KR101388970B1 - 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템에 관한 것으로, 실내 자전거 타기 운동이 가능한 싸이클유닛(10); 상기 싸이클유닛(10)에 부여되는 부하를 조절하고, 상기 싸이클유닛(10)에 부착되어 있는 각종 센서 정보를 수집하는 메인컨트롤러(MCC); 상기 메인컨트롤러(MCC)에 접속하여 실제 주행경로에서 발생되는 물리적인 운동저항 등의 정보를 제공하고, 상기 메인컨트롤러(MCC)로부터 각종 센서에서 발생한 운동정보를 전달받는 모바일 디바이스(20); 상기 모바일 디바이스(20)와 무선통신하며 사용자 정보, 운동량 정보 등을 저장, 갱신, 관리하는 메인서버(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 실제 자전거의 커브 주행과 동일한 느낌의 자전거 타기 운동이 가능하여 흥미와 재미를 고조시키고, 기어변속의 개념이 포함되어 있으므로 페달 회전시 운동저항을 달리 받도록 하여 근력과 근지구력 향상을 실제와 동일하게 유지할 수 있으며, 자신의 운동정보를 저장, 갱신하고 관리할 수 있으며 웹 사이트를 통해 언제든지 쉽고 편리하게 접근하여 열람할 수 있으므로 체계적인 운동 및 기록 관리, 운동계획 구상 등을 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템{VIRTUAL REALITY INTERIOR BICYCLE EXERCISE SYSTEM USING MOBILE DEVICE}

본 발명은 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화면상에 나타나는 실제 GPS 경로정보에 포함되어 있는 도로의 경사도 등을 포함한 자전거 주행상황이 구현되어 실제 도로에서 자전거를 타는 것과 거의 동일한 상황을 연출하여 근력운동은 물론 흥미와 재미를 동시에 얻을 수 있으며, 아울러 웹(Web)을 통해 사용자의 운동기록을 보관, 관리할 수 있어 자신의 운동량과 운동상황을 정확하게 체크할 수 있으면서 접속이 쉽고 편리한 개선된 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템에 관한 것이다.

오늘날 현대인들에게 건강관리 및 몸매관리에 대한 관심이 증가되고 있다.

특히, 고령화 시대를 맞이하여 의료비용을 줄이기 위해 국가적인 차원에서 사회체육 보급에 관심을 가지고 있다.

이에 따라, 규칙적으로 운동하는 사람들이 증가하고 있으나, 바쁜 현대인들의 시간적, 공간적 제약으로 인해, 짧은 시간에 운동효과를 볼 수 있는 실내스포츠가 선호되는 경향이 있다.

이러한 실내스포츠는 실외에서 운동을 수행하므로 발생되는 계절적, 시간적 제약에 상관없이 수행할 수 있는 이점을 갖고 있으며, 실내스포츠를 즐기는 사람의 증가에 따라 운동효과를 증대시킬 수 있는 실내운동기구가 다양하게 개발되어 보급되고 있다.

예컨대, 자전거 타기는 무릎관절에 충격을 주지 않고 탁월한 운동효과를 제공하기 때문에 가장 보편화된 운동 중 하나로서, 최근에는 이러한 운동효과를 얻기 위해 실내 자전거 운동기구가 판매되고 있고, 대중 운동시설은 물론 일반 가정에 까지 보급되어 사용되고 있다.

그런데, 실내 자전거 운동기구는 고정형이기 때문에 운동 시 매우 단조로워 장시간 운동할 수 있는 욕구를 충족시키지 못한다.

이에, 공개특허 제2010-0082823호에서는 실내 자전거 운동기구를 좌우로 기울일 수 있도록 하여 실제 자전거를 타는 듯한 느낌을 부여함으로써 호기심을 유발하고, 재미를 제공하며, 운동효과를 배가시키도록 한 예를 개시하고 있다.

하지만, 개시된 공개특허의 경우는 단순히 핸들을 고정하는 포스트 부분이 피봇되어 있어 이 피봇을 중심으로 핸들 포스트가 수평방향으로 회전되면서 자전거 몸체를 기울이도록 구성된 구조여서 실제 자전거에서 안장에서 엉덩이를 띄우고 일어나서 페달을 밟을 때의 자전거 움직임과는 완전히 다르고, 운동효과도 전혀 달라 실제감이 떨어지는 한계를 안고 있다.

한편, 자전거 운동기구를 이용하는 사용자의 운동상황을 체계적으로 관리하면서 실제 자전거 타는 느낌을 줄 수 있도록 하는 자전거 운동기구들에 대한 개발이 지속적으로 이루어졌으며, 그 일환 중 하나로 가상현실 자전거 타기 운동기능을 구현한 공개특허 제2013-0090221호가 개시된 바 있다.

하지만, 상기 공개특허의 경우에는 저장된 경로에 따른 실제 물리적인 운동부하를 정밀하게 조절할 수 있는 기능이 없고, 게임센터에서 사용할 수 있는 오토바이형 게임기구와 같은 흥미로운 게임기능에 한정되어 있어서 운동효과에 한계를 가질 수 밖에 없으며, 개별 사용자 이력관리 기능이 없고, 일회성에 불과하여 체계적인 개인 운동관리가 어렵다는 단점이 있다.

특히, 초기에 저장된 경로 정보만을 가지고 자전거 주행을 하기 때문에 반복 사용에 따라 지루함을 느낄 수 있고, 사용자가 자신의 운동정보를 다시 확인하고 활용하여 운동계획을 세우거나 할 수 있는 시스템이 제공되지 않아 편의성, 효율성, 사용성 측면에서 개선의 여지가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 보편화되어 있는 모바일 디바이스, 특히 스마트폰이나 테블릿을 이용하여 실제 자전거 주행경로 정보를 직접 운동기구에 로드하여 사용할 수 있고, 그 주행경로에 나타난 도로의 상황에 맞춰 물리적인 운동저항을 포함한 자전거 주행상황을 구현함으로써 실제 도로 주행과 거의 동일한 형태로 가상현실이 가능하게 하면서 자신의 운동기록을 저장하고, 웹을 통해 쉽게 접근하여 확인할 수 있도록 함으로써 향후 실내 자전거를 이용한 운동계획, 운동기록 분석 등을 쉽고 편리하게 하는 사용자 접근성을 갖고, 더 나아가 측정되는 심박정보를 이용하여 자신의 운동능력, 건강상태를 분석하여 헬스케어 기능을 제공하는 새로운 개념의 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 실내 자전거 타기 운동이 가능한 싸이클유닛(10); 상기 싸이클유닛(10)에 부여되는 부하를 조절하고, 상기 싸이클유닛(10)에 부착되어 있는 각종 센서 정보를 수집하는 메인컨트롤러(MCC); 상기 메인컨트롤러(MCC)에 접속하여 실제 주행경로에서 발생되는 물리적인 운동저항 등의 정보를 제공하고, 상기 메인컨트롤러(MCC)로부터 각종 센서에서 발생한 운동정보를 전달받는 모바일 디바이스(20); 상기 모바일 디바이스(20)와 무선통신하며 사용자 정보, 운동량 정보 등을 저장, 갱신, 관리하는 메인서버(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템은 메인서버에 접속하여 자신의 운동기록을 포함한 자전거 운동에 필요한 정보를 확인하는 사용자 단말;을 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 싸이클유닛은 베이스프레임, 상기 베이스프레임에 대하여 좌, 우방향으로 기울어질 수 있도록 조립된 메인프레임, 상기 메인프레임을 구성하는 일측 핸들포스트 상단에 조립되는 핸들, 상기 핸들과 간격을 두고 사용자가 앉을 수 있도록 상기 메인프레임의 타측 안장포스트에 조립되는 안장, 상기 메인프레임의 후단에 조립되는 디스크휠, 상기 디스크휠과 접촉 구동되면서 저항력을 제공하는 전자식 저항기, 상기 안장 하부의 메인프레임 상에 설치되어 상기 디스크휠을 회전시키는 구동부인 페달을 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 메인컨트롤러에는 상기 디스크휠의 기어단수를 조절하는 쉬프터, 사용자의 심박을 측정하여 모바일 디바이스로 전송하는 심박계, 및 크랭크암의 회전수를 측정하여 모바일 디바이스로 전송하는 케이던스 센서, 중의 어느 하나 이상의 추가로 연결된다.

본 발명에 따르면, 사용자는 실제 GPS 주행경로와 동일하게 구현된 가상현실과 탄성스프링에 의한 좌우 기울어짐에 의해 실제 자전거에서 엉덩이를 띄우고 페달을 굴리는 운동효과와 동일한 자전거 타기 운동이 가능하여 흥미와 재미를 고조시키고, 실제 자전거와 동일한 기어변속의 개념을 업다운 스위치와 함께 소프트웨어적으로 구현한 장치가 포함되어 있으므로 페달 회전 시 모바일 디바이스에서 발생한 GPS의 경사도에 의해 발생한 고정 운동저항에 대해 사용자의 능력과 운동 목적에 맞게 기어변속을 이용하여 운동부하를 달리 받도록 하여 근력 또는 근지구력 향상을 실제와 동일하게 유지할 수 있으며, 자신의 운동정보를 저장, 갱신하고 관리할 수 있으며 웹 사이트를 통해 언제든지 쉽고 편리하게 접근하여 열람할 수 있으므로 체계적인 운동 및 기록 관리, 운동계획 구상 등을 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템의 예시적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 운동시스템을 구성하는 주요 모듈의 예시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 운동시스템을 구성하는 싸이클모듈을 서로 다른 각도에서 본 예시적인 사시도이다.
도 6은 도 3을 기준으로 본 좌측면도이다.
도 7은 도 3을 기준으로 본 우측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 운동기구를 구성하는 회전부 구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 운동기구를 구성하는 핸들부의 사이즈 조절예를 보인 요부 확대도이다.
도 10 (a),(b)는 본 발명에 따른 운동기구를 구성하는 안장부의 사이즈 조절예를 보인 요부 확대도이다.
도 11은 본 발명에 따른 운동시스템의 실제 구현화면이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템은 싸이클유닛(10); 상기 싸이클유닛(10)에 부여되는 부하를 조절하고, 상기 싸이클유닛(10)에 부착되어 있는 각종 센서 정보를 수집하는 메인컨트롤러(MCC); 상기 메인컨트롤러(MCC)에 접속하여 실제 주행경로에서 발생되는 물리적인 운동저항 등의 정보를 제공하고, 상기 메인컨트롤러(MCC)로부터 각종 센서에서 발생한 운동정보를 전달받는 모바일 디바이스(20); 상기 모바일 디바이스(20)와 무선통신하며 사용자 정보, 운동량 정보 등을 저장, 갱신, 관리하는 메인서버(30); 상기 메인서버(30)에 접속하여 자신의 운동기록을 포함한 자전거 운동에 필요한 정보를 확인하는 사용자 단말(40);을 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 사용자 단말(40)은 선택적인 사항인 바, 최근에는 모바일 디바이스(20), 즉 스마트폰 자체에서 웹 사이트 접속이 가능하기 때문에 인증절차만 거치게 되면 별도로 사용자 단말(40)을 굳이 구비하지 않아도 상기 메인서버(30)로의 접속이 가능하기 때문이다.

다만, 사용자가 자신의 집에서 자신의 컴퓨터를 통해 메인서버(30)에 접속하여 확인, 관리할 경우, 보다 자세한 운동기록 분석을 수행할 수 있으며, 통합된 관리와 운동 프로그램 생성 등을 사용할 수 있는 바를 고려하여 도 1에서는 사용자 단말(40)까지 포함시켜 예시하였을 뿐이다.

모바일 디바이스(20)는 통상적으로 사용하는 스마트폰 또는 태블릿을 의미하며, 사용자는 모바일 디바이스(20)를 싸이클유닛(10)의 전방에 부착시켜서 모바일 디바이스(20)의 화면을 보면서 각종 정보를 얻을 수 있다. 즉, 주행경로에 대한 정보뿐 아니라 속도, 이동거리, 심박수, 파워, 케이던스, 운동량 등 각종 정보가 모바일 디바이스(20)의 화면에 표시될 수 있다.

아울러, 상기 메인서버(30)는 싸이클유닛(10)에 부착될 수도 있으나 바람직하게는 별도로 존재하며, 실질적으로 데이터가 저장되는 곳이다. 이를 위하여 메인서버(30)는 사용자 단말(40)을 통한 접속을 위해 웹 서버(31)와, 모바일 디바이스(20)를 통한 접속을 위해 RPC(Remote Procedure Call) 서버(32) 중의 어느 하나 이상을 포함하고, 정보를 저장, 갱신, 관리 유지하기 위한 데이터베이스(DB)(33)도 포함한다. 참고로, 웹 서버(31)는 사용자 단말(40)을 사용할 경우에만 필요한 것이 된다.

한편, 상기 싸이클유닛(10)은 다양한 형태의 사이클이 사용될 수 있는데, 도 3에 그 예시가 도시되어 있는바, 도 3을 기준으로 설명하면, 싸이클유닛(10)은 베이스프레임(100), 상기 베이스프레임(100)에 대하여 좌,우방향으로 기울어질 수 있도록 조립된 메인프레임(200), 상기 메인프레임(200)을 구성하는 일측 핸들포스트(210) 상단에 조립되는 핸들(300), 상기 핸들(300)과 간격을 두고 사용자가 앉을 수 있도록 상기 메인프레임(200)의 타측 안장포스트(220)에 조립되는 안장(400), 상기 메인프레임(200)의 후단에 조립되는 디스크휠(W), 상기 디스크휠(W)과 접촉 구동되면서 저항력을 제공하는 전자식 저항기(R), 상기 안장(400) 하부의 메인프레임(200) 상에 설치되어 상기 디스크휠(W)을 회전시키는 구동부인 페달(PD)을 포함하여 구성된다. 여기서 가장 중요한 부분은 좌우방향으로 기울어지는 기능으로서, 이로 인하여 사용자는 실제 자전거를 타는 것과 같은 기분과 운동효과를 느낄 수 있다.

그리고, 상기 전자식 저항기(R)에는 메인컨트롤러(MCC)가 구비된다.

상기 메인컨트롤러(MCC)는 앞서 설명한 도 1 및 도 2와 같이, 실제 주행환경을 구현하기 위한 주된 제어부로서, 메인컨트롤러(MCC)는 모바일 디바이스(20)로 로드된 실제 GPS 경로정보로부터 불러온 도로 정보를 구현하여 사용자에게 실제 도로주행과 같은 환경을 구현해 주는 부분이다.

메인컨트롤러(MCC)에는 앞서 설명한 전자식 저항기(R)가 접속된다.

이때, 상기 전자식 저항기(R)는 모터(162), 전자기브레이크(164), 제어기(166)를 포함한 모듈로서, 주행상황, 즉 도로정보를 바탕으로 오르막, 내리막의 경사도를 기준으로 디스크휠(W)과 접촉하고 있는 전자식 저항기(R)에 마그네틱 저항을 걸어 사용자의 페달 회전을 힘들게 하거나 혹은 디스크휠(W)과 접촉하고 있는 전자식 저항기(R)에 모터를 이용하여 더 빨리 회전되게 함으로써 내리막에서의 페달 회전운동을 수월하게 하여 이러한 상황이 즉시 반영되도록 상기 메인컨트롤러(MCC)에 의해 제어된다.

또한, 상기 메인컨트롤러(MCC)에는 USB접속단(TRR)과 블루투스 통신 모듈이 구비된다.

상기 USB접속단(TRR)과 블루투스 통신 모듈은 상술한 모바일 디바이스(20)를 접속할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공하며, 경우에 따라서는 USB를 직접 꽂아 사용할 수도 있다.

다만, 본 발명에서는 와이파이나 통신 사업자의 무선통신 기능을 갖춘 모바일 디바이스(20)를 사용해야만 원하는 목적을 달성할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 메인컨트롤러(MCC)에는 쉬프터(SFT)도 접속된다.

상기 쉬프터(SFT)는 기어변속기의 개념을 전자적으로 구현한 부품으로, 단순히 기어단수를 올리는 업(UP) 버튼과, 기어단수를 내리는 다운(DOWN) 버튼만 존재하며, 이를 조작할 때 상기 메인컨트롤러(MCC)가 디스크휠(W)과 접촉하고 있는 전자식 저항기(R)의 운동부하를 조절하여 기어변속 개념을 수행하게 된다. 쉬프터(SFT)는 사용자의 편리성 등을 고려하여 핸들(300)의 적당한 위치에 부착할 수 있다.

아울러, 상기 메인컨트롤러(MCC)에는 심박계(HAR)와 케이던스센서(KDS)가 더 접속되는데, 상기 심박계(HAR)는 체스트형 심박계로 운동중 심박을 체크하여 정보로 저장되거나 표시되며, 상기 케이던스센서(KDS)는 페달의 크랭크암 1분당 회전수를 측정하여 메인컨트롤러(MCC)를 통하여 모바일 디바이스(20)에 신호를 송신함으로써 이 정보를 바탕으로 모바일 디바이스(20)에 사용자가 설정한 자전거 바퀴의 사이즈, 현재 기어설정 정보 등을 이용하여 속도를 계산하며, 이를 이용하여 다른 기기 및 모바일 앱의 프로그램들을 제어하게 된다.

한편, 상기 싸이클유닛(10)은 도 3 내지 도 10에 예시된 형태를 가질 수 있는데, 이는 예시적인 사항이며, 그 형상은 디자인을 고려하여 변경될 수 있다.

예컨대, 상기 베이스프레임(100)은 실내 자전거 운동기구를 지지하는 기초가 되는 부재로서, 쉽게 전도되지 않도록 대략 ' ⊃ ', ' ⊂ ' 형상을 갖는 두 개의 부재를 연결재(102)로 연결 고정하여 서로 평행하면서 대칭된 구조를 가지면서 설치면에 안정적으로 안착지지되게 구성된다.

그리고, 상기 베이스프레임(100)의 길이 중간 상면에는 도 3,6,8과 같이, 상기 한 쌍의 베이스프레임(100)을 가로질러 약간 아치형을 그리는 힌지베이스(114)가 견고히 고정되고, 상기 힌지베이스(114)에는 수직하게 배치된 프레임회전축(124)이 힌지축(P)을 통해 회전가능하게 고정된다.

이때, 상기 프레임회전축(124)의 단부는 ' ㅠ ' 형상으로 이루어져도 되고, ' l '와 같은 단일의 수직편상으로 형성되어도 무방하다. 다만, ' ㅠ ' 형상일 경우 안정성을 더 높일 수 있다.

또한, 상기 프레임회전축(124)의 상단에는 판상의 넓은 지지브라켓(B)이 구비되는데, 상기 지지브라켓(B)은 상기 한 쌍의 베이스프레임(100) 간 이격된 폭을 커버할 수 있을 정도의 폭을 가져야 한다.

뿐만 아니라, 상기 프레임회전축(124)과 수직한 선상을 유지하도록 상기 지지브라켓(B)의 상면에는 메인프레임고정축(MS)이 일체로 구비되어 상향 돌출된 상태로 유지된다.

아울러, 상기 힌지베이스(114)를 사이에 두고 베이스프레임(100)의 길이방향 양측에는 한 쌍의 탄성스프링(SP)이 구비되고, 상기 탄성스프링(SP)은 주름관 형태의 신축성을 갖는 보호관(CP)에 의해 보호된다.

이 경우, 상기 탄성스프링(SP)의 일단은 상기 베이스프레임(100)에 고정되고, 타단은 상기 지지브라켓(B)의 하단면에 고정된다.

이에 따라, 상기 메인프레임고정축(MS)은 상기 힌지축(P)을 기점으로 좌,우 양측으로 기울어질 수 있게 되며, 탄성스프링(SP)이 설치되어 있으므로 일정반경 내에서 탄성유동 가능하게 된다.

덧붙여, 상기 지지브라켓(B)의 하면과 베이스프레임(100)의 대응하는 상면에는 조절돌기(TR)가 돌출되는데, 상기 조절돌기(TR)는 상기 탄성스프링(SP)이 이탈되지 않도록 고정하면서, 특히 지지브라켓(B)에 고정된 조절돌기(TR)의 경우는 나사식으로 길이 조절가능하게 구현함으로써 탄성스프링(SP)이 휠 수 있는 범위를 가변시켜 메인프레임고정축(MS)의 기울어지는 각도를 조절할 수도 있다.

이를 통해, 사용자 개인별로 자신에게 적합한 회전각도를 셋팅할 수 있어 사용상 편의성이 증진된다.

결국, 사용자가 안장(400)에서 엉덩이를 떼고 페달(PD)를 굴리면 마치 실제 자전거를 가속하기 위해 엉덩이를 들고 페달을 굴리는 것과 동일한 효과를 제공하므로 사실감이 높아 호기심과 흥미를 증대시키며, 그에 따른 운동효과도 배가되게 된다.

그리고, 상기 메인프레임고정축(MS)의 상단에는 메인프레임(200)이 고정된다.

상기 메인프레임(200)은 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 페달축이 끼워지는 축대(202)를 중심으로 핸들(300)이 고정되는 핸들포스트(210)와, 상기 핸들포스트(210)와 간격을 두고 벌어진 채 상향 연장되어 안장(400)이 고정되는 안장포스트(220)를 포함하며, 상기 핸들포스트(210)와 안장포스트(220)는 하단이 상기 축대(202)에 접합되어 하나의 몸체를 이루는 구조로 구성된다.

그리고, 상기 핸들포스트(210)와 상기 안장포스트(220)는 제1연결대(230)를 통해 상호 연결 구속됨으로써 견고성을 더욱 높이게 되며, 상기 안장포스트(220)의 후측에는 하방향으로 제2연결대(240)가 연결되어 연장되고, 상기 축대(202)의 일부에는 대략 수평상으로 연장되어 상기 제2연결대(240)의 단부와 만나는 제3연결대(250)가 접합된다.

아울러, 상기 제2,3연결대(240,250)가 만나는 지점에는 휠축대(260)가 구비되고, 상기 휠축대(260)에는 디스크휠(W)의 휠축이 회전가능하게 끼워 설치된다.

뿐만 아니라, 상기 지지브라켓(B)의 후단에는 상기 디스크휠(W)과 접하면서 회전저항을 일으키는 전자식 저항기(R)가 설치되는데, 이는 상술한 바와 같다.

여기에서, 도 4,7과 같이, 페달(PD)을 비롯한 디스크휠(W), 디스크휠(W)을 구동하기 위한 체인(C)(벨트가 될 수도 있음) 등을 포함한 구성은 통상적인 자전거에 있는 구조를 거의 그대로 전용할 수 있기 때문에 이에 대한 부연 설명은 생략한다.

아울러, 기어 변속의 개념은 쉬프터(SFT)를 통해 신호가 앱으로 전달되어 변속에 맞는 파워가 계산되고, 전자식 저항기(R)의 부하가 되는 형태로 이루어지는데, 똑같은 5% 경사도라 하더라도 기어변속 상태에 따라 파워가 달리 전달되는 방식이 되게 된다.

예를 들어, 5%의 경사도에서 5단으로 설정하였을 때 파워가 100이라면, 1단으로 설정했을 때는 파워가 200이 되는 형태인데, 대신 5단일 때는 5m를 진행하기 위해 페달을 두바퀴 돌려야 하지만, 1단일 때는 5m를 진행하기 위해 페달을 한바퀴만 돌리면 되는 방식이 될 수 있다.

그리고, 도 4,5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 핸들포스트(210)의 상단 일측에는 제1표시창(214)이 형성되고, 상기 안장포스트(220)의 상단 일측에도 제2표시창(224)이 형성되는데, 이들 제1표시창(214)은 핸들포스트(210)에 끼워지는 스템포스트(330)에 길이방향으로 새겨진 눈금자를 읽을 수 있도록 하기 위한 수단이며, 제2표시창(224)은 안장포스트(220)에 끼워지는 싯포스트(280)에 길이방향으로 새겨진 눈금자를 읽을 수 있도록 하기 위한 수단인 바, 이들 눈금자를 통해 사용자의 체형에 맞는 높이로 핸들(300) 및 안장(400)의 높이를 정확하고 미세하게 맞추도록 조절할 수 있다.

이 경우, 상기 핸들(300) 및 안장(400)의 높이 조절은 별도의 어플리케이션을 통해 이루어지는데, 이러한 어플리케이션은 이를 테면 사용자의 신체정보(키, 몸무게, 팔길이 등)를 입력하면 안장(400) 높이는 얼마, 핸들(300) 높이는 얼마로 맞추라는 높이 조절에 관한 정보를 제공해 주는 수단으로 현재 스마트폰 등의 모바일 앱을 통해 구현되고 있는 사항이므로 그 어플리케이션 자체에 대한 설명은 생략한다.

아울러, 상기 안장(400)과 핸들(300)의 높이 조절은 QR레버(L1,L2)를 통해 이루어지는데, QR레버(L1,L2)는 흔히 접이식 자전거의 접이 구조를 이루는 레버의 일종으로 위치고정을 쉽고 빠르게 하여 주는 수단이며, 단품으로도 시판되고 있는 공지의 부품이다.

또한, 도 9와 같이, 스템포스트(330)의 상단에는 대략 직교되는 방향으로 스템(310)이 구비되고, 상기 스템(310)에 핸들(300)이 고정되는데, 핸들(300)에는 핸들조인트(320)가 마련되고, 상기 핸들조인트(320)가 상기 스템(310)에 끼워져 핸들(300)을 최종적으로 고정하게 된다.

이때, 상기 스템(310)에도 눈금자를 만들고, 상기 스템(310)에 끼워지는 핸들조인트(320)에 제3표시창(322)을 만들면 미세한 길이 조절이 가능하여 핸들(300)의 사용자 체형별 거리(팔길이에 따른) 조절도 정확하게 할 수 있어 운동 역효과을 억제하면서 정확한 운동이 가능하도록 유도하게 된다.

이 경우, 상기 스템(310)과 핸들조인트(320)간의 고정도 역시 앞서 설명한 바와 같은 QR레버(L3)를 통해 이루어진다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

먼저, 사용자는 별도의 어플리케이션(스마트폰 등의 공지된 어플 사용)을 이용하여 자신의 신체정보에 따른 안장, 핸들 등의 높이를 정밀하게 조절한다.

그런 다음, USB커넥터나 블루투스를 이용하여 모바일 디바이스(20)를 메인컨트롤러(MCC)에 접속하고, 모바일 디바이스(20)에 탑재된 앱을 이용하여 메인서버(30)에 접속하여 주행하고자 하는 실제 경로데이터(GPS데이터)를 모바일 앱에 로드한다.

그러면, 상기 모바일 앱은 해당 경로의 경사도, 거리 등의 정보를 바탕으로 상기 전자식 저항기(R)가 작용할 저항을 좌표별로 계산하여 실시간으로 메인컨트롤러(MCC)에 해당 정보를 전송하여 전자식 저항기(R)을 제어하게 된다. 즉, 상향 경사의 경우에는 전자식 저항기(R)의 전자기브레이크(164)를 이용하여 큰 힘이 가해져야 싸이클유닛의 이동이 가능하게 하고, 하향 경사 및 관성에 의한 주행의 경우에는 모터(162)를 이용하여 적은 힘만으로도 싸이클유닛의 이동이 가능하게 제어한다.

또한, 주행중 측정되는 케이던스(페달 분당 회전수) 정보, 심박계 정보, 설정 기어단수 정보는 상기 메인컨트롤러(MCC)의 제어하에 모바일 디바이스(20)로 송신되고, 모바일 디바이스(20)는 RPC 서버(32)를 거쳐 메인서버(30)의 DB(33)에 상기 정보를 저장한다.

이 경우, 사용자 구분은 모바일 앱에 설정된 ID를 이용하여 고유식별자를 식별하여 인식하도록 함이 바람직하다.

본 발명의 동작과 관련하여 구현 가능한 예인 도 11의 사진을 참고로 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 운동기구에 앉은 상태에서, 핸들(300)의 거치대(TO) 상에 구비된 모바일 디바이스(20)(특히, 패드)를 통해 앱을 실행하면, 블루투스 연결/확인 과정을 거쳐(USB연결도 가능) 각종 모드(프로그램 모드, GPS모드 등) 선택 포털화면이 나타난다.

이때, 사용자가 GPS모드를 선택하면, 도 11과 같은 지도가 나타나게 되는데, 지도에는 POI(Point Of Interest)가 표시되어 있다. 이는 사용자들이 업로드한 GPS경로가 있는 곳이 표시된 것을 의미하며, 이 중에서 원하는 경로를 선택하면, 간단한 정보를 확인하고, 다시 선택하면, 상세한 정보(평균 경사도, 운동 난이도, 경로 길이, 이전 사용자들의 기록들 등)들이 나타난다.

이러한 과정을 거쳐 선택이 완료되면, 사용자는 스타트 버튼을 누른다. 그러면, 본격적인 운동화면이 나타나는데, 도 11과 같이 운동정보들, 지도에서 좌표 움직임, 경사도에서 좌표 움직임 등을 사실감 있게 확인할 수 있게 된다.

아울러, 운동 후 간단한 기록은 모바일로 확인하고, 자세하고 분석이 필요한 운동기록은 웹으로 메인서버(300)에 접속하여 확인/분석할 수 있도록 한 것이 본 발명의 주요 구성 및 작동이다.

이와 같이, 사용자는 실내 자전거 타기 운동 시 실제 도로 상황을 그대로 반영한 상태에서 실제 화면상에 표시되는 도로 상황을 보면서 실제처럼 타기 때문에 흥미와 재미가 증진됨은 물론 운동효과가 배가되고, 자전거 타기 운동시 측정된 각종 운동지표(자료)들은 그대로 DB(33)에 저장되기 때문에 운동 종료 후에도 언제든지 메인서버(30)에 접속하여 확인가능하고, 또한 확인된 운동정보를 바탕으로 후속 운동을 계획할 수 있으며, 건강관리를 체계적으로 할 수 있어 그 효용성이 매우 높다 하겠다.

더구나, 주행할 도로정보는 사용자들이 실제 자전거 주행 중에 발생한 GPS 로그 데이터(현존하는 자전거 트래킹 앱에서 발생가능)를 사용자가 직접 업로드할 수 있어, 사용자가 원하는 운동경로를 시간이나 환경적 제약없이 운동계획에 맞춰 운동할 수 있으며, 다른 사용자가 업로드한 다양한 도로정보는 공간적인 제약을 제거하게 해주어, 세계의 유명한 자전거 코스를 선택하여 주행할 수 있으며 향후에는 도로영상을 포함한 프로그램 개발로 가상현실의 요소를 배가시킬 수 있다. 또한 실제 도로 정보를 이용한 운동뿐만 아니라, 모바일 디바이스(20)에 탑재된 앱이나 사용자 단말을 통한 웹 프로그램을 활용하여 사용자는 자신이 운동할 환경(경사도와 거리)을 직접 설계한 후 그 정보가 메인컨트롤러(MCC)로 전송되게 하면 사용자가 원하는 운동할 수 있기 때문에 운동 효과를 더욱더 증진시키고, 원하는 부위의 근력을 강화시키는데 일조할 수 있다.

10: 싸이클유닛 20: 모바일 디바이스
30: 메인서버 40: 사용자 단말

Claims (4)

1. 실내 자전거 타기 운동이 가능한 싸이클유닛(10); 상기 싸이클유닛(10)에 부여되는 부하를 조절하는 메인컨트롤러(MCC); USB커넥터나 블루투스를 이용하여 상기 메인컨트롤러(MCC)에 접속하고 주행 경로데이터에 근거한 정보를 전송하는 모바일 디바이스(20); 상기 모바일디바이스(20)와 무선통신하며 사용자정보, 운동량 정보를 저장, 갱신, 관리하는 메인서버(30);를 포함하는 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동 시스템에 있어서,
   상기 싸이클유닛은,
   평행한 한 쌍의 베이스프레임;
   상기 베이스프레임에 설치되고, 안장이 고정되는 안장포스트, 핸들이 고정되는 핸들포스트를 포함하는 메인프레임;
   상기 베이스 프레임을 가로질러 서로 연결 고정하는 아치형상의 힌지베이스;
   상기 메인프레임 하단에 고정된 판상의 지지브라켓;
   상기 지지브라켓의 하면에서 돌출되고, 상기 힌지베이스에 힌지고정된 프레임회전축;
   일단은 상기 베이스프레임에 고정되고, 타단은 상기 지지브라켓에 고정되며, 상기 힌지베이스를 사이에 두고 양측에 각각 고비된 탄성스프링;
   상기 메인프레임의 후단에 조립되는 디스크휠;
   상기 디스크휠과 접촉구동되면서 저항력을 제공하는 전자식 저항기; 및
   상기 안장 하부의 메인프레임 상에 설치되어 상기 디스크휠을 회전시키는 구동부인 페달;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템은 메인서버에 접속하여 자신의 운동기록을 포함한 자전거 운동에 필요한 정보를 확인하는 사용자 단말;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 메인컨트롤러에는 상기 전자식 저항기(R)를 조절하는 쉬프터, 사용자의 심박을 측정하여 모바일 디바이스로 전송하는 심박계, 및 크랭크암의 회전수를 측정하여 모바일 디바이스로 전송하는 케이던스 센서, 중의 어느 하나 이상이 추가로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스를 이용한 가상현실 실내 자전거 운동시스템.
   

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