KR101741184B1 - 가상 현실용 트래드밀 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

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최성욱
김원
김현
임태봉
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Abstract

가상 현실용 트래드밀 및 이를 포함하는 시스템를 개시한다. 일 실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀은 플랫폼; 상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부의 내측에 위치하고, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부; 상기 제 2 지지부의 내측에 위치하는 사용자 지지부; 및 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상대적인 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

가상 현실용 트래드밀 및 이를 포함하는 시스템{TRADMILL FOR VIRUAL REALITY AND SYSTEM COMPRISING THE SAME}
아래의 실시예는 가상 현실용 트래드밀 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
가상 현실(virtual reality) 영상은 가상 현실 기기에 의해 제어되는 가상 환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써, 사용자가 가상 현실의 움직임을 실제 현실의 움직임과 같이 느낄 수 있게 한다.
종래의 가상 현실 장치는, 좌석에 앉아 화면상에서 벌어지는 상황에 따라 컨트롤러를 조작함으로써, 사용자에게 시각 및 청각의 체험을 가능하게 하였으나, 최근에는, 가상 현실을 사용자에게 제공함에 있어서, 사용자의 실제 동작(motion)을 가상 현실에 접목시키는 로코모션(locomotion) 장치를 통해, 사용자가 가상 현실 영상에 몰입할 수 있는 환경을 제공하고 있다.
그러나, 현재까지의 로코모션 장치는, 사용자를 특정한 위치에 구속하면서, 사용자에게 제한된 동작만을 제공함으로서, 실제 사용자의 동작에 따른 다 자유도의 움직임을 구현하지 못하는 문제가 있다. 예를 들어, 로코모션 장치는 사용자의 점프(jump), 보행, 회전 동작에 순응하여 작동하지 못하므로, 사용자가 가상 현실에 몰입하지 못하고, 로코모션 장치 내에서 사용자가 불편함을 느끼는 문제가 있었다.
또한, 사용자의 움직임에 대응하여 다 자유도의 작동을 구현함에 있어서, 롤링 및 전도식 구성요소를 통한 복잡한 구조가 요구되고, 이에 따라 로코모션 장치 내의 사용자가 균형을 잃거나, 가상 현실을 체험하기 위한 위치에서 벗어나는 문제가 있었다.
따라서, 사용자를 제한된 범위 내에 위치시키면서도, 사용자의 움직임에 순응하여 다 자유도의 움직임을 구현하고, 사용자의 모션을 가상 현실 영상에 연동시키기 위한 장치가 필요한 실정이다.
이와 관련하여, 국내공개공보 제10-2015-0065303호는 손목 궤적을 이용한 전신 동작 생성 장치 및 방법에 대한 발명을 개시한다.
실시 예에 따른 목적은, 사용자를 제한된 이동 반경내에 위치시키면서도, 사용자의 동작 자유도를 향상시킬 수 있는 가상 현실용 트래드밀을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에 따른 목적은, 사용자의 동작에 순응하여 작동함으로써, 가상 현실을 체험하는 사용자의 불편함을 저감시킬 수 있는 가상 현실용 트래드밀을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에 따른 목적은, 사용자의 동작 자유도를 높이고, 사용자의 동작을 가상 현실에 적용시킬 수 있는 가상 현실용 트래드밀 시스템을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀은 플랫폼; 상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부의 내측에 위치하고, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부; 상기 제 2 지지부의 내측에 위치하는 사용자 지지부; 및 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상대적인 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연결 어셈블리는, 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 수평 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 1 연결부; 및 상기 제 1 연결부에 연결되고, 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상하 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 2 연결부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 연결부는, 상기 제 2 지지부에 대하여, 수평한 길이방향을 가지는 수평 방향 부재; 및 상기 제 2 연결부와 연결되고, 상기 수평 방향 부재를 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는 수평 이동 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 연결부는, 상기 수평 이동 부재에 외력이 작용하지 않는 경우, 상기 수평 방향 부재에 대한 상기 수평 이동 부재의 위치를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2 연결부는, 상기 제 1 연결부에 회전 가능하게 연결되는 상하 방향 부재; 및 상기 상하 방향 부재의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는 상하 이동 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 연결부는 상기 제 2 지지부에 연결되고, 상기 제 2 연결부는 상기 제 1 연결부 및 상기 사용자 지지부에 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연결 어셈블리는, 상기 사용자 착용부가 상기 제 2 지지부에 대하여 회전 가능하도록, 상기 제 2 지지부의 원주 방향을 따라 이동 가능하게 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2 지지부는, 둘레를 따라 형성되는 가이드 홈이 포함하고, 상기 연결 어셈블리는, 상기 가이드 홈을 따라 슬라이딩 가능한 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 지지부에 대한 상기 제 2 지지부의 상하 움직임이 가능하도록, 상기 제 1 지지부 및 상기 제 2 지지부를 연결하는 링크 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링크 어셈블리는, 상기 제 1 지지부와 연결되는 제 1 링크; 및 일측은 상기 제 2 지지부와 연결되고, 타측은 상기 제 1 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링크 어셈블리는, 상기 제 1 링크 및 제 2 링크 사이의 각도를 일정 각도 이하로 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링크 어셈블리는, 상기 제 1 링크에 대하여 상기 제 2 링크가 벌어지는 것을 방해하는 탄성력을 제공하기 위한 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 지지부는, 상기 플랫폼에 대하여 상하 방향으로 위치 조절이 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 플랫폼에 대하여 수직한 길이 방향을 가지는 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 제 1 지지부는, 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 플랫폼은, 원주으로부터 중심까지 반경을 따라 오목하게 형성되는 상부면을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀 시스템은, 사용자를 위치시키기 위한 플랫폼; 상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부에 대하여 상하 방향의 움직임이 가능하도록, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부; 상기 사용자를 지지하기 위한 사용자 지지부; 상기 사용자의 모션에 따라, 상기 사용자 지지부의 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리; 상기 사용자의 동작을 감지하기 위한 모션 감지부; 가상 현실 영상을 표시하기 위한 디스플레이; 및 상기 모션 감지부 및 상기 가상 현실 영상을 연동시키기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 모션 감지부는, 상기 사용자 지지부의 움직임에 기초하여, 상기 사용자의 동작을 감지할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는, 상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상을, 상기 사용자의 동작에 대응하여 변화시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 모션 감지부는, 상기 사용자의 회전 동작을 감지하고, 상기 제어부는, 상기 사용자의 회전 동작에 대응하여, 상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상을, 지면에 수직한 축 방향을 기준으로 회전시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 사용자가 작동에 따라 작동 신호를 발생시키는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 컨트롤러의 작동 신호를, 상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상에 연동시킬 수 있다.
실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀은 사용자를 제한된 이동 반경내에 위치시키면서도, 사용자의 동작 자유도를 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀은, 사용자의 동작에 순응하여 작동함으로써, 가상 현실을 체험하는 사용자의 불편함을 저감할 수 있다.
실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀 시스템은, 사용자의 동작 자유도를 높이고, 사용자의 동작을 가상 현실에 적용할 수 있다.
실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀 및 이를 포함하는 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 트래드밀의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 트래드밀의 상면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 트래드밀의 정면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 연결 어셈블리의 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 링크 어셈블리의 사시도이다.
도 6는 일 실시 예에 따른 링크 어셈블리의 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 회전 방지부의 사시도이다.
도 8은 사용자가 출입하는 경우에 따른 트래드밀의 작동도이다.
도 9은 사용자의 앉는 동작에 따른 트래드밀의 작동도이다.
도 10는 사용자의 점프 동작에 따른 트래드밀의 작동도이다.
도 11은 사용자의 보행 동작에 따른 트래드밀의 작동도이다.
도 12은 사용자의 회전 동작에 따른 트래드밀의 작동도이다.
도 13는 일 실시 예에 따른 트래드밀의 사시도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 트래드밀 시스템의 개략도이다.
도 15은 일 실시 예에 따른 트래드밀 시스템의 블록도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 트래드밀(10)의 사시도이고, 도 2 는 일 실시 예에 따른 트래드밀(10)의 상면도이며, 도 3은 알 실시 예에 따른 트래드밀(10)의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀(10)은 가상 현실을 체험하는 사용자를 특정 위치에 구속하면서, 자유로운 움직임의 느낌을 사용자에게 제공할 수 있다. 트래드밀(10)은, 플랫폼(100), 지지 프레임(110), 제 1 지지부(120), 제 2 지지부(130), 사용자 지지부(140), 연결 어셈블리(150) 및 링크 어셈블리(160)를 포함할 수 있다.
플랫폼(100)은 사용자를 위치시킬 수 있다. 플랫폼(100)은 사용자를 상부에 위치시키고, 사용자가 동작하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 플랫폼(100)은 사용자의 자유로운 동작이 가능하도록, 중심을 기준으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플랫폼(100)은 도 1과 같이 원형의 형상을 가질 수 있으나, 이와 달리 정다각형(regular polygon)의 형상을 가질 수도 있다. 플랫폼(100)은 사용자를 지지하기 위한 상부면(101), 사용자를 상부면에 위치시키기 위한 계단(102) 및 플랫폼(100)의 위치를 이동시키기 위한 바퀴를 포함할 수 있다.
플랫폼(100)의 상부면(101)은, 내측으로 오목하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랫폼(100)의 상부면이 원형의 형상을 가지는 경우, 플랫폼(100)의 상부면은 원주로부터 중심까지 반경을 따라 내측으로 오목하게 깊어지는 형상일 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 사용자의 위치를 상부면의 중심으로 유도하면서, 사용자가 상부면 상에서 미끄러지며 움직일 수 있다.
플랫폼(100)은 안정적인 마찰계수를 가지는 재질, 예를 들어, 스틸(steel)과 같은 재질을 포함할 수 있다. 이 경우, 플랫폼(100)은 사용자가 플랫폼(100)상에서 미끄러지면서 보행동작 하는 것을 효과적으로 보조할 수 있다. 다만, 플랫폼(100)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PPE)과 같이 낮은 마찰계수를 가지는 재료를 포함할 수 있다.
지지 프레임(110)은 플랫폼(100)에 대하여 수직한 길이 방향을 가질 수 있다. 다시 말하면, 지지 프레임(110)은 플랫폼(100)의 상부방향으로 연장되는 길이 방향을 가질 수 있다. 지지 프레임(110)은 복수 개, 예를 들어 도 1 과 같이 플랫폼(100)의 양측에 배치되는 2개의 지지 프레임(110)이 구비될 수 있다. 이 경우, 각각의 지지 프레임(110) 사이에 플랫폼(100)이 위치할 수 있도록, 각각의 지지 프레임(110)이 서로 이격 배치될 수 있다.
제 1 지지부(120)는 플랫폼(100)의 상측에 위치하도록, 지지 프레임(110)에 연결될 수 있다. 제 1 지지부(120)는 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라 이동하면서, 플랫폼(100)에 대한 위치가 상하 방향으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 1 지지부(120)는 모터에 의하여 작동 되는 스크류 잭(Screw jack) 등의 승강부재에 연결되고, 승강 부재의 작동에 따라 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 플랫폼(100)에 대한 제 1 지지부(120)의 위치 상하로 조절함으로써, 사용자의 체형에 관계없이 제 1 지지부(120)를 사용자의 허리 부근에 위치시킬 수 있다. 또한, 제 1 지지부(120)를 플랫폼(100)에 근접하게 하강시키는 경우에, 사용자가 트래드밀(10)에 용이하게 출입할 수 있다.
제 2 지지부(130)는 제 1 지지부(120)의 내측, 예를 들어 제 1 지지부(120)의 둘레 방향의 내측에 위치할 수 있다. 제 2 지지부(130)는 플랫폼(100)의 상측에 위치하도록, 제 1 지지부(120)에 연결될 수 있다. 제 2 지지부(130)는 제 1 지지부(120)에 대하여 상하 움직임이 가능할 수 있다. 예를 들어, 제 2 지지부(130)는 링크 어셈블리(160)를 통해 제 1 지지부(120)에 연결되고, 링크 어셈블리(160)의 작동에 의하여, 제 1 지지부(120)에 대하여 상하 방향, 다시 말해, 플랫폼(100)에 대한 상하 방향으로 움직일 수 있다.
제 2 지지부(130)는, 일정한 반경을 가지는 링(ring) 형태로 형성될 수 있다. 제 2 지지부(130)는, 제 2 지지부(130)의 둘레를 따라 형성되는 가이드 레일(131) 및 가이드 레일(131)을 따라 슬라이딩 가능한 가이드 부재(132)를 포함할 수 있다. 가이드 레일(131)은 제 2 지지부(130)의 원주 방향을 따라 폐루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 가이드 부재(132)는 가이드 레일(131)을 따라 슬라이딩 함으로써, 제 2 지지부(130)의 원주 방향을 따라 회전할 수 있다. 예를 들어, 가이드 레일(131)은 제 2 지지부(130)의 내측면에 홈 형태로 형성되고, 가이드 부재(132)는 홈에 삽입 설치될 수 있다. 이 경우, 가이드 레일(131)에는 가이드 부재(132)의 이동 반경을 제한하기 위한 이동 제한 부재가 구비될 수 있다.
사용자 지지부(140)는 사용자를 지지할 수 있다. 예를 들어, 사용자 지지부(140)는 사용자의 허리, 다리 등과 같은 신체 일부에 착용될 수 있다. 이 경우, 사용자 지지부(140)는 사용자의 신체 치수, 예를 들어 사용자의 허리 둘레에 따라, 길이가 조절 될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 사용자 지지부(140)는 사용자의 체형에 관계없이 사용자의 신체에 밀착하여, 사용자의 신체에서 떨어지는 것을 방지하고, 사용자에게 안정감을 제공할 수 있다. 사용자 지지부(140)의 양측은 서로 탈착 가능하도록 형성되어, 사용자의 용이한 착용이 가능하도록 할 수 있다. 사용자 지지부(140)가 사용자의 허리를 지지하는 경우, 사용자 지지부(140)에는 사용자의 엉덩이(hip)을 하측에서 지지할 수 있는 안장 형태의 부재가 연결될 수 있다. 따라서, 사용자가 앉는 동작을 할 때, 사용자의 신체가 자중에 의해 사용자 지지부(140)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
사용자 지지부(140)는, 사용자의 동작에 대응하여 제 2 지지부(130)에 대하여 상대적으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 사용자 지지부(140)는 사용자의 회전 동작, 보행 동작 및 점프/앉는 동작에 따라, 제 2 지지부(130)에 대하여 각각, 회전운동, 수평운동, 상하운동 할 수 있다. 다시 말하면, 사용자 지지부(140)는 제 2 지지부(130)에 대하여 다자유도로 움직임으로써, 사용자의 운동반경을 제한하면서도 사용자의 동작에 순응할 수 있다.
사용자 지지부(140)는 제 2 지지부(130)의 내측, 예를 들어, 제 2 지지부(130)의 둘레 방향의 내측에 위치하도록, 제 2 지지부(130)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 사용자 지지부(140)는 연결 어셈블리(150)를 통해 제 2 지지부(130)와 연결될 수 있다.
연결 어셈블리(150)는, 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140)의 상대적인 움직임이 가능하도록, 제 2 지지부(130) 및 사용자 지지부(140)를 연결할 수 있다. 링크 어셈블리(160)는, 제 1 지지부(120) 및 제 2 지지부(130)를 연결할 수 있다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 연결 어셈블리(150)의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 연결 어셈블리(150)는 제 1 연결부(151) 및 제 1 연결부(151)에 연결되는 제 2 연결부(152)를 포함할 수 있다.
제 1 연결부(151)는, 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140)의 수평 방향으로의 움직임을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결부(151)는, 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대한 수평 방향, 다시 말하면, 플랫폼(100)의 상부면에 대하여 수평한 방향으로 움직이도록 할 수 있다. 제 1 연결부(151)는, 수평 방향 부재(151a) 및 수평 이동 부재(151b)를 포함할 수 있다.
수평 방향 부재(151a)는 제 2 지지부(130)에 대하여 수평한 길이방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 수평 방향 부재(151a)는 원형의 단면을 가지는 환봉(round bar)일 수 있다. 수평 이동 부재(151b)는 수평 방향 부재(151a)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하도록, 수평 방향 부재(151a)에 연결될 수 있다. 수평 이동 부재(151b)는 수평 방향 부재(151a)의 외면을 감싸도록 형성되고, 수평 방향 부재(151a)에 대하여 회전 가능할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 수평 이동 부재(151b)는 수평 방향 부재(151a)에 대하여 병진 운동 및 회전 가능하므로 2 자유도(two degree of freedom)의 운동을 할 수 있다.
수평 이동 부재(151b)는 외력이 작용하지 않으면, 수평 방향 부재(151a)에 대하여 일정한 위치를 유지할 수 있다. 예를 들어, 수평 이동 부재(151b) 및 수평 방향 부재 사이에는 탄성체가 설치되고, 탄성체는 수평 이동 부재(151b)의 움직임에 대응하여 위치 에너지(potential energy)를 저장함으로써, 외력이 작용하지 않는 경우에는 수평 이동 부재(151b)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다. 다시 말하면, 탄성체는 수평 이동 부재(151b)에 대하여 복원력을 제공함으로써, 수평 방향 부재(151a)에 대하여 수평 이동 부재(151b)를 원 상태로 위치시킬 수 있다. 따라서, 플랫폼(100) 상에서의 사용자의 위치를 일정한 범위 내로 유지시킬 수 있다.
제 2 연결부(152)는, 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140)의 상하 방향으로의 움직임을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제 2 연결부(152)는 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대한 상하 방향, 다시 말하면, 플랫폼(100)의 상부면에 대하여 수직한 방향으로 움직이도록 할 수 있다. 제 2 연결부(152)는 상하 방향 부재(152a) 및 상하 이동 부재(152b)를 포함할 수 있다.
상하 방향 부재(152a)는 제 2 지지부(130)에 대하여 상하로 연장되는 길이 방향을 가지고, 상하 이동 부재(152b)는 상하 방향 부재(152a)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 상하 이동 부재(152b) 및 상하 방향 부재(152a)는 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대하여 상하 방향으로 움직이게 할 수 있다. 예를 들어, 상하 방향 부재(152a)는 수평 이동 부재(151b)에 연결됨으로써, 제 1 연결부(151)에 회전 가능하게 연결되고, 상하 이동 부재(152b)는 사용자 지지부(140)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자 지지부(140)의 상하 움직임에 따라 상하 방향 부재(152a) 및 상하 이동 부재(152b)는 각각 제 2 지지부(130) 및 사용자 지지부(140)에 대하여 회전하면서, 서로 슬라이딩 함으로써 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140)의 상하 위치를 조절할 수 있다.
연결 어셈블리(150)는 사용자 착용부가 제 2 지지부(130)에 대하여 회전 가능하도록, 제 2 지지부(130)의 원주 방향을 따라 이동 가능하게 연결 될 수 있다. 예를 들어, 연결 어셈블리(150)는 제 2 지지부(130)의 가이드 부(132)에 연결되어, 가이드 레일(131)을 따라 제 2 지지부(130)의 원주 방향을 따라 이동할 수 있다. 구체적으로, 연결 어셈블리(150)는 가이드 부(132)에 연결되고, 가이드 레일(131)을 따라 움직임으로써, 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대하여 회전 시킬 수 있다. 예를 들어, 제 2 지지부(130)에는 복수개의 가이드 부(132)가 구비되고, 수평 방향 부재(151a)의 양측이 각각 가이드 부(132)에 연결될 수 있다. 따라서, 연결 어셈블리(150)는 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대하여 회전 시킬 수 있다.
결과적으로, 연결 어셈블리(150)는 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대하여, 수평 방향 움직임, 상하 방향 움직임, 회전 움직임을 가능하게 할 수 있다. 다시 말하면, 연결 어셈블리(150)는 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대하여 3 자유도(three degree of freedom)로 움직일 수 있다. 비록, 도면에서는 제 1 연결부(151)가 제 2 지지부(130)에 연결되고, 제 2 연결부(152)가 사용자 지지부(140)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 제 1 연결부(151)가 사용자 지지부(140)에 연결되고, 제 2 연결부(152)가 제 2 지지부(130)에 연결되는 구성도 가능하다. 이하, 설명의 편의를 위해, 제 1 연결부(151) 및 제 2 연결부(152)가 각각 제 2 지지부(130) 및 사용자 지지부(140)에 연결되는 예시를 통해 설명하기로 한다.
도 5는 링크 어셈블리(160)의 사시도이고, 도 6는 링크 어셈블리(160)의 측면도이며, 도 7은 회전 방지부의 사시도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 링크 어셈블리(160)는 제 1 지지부(120)에 대하여 제 2 지지부(130)의 상하 움직임이 가능하도록 제 1 지지부(120) 및 제 2 지지부(130)를 연결할 수 있다. 링크 어셈블리(160)는 제 1 링크(161), 제 2 링크(162), 회전 방지부(164), 스토퍼(163) 및 탄성 부재(165)를 포함할 수 있다.
제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)는 서로 회전 가능하게 연결되고, 각각 제 1 지지부(120) 및 제 2 지지부(130)에 연결될 수 있다. 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)는 제 1 지지부(120) 및 제 2 지지부(130)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 제 2 링크(162)는 제 1 링크(161)의 하측에 위치하도록, 제 1 링크(161)와 연결될 수 있다. 따라서, 사용자 지지부(140)에 의하여 제 2 지지부(130)에 아래 방향으로 하중이 작용하는 경우, 도 5b와 같이 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 사이의 각도가 벌어지면서, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120)에 대하여 아래 방향으로 움직일 수 있다. 반면, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 사이의 각도가 좁아지면, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120)에 대하여 위 방향으로 움직일 수 있다.
제 2 링크(162)는 제 1 링크(161)에 비하여 상대적으로 긴 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이, 제 1 지지부(120)가 제 2 지지부(130)의 외측에 위치하는 경우, 제 2 링크(162)는 제 1 링크(161)에 비해 상대적으로 긴 길이방향을 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 연결부위가 제 1 지지부(120)의 외측에 위치하기 때문에, 제 2 지지부(130) 및 연결 어셈블리(150)가 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
제 2 링크(162)는 제 1 링크(161)의 길이방향으로 일전 간격만큼 이동할 수 있다. 예를 들어, 제 2 링크(162)는, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 회전 축의 단면보다 큰 장공을 포함하고, 장공은 제 1 링크(161)의 길이 방향으로 긴 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 회전 축은 제 2 링크(162)의 장공에 삽입되고, 회전 축은 장공의 공간 내에서 일정 간격만큼 움직일 수 있다.
회전 방지부(164)는, 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161)의 길이 방향으로 움직이는 경우, 예를 들어, 제 1 링크(161)에 대한 제 2 링크(162)의 회전 축이 제 1 링크(161)의 장공을 따라 움직이는 경우에, 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161)에 대하여 회전 하는 것을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120)의 반경 방향으로 움직이는 경우, 회전 방지부(164)는 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120)의 상하 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 회전 방지부(164)는, 회전 방지 부재(1641), 스프링(1642), 걸림 부재(1643)를 포함할 수 있다.
회전 방지 부재(1641)는, 도 7과 같이, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 회전 축으로부터 제 2 링크(162)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 회전 방지 부재(1641)는 제 2 링크(162)의 내측에 고정될 수 있다. 회전 방지 부재(1641) 및 회전 축 사이에는 스프링(1642)이 구비될 수 있다. 스프링(1642)은 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161) 방향으로 외력을 받아, 회전 축이 제 2 링크(162)의 장공을 따라 움직이면 탄성에너지를 저장하고, 외력이 제거되면, 제 2 링크(162)를 제 1 링크(161)의 반대 방향으로 움직이도록 탄성력을 가할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자가 제 1 지지부(120)의 반경 방향으로 움직이는 경우, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120) 방향으로 일정 간격 움직임으로써, 사용자가 받는 충격을 완화시킬 수 있다.
걸림 부재(1643)는, 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161)의 길이 방향으로 움직이는 경우, 즉, 회전 축이 제 2 링크(162)의 장공의 일측으로 밀리는 경우에, 회전 축의 회전을 방지할 수 있다. 예를 들어, 회전 축 및 제 2 링크(162)에는 서로 대응하는 형상의 걸림 부재(1643)이 각각 구비되고, 각각의 걸림 부재(1643)는 선택적으로 맞물림으로써, 회전 축이 회전하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 회전을 막음으로써, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120) 방향으로 움직이는 경우에, 사용자의 의도와 관계 없이, 제 2 지지부(130)가 아래 방향으로 내려가는 것을 방지할 수 있다.
스토퍼(163)는, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)를 상호 간섭 시킴으로써, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 최대 각도를 제한할 수 있다. 스토퍼(163)는 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(163)는 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 연결부위에 위치하도록, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)에 각각 연장 형성될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6과 같이, 스토퍼(163)가 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 단부에 구비되어, 서로 간섭 가능한 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
도 5와 같이, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 사이의 각도가 최대 각도 미만인 경우, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)에 각각 구비되는 스토퍼(163)는 상호 간섭하지 않을 수 있다. 따라서, 제 2 링크(162)는 제 1 링크(161)에 대하여 자유 회전 할 수 있다. 반면, 도 6과 같이, 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)의 사이 각도가 최대 각도인 경우, 스토퍼(163)는 서로 맞물림으로써, 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161)에 대하여 회전 하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 스토퍼(163)는 제 2 링크(162)가 제 1 링크(161)에 대하여 최대각도 이상으로 벌어짐으로써, 제 1 지지부(120)에 대한 제 2 지지부(130)의 하강 범위를 제한할 수 있다. 따라서, 제 2 지지부(130)가 사용자의 하중을 지탱할 수 있으므로, 사용자의 앉는 동작을 효과적으로 보조할 수 있다.
탄성 부재(165)는, 제 1 링크(161)에 대하여 제 2 링크(162)가 벌어지는 것을 방해하는 탄성력을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 탄성 부재(165)는 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 사이의 각도를 좁히는 방향으로 탄성력을 제공하고, 제 2 지지부(130)를 제 1 지지부(120)에 대하여 위 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(165)는 제 2 링크(162) 및 제 1 지지부(120)를 연결하고, 제 1 지지부(120) 방향으로 제 2 링크(162)에 탄성력을 제공할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 지지부(120)에 대하여 제 2 지지부(130)가 아래 방향으로 이동한 상태에서, 제 2 지지부(130)에 작용하는 외력이 약해지면, 제 2 링크(162)는 탄성 부재(165)의 탄성력에 제 2 지지부(130) 방향, 즉, 제 1 링크(161)와의 각도가 좁아지는 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 제 2 지지부(130)는 위 방향으로 움직임으로써, 제 1 지지부(120)에 대한 원 위치로 복귀될 수 있다.
도 8은 사용자가 출입하는 경우에 따른 트래드밀(10)의 작동도이다.
도 8을 참조하면, 제 1 지지부(120)는, 플랫폼(100) 방향으로 이동함으로써, 사용자가 쉽게 트래드밀(10)에 출입하게 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 지지부(120)는 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라, 플랫폼(100) 방향으로 하강할 수 있다. 이 경우, 제 1 지지부(120)에 연결된 제 2 지지부(130) 및 사용자 지지부(140)도 함께 플랫폼(100) 방향으로 하강할 수 있다. 따라서, 사용자가 편안하게 사용자 지지부(140)를 신체에 착용할 수 있다.
사용자 지지부(140)가 사용자의 신체에 착용되면, 제 1 지지부(120)는 지지 프레임(110)을 따라 플랫폼(100)에 대한 위 방향으로 슬라이딩 함으로써, 사용자의 허리 부위에 위치할 수 있다. 제 1 지지부(120)는 전기 모터와 같은 장치를 통해, 지지 프레임(110)을 따라 슬라이딩 할 수 있다. 이 경우, 지지 프레임(110)에 대한 제 1 지지부(120)의 위치는 사용자의 신체 치수에 따라 조절될 수 있으며, 조절된 제 1 지지부(120)의 위치는 고정될 수 있다.
도 9는 사용자의 앉는 동작에 따른 트래드밀(10)의 작동도이다.
도 9를 참조하면, 제 2 지지부(130)는 사용자의 앉는 동작(sit down motion)에 대응하여, 제 1 지지부(120)에 대하여 아래 방향으로 움직일 수 있다. 사용자가 앉는 동작을 하면, 사용자 지지부(140)를 통해 사용자의 하중이 제 2 지지부(130)에 전달될 수 있다. 이 경우, 제 2 링크(162) 및 제 1 링크(161) 사이의 각도가 벌어지면서, 제 2 지지부(130)가 Z축의 반대 방향, 다시 말해, 제 1 지지부(120)에 대하여 아래 방향으로 움직일 수 있다. 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162) 사이의 각도가 최대 각도에 도달하면, 스토퍼(163)에 의하여 제 1 링크(161) 및 제 2 링크(162)가 상호 간섭되어 회전이 중지되고, 제 1 지지부(120)에 대한 제 2 지지부(130)의 하강이 멈출 수 있다.
사용자가 서는 동작(stand up motion)을 하면, 제 2 지지부(130)에 작용하는 사용자의 하중이 제거될 수 있다. 이 경우, 탄성 부재(165)가 제공하는 탄성력에 의하여, 제 2 링크(162) 및 제 2 링크(162)의 각도가 원상태로 좁아질 수 있다. 이 경우, 제 2 지지부(130)는 Z축 방향, 즉, 제 1 지지부(120)에 대한 위 방향으로 움직일 수 있다. 결과적으로, 제 2 지지부(130)는 연결 어셈블리(150)에 의하여, 제 1 지지부(120)에 대한 상하 방향으로 움직임으로써, 사용자의 앉는 동작에 대응할 수 있다.
도 10은 사용자의 점프 동작에 따른 트래드밀(10)의 작동도이다.
도 10을 참조하면, 사용자 지지부(140)는 사용자의 점프 동작(jump motion)에 대응하여, 제 2 지지부(130)에 대하여 움직일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 점프 동작을 하면, 사용자 지지부(140)는 제 2 연결부(152)에 의하여 Z축 방향, 다시 말해, 제 2 지지부(130)에 대한 상측 방향으로 움직일 수 있다. 구체적으로, 제 2 연결부(152)의 상하 이동 부재(152b)는 상하 방향 부재(152a)의 길이 방향을 따라 상측으로 슬라이딩 할 수 있다. 이 경우, 수평 방향 부재(151a)에 대한 수평 이동 부재(151b)의 회전에 의하여, 상하 방향 부재(152a)가 수평 방향 부재(151a)에 회전하는 동작이 동시에 발생할 수 있다. 따라서, 사용자 지지부(140)은 제 2 지지부(130)에 대한 상측 방향으로 이동될 수 있다.
이후, 사용자의 점프 동작이 완료되어, 사용자가 플래폼에 착지하면, 제 2 연결부(152)의 동작이 반대로 수행되면서, 사용자 지지부(140)가 Z축의 반대 방향, 즉, 제 2 지지부에 대한 하측 방향으로 움직일 수 있다.
결과적으로, 제 2 연결부(152)는 제 1 연결부(151)에 대하여 회전하면서, 사용자 지지부(140)를 제 2 지지부(130)에 대한 상하 방향으로 이동시킴으로써, 사용자의 점프 동작에 대응할 수 있다.
도 11는, 사용자의 보행 동작에 따른 트래드밀(10)의 작동도이다.
도 11를 참조하면, 사용자 지지부(140)는 사용자의 보행 동작, 예를 들어, 전후 이동(forward/backward moving)에 대응하여, 제 2 지지부(130)에 대한 수평 방향으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 전진 동작을 하면, 사용자 지지부(140)는 제 1 연결부(151)에 의하여 X축 방향, 다시 말해, 제 2 지지부(130)에 대한 수평 방향으로 움직일 수 있다. 구체적으로, 수평 이동 부재(151b)는 수평 방향 부재(151a)의 길이 방향을 따라 X축 방향으로 슬라이딩 할 수 있다. 따라서, 연결 어셈블리(150)에 연결된 사용자 지지부(140)가 제 2 지지부(130)에 대한 수평 방향으로 움직일 수 있다.
반대로, 사용자가 후진 보행하는 경우, 수평 이동 부재(151b)가 수평 방향 부재(151a)의 길이 방향을 따라 반대로 슬라이딩 함으로써, 사용자 지지부(140)가 제 2 지지부에 대하여, X축의 반대 방향으로 움직일 수 있다.
이후, 사용자가 보행 동작이 정지하면, 수평 이동 부재(151b)는 탄성체의 복원력에 의하여, 수평 방향 부재(151a)에 대한 초기 위치, 예를 들어, 수평 방향 부재(151a)의 중앙부로 복귀하면서, 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140)의 위치를 원 위치, 예를 들어, 제 2 지지부의 중심 위치로 복귀 시킬 수 있다.
결과적으로, 사용자 지지부(140)는 제 1 연결부(151)의 작동에 의하여, 제 2 지지부에 대한 수평 방향으로 이동함으로써, 사용자의 전진/후진 보행 동작에 대응하여 움직일 수 있다.
도 12는, 사용자의 회전 동작에 따른 트래드밀(10)의 작동도이다.
도 12를 참조하면, 사용자 지지부(140)는 사용자의 좌/우 회전 동작(rotation motion)에 대응하여, 제 2 지지부(130)에 대하여 회전할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 회전 동작하면, 사용자 지지부(140)는 Z축을 중심으로 회전, 즉, 제 2 지지부(130)에 대하여 회전할 수 있다. 이 경우, 연결 어셈블리(150)는 사용자의 동작에 대응하여, 사용자 지지부(140)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결부(151)는 제 2 지지부(130)의 가이드 부재(132)에 연결되고, 가이드 레일(131)을 따라 제 2 지지부(130)의 원주 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 사용자 지지부(140)는 가이드 레일(131)에 구비된 이동 제한 부재에 의하여, 제 2 지지부(130)에 대한 회전 반경이 제한 될 수 있다.
결과적으로, 사용자 지지부(140)는 제 2 지지부(130)에 대한 연결 어셈블리(150)의 회전을 통해, 회전 작동함으로서, 사용자의 회전 동작에 대응하여 움직일 수 있다.
정리하면, 도 9 내지 도 12와 같이, 사용자 지지부(140)는 제 2 지지부(130)에 대하여 상대적으로 수평, 상하, 회전 움직임이 가능하고, 제 2 지지부(130)는 제 1 지지부(120)에 대하여 상하 움직임이 가능할 수 있다. 따라서, 트래드밀(10)은 플랫폼(100) 상에 위치한 사용자의 다자유도의 움직임에 대응하여 작동할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 트래드밀(10)은 사용자의 동작에 순응하여 작동함으로써, 사용자의 운동 반경을 제한하면서도, 사용자의 모션 자유도를 높일 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 트래드밀의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가상 현실용 트래드밀(1')은, 플랫폼(100), 지지 프레임(110), 제 1 지지부(120), 제 2 지지부(130), 사용자 지지부(140'), 연결 어셈블리(150) 및 링크 어셈블리(160)을 포함할 수 있다.
사용자 지지부(140')는 사용자의 신체, 예를 들어, 사용자의 허리를 지지할 수 있다. 사용자 지지부(140')는 연결 어셈블리(150)에 연결되는 지지 부재(1401'), 및 지지 부재에 연결되고, 사용자에게 착용되는 착용 부재(1402')를 포함할 수 있다.
지지 부재(1401')는 착용 부재(1402')의 외측의 적어도 일부를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 지지 부재(1401')는 연결 어셈블리(150)에 연결되고, 제 2 지지부(130)에 대하여 상대적으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(1401')의 양측은 연결 어셈블리(150)와 각각 회전 가능하게 연결될 수 있다.
착용 부재(1402')는 사용자의 신체를 지지할 수 있다. 착용 부재(1402')는 지지 부재에 연결되고, 사용자의 동작에 대응하여, 제 2 지지부에 대하여 상대적으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 착용 부재(1402')는 지지 부재(1401')의 내측에 연결될 수 있다. 이 경우, 착용 부재(1402')의 일측을 지지 부재(1401')가 감싸기 때문에, 착용 부재(1402')를 착용한 사용자의 동작, 예를 들어, 사용자의 전후 동작시에, 지지 부재(1401')가 착용 부재(1402')의 움직임을 지지할 수 있다. 따라서, 착용 부재(1402')를 착용한 사용자의 신체가 지지 부재(1401') 방향으로 쏠리는 경우, 지지 부재(1401')는 사용자가 균형을 잃지 않도록, 착용 부재(1402')를 지지해 줄 수 있다.
또한, 사용자 지지부(140')는 제 2 지지부(130)에 대하여 일정한 범위 내에 위치할 수 있다. 구체적으로, 사용자 지지부(140')은 지지 부재(1401')을 통해 연결 어셈블리(150)에 연결되고, 연결 어셈블리(150)의 제 1 연결부(151)는 사용자 지지부(140')를 사용자의 움직임에 따라 제 2 지지부(130)에 대하여 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 제 1 연결부(151)는 탄성체에 의해 탄성 위치 에너지를 저장하고, 제 2 지지부(130)에 대한 사용자 지지부(140')의 위치를 원상태로 복귀시키기 위한 복원력을 제공할 수 있다. 결과적으로, 사용자 지지부(140')에 의해 지지되는 사용자를 일정한 범위 내, 예를 들어, 제 2 지지부의 중앙 부근으로 위치시킬 수 있다.
이하, 실시 예에 따른 트래드밀 시스템(1)에 대하여 설명한다. 트래드밀 시스템(1)을 설명함에 있어서, 상술한 기재와 중복되는 기재는 생략하도록 한다.
도 14는 실시 예에 따른 트래드밀 시스템(1)의 개략도이고, 도 15는 실시 예에 따른 트래드밀 시스템(1)의 블록도이다.
도 14 및 15를 참조하면, 실시 예에 따른 트래드밀 시스템(1)은, 플랫폼(100), 제 1 지지부(120), 제 2 지지부(130), 사용자 지지부(140), 연결 어셈블리(150), 모션 감지부(20), 컨트롤러(50), 디스플레이(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
모션 감지부(20)는 사용자의 동작을 감지할 수 있다. 모션 감지부(20)는 예를 들어, 모션 인식 카메라, 광학 제스처 인식 센서, 관성 운동 센서, 가속도계, 자력계, 적외선 또는 광학 추적 센서, 플랫폼(100)에 구축되는 용량센서, 위치 위치 추적센서, 자기 추적 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 모션 감지부(20)는 플랫폼(100) 상에 위치한 사용자의 동작을 감지할 수 있는 임의의 장치일 수 있다.
모션 감지부(20)는 사용자 지지부(140)의 움직임에 기초하여, 사용자의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 사용자 지지부(140)가 제 2 지지부(130)에 대하여 수평, 상하, 회전 움직임 하는 경우, 모션 감지부(20)는 사용자가 전/후 보행, 점프, 회전 동작하는 것으로 인식할 수 있다. 또한, 모션 감지부(20)는 제 2 지지부(130)의 움직임을 감지하여, 사용자의 앉는 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제 2 지지부(130)가 제 1 지지부(120)에 대하여 상대적으로 상하 운동하는 경우, 모션 감지부(20)는 사용자가 앉거나 서는 동작을 하는 것으로 감지할 수 있다.
컨트롤러(50)는 사용자의 작동에 따라 작동 신호를 발생시킬 수 있다. 컨트롤러(50)는 예를 들어, 게임 패드 또는 조이스틱, 키보드 또는 마우스, 태티컬햅틱스 컨트롤러(TacticalHaptics controller), 식센스 STEM 컨트롤러(Sixense STEM controller), 전자 건(gun) 등과 같은, 가상 현실에서 표시되는 아바타의 특정 동작을 지시하기 위한 작동 신호를 발생시키는 유선 또는 무선(wireless) 장치일 수 있다.
디스플레이(30)는, 가상 현실 영상을 화면에 표시할 수 있다. 디스플레이(30)는 가상 현실의 시각적 이미지를 사용자에게 제공할 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이(30)는 가상 현실 신호를 발생시키는 장치와 연결되어 가상 현실의 뷰(View)를 사용자에게 표시할 수 있다. 비록, 도 11은 디스플레이(30)가 TV 스크린인 경우를 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 돕기 위한 것으로, 디스플레이(30)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이(30)는 예를 들어, 가상 현실 글라스(glass), 프로젝터(projector), 스크린(screen), 헤드 마운트 디스플레이(head mount display), 케이브(cave) 환경 등을 포함할 수 있다.
제어부(40)는 모션 감지부(20) 또는 컨트롤러의 작동 신호를, 디스플레이(30)에 출력되는 가상 현실 영상과 연동시킬 수 있다. 제어부(40)는 모션 감지부(20) 또는 컨트롤러와 연결되고, 사용자의 움직임이나 작동 신호를 가상 현실 영상에 연동시킬 수 있다. 제어부(40)는 가상 현실 영상을 생성하는 소프트웨어와 연동되고, 모션 감지부(20) 및 컨트롤러가 제공하는 정보를 가상 현실 영상에 적용할 수 있다.
제어부(40)는 사용자의 물리적 움직임에 대응하여, 가상 현실의 아바타(avatar)의 이동과 동작들을 지시하고, 디스플레이(30)를 통해 사용자에게 제공되는 가상 현실 영상을 사용자의 동작에 대응하여 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 모션 감지부(20)가 인식한 사용자의 회전 동작에 대응하여, 디스플레이(30)에 표시되는 가상 현실 영상을, 지면에 수직한 축 방향을 기준으로 회전시킬 수 있다.
결과적으로, 트래드밀 시스템(1)은, 사용자를 제한된 반경 내에 위치시키면서도, 사용자의 실제 동작에 대응하여 작동함으로써, 사용자의 동작의 자유도를 높이고, 사용자가 가상 현실에 몰입하도록 할 수 있다. 또한, 사용자의 다양한 동작, 예를 들어, 서거나 앉는 동작, 점프 동작, 걷기, 뛰기, 스트라핑(strafing), 회전 등의 동작에 대응하여 작동하면서도, 이러한 동작들을 인식하여, 가상 현실 영상에서의 움직임으로 변환할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1: 트래드밀 시스템
10: 트래드밀
100: 플랫폼
110: 지지 프레임
120: 제 1 지지부
130: 제 2 지지부
140: 사용자 지지부
150: 연결 어셈블리
160: 링크 어셈블리
20: 모션 감지부
30: 디스플레이
40: 제어부

Claims (20)

  1. 플랫폼;
    상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부의 내측에 위치하고, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부;
    상기 제 2 지지부의 내측에 위치하는 사용자 지지부; 및
    상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상대적인 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리를 포함하고,
    상기 연결 어셈블리는,
    상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 수평 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 1 연결부; 및
    상기 제 1 연결부에 연결되고, 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상하 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 2 연결부를 포함하는, 트래드밀.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부는,
    상기 제 2 지지부에 대하여, 수평한 길이방향을 가지는 수평 방향 부재; 및
    상기 제 2 연결부와 연결되고, 상기 수평 방향 부재를 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는 수평 이동 부재를 포함하는, 트래드밀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부는, 상기 수평 이동 부재에 외력이 작용하지 않는 경우, 상기 수평 방향 부재에 대한 상기 수평 이동 부재의 위치를 초기 위치로 복귀시키는, 트래드밀.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연결부는,
    상기 제 1 연결부에 회전 가능하게 연결되는 상하 방향 부재; 및
    상기 상하 방향 부재의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는 상하 이동 부재를 포함하는, 트래드밀.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부는 상기 제 2 지지부에 연결되고,
    상기 제 2 연결부는 상기 제 1 연결부 및 상기 사용자 지지부에 연결되는, 트래드밀.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 어셈블리는,
    상기 사용자 지지부가 상기 제 2 지지부에 대하여 회전 가능하도록, 상기 제 2 지지부의 원주 방향을 따라 이동 가능하게 연결되는, 트래드밀.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 지지부는,
    둘레를 따라 형성되는 가이드 레일; 및
    상기 연결 어셈블리와 연결되고, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능한 가이드 부재를 더 포함하는, 트래드밀.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부에 대한 상기 제 2 지지부의 상하 움직임이 가능하도록, 상기 제 1 지지부 및 상기 제 2 지지부를 연결하는 링크 어셈블리를 더 포함하는, 트래드밀.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 링크 어셈블리는,
    상기 제 1 지지부와 연결되는 제 1 링크; 및
    일측은 상기 제 2 지지부와 연결되고, 타측은 상기 제 1 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크를 포함하는, 트래드밀.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 링크 어셈블리는, 상기 제 1 링크 및 제 2 링크 사이의 각도를 일정 각도 이하로 제한하는 스토퍼를 더 포함하는, 트래드밀.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 링크 어셈블리는, 상기 제 1 링크에 대하여 상기 제 2 링크가 벌어지는 것을 방해하는 탄성력을 제공하기 위한 탄성부재를 더 포함하는, 트래드밀.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부는, 상기 플랫폼에 대하여 상하 방향으로 위치 조절이 가능한, 트래드밀.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 플랫폼에 대하여 수직한 길이 방향을 가지는 지지 프레임을 더 포함하고,
    상기 제 1 지지부는, 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되는, 트래드밀.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랫폼은, 원주으로부터 중심까지 반경을 따라 오목하게 형성되는 상부면을 포함하는, 트래드밀.
  16. 사용자를 위치시키기 위한 플랫폼;
    상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부에 대하여 상하 방향의 움직임이 가능하도록, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부;
    상기 사용자를 지지하기 위한 사용자 지지부;
    상기 사용자의 모션에 따라, 상기 사용자 지지부의 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리;
    상기 사용자의 동작을 감지하기 위한 모션 감지부;
    가상 현실 영상을 표시하기 위한 디스플레이; 및
    상기 모션 감지부 및 상기 가상 현실 영상을 연동시키기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 연결 어셈블리는,
    상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 수평 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 1 연결부; 및
    상기 제 1 연결부에 연결되고, 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상하 방향으로의 움직임을 가능하게 하는 제 2 연결부를 포함하는, 가상 현실용 트래드밀 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 모션 감지부는, 상기 사용자 지지부의 움직임에 기초하여, 상기 사용자의 동작을 감지하는, 가상 현실용 트래드밀 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상을, 상기 사용자의 동작에 대응하여 변화시키는, 가상 현실용 트래드밀 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 모션 감지부는, 상기 사용자의 회전 동작을 감지하고,
    상기 제어부는, 상기 사용자의 회전 동작에 대응하여, 상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상을, 지면에 수직한 축 방향을 기준으로 회전시키는, 가상 현실용 트래드밀 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 사용자의 작동에 따라 작동 신호를 발생시키는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 컨트롤러의 작동 신호를, 상기 디스플레이에 의해 표시되는 가상 현실 영상에 연동시키는, 가상 현실용 트래드밀 시스템.
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