KR101727250B1 - 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휨센서와 근거리 무선 통신모듈을 이용하여 웨어러블(wearable) 형태로 구성되어 사용자가 착용하기 용이할 뿐만 아니라, 사용자의 움직임이 그대로 가상 현실 기기의 모션 값으로 입력되게 함에 따라 가상 현실 기기에서 사용자의 동작이 보다 자유롭게 이루어질 수 있게 한 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치에 관한 것이다.

Description

휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치{motion controller of virtual reality device using flex sensor}

본 발명은 가상 현실 기기의 모션 컨트롤러에 관한 것으로, 상세하게는 휨센서와 근거리 무선 통신모듈을 이용하여 웨어러블(wearable) 형태로 구성되어 사용자가 착용하기 용이할 뿐만 아니라, 사용자의 움직임이 그대로 가상 현실 기기의 모션 값으로 입력되게 함에 따라 가상 현실 기기에서 사용자의 동작이 보다 자유롭게 이루어질 수 있게 한 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치에 관한 것이다.

전기 전자 기술이 발달함에 따라 다양한 장치나 기기들이 개발되게 있으며, 최근 주목을 받는 기술로, 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 느끼게 하는 가상 현실 기술이 있다.

가상 현실 기술은 다양한 분야에서 사용되고 있고, 탱크나 항공기의 조종법 훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습, 게임 등이 있다.

이러한 가상 현실을 이용한 기술과 관련해서는 다양한 것이 있고 그 예로 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 여행수요자는 제공된 여행 상품을 선택하여, 이를 자동 구성하여 임의의 여행 스케줄을 만들고, 이를 통해 출국에서부터 비행기 탑승, 여행지 입국 등의 가상 여행의 절차를 거치면서 현실세계와 동일한 정도의 제한과 규정을 통해서 여행을 체험하며, 여행지에 도착한 후에 여행지에서의 일정을 편성하고 가상 현실 기법이 적용된 여행지를 스스로 이동하면서 실제 여행지에서 일어나는 것과 흡사한 경험을 할 수 있게 한 것이고,

특허문헌 2는 적어도 하나이상의 단말기와, 서버와, 단말기와 서버를 연결하는 개방형 네트워크를 포함하는 가상 현실 구현시스템에 있어서, 서버는 분리된 복수개의 가상공간을 가지며, 가상 공간 중 어느 하나 또는 하나 이상의 가상 공간은 하나 또는 하나 이상의 쇼핑몰을 가지며, 회원이 자신이 속해있는 가상 공간에서 다른 가상 공간으로 이동하기 위해서는 사이버머니 또는 현금 또는 이에 준하는 재화를 지급하게 한 것이고,

특허문헌 3은 항만, 철도, 기타 산업용 가상 현실 시뮬레이터 및 오락용 가상 현실 시뮬레이터에 구비되는 교관용 운영 시스템에 있어서, 시뮬레이터 교육 훈련자가 효율적으로 교육훈련을 받을 수 있도록 시뮬레이터 조종실에 인접한 교관실에서 교관이 교육 훈련을 통제할 수 있도록 구성된 하드웨어; 상황변화에 따른 즉각적이고 다양한 교육 상황 변경 및 교관과 훈련자간의 실시간 통신, 복합적인 Fault 상황 부여 및 다양한 작업환경 시나리오 작성이 가능하도록 구성된 소프트웨어로 구성된 가상 현실 시뮬레이터의 교관용 운영 시스템에 관한 것이다.

특히, 최근에는 게임과 관련된 가상 현실 기술이 많이 사용되고 있고, 그 예로 특허문헌 4 및 5가 있다.

특허문헌 4는 조종석에 탑승하여 조종하는 컨트롤 스틱과, 상기 컨트롤 스틱의 조종에 따라 동작하는 모션 액츄에이터와, 영상이 나타나는 스크린과, 비행정보가 나타나는 계기판으로 이루어진 항공 시뮬레이터와; 항공 시뮬레이터와 연결되고 다수의 게이머가 인터넷에 접속하여 게임을 할 수 있도록 항공 시뮬레이터를 인터넷과 연결시키는 호스트 컴퓨터와; 인터넷과 연결되어 다수의 게이머가 게임하는 장면을 보여주는 관람자 컴퓨터와; 게임 홈페이지가 설치되고 인터넷에 연결되어 다수의 호스트 컴퓨터와 관람자 컴퓨터를 연결시키는 서버;를 포함하는 항공 시뮬레이터를 이용한 가상 현실 인터넷 게임 장치이고,

특허문헌 5는 골프장에서의 플레이를 3차원 가상 현실 시뮬레이션 영상으로 골프플레이어에게 제공하는 가상현실투시부, 센서에 의해 골프플레이어의 스윙을 인식하여 그 타격정보를 가상 현실에 공급하는 데이터 골프클럽, 다수의 골프코스에 대한 3차원 데이터베이스를 구축하고 가상현실투시부와 데이터 골프클럽을 제어하여 가상 현실 골프게임을 구현하는 개별게임서버, 골프플레이어의 플레이를 외부로 출력하는 모니터, 및 개별게임서버와 인터넷을 통해 접속되어 다수의 골프플레이어들 사이에 골프경기를 제어하고 각 골프플레이어의 스코어를 관리하는 관리서버로 이루어진 가상 현실 골프게임 시스템이다.

이러한 가상 현실 기술을 이용한 장치들은 다양한 입력장치를 구비하고 있고, 대표적인 입력장치 즉, 사용자가 가상 현실 공간에서 플레이어의 움직임을 컨트롤 하는 입력수단은 키보드, 마우스, 조이스틱 등 손으로 컨트롤 하는 방식이다.

그러나 가상 현실과 같은 헤드마운트 디스플레이 장치를 머리에 쓰고, 이러한 입력 수단을 사용하는 것은 매우 불편할 뿐만 아니라, 가상 현실의 체험감도를 낮게 하는 주요 원인이다.

또 최근 개발 중인 입력장치와 관련된 기술은 트레드밀 기반 기술로, 이는 기구, 신발, 일정한 공간, 그리고 크기, 무게, 가격 등의 문제로 인해 단순한 범용성과 휴대성이 떨어지고, 단순한 공간이동을 필요로 하는 데에는 오히려 불편한 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2001-0107240호 대한민국 등록특허 제10-0501882호 대한민국 공개특허 제10-2002-0026778호 대한민국 공개특허 제10-0417920호 대한민국 공개특허 제10-2002-0015536호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 하체의 움직임을 감지하여 이 움직임이 가상 현실 기기에 적용됨에 따라 사용자가 손으로 조작하는 기능들을 줄여 가상 현실 기기 체험의 몰입성을 높이고 간편하면서도 자연스러운 가상 현실 체험할 수 있게 한 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게 본 발명은 휨센서와 근거리 무선 통신모듈을 이용하여 웨어러블(wearable) 형태로 구성되어 사용자가 착용하기 용이할 뿐만 아니라, 사용자의 움직임이 그대로 가상 현실 기기의 모션 값으로 입력되게 함에 따라 가상 현실 기기에서 사용자의 동작이 보다 자유롭게 이루어질 수 있게 한 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 게임, 교육, 건축 또는 의료를 포함하는 분야에 사용되는 가상 현실 기기의 입력장치로, 사용자의 무릎에 탈착 가능하게 설치되어 사용자의 무릎이 굽혀지는 것을 감지하여 사용자의 움직임을 감지하는 휨센서; 가상 현실 기기에 표현되는 영상에 현실에서의 사용자 움직임을 반영할 수 있도록 휨센서에서 감지된 신호를 가상 현실 기기로 전송하는 송신모듈; 상기 가상 현실 기기에 설치되어 상기 송신모듈로부터 전달되는 사용자 움직임 신호를 수신하는 수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 송신모듈과 수신모듈은 무선통신모듈인 것이 바람직하다.

상기 입력 장치는 사용자의 기울기와 회전을 감지하기 위한 기울기센서를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 사용자의 이동 방향을 전환하는 이동전환버튼을 구비한 버튼모듈을 더 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 사용자의 움직임을 자동으로 감지할 수 있어 나머지 입력 장치를 쉽게 조작할 수 있고, 가상 현실의 체험에 몰입할 수 있으며, 사용자의 움직임이 가상 현실 기기에 반영됨에 따라 보다 현실감 있는 가상 현실을 체험할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라, 휴대 및 보관이 간편한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구동 원리가 단순하여 공간 이동을 위주로 하는 모든 가상현실 콘텐츠에 최소의 비용으로 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치를 착용한 사용자의 일예의 측면도
도 3은 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치에서 사용자 움직임 정보를 전송하는 과정의 흐름도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 사용자의 움직임 특하, 이동 상태를 자동으로 감지할 수 있어 가상 현실을 체험하는 동안 손의 동작이 자유로워 다양한 조작이 가능하게 한다.

본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 사용자가 움직일 때 굽혀지는 부분 특히, 무릎이나 발목에 착용이 가능하여 사용자가 쉽게 착용할 수 있고, 사용자가 걷는 행동을 취하면 이를 자동으로 인식하여 사용자가 이동하는 것을 가상 현실 기기에 전송하여 사용자가 움직이는 것과 같은 영상을 가상 현실 기기에 반영하게 된다.

이러한 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 게임, 교육, 건축 또는 의료를 포함하는 다양한 분야에 사용되는 가상 현실 기기(100)에 적용할 수 있는 입력장치로, 사용자의 무릎에 탈착 가능하게 설치되어 사용자의 무릎이 굽혀지는 것을 감지하여 사용자의 움직임을 감지하는 휨센서(10); 가상 현실 기기에 표현되는 영상에 현실에서의 사용자 움직임을 반영할 수 있도록 휨센서에서 감지된 신호를 가상 현실 기기로 전송하는 송신모듈(20); 상기 가상 현실 기기에 설치되어 상기 송신모듈로부터 전달되는 사용자 움직임 신호를 수신하는 수신모듈(30)을 포함한다.

상기 휨센서(10)는 굽혀졌을 때 저항이 변함에 따라 굽혀진 것을 인식할 수 있는 센서로, 감지된 변위정보는 가상 현실 기기(100)로 전달되어 사용자가 이동하는 것으로 인식된다.

상기 휨센서(10)에서 감지된 변위 정보를 가상 현실 기기(100)에 전달하기 위한 수단으로 휨센서(10)에는 송신모듈(20)을 구비하고, 가상 현실 기기(100)에는 수신모듈(30)을 구비하고 있다.

상기함 바와 같이 상기 휨센서(10)에서 감지된 변위는 사용자가 이동하는 것을 인지하기 위한 수단으로, 휨센서를 착용하는 위치는 사용자가 이동하는 동작을 할 때 굽혀지는 신체의 어느 부분도 가능하지만, 바람직하게는 무릎이나 발목이 될 수 있다.

상기 휨센서의 변위는 사용자가 이동하는 것으로 인식되고, 이렇게 사용자가 이동하는 행동은 휨센서의 굽혀진 정도에 따라 달라지는 저항값이나 변위 주기에 따라 사용자가 이동하는 속도로 인지될 수 있다.

즉, 상기 휨센서(10)가 굽혀지는 정도가 심하면서 반복되는 주기가 빨라진다는 것은 사용자가 달리고 있다는 것으로 인식될 수 있고, 굽혀지는 정도가 약하면서 반복되는 주기가 느리다는 것은 사용자가 걷는 것으로 인식될 수 있다.

상기와 같이 휨센서(10)에서 감지된 휨센서의 변위 정보는 전술한 바와 같이, 송신모듈과 수신모듈을 통해 송수신된다.

상기 송신모듈과 수신모듈은 유선이 될 수 있으나, 바람직하게는 무선통신모듈을 사용함에 따라 사용자의 행동이 자유로워질 수 있다.

상기 송신모듈(20)은 휨센서(10)와 일체로 구성되고, 수신모듈(30)은 가상 현실 기기에 일체로 설치된다.

상기 무선통신모듈로 근거리 통신용의 다양한 것 중 하나가 사용될 수 있고, 바람직하게는 지그비나 블루투스가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 보다 현실감 있는 사용자의 동작이 가상 현실 기기에 반영될 수 있도록 사용자의 몸이 기울어지는 것까지 감지할 수 있는 것이 바람직하고, 이를 위해 입력 장치는 사용자의 기울기와 회전을 감지하기 위한 기울기센서(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 기울기센서(40)는 사용자의 몸이 기울어지는 것과 회전하는 것을 감지하기 위한 수단으로, 상기 휨센서와 일체로 설치될 수 있으며, 감지된 신호는 송신모듈(20)을 통해 가상 현실 기기로 전달된다.

또한 본 발명에 따른 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치는 사용자의 이동 방향을 전환하는 이동전환버튼을 구비한 버튼모듈(50)을 더 구비할 수 있다.

즉, 상기 휨센서(10)는 사용자의 무릎이 굽혀지는 것만을 인식할 수 있어 사용자가 전진하는지 후진하는 지를 확인할 수 없다.

물론, 상기 기울기센서(40)에서 감지한 기울기를 통해 사용자의 이동 방향을 확인할 수 있지만, 기울기센서의 방향이 잘못되었을 경우에는 전진 또는 후진을 제대로 인식할 수 없다.

이에 따라 상기 버튼모듈(50)을 설치하여 버튼모듈에 구비된 이동전환버튼을 누름에 의해 이동방향을 전진 또는 후진으로 전환할 수 있다.

이동전환버튼은 전진용 버튼과 후진용 버튼을 각각 설치하거나 또는 하나의 버튼을 누르는 횟수에 따라 전진 또는 후진이 되게 할 수 있다.

10: 휨센서
20: 송신모듈
30: 수신모듈
40: 기울기센서
50: 버튼모듈
100: 가상 현실 기기

Claims (4)

1. 게임, 교육, 건축 또는 의료를 포함하는 분야에 사용되는 가상 현실 기기(100)의 입력장치로, 사용자의 발목이나 무릎에 탈착 가능하게 설치되어 사용자의 무릎이 굽혀지는 것을 감지하여 사용자의 움직임을 감지하는 휨센서(10); 가상 현실 기기에 표현되는 영상에 현실에서의 사용자 움직임을 반영할 수 있도록 휨센서에서 감지된 신호를 가상 현실 기기로 전송하는 무선통신모듈로 이루어진 송신모듈(20); 및 상기 가상 현실 기기에 설치되어 상기 송신모듈로부터 전달되는 사용자 움직임 신호를 수신하는 무선통신모듈로 이루어진 수신모듈(30)을 포함하는 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치에 있어서,
   상기 입력 장치는 사용자의 기울기와 회전을 감지하기 위한 기울기센서(40)를 더 포함하고,
   상기 입력 장치는 전진용 버튼과 후진용 버튼을 포함하는 이동전환버튼으로 이루어져, 사용자의 이동 방향을 전환하는 버튼모듈(50)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휨센서를 이용한 사용자의 이동상태 입력용 가상 현실 기기용 입력 장치.
   
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