KR101398000B1 - 모션체어 제어용 네트워크 보드 - Google Patents

모션체어 제어용 네트워크 보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모션체어 제어용 네트워크 보드를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드는 모션체어가 영상콘텐츠와 동기화된 3차원 운동을 원활하고 안정되게 수행하도록 하고, 특히 모션체어의 3차원 운동 패턴인 모션 코드를 인터넷 모션 서버로부터 전달받아 가정 내에 설치되는 모션체어의 동작을 제어함으로써 가상현실을 가정 내에서 체감할 수 있는 홈 엔터테인먼트 시스템이 구현될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드는 모션체어 운용시스템의 메인 컨트롤러 및 모션체어와 통신하는 통신 모듈과; 메인 컨트롤러로부터 전달되는 제어정보를 저장하는 메모리 모듈과; 모션체어의 액추에이터를 구동시키기 위한 액추에이터 인터페이스 모듈 및; 통신 모듈, 메모리 모듈, 액추에이터 인터페이스 모듈의 동작을 제어하고, 액추에이터에 의한 상기 모션체어의 3차원 운동을 유도하는 컨트롤 모듈을 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

모션체어 제어용 네트워크 보드{A network board for controlling motion chair}
본 발명은 모션체어 제어용 네트워크 보드에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 모션체어가 영상콘텐츠와 동기화된 3차원 운동을 원활하고 안정되게 수행하도록 하고, 특히 모션체어의 3차원 운동 패턴인 모션 코드를 인터넷 모션 서버로부터 전달받아 가정 내에 설치되는 모션체어의 동작을 제어함으로써 가상현실을 가정 내에서 체감할 수 있는 홈 엔터테인먼트 시스템이 구현될 수 있도록 하는 모션체어 제어용 네트워크 보드에 관한 것이다.
근래에 들어와서는 영화를 촬영할 때 입체촬영 장비를 사용함으로써 2차원 영상뿐 아니라 동일한 내용이지만 현실감을 보다 증가시킨 3차원 입체영화가 동시에 개봉되기도 하고 이의 상영을 위한 전문 입체영상관도 생겨나고 있으며, 제한적이긴 하지만 관객들이 현실감을 좀 더 느끼도록 하기 위하여 영상신호에 여러 특수효과 신호를 내장한 후 영상신호에 따라 특수효과가 발생되도록 하여 관객들의 후각을 자극함으로써 보다 영화에 몰입할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 방법이 제안되기도 하였다.
또한, 박물관 및 기업홍보관 등에서 방영하는 전시 및 홍보영상의 경우에도 다큐멘터리 형태의 사실전달 위주의 나열식 내용구성보다는 시나리오를 통해 입체 또는 컴퓨터 그래픽 특수 시각효과 등을 적절히 활용한 극을 구성하여 관객들이 영상에 몰입하도록 함으로써 영상 관람 후 자연스레 지식이 습득될 수 있도록 영상시스템을 구성하는 사례가 점차 증가하고 있었다.
이에 따라 시각과 청각에 의존하는 기존의 방식과는 다른 독특하고 다양한 체험을 원하는 현대인의 심리를 반영하여 인간의 오감 중 촉감 즉, 기분 나쁘지 않을 정도의 간단한 신체자극을 통해 관객들이 깜짝 놀라게 하거나 영상내용과 유사한 환경효과를 연출함으로써 더 재미있게 영상물을 관람하고 영화에 몰입할 수 있도록 하는 방법 연구에 대한 필요성이 대두되어 왔으며, 영상물이 가지고 있는 메시지를 관객들에게 효과적으로 전달하고자 하는 노력도 다각도로 진행되고 있었다.
이와 같은 노력의 일환으로 영상 속에 나타나는 특수효과를 직/간접적으로 체감할 수 있는 영상체험용 모션체어(motion chair)가 현재 개발되어 널리 활용되고 있는데, 이와 관련한 기술로는 특허문헌 1의 등록번호 제20-0382343호 "입체적 체감이 가능한 의자시스템", 특허문헌 2의 등록번호 제10-1005320호 "오감체험형 디지털 시네마 시스템" 등이 안출되어 있다.
그러나, 종래에는 영상물이 제공되는 한편, 일정규모의 모션체어 시스템이 설치되어 있는 장소에서만 모션체어를 통해 영상물을 체험할 수 있는 한계가 있었다.
특허문헌 1 : 등록번호 제20-0382343호 "입체적 체감이 가능한 의자시스템" 특허문헌 2 : 등록번호 제10-1005320호 "오감체험형 디지털 시네마 시스템"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 메인 컨트롤러 및 모션체어의 액추에이터와 통신하는 통신 모듈 및 액추에이터 인터페이스 모듈이 구비됨에 따라, 영상콘텐츠와 연동되는 모션체어의 3차원 운동 패턴이 코드화된 모션 코드를 메인 컨트롤러로부터 원활하고 안정되게 전송받아 모션체어의 액추에이터를 제어하게 됨으로써 영상콘텐츠와 동기화된 모션체어의 3차원 운동이 원활하고 안정되게 수행될 수 있도록 하는 새로운 형태의 모션체어 제어용 네트워크 보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 모션체어의 3차원 운동 패턴인 모션 코드를 인터넷 모션 서버로부터 전달받아 가정 내에 설치되는 모션체어의 동작을 제어할 수 있도록 함에 따라, 영상콘텐츠와 동기화된 가상현실 체험을 가정 내에서도 즐길 수 있는 새로운 형태의 모션체어 제어용 네트워크 보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 모션체어 운용시스템의 메인 컨트롤러 및 모션체어와 통신하는 통신 모듈과; 상기 메인 컨트롤러로부터 전달되는 제어정보를 저장하는 메모리 모듈과; 상기 모션체어의 액추에이터를 구동시키기 위한 액추에이터 인터페이스 모듈 및; 상기 통신 모듈, 메모리 모듈, 액추에이터 인터페이스 모듈의 동작을 제어하고, 상기 액추에이터에 의한 상기 모션체어의 3차원 운동을 유도하는 컨트롤 모듈을 포함하는 모션체어 제어용 네트워크 보드를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 통신 모듈은 TCP/UDP 통신 프로토콜로 사용되고, 이더넷 포트로 이루어지는 제1통신포트와; 상기 메인 컨트롤러와의 CAN 통신 프로토콜로 사용되는 제2통신포트와; 상기 모션체어의 액추에이터와의 RS-485 통신 프로토콜로 사용되는 제3통신포트를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 컨트롤 모듈은 상기 제2통신포트의 CAN 통신에 의해 전달되는 상기 메인 컨트롤러의 제어신호는 상기 메모리 모듈에 저장되지 않고 상기 액추에이터 인터페이스 모듈로 전달되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 모션체어 운용시스템은 상기 모션체어 사용자의 입력에 의해 실시간으로 상기 모션체어의 3차원 운동을 생성시키는 인터랙티브 모드와, 미리 설정된 3차원 운동 패턴에 맞추어 상기 모션체어의 동작을 제어하는 비인터랙티브 모드 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 운용되고, 상기 컨트롤 모듈은 상기 모션체어 운용시스템의 인터랙티브 모드 운용시 상기 메인 컨트롤러의 제어신호와 상기 모션체어의 입력신호가 상기 통신 모듈의 제1통신포트를 통해 실시간으로 전달되도록 하는 한편, 상기 메인 컨트롤러의 제어신호가 상기 통신 모듈의 제2통신포트를 통해 상기 액추에이터 인터페이스 모듈로 실시간으로 전달되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 컨트롤 모듈은 상기 모션체어 운용시스템의 비인터랙티브 모드 운용시 미리 설정된 3차원 운동 패턴이 코드화되어 있는 모션 코드를 상기 메인 컨트롤러로부터 전달받아 상기 메모리 모듈에 저장하고, 상기 액추에이터 인터페이스 모듈은 상기 메모리 모듈에 저장된 모션 코드를 전달받아 상기 모션체어의 액추에이터를 제어한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 컨트롤 모듈은 상기 모션 코드가 일괄 다운로드와 구간 다운로드 중에서 선택된 어느 하나에 의해 상기 메모리 모듈에 저장되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 모션체어 운용시스템은 가정용 모션체어의 운용에 적용된다.
이와 같은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드에서 상기 모션체어 운용시스템은 인터넷 VOD 서버와 연결되는 가정용 디스플레이장치에 디스플레이되는 상기 인터넷 VOD 서버의 영상콘텐츠와 동기화된 모션 코드가 상기 메인 컨트롤러에 내장되도록 하되, 상기 모션 코드는 상기 모션체어의 미리 설정된 3차원 운동 패턴이 코드화되어 인터넷 모션 서버에 저장되는 것이다.
본 발명에 의한 모션체어 제어용 네트워크 보드에 의하면, 영상콘텐츠를 제공하는 인터넷 모션 서버와 연결된 메인 컨트롤러 및 가정 내 소파 등에 적용되는 모션체어의 액추에이터와 각각 통신하는 통신 모듈 및 액추에이터 인터페이스 모듈이 구비됨에 따라, 모션체어의 3차원 운동 패턴인 모션 코드를 인터넷 모션 서버로부터 전달받아 가정 내에 설치되는 모션체어의 동작을 제어할 수 있어 영상콘텐츠와 동기화된 가상현실 체험을 가정 내에서도 즐길 수 있고, 이를 위한 홈 엔터테인먼트 시스템이 원활하고 안정되게 구현되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드가 적용되는 모션체어 운용시스템을 보여주기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드를 이루는 통신 모듈의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드를 이루는 액추에이터 인터페이스 모듈의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 모션체어, 네트워크 보드, 제어 보드, 인터넷 VOD 서버, 디스플레이장치, 액추에이터, 모터 드라이버, 통신 프로토콜 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드(100)는 도 1에서와 같이 통신 모듈(10), 메모리 모듈(20), 액추에이터 인터페이스 모듈(30), 컨트롤 모듈(40)을 구비하여 이루어진다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드(100)는 도 2에서와 같이 가정에 비치되는 소파 등에 적용될 수 있는 가정용 모션체어(300)의 운용를 위한 모션체어 운용시스템에 적용되는 것이다. 이와 같은 모션체어 운용시스템은 인터넷 VOD 서버(400)와 연결되는 가정용 디스플레이장치(500)에 인터넷 VOD 서버(400)의 영상콘텐츠가 디스플레이되도록 하고, 인터넷 VOD 서버(400)의 영상콘덴츠와 연동되는 모션 코드가 저장된 인터넷 모션 서버(420)와 연결되는 메인 컨트롤러(200)에 모션 코드가 다운로드되어 내장되도록 한다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드(100)는 모션체어(300)에 고정되어 메인 컨트롤러(200)로부터 인터넷 VOD 서버(400)의 영상콘텐츠와 동기화된 모션 코드를 전달받게 된다. 여기서, 모션 코드는 영상콘텐츠와 연동되어 미리 설정된 모션체어(300)의 3차원 운동 패턴을 코드화시킨 것이다. 그리고, 가정용 디스플레이장치(500)로는 IPTV와 같은 스마트 TV가 사용될 수 있으며, 메인 컨트롤러(200)로는 인터넷 VOD 서버(400)와 인터넷 모션 서버(420)와 통신하는 셋톱 박스가 사용될 수 있다.
통신 모듈(10)은 모션체어 운용시스템의 메인 컨트롤러(200) 및 모션체어(300)와 통신한다. 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈(10)은 도 3에서와 같이 TCP/UDP 통신 프로토콜로 사용되고 이더넷 포트(111)로 이루어지는 제1통신포트(11), 메인 컨트롤러(200)와의 CAN 통신 프로토콜로 사용되는 제2통신포트(12), 모션체어(300)의 액추에이터(320)와의 RS-485 통신 프로토콜로 사용되는 제3통신포트(13)를 구비한다. 여기서, 제1통신포트(11)를 이루는 이더넷 포트(111)로는 도 4에서와 같이 LAN 포트가 사용되는데, 제1통신포트(11)는 컨트롤 모듈(40)의 제어신호에 의해 TCP 통신 프로토콜과 UDP 통신 프로토콜 간 전환이 수행된다. 제2통신포트(12)는 CAN 통신 프로토콜에 의해 실시간 통신이 수행되는 것으로, 단문 전송에 의해 직접 제어를 통해 모션체어(300)의 액추에이터(320)가 실시간 제어되도록 한다. 제3통신포트(13)는 RS-485 통신 프로토콜에 의해 액추에이터(320)의 상태정보를 전달받는다. 여기서, 액추에이터(320)의 상태정보는 제1통신포트(11)를 통해 메인 컨트롤러(200)로 전송된다. 그리고, 제1통신포트(11)와 제2통신포트(12)를 통한 메인 컨트롤러(200)와의 TCP 통신, UDP 통신, CAN 통신 간 전환은 컨트롤 모듈(40)과 연결되어 설치되는 토글 스위치에 의해 수동으로 수행된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈(10)은 USB 통신포트도 구비할 수 있다.
메모리 모듈(20)은 메인 컨트롤러(200)로부터 전달되는 제어정보를 저장한다. 본 발명의 실시예에 따른 메모리 모듈(20)로는 도 4에서와 같이 SDRAM(22)와 같은 외부 확장 메모리가 사용될 수 있다.
액추에이터 인터페이스 모듈(30)은 모션체어(300)의 액추에이터(320)를 구동시키기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터 인터페이스 모듈(30)은 액추에이터(320)로 사용되는 모터를 구동시키기 위한 모터 인터페이스(32)와 모터 드라이버(34)로 구성된다. 여기서, 모션체어(300)의 3차원 운동을 유도하기 위해 다수개의 모터가 모션체어(300)에 구비되는데, 이에 대응하여 도 4와 도 5에서와 같이 다수개의 모터 드라이버(34)가 액추에이터 인터페이스 모듈(30)에 구비된다.
컨트롤 모듈(40)은 통신 모듈(10), 메모리 모듈(20), 액추에이터 인터페이스 모듈(30)의 동작을 제어하여 액추에이터(320)에 의한 모션체어(300)의 3차원 운동을 유도한다. 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 모듈(40)로는 AT32UC3A0512 등의 MCU(microcontroller unit)가 사용된다. 이와 같은 컨트롤 모듈(40)은 PWM 제어를 통해 액추에이터(320)의 동작을 위치 제어하게 된다. 그리고, 컨트롤 모듈(40)은 제2통신포트(12)의 CAN 통신에 의해 전달되는 메인 컨트롤러(200)의 제어신호를 메모리 모듈(20)에 저장되지 않고 액추에이터 인터페이스 모듈(30)로 전달한다. 이는 모션체어(300)의 액추에이터(320)가 실시간 제어되도록 하기 위함이다.
한편, 모션체어 운용시스템은 모션체어(300) 사용자의 입력에 의해 실시간으로 모션체어(300)의 3차원 운동을 생성시키는 인터랙티브 모드로 운용되거나, 미리 설정된 3차원 운동 패턴에 맞추어 모션체어(300)의 동작을 제어하는 비인터랙티브 모드로 운용될 수 있다.
모션체어 운용시스템의 인터랙티브 모드 운용시 컨트롤 모듈(40)은 메인 컨트롤러(200)의 제어신호와 모션체어(300)의 입력신호가 통신 모듈(10)의 제1통신포트(11)를 통해 실시간으로 전달되도록 한다. 또한, 컨트롤 모듈(40)은 메인 컨트롤러(200)의 제어신호가 통신 모듈(10)의 제2통신포트(12)를 통해 액추에이터 인터페이스 모듈(30)로 실시간으로 전달되도록 한다.
모션체어 운용시스템의 비인터랙티브 모드 운용시 컨트롤 모듈(40)은 미리 설정된 3차원 운동 패턴이 코드화되어 있는 모션 코드를 메인 컨트롤러(200)로부터 전달받아 메모리 모듈(20)에 저장한다. 그리고, 액추에이터 인터페이스 모듈(30)은 메모리 모듈(20)에 저장된 모션 코드를 전달받아 모션체어(300)의 액추에이터(320)를 제어하게 된다.
여기서, 컨트롤 모듈(40)은 모션 코드를 일괄 다운로드하여 메모리 모듈(20)에 저장하거나, 모션 코드를 구간별로 분할하여 다운로드하여 메모리 모듈(20)에 저장한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드(100)는 통신 모듈 및 액추에이터 인터페이스 모듈(30)을 구비하여 영상콘텐츠를 제공하는 인터넷 모션 서버(420)와 연결된 메인 컨트롤러(200) 및 가정 내 소파 등에 적용되는 모션체어(300)의 액추에이터(320)와 통신하여 모션체어(300)의 3차원 운동 패턴인 모션 코드를 인터넷 모션 서버(420)로부터 전달받아 모션체어(300)의 3차원 운동을 유도함에 따라, 영상콘텐츠와 동기화된 가상현실 체험을 가정 내에서도 즐길 수 있고, 이를 위한 홈 엔터테인먼트 시스템도 원활하고 안정되게 구현될 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 모션체어 제어용 네트워크 보드를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 통신 모듈 11 : 제1통신포트
111 : 이더넷 포트 12 : 제2통신포트
13 : 제3통신포트 20 : 메모리 모듈
22 : SDRAM 30 : 액추에이터 인터페이스 모듈
32 : 모터 인터페이스 34 : 모터 드라이버
40 : 컨트롤 모듈 42 : MCU
50 : 전원장치 52 : 드라이버용 전원장치
100 : 모션체어 제어용 네트워크 보드
200 : 메인 컨트롤러 300 : 모션체어
320 : 액추에이터 400 : 인터넷 VOD 서버
420 : 인터넷 모션 서버 500 : 가정용 디스플레이장치

Claims (8)

  1. 가정용 모션체어의 운용에 적용되고, 인터넷 VOD 서버와 연결되는 스마트 TV인 가정용 디스플레이장치에 디스플레이되는 상기 인터넷 VOD 서버의 영상콘텐츠와 동기화된 모션 코드가 셋톱 박스로 이루어진 메인 컨트롤러에 내장되도록 하되, 상기 모션 코드는 상기 가정용 모션체어의 미리 설정된 3차원 운동 패턴이 코드화되어 인터넷 모션 서버에 저장되는 것이며, 상기 가정용 모션체어 사용자의 입력에 의해 실시간으로 상기 가정용 모션체어의 3차원 운동을 생성시키는 인터랙티브 모드와, 미리 설정된 3차원 운동 패턴에 맞추어 상기 가정용 모션체어의 동작을 제어하는 비인터랙티브 모드 중에서 선택된 어느 하나의 모드로 운용되는 모션체어 운용시스템과 통신하는 모션체어 제어용 네트워크 보드에 있어서,
    모션체어 운용시스템의 메인 컨트롤러 및 모션체어와 통신하되, TCP/UDP 통신 프로토콜로 사용되고 이더넷 포트인 LAN 포트로 이루어지는 제1통신포트, 상기 메인 컨트롤러와의 CAN 통신 프로토콜로 사용되되 단문 전송에 의한 직접 제어를 통해 상기 가정용 모션체어의 액추에이터가 실시간 제어되도록 하는 제2통신포트, 상기 모션체어의 액추에이터와의 RS-485 통신 프로토콜로 사용되되 상기 모션체어의 액추에이터의 상태정보를 전달받게 되는 제3통신포트를 포함하는 통신 모듈과;
    상기 메인 컨트롤러로부터 전달되는 제어정보를 저장하는 메모리 모듈과;
    상기 모션체어의 액추에이터를 구동시키기 위한 액추에이터 인터페이스 모듈 및;
    상기 통신 모듈, 메모리 모듈, 액추에이터 인터페이스 모듈의 동작을 제어하고, 상기 액추에이터에 의한 상기 모션체어의 3차원 운동을 유도하되, 상기 모션체어 운용시스템의 인터랙티브 모드 운용시 상기 메인 컨트롤러의 제어신호와 상기 모션체어의 입력신호가 상기 통신 모듈의 제1통신포트를 통해 실시간으로 전달되도록 하는 한편, 상기 제2통신포트의 CAN 통신에 의해 전달되는 상기 메인 컨트롤러의 제어신호는 상기 메모리 모듈에 저장되지 않고 상기 액추에이터 인터페이스 모듈로 실시간으로 전달되도록 하고, 상기 모션체어 운용시스템의 비인터랙티브 모드 운용시 미리 설정된 3차원 운동 패턴이 코드화되어 있는 모션 코드를 상기 메인 컨트롤러로부터 전달받아 상기 메모리 모듈에 저장하되 상기 모션 코드가 일괄 다운로드와 구간 다운로드 중에서 선택된 어느 하나에 의해 상기 메모리 모듈에 저장되도록 하고, 상기 액추에이터 인터페이스 모듈은 상기 메모리 모듈에 저장된 모션 코드를 전달받아 상기 모션체어의 액추에이터를 제어하도록 하는 컨트롤 모듈을 포함하고,
    상기 제1통신포트와 제2통신포트를 통한 상기 메인 컨트롤러와의 TCP 통신, UDP 통신, CAN 통신 간 전환은 상기 컨트롤 모듈과 연결되어 설치되는 토글 스위치에 의해 수동으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 모션체어 제어용 네트워크 보드.
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