을 향상시키기 위한 전방향 이동 플랫폼에 있어서, 상기 이동 플랫폼 전체를 지지하는 프레임; 상기 프레임의 중심부에 설치되고 사용자의 운동 방향 및 속도를 검출하여 제어장치에 전달하며, 상기 제어장치의 제어에 따라 물리적 운동을 발생시켜 상기 사용자에게 지면 반력을 느끼도록 하고 상기 사용자를 플랫폼의 중심으로 이동시키는 복귀운동을 수행하도록 구성되는 운동 플랫폼; 및 상기 프레임의 상면에 상기 운동 플랫폼를 둘러싸도록 형성되어 상기 운동 플랫폼 사방의 일정 범위에 걸쳐 위험 영역을 형성하고, 사용자가 접촉시 상기 사용자가 상기 운동 플랫폼를 벗어난 것으로 인식하여 상기 운동 플랫폼의 작동을 정지하는 긴급정지 동작을 수행하도록 구성되는 안전판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전방향 이동 플랫폼이 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, the movement in the virtual reality, including a military training simulator, virtual environment experience machine, action or sports game by implementing the user's direct physical movement of the user An omnidirectional mobile platform for improving realism and immersion, comprising: a frame supporting the entire mobile platform; It is installed at the center of the frame and detects the direction and speed of movement of the user and transmits it to the control device, and generates physical motion according to the control of the control device to make the user feel the ground reaction force and the user to the center of the platform An exercise platform configured to perform a returning movement to move; And a risk area formed on an upper surface of the frame to surround the exercise platform to form a danger area over a certain range of the exercise platform, and when the user touches, recognizes that the user has left the exercise platform and stops the operation of the exercise platform. An omnidirectional mobile platform is provided that includes a safety plate configured to perform an emergency stop operation.

여기서, 상기 이동 플랫폼은, 지면의 경사, 고저 및 진동을 포함하는 운동 효과를 발생시키기 위해 상기 프레임에 설치되는 모션 시스템을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the moving platform is characterized in that it further comprises a motion system installed in the frame to generate a motion effect including the slope, elevation and vibration of the ground.

또한, 상기 운동 플랫폼은, 체인 또는 벨트로 구성되어 상기 사용자가 운동을 행하는 발판이 되는 구동부; 상기 구동부를 구동하기 위한 한 쌍의 모터; 및 상기 사용자의 하중, 운동 방향 및 속도를 측정하기 위해, 각각 x축, y축 및 z축 방향의 힘을 감지하도록 상기 운동 플랫폼의 사방에 각각의 축 별로 설치되는 복수의 로드셀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the exercise platform, the drive unit is composed of a chain or a belt is a footrest for the user to exercise; A pair of motors for driving the drive unit; And a plurality of load cells that are installed for each axis on each side of the exercise platform to sense the force in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, respectively, to measure the load, the movement direction, and the speed of the user. It is characterized by.

아울러, 상기 운동 플랫폼은, 각각의 상기 로드셀에 가해지는 힘을 측정하여 구해진 사용자의 위치와 운동 방향 및 사용자로부터 지면으로의 작용 하중을 피드백하고 상기 사용자의 위치와 운동방향 및 운동시 작용 하중에 따라 상기 모터를 제어하여 상기 구동부를 구동함으로써, 사용자에게 지면으로부터 반력을 느끼도록 하는 동시에, 사용자가 상기 구동부 위에서 이동하더라도 상기 이동 플랫폼의 중심으로부터 일정 범위 내에 항상 위치하도록 하는 복귀 운동을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the exercise platform, by measuring the force applied to each of the load cell feedback of the user's position and the direction of movement and the working load from the user to the ground and according to the position of the user and the direction of movement and the working load during exercise And controlling the motor to drive the drive unit so that the user feels a reaction force from the ground, and at the same time, performs a return motion so that the user is always positioned within a predetermined range from the center of the moving platform even if the user moves on the drive unit. It features.

더욱이, 각각의 상기 로드셀은, 상기 안전판의 긴급정지 동작과는 별도로 각각의 로드셀에 가해지는 힘의 크기를 통해 사용자가 상기 안전판에 위치한 것을 감지하여 긴급정지 동작을 수행하는 역할도 함께 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Furthermore, each of the load cells is configured to perform an emergency stop operation by detecting that the user is located on the safety plate through the magnitude of the force applied to each load cell separately from the emergency stop operation of the safety plate. It is characterized by.

또한, 상기 구동부는, 상기 모터에 의해 구동되어 2 자유도 운동을 발생시키기 위해 평행하게 배치되는 한 쌍의 구동 샤프트; 각각의 상기 구동 샤프트에 일렬로 배치되는 다수의 스프라켓; 각각의 상기 스프라켓과 결합되어 구동되며, 사용자가 위치하는 운동면을 형성하는 다수의 체인; 상기 체인 내에 부착되어 상기 체인의 운동방향과 다른 복수 방향의 운동을 발생시키는 롤러 조립체; 및 상기 사용자에 의해 가해지는 하중을 지지하고, 상기 체인 및 상기 롤러 조립체의 궤도 이탈을 방지하는 가이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
The drive unit may further include: a pair of drive shafts driven by the motor and arranged in parallel to generate two degrees of freedom motion; A plurality of sprockets arranged in line with each said drive shaft; A plurality of chains coupled to each of the sprockets and driven to form a motion surface on which the user is located; A roller assembly attached to the chain to generate movement in a plurality of directions different from the movement direction of the chain; And a guide for supporting the load applied by the user and preventing deviation of the track of the chain and the roller assembly.

아울러, 상기 구동부는, 각 1쌍의 스프라켓과 체인 및 롤러 조립체를 1 단위의 단위 구동부라 할 때, 복수의 상기 단위 구동부가 반복적으로 배치되어 이루어지고, 상기 단위 구동부의 각각의 상기 체인은, 상기 체인의 상면에 사선 방향으로 돌출하도록 설치되는 롤러 조립체를 각각 포함하며, 각각의 상기 롤러 조립체는, 2 자유도 운동 발생을 위해 각 자유도별로 각각의 상기 체인에 설치된 상기 롤러 조립체가 서로 평행하지 않은 각도로 교차하는 동시에, 상기 구동 샤프트에 대하여도 평행하지 않은 각도로 배치되는 것을 특징으로 한다.
In addition, when the pair of sprockets, the chain and the roller assembly is a unit drive unit of each unit, a plurality of the unit drive unit is repeatedly arranged, wherein each of the chains of the unit drive unit, A roller assembly installed on the upper surface of the chain so as to protrude in an oblique direction, wherein each of the roller assemblies has an angle at which the roller assemblies installed in the chain for each degree of freedom for generating two degrees of freedom motion are not parallel to each other. And at the same time, they are arranged at non-parallel angles with respect to the drive shaft.

더욱이, 상기 롤러 조립체는, 상기 체인의 상면에 사선 방향으로 돌출하도록 설치되고, 상기 단위 구동부의 각각의 체인에 설치된 롤러 조립체끼리 서로 반대 방향이 되도록 번갈아 배치됨으로써, 구동축이 되는 상기 구동 샤프트와 각각의 상기 롤러 조립체가 이루는 각도 및 각 자유도별 구동 속도의 방향과 크기에 따라, 각각의 상기 체인 및 상기 롤러 조립체에 각각 가해지는 운동량에 대응하는 벡터의 합에 의해 사용자의 운동 방향과 크기를 추종할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the roller assembly is installed so as to protrude in an oblique direction on the upper surface of the chain, the roller assemblies provided in each chain of the unit drive unit are alternately arranged so as to be opposite to each other, so that each of the drive shaft and the drive shaft to be a drive shaft According to the direction and the magnitude of the driving speed for each degree of freedom and the angle formed by the roller assembly, the direction and magnitude of the user's movement can be tracked by the sum of the vectors corresponding to the movement amounts applied to the chain and the roller assembly, respectively. It is characterized in that it is configured to.

또한, 상기한 전방향 이동 플랫폼은, 사용자가 이동하는 힘에 따른 지면으로부터의 반력을 사용자가 느낄 수 있도록 하기 위해, 상기 사용자의 위치와 이동방향 및 작용 하중을 피드백하고, 피드백된 정보에 따라 지면으로부터의 반력을 시뮬레이션하여 상기 모터를 제어함으로써, 상기 사용자가 실제와 동일한 지면으로부터의 반력을 느끼고 반응하여 현실감을 극대화하는 동시에, 넘어지거나 부상을 당할 확률은 감소하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
In addition, the omni-directional moving platform, in order to make the user feel the reaction force from the ground according to the user's moving force, the user's position, the direction of movement and the working load is fed back, the ground according to the feedback information By controlling the motor by simulating the reaction force from the user, the user feels and reacts to the reaction force from the same ground as the actual to maximize the realism, and at the same time characterized in that configured to reduce the probability of falling or injured.

아울러, 상기 구동부는, 상기 체인 및 상기 스프라켓 대신에 벨트와 풀리를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the drive unit, characterized in that configured using a belt and pulley instead of the chain and the sprocket.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 전방향 이동 플랫폼을 이용한 가상현실용 도보 시스템에 있어서, 사용자의 위치 및 자세를 인식하기 위한 카메라; 및 상기 카메라 및 상기 전방향 이동 플랫폼에 설치된 운동 플랫폼의 로드셀로부터 피드백된 사용자의 위치, 운동 속도, 지면으로의 작용 하중 정보를 이용하여 사용자와 지면과의 관계를 시뮬레이션하여 사용자가 실제와 유사한 지면 반력을 느끼면서 상기 운동 플랫폼의 범위 내에서 이동할 수 있도록 상기 운동 플랫폼을 제어하는 동시에, 사용자의 운동 및 자세 데이터를 가상현실 장치로 전달하여 사용자의 이동 및 자세와 동일하게 가상현실 내에서 이동 및 이벤트가 발생하도록 하는 처리를 수행하는 제어장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템이 제공된다.
Furthermore, according to the present invention, a virtual reality walking system using the omni-directional moving platform described above, comprising: a camera for recognizing a user's position and posture; And the user's actual ground reaction force by simulating the relationship between the user and the ground using information on the user's position, movement speed, and acting loads fed back from the load cell of the exercise platform installed on the camera and the omnidirectional mobile platform. While controlling the exercise platform to move within the range of the exercise platform while feeling the movement, the user's movement and posture data is transferred to the virtual reality device to move and events in the virtual reality in the same way as the user's movement and posture An omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system using the same are provided, including a control device configured to perform a processing to generate the same.

여기서, 상기한 제어장치는, 상기 전방향 이동 플랫폼 내에 내장되거나, 상기 전방향 이동 플랫폼의 외부에 설치되는 별도의 하드웨어로 구성되거나, 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 형태로 제공되는 것을 특징으로 한다.
Here, the control device is characterized in that provided in the form of a program that is embedded in the omnidirectional mobile platform, composed of separate hardware installed outside of the omnidirectional mobile platform, or executed on a computer.

또한, 본 발명에 따르면, 군사 훈련용 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 액션 또는 스포츠 게임을 포함하는 가상현실 내에서의 이동을 사용자의 직접적인 물리적 이동을 통해 구현함으로써 사용자의 현실감 및 몰입감을 향상시키기 위한 가상현실 내에서의 이동 구현방법에 있어서, 상기에 기재된 가상현실용 도보 시스템을 이용하여 가상현실 내에서의 이동을 사용자의 직접적인 물리적 이동을 통해 구현하는 것을 특징으로 하는 가상현실 내에서의 이동 구현방법이 제공된다.
In addition, according to the present invention, a virtual for improving the realism and immersion of the user by implementing the movement in the virtual reality including a military training simulator, virtual environment experience machine, action or sports game through the direct physical movement of the user In the implementation method of movement in reality, the movement implementation method in the virtual reality, using the virtual reality walking system described above to implement the movement in the virtual reality through the direct physical movement of the user Is provided.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 배틀이나 액션 또는 스포츠 게임 등과 같은 가상현실을 구현하는 데 있어서, 사용자가 실제로 전후좌우로 이동함으로써 가상현실 내에서 동일하게 이동 가능한 동시에, 사용자가 전후좌우로 이동하더라도 실제로는 일정 영역 내에 항상 위치할 수 있도록 하여 사용자의 안전까지 고려한 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, in implementing virtual reality, such as a military training battlefield simulator, a virtual environment experience machine, a battle or an action or a sports game, the user may actually move back, forth, left, right, and the like in the virtual reality. At the same time, even if the user moves to the front, rear, left and right, it can be always located in a certain area to provide an omnidirectional mobile platform and even a virtual reality walking system using the same considering the safety of the user.

따라서 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 사용자의 물리적인 이동을 통해 가상현실 내에서의 이동을 구현하는 것이 불가능하여 별도의 입력장치나 제자리에서 걷는 동작 등을 통해서 물리적 이동을 구현함으로 인해 사용자의 몰입감을 방해하고 현실성이 떨어지게 되었던 종래의 일반적인 컨트롤러나 모션 컨트롤의 문제점을 해결하여 더욱 현실감 넘치는 가상현실 환경을 제공할 수 있다.
Therefore, according to the present invention as described above, it is impossible to implement the movement in the virtual reality through the physical movement of the user immersion of the user by implementing the physical movement through a separate input device or walking in place, etc. It can provide a more realistic virtual reality environment by solving the problems of the conventional general controller or motion control that has hindered and lowered the reality.

즉, 본 발명에 따르면, 군사용 목적으로 군에서 필요로 하는 전장환경 또는 특수전 시뮬레이터에 있어서, 훈련자에게 보다 현실감 넘치는 훈련 환경 제공이 가능하게 된다.
That is, according to the present invention, in the battlefield environment or special warfare simulator required by the military for military purposes, it becomes possible to provide a trainer with a more realistic training environment.

아울러, 민간 분야의 경우에도, 본 발명에 따르면, 최근, FPS와 같은 배틀 게임이나 온라인 게임시장이 급속히 팽창하고 있는 상황에서, 종래의 모션 컨트롤과 같이 단순히 총기를 들고 화면상에서 쏘는 흉내만을 내는데 그치는 것이 아니라, 실제로 서바이벌 게임을 하듯이 이동과 동시에 사격을 하면서 게임을 플레이 할 수 있도록 하여 사용자에게 게임 플레이에 있어서 더욱 큰 만족감과 즐거움을 줄 수 있으므로, 각종 게임과 게임기 및 주변기기 시장에 있어서 매우 큰 수요가 기대된다.
In addition, even in the private sector, according to the present invention, in the context of the rapidly expanding battle game or online game market such as FPS, it is merely to imitate shooting on the screen with a gun like conventional motion control. In addition, it is possible to play the game while moving and shooting at the same time as a survival game, so that the user can have more satisfaction and enjoyment in game play. Therefore, there is a great demand in various games, game consoles and peripheral markets. It is expected.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에서 안전판을 제거한 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 지면의 경사 또는 진동 등을 모의하기 위해 모션시스템이 결합된 형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 설치되는 운동 플랫폼의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 운동 플랫폼에 설치되는 구동부의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 구동부에 설치되는 체인 및 롤러 조립체의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 구동부에 설치되는 체인 및 롤러 조립체의 구체적인 구성을 나타내는 도면으로, 도 7a는 구동부를 구성하는 1 단위의 체인의 구성을 나타내는 도면이고, 도 7b는 1 단위의 체인과 롤러 조립체의 구체적인 구성을 나타내는 확대도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이동 플랫폼을 통하여 사용자의 움직임을 추종하는 운동 시뮬레이션의 개념을 나타내는 도면으로, 도 8a는 실제의 사람의 움직임을 나타내는 도면이고, 도 8b는 도 8a에 나타낸 사람의 움직임을 시뮬레이션으로 구현하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 나타낸 사람의 움직임을 시뮬레이션으로 구현하는 운동 시뮬레이션의 알고리즘을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 1 is a view schematically showing the overall configuration of the omnidirectional mobile platform and the virtual reality walking system using the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a state in which a safety plate is removed from an omnidirectional moving platform and a virtual reality walking system using the same according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a view schematically showing a configuration in which a motion system is coupled to an omnidirectional moving platform according to an embodiment of the present invention and a virtual reality walking system using the same to simulate the inclination or vibration of the ground. to be.
4 is a view showing a specific configuration of the exercise platform installed in the omnidirectional moving platform and the virtual reality walking system using the same according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration of a driving unit installed in the movement platform of the omnidirectional moving platform and the virtual reality walking system using the same, according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
6 is a view showing a specific configuration of the chain and roller assembly installed in the driving unit of the omni-directional moving platform and the virtual reality walking system using the same according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
7 is a view showing a specific configuration of the chain and roller assembly provided in the drive unit shown in Figure 6, Figure 7a is a view showing the configuration of the chain of one unit constituting the drive unit, Figure 7b is a chain and roller of one unit It is an enlarged view which shows the specific structure of an assembly.
FIG. 8 is a diagram illustrating a concept of an exercise simulation that tracks a user's movement through a mobile platform according to an embodiment of the present invention. FIG. 8A is a diagram illustrating an actual human movement, and FIG. 8B is a person illustrated in FIG. 8A. This is a view for explaining the concept of implementing the motion of the simulation.
FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating an algorithm of a motion simulation that implements the motion of a person illustrated in FIG. 8 by simulation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described a specific embodiment of the omnidirectional mobile platform and the virtual reality walking system using the same according to the present invention.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 사용자의 물리적인 이동을 통해 가상현실 내에서의 이동을 구현하는 것이 불가능하여 별도의 입력장치나 제자리에서 걷는 동작 등을 통해 가상현실 내의 이동을 구현함으로써 사용자의 몰입감을 방해하고 현실성이 떨어지게 되었던 종래의 일반적인 컨트롤러나 모션 컨트롤의 문제점을 해결하여 더욱 현실감 넘치는 가상현실 환경을 제공할 수 있는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
That is, the present invention, as will be described later, it is impossible to implement the movement in the virtual reality through the physical movement of the user to implement the movement in the virtual reality through a separate input device or walking in place, etc. The present invention relates to an omnidirectional mobile platform capable of providing a more realistic virtual reality environment by solving problems of conventional general controllers or motion controls that hindered the immersion of the device and reduced the reality, and a walking system for virtual reality using the same.

더 상세하게는, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 배틀이나 액션 또는 스포츠 게임 등과 같은 가상현실을 구현하는 데 있어서, 사용자가 실제로 전후좌우로 이동함으로써 가상현실 내에서 동일하게 이동 가능한 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
More specifically, the present invention, in the implementation of virtual reality, such as a military training battlefield simulator, a virtual environment experience machine, a battle or action or sports game, as described below, the user is actually moving back and forth left and right The present invention relates to an omnidirectional mobile platform and a virtual walking system using the same.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 사용자가 전후좌우로 이동하더라도 실제로는 플랫폼의 일정 영역 내에 항상 위치할 수 있도록 하여 사용자의 안전까지 고려한 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템에 관한 것이다.
In addition, the present invention, as will be described later, even if the user moves to the front, rear, left and right actually to be always located in a certain area of the platform to the forward movement platform considering the safety of the user and a virtual reality walking system using the same will be.

계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
Subsequently, with reference to the accompanying drawings, it will be described the specific content of the omni-directional moving platform and the virtual reality walking system using the same according to an embodiment of the present invention as described above.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
First, referring to FIG. 1, FIG. 1 schematically illustrates the overall configuration of an omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system using the same, according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전방향 이동 플랫폼(10)은, 크게 나누어, 상기 이동 플랫폼(10)을 지지하는 프레임(11)과, 상기 프레임(11)의 중심부에 설치되어 사용자의 움직임을 검출하는 운동 플랫폼(12)과, 상기 운동 플랫폼(12)을 둘러싸도록 형성되어 사용자가 접촉시 사용자가 상기 운동 플랫폼(12)을 벗어난 것으로 인식하여 상기 운동 플랫폼(12)의 작동을 정지하도록 구성되는 안전판(13)을 포함하여 구성되어 있다.
As shown in FIG. 1, the omnidirectional moving platform 10 according to the embodiment of the present invention is broadly divided into a frame 11 supporting the moving platform 10 and a central portion of the frame 11. And the exercise platform 12 detecting the user's movement and the exercise platform 12 so that the user recognizes that the user has left the exercise platform 12 when the user touches the operation platform 12 to operate the exercise platform 12. It is configured to include a safety plate 13 configured to stop.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상현실용 도보 시스템은, 도시되지는 않았으나, 상기한 운동 플랫폼(10)의 전체적인 동작을 제어하는 제어장치를 더 포함하여 구성되며, 후술하는 바와 같이 하여 상기한 전방향 이동 플랫폼(10) 상에서의 사용자의 운동을 계산하고, 전방향 이동 플랫폼(10)의 전체적인 동작을 제어하도록 구성된다.
In addition, the virtual reality walking system according to an embodiment of the present invention, although not shown, further comprises a control device for controlling the overall operation of the above-described exercise platform 10, as described below Calculate a user's motion on the omnidirectional platform 10 and control the overall motion of the omnidirectional platform 10.

여기서, 상기한 제어장치는, 전방향 이동 플랫폼(10) 내에 내장되거나, 외부에 설치되는 별도의 하드웨어로 구성될 수도 있고, 또는, 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 형태로 제공되어 컴퓨터를 통해 제어하도록 구성될 수도 있다.
Here, the control device may be configured as separate hardware that is embedded in the omnidirectional mobile platform 10 or installed outside, or may be provided in the form of a program executed in a computer to be controlled through a computer. It may be.

아울러, 상기한 가상현실용 도보 시스템은, 상기한 전방향 이동 플랫폼(10)과 함께, 전방향 이동 플랫폼(10) 상의 사용자의 영상을 얻기 위한 카메라를 더 포함하여 구성될 수 있다.
In addition, the virtual reality walking system, together with the omnidirectional mobile platform 10, may further comprise a camera for obtaining an image of the user on the omnidirectional mobile platform 10.

계속해서, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 가상현실용 전방향 이동 플랫폼(10)에서 안전판(13)을 제거한 모습을 나타내는 도면이다.
Subsequently, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a view illustrating a state in which the safety plate 13 is removed from the virtual reality omnidirectional moving platform 10 according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1.

본 발명의 실시예에 따른 가상현실용 전방향 이동 플랫폼(10)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 프레임(11) 내에 운동 플랫폼(12)이 설치되고, 상면에 안전판(13)이 설치되는 구조이나, 반드시 이러한 형태로만 한정되는 것은 아님에 유념해야 한다.
In the virtual reality omnidirectional mobile platform 10 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the movement platform 12 is installed in the frame 11, and the safety plate 13 is provided on the upper surface thereof. It should be noted that the structure is installed, but not necessarily limited to this type.

즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 가상현실용 전방향 이동 플랫폼(10)에 모션시스템(14)이 설치된 형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a motion system 14 is installed in the virtual reality omnidirectional mobile platform 10 according to the embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 프레임(11)에는, 필요에 따라, 이동 플랫폼(10)에 지면의 경사 또는 진동 등을 모의하기 위한 모션시스템(14)이 추가로 결합될 수 있다.
As shown in FIG. 3, the frame 11 may further include a motion system 14 for simulating the inclination or vibration of the ground on the moving platform 10 as necessary.

또한, 본 명세서에서는, 상기한 프레임(11)이 사각 형태인 것으로 나타내었으나, 상기한 프레임(11)은, 사각 형태 이외에 원형으로 형성될 수도 있는 등, 그 형태나 구조에 특별히 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 변경 가능하다.
In addition, in the present specification, the frame 11 is shown as having a rectangular shape, but the frame 11 may be formed in a circular shape other than the rectangular shape, but is not particularly limited to the shape or structure thereof. It can be changed as needed.

또한, 상기한 이동 플랫폼(10)은, 사용자가 이동 중에 운동 플랫폼(12)의 영역을 벗어나게 되면 이동 플랫폼(10) 위에서 넘어지거나 추락할 위험이 있으므로, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 안전판(13)을 통해 운동 플랫폼(12) 사방의 일정 범위에 걸쳐 위험 영역을 형성하여, 이러한 위험 영역에 사용자가 들어오게 되면 운동 플랫폼(12)의 작동을 즉각 정지하도록 구성됨으로써, 사용자의 안전을 도모할 수 있도록 구성된다.
In addition, the moving platform 10, as shown in Figures 1 and 3, there is a risk of falling or falling on the moving platform 10 if the user leaves the area of the exercise platform 12 during movement. By forming a dangerous area over a certain range of the exercise platform 12 everywhere through the (13), when the user enters the dangerous area, it is configured to immediately stop the operation of the exercise platform 12, thereby promoting the safety of the user Configured to do so.

따라서 상기한 바와 같은 전방향 이동 플랫폼(10) 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템의 구성을 통해, 사용자가 운동 플랫폼(12) 위에 올라서서 이동을 행하면, 후술하는 바와 같이 하여 운동 플랫폼(12)에서 검출된 사용자의 위치나 운동의 방향 정보가 상기한 제어장치에 전달되고, 제어장치에 의해 사용자의 위치, 속도의 방향 및 크기, 자세 등이 계산되어 게임기나 시뮬레이터와 같은 가상현실 장치로 전달됨으로써, 가상현실 내에서의 이동이 사용자의 운동과 동일하게 이루어지게 된다.
Therefore, through the configuration of the omnidirectional mobile platform 10 and the virtual reality walking system using the same, when the user climbs on the exercise platform 12 to move, the exercise platform 12 as described below The detected user's position or direction of movement of the user is transmitted to the above-mentioned control device, the position of the user, the direction and size of the speed, the posture, etc. are calculated and transmitted to the virtual reality device such as a game machine or a simulator, Movement in the virtual reality is made the same as the user's movement.

계속해서, 상기한 바와 같은 이동 플랫폼(10)의 구성을 통해 사용자의 운동을 검출하여 게임기나 시뮬레이터와 같은 가상현실 장치로 전달하는 과정의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
Subsequently, a specific configuration of a process of detecting a user's motion through the configuration of the mobile platform 10 and transmitting the same to a virtual reality device such as a game machine or a simulator will be described.

먼저, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기한 바와 같은 이동 플랫폼(10)에 설치되는 운동 플랫폼(12)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
First, referring to FIG. 4, FIG. 4 is a view showing in detail the configuration of the exercise platform 12 installed in the mobile platform 10 as described above.

도 4에 나타낸 바와 같이, 운동 플랫폼(12)는, 사용자가 운동을 행하는 발판이 되는 구동부(41)와, 상기 구동부(41)를 구동하기 위한 한 쌍의 모터(42)와, 사용자의 하중, 운동 방향 및 속도를 측정하기 위해 운동 플랫폼(12)의 양 측면에 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 설치되는 복수의 로드셀(43)을 포함하여 구성되어 있다.
As shown in FIG. 4, the exercise platform 12 includes a driving unit 41 which is a foothold for the user to exercise, a pair of motors 42 for driving the driving unit 41, a load of the user, It comprises a plurality of load cells 43 which are respectively installed in the horizontal direction and the vertical direction on both sides of the movement platform 12 to measure the movement direction and speed.

더 상세하게는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 구동부(41)는, 모터(42)에 의해 구동되는 체인 또는 벨트로 구성될 수 있으며, 따라서 사용자가 이러한 구동부(41)위에서 이동을 행하면, 상기한 제어장치는, 각각의 로드셀(43)에 가해지는 힘을 측정하여 사용자의 위치와 운동 방향 및 힘의 크기를 구하고, 하중 데이터와 카메라 영상인식을 통해 사용자의 위치, 이동속도의 방향 및 크기, 지면으로의 작용힘을 통한 가속도, 사용자의 자세 유형 등을 종합적으로 계산하며, 계산된 결과에 따라 구동부(41)를 제어하여 지면 반력을 생성하고, 위치 복귀 운동을 발생시키는 동시에, 사용자의 운동 및 자세 정보를 게임기나 시뮬레이터와 같은 가상현실 장치로 전달한다.
More specifically, as shown in Fig. 4, the drive part 41 may be constituted by a chain or a belt driven by the motor 42, so that if the user moves on such a drive part 41, The control device measures the force applied to each load cell 43 to obtain the position of the user, the direction of movement and the magnitude of the force, and through the load data and the camera image recognition, the position of the user, the direction and size of the moving speed, the ground The acceleration through the force applied to the force, the type of the posture of the user, etc. are comprehensively calculated, and the drive unit 41 is controlled according to the calculated result to generate ground reaction force, generate a position return movement, and the user's movement and posture. It delivers information to virtual reality devices such as game consoles and simulators.

여기서, 상기한 로드셀(43)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각 x축, y축 및 z축 방향의 힘을 감지하도록 이동 플랫폼(10)의 사방에 복수 개의 로드셀(43)이 설치되며, 따라서 각각의 로드셀(43)에 가해지는 힘을 측정하여 구해진 사용자의 위치와 운동 방향 및 힘의 크기를 피드백함으로써, 사용자의 위치와 운동 방향 및 속도에 따라 모터(42)를 제어하여 구동부(41)를 구동하여 사용자가 지면의 반력을 느끼면서 이동 가능하도록 하는 동시에, 사용자가 구동부(41) 위에서 이동하더라도 실제로는 구동부(41) 위의 일정 범위 내에 항상 위치하도록 구성된다.
Here, the load cell 43, as shown in Figure 4, a plurality of load cells 43 are installed on all sides of the moving platform 10 to detect the force in the x-axis, y-axis and z-axis direction, respectively, Therefore, by measuring the force applied to each load cell 43, the feedback of the user's position, the direction of movement and the magnitude of the force obtained, by controlling the motor 42 in accordance with the user's position, direction and speed of the drive unit 41 It is configured to allow the user to move while feeling the reaction force of the ground, and at the same time, even if the user moves on the drive unit 41 is actually configured to always be located within a predetermined range on the drive unit 41.

또한, 각 로드셀(43)은, 안전판(13)의 자체 안전감지기능과는 별도로 로드셀에 가해지는 힘의 크기를 통해 사용자가 상기 안전판에 위치한 것을 감지하여 상기 긴급정지 동작을 수행하는 역할도 함께 수행한다.
In addition, each load cell 43 also performs a role of performing the emergency stop operation by detecting that the user is located on the safety plate through the magnitude of the force applied to the load cell separately from the safety safety function of the safety plate 13. do.

계속해서, 도 5를 참조하여, 상기한 바와 같은 구동부(41)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
Subsequently, with reference to FIG. 5, the specific structure of the drive part 41 as mentioned above is demonstrated.

즉, 도 5를 참조하면, 도 5는 상기한 바와 같은 운동 플랫폼(12)에 설치되는 구동부(41)의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 5, FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration of the driving unit 41 installed in the exercise platform 12 as described above.

도 5에 나타낸 바와 같이, 구동부(41)는, 상기한 모터(42)에 의해 구동되어 2 자유도 운동을 발생시키기 위해 평행하게 배치되는 한 쌍의 구동 샤프트(51)와, 각각의 구동 샤프트(51)에 일렬로 배치되는 다수의 스프라켓(52)과, 각각의 상기 스프라켓(52)과 결합되어 구동되며 사용자가 위치하는 운동면을 형성하는 다수의 체인(53)과, 상기 체인(53) 내에 부착되어 원하는 방향의 운동을 발생시키는 롤러 조립체(54) 및 상부 하중을 지지하고 상기 체인(53) 및 롤러 조립체(54)의 궤도이탈을 방지하는 가이드(55)를 포함하여 구성된다.
As shown in FIG. 5, the drive unit 41 is a pair of drive shafts 51 which are driven by the motor 42 and arranged in parallel to generate two degrees of freedom motion, and each drive shaft ( A plurality of sprockets 52 arranged in a row in the row 51, a plurality of chains 53 which are driven to be coupled to each of the sprockets 52 and form a movement surface on which the user is located, and in the chain 53 And a guide 55 for supporting the roller assembly 54 and the upper load to prevent movement of the chain 53 and the roller assembly 54 out of orbit.

여기서, 본 실시예에서는 구동부(41)가 스프라켓(52)과 체인(53)으로 구성되는 예를 설명하였으나, 본 발명은 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기한 스프라켓(52)과 체인(53) 대신에 벨트와 풀리를 이용하여 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
Here, in the present embodiment has been described an example in which the drive unit 41 is composed of the sprocket 52 and the chain 53, the present invention is not limited to this configuration, for example, the sprocket 52 described above Instead of the chain 53 and may be configured using a belt and pulley, it can be configured in various ways as needed.

또한, 도 6을 참조하면, 도 6은 상기한 바와 같은 구동부(41)에 설치되는 체인(53) 및 롤러 조립체(54)의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
In addition, referring to FIG. 6, FIG. 6 is a view showing a specific configuration of the chain 53 and the roller assembly 54 installed in the driving unit 41 as described above.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 구동부(41)는, 상기한 모터(42)와 구동 샤프트(51) 및 스프라켓(52)에 의해 구동되는 복수의 체인(53)이 구동 샤프트(51)를 축으로 하여 일렬로 배열되어 이루어진다.
That is, as shown in FIG. 6, in the drive unit 41, a plurality of chains 53 driven by the motor 42, the drive shaft 51, and the sprocket 52 shaft the drive shaft 51. This is arranged in a row.

더 상세하게는, 도 7을 참조하면, 도 7은 도 6에 나타낸 구동부(41)에 설치되는 체인(53) 및 롤러 조립체(54)의 구체적인 구성을 나타내는 도면으로, 도 7a는 구동부(41)를 구성하는 1 단위의 체인 조립체의 구성을 나타내는 도면이고, 도 7b는 1 단위의 체인(53)과 롤러 조립체(54)의 구체적인 구성을 나타내는 확대도이다.
More specifically, referring to FIG. 7, FIG. 7 is a view illustrating a specific configuration of the chain 53 and the roller assembly 54 installed in the driving unit 41 illustrated in FIG. 6, and FIG. 7A is a driving unit 41. It is a figure which shows the structure of the chain assembly of 1 unit which comprises the figure, FIG. 7B is an enlarged view which shows the specific structure of the chain 53 and roller assembly 54 of 1 unit.

즉, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 각각 1쌍의 스프라켓(52), 체인(53) 및 롤러 조립체(54)를 1 단위의 단위 구동부로 하여, 사선 방향으로 설치된 롤러 조립체(54)가 서로 반대 방향으로 번갈아 반복되도록 상기한 바와 같은 단위 구동부를 반복 설치함으로써 구동부(41)를 구성할 수 있다.
That is, as shown in Fig. 7A, the pair of sprockets 52, the chain 53, and the roller assembly 54 are unit driving units of one unit, respectively, so that the roller assemblies 54 installed in the diagonal direction are opposite to each other. The drive unit 41 can be configured by repeatedly installing the unit driving unit as described above so as to be alternately repeated.

여기서, 도 7b의 확대도에 나타낸 바와 같이, 각각의 체인(53)에는 롤러 조립체(54)가 표면에 돌출하도록 결합되어 있으며, 이때, 롤러 조립체(54)는, 바람직하게는, 45° 각도로 비스듬하게 설치되며, 인접하는 롤러 조립체(54)가 서로 반대 방향이 되도록 번갈아 다른 방향으로 설치된다.
Here, as shown in the enlarged view of FIG. 7B, a roller assembly 54 is coupled to each chain 53 so as to protrude from the surface, wherein the roller assembly 54 is preferably at a 45 ° angle. It is installed at an angle, and adjacent roller assemblies 54 are alternately installed in different directions so as to be opposite to each other.

즉, 본 발명에 따른 이동 플랫폼(10)에 설치되는 구동부(41)는, 2 자유도 운동 발생을 위해 각 자유도별로 롤러 조립체가 서로에 평행하지 않은 각도로 서로 교차하고 있으며, 또한, 평행한 2 자유도 구동축에 대해서도 평행하지 않은 각도로 배치된다.
That is, the drive unit 41 is installed on the moving platform 10 according to the present invention, the roller assembly is to cross each other at an angle that is not parallel to each other for each degree of freedom to generate two degrees of freedom motion, It is also arranged at non-parallel angles with respect to the degrees of freedom drive shaft.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 통해, 구동축이 되는 구동 샤프트(51)와 롤러 조립체(54)가 이루고 있는 각도, 각 자유도별 구동 속도의 방향과 크기에 따라 각각의 체인 및 롤러에 각각 가해지는 운동량에 대응하는 벡터의 합에 의해 사용자의 운동 방향과 크기를 추종할 수 있다.
Therefore, through the configuration as described above, depending on the angle formed by the drive shaft 51 and the roller assembly 54 as the drive shaft, the direction and magnitude of the drive speed for each degree of freedom, the amount of motion applied to each chain and roller, respectively. The direction and magnitude of the motion of the user can be followed by the sum of the corresponding vectors.

여기서, 사용자에게 실제와 같은 느낌을 주기 위하여는, 사용자가 이동하는 힘에 따른 지면으로부터의 반력을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
Here, in order to give the user a realistic feeling, it is preferable that the user can feel the reaction force from the ground according to the force of the user's movement.

즉, 도 8을 참조하면, 도 8은 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 이동 플랫폼(10)을 통하여 사용자의 움직임을 추종하는 운동 시뮬레이션을 개념적으로 나타내는 도면으로, 도 8a는 실제의 사람의 움직임을 나타내는 도면이고, 도8b는 도 8에 나타낸 사람의 움직임을 시뮬레이션으로 구현하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
That is, referring to FIG. 8, FIG. 8 conceptually illustrates an exercise simulation that follows a user's movement through the mobile platform 10 according to the present invention. FIG. 8A illustrates an actual human movement. FIG. 8B is a diagram for explaining the concept of implementing the motion of the person shown in FIG. 8 by simulation.

더 상세하게는, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 사람이 걷거나 뛸 때에는 이동하는 힘과 함께 지면으로부터의 반력이 작용하게 되므로, 사용자에게 실제와 같은 느낌을 주기 위하여는, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 사용자의 힘과 위치에 따른 시뮬레이션 행하여 생성된 구동신호를 통하여 모터를 구동하여야 한다.
More specifically, as shown in FIG. 8A, when a person walks or runs, the reaction force from the ground acts along with the moving force, and thus, to give the user a realistic feeling, as shown in FIG. 8B, the user The motor should be driven by the drive signal generated by the simulation according to the force and position of the motor.

즉, 도 9를 참조하면, 도 9는 도 8에 나타낸 사람의 움직임을 시뮬레이션으로 구현하는 운동 시뮬레이션의 알고리즘을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
That is, referring to FIG. 9, FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating an algorithm of a motion simulation that implements the motion of a person illustrated in FIG. 8 by simulation.

따라서 도 9에 나타낸 바와 같은 구성을 통하여, 사용자의 위치와 이동방향 및 지면으로의 작용 하중을 피드백하고 그에 따른 반력을 시뮬레이션하여 모터를 제어함으로써, 사용자가 실제와 유사한 지면으로부터의 반력을 느끼기고 이에 반응함으로써 훈련이나 게임의 현실감 및 효과가 극대화될 수 있고, 사용자의 감각이 어색하여 넘어지거나 부상을 당할 확률도 낮출 수 있다.
Therefore, through the configuration as shown in Figure 9, by feeding back the user's position, the direction of movement and the load applied to the ground, and simulates the reaction force according to the control of the motor, the user feels the reaction force from the ground similar to the real Responding can maximize the reality and effectiveness of training or games, and reduce the likelihood of a user's senses falling and falling or being injured.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동 플랫폼(10)은, 사용자가 구동부(41) 위에서 임의의 방향으로 이동을 하더라도 로드셀과 카메라를 이용하여 사용자의 움직임을 센싱하여 사용자의 이동속도에 따라 모터의 회전속도를 조절 가능하고, 이동 방향에 따라 모터의 회전 방향도 조절 가능하여, 이동 속도와 방향을 실제와 동일하게 사용자가 느끼도록 할 수 있다.
As described above, the mobile platform 10 according to the present invention, even if the user moves in any direction on the drive unit 41, by using the load cell and the camera to sense the user's movement in accordance with the user's moving speed of the motor The rotational speed can be adjusted, and the rotational direction of the motor can be adjusted according to the moving direction, so that the user can feel the moving speed and the direction as if in reality.

또한, 본 발명에 따른 이동 플랫폼(10)은, 하중 피드백을 이용한 지면 반력 모의를 통해 사람의 이동에 따른 가감속에 상응하도록 빠른 반응 속도로 이동 플랫폼(10)의 구동부(41)를 작동시킴으로써, 종래의 카메라만을 이용하여 운동을 감지하는 시스템들의 느린 반응속도를 극복할 수 있으므로, 사용자가 보다 적극적이고 역동적으로 훈련이나 게임에 임할 수 있다.
In addition, the moving platform 10 according to the present invention, by operating the drive 41 of the moving platform 10 at a high reaction speed to correspond to the acceleration and deceleration according to the movement of the person through the ground reaction force simulation using the load feedback, It can overcome the slow response of motion sensing systems using only cameras, allowing users to engage in training or games more actively and dynamically.

따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 가상현실용 이동 플랫폼을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 군사 훈련용 전장 시뮬레이터, 가상환경 체험 머신, 배틀이나 액션 또는 스포츠 게임 등과 같은 가상현실을 구현하는 데 있어서, 사용자가 실제로 전후좌우로 이동함으로써 가상현실 내에서 동일하게 이동 가능한 동시에, 사용자가 전후좌우로 이동하더라도 실제로는 일정 영역 내에 항상 위치할 수 있도록 하여 사용자의 안전까지 고려한 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 제공할 수 있다.
Thus, as described above, it is possible to implement the mobile platform for virtual reality according to the present invention, whereby, according to the present invention, virtual reality such as military training battlefield simulator, virtual environment experience machine, battle or action or sports game, etc. In realizing, the user can move the same in virtual reality by moving to the front, rear, left and right, and at the same time, even if the user moves to the front, rear, left and right, the user can always be located in a certain area to move forward considering the safety of the user. A platform and a virtual reality walking system using the same can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템이 제공됨으로써, 사용자의 물리적인 이동을 통해 가상현실 내에서의 이동을 구현하는 것이 불가능하여 별도의 입력장치나 제자리에서 걷는 동작 등을 통해 가상현실 내의 이동을 구현함으로써 사용자의 몰입감을 방해하고 현실성이 떨어지게 되었던 종래의 일반적인 컨트롤러나 모션 컨트롤의 문제점을 해결하여, 더욱 현실감 넘치는 가상현실 환경을 제공할 수 있다.
In addition, according to the present invention, by providing the omnidirectional mobile platform and the virtual reality walking system using the same, it is impossible to implement the movement in the virtual reality through the physical movement of the user as a separate input device By implementing the movement in the virtual reality through the motion of walking in place, such as to solve the problems of the conventional general controller or motion control, which hinders the immersion of the user and the reality is reduced, it can provide a more realistic virtual reality environment.

아울러, 본 발명에 따르면, 군사용 목적으로는, 군에서 필요로 하는 전장환경 또는 특수전 시뮬레이터에 있어서 훈련자에게 보다 현실감 넘치는 훈련 환경 제공이 가능하며, 민간 분야에 있어서는, 종래의 모션 컨트롤과 같이 단순히 총기를 들고 화면상에서 쏘는 흉내만을 내는데 그치는 것이 아니라, 실제로 서바이벌 게임을 하듯이 이동과 동시에 사격을 하면서 게임을 플레이 할 수 있도록 하여 사용자에게 더욱 큰 만족감과 즐거움을 줄 수 있으므로, 각종 게임과 게임기 및 주변기기 시장에 있어서 매우 큰 수요를 기대할 수 있는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 제공할 수 있다.
In addition, according to the present invention, for military purposes, it is possible to provide a more realistic training environment for trainers in a battlefield environment or a special warfare simulator required by the military, and in the civil field, a firearm is simply provided as in the conventional motion control. It does not only imitate holding and shooting on the screen, but also enables users to play the game while moving and shooting at the same time as they do in a survival game. Therefore, it is possible to provide an omnidirectional mobile platform and a virtual reality walking system using the same.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 가상현실용 이동 플랫폼의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
As described above, the details of the mobile platform for virtual reality according to the present invention have been described through the embodiments of the present invention as described above, but the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments, and thus the present invention. As a matter of course, various modifications, changes, combinations, and substitutions may be made by those skilled in the art according to design needs and various other factors.

10. 전방향 이동 플랫폼 11. 프레임
12. 운동 플랫폼 13. 안전판
14. 모션 시스템 41. 구동부
42. 모터 43. 로드셀
51. 구동 샤프트 52. 스프라켓
53. 체인 54. 롤러 조립체
55. 가이드 10. Omnidirectional moving platform 11. Frame
12. Exercise platform 13. Safety valve
14. Motion system 41. Drive part
42. Motor 43. Load cell
51. Drive shaft 52. Sprocket
53. Chain 54. Roller Assembly
55. Guide

Claims

In the omnidirectional mobile platform for improving the realism and immersion of the user by implementing the movement in the virtual reality including a military training simulator, virtual environment experience machine, action or sports game through the direct physical movement of the user,
A frame supporting the entire moving platform;
It is installed at the center of the frame and detects the direction and speed of movement of the user and transmits it to the control device, and generates physical motion according to the control of the control device to make the user feel the ground reaction force and the user to the center of the platform An exercise platform configured to perform a returning movement to move; And
It is formed to surround the exercise platform on the upper surface of the frame to form a danger zone over a certain range of the exercise platform, and when the user contacts the emergency to recognize that the user is out of the exercise platform to stop the operation of the exercise platform A safety plate configured to perform a stop motion,
The mobile platform,
And a motion system installed on the frame to produce a motion effect including tilting, elevation and vibration of the ground.

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The method of claim 1,
The exercise platform,
A driving unit which is composed of a chain or a belt and becomes a foothold for the user to exercise;
A pair of motors for driving the drive unit; And
In order to measure the load, the direction of movement and the speed of the user, to include a plurality of load cells are installed for each axis on each side of the exercise platform to sense the force in the x-axis, y-axis and z-axis direction, respectively An omnidirectional moving platform characterized by the above.

The method of claim 3,
The exercise platform,
The driving unit is fed back by measuring the force applied to each of the load cells, the feedback of the user's position and the direction of movement and the working load from the user to the ground, and controlling the motor according to the position of the user and the direction of movement and the working load during exercise. By driving the omni-directional movement platform, it is configured to make the user feel the reaction force from the ground, and at the same time to perform a return movement to always be located within a certain range from the center of the moving platform even if the user moves on the drive unit .

5. The method of claim 4,
Each of the load cells is configured to perform an emergency stop operation by detecting that the user is located in the safety plate through the magnitude of the force applied to each load cell separately from the emergency stop operation of the safety plate. Omnidirectional moving platform.

The method of claim 3,
The driving unit includes:
A pair of drive shafts driven by the motor and arranged in parallel to generate two degrees of freedom motion;
A plurality of sprockets arranged in line with each said drive shaft;
A plurality of chains coupled to each of the sprockets and driven to form a motion surface on which the user is located;
A roller assembly attached to the chain to generate movement in a plurality of directions different from the movement direction of the chain; And
And a guide for supporting the load applied by the user and preventing off-orbit of the chain and the roller assembly.

The method according to claim 6,
The driving unit includes:
When each pair of sprockets and chain and roller assembly is referred to as one unit drive unit, a plurality of unit drive units are repeatedly arranged,
Each of the chains of the unit driving unit includes a roller assembly which is installed to protrude in an oblique direction to the upper surface of the chain,
Each of the roller assemblies is disposed at an angle that is not parallel to the drive shaft while the roller assemblies installed in each of the chains cross each other at a degree of freedom for generating two degrees of freedom motion. Omnidirectional mobile platform, characterized in that.

8. The method of claim 7,
The roller assembly,
Installed on the upper surface of the chain so as to protrude in an oblique direction, and roller assemblies installed in each chain of the unit driving unit are alternately arranged so as to be opposite to each other, thereby forming an angle between the drive shaft serving as a drive shaft and each roller assembly; According to the direction and magnitude of the driving speed for each degree of freedom, it is configured to be able to follow the direction and magnitude of the user movement by the sum of the vectors corresponding to the amount of motion applied to each of the chain and the roller assembly, respectively. Omnidirectional moving platform.

The method of claim 8,
In order to allow the user to feel the reaction force from the ground according to the moving force of the user, the user feedbacks the position, the moving direction, and the working load of the user, and simulates the reaction force from the ground according to the feedback information to control the motor. Thereby maximizing the reality by reacting and reacting to the user from the same ground as the real, and at the same time reducing the probability of falling or being injured.

The method according to claim 6,
The driving unit includes:
And a belt and a pulley in place of the chain and the sprocket.

In the virtual reality walking device using the omni-directional moving platform according to any one of claims 1, 3 to 10,
A camera for recognizing a position and posture of a user; And
The user's actual ground reaction force is simulated by simulating the relationship between the user and the ground by using the user's position, movement speed, and action load information fed back from the load cell of the exercise platform installed on the camera and the omnidirectional mobile platform. While controlling the movement platform to move within the range of the exercise platform while feeling, the movement and posture data of the user are transmitted to the virtual reality device, so that movements and events occur in the virtual reality in the same manner as the movement and posture of the user. An omnidirectional moving platform and a virtual reality walking device using the same, characterized in that it comprises a control device for performing a processing to.

12. The method of claim 11,
The control device described above,
Embedded within the omnidirectional moving platform,
Virtual reality walking device, characterized in that consisting of a separate hardware installed on the outside of the omnidirectional mobile platform.

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