KR101763404B1

KR101763404B1 - 헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되는 도로 영상의 로드 정보가 헬스 자전거에 부여된 운동 시스템

Info

Publication number: KR101763404B1
Application number: KR1020160054301A
Authority: KR
Inventors: 이지태
Original assignee: (주)한보이앤씨
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-07-31

Abstract

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이 장치와 헬스 자전거를 이용한 운동 시스템에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 표출되는 가상의 도로 영상에, 사용자의 움직임이 반영된 영상을 서비스할 수 있을 뿐만 아니라 도로 영상의 로드 정보에 맞게 헬스 자전거의 상태가 조정되면서, 운동하는 즐거움과 운동 효과를 배가시킬 수 있는 운동시스템에 관한 것이다.

Description

헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되는 도로 영상의 로드 정보가 헬스 자전거에 부여된 운동 시스템 {A VR helth training system of bicycle}

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이 장치와 헬스 자전거를 이용한 운동 시스템에 관한 것으로,

좀더 자세히 설명하면 헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 표출되는 가상의 도로 영상에, 사용자의 움직임이 반영된 영상을 서비스할 수 있을 뿐만 아니라 도로 영상의 로드 정보에 맞게 헬스 자전거의 상태가 조정되면서,

운동하는 즐거움과 운동 효과를 배가시킬 수 있는 운동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 헬스 자전거는 페달을 밟음에 따라 허벅지 및 종아리 부분에 운동 효과를 발생시키는 운동기구이다.

즉, 사람이 앉는 안장과, 상기 안장의 하부에 형성된 바디, 그리고 상기 바디의 좌우 양측면으로 회전가능하게 형성된 페달과 상방향으로 돌출된 핸들을 포함하여 이루어져,

무릅과 발목 등의 관절에 무리를 주지 않기 때문에 정상인은 물론 하체가 약한 노약자들에게 최상의 유산소 운동을 제공하는 운동기구이다.

그러나 이러한 헬스 자전거는 사용자가 밀폐된 실내 공간에서 장시간에 걸쳐 페달만을 돌리는 동작을 반복 수행함으로,

사용자들이 쉽게 지루해지는 문제점이 있는 것이다.

따라서 종래에는 사용자의 흥미를 유발하기 위하여, 헬스 자전거 주변에 복수 개의 대형 디스플레이장치를 설치하고, 복수의 디스플레이장치를 통해 표출되는 도로와 영상을 통해 사용자가 실재 도로를 주행하는 느낌을 가지도록 하는 시스템이 개발되게 되었던 것이다.

그러나 이러한 시스템은 분상가상화시스템을 이용해 복수 개의 디스플레이장치에 가상의 도로 환경을 각각 나누어 디스플레이하고, 특히 대화면의 디스플레이장치를 요구하게 되면서 많은 설치비용과 넓은 설치공간을 요구한다는 문제점이 있었던 것이다.

더욱이 디스플레이장치를 통해 표출되는 화면도 분상 가상화시스템에 의해 가상의 환경을 디스플레이하는 것일 뿐이거나,

혹은 헬스 자전거의 속도 정보만을 반영시켜줄 뿐임으로, 디스플레이되는 화면이 사용자의 실제 움직임에 대해 전혀 반응하지 못한다는 것이다.

국내등록특허공보 등록번호 10-1388970 (등록일자:2014.04.18)

따라서 본 발명은 가상의 도로 환경을 구축할 때 저렴한 비용으로 최소한의 공간을 요구하는 헬스 자전거를 이용한 운동 시스템을 구축하고,

디스플레이되는 가상의 도로에 대한 환경정보를 로드하여, 헬스 자전거에 부여함으로써 사용자가 실제 도로를 주행하는 느낌을 가지도록 하는 한편,

상기 헬스 자전거의 이동 정보뿐만 아니라 사용자의 움직임에 대한 정보도 같이 반영되면서 사용자가 주시하고 있는 방향의 모습을 사용자에게 서비스하는 운동 시스템에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 바디를 중심으로 상부에는 안장과 핸들이 형성되어 있고, 하부에는 페달이 형성되어 있는 헬스 자전거;
안장 하부의 내공간에 좌측과 우측에 각각 진동모터를 설치하고 상기 진동모터 위로 지지대를 설치하고 상기 지지대 위로 탄성스프링을 내장한 복수의 진동펀치를 형성하여 일측과 타측이 서로 다른 세기로 진동을 발생시켜 도로를 주행 중이거나 장애물을 넘는 감각을 부여하는 진동부와, 도로 영상의 경사도에 따라 디스크휠과 접촉하고 있는 전자식 저항기에 마그네틱 저항을 걸어 사용자의 페달 회전을 힘들게 하거나, 혹은 디스크휠과 접촉하고 있는 마그네틱 저항의 부하를 줄이거나 모터나 기어를 구동시켜 페달의 회전운동을 원활하게 컨트롤하는 마그네틱 로더를 포함한 시뮬레이터;
상기 시뮬레이터 및 헤드 마운트 장치와 유/무선 연결되고 로드 정보를 전송받아 도로 영상에 대응하는 로드 환경을 형성하도록 지시하는 컨트롤박스;
사용자의 머리에 장착되고, 일측은 상기 컨트롤박스와 연결되고 타측은 본체와 연결되는 헤드 마운트 장치;
상기 헤드 마운트 장치에 장착되어 일측과 타측에 사용자가 주시하고 있는 방향의 도로 영상을 디스플레이하는 한편, 상기 도로 영상에 대응하는 로드 정보를 헬스자전거 쪽으로 전송하는 본체;
를 포함하여 이루어져,
상기 헬스 자전거에 시뮬레이터와 컨트롤박스를 설치한 상태에서 본체가 장착된 헤드 마운트장치를 사용자의 머리에 착용하고 페달을 밟게 되면,
헤드 마운트장치에 내장된 센서모듈과 시선추적부가 사용자의 움직임을 감지하고 이를 내장된 본체로 안내하는 한편, 상기 본체는 이를 반영하여 사용자가 주시하고 있는 방향의 도로 영상을 디스플레이 패널의 일측과 타측에 각각 디스플레이하고, 해당 도로 영상의 위치정보를 토대로 주변 도로 환경에 해당하는 로드 정보를 확보하여 컨트롤박스로 전송하고,
상기 컨트롤박스는 로드 정보를 분석하여 시뮬레이터의 진동부를 통해 일측과 타측에 위치한 각각의 진동펀치를 컨트롤하여 장애물을 넘거나 혹은 기울어진 경사면을 넘는 감각을 형성하고, 더불어 컨트롤박스가 분석한 로드 정보를 토대로 마그네틱 로더를 컨트롤하여 도로 영상의 경사도에 따라 내리막길을 가거나 혹은 오르막길을 올라가는 감각을 형성함으로써,
사용자의 움직임이 반영된 도로 영상을 서비스할 수 있을 뿐만 아니라 도로 영상의 로드 정보에 맞게 헬스 자전거의 상태가 조정되면서 사용자가 운동하는 즐거움과 운동 효과를 향상시킨 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 시용자가 헤드 마운트 디스플레이장치를 착용한 상태로 헬스 자전거에 탑승하게 되면, 저렴한 비용과 최소의 공간으로 가상의 도로 영상을 이용한 운동시스템을 구축할 수 있게 되었다.

또한, 고정된 시점에서 도로 영상이 뷰잉되는 것이 아니라 헬스 자전거를 이용하는 사용자의 움직임이 반영된 도로 영상이 디스플레이되게 되면서, 실제 사용자가 도로를 주행하는 즐거움을 가지게 되었다.

또한, 헤드 마운트 디스플레이장치가 가상의 도로를 디스플레이할 때, 헬스 자전거가 위치정보를 토대로 대응하는 로드 정보를 전송받아 자전거의 경사도에 대응하는 페달의 부하와 진동 등을 형성하여 줌으로써, 운동 효과를 꾀할 수 있게 되었다,

도 1은 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 블럭도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 예시도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 헬스자전거의 사시도.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 헬스자전거의 사용상태도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 컨트롤박스와 시뮬레이터의 블럭도.
도 7과 도 8과 도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 헤드 마운트 디스플레이의 화면.
도 9와 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 헤드 마운트 디스플레이의 사시도 및 블럭도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참고하여 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 운동시스템의 구성을 간략하게 보여주는 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자가 헤드 마운트 디스플레이 장치를 착용한 상태에서 운동하는 모습을 보여주는 사용 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 실내 설치되는 헬스 자전거(10)와,

상기 헬스 자전거의 진동 및 페달의 부하를 생성하는 시뮬레이터(20)와,

상기 시뮬레이터 및 헤드 마운트 디스플레이장치와 연결되어 있는 컨트롤박스(30)와,

사용자가 착용하고 상기 컨트롤박스와 무선연결되는 헤드 마운트 장치(60)와,

상기 헤드 마운트 장치에 장착되어 도로 영상을 디스플레이하는 본체(50)를 포함하여 이루어져,

사용자가 헤드 마운트 디스플레이장치(40)를 착용한 상태로 헬스 자전거(10)를 탑승하고 운동하는 것이다.

참고로, 헬스 자전거(10)는 사용자가 착석하는 안장과, 상기 안장의 하부에 형성된 바디, 그리고 상기 바디의 좌우 양측면으로 회전가능하게 형성된 페달과, 상방향으로 돌출된 핸들을 포함하여 이루어진 운동기구이다. 이때의 헬스 자전거는 다양하게 변형하여 실시할 수 있으며, 한정하지는 않는다.

또한, 시뮬레이터(20)는 헬스 자전거(10)에 설치되어 있고, 컨트롤 박스(30)와 연결되어, 상기 컨트롤박스(30)의 지시에 따라 페달에 가해지는 부하를 생성하거나 조정함으로써, 사용자가 경사진 오르막길이나 내리막 길을 주행하는 느낌을 제공한다, 더불어 시뮬레이터(20)는 컨트롤박스(30)의 지시를 받아 안장에 형성되어 있는 진동부를 컨트롤하여, 들썩이는 느낌이나 아스팔트를 달리는 느낌을 제공하기도 한다.

또한, 컨트롤박스(30)는 헤드 마운트 장치(60)와 무선연결되어, 상기 본체(50)가 가상의 도로 영상을 디스플레이할 때, 해당 도로에 대한 로드 정보를 전송받는다. 그리고 상기 컨트롤박스(30)는 전송받은 로드 정보를 분석하여 해당 도로의 경사도와 도로의 평탄도에 대한 정보를 확보하고, 이에 대응하는 페달의 부하와 진동을 생성하도록 지시한다.

또한, 컨트롤박스(30)는 실시 예에 따라 페달을 밟을 때 회전하는 디스크 휠의 속도나 핸들의 이동방향 등에 대한 상태정보를 확보하고, 상기 상태정보를 헤드마운트 장치로 전송하여 도로 영상에 사용자가 탑승한 자전거의 이동속도나 이동방향 등을 반영하도록 지시한다.

또한, 헤드 마운트 디스플레이 장치(40)는, 본체(50)와 헤드 마운트 장치(60)로 나누어져 있고, 상기 본체(50)는 컨텐츠를 재생하는 장치로, 실시 예에 따라 헤드 마운트 장치 내측에 장착되는 스마트폰이나 임베디드 보드이며, 헤드 마운트 장치(60)와 무선연결되어 디스플레이되는 도로 영상의 로드 정보를 컨트롤박스로 전송한다.

이때 상기 본체(50)는 헤드 마운트 장치(60)를 통해 헬스 자전거(10)의 상태정보를 전송받아 재생되는 컨텐츠에 자전거의 이동속도나 방향 등을 반영한 도로 영상을 디스플레이할 수도 있다.

또한, 헤드 마운트 장치(60)는 상기 본체를 내장하고 있고, 본체와 유무선 연결되며, 사용자의 머리에 착용되는 장치이다. 더불어 헤드 마운트 장치(60)는 위치나 방향 혹은 사용자의 시선 등을 인식할 수 있는 각종 센서를 내장하고 있으며, 사용자가 주시하는 방향의 도로 영상을 디스플레이하도록 상기 본체에 지시한다.

따라서 본 발명은 사용자가 헤드 마운트 디스플레이 장치를 장착한 상태로 헬스 자전거에 탑승하여 운동하기만 하면 됨으로, 저렴한 비용에 최소한의 공간으로 가상의 도로 영상을 디스플레이할 수 있는 시스템을 구축할 수 있는 것이다.

또한, 디스플레이되는 가상의 도로 영상에 대한 로드정보를 확보하여 사용자가 실제 도로를 주행하는 느낌을 부여할 수 있으며, 헬스 자전거의 상태정보와 사용자의 움직임이 반영된 도로 영상을 사용자에게 서비스할 수 있는 것이다.

참고로, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 헬스 자전거의 모습을 보여주는 것이고, 도 4와 도 5는 로드 정보가 반영된 헬스 자전거의 움직임을 보여주는 사용상태도이며, 도 6은 도 3 내지 도 5의 헬스 자전거에 설치되는 컨트롤박스와 시뮬레이터의 구성을 보여주는 것이다.

참고로 헬스 자전거(10)는, 사용자가 착석하는 안장(11)과,

상기 안장의 하부에 형성된 바디(12),

그리고 상기 바디의 좌우 양측면으로 회전가능하게 형성된 페달(13)과,

상방향으로 돌출된 핸들(14)을 포함하여 이루어진다.

이때 핸들(14)은 고정설치되어 있을 수도 있지만 좌우로 회전 가능하게 설치하고, 주변에 핸들의 회전정보를 감지할 수 있는 센서를 설치할 수도 있다.

그리고 이러한 헬스 자전거에 설치되는 시뮬레이터(20)는,

안장에 설치되어 사용자에게 도로를 주행하는 듯한 느낌을 부여하는 진동부(15)와,

페달과 디스크 휠 사이에 설치되어 페달에 가해지는 부하를 조정하는 마그네틱 로더(19)를 포함하여 이루어진다.

참고로, 진동부(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 안장(11) 하부의 내공간에 좌측과 우측에 각각 진동모터(15a)를 설치하고,

상기 진동모터 위로 지지대(15b)를 설치하고,

상기 지지대 위로 탄성스프링(15c)을 내장한 복수의 진동펀치(15d)를 형성하여,

일측과 타측이 안장(11)에 서로 다른 세기의 진동을 발생시켜 도로를 주행하는 느낌이나 돌이나 나뭇가지와 같은 장애물을 지나가는 느낌을 부여하는 것이다.

또한, 마그네틱 로더(Magnetic Loader)(19)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 컨트롤 박스의 지시에 따라 제어기(18)가 디스크휠과 접촉하고 있는 전자식 저항기(17)에 마그네틱 저항을 걸어 사용자의 페달 회전을 힘들게 하거나,

반대로 디스크휠과 접촉하고 있는 전자식 저항기의 마그네틱 저항을 줄임으로써, 혹은 모터(16)나 기어를 이용하여 페달이 더 빨리 회전되게 함으로써, 내리막에서의 페달 회전운동을 원활하게 할 수도 있는 것이다.

또한, 컨트롤 박스(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 시뮬레이터와 연결되는 인터페이스(21)와,

외부로부터 인가된 전원을 관리하는 전원관리부(22)와,

해드마운트장치와 근거리통신채널을 형성하는 근거리통신모듈(23)과,

센서(26)를 통해 헬스 자전거의 상태정보를 확보하는 상태정보측정부(25)와,

로드 정보를 전송받아 분석하고 대응하는 부하와 진동을 생성하도록 지시하는 한편, 헬스 자전거의 상태정보를 확보하도록 지시하는 컨트롤러(24)를 포함하여 이루어진다.

이때의 인터페이스(21)는 USB연결포트나 시리얼 연결포트 등을 포함하여 이루어져, 시뮬레이터와 연결되는 부분이며,

전원관리부(22)는 외부로부터 인가된 전원을 변환하여 필요로 하는 곳에 인가하는 부분이다.

또한, 근거리통신모듈(23)은 WIFI통신모듈이나 블루투스통신모듈을 포함하여 이루어져, 본체(50) 또는 헤드 마운트 장치(60)와 데이터를 주고받을 수 있는 채널을 형성하는 것이다.

또한, 상태정보 측정부(25)는, 회전 각도나 이동방향을 측정할 수 있는 센서와 페달이나 휠의 회전속도를 측정할 수 있는 휠 센서나 케이던스(Cadence) 센서 등을 통해 확보된 정보를 디지털 정보를 변환하여 컨트롤러에 보고한다. 또한, 실시 예에 따라서는 온도센서나 심박센서(HRS: Heart Rate Sensor)를 더 포함하여 이루어져, 사용자의 신체능력이나 운동상태를 컨트롤러에 보고할 수도 있다.

또한, 컨트롤러(24)는 헤드 마운트 장치(60) 또는 본체(50)와 채널을 형성하여 로드 정보를 받게 되면, 이를 분석하여 경사도에 대응하는 부하와 진동을 생성하도록 시뮬레이터에 지시한다.

또한, 상기 컨트롤러(24)는 헬스 자전거(10)의 상태정보나 사용자의 신체능력 혹은 운동상태를 확인할 수 있는 상태정보를 확보하여, 상기 본체 또는 헤드마운트장치로 전송한다.

참고로, 도 7과 도 8은 헤드 마운트 디스플레이 장치의 본체를 통해 보여지는 도로 영상을 보여주는 것이다.

이를 참조하여 설명하면, 상기 본체는 디스플레이 패널을 2분할 하여, 왼쪽눈과 오른쪽눈에 보여지는 영상(50a, 50b)을 각각 나누어 디스플레이하고,

버튼 조작에 따라 도로 영상의 환경을 어둡게 하거나 혹은 밝게 조절할 수 있으며,

실시 예에 따라서는 계절별로 서로 다른 도로 영상을 디스플레이할 수 있다.

이때 디스플레이되는 도로 영상(50a, 50b)은, 360도 전방위에서 촬영한 영상 데이터로, 특정 서버로부터 스트리밍 전송받은 것이거나 혹은, 탈부착 가능한 메모리카드에 저장되어 있는 것이며,

실시 예에 따라서는 애플 맵이나 구글 맵과 같이 3D MAP을 서비스하는 업체의 서버에 접속하여, 특정 위치를 지정하였을 때 해당 지점의 도로 영상을 전송받아 디스플레이하는 것일 수도 있다.

이때 디스플레이하는 도로 영상은, 위치정보를 토대로 해당 위치에서의 경사도와 평탄화 정도에 대한 로드 정보를 같이 서비스한다.

또한, 상기 본체(50)는 도 8a 도시된 바와 같이 실시 예에 따라 복수의 사용자와 그룹 설정이 이루어져, 하나의 도로 영상을 공유할 수 있고, 이때 해당 도로 환경을 공유하고 있는 사람의 모습이 순차적으로 디스플레이될 수도 있다.

이때 디스플레이되는 복수의 사용자의 모습은 미리 설정된 캐릭터의 모습이거나 헤드 마운트 장치에 설치된 카메라를 통해 촬영된 사용자의 영상이다.

또한, 상기 본체(50)는, 상태정보를 받아들여 대응하는 도로 영상을 디스플레이할 수도 있지만,

헬스 자전거(10)의 센서를 통해 확보한 이동속도와 이동방향, 그리고 이동거리 등을 도로 영상 일측에 디스플레이할 수 있고,

실시 예에 따라서는 사용자의 운동량이나 심박수와 체온 등도 같이 디스플레이할 수 있는 것이다.

이때 디스플레이되는 사용자의 상태정보와 헬스 자전거의 상태정보는, 본체가 사용자별로 데이터베이스화한다.

참고로, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치의 모습을 간략하게 보여주는 사시도이며, 도 10은 상기 헤드 마운트 장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.

이를 참조하여 설명하면, 상기 헤드 마운트 디스플레이 장치(40)는, 본체(50)와 헤드 마운트 장치(60)를 포함하여 이루어진다.

참고로 본체(50)는 제어모듈(52)을 포함하여 이루어져, 헤드 마운트 장치와 채널을 형성하고, 지정된 동작을 수행하도록 한다. 또한, 상기 본체(50)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 포함하여 이루어져, 스트리밍 전송받은 컨텐츠의 도로 영상을 디스플레이하거나 혹은 저장된 컨텐츠의 도로 영상을 로드하여 디스플레이 패널(51)의 일측과 타측에 각각 분할된 영상을 디스플레이한다.

또한, 상기 본체(50)는 통신모듈(53)을 포함하여 이루어져, 헤드 마운트 장치와 연결되고, 도로 영상 재생시 위치정보를 토대로 해당 도로의 환경 정보에 해당하는 로드 정보를 헬스 자전거로 전송하도록 지시한다. 더불어 헬스 자전거로부터 전달받은 상태정보가 반영된 도로 영상을 디스플레이한다.

또한, 상기 본체는 GPS나 자이로센서, 혹은 기울기 감지센서나, 카메라 등과 같은 센서모듈(54)을 포함하여 이루어진다.

참고로 헤드 마운트 장치(60)는, 본체가 안착되는 바디(62);

상기 바디에 결합되어 있는 커버(61);

상기 바디와 연결되어 사람의 머리에 고정되어 설치되어 있도록 하는 착용대(64);

그리고 상기 착용대 안쪽에 내입공간을 형성하고, 상기 내입공간 안쪽에 복수의 어안렌즈를 장착하고 있으며, 착용시 사용자의 안면과 접촉하는 안면접촉부(65);

를 포함하여 이루어진다.

그리고 이러한 헤드 마운트 장치(60)는, 바디(62) 일측에 메모리카드(63)가 삽탈되는 슬롯을 형성하고 있고,

상기 바디 내측에는, 본체(50)를 핸들링하기 위한 마운트 제어모듈(66), 통신모듈(67), 센서모듈(68), 입력장치(69), 전력관리모듈(70), 시선추적부(71), 모터(72), 초점 조절부(73)를 포함하여 이루어진다.

참고로 마운트 제어모듈(66)은, 운영체제 또는 임베디드 프로그램을 구동시켜, 헤드 마운트 장치의 동작을 컨트롤하며, 특히 컨트롤박스로 본체의 로드 정보를 전송하거나 혹은 컨트롤박스로부터 전송받은 상태 정보를 본체로 전송한다. 더불어 상기 마운트 제어모듈(66)은 센서모듈을 통해 확보한 정보를 토대로 사용자의 머리 위치나 시선에 따라 사용자의 움직임이 반영된 도로 영상을 디스플레이하도록 컨트롤한다.

또한, 통신 모듈(67)은, 본체와 유선/무선 통신을 이용하여 전기적으로 연결되어 데이터를 송수신을 한다. 이때 통신모듈은 USB 모듈, WiFi 모듈, BT 모듈, NFC 모듈, GPS 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어져, 본체 및 컨트롤박스와 연결된다.

또한, 센서 모듈(68)은 물리량을 계측하거나 헤드 마운트 장치의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈은, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자계 센서, 마그네틱 센서, 근접 센서, 제스처 센서, 그립 센서, 생체 센서 중의 적어도 하나 이상 포함하여 이루어져, 사용자의 움직임에 대한 정보를 수집하여,

가상의 도로 영상 속에서 사용자의 머리 또는 시선이 주시하고 있는 방향의 영상을 디스플레이하도록 한다.

이때 센서 모듈(68)은, 헤드 마운트 장치에 설치되어 있는 것이지만, 실시 예에 따라서는 본체 내측에 설치되어 있는 센서일 수도 있다.

또한, 입력 장치(69)는, 터치 패드, 버튼을 포함하여 이루어져, 복수의 컨텐츠 중 어느 하나를 선택하거나 혹은 선택된 특정 컨텐츠의 환경을 설정하기 위한 것이다.

또한, 시선 추적부(71)는, EOG 센서(Electircal oculography), Coil systems, Dual purkinje systems,Bright pupil systems, Dark pupil systems 중 적어도 하나의 방식을 이용하여 사용자의 시선을 추적할 수 있다. 또한, 상기 시선 추적부는 사용자의 시선 변경에 따른 정보를 수집하고, 본체로 전달한다.

또한, 초점 조절부(73)는, 사용자가 자신의 시력에 적합한 영상을 감상할 수 있도록 사용자의 양안 사이 거리(Inter-Pupil Distance, IPD)를 측정하고, 모터(72)를 구동시켜 렌즈의 거리 및 디스플레이 위치를 조정할 수 있도록 하는 것이다.

따라서 본 발명은 시용자가 헤드 마운트 디스플레이장치를 착용한 상태로 헬스 자전거에 탑승하기만 하면 저렴한 비용과 최소의 공간으로 가상의 도로 영상을 이용한 운동시스템을 구축할 수 있게 되는 것이다.

더불어 고정된 시점에서 도로가 뷰잉되는 것이 아니라 헬스 자전거를 이동속도와 사용자의 움직임이 반영된 영상이 디스플레이되게 되면서 실제 사용자가 도로를 주행하는 즐거움을 가질 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 헤드 마운트 디스플레이장치가 가상의 도로를 디스플레이할 때, 헬스 자전거가 로드 정보를 전송받아 자전거의 경사도에 대응하는 페달의 부하와 진동을 생성하여 줌으로써, 사용자가 실제 도로를 주행하는 느낌을 가지게 되는 것이다.

10:헬스 자전거 11:안장
12:바디 13:페달
14:핸들 15:진동부
15a:진동모터 15b:지지대
15c:탄성스프링 15d:진동펀치
16:모터 17:전자식 저항기
18:제어기 19:마그네틱 로더
20:시뮬레이터 21:인터페이스
22:전원관리부 23:근거리통신모듈
24:컨트롤러 25:상태정보측정부
26:센서 30:컨트롤박스
40:헤드 마운트 디스플레이장치 50:본체
50a, 50b: 도로 영상 51:디스플레이패널
52:제어모듈 53:통신모듈
54:센서모듈 60:헤드 마운트 장치
61:커버 62:바디
63:메모리카드 64:착용대
65:안면접촉부 66:마운트제어모듈
67:통신모듈 68:센서모듈
69:입력장치 70:전력관리모듈
71:시선추적부 72:모터
73:초점조절부

Claims

바디를 중심으로 상부에는 안장과 핸들이 형성되어 있고, 하부에는 페달이 형성되어 있는 헬스 자전거;
안장 하부의 내공간에 좌측과 우측에 각각 진동모터를 설치하고 상기 진동모터 위로 지지대를 설치하고 상기 지지대 위로 탄성스프링을 내장한 복수의 진동펀치를 형성하여 일측과 타측이 서로 다른 세기로 진동을 발생시켜 도로를 주행 중이거나 장애물을 넘는 감각을 부여하는 진동부와, 도로 영상의 경사도에 따라 디스크휠과 접촉하고 있는 전자식 저항기에 마그네틱 저항을 걸어 사용자의 페달 회전을 힘들게 하거나, 혹은 디스크휠과 접촉하고 있는 마그네틱 저항의 부하를 줄이거나 모터나 기어를 구동시켜 페달의 회전운동을 원활하게 컨트롤하는 마그네틱 로더를 포함한 시뮬레이터;
상기 시뮬레이터 및 헤드 마운트 장치와 유/무선 연결되고 로드 정보를 전송받아 도로 영상에 대응하는 로드 환경을 형성하도록 지시하는 컨트롤박스;
사용자의 머리에 장착되고, 일측은 상기 컨트롤박스와 연결되고 타측은 본체와 연결되는 헤드 마운트 장치;
상기 헤드 마운트 장치에 장착되어 일측과 타측에 사용자가 주시하고 있는 방향의 도로 영상을 디스플레이하는 한편, 상기 도로 영상에 대응하는 로드 정보를 헬스자전거 쪽으로 전송하는 본체;
를 포함하여 이루어져,
상기 헬스 자전거에 시뮬레이터와 컨트롤박스를 설치한 상태에서 본체가 장착된 헤드 마운트장치를 사용자의 머리에 착용하고 페달을 밟게 되면,
헤드 마운트장치에 내장된 센서모듈과 시선추적부가 사용자의 움직임을 감지하고 이를 내장된 본체로 안내하는 한편, 상기 본체는 이를 반영하여 사용자가 주시하고 있는 방향의 도로 영상을 디스플레이 패널의 일측과 타측에 각각 디스플레이하고, 해당 도로 영상의 위치정보를 토대로 주변 도로 환경에 해당하는 로드 정보를 확보하여 컨트롤박스로 전송하고,
상기 컨트롤박스는 로드 정보를 분석하여 시뮬레이터의 진동부를 통해 일측과 타측에 위치한 각각의 진동펀치를 컨트롤하여 장애물을 넘거나 혹은 기울어진 경사면을 넘는 감각을 형성하고, 더불어 컨트롤박스가 분석한 로드 정보를 토대로 마그네틱 로더를 컨트롤하여 도로 영상의 경사도에 따라 내리막길을 가거나 혹은 오르막길을 올라가는 감각을 형성함으로써,
사용자의 움직임이 반영된 도로 영상을 서비스할 수 있을 뿐만 아니라 도로 영상의 로드 정보에 맞게 헬스 자전거의 상태가 조정되면서 사용자가 운동하는 즐거움과 운동 효과를 향상시킨 것을 특징으로 하는 운동시스템.
제1항에 있어서, 상기 헤드 마운트 장치는,
본체가 안착되는 바디(62)와, 상기 바디에 결합되어 있는 커버(61)와, 상기 바디와 연결되어 사람의 머리에 고정되어 설치되어 있도록 하는 착용대(64)와, 상기 착용대 안쪽에 내입공간을 형성하고 상기 내입공간 안쪽에 복수의 어안렌즈를 장착하고 있으며 사용자의 안면과 밀착되는 안면접촉부(65)와, 사용자가 자신의 시력에 적합한 영상을 감상할 수 있도록 사용자의 양안 사이 거리(Inter-Pupil Distance, IPD)를 측정하여 렌즈의 거리 및 디스플레이 위치를 조정하는 초점조절부(73)를 형성한 상태에서, 내측에는 본체를 구동시켜 도로 영상을 재생시키도록 하는 한편 본체의 로드 정보를 확보하여 컨트롤박스로 전송하거나 혹은 헬스자전거의 상태정보를 요청하는 마운트 제어모듈(66)과, 상기 본체 또는 컨트롤박스와 유선/무선 채널을 형성하는 통신모듈(67)과, 가속도 센서 자이로 센서 지자계 센서 마그네틱 센서 중 어느 하나 이상 포함하여 이루어져 사용자의 움직임에 대한 정보를 수집하고 가상의 도로 영상 속에서 사용자의 머리 또는 시선이 주시하고 있는 방향을 감지하는 센서모듈(68)과 복수의 컨텐츠 중 어느 하나를 선택하거나 혹은 선택된 특정 컨텐츠의 설정하기 위한 입력장치(69)와, EOG 센서(Electircal oculography), Coil systems, Dual purkinje systems,Bright pupil systems, Dark pupil systems 중 적어도 하나의 방식을 이용하여 사용자의 시선을 추적하는 시선 추적부(71)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운동시스템.
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제1항에 있어서, 상기 컨트롤박스는,
시뮬레이터와 연결되는 인터페이스와, 외부로부터 인가된 전원을 관리하는 전원관리부와, 해드마운트장치와 통신채널을 형성하는 근거리통신모듈과, 센서를 통해 헬스 자전거의 상태정보를 확보하는 상태정보측정부와, 로드 정보를 전송받아 분석하고 대응하는 부하와 진동을 생성하도록 지시하는 한편, 헬스 자전거의 상태정보를 확보하도록 지시하는 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운동시스템
제5항에 있어서,
상기 상태정보 측정부는 회전 각도나 이동방향을 측정할 수 있는 센서와, 페달이나 휠의 회전속도를 측정할 수 있는 휠센서나 케이던스 센서를 하나 이상 포함하여 이루어진 상태에서,
사용자의 신체 온도를 측정하는 온도센서와, 사용자의 심박수를 체크하는 심박센서(HRS: Heart Rate Sensor)를 더 포함하여 이루어지는 운동시스템
제2항에 있어서,
상기 헤드 마운트장치의 바디 일측에는 본체에 의해 재생되는 도로 영상이 저장된 메모리카드가 탈/부착되는 것을 특징으로 하는 운동시스템.
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