KR101326944B1

KR101326944B1 - 동계 스포츠 시뮬레이터 및 그에 따른 제어 방법

Info

Publication number: KR101326944B1
Application number: KR1020120021767A
Authority: KR
Inventors: 권대규; 유미; 이낙범; 정경렬
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-11-11
Also published as: KR20130100515A

Abstract

본 발명은 동계 스포츠 체감을 위한 시뮬레이터 및 그에 따른 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자 업드린 자세 또는 누운 자세로 탑승이 가능하고, 사용자의 방향조정 또는 무게중심 이동을 감지하는 공중 부양형의 탑승부재를 코스 정보에 상호 연동케 하여 사용자가 조정하는 데로 동계 스포츠를 체감하는 듯한 효과를 주는 시뮬레이터 및 그에 따른 제어 방법에 관한 것이다.

Description

동계 스포츠 시뮬레이터 및 그에 따른 제어 방법{SIMULATOR AND METHOD FOR CONTROLLING PROCESS}

스켈레톤은 머리를 정면으로 향하여 엎드린 자세로 썰매를 타고 경사진 얼음 트랙을 활주하는 겨울 스포츠이다. 1928년 동계올림픽 정식종목으로 채택된 뒤 중단과 복귀를 반복하다 2002년부터 다시 정식종목이 되었다.

스켈레톤 슬레딩(skeleton sledding)이라고도 한다. 북아메리카 인디언들이 겨울에 짐을 운반하기 위하여 썰매를 이용하던 것에서 유래된 터보건(toboggan)의 한 가지이다. 스포츠 경기로 발전한 곳은 스위스인데, 1882년 다보스와 클로스터스 사이에 썰매 코스가 설치되었고, 1884년 장크트모리츠(생모리츠)에서 처음으로 경기가 열린 뒤 스포츠 종목으로 자리 잡게 되었으며, 1906년 오스트리아에서 첫 선수권대회가 개최되었다. 1923년에는 국제봅슬레이스켈레톤연맹(FIBT)이 창설되어 봅슬레이와 스켈레톤 경기를 주관하고 있다.

동계올림픽에서는 1928년 스위스 장크트모리츠에서 열린 제2회 대회의 정식종목으로 채택되었으나 다음 대회부터 중단되었다가 1948년 장크트모리츠에서 두 번째로 열린 제5회 동계올림픽경기대회에서 다시 정식종목으로 경기가 열렸다. 그러나 고속 질주로 인한 위험성 때문에 또 중단되었다가 2002년 미국 솔트레이크시티에서 열린 제19회 대회부터 다시 정식종목으로 복귀하였다. 종전에는 남자 종목만 경기를 치렀으나, 2002년부터 여자 종목도 추가되어 지금에 이른다.

경기는 같은 썰매 종목인 봅슬레이·루지와 같은 트랙에서 치르는데, 스켈레톤은 남녀 각각 1인승으로만 경기를 치르며 썰매에 엎드려 머리부터 내려온다는 점이 가장 큰 차이점이다. 이 때문에 썰매 3종목 가운데 가장 짜릿함을 맛볼 수 있는 경기로 꼽히기도 하는데, 그만큼 위험성도 커서 턱 보호대가 부착된 헬멧, 팔꿈치 보호대를 반드시 착용하여야 한다. 공기학적 장치가 부착된 헬멧이나 경기복장은 금지된다.

출발선에 선 선수는 썰매 좌우의 손잡이를 잡고 직선 코스로 약 30~40m를 달려 가속한 뒤 썰매 위에 엎드린 채 트랙을 활주하여 내려가는데, 방향 조종이나 제동을 보조하기 위한 장비는 금지되기 때문에 어깨와 머리, 다리로 중심을 이동하여 조종한다. 활주할 때 시속 100㎞가 넘어 봅슬레이나 루지와 마찬가지로 1000분의 1초의 기록을 다투는 경기이므로 속도를 줄이지 않고 활주하는 것이 좋은 기록을 내는 관건이다.

트랙의 길이는 1200~1300m, 활주 코스는 1200m가 적합한 것으로 규정되어 있다. 코스는 곡선·직선·원형 오메가(Ω) 등의 형태로 이루어지며, 대체로 10~15개의 커브 구간이 설치되는데, 커브를 돌 때는 가속으로 인하여 중력의 4배에 가까운 압력을 받아 머리를 들 수 없을 정도이다. 결승점의 약 100m 구간은 속도를 줄일 수 있도록 약간 위쪽으로 경사지도록 설계된다.

썰매의 길이는 80~120㎝, 높이는 8~20㎝, 양쪽 날(러너)의 중앙점 사이의 거리는 34~38㎝로 규정된다. 썰매의 본체와 받침대는 강철로 제조된 것이라야 하고, 양쪽 날의 재질은 일체형으로 구성된 오스테나이트계 스테인리스강으로 규정한다. 썰매의 양쪽에는 부드러운 재질로 덮인 손잡이를, 전반부의 양쪽에는 안전을 위한 범퍼를 장착하여야 한다.

장비를 포함한 썰매의 무게와 선수의 체중을 합한 최대 중량은 남자 115㎏, 여자 92㎏을 넘을 수 없도록 규정하지만, 이를 초과할 경우에는 썰매의 무게를 남자 33㎏, 여자 29㎏ 이내로 조정하면 된다. 최대 중량이 남자 115㎏, 여자 92㎏ 미만인 경우에도 썰매의 무게는 남자 43㎏, 여자 35㎏을 초과할 수 없으며, 부족분은 모래주머니 등으로 충당할 수 있다. 썰매의 규격 측정은 출발하기 전에, 무게 측정은 첫번째 활주를 마친 뒤에 실시한다.

경기 방식은 봅슬레이와 마찬가지로 이틀에 걸쳐 하루에 2차례씩 경주하여 총 4차례의 기록을 합산한 것으로 순위를 정하는 것이 일반적이지만, 2010년 캐나다의 밴쿠버에서 열리는 제21회 동계올림픽경기대회에서는 이틀에 걸쳐 하루에 1차례씩 경주하여 총 2차례의 기록을 합산한 것으로 순위를 정한다.

그런데 종래의 스켈레톤 종목을 훈련하기 위해서는 트랙 길이 800m 내지 1300m의 트랙 경기장이 필요하기 때문에 훈련을 위해서는 장소의 제한성이 매우 높을 뿐만 아니라 적도와 같이 평년 기온이 높은 나라의 지역 선수들은 트랙이 구비될 수 없어서 훈련이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 루지는 프랑스어(프랑스어 발음은 '뤼지')로 '썰매'를 뜻한다. 같은 썰매 종목인 봅슬레이나 스켈레톤과 마찬가지로 스위스·오스트리아 등 알프스 산악지방의 썰매놀이에서 유래되어 스포츠 경기로 발전하였다. 16세기 오스트리아에서는 겨울철 민속 스포츠로 행해졌으며, 독일과 폴란드에서도 유행한 것으로 알려져 있다.

1879년 스위스 다보스에 트랙 형태의 경기장이 처음 건설되었고, 1883년 다보스에서 관광업자들이 주최하여 첫 국제대회가 열렸다. 1955년 노르웨이 오슬로에 건설된 인공트랙에서 제1회 세계루지선수권대회가 개최되었고, 1957년 국제봅슬레이스켈레톤연맹(FIBT)에서 분리하여 국제루지연맹(FIL)이 출범함으로써 봅슬레이·스켈레톤과 차별화된 종목으로 독립하였다. 1964년 오스트리아의 인스부르크에서 열린 제9회 동계올림픽경기대회부터 정식종목으로 채택되어 지금에 이른다.

경기는 1인승(싱글)과 2인승(더블)으로 나누어 치른다. 1인승은 남녀를 구분하여 치르고, 2인승은 남녀를 구분하지 않고 함께 경기를 치르는 것이 원칙이지만 기록이 불리한 여자들이 참여하지 않아서 남자들로만 경기를 치르는 것이 일반적이다. 1인승은 이틀에 걸쳐 4차례, 2인승은 하루에 2차례 활주하여 기록을 합산한 뒤 소요 시간이 가장 적은 사람의 순서로 순위를 정하는데, 1000분의 1초까지 계측한다.

경기 방식은 썰매에 앉아 출발선 양쪽의 손잡이를 잡고 앞뒤로 밀고 당기는 동작을 반복하여 탄력을 받아 출발하고, 썰매가 앞으로 나가는 동안 스파이크가 부착된 장갑을 이용하여 트랙의 얼음바닥을 밀어 추진력을 높인 뒤 일정한 속도에 도달하면 썰매의 몸통에 등을 대고 누워 속도를 높일 수 낼 수 있도록 유선형의 자세를 취한다. 활주하는 동안 썰매의 날(러너)과 연결된 쿠펜(kufen)을 다리 사이에 끼고 방향을 조정한다.

트랙은 봅슬레이·스켈레톤 종목과 함께 사용한다. 국제루지연맹이 규정한 길이는 남자 1인승은 1000~1300m, 여자 1인승과 2인승 그리고 청소년 경기는 800~1050m를 원칙으로 하지만 대회에 따라 예외 규정을 둘 수 있다. 코스는 아래로 경사지게 만들어 시속 100㎞ 이상으로 활주하는데, 코스 중간에 썰매를 조정하는 기술을 평가할 수 있도록 곡선·직선·S자 코스 등을 응용하여 설계한다.

썰매는 선수의 몸을 받칠 수 있는 몸통과 쿠펜이 달린 금속제 날로 구성되는데, 몸통은 나무로, 날은 강철로 만든다. 쿠펜은 날 끝부분에 위쪽으로 크게 휘어진 부분을 가리키는데, 탄력이 좋아 다리 사이에 끼고 조이거나 풀어서 방향을 조절할 수 있다. 브레이크가 없기 때문에 정지하기 위해서는 쿠펜을 들면서 얼음을 발로 밟아 속도를 줄여야 하며, 이 때문에 결승 지점은 감속할 수 있는 오르막에 있다.

썰매의 전체 길이는 1.2m, 너비는 51㎝, 높이는 20㎝이며, 1인승의 중량은 23㎏, 2인승은 27㎏, 청소년용은 14㎏을 넘을 수 없도록 규정한다. 고속 활주 경기인 만큼 안전을 위하여 머리를 보호하기 위한 헬멧과 눈을 보호하는 고글 착용이 의무화되어 있으며, 경기복은 중량이 4㎏을 넘을 수 없도록 제한한다.

대회는 동계올림픽을 비롯하여 세계선수권대회가 올림픽이 열리는 해를 제외하고 매년 열리며, 대륙선수권대회가 2년마다, 세계청소년선수권대회가 매년 열린다. 이밖에 월드컵대회, 청소년월드컵대회, 네이션스컵대회 등의 국제대회가 열린다. 2010년 캐나다의 밴쿠버에서 열리는 제21회 동계올림픽에서는 남녀 1인승과 2인승의 3종목에 110명의 선수가 참가하여 휘슬러 슬라이딩센터에서 경기를 치른다.

한국에는 1990년대에 보급되기 시작하였다. 1992년 대한루지봅슬레이경기연맹이 결성되었고, 2006년 대한루지봅슬레이스켈레톤경기연맹으로 개편되었다가 2008년 대한봅슬레이스켈레톤경기연맹과 대한루지연맹으로 분리되었다. 동계올림픽에는 1998년 일본 나가노에서 열린 제18회 대회에 처음으로 참가하였다.

그런데 종래의 루지 종목을 훈련하기 위해서는 트랙 길이 800m 내지 1300m의 트랙 경기장이 필요하기 때문에 훈련을 위해서는 장소의 제한성이 매우 높을 뿐만 아니라 적도와 같이 평년 기온이 높은 나라의 지역 선수들은 트랙이 구비될 수 없어서 훈련이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 훈련자에게 실제와 유사한 상황을 제공하는 동계 스포츠 시뮬레이터 및 그에 따른 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따르면 사용자에게 코스를 따라 하강하는 가상 체험을 제공하는 것으로서, 사용자 업드린 자세 또는 누운 자세로 탑승이 가능하고, 사용자의 방향조정 또는 무게중심 이동을 감지하는 탑승부재(20)와, 상기 탑승부재(20)를 공중에 부양시키는 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)과, 상기 부양수단(81)(82)(83)(84)의 장력 및 길이를 조절하여 상기 탑승부재(20)의 자유도를 조절하는 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)와, 상기 탑승부재(20)와 소정거리 이격되어 사용자에게 상기 코스의 풍경정보를 제공하는 디스플레이(40)와, 상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40) 중 적어도 하나를 제어하는 제어장치(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탑승부재(20)는 바디부(22)와, 상기 바디부(22)에 좌우방향으로 소정간격 이격되어 배치되고 그 사이에 사용자의 몸이 배치되며 사용자의 손을 지지하는 복수의 손잡이(24)와, 상기 손잡이(24)에 배치되어 상기 훈련자의 조작력을 전달받아 인식하는 방향감지센서(26)와, 상기 바디부에 배치되고 훈련자의 무게 중심 이동을 감지하는 무게감지센서(28)와, 상기 방향감지센서(26) 또는 상기 무게감지센서(28)에서 감지된 데이터를 상기 제어장치(60)에 전송하는 통신모듈(25)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방향감지센서(26)는 압력센서 또는 로드셀인 것을 특징으로 한다.

상기 무게감지센서(28)는 로드셀이고, 상기 바디부(22)에 복수개 설치되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 와이어 부재이고, 상기 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)는 와이어를 감거나 풀어 길이를 조절하는 회전모터인 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 상기 바디부(22)의 모서리에 4개가 연결되어 제공되고, 상기 무게감지센서(28)는 상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)의 근처에 각각 제공되고, 상기 제어장치(60)는 상기 무게감지센서(28)에 의해 사용자의 무게중심이 이동되는 쪽의 부양수단의 길이를 나머지 부양수단들보다 증가시켜 상기 탑승부재(20)의 경사를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 상기 바디부(22)의 모서리에 4개가 연결되어 제공되고, 상기 제어장치(60)는 상기 방향감지센서(26)에 의해 사용자의 무게중심이 이동되는 쪽의 부양수단들의 길이를 다른 쪽의 부양수단들보다 증가시켜 상기 탑승부재(20)의 경사를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 사용자에게 코스를 따라 하강하는 가상 체험을 제공하는 것으로서, 사용자 업드린 자세 또는 누운 자세로 탑승이 가능하고, 사용자의 방향조정 또는 무게중심 이동을 감지하는 탑승부재(20)와, 상기 탑승부재(20)를 공중에 부양시키는 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)과, 상기 부양수단(81)(82)(83)(84)의 장력 및 길이를 조절하여 상기 탑승부재(20)의 자유도를 조절하는 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)와, 상기 탑승부재(20)와 소정거리 이격되어 사용자에게 상기 코스의 풍경정보를 제공하는 디스플레이(40)와, 상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40) 중 적어도 하나를 제어하는 제어장치(60)를 포함하는 동계 스포츠 시뮬레이터의 제어 방법에 있어서, 사용자가 상기 탑승부재(20)에 가하는 방향조정 또는 무게중심 중 적어도 어느 하나의 변화를 감지하는 단계와, 상기 탑승부재(20)의 방향조정 또는 무게중심 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40)를 제어하는 동계 스포츠 시뮬레이터의 제어 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터 및 그에 따른 제어방법은 동계 스포츠의 루지 또는 스켈레튼 코스에 따른 지형정보 또는 풍경정보를 훈련자에게 제공할 뿐만 아니라 훈련자의 탑승부재 조작 시 발생되는 변화를 시뮬레이터모듈 또는 디스플레이를 통해 구현시켜 보다 현실감 있는 체험을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 썰매형 동계 스포츠의 트랙이 도시된 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승부재의 탑승상태가 도시된 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 동계 스포츠 시뮬레이터의 구성도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승부재의 탑승상태가 도시된 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탑승부재(20)는 바디부(22)와, 상기 바디부(22)에 좌우방향으로 소정간격 이격되어 배치되고 그 사이에 사용자의 몸이 배치되며 사용자의 손을 지지하는 복수의 손잡이(24)와, 상기 손잡이(24)에 배치되어 상기 훈련자의 조작력을 전달받아 인식하는 방향감지센서(26)와, 상기 바디부에 배치되고 훈련자의 무게 중심 이동을 감지하는 무게감지센서(28)와, 상기 방향감지센서(26) 또는 상기 무게감지센서(28)에서 감지된 데이터를 상기 제어장치(60)에 전송하는 통신모듈(25)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탑승부재(20)는 도 3과 같이 스켈레톤 형상과 동일하게 제작될 수도 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하고 도 11과 같이 루지 형상과 동일하게 제작될 수도 있다. 본 발명은 이러한 탑승부재(20)를 공중에 부양시키는 것을 기술적인 특징으로 하고 있는 것이다.

상기 손잡이(24)는 실제 경기서 탑승부재(20)의 방향을 조정하기 위한 것으로서, 상기 손잡이(24)에 훈련자의 조작방향을 감지하기 위한 방향감지센서(26)가 설치되고, 본 실시예에서는 압력센서 또는 로드셀이 사용될 수 있다.

상기 무게감지센서(28)는 훈련자의 중심이동을 감지하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 상기 탑승부재의 바디부(22)의 하부에 복수개 배치된다. 본 실시예에서는 로드셀이 사용될 수 있고, 상기 바디부(22)의 측면 가장자리를 따라 양측에 각각 3개씩 설치될 수 있다.

여기서 상기 각 무게감지센서(28)에서 감지되는 하중의 분포를 바디부(22)의 형상과 연계하여 고려함으로서 상기 훈련자의 무게중심이 어느 방향으로 이동하고 있는지 또는 어디에 위치되어 있는지를 판단할 수 있다.

또한 상기 탑승부재(20)에는 상기 방향감지센서(26) 또는 무게감지센서(28)에서 감지된 데이터를 제어장치(60)로 전송하기 위한 통신모듈(25)이 설치된다.

상기 디스플레이(40)는 상기 탑승부재(20)의 상측에 배치되는 상부디스플레이(42)와, 상기 트랙(10)의 전방에 경사지게 배치되는 전방디스플레이(44)를 포함하고, 상기 디스플레이(40)에는 상기 제어장치(60)에서 전송된 풍경정보(62, landscape information)가 표시되는 것과 아울러 상기 탑승부재(20)의 가상 이동속도에 따라 상기 풍경정보(62)의 프레임 수 및 이동방향이 표현된다.

한편 상기 훈련자의 헬멧(46)에 HMD(45, Head Mounted Display) 및 헤드셋(미도시)을 설치하고, 상기 HMD에 상기 풍경정보를 제공할 수 있고, 상기 제어장치(60)는 무선으로 상기 헬멧(46)에 디스플레이신호 및 사운드 신호를 전송한다. 여기서 훈련자를 지도하는 코치 등은 외부에서 상기 훈련자의 자세 등을 관찰하면서 헤드셋을 통해 가상 체험 중에도 상기 훈련자를 직접 지도할 수 있다.

상기 제어장치(60)에는 훈련을 위한 훈련코스의 지형정보(61) 및 풍경정보(62)가 저장되고, 상기 지형정보(61)에는 훈련코스의 각 위치별 코스의 길이, 코스 별 직선구간 및 곡선구간의 길이, 직선구간 및 곡선구간의 상하 경사도, 곡선구간의 선회 곡률반경 등이 저장되며, 상기 풍경정보(62)에는 코스의 각 위치별 주변 환경이 3D 또는 360°파노라마 사진의 형태로 저장된다.

상기 제어장치(60)는 동계 스포츠 훈련을 위한 트랙의 정보가 저장되고, 상기 훈련자로부터 입력되는 데이터와 저장된 데이터를 처리하여 훈련자에게 실제 상황과 동일한 환경을 제공한다. 본 실시예에서 상기 제어장치(60)는 컴퓨터이고, 상기 시뮬레이터모듈(50) 및 탑승부재(20)와 상호 통신할 수 있도록 통신모듈이 구비되며, 본 실시예에서 상기 제어장치(60)는 상기 탑승부재(20)와는 통신모듈(25)을 통해 상호 데이터를 교환하고, 상기 디스플레이(40) 및 액츄에에터와는 유선으로 데이터를 교환한다.

훈련자가 상기 시뮬레이터에 탑승한 후 훈련을 시작하면, 상기 제어장치(60)는 상기 지지부재(10)에 지형정보(61)를 구현시키고, 상기 디스플레이(40)에는 풍경정보(62)를 구현시키게 된다.

제어장치(60)는 현재의 사용자의 위치에 따른 코스의 경사도 및 구조에 따른 가상의 가속도 및 속도에 따라 상기 디스플레이(40)를 제어한다. 즉 기본 지형정보(61) 또는 풍경정보(62)와 훈련자의 스키 시뮬레이터의 제어 데이터를 결합하여 상기 액츄에이터 또는 상기 디스플레이(40)를 제어하게 된다. 기본 지형정보(61) 상태에서 상기 사용자는 중력 및 코스의 경사도 등에 의해서 속도가 가감된다.

또한, 사용자가 상기 탑승부재의 무게중심을 이동시킴을 통해 상기 탑승부재의 속도 및 가속도가 증감시키는 것도 가능하다. 이는 방향감지센서 혹은 무게감지센서를 통해 입력되는 압력신호값의 변화에 따라 동역학적으로 사용자의 가속도 및 속도를 변화시킬 수 있다. 그리고 이러한 값을 반영하여 사용자의 속도 계산에 활용하여 속도 변화를 주는 것이 가능하다.

상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 와이어 부재이고, 상기 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)는 와이어를 감거나 풀어 길이를 조절하는 회전모터인 것을 특징으로 한다.

도면에는 액츄에이터가 상부 디스플레이에 설치되는 것으로 도시되었으나, 액츄에이터는 천정 등에 고정되거나, 바닥에 고정된 채로 도르레 등의 방향전환수단을 통해 연결될 수도 있다.

훈련자가 상기 탑승부재(20)에 탑승 한 후 훈련을 시작하면, 상기 제어장치(60)는 상기 트랙(10)에 지형정보(61)를 구현시키고, 상기 디스플레이(40)에는 풍경정보(62)를 구현시키게 된다.

여기서 상기 제어장치(60)는 훈련자의 초기 출발속도 및 지형정보(61)를 고려하여 상기 액추에이터 및 탑승부재(20)를 제어하고, 상기 액추에이터 제어에 의해 상기 탑승부재에 지형정보(61)가 구현될 수 있다.

그리고 상기 훈련자는 상기 구현된 지형정보(61)에서 최상의 속도를 구현하기 위해 상기 탑승부재(20)에 탑승한 상태에서 상기 손잡이(24) 및 무게중심을 조정하여 상기 탑승부재(20)를 능동적으로 제어하게 된다.

상기 훈련자의 능동제어에 의해 상기 탑승부재(20)에는 사용자의 조작력 또는 무게중심 이동이 구현되고, 상기 탑승부재(20)의 통신모듈(25)은 사용자의 무게중심 이동 및 감지된 조작력을 상기 제어장치(60)에 전송한다.

여기서 훈련자는 실제 상황과 같이 디스플레이(40)에 구현된 상황에 따라 상기 손잡이(24)에 조작력을 가하게 되고, 상기 손잡이(24)에 가해진 조작력은 방향감지센서(26)를 통해 감지되고, 상기 감지된 값이 통신모듈(25)을 통해 상기 제어장치(60)에 전송된다.

또한 훈련자는 몸의 무게중심을 이동시킴으로서 상기 탑승부재(20)를 제어하게 되고, 상기 바디부(22) 위에서 훈련자는 몸의 무게중심을 이동시키게 되고, 상기 무게감지센서(28)는 훈련자의 무게중심 이동이 감지한 후 통신모듈(25)을 통해 상기 제어장치(60)에 전송한다.

상기 제어장치(60)는 상기 방향감지센서(26) 또는 상기 무게감지센서(28)로부터 전달된 데이터에 따라 상기 액츄에이터(50) 또는 상기 디스플레이(40)를 제어한다. 즉 기본 지형정보(61) 또는 풍경정보(62)와 훈련자의 탑승부재(20) 제어 데이터를 결합하여 상기 액츄에이터 또는 상기 디스플레이(40)를 제어하게 된다.

즉 기본 지형정보(61) 상태에서 상기 탑승부재(20)는 중력 및 코스의 경사도 등에 의해서만 속도가 가감되지만, 훈련자(20)가 상기 탑승부재(20)의 무게중심을 이동시키거나 방향을 제어함으로서 상기 탑승부재(20)의 속도 및 가속도가 증감된다.

이를 구현하기 위해 상기 탑승부재(20)의 무게중심이 전방으로 이동되면 상기 탑승부재 지지장치(70) 및 액츄에이터를 제어하여 상기 탑승부재(20)의 속도가 증가되는 것과 연동되게 탑승부재 및 디스플레이(40)를 제어하게 되는데, 속도의 증가 시에는 디스플레이(40)에 표시되는 풍경정보(62)의 이동속도를 증가시켜 훈련자의 체감속도를 증가시키고 속도의 감소 시에는 상기 풍경정보(62)의 이동속도를 감소시켜 훈련자의 체감속도를 감소시킨다.

탑승부재 지지장치(70)는 회전모터(76)에 드럼(74)이 연결되어 있고, 드럼의 회전에 따라 지지 와이어(72)의 장력을 조절하여 탑승부재(20)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 지지 와이어(72)에는 장력을 측정하는 센서가 부착되어 장력을 측정하고 이를 제어장치(60)로 전송하여 제어장치(60)는 지지 와이어(72)의 장력이 팽팽하게 유지될 수 있도록 제어하게 된다.

상기 풍동모듈(130)은 상기 탑승부재(20)의 전방 측에 배치되고, 상기 제어장치(60)에 의해 제어되며, 상기 훈련자의 훈련상황에 따라 소정의 풍동을 제공한다.

여기서 상기 제어장치(60)는 상기 트랙의 각 위치에 따라 상기 탑승부재(20)의 예상 속도를 계산하고, 계산된 속도에 따라 상기 풍동모듈(130)에서 생성되는 풍속을 제어한다.

앞에서는 도 2를 중심으로 하여 스켈레턴 형태의 탑승부재를 설명하였으나, 도 11과 같이 루지 형태의 탑승부재가 적용되는 것도 가능하다. 기본적인 원리는 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 더불어 곡선구간에서 상기 탑승부재(20)가 선회되는 경우에 상기 제어장치(60)는 상기 무게중심 이동에 연동되어 상기 디스플레이(40)에 풍경정보(62)를 회전시키는 것과 더불어 상기 탑승부재에 연결되어 있는 부양수단을 도 6에 도시된 바와 같이 좌우 방향으로 회전시켜 훈련자의 체감각을 높일 수 있다.

상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.

20 : 탑승부재
22 : 스켈레톤바디 24 : 손잡이
26 : 방향감지센서 28 : 무게감지센서
40 : 디스플레이 42 : 상부디스플레이
44 : 전방디스플레이 85,86,87,88 : 액츄에이터
81,82,83,84 : 부양수단 60 : 제어장치

Claims

사용자에게 코스를 따라 하강하는 가상 체험을 제공하는 것으로서,
사용자가 업드린 자세 또는 누운 자세로 탑승이 가능하고, 사용자의 방향조정 또는 무게중심 이동을 감지하는 탑승부재(20)와,
상기 탑승부재(20)를 공중에 부양시키는 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)과,
상기 부양수단(81)(82)(83)(84)의 장력 및 길이를 조절하여 상기 탑승부재(20)의 자유도를 조절하는 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)와,
상기 탑승부재(20)와 소정거리 이격되어 사용자에게 상기 코스의 풍경정보를 제공하는 디스플레이(40)와,
상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40) 중 적어도 하나를 제어하는 제어장치(60)를 포함하는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 탑승부재(20)는 바디부(22)와,
상기 바디부(22)에 좌우방향으로 소정간격 이격되어 배치되고 그 사이에 사용자의 몸이 배치되며 사용자의 손을 지지하는 복수의 손잡이(24)와,
상기 손잡이(24)에 배치되어 사용자의 조작력을 전달받아 인식하는 방향감지센서(26)와,
상기 바디부에 배치되고 사용자의 무게 중심 이동을 감지하는 무게감지센서(28)와,
상기 방향감지센서(26) 또는 상기 무게감지센서(28)에서 감지된 데이터를 상기 제어장치(60)에 전송하는 통신모듈(25)을 포함하는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 방향감지센서(26)는 압력센서 또는 로드셀인,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 무게감지센서(28)는 로드셀이고, 상기 바디부(22)에 복수개 설치되는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 와이어 부재이고,
상기 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)는 와이어를 감거나 풀어 길이를 조절하는 회전모터인,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 5에 있어서,
상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 상기 바디부(22)의 모서리에 4개가 연결되어 제공되고,
상기 무게감지센서(28)는 상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)의 근처에 각각 제공되고,
상기 제어장치(60)는 상기 무게감지센서(28)에 의해 사용자의 무게중심이 이동되는 쪽의 부양수단의 길이를 나머지 부양수단들보다 증가시켜 상기 탑승부재(20)의 경사를 조절하는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)은 상기 바디부(22)의 모서리에 4개가 연결되어 제공되고,
상기 제어장치(60)는 상기 방향감지센서(26)에 의해 사용자의 무게중심이 이동되는 쪽의 부양수단들의 길이를 다른 쪽의 부양수단들보다 증가시켜 상기 탑승부재(20)의 경사를 조절하는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 탑승부재(20)에 소정의 풍동을 제공하는 풍동모듈(130)을 더 포함하는,
동계 스포츠 시뮬레이터.
사용자에게 코스를 따라 하강하는 가상 체험을 제공하는 것으로서,
사용자 업드린 자세 또는 누운 자세로 탑승이 가능하고, 사용자의 방향조정 또는 무게중심 이동을 감지하는 탑승부재(20)와, 상기 탑승부재(20)를 공중에 부양시키는 복수의 부양수단(81)(82)(83)(84)과, 상기 부양수단(81)(82)(83)(84)의 장력 및 길이를 조절하여 상기 탑승부재(20)의 자유도를 조절하는 복수의 액츄에이터(85)(86)(87)(88)와, 상기 탑승부재(20)와 소정거리 이격되어 사용자에게 상기 코스의 풍경정보를 제공하는 디스플레이(40)와, 상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40) 중 적어도 하나를 제어하는 제어장치(60)를 포함하는 동계 스포츠 시뮬레이터의 제어 방법에 있어서,
사용자가 상기 탑승부재(20)에 가하는 방향조정 또는 무게중심 중 적어도 어느 하나의 변화를 감지하는 단계와,
상기 탑승부재(20)의 방향조정 또는 무게중심 중 적어도 어느 하나의 변화에 따라 상기 액츄에이터(85)(86)(87)(88) 또는 상기 디스플레이(40)를 제어하는 동계 스포츠 시뮬레이터의 제어 방법