KR101859745B1 - 입식 수영 시뮬레이터 - Google Patents

입식 수영 시뮬레이터 Download PDF

Info

Publication number
KR101859745B1
KR101859745B1 KR1020170024229A KR20170024229A KR101859745B1 KR 101859745 B1 KR101859745 B1 KR 101859745B1 KR 1020170024229 A KR1020170024229 A KR 1020170024229A KR 20170024229 A KR20170024229 A KR 20170024229A KR 101859745 B1 KR101859745 B1 KR 101859745B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shoulder
pelvis
user
assembly
drive motor
Prior art date
Application number
KR1020170024229A
Other languages
English (en)
Inventor
구칠효
Original Assignee
주식회사 바로텍시너지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 바로텍시너지 filed Critical 주식회사 바로텍시너지
Priority to KR1020170024229A priority Critical patent/KR101859745B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101859745B1 publication Critical patent/KR101859745B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
    • A63B21/0058—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4001—Arrangements for attaching the exercising apparatus to the user's body, e.g. belts, shoes or gloves specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4027—Specific exercise interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/10—Swimming instruction apparatus for use without water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S482/00—Exercise devices
    • Y10S482/901—Exercise devices having computer circuitry
    • Y10S482/902—Employing specific graphic or video display

Abstract

본 발명은 가상현실을 배경으로 착용한 로봇팔과 로봇다리의 동작을 따라서 수영 연습할 수 있도록 하여, 물밖에 실감나게 입영 동작 훈련을 할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터에 관한 것으로, 사용자가 팔은 로봇팔 조립체를 착용하고, 다리는 로봇다리 조립체를 착용하며, 가슴에 안전 하네스를 착용한 사용자가 하네스 마운트에 매달린 상태로 머리에는 헤드 마운트 디스플레이를 착용한 채, 헤드 마운트 디스플레이에서 출력되는 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 다양한 가상현실 배경을 보면서 로봇팔 조립체와 로봇다리 조립체의 움직임에 따라 입영 동작을 올바르면서 실감나게 연습할 수 있는 효과가 있다.

Description

입식 수영 시뮬레이터 {A Survival Swimming Simulator}
본 발명은 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가상현실을 배경으로 착용한 로봇팔과 로봇다리의 동작을 따라서 수영 연습할 수 있도록 하여, 물밖에 실감나게 입영 동작 훈련을 할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로 수영은 손과 발을 사용하여 물속에서 헤엄치는 것을 말한다. 최근 생존 수영의 중요성이 커지면서 생존 수영 교육에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 생존 수영법은 물에 빠졌을 때 구조되기까지 에너지를 덜 소비하면서 가능한 한 오래 물 위에 떠 있을 수 있도록 하는 방법이다.
이처럼 생존 수영은 물에 빠졌을 때 생명과 직결되기 때문에 학생은 물론 일반인에 이르기까지 다양한 계층에게 필요한 교육으로 각광받고 있다.
그러나 수영은 물속에서 교육이 이루어지기 때문에 수영 시설이 없으면 제대로된 교육이 이루어질 수 없다는 문제가 있다.
이와 관련해서 대한민국 등록특허공보 제10-1564841호에는 다양한 수영 자세로 자전거를 타면서, 수영장이 아니라도 수영을 연습할 수 있도록 하는 수영 연습 및 수영 동작 자전거가 공지되어 있다.
그러나 수영 자세로 자건거를 타면서 수영을 연습하기 때문에 수영 연습 효율이 떨어지고, 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.
아울러 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0136699호에는 수영 동작을 실제 수영에 유사하게 구현할 수 있도록 함으로써 신체의 여러 부위에 대해 뛰어난 운동과를 제공하는 수영 동작 구현 운동기구가 공지되어 있다.
그러나 이 공지 기술도 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.
KR 10-1564841 B1 KR 10-2013-0136699 A
본 발명의 목적은 로봇팔과 로봇다리를 착용한 채, 로봇팔과 로봇다리의 움직임을 따라서 올바른 자세로 수영 동작 연습이 가능하며, 다양한 가상현실 배경을 토대로 실감나게 수영 연습을 할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터를 제공하는 것이다.
아울러 본 발명의 목적은 로봇팔, 로봇다리 및 골반 지지체의 길이를 가변할 수 있도록 하여 초등학생부터 성인에 이르기까지 범용적으로 사용할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 사람의 팔과 다리가 실제 움직임이 가능한 각도 이상으로 로봇팔과 로봇다리의 움직임 발생을 이중으로 차단하여 안전하게 수영 연습을 할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터를 제공하는 것이다.
본 발명은 사용자가 매달린 상태에서 입식으로 수영 훈련을 하는 입식 수영 시뮬레이터에 있어서, 전면에 수직으로 세워지는 마운팅판(110)과, 상기 마운팅판(110)을 수직으로 고정해주며, 상기 마운팅판(110)의 후면에 부착되는 프레임(120)이 구비된 베이스 프레임 조립체(100); 상기 마운팅판(110)에 고정되는 베드판 구동모터(210)와, 상기 마운팅판(110)의 하부 측에서 상기 베드판 구동모터(210)와 이격되게 고정되는 하부 고정대(230)와, 상기 마운팅판(110)의 상부 측에 고정되는 상부 고정대(240)와, 상기 하부 고정대(230)와 상기 상부 고정대(240)를 연결해주는 가이드 부시(250)가 구비된 구동모터 조립체(200); 상기 베드판 구동모터(210)의 축과 결합되며, 상기 베드판 구동모터(210)의 구동에 의해 상승 또는 하강하는 베드판(310)이 구비된 몸통 베드 조립체(300); 상기 베드판(310)의 상부 넓이와 대응되도록 설치되는 상단 조절 몸체(410)와, 상기 상단 조절 몸체(410)의 양옆에 각각 설치되어 좌우 간격이 서로 대칭되게 조절되는 로봇팔 조립체 장착판(450)이 구비된 상단폭 조절부(400); 상기 베드판(310)의 하부 넓이와 대응되도록 설치되는 하단 조절 프레임(510)과, 상기 하단 조절 프레임(510)의 양옆에 각각 설치되어 좌우 이동이 가능하게 설치되는 로봇다리 조립체 장착판(570)이 구비된 하단폭 조절부(500); 상기 하단 조절 프레임(510)의 중앙에서 상기 베드판(310)에 수직으로 설치되는 상하 조절 몸체(610)와, 상기 하단 조절 프레임(510)의 후면이 가이드되면서 상기 하단폭 조절부(500)가 상승 또는 하강 이동하도록 해주는 상하 레일(620)이 구비된 상하폭 조절부(600); 상기 로봇팔 조립체 장착판(450)에 각각 장착되어 사용자의 어깨와 팔꿈치 및 팔목이 착용되어, 사용자의 팔 동작을 유도해주는 로봇팔 조립체(700); 및 상기 로봇다리 조립체 장착판(570)에 장착되어 사용자의 허벅지와 종아리 및 발목이 착용되어, 사용자의 다리 동작을 유도해주는 로봇다리 조립체(800);를 포함한다.
아울러 본 발명의 상기 사용자는 머리에 물이 포함된 가상현실 영상을 눈앞에 보여주는 헤드 마운트 디스플레이(10)를 착용하되, 상기 베이스 프레임 조립체(100)의 상부에 설치되어 상기 사용자의 눈높이와 대응되는 위치에 상기 트래킹 센서(22)가 위치하도록 하는 센서 마운트(20)를 포함하여, 상기 트래킹 센서(22)는 상기 사용자의 머리 높이를 인식하여, 상기 헤드 마운트 디스플레이(10)에 상기 가상현실 영상에서 상기 물 높이의 기준점을 잡아준다.
또한, 본 발명의 상기 구동모터 조립체(200)는, 상기 베드판 구동모터(210)에 구동축(212)과, 상기 구동축(212)은 수직으로 연장되며 외주연에 나사산이 형성된 볼스크류(216)를 더 포함하고, 상기 몸통 베드 조립체(300)는, 상기 베드판(310)의 후면에 상기 볼스크류(216)와 치합되는 베드판 고정대(320)를 더 포함하여, 상기 베드판 구동모터(210)의 정역 회전에 따라 상기 베드판(310)이 상승 또는 하강한다.
나아가 본 발명의 상기 상단폭 조절부(400)는, 상기 상단 조절 몸체(410)의 내측을 가로지르도록 설치되며, 중앙을 제외한 양옆에 나사산이 형성된 상단 볼스크류(430)와, 상기 상단 볼스크류(430)의 어느 한 쪽 끝단과 연결되어 상기 상단 볼스크류(430)를 정역 회전시켜주는 상단 간격 조절 핸들(460)을 더 포함하되, 상기 로봇팔 조립체 장착판(450)은 상기 상단 볼스크류(430)의 양옆에 각각 치합되어, 상기 상단 간격 조절 핸들(460)의 정역 회전에 의해 서로 멀어지거나 서로 가까워진다.
아울러 본 발명의 상기 하단폭 조절부(500)는, 상기 하단 조절 프레임(510)의 후면에 설치되는 프레임 가이더(520)를 더 포함하고, 상기 상하폭 조절부(600)는, 상기 상하 조절 몸체(610)의 중앙을 수직으로 가로지르도록 설치되는 상하 볼스크류(630)와, 상기 상하 볼스크류(630)의 끝단과 연결되어 상기 상하 볼스크류(630)를 정역 회전시켜주는 상하 간격 조절 핸들(650)을 더 포함하되, 상기 프레임 가이더(520)는 상기 상하 레일(620)과 결합되어, 상기 상하 간격 조절 핸들(650)의 정역 회전에 의해 상승 또는 하강한다.
또한, 본 발명의 상기 로봇팔 조립체(700)는, 상기 사용자의 어깨와 접촉되어 외측으로 회전하는 어깨 후면 구동모터(710)와, 상기 사용자의 어깨와 접촉되어 전후방으로 회전하는 어깨 측면 구동모터(730)와, 상기 사용자의 팔꿈치와 접촉되어 전후방으로 회전하는 팔꿈치 구동모터(760)를 더 포함한다.
나아가 본 발명의 상기 로봇다리 조립체(800)는, 상기 사용자의 골반과 접촉되어 외측으로 회전하는 골반 후면 구동모터(810)와, 상기 사용자의 골반과 접촉되어 전후방으로 회전하는 골반 측면 구동모터(830)와, 상기 사용자의 무릅과 접촉되어 전후방으로 회전하는 무릎 구동모터(850)를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 상기 구동모터 조립체(200)는, 상기 하부 고정대(230)와 상기 상부 고정대(240)의 사이를 연결해주는 가이드 부시(250)를 더 포함하고, 상기 몸통 베드 조립체(300)는, 상기 베드판(310)의 후면에 상기 가이드 부시(250)에 헐거운 끼움 고정되는 부시 가이더(330)를 더 포함하여, 상기 베드판(310)이 상승 또는 하강 시 상기 부시 가이더(330)가 상기 가이드 부시(250)에 가이드된다.
아울러 본 발명의 상기 로봇팔 조립체(700)는, 상기 어깨 후면 구동모터(710)의 구동축 경로 상에 어깨 근접센서(712)와 어깨 스토퍼(716)가 구비되고, 상기 어깨 측면 구동모터(730)의 구동축 경로 상에 어깨 측면 근접센서(722)와 어깨 측면 스토퍼(724)가 구비되어, 상기 어깨 근접센서(712)와 상기 어깨 측면 근접센서(722)가 실제 어깨가 움직일 수 있는 각도 이상 움직임의 발생을 방지하도록 1차 상기 어깨 후면 구동모터(710)와 상기 어깨 측면 구동모터(730)를 전기적으로 멈춰주고, 2차로 상기 어깨 스토퍼(716)와 상기 어깨 측면 스토퍼(724)가 상기 어깨 후면 구동모터(710)와 상기 어깨 측면 구동모터(730)를 물리적으로 멈춰준다.
또한, 본 발명의 상기 로봇다리 조립체(800)는, 상기 골반 후면 구동모터(810)의 구동축 경로 상에 골반 근접센서(812)와 골반 스토퍼(816)가 구비되고, 상기 골반 측면 구동모터(830)의 구동축 경로 상에 골반 측면 근접센서(822)(822)와 골반 측면 스토퍼(824)가 구비되어, 상기 골반 근접센서(812)와 상기 골반 측면 근접센서(822)(822)가 실제 골반이 움직일 수 있는 각도 이상 움직임의 발생을 방지하도록 1차 상기 골반 후면 구동모터(810)와 상기 골반 측면 구동모터(830)를 전기적으로 멈춰주고, 2차로 상기 골반 스토퍼(816)와 상기 골반 측면 스토퍼(824)가 상기 골반 후면 구동모터(810)와 상기 골반 측면 구동모터(830)를 물리적으로 멈춰준다.
본 발명은 사용자가 팔은 로봇팔 조립체(700)를 착용하고, 다리는 로봇다리 조립체(800)를 착용하며, 가슴에 안전 하네스(30)를 착용한 사용자가 하네스 마운트(360)에 매달린 상태로 머리에는 헤드 마운트 디스플레이(10)를 착용한 채, 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 다양한 가상현실 배경을 보면서 로봇팔 조립체(700)와 로봇다리 조립체(800)의 움직임에 따라 입영 동작을 올바르면서 실감나게 연습할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 사용자가 어깨와 팔에 착용하는 로봇팔 조립체(700)와 사용자가 골반과 다리에 착용하는 로봇다리 조립체(800)는 길이가 가변되고, 상하폭 조절부(600)를 통해 로봇다리 조립체(800)의 위치를 조정함으로써, 초등학생부터 성인에 이르기까지 성인 표준 신장기준에서 그보다 작거나 큰 사람도 착용 및 사용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 어깨와 팔에 착용하는 로봇팔 조립체(700)에 어깨 근접센서(712), 팔꿈치 근접센서(754), 어깨 스토퍼(716), 어깨 측면 스토퍼(724)가 구비되어, 어깨 후면 구동모터(710), 어깨 측면 구동모터(730), 팔꿈치 구동모터(760)가 각각 구동하여 어깨가 회전할 때 실제 사람이 회전 각도 범위 내에서 움직일 수 있도록 어깨 근접센서(712), 팔꿈치 근접센서(754)의 감지에 의해 전기적으로 1차 멈추게 하고, 어깨 스토퍼(716)와 어깨 측면 스토퍼(724)에 의해 2차로 움직임을 차단하도록 하여 필요 이상으로 어깨와 팔이 회전하여 몸에 무리가 가거나 다치는 사고가 발생하는 것을 차단해주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 삼각 투상도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 우측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 베이스 프레임 조립체(100)의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 베이스 프레임 조립체(100)에서 마운팅판(110)의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 구동모터 조립체(200), 몸통 베드 조립체(300), 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 정면 기준 이각 투상도.
도 7은 도 6의 후면 기준 이각 투상도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 몸통 베드 조립체(300)의 정면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 정면 기준 사시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 후면 기준 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(700)의 정면 기준 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(700)의 후면 기준 사시도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(800)의 정면 기준 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(800)의 후면 기준 사시도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 모니터 유닛(40)의 사시도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자가 안전 하네스(30)를 착용한 채 입식 수영 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자의 어깨와 팔 움직임 각도와 로봇팔 조립체(700)의 움직임 각도를 나타낸 도면.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자의 골반과 다리 움직임 각도와 로봇다리 조립체(800)의 움직임 각도를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 삼각 투상도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 우측면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 베이스 프레임 조립체(100)의 사시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터의 베이스 프레임 조립체(100)에서 마운팅판(110)의 사시도이다.
도 3에서는 캐스터(150, 도 4 참조)의 도시를 생략하였다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터는, 마운팅판(110)이 장착되어 몸체 역할을 하는 베이스 프레임 조립체(100)와, 마운팅판(110)에 설치되어 베드판 구동모터(210)가 구비된 구동모터 조립체(200)와, 베드판 구동모터(210)와 연결되어 상승 또는 하강하는 베드판(310)이 구비된 몸통 베드 조립체(300)와, 베드판(310)의 상부 측에서 사용자의 어깨 폭에 맞추어 간격 조절이 가능한 상단폭 조절부(400)와, 베드판(310)의 하부 측에서 사용자의 양쪽 골반 폭에 맞추어 좌우 간격 조절이 가능한 하단폭 조절부(500)와, 베드판(310)의 중앙 상부 측에서 사용자의 골반 높이에 맞추어 상하 간격 조절이 가능한 상하폭 조절부(600)와, 상단폭 조절부(400)에 설치되며 사용자의 어깨와 팔에 착용하는 로봇팔 조립체(700)와, 하단폭 조절부(500)에 설치되어 사용자의 골반과 다리에 착용하는 로봇다리 조립체(800)와, 베이스 프레임 조립체(100)의 상부에 설치되어 사용자의 눈높이에 트래킹 센서(22)가 설치되는 센서 마운트를 포함한다.
헤드 마운트 디스플레이(10)는 안경처럼 사용자의 머리에 착용하는 영상출력기구로, 후술할 컴퓨터(170)로 처리된 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 특정 배경 공간 영상을 사용자의 눈앞에 보여준다.
이때 배경 공간 영상은 물이 포함되어 있다면 해변, 호수 등 다양한 가상현실 배경이 사용될 수 있다.
헤드 마운트 디스플레이(10)는 사용자의 눈앞에 컴퓨터(170)에 의해 처리된 가상현실 배경 공간 영상을 보여주면서 현실감 있는 3D 영상을 제공하게 된다.
또한, 헤드 마운트 디스플레이(10)에는 자이로스코프, 가속도센서, 자력계 등이 내장되어 센서들의 신호로 사용자의 머리 움직임을 검출하여, 이를 컴퓨터(170)로 처리하여 가상현실 배경 공간 영상 출력시 사용한다.
센서 마운트(20)는 베이스 프레임 조립체(100)의 상부에 설치되는 것으로, 끝단에 트래킹 센서(22)가 설치된다. 센서 마운트(20)는 베이스 프레임 조립체(100)에 설치되는 프레임으로 끝단이 사용자의 눈높이에 맞춰진다.
트래킹 센서(22)는 사용자의 머리 높이를 인식하여, 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 가상현실 배경에서 물 높이의 기준점을 잡아주는 역할을 한다. 즉 트래킹 센서(22)를 기준으로 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 가상현실 배경에서 물속과 물밖을 판단하게 된다.
베이스 프레임 조립체(100)는 몸체 역할을 하는 것으로, 전면에 지면에 대하여 수직으로 세워지는 마운팅판(110)이 형성되고, 마운팅판(110)을 수직으로 세워지도록 고정해주며, 마운팅판(110)의 후면의 공간을 다단으로 구획해주는 프레임(120)이 서로 연결되고, 각각의 프레임(120)은 덮개판(130)으로 덮여져 하나의 박스 형상으로 된 몸체를 이룬다.
마운팅판(110)은 베이스 프레임 조립체(100)의 높이에 대응되는 크기로 길이가 긴 장방형의 판으로 후술할 구동모터 조립체(200)와 몸통 베드 조립체(300)를 견고하게 고정해주는 역할을 한다.
마운팅판(110)에는 복수의 등간격 또는 서로 상이한 간격으로 이격된 제1고정공(112), 제2고정공(114), 제3고정공(116)이 각각 형성된다.
제1고정공(112)은 마운팅판(110)에서 하단 측에 형성되는 것으로 후술할 구동모터 조립체(200)의 모터 고정대(220)가 나사체결로 견고하게 고정된다.
제2고정공(114)은 제1고정공(112)의 상부에 이격되도록 형성되는 것으로 후술할 구동모터 조립체(200)의 하부 고정대(230)가 나사체결로 견고하게 고정된다.
제3고정공(116)은 마운팅판(110)에서 상단 측에 형성되는 것으로 후술할 구동모터 조립체(200)의 상부 고정대(240)가 나사체결로 견고하게 고정된다.
마운팅판(110)은 철판 재질로 형성되며, 경량화를 위해 불필요한 부분에 절개공(118)을 형성한다.
프레임(120)은 수직 프레임(122)이 장방형 형상을 가지도록 배치되고, 수평 프레임(126)이 수직 프레임(122)과 결합되도록 다단으로 배치된다. 이때 수직 프레임(122)은 마운팅판(110)과 수평을 이루도록 한 쌍이 배치되며, 나머지 한 쌍이 그로부터 이격되어 장방형의 모양을 이루게 된다. 수평 프레임(126)은 수직 프레임(122)의 사이를 연결하는 긴 프레임과 이격된 긴 프레임의 사이를 횡으로 연결하는 복수의 짧은 프레임이 하나의 단을 이루게 된다.
마운팅판(110)의 전면에는 고정 프레임(124)이 위치하여, 마운팅판(110)은 고정 프레임(124)과 수직 프레임(122) 사이에 견고하게 고정된다.
도면에서는 수평 프레임(126)을 4단으로 도시하여 3개의 공간으로 구획하여 나타내었으나, 이는 설계에 따라 달라질 수 있다.
한편, 프레임(120)의 재질은 스틸이며, 수직 프레임(122)과 수평 프레임(126) 및 고정 프레임(124)은 각관의 용접으로 접합된다.
덮개판(130)은 프레임(120)의 외측 또는 내측을 덮어주는 것으로, 수직 프레임(122)의 전후좌우면을 덮어주어 외부에서 수직 프레임(122)이 보이지 않도록 하여 미관을 향상시키거나, 수평 프레임(126)의 상하면을 덮어주어 구획된 공간에 입식 수영 시뮬레이터를 운용하는데 필요한 장비를 거치할 수 있도록 해준다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 베이스 프레임 조립체(100)는 수평 프레임(126)에 의해 내부에 3개의 공간이 구획되는데, 예를 들어 여기에는 아래에서 위 방향을 기준으로 1단과 2단에는 후술할 베드판 구동모터(210)와 로봇팔 조립체(700) 및 로봇다리 조립체(800)를 제어하기 위한 MCU(160)가 각각 배치되며, 3단에는 하나의 키보드, 모니터, 마우스로 두 대 이상의 컴퓨터를 제어할 수 있도록 해주는 KVM 스위치, 네트워크 허브가 구비된 컴퓨터(170)가 배치된다. 컴퓨터(170)는 가상현실 신호를 처리하여 헤드 마운트 디스플레이(10)에 출력해주는 컴퓨터(170)와, 트래킹 센서(22)의 신호를 처리해주는 컴퓨터(170)가 설치될 수 있다.
프레임(120)의 전면을 기준으로 후방에 위치한 덮개판(130)은 개폐 가능하게 형성되어 MCU(160)와 컴퓨터(170)를 설치하거나, 유지보수할 때 사용된다.
한편, 프레임(120)의 하단 양옆에서 전면 측과 후면 측에는 각각 전방과 후방을 향해 돌출되는 돌출 프레임(140)이 형성된다. 돌출 프레임(140)은 프레임(120)의 하단에서 전후방으로 돌출되어 사용자가 안전 하네스 (30, 도 13 참조) 착용한 채 하네스 마운트(360)에 매달리더라도 베이스 프레임 조립체(100)의 넘어짐을 방지하며, 안정적으로 사용자를 지지할 수 있도록 해준다.
돌출 프레임(140)은 프레임(120)의 하단에 전방이나 후방 측에 선택적으로 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 전방과 후방 측 모두 형성될 수 있다.
한편, 최하단 수평 프레임(126)의 하부와 돌출 프레임(140)의 하부에는 복수의 캐스터(150)가 설치된다. 이때 캐스터(150)는 베이스 프레임 조립체(100)의 무게를 고르게 지탱하도록 최하단 수평 프레임(126)의 하부와 돌출 프레임(140)의 하부에서 등간격으로 설치된다. 캐스터(150)를 통해 힘을 적게 들이면서 베이스 프레임 조립체(100)를 간편하게 원하는 장소로 이동하여 설치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 구동모터 조립체(200), 몸통 베드 조립체(300), 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 정면 기준 이각 투상도, 도 7은 도 6의 후면 기준 이각 투상도, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 몸통 베드 조립체(300)의 정면도, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 정면 기준 사시도이다, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500) 및 상하폭 조절부(600)의 후면 기준 사시도이다.
도 9에서 상단폭 조절부(400)의 상단 레일 이동판(440)과, 하단폭 조절부(500)의 하단 레일 이동판(560)을 하나씩 생략하여 나타내었다.
구동모터 조립체(200)는 마운팅판(110)에 고정되어 후술할 몸통 베드 조립체(300)의 베드판(310)을 수직으로 상승 또는 하강 이동하도록 해준다.
구동모터 조립체(200)는 마운팅판(110)의 전면에서 하단에 지면과 이격되도록 베드판 구동모터(210)가 위치한다. 베드판 구동모터(210)의 상부에는 모터 고정대(220)가 고정된다. 모터 고정대(220)는 복수의 수평판과 수직판이 하나의 몸체를 이루어 후면이 마운팅판(110)의 전면 하단 측과 접촉된다. 모터 고정대(220)에는 마운팅판(110)의 제1고정공(112)에 대응되게 모터 고정홈(222)이 형성되고, 제1고정공(112)과 모터 고정홈(222)이 나사체결된다. 나사체결을 통해 모터 고정대(220)가 마운팅판(110)에 견고하게 고정된다. 이를 통해 베드판 구동모터(210)가 진동을 최소화한 상태로 구동할 수 있게 된다.
베드판 구동모터(210)에는 구동축(212)이 형성되고, 구동축(212)과 커플링(214)을 통해 연결된 볼스크류(216)가 수직으로 길게 형성된다. 볼스크류(216)는 전 길이에 걸쳐서 외주연에 나사산이 형성된다. 이때 볼스크류(216)의 길이는 마운팅판(110)의 제3고정공(116)과 대응되는 길이를 가진다. 볼스크류(216)은 후술할 하부 고정대(230)은 관통하고, 끝단이 후술할 상부 고정대(240)의 중앙에 제자리에서 회전 가능하게 고정된다.
베드판 구동모터(210)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.
볼스크류(216)에는 후술할 몸통 베드 조립체(300)에서 베드판(310) 후면에 형성된 베드판 고정대(320)가 치합된다. 베드판 고정대(320)가 치합됨으로써, 볼스크류(216)의 정역 회전에 따라 베드판(310)이 상승 또는 하강 이동할 수 있게 된다.
하부 고정대(230)는 복수의 수평판과 수직판이 하나의 몸체를 이루어 후면이 마운팅판(110)의 전면 하부 측과 접촉된다. 하부 고정대(230)에는 마운팅판(110)의 제2고정공(114)에 대응되게 하부 고정홈(232)이 형성되고, 제2고정공(114)과 하부 고정홈(232)이 나사체결된다. 나사체결을 통해 하부 고정대(230)가 마운팅판(110)에 견고하게 고정된다.
아울러 하부 고정대(230)의 상부에는 하부 근접센서(234)가 설치된다. 하부 근접센서(234)는 베드판(310)이 베드판 구동모터(210)에 의해 하강할 때 베드판(310)과 이격된 거리를 인식하여 MCU를 통해 베드판 구동모터(210)의 속도를 늦춰주는 역할을 한다. 그래서 베드판(310)과 하부 고정대(230)의 상부에 위치한 스토퍼(260)와의 접촉 충격을 완화해주게 된다. 이를 위해 하부 근접센서(234)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어신호를 주고 받는다.
상부 고정대(240)는 복수의 수평판과 수직판이 하나의 몸체를 이루어 후면이 마운팅판(110)의 전면 상단 측과 접촉된다. 상부 고정대(240)에는 마운팅판(110)의 제3고정공(116)에 대응되게 상부 고정홈(242)이 형성되고, 제3고정공(116)과 상부 고정홈(242)이 나사체결된다. 나사체결을 통해 상부 고정대(240)가 마운팅판(110)에 견고하게 고정된다.
상부 고정대(240)의 상부에는 상부 근접센서(246)가 설치된다. 상부 근접센서(246)는 센서 프레임(244)에 설치되며, 하부와 상부 측에 각각 설치된다. 상부 근접센서(246)는 베드판(310)이 베드판 구동모터(210)에 의해 상승할 때 베드판(310)과 이격된 거리를 인식하여 MCU를 통해 베드판 구동모터(210)의 속도를 늦춰주는 역할을 한다. 그래서 베드판(310)의 상부 고정대(240)의 하부에 위치한 스토퍼(260)와의 접촉 충격을 완와해주게 된다. 이를 위해 상부 근접센서(246)도 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어신호를 주고 받는다.
하부 고정대(230)와 상부 고정대(240)의 양옆에는 수직으로 한 쌍의 가이드 부시(250)가 설치된다. 하부 고정대(230)의 상부와 상부 고정대(240)의 하부에는 가이드 부시(250)의 고정을 위한 스토퍼(260)가 설치된다. 스토퍼(260)도 한 쌍이 설치되어 각각의 가이드 부시(250)를 견고하게 고정해주는 역할을 한다.
가이드 부시(250)는 길이가 하부 고정대(230)의 상부와 상부 고정대(240)의 하부에 대응되는 길이로 외주연은 매끈하게 형성된다. 가이드 부시(250)에는 후술할 몸통 베드 조립체(300)의 베드판(310)이 설치된다. 즉 베드판(310)의 후면에 가이드 부시(250)와 대응되도록 복수의 부시 가이더(330)가 설치되는데, 부시 가이더(330)에 가이드 부시(250)가 헐거운 끼움 결합된다. 베드판(310)은 베드판 구동모터(210)의 볼스크류(216)의 정역 회전에 따라 상승 또는 하강하게 되는데, 이때 베드판(310)의 부시 가이더(330)가 가이드 부시(250)에 가이드되면서 이동하게 된다. 베드판(310)의 원활한 이동을 위해 가이드 부시(250)의 표면에는 윤활유가 도포될 수 있다.
한편, 스토퍼(260)는 앞서 설명한 바와 같이 베드판(310)이 상승 또는 하강할 때 하부 고정대(230)의 상부와 상부 고정대(240)의 하부에서 베드판(310)의 이동을 물리적으로 차단해주는 역할을 한다.
몸통 베드 조립체(300)는 베드판 구동모터(210)에 결합되어 상승 또는 하강하는 것으로, 후술할 상단폭 조절부(400), 하단폭 조절부(500), 상하폭 조절부(600)를 고정해주는 역할을 한다.
몸통 베드 조립체(300)는 장방형의 베드판(310)이 형성되고, 베드판(310)의 후면 중앙에는 베드판 고정대(320)가 나사체결로 설치된다. 베드판 고정대(320)에는 베드판 구동모터(210)의 볼스크류(216)와 치합될 수 있도록 수직으로 치합홀(322)이 형성된다. 이를 통해 베드판 구동모터(210)가 정역 회전함에 따라 베드판(310)도 상승 또는 하강할 수 있게 된다.
베드판(310)의 후면에는 하부에 한 쌍, 상부에 한 쌍이 서로 이격되도록 부시 가이더(330)가 나사체결로 설치된다. 부시 가이더(330)에는 가이더홀(332)이 수직으로 관통 형성된다. 가이더홀(332)은 구동모터 조립체(200)의 가이드 부시(250)에 끼워진다. 이때 가이더홀(332)의 직경은 가이드 부시(250)보다 크게 형성되어, 가이드 부시(250)는 가이더홀(332)에 헐거운 끼움 결합된다. 가이더홀(332)에는 윤활유가 도포되게 된다.
부시 가이더(330)는 베드판(310)의 상승 또는 하강할 때, 베드판(310)의 흔들림을 방지해주고, 일직선으로 상승 및 하강할 수 있도록 가이드 해주는 역할을 한다.
베드판(310)에는 상부 측에 균등한 간격으로 상부폭 조절부 고정공(340)이 관통형성된다. 상부폭 조절부 고정공(340)에는 후술할 상단폭 조절부(400)가 나사체결로 견고하게 고정된다.
아울러 베드판(310)에서 중앙 측에는 상하폭 조절부 고정공(350)이 관통형성된다. 상하폭 조절부 고정공(350)은 베드판(310)의 하부 측 중앙에서 상부폭 조절부 고정공(340)에서 하부 측으로 이격되게 형성된다. 상하폭 조절부 고정공(350)에는 후술할 상하폭 조절부(600)가 나사체결로 견고하게 고정된다.
베드판(310)의 하부에서 상부 방향으로 'ㄱ' 형상을 가지도록 하네스 마운트(360)가 설치된다. 하네스 마운트(360)의 하부는 수직으로 형성되어 베드판(310)의 후면과 접촉된다. 하네스 마운트(360)의 하부 측에는 마운트 고정 프레임(362)이 형성된다. 마운트 고정 프레임(362)과 베드판(310)은 나사체결로 견고하게 고정된다.
하네스 마운트(360)의 상부 측은 전방으로 돌출된 형상이다. 즉 앞서 설명하였듯이 하네스 마운트(360)의 하부 측은 수직 형태이며, 상부 측은 전방으로 돌출되어 전체적으로 'ㄱ' 형상을 이루게 된다. 그에 따라 하네스 마운트(360)의 상부는 수평을 이루게 된다.
하네스 마운트(360)의 상부에는 평판 형상의 고정링 프레임(370)이 나사체결로 고정된다. 고정링 프레임(370)에는 고정링 고정공(372)이 일직선으로 등간격을 가지도록 관통형성된다. 고정링 고정공(372)에는 하네스 고정링(374)이 나사체결된다.
하네스 고정링(374)은 원형의 링 형상으로 사용자가 안전 하네스를 착용한 상태에서, 안전 하네스의 고리를 걸어 고정할 수 있도록 해준다.
이로써, 안전 하네스를 착용한 사용자는 안전 하네스의 고리를 하네스 고정링(374)에 걸어줌으로써, 몸통 베드 조립체(300)의 상승 또는 하강에 따라 사용자도 움직일 수 있게 된다.
상단폭 조절부(400)는 베드판(310)의 상부 측에 고정되어 베드판(310)의 상승 또는 하강에 따라 같이 움직이며, 후술할 로봇팔 조립체(700)를 고정해주는 역할을 한다.
상단폭 조절부(400)는 블록 형상의 상단 조절 몸체(410)가 베드판(310)의 상부에 고정된다. 상단 조절 몸체(410)의 후면에 상단 조절 몸체 고정공(412)이 형성되는데, 상단 조절 몸체 고정공(412)과 베드판(310)에 형성된 상부폭 조절부 고정공(340)이 나사체결되어 상단폭 조절부(400)가 베드판(310)에 견고하게 고정된다.
상단 조절 몸체(410)의 상하부에는 횡방향으로 상단 레일 이동판(440)이 결합되어 횡방향으로 이동할 수 있도록 하는 상단 레일(420)이 형성된다.
상단 조절 몸체(410)의 중앙에는 상단 볼스크류(430)가 설치된다. 상단 볼스크류(430)에는 중앙의 일부를 제외한 양옆에 나사산이 형성된다. 이때 나사산은 서로 다른 방향으로 형성된다. 상단 볼스크류(430)에는 상단 레일 이동판(440)이 치합된다. 상단 레일 이동판(440)의 후면은 상단 볼스크류(430)에 치합되고, 전면은 평판 형상으로 형성된다. 상단 레일 이동판(440)은 상단 볼스크류(430)를 중심으로 양옆에 2개 설치된다.
상단 레일 이동판(440)의 전면에는 로봇팔 조립체 장착판(450)이 나사체결로 고정된다. 로봇팔 조립체 장착판(450)의 전면에는 후술할 로봇팔 조립체(700)가 나사체결로 고정된다.
상단 조절 몸체(410)의 우측에는 상단 간격 조절 핸들(460)이 설치된다. 상단 간격 조절 핸들(460)은 상단 볼스크류(430)와 연결된다. 상단 간격 조절 핸들(460)을 회전시킴에 따라 상단 볼스크류(430)가 회전하게 된다.
상단 간격 조절 핸들(460)을 정역 회전시키면, 상단 볼스크류(430)가 정역 회전하게 되고, 그에 따라 상단 레일 이동판(440)이 횡 방향으로 이동하게 된다. 이때 상단 볼스크류(430)에 형성된 나사산이 양옆에서 서로 반대 방향을 가지므로, 상단 간격 조절 핸들(460)을 회전시키면 로봇팔 조립체 장착판(450)이 서로 거리가 멀어지거나 가까워지게 된다.
이를 통해 사용자의 어깨 넓이에 맞게 로봇팔 조립체 장착판(450)의 간격을 쉽게 조절할 수 있게 된다.
한편, 상단 핸들 스토퍼(470)는 상단 간격 조절 핸들(460)이 회전하지 못하도록 임시로 고정해주는 역할을 한다.
하단폭 조절부(500)는 후술할 상하폭 조절부(600)에 고정된다. 하단폭 조절부(500)는 상하폭 조절부(600)에 의해 상승 또는 하강할 수 있다. 하단폭 조절부(500)는 후술할 로봇다리 조립체(800)를 고정해주는 역할을 한다.
하단 조절 프레임(510)은 양옆 전면에 하단 조절 몸체(530)가 설치되는 몸체 프레임(512)이 형성되고, 중앙에 양옆의 몸체 프레임(512)으로부터 일체로 연장되는 가이드 프레임(514)이 형성된다. 이때 몸체 프레임(512)은 후방 측으로 들어가고, 가이드 프레임(514)은 전방 측으로 나온 형상이 된다.
가이드 프레임(514)의 후면에는 프레임 가이더(520)가 설치되며, 프레임 가이더(520)는 후술할 상하폭 조절부(600)의 상하 레일(620)에 결합되어 상하방향으로 이동할 수 있다.
하단 조절 몸체(530)는 몸체 프레임(512)에 설치되며, 후술할 로봇다리 조립체(800)를 고정해주는 역할을 한다. 하단 조절 몸체(530)는 몸체 프레임(512)에 형성된 하단 조절 몸체 고정공(516)에 나사체결로 견고하게 고정된다.
하단 조절 몸체(530)의 상하부에는 횡방향으로 하단 레일 이동판(560)이 결합되어 횡방향으로 이동할 수 있도록 하는 하단 레일(540)이 형성된다.
하단 조절 몸체(530)의 중앙에는 하단 볼스크류(550)가 설치된다. 하단 볼스크류(550)에는 전 길이에 걸쳐서 나사산이 형성된다. 하단 볼스크류(550)에는 하단 레일 이동판(560)이 치합된다. 하단 레일 이동판(560)의 후면은 하단 볼스크류(550)에 치합되고, 전면은 평판 형상으로 형성된다.
하단 레일 이동판(560)의 전면에는 로봇다리 조립체 장착판(570)이 나사체결로 고정된다. 로봇다리 조립체 장착판(570)의 전면에는 후술할 로봇다리 조립체(800)가 나사체결로 고정된다.
하단 조절 몸체(530)는 하단 조절 프레임(510)에서 양옆에 형성된 몸체 프레임(512)에 각각 2개 설치된다.
하단 조절 몸체(530)의 각각에서 외측에는 하단 간격 조절 핸들(580)이 설치된다. 하단 간격 조절 핸들(580)은 하단 볼스크류(550)와 연결된다. 하단 간격 조절 핸들(580)을 회전시킴에 따라 하단 볼스크류(550)가 회전하게 된다.
하단 간격 조절 핸들(580)을 정역 회전시키면, 하단 볼스크류(550)가 정역 회전하게 되고, 그에 따라 하단 레일 이동판(560)이 횡 방향으로 이동하게 된다. 이때 하단 조절 몸체(530)의 각각에 하단 간격 조절 핸들(580)이 위치하므로, 하단 조절 몸체(530)의 간격을 서로 다르게 조절할 수 도 있다.
한편, 몸체 프레임(512)의 상단에는 하단 조절 몸체(530)의 움직임을 고정해주는 하단 몸체 스토퍼(590)가 설치된다.
상하폭 조절부(600)는 베드판(310)에 고정되어 베드판(310)의 상승 또는 하강에 따라 같이 움직이며, 전술할 하단폭 조절부(500)를 상승 또는 하강할 수 있도록 고정해주는 역할을 한다.
상하폭 조절부(600)는 블록 형상의 상하 조절 몸체(610)가 베드판(310)의 하부에 고정된다. 상하 조절 몸체(610)의 후면에 상하 조절 몸체 고정공(612)이 형성되는데, 상하 조절 몸체 고정공(612)과 베드판(310)에 형성된 상하폭 조절부 고정공(350)이 나사체결되어 상하폭 조절부(600)가 베드판(310)에 견고하게 고정된다.
상하 조절 몸체(610)의 양옆 수직방향으로 상하 레일(620)이 형성된다. 상하 레일(620)에는 하단폭 조절부(500)의 프레임 가이더(520)가 결합된다.
상하 조절 몸체(610)의 중앙에는 상하 볼스크류가 수직으로 설치된다. 상하 볼스크류(630)에는 전 길이에 걸쳐서 나사산이 형성된다. 상하 볼스크류(630)에는 상하 가이드 부시(640)가 치합된다. 상하 가이드 부시(640)는 상하 조절 몸체(610)의 하단에 위치한다. 상하 가이드 부시(640)는 상하 조절 몸체(610)의 중앙을 따라 상승 또는 하강하게 된다.
상하 조절 몸체(610)의 하단에는 상하 간격 조절 핸들(650)이 설치된다. 상하 간격 조절 핸들(650)은 상하 볼스크류(630)의 끝단과 연결된다. 상하 간격 조절 핸들(650)을 회전시킴에 따라 상하 볼스크류(630)가 회전하게 된다.
상하 간격 조절 핸들(650)을 정역 회전시키면, 상하 볼스크류(630)가 정역 회전하게 되고, 그에 따라 상하 가이드 부시(640)가 수직 방향으로 상승 또는 하강하게 된다. 상가 가이드 부시(250)가 상승 또는 하강함에 따라 하단 조절 프레임(510)이 같이 움직이게 된다. 아울러 프레임 가이더(520)가 상하 레일(620)을 따라 상승 또는 하강함에 따라 하단폭 조절부(500) 전체가 움직이게 된다.
이를 통해 사용자의 골반 높이에 맞게 로봇다리 조립체 장착판(570)의 높이를 쉽게 조절할 수 있게 된다.
한편, 상하 핸들 스토퍼(660)는 상하 간격 조절 핸들(650)이 회전하지 못하도록 임시로 고정해주는 역할을 한다. 즉 상하 간격 조절 핸들(650)을 정역 회전시켜, 사용자의 골반 높이로 로봇다리 조립체(800)의 위치를 조절한 후 상하 핸들 스토퍼(660)로 조절된 높이가 외력에 의해 쉽게 변형되지 않도록 상하 핸들 스토퍼(660)로 고정해주게 된다. 다시 상하 간격 조절 핸들(650)을 조절하고자 할 경우에는 상하 핸들 스토퍼(660)를 풀어주면 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(700)의 정면 기준 사시도, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(700)의 후면 기준 사시도이다.
로봇팔 조립체(700)는 한 쌍으로 전술한 로봇팔 조립체 장착판(450)에 각각 결합된다. 로봇팔 조립체(700)는 사용자의 어깨와 팔에 착용할 수 있다. 어깨 후면 구동모터(710)가 로봇팔 조립체 장착판(450)에 나사체결로 고정된다.
어깨 후면 구동모터(710)의 전면에는 어깨 근접센서(712)가 양옆에 하나씩 2개 설치된다. 그리고 어깨 후면 구동모터(710)의 전면에 어깨 스토퍼 몸체(714)가 설치된다. 어깨 스토퍼 몸체(714)에는 어깨 스토퍼(716)가 설치된다. 이때 어깨 스토퍼(716)는 서로 직각을 이루도록 2개가 배치된다.
어깨 근접센서(712)는 어깨 후면 구동모터(710)의 오작동에 대비하여 실제 어깨가 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 어깨 후면 구동모터(710)를 1차로 멈춰주는 것이다. 어깨 근접센서(712)는 전술한 MCU(도 3 참조)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 보내주게 된다. 어깨 후면 구동모터(710) 또한 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있어서 MCU(160)의 제어를 받는다. 어깨 후면 구동모터(710)가 회전하는 중에 어깨 근접센서(712)에 다다르게 되면, 어깨 근접센서(712)가 이를 인식하여 MCU(160)에 제어 신호 보내주고, 제어신호를 전달받은 MCU(160)는 어깨 후면 구동모터(710)를 멈춰주게 된다.
어깨 스토퍼(716)는 돌기 형상으로 돌출된 것으로 어깨 후면 구동모터(710)의 오작동에 대비하여 1차로 어깨 근접센서(712)에 의해 멈춘 상태에서도 어깨 후면 구동모터(710)가 다시 회전하여 실제 어깨가 움직이는 각도 이상의 움직임이 발생하는 것을 물리적으로 차단해주는 역할을 한다.
즉 어깨 후면 구동모터(710)가 어깨 근접센서(712)를 지나서 회전하여, 어깨 스토퍼(716)와 접촉하게 되면 더는 회전할 수 없게 되므로, 사용자의 어깨가 실제 움직일 수 있는 각도 이상 움직이는 것을 차단해준다.
어깨 후면 구동모터(710)의 축에는 어깨 측면 몸체(720)가 회전 가능하도록 결합된다. 어깨 측면 몸체(720)는 'ㄱ' 형상으로 형성되며, 내측에 양옆에 하나씩 2개의 어깨 측면 근접센서(722)와 어깨 측면 스토퍼(724)가 설치된다.
앞서 설명한 어깨 근접센서(712)와 어깨 스토퍼(716)는 어깨 측면 몸체(720)가 회전을 인식하거나, 물리적으로 차단해주게 된다. 어깨 측면 몸체(720)는 사용자의 어깨와 접촉되어, 어깨가 외측으로 회전하도록 해준다.
한편, 어깨 스토퍼(716)는 서로 직각을 이루도록 배치되어 어깨 측면 몸체(720)와 접촉된 사용자의 어깨가 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이 외측 방향으로 165도 범위까지 움직일 수 있도록 해준다.
어깨 측면 근접센서(722)는 어깨 측면 구동모터(730)의 오작동을 대비하여 실제 어깨가 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 어깨 측면 구동모터(730)를 1차로 멈춰주는 것이다.
어깨 측면 근접센서(722)는 전술한 MCU(도 3 참조)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 보내주게 된다. 어깨 측면 구동모터(730) 또한 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있어서 MCU(160)의 제어를 받는다. 어깨 측면 구동모터(730)가 회전하는 중에 어깨 측면 근접센서(722)에 다다르게 되면, 어깨 측면 근접센서(722)가 이를 인식하여 MCU(160)에 제어 신호 보내주고, 제어신호를 전달받은 MCU(160)는 어깨 측면 구동모터(730)를 멈춰주게 된다.
어깨 측면 스토퍼(724)는 돌기 형상으로 돌출된 것으로 어깨 측면 구동모터(730)의 오작동에 대비하여 1차로 어깨 측면 근접센서(722)에 의해 멈춘 상태에서도 어깨 측면 구동모터(730)가 다시 회전하여 실제 어깨가 움직이는 각도 이상의 움직임이 발생하는 것을 물리적으로 차단해주는 역할을 한다.
어깨 측면 스토퍼(724)는 사용자의 어깨가 전후 방향으로 회전할 때, 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이 전후 방향으로 85도 범위까지 움직일 수 있도록 어깨 측면 연결 부재(740)의 움직임을 물리적으로 차단해준다.
어깨 측면 몸체(720)에는 어깨 측면 구동모터(730)가 설치되며, 어깨 측면 구동모터(730)의 후단에는 어깨 측면 베어링 지지재(732)가 설치된다. 어깨 측면 구동모터(730)와 어깨 측면 베어링 지지재(732)의 사이에 어깨 측면 몸체(720)가 설치된다.
어깨 측면 구동모터(730)는 사용자의 어깨가 전후방으로 회전하도록 해준다.
어깨 측면 베어링 지지재(732)의 끝단에서 어깨 측면 구동모터(730)의 축에는 어깨 측면 연결 부재(740)가 하방으로 연장되도록 설치된다.
어깨 측면 베어링 지지재(732)는 어깨 측면 구동모터(730)가 직접적인 하중을 받지 않고, 축이 제자리에서 회전할 수 있도록 회전축을 지지해주는 역할을 한다.
어깨 측면 연결 부재(740)는 사용자의 상박과 접촉된다.
어깨 측면 연결 부재(740)의 외측에는 어깨 측면 레일(742)이 형성되고, 어깨 측면 레일(742)에는 팔꿈치 몸체(750)가 설치된다. 팔꿈치 몸체(750)에는 팔꿈치 레일홈(752)이 형성된다. 어깨 측면 레일(742)과 팔꿈치 레일홈(752)을 통해 팔꿈치 몸체(750)의 길이를 조절할 수 있다. 그에 따라 사용자의 상박 길이에 맞춰서 어깨 측면 연결 부재(740)의 길이를 조절할 수 있다.
팔꿈치 몸체(750)의 후면에는 팔꿈치 고정구(756)가 형성되어 팔목 연결 부재(774)의 조정된 위치를 물리적으로 고정해준다.
팔꿈치 몸체(750)도 'ㄱ' 형상으로 형성되며 상부측에 팔꿈치 레일홈(752)이 형성되고, 하부측에는 팔꿈치 구동모터(760)가 설치된다. 팔꿈치 구동모터(760)의 후단에는 팔꿈치 베어링 지지재(762)가 설치된다.
팔꿈치 구동모터(760)는 사용자의 팔꿈치와 접촉되어, 팔꿈치가 전방으로 회전하도록 해준다. 팔꿈치 몸체(750) 또는 팔꿈치 베어링 지지재(762)는 팔꿈치 근접센서(754)가 설치된다. 팔꿈치 근접센서(754)는 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이 팔꿈치가 접히는 각도를 135도 범위까지 움직일 수 있도록 해준다.
아울러 팔꿈치 베어링 지지재(762)의 후면에는 팔꿈치 연결 부재(770)가 팔꿈치 구동모터(760)의 축과 연결되어 회전 가능하게 설치된다. 팔꿈치 연결 부재(770)에는 길이 방향으로 팔꿈치 연결 부재 레일(772)이 형성된다. 팔꿈치 연결 부재 레일(772)에는 팔목 연결 부재(774)가 길이 조절 가능하게 연장된다. 팔목 연결 부재(774)의 위치 조정을 통해 사용자의 하박의 길이에 맞춰줄 수 있게 된다.
팔꿈치 연결 부재(770)의 후면에는 팔목 고정구(776)가 형성되어 팔목 연결 부재(774)의 조정된 위치를 물리적으로 고정해준다.
팔목 연결 부재(774)의 끝단에는 종축회전부(780)가 설치되고, 종축회전부(780)의 외측에는 종축고정부(790)가 설치된다.
종축회전부(780)는 반원호으로 형성된 회전가이드(782)와, 회전가이드(782)의 외측에 형성된 기어(784)와, 일측이 회전가이드(782)에 고정되며 반원호 형상으로 형성된 손목 고정부(786)가 설치된다. 손목 고정부(786)에는 사용자의 팔목을 착용한다.
종축고정부(790)는 회전가이드(782)와 기어(784) 사이에 끼워져, 팔목 연결 부재(774)의 끝단에 고정되는 것으로, 복수의 롤러(792)가 설치되며, 롤러(792)에는 포텐셜미터(794)가 설치된다. 사용자가 팔목을 회전시킴에 따라 롤러(792) 사이를 회전가이드(782)가 회전하게 된다.
종축고정부(790)에는 기어(784)와 치합되어 회전하는 풀리(796)가 장착되고, 종축회전부(780)에 회전가이드(782)를 따라 기어(784)가 부착되어 있기 때문에 종축회전부(780)가 회전하는 각도를 포텐셜미터(794)를 이용해 확인할 수 있다.
한편, 어깨 측면 연결 부재(740)와 팔목 연결 부재(774)의 길이 조절 범위는 50 내지 70mm 이상으로 하여, 다양한 신체의 팔 길이에 맞춰서 사용할 수 있다.
아울러 앞서 설명한 어깨 후면 구동모터(710), 어깨 측면 구동모터(730), 팔꿈치 구동모터(760)는 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있으며, MCU(160)에 프로그래밍 된 입영 동작에 따라 움직이게 된다. 아울러 MCU(160)의 프로그래밍을 변경하면 입영 동작 외에 다양한 수영 동작을 적용할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(800)의 정면 기준 사시도, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(800)의 후면 기준 사시도이다.
로봇다리 조립체(800)는 한 쌍으로 전술한 로봇다리 조립체 장착판(570)에 각각 결합된다. 로봇다리 조립체(800)는 사용자의 골반과 다리에 착용할 수 있다. 골반 후면 구동모터(810)가 로봇다리 조립체 장착판(570)에 나사체결로 고정된다.
골반 후면 구동모터(810)의 전면에는 골반 근접센서(812)가 양옆에 하나씩 2개 설치된다. 그리고 골반 후면 구동모터(810)의 전면에 골반 측면 스토퍼(824) 몸체(814)가 설치된다. 골반 측면 스토퍼(824) 몸체(814)에는 골반 스토퍼(816)가 설치된다. 이때 골반 스토퍼(816)는 서로 직각을 이루도록 2개가 배치된다.
골반 근접센서(812)는 골반 후면 구동모터(810)의 오작동에 대비하여 실체 골반이 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 골반 후면 구동모터(810)를 1차로 멈추어주는 것이다. 골반 근접센서(812)는 전술한 MCU(도 3 참조)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 보내주게 된다. 골반 후면 구동모터(810) 또는 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있어서 MCU(160)의 제어를 받는다. 골반 후면 구동모터(810)가 회전하는 중에 골반 근접센서(812)에 다다르게 되면, 골반 근접센서(812)가 이를 인식하여 MCU(160)에 제어 신호를 보내주고, 제어신호를 전달받은 MCU(160)는 골반 후면 구동모터(810)의 속도를 줄여주게 된다.
골반 스토퍼(816)는 돌기 형상으로 돌출된 것으로 골반 후면 구동모터(810)의 오작동에 대비하여 1차로 골반 근접센서(812)에 의해 멈춘 상태에서도 골반 후면 구동모터(810)가 다시 회전하여 실제 골반이 움직이는 각도 이상의 움직임이 발생하는 것을 물리적으로 차단해주는 역할을 한다.
즉 골반 후면 구동모터(810)가 골반 근접센서(812)를 지나서 회전하여, 골반 스토퍼(816)와 접촉하게 되면 더는 회전할 수 없게 되므로, 사용자의 골반이 실제 움직일 수 있는 각도 이상 움직이는 것을 차단해준다.
골반 후면 구동모터(810)의 축에는 (820)가 회전 가능하도록 결합된다. (820)는 'ㄱ' 형상으로 형성되며, 전방측 양단에 하나씩 2개의 골반 측면 근접센서(822)(822)와 골반 측면 스토퍼(824)가 설치된다. 골반 측면 몸체(820)는 사용자의 골반과 접촉되어, 골반이 외측으로 회전하도록 해준다.
앞서 설명한 골반 근접센서(812)와 골반 스토퍼(816)는 골반 측면 몸체(820)가 회전을 인식하거나, 물리적으로 차단해주게 된다. 골반 측면 몸체(820)는 사용자의 골반와 접촉되어, 골반이 외측으로 회전하도록 해준다.
한편, 골반 스토퍼(816)는 서로 직각을 이루도록 배치되어 골반 측면 몸체(820)와 접촉된 사용자의 골반이 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이 외측 방향으로 35도 범위까지 움직일 수 있도록 해준다.
골반 측면 근접센서(822)(822)는 골반 측면 구동모터(830)의 오작동을 대비하여 실제 골반이 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 골반 측면 구동모터(830)를 1차로 멈춰주는 것이다.
골반 측면 근접센서(822)(822)도 전술한 MCU(도 3 참조)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 보내주게 된다. 골반 측면 구동모터(830) 또한 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있어서 MCU(160)의 제어를 받는다. 골반 측면 구동모터(830)가 회전하는 중에 골반 측면 근접센서(822)(822)에 다다르게 되면, 골반 측면 근접센서(822)(822)가 이를 인식하여 MCU(160)에 제어 신호 보내주고, 제어신호를 전달받은 MCU(160)는 골반 측면 구동모터(830)를 멈춰주게 된다.
골반 측면 스토퍼(824)는 돌기 형상으로 돌출된 것으로 골반 측면 구동모터(830)의 오작동에 대비하여 1차로 골반 측면 근접센서(822)(822)에 의해 멈춘 상태에서도 골반 측면 구동모터(830)가 다시 회전하여 실제 골반이 움직이는 각도 이상의 움직임이 발생하는 것을 물리적으로 차단해주는 역할을 한다.
골반 측면 스토퍼(824)는 사용자의 골반이 전후 방향으로 회전할 때, 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이 전후 방향으로 90도 범위까지 움직일 수 있도록 골반 측면 연결 부재(840)의 움직임을 물리적으로 차단해준다.
골반 측면 몸체(820)에는 골반 측면 구동모터(830)가 설치되며, 골반 측면 구동모터(830)의 후단에는 골반 측면 베어링 지지재(832)가 설치된다. 골반 측면 구동모터(830)와 골반 측면 베어링 지지재(832)의 사이에 골반 측면 몸체(820)가 설치된다.
골반 측면 구동모터(830)는 사용자의 골반이 전후방으로 회전하도록 해준다. 골반 측면 베어링 지지재(832)의 끝단에서 골반 측면 구동모터(830)의 축에는 골반 측면 연결 부재(840)가 하방으로 연장되도록 설치된다.
골반 측면 베어링 지지재(832)는 골반 측면 구동모터(830)가 직접적인 하중을 받지 않고, 축이 제자리에서 회전할 수 있도록 회전축을 지지해주는 역할을 한다.
골반 측면 연결 부재(840)는 사용자의 허벅지와 접촉된다. 골반 측면 연결 부재(840)의 외측에는 골반 측면 레일(842)이 형성되고, 골반 측면 레일(842)에는 무릎 몸체(860)가 설치된다. 무릎 몸체(860)에는 무릎 레일홈(862)이 형성된다. 골반 측면 레일(842)과 무릎 레일홈(862)을 통해 무릎 몸체(860)의 길이를 조절할 수 있다. 그에 따라 사용자의 허벅지 길이에 맞춰서 골반 측면 연결 부재(840)의 길이를 조절할 수 있다.
무릎 몸체(860)의 후면에는 무릎 고정구(866)가 형성되어 골반 측면 연결 부재(840)의 조정된 위치를 물리적으로 고정해준다.
한편, 골반 측면 연결 부재(840)에는 제1고정밴드(844)가 찍찍이 형태로 설치되어 있어서, 사용자의 허벅지를 감싸 고정할 수 있다. 제1고정밴드(844)를 통해 허벅지가 골반 측면 연결 부재(840)에 밀착될 수 있다.
무릎 몸체(860)도 'ㄱ' 형상으로 형성되며 상부측에 무릎 레일홈(862)이 형성되고, 하부측에 무릎 구동모터(850)가 설치된다. 무릎 구동모터(850)의 후단에는 무릎 베어링 지지재(852)가 설치된다.
아울러 무릎에도 제2고정밴드(864)가 찍찍이 형태로 설치되어 있어서, 사용자의 허벅지나 무릎을 감싸 고정할 수 있다. 제2고정밴드(864)를 통해 허벅지 또는 무릎이 무릎 몸체(860)에 밀착될 수 있다.
무릎 구동모터(850)는 사용자의 무릅과 접촉되어, 무릎이 후방으로 회전하도록 해준다. 무릎 몸체(860) 또는 무릎 베어링 지지재(852)는 무릎 근접센서(868)가 설치된다.
무릎 근접센서(868)는 무릎이 접히는 각도를 도 18의 (c)에 도시된 바와 같이 120도 범위까지 움직일 수 있도록 해준다.
아울러 무릎 베어링 지지재(852)의 후면에는 무릎 연결 부재(870)가 무릎 구동모터(850)의 축과 연결되어 회전 가능하게 설치된다. 무릎 연결 부재(870)에는 길이 방향으로 무릎 연결 부재 레일(872)이 형성된다. 무릎 연결 부재 레일(872)에는 발목 연결 부재(874)가 길이 조절 가능하게 연장된다. 발목 연결 부재(874)의 위치 조정을 통해 사용자의 종아리의 길이에 맞춰줄 수 있게 된다.
발목 연결 부재(874)의 끝단에는 종축회전부(880)가 설치되고, 종축회전부(880)의 외측에는 종축고정부(890)가 설치된다.
종축회전부(880)는 반원호으로 형성된 회전가이드(882)와, 회전가이드(882)의 외측에 형성된 기어(884)와, 일측이 회전가이드(882)에 고정되며 반원호 형상으로 형성된 발목 고정부(886)가 설치된다. 발목 고정부(886)에는 사용자의 발목을 착용한다.
종축고정부(890)는 회전가이드(882)와 기어(884) 사이에 끼워져, 발목 연결 부재(874)의 끝단에 고정되는 것으로, 복수의 롤러(892)가 설치되며, 사용자가 발목을 회전시킴에 따라 롤러(892) 사이를 회전가이드(882)가 회전하게 된다.
아울러 종축고정부(890)에는 기어(884)와 치합되어 회전하는 풀리(894)가 장착된다.
한편, 골반 측면 연결 부재(840)와 발목 연결 부재(874)의 길이 조절 범위는 230 내지 250mm 이상으로 하여, 다양한 신체의 다리 길이에 맞춰서 사용할 수 있다.
아울러 앞서 설명한 골반 후면 구동모터(810), 골반 측면 구동모터(830), 무릎 구동모터(850)는 MCU(160)와 전기적으로 연결되어 있으며, MCU(160)에 프로그래밍 된 입영 동작에 따라 움직이게 된다. 아울러 MCU(160)의 프로그래밍을 변경하면 입영 동작 외에 다양한 수영 동작을 적용할 수도 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 모니터 유닛(40)의 사시도.
도 15에 도시된 바와 같이 수영 훈련 상태의 모니터링을 위한 모니터 유닛(40)을 구비할 수 있다. 모니터 유닛(40)은 전술한 도 3의 컴퓨터(170)와 연결되어 신호를 주고 받는다.
모니터 유닛(40)은 스탠드형의 유닛 거치대(42)와, 유닛 거치대(42)에 설치되는 ISO 모니터(44)와, VR 모니터(46) 그리고 입력장치(48)를 포함한다.
ISO 모니터(44)와 VR 모니터(46)는 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이(10)의 시점에 따른 가상현실 화면을 보여준다.
입력장치(48)는 키보드와 마우스를 예로 들 수 있으며, 컴퓨터(170)를 조작할 때 사용한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자가 안전 하네스(30)를 착용한 채 입식 수영 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이 사용자는 팔과 어깨에 로봇팔 조립체(700)를 착용하고, 다리와 골반에 로봇다리 조립체(800)를 착용하며, 가슴에 안전 하네스(30)를 착용한 채, 안전 하네스(30)의 고리를 하네스 고정링(374)에 걸어주게 되면, 하네스 마운트(360)에 매달린 상태가 된다.
이 상태에서 로봇팔 조립체(700)와 로봇다리 조립체(800)의 구동에 따라 팔과 어깨 그리고 다리 및 골반이 따라 움직이면서 수영 훈련을 진행하게 된다.
그리고 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 머리에 헤드 마운트 디스플레이(10)를 착용하여 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 다양한 가상현실 배경을 보면서 실감나게 수영 훈련을 할 수 있게 된다.
도 17는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자의 어깨와 팔 움직임 각도와 로봇팔 조립체(700)의 움직임 각도를 나타낸 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이 입식 수영 시뮬레이터는 복수의 근접센서와 스토퍼에 의해 사용자는 어깨와 팔에 로봇팔 조립체(700)를 착용한 채 실제 어깨와 팔의 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 제어하는 이중 안전장치가 구비된다.
(a)는 사용자의 팔을 외측으로 벌릴 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 팔을 외측으로 벌릴 수 있는 각도가 최대 각도 범위는 90도이며, 로봇팔 조립체(700)에서는 최대 85도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
(b)는 사용자의 팔을 전후 방향으로 움직일 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 팔을 전후 방향으로 회전할 수 있는 최대 각도 범위는 170도이며, 로봇팔 조립체(700)에서는 최대 165도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
(c)는 사용자의 팔꿈치를 구부릴 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 팔꿈치를 구부릴 수 있는 최대 각도 범위는 140도 이며, 로봇팔 조립체(700)에서는 최대 135도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
이처럼 사용자가 움직일 수 있는 최대 각도보다 로봇팔 조립체(700)는 5도 낮게 설정함으로써, 안전성을 더욱 높일 있다.
도 18는 본 발명의 실시예에 따른 입식 수영 시뮬레이터에서 사용자의 골반과 다리 움직임 각도와 로봇다리 조립체(800)의 움직임 각도를 나타낸 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이 입식 수영 시뮬레이터는 복수의 근접센서와 스토퍼에 의해 사용자는 골반과 팔에 로봇다리 조립체(800)를 착용한 채 실제 골반과 어깨의 움직일 수 있는 각도 이상의 움직임이 발생하지 않도록 제어하는 이중 안전장치가 구비된다.
(a)는 사용자의 다리를 외측으로 벌릴 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 다리를 외측으로 벌릴 수 있는 각도가 최대 각도 범위는 45도이며, 로봇다리 조립체(800)에서는 최대 35도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
(b)는 사용자의 다리를 전후 방향으로 움직일 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 다리를 전후 방향으로 회전할 수 있는 최대 각도 범위는 113도이며, 로봇다리 조립체(800)에서는 최대 90도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
(c)는 사용자의 다리를 구부릴 수 있는 최대 각도를 나타낸 것이다. 사용자의 다리를 구부릴 수 있는 최대 각도 범위는 135도 이며, 로봇다리 조립체(800)에서는 최대 120도 범위까지 움직일 수 있도록 제어된다.
이처럼 사용자가 움직일 수 있는 최대 각도보다 로봇다리 조립체(800)는 10 내지 15도 낮게 설정함으로써, 안전성을 더욱 높일 있다.
10 : 헤드 마운트 디스플레이
20 : 센서 마운트
22 : 트래킹 센서
30 : 안전 하네스
40 : 모니터 유닛
42 : 유닛 거치대 44 : ISO 모니터 46 : VR 모니터 48 : 입력장치
100 : 베이스 프레임 조립체
110 : 마운팅판
112 : 제1고정공 114 : 제2고정공 116 : 제3고정공
118 : 절개공
120 : 프레임
122 : 수직 프레임 124 : 고정 프레임 126 : 수평 프레임
130 : 덮개판 140 : 돌출 프레임 150 : 캐스터
160 : MCU 170 : 컴퓨터
200 : 구동모터 조립체
210 : 베드판 구동모터
212 : 구동축 214 : 커플링 216 : 볼스크류
220 : 모터 고정대 222 : 모터 고정홈
230 : 하부 고정대
232 : 하부 고정홈 234 : 하부 근접센서
240 : 상부 고정대
242 : 상부 고정홈 244 : 센서 프레임 246 : 상부 근접센서
250 : 가이드 부시 260 : 스토퍼
300 : 몸통 베드 조립체
310 : 베드판
320 : 베드판 고정대 322 : 치합홀
330 : 부시 가이더 332 : 가이더홀
340 : 상부폭 조절부 고정공 350 : 상하폭 조절부 고정공
360 : 하네스 마운트 362 : 마운트 고정 프레임
370 : 고정링 프레임
372 : 고정링 고정공 374 : 하네스 고정링
400 : 상단폭 조절부
410 : 상단 조절 몸체 412 : 상단 조절 몸체 고정공
420 : 상단 레일
430 : 상단 볼스크류 440 : 상단 레일 이동판
450 : 로봇팔 조립체 장착판 460 : 상단 간격 조절 핸들
470 : 상단 핸들 스토퍼
500 : 하단폭 조절부
510 : 하단 조절 프레임
512 : 몸체 프레임 514 : 가이드 프레임
516 : 하단 조절 몸체 고정공
520 : 프레임 가이더 530 : 하단 조절 몸체 540 : 하단 레일
550 : 하단 볼스크류 560 : 하단 레일 이동판
570 : 로봇다리 조립체 장착판 580 : 하단 간격 조절 핸들
590 : 하단 몸체 스토퍼
600 : 상하폭 조절부
610 : 상하 조절 몸체 612 : 상하 조절 몸체 고정공
620 : 상하 레일 630 : 상하 볼스크류
640 : 상하 가이드 부시 650 : 상하 간격 조절 핸들
660 : 상하 핸들 스토퍼
700 : 로봇팔 조립체
710 : 어깨 후면 구동모터
712 : 어깨 근접센서 714 : 어깨 스토퍼 몸체 716 : 어깨 스토퍼
720 : 어깨 측면 몸체
722 : 어깨 측면 근접센서 724 : 어깨 측면 스토퍼
730 : 어깨 측면 구동모터 732 : 어깨 측면 베어링 지지재
740 : 어깨 측면 연결 부재 742 : 어깨 측면 레일
750 : 팔꿈치 몸체
752 : 팔꿈치 레일홈 754 : 팔꿈치 근접센서 756 : 팔꿈치 고정구
760 : 팔꿈치 구동모터 762 : 팔꿈치 베어링 지지재
770 : 팔꿈치 연결 부재
772 : 팔꿈치 연결 부재 레일 774 : 팔목 연결 부재
776 : 팔목 고정구
780 : 종축회전부
782 : 회전가이드 784 : 기어 786 : 손목 고정부
790 : 종축고정부
792 : 롤러 794 : 포텐셜미터 796 : 풀리
800 : 로봇다리 조립체
810 : 골반 후면 구동모터
812 : 골반 근접센서 814 : 골반 스토퍼 몸체 816 : 골반 스토퍼
820 : 골반 측면 몸체
822 : 골반 측면 근접센서(822) 824 : 골반 측면 스토퍼
830 : 골반 측면 구동모터 832 : 골반 측면 베어링 지지재
840 : 골반 측면 연결 부재
842 : 골반 측면 레일 844 : 제1고정밴드
850 : 무릎 구동모터 852 : 무릎 베어링 지지재
860 : 무릎 몸체
862 : 무릎 레일홈 864 : 제2고정밴드 866 : 무릎 고정구
868 : 무릎 근접센서
870 : 무릎 연결 부재
872 : 무릎 연결 부재 레일 874 : 발목 연결 부재
880 : 종축회전부
882 : 회전가이드 884 : 기어 886 : 발목 고정부
890 : 종축고정부
892 : 롤러 894 : 풀리

Claims (10)

  1. 사용자가 매달린 상태에서 입식으로 수영 훈련을 하는 입식 수영 시뮬레이터에 있어서,
    전면에 수직으로 세워지는 마운팅판(110)과, 상기 마운팅판(110)을 수직으로 고정해주며, 상기 마운팅판(110)의 후면에 부착되는 프레임(120)이 구비된 베이스 프레임 조립체(100);
    상기 마운팅판(110)에 고정되는 베드판 구동모터(210)와, 상기 마운팅판(110)의 하부 측에서 상기 베드판 구동모터(210)와 이격되게 고정되는 하부 고정대(230)와, 상기 마운팅판(110)의 상부 측에 고정되는 상부 고정대(240)와, 상기 하부 고정대(230)와 상기 상부 고정대(240)를 연결해주는 가이드 부시(250)가 구비된 구동모터 조립체(200);
    상기 베드판 구동모터(210)의 축과 결합되며, 상기 베드판 구동모터(210)의 구동에 의해 상승 또는 하강하는 베드판(310)이 구비된 몸통 베드 조립체(300);
    상기 베드판(310)의 상부 넓이와 대응되도록 설치되는 상단 조절 몸체(410)와, 상기 상단 조절 몸체(410)의 양옆에 각각 설치되어 좌우 간격이 서로 대칭되게 조절되는 로봇팔 조립체 장착판(450)이 구비된 상단폭 조절부(400);
    상기 베드판(310)의 하부 넓이와 대응되도록 설치되는 하단 조절 프레임(510)과, 상기 하단 조절 프레임(510)의 양옆에 각각 설치되어 좌우 이동이 가능하게 설치되는 로봇다리 조립체 장착판(570)이 구비된 하단폭 조절부(500);
    상기 하단 조절 프레임(510)의 중앙에서 상기 베드판(310)에 수직으로 설치되는 상하 조절 몸체(610)와, 상기 하단 조절 프레임(510)의 후면이 가이드되면서 상기 하단폭 조절부(500)가 상승 또는 하강 이동하도록 해주는 상하 레일(620)이 구비된 상하폭 조절부(600);
    상기 로봇팔 조립체 장착판(450)에 각각 장착되어 사용자의 어깨와 팔꿈치 및 팔목이 착용되어, 사용자의 팔 동작을 유도해주는 로봇팔 조립체(700); 및
    상기 로봇다리 조립체 장착판(570)에 장착되어 사용자의 허벅지와 종아리 및 발목이 착용되어, 사용자의 다리 동작을 유도해주는 로봇다리 조립체(800);를 포함하는 입식 수영 시뮬레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자는 머리에 물이 포함된 가상현실 영상을 눈앞에 보여주는 헤드 마운트 디스플레이(10)를 착용하되,
    상기 베이스 프레임 조립체(100)의 상부에 설치되어 상기 사용자의 눈높이와 대응되는 위치에 트래킹 센서(22)가 위치하도록 하는 센서 마운트(20)를 포함하여,
    상기 트래킹 센서(22)는 상기 사용자의 머리 높이를 인식하여, 상기 헤드 마운트 디스플레이(10)에 상기 가상현실 영상에서 물 높이의 기준점을 잡아주는 입식 수영 시뮬레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터 조립체(200)는,
    상기 베드판 구동모터(210)에 구동축(212)과, 상기 구동축(212)은 수직으로 연장되며 외주연에 나사산이 형성된 볼스크류(216)를 더 포함하고,
    상기 몸통 베드 조립체(300)는,
    상기 베드판(310)의 후면에 상기 볼스크류(216)와 치합되는 베드판 고정대(320)를 더 포함하여,
    상기 베드판 구동모터(210)의 정역 회전에 따라 상기 베드판(310)이 상승 또는 하강하는 입식 수영 시뮬레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상단폭 조절부(400)는,
    상기 상단 조절 몸체(410)의 내측을 가로지르도록 설치되며, 중앙을 제외한 양옆에 나사산이 형성된 상단 볼스크류(430)와, 상기 상단 볼스크류(430)의 어느 한 쪽 끝단과 연결되어 상기 상단 볼스크류(430)를 정역 회전시켜주는 상단 간격 조절 핸들(460)을 더 포함하되,
    상기 로봇팔 조립체 장착판(450)은 상기 상단 볼스크류(430)의 양옆에 각각 치합되어, 상기 상단 간격 조절 핸들(460)의 정역 회전에 의해 서로 멀어지거나 서로 가까워지는 입식 수영 시뮬레이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하단폭 조절부(500)는,
    상기 하단 조절 프레임(510)의 후면에 설치되는 프레임 가이더(520)를 더 포함하고,
    상기 상하폭 조절부(600)는,
    상기 상하 조절 몸체(610)의 중앙을 수직으로 가로지르도록 설치되는 상하 볼스크류(630)와, 상기 상하 볼스크류(630)의 끝단과 연결되어 상기 상하 볼스크류(630)를 정역 회전시켜주는 상하 간격 조절 핸들(650)을 더 포함하되,
    상기 프레임 가이더(520)는 상기 상하 레일(620)과 결합되어, 상기 상하 간격 조절 핸들(650)의 정역 회전에 의해 상승 또는 하강하는 입식 수영 시뮬레이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로봇팔 조립체(700)는,
    상기 사용자의 어깨와 접촉되어 외측으로 회전하는 어깨 후면 구동모터(710)와, 상기 사용자의 어깨와 접촉되어 전후방으로 회전하는 어깨 측면 구동모터(730)와, 상기 사용자의 팔꿈치와 접촉되어 전후방으로 회전하는 팔꿈치 구동모터(760)를 더 포함하는 입식 수영 시뮬레이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로봇다리 조립체(800)는,
    상기 사용자의 골반과 접촉되어 외측으로 회전하는 골반 후면 구동모터(810)와, 상기 사용자의 골반과 접촉되어 전후방으로 회전하는 골반 측면 구동모터(830)와, 상기 사용자의 무릅과 접촉되어 전후방으로 회전하는 무릎 구동모터(850)를 더 포함하는 입식 수영 시뮬레이터.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 몸통 베드 조립체(300)는,
    상기 베드판(310)의 후면에 상기 가이드 부시(250)에 헐거운 끼움 고정되는 부시 가이더(330)를 더 포함하여,
    상기 베드판(310)이 상승 또는 하강 시 상기 부시 가이더(330)가 상기 가이드 부시(250)에 가이드되는 입식 수영 시뮬레이터.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 로봇팔 조립체(700)는,
    상기 어깨 후면 구동모터(710)의 구동축 경로 상에 어깨 근접센서(712)와 어깨 스토퍼(716)가 구비되고, 상기 어깨 측면 구동모터(730)의 구동축 경로 상에 어깨 측면 근접센서(722)와 어깨 측면 스토퍼(724)가 구비되어,
    상기 어깨 근접센서(712)와 상기 어깨 측면 근접센서(722)가 실제 어깨가 움직일 수 있는 각도 이상 움직임의 발생을 방지하도록 1차 상기 어깨 후면 구동모터(710)와 상기 어깨 측면 구동모터(730)를 전기적으로 멈춰주고, 2차로 상기 어깨 스토퍼(716)와 상기 어깨 측면 스토퍼(724)가 상기 어깨 후면 구동모터(710)와 상기 어깨 측면 구동모터(730)를 물리적으로 멈춰주는 입식 수영 시뮬레이터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 로봇다리 조립체(800)는,
    상기 골반 후면 구동모터(810)의 구동축 경로 상에 골반 근접센서(812)와 골반 스토퍼(816)가 구비되고, 상기 골반 측면 구동모터(830)의 구동축 경로 상에 골반 측면 근접센서(822)(822)와 골반 측면 스토퍼(824)가 구비되어,
    상기 골반 근접센서(812)와 상기 골반 측면 근접센서(822)(822)가 실제 골반이 움직일 수 있는 각도 이상 움직임의 발생을 방지하도록 1차 상기 골반 후면 구동모터(810)와 상기 골반 측면 구동모터(830)를 전기적으로 멈춰주고, 2차로 상기 골반 스토퍼(816)와 상기 골반 측면 스토퍼(824)가 상기 골반 후면 구동모터(810)와 상기 골반 측면 구동모터(830)를 물리적으로 멈춰주는 입식 수영 시뮬레이터.
KR1020170024229A 2017-02-23 2017-02-23 입식 수영 시뮬레이터 KR101859745B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170024229A KR101859745B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 입식 수영 시뮬레이터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170024229A KR101859745B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 입식 수영 시뮬레이터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101859745B1 true KR101859745B1 (ko) 2018-06-28

Family

ID=62780024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170024229A KR101859745B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 입식 수영 시뮬레이터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101859745B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109395349A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 泰州职业技术学院 一种游泳辅助训练装置
KR20200020337A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
KR20200047218A (ko) * 2018-10-27 2020-05-07 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
KR102110275B1 (ko) 2019-01-28 2020-05-13 주식회사 바로텍시너지 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터
KR20200109747A (ko) 2019-03-14 2020-09-23 주수정 가상의 수중 게임 시스템
CN111920657A (zh) * 2020-08-12 2020-11-13 遂宁市中心医院 一种神经康复运动训练装置
CN114011036A (zh) * 2021-11-02 2022-02-08 宿州唐河爷网络科技发展有限公司 一种诱导式动作教学方法
CN114177601A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 齐鲁师范学院 一种便于清洁的体育用防晒遮阳装置
KR102569659B1 (ko) 2022-11-28 2023-08-24 (주)나라소프트 확장현실 기반의 생존 수영 가상 체험 시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6689075B2 (en) * 2000-08-25 2004-02-10 Healthsouth Corporation Powered gait orthosis and method of utilizing same
US20040180765A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-16 Float Jeffrey J. Vertical swim-training apparatus
KR20130136699A (ko) 2012-06-05 2013-12-13 곽춘성 수영 동작 구현 운동기구
US8647239B1 (en) * 2012-10-18 2014-02-11 Genadijus Sokolovas Vertical swim trainer
JP2014124233A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Shiro Naka 水泳練習装置
KR101564841B1 (ko) 2014-04-30 2015-10-30 김인상 수영 연습 및 수영 동작 자전거

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6689075B2 (en) * 2000-08-25 2004-02-10 Healthsouth Corporation Powered gait orthosis and method of utilizing same
US20040180765A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-16 Float Jeffrey J. Vertical swim-training apparatus
KR20130136699A (ko) 2012-06-05 2013-12-13 곽춘성 수영 동작 구현 운동기구
US8647239B1 (en) * 2012-10-18 2014-02-11 Genadijus Sokolovas Vertical swim trainer
JP2014124233A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Shiro Naka 水泳練習装置
KR101564841B1 (ko) 2014-04-30 2015-10-30 김인상 수영 연습 및 수영 동작 자전거

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436840B1 (ko) * 2018-08-17 2022-08-26 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
KR20200020337A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
KR20200047218A (ko) * 2018-10-27 2020-05-07 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
KR102585135B1 (ko) * 2018-10-27 2023-10-05 주식회사 브릿지 생존 수영 시뮬레이션 시스템
CN109395349B (zh) * 2018-12-05 2023-12-29 泰州职业技术学院 一种游泳辅助训练装置
CN109395349A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 泰州职业技术学院 一种游泳辅助训练装置
KR102110275B1 (ko) 2019-01-28 2020-05-13 주식회사 바로텍시너지 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터
KR20200109747A (ko) 2019-03-14 2020-09-23 주수정 가상의 수중 게임 시스템
CN111920657B (zh) * 2020-08-12 2023-02-24 遂宁市中心医院 一种神经康复运动训练装置
CN111920657A (zh) * 2020-08-12 2020-11-13 遂宁市中心医院 一种神经康复运动训练装置
CN114011036A (zh) * 2021-11-02 2022-02-08 宿州唐河爷网络科技发展有限公司 一种诱导式动作教学方法
CN114011036B (zh) * 2021-11-02 2023-10-24 宿州唐河爷网络科技发展有限公司 一种诱导式动作教学方法
CN114177601A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 齐鲁师范学院 一种便于清洁的体育用防晒遮阳装置
KR102569659B1 (ko) 2022-11-28 2023-08-24 (주)나라소프트 확장현실 기반의 생존 수영 가상 체험 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101859745B1 (ko) 입식 수영 시뮬레이터
US10413230B1 (en) Force measurement system
US10231662B1 (en) Force measurement system
US10010286B1 (en) Force measurement system
US10856796B1 (en) Force measurement system
US9770203B1 (en) Force measurement system and a method of testing a subject
US9526443B1 (en) Force and/or motion measurement system and a method of testing a subject
US9081436B1 (en) Force and/or motion measurement system and a method of testing a subject using the same
US8851897B1 (en) Method and device for gravity like simulation of natural balance movements
JP6879575B2 (ja) 身体運動のための可動プラットフォーム
AU2003225051B2 (en) Proprioception machine
KR102110275B1 (ko) 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터
KR20070036783A (ko) 보행 및 균형 운동 장치
JP7192528B2 (ja) アシスト装置
KR101602728B1 (ko) 고정훈련과 이동훈련이 가능한 분리형 하지 재활로봇
Pennycott et al. Effects of added inertia and body weight support on lateral balance control during walking
CN109966706A (zh) 一种平衡训练及全身肌肉强化装置
WO2004035147A1 (ja) バランス訓練装置
EP4126268A1 (en) Balance trainer simulator system and method
CN210229004U (zh) 一种平衡训练评估装置及平衡训练机
KR102098959B1 (ko) 착석형 지지유닛 및 이를 이용한 착석형 보행 훈련 장치
JP5561568B2 (ja) 立ち面上に試験人員を固定するための装置、および、装置の使用方法
KR101623738B1 (ko) 스윙운동 발지압 의자장치
KR101969442B1 (ko) 수영 시뮬레이터
US10874904B2 (en) Device for controlling the physical resistance force produced by a patient, and physical rehabilitation assembly comprising such a device

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant