KR101865520B1

KR101865520B1 - 가상 증강현실 자전거

Info

Publication number: KR101865520B1
Application number: KR1020170162607A
Authority: KR
Inventors: 송병우
Original assignee: 송병우
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-06-07

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 탑승자의 무게 중심에 따라 전후 방향의 무게 균형을 조절하도록 하는 웨이트 밸런스 유닛 및 탑승자를 승강시키거나 앞뒤 방향으로 기울어지도록 하는 승강 유닛을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 사용자가 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거 주행을 체험할 수 있다.

Description

가상 증강현실 자전거{Virtual Augmented Reality Bicycles}

본 발명은 사용자가 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거 탑승을 체험할 수 있도록 하는 가상 증강현실 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 가상현실은 컴퓨터 프로그램에 의해 만들어진 영상이고, 사용자는 그러한 가상현실의 영상에 참여할 수 있고, 증강현실은 현실 세계를 촬영한 영상에 가상의 그래픽 화면을 띄우고 사용자는 가상의 그래픽 화면을 이용하여 부가 정보를 얻을 수 있다.

영상을 출력하도록 하는 기기는 다양한 형태로 개발되고 있고, 예를 들면 헬멧, 안경 등 신체에 착용하는 형태가 있으며, 모니터, TV 등을 이용할 수 있다.

한편으로, 사용자는 가상 증강현실 속에서 자전거를 타고 주행할 수 있다. 사용자는 자전거에 앉아서 페달을 밟을 수 있고, 페달이 밟히는 정도에 따라 영상 속에서 마치 실제로 주행하는 것처럼 보일 수 있다.

종래에 알려진 자전거 형식의 가상 증강현실 체험 장치는 단순하게 페달을 밟는 것에 불과한 것으로써 흥미 요소가 제한적인 문제점이 있다.

한편, 사용자가 영상 속에서 오르막길을 오를 때에, 자전거의 바퀴에 저항을 작용하여 페달을 밟는 데에 더 힘이 들도록 할 수 있지만, 자전거는 여전히 수평상태를 유지한다. 이로써 영상 속에서 보이는 것과 실제 상황은 전혀 다르므로, 사용자는 괴리감을 느끼거나 어지러움을 느낄 수 있다.

반대로, 사용자가 영상 속에서 내리막길을 내려갈 때에, 자전거의 바퀴에 저항을 해제하여 자유롭게 할 수 있지만, 자전거는 여전히 수평상태를 유지한다.

또한, 현실 세계에서는 주행 도로의 사정이 좋지 않을 수 있고, 예를 들면 움푹 파인 웅덩이를 지나거나, 도로 가장자리의 경계석을 넘거나, 돌부리에 걸리는 등 다양한 변수가 있을 수 있고, 이러한 변수가 있을 때마다 자전거에는 들썩이는 충격을 받을 수 있다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이, 종래에는 가상 증강현실 속에서 자전거 주행을 할 때에 사용자가 탑승하고 있는 자전거는 여전히 수평 상태를 유지한다.

한편으로, 영상에 증강현실을 반영한 상태에서 주행을 하는 경우에, 영상 속에서는 도로 주행 여건에 따라 자전거의 자세가 빈번하게 바뀔 수 있지만, 사용자가 탑승하고 있는 자전거는 여전히 수평 상태를 유지한다.

즉, 종래에는 자전거의 주행 여건을 세밀하게 반영하지 못하는 문제점이 있다.

미국 등록특허 7,224,326 (2007.05.29.) 미국 공개특허공보 2010 0035726 A1 (2010.02.11.)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 영상 속의 자전거 주행 여건이 사용자가 탑승하고 있는 자전거에 세밀하게 반영될 수 있도록 하는 가상 증강현실 자전거를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 베이스 프레임(110); 사용자가 앉는 시트 유닛(500); 상기 시트 유닛(500)의 전방에 배치되어 사용자가 페달(630)을 밟도록 하는 페달 유닛(600); 상기 베이스 프레임(110)의 상측에 설치되고, 상기 시트 유닛(500)을 승강시키는 리프트 유닛(200); 및 상기 시트 유닛(500)에 작용하는 무게에 의하여 전방 또는 후방 중에 어느 한쪽 방향으로 치우쳐 무게 편차가 발생하면, 무게 편차를 허용 범위 이하로 조절하는 웨이트 밸런스 유닛(300);을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 리프트 유닛(200)은, 상기 베이스 프레임(110)에 설치된 센터 블록(140); 상기 센터 블록(140)의 상측에 설치되고 제1 리프트 로드(215)가 상하 방향으로 운동하는 제1 액추에이터(211); 및 상기 센터 블록(140)의 상측에 설치되고 제2 리프트 로드(216)가 상하 방향으로 운동하는 제2 액추에이터(212);를 포함하고, 상기 제1, 2 리프트 로드(215, 216)의 위쪽 끝부분이 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)에 각각 설치되어 상기 제1 액추에이터(211)와 상기 제2 액추에이터(212)의 작동 변위에 따라 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 높낮이와 기울기가 변화될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은, 제1 리프트 로드(215)가 배치되는 제1 포켓(311)과 상기 제2 리프트 로드(216)가 배치되는 제2 포켓(312)과 가로방향으로 탭(313)이 형성된 드라이브 블록(310); 상기 제1 리프트 로드(215)를 관통하여 상기 제1 포켓(311)에 설치된 제1 샤프트(321); 제2 리프트 로드(216)를 관통하여 상기 제2 포켓(312)에 설치된 제2 샤프트(322); 상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제1 샤프트(321)에 설치된 제1, 2 기어(331, 332); 상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제2 샤프트(322)에 설치된 제3, 4 기어(333, 334); 상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제1 샤프트(321)를 구동하는 제1 드라이브 유닛(351); 상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제2 샤프트(322)를 구동하는 제2 드라이브 유닛(352); 상기 제1, 3 기어(331, 333)와 맞물리는 제1 래크 기어(371); 상기 제2, 4 기어(332, 334)와 맞물리는 제2 래크 기어(372); 및 상기 제1, 2 래크 기어(371, 372)가 설치되고, 상기 시트 유닛(500)을 받치는 포워드 프레임(370);을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상측에 슬릿(374)이 형성된 포워드 프레임(370); 상기 포워드 프레임(370)의 상측에 배치되고 상기 시트 유닛(500)이 설치되는 시트 프레임(410); 상기 슬릿(374)을 관통하여 활주 되고 상기 시트 프레임(410)을 관통하는 볼트 샤프트(421); 및 상기 볼트 샤프트(421)에 체결되고 당겨져 상기 시트 프레임(410)을 상기 포워드 프레임(370)에 고정하는 로커 레버(422);를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 스티어링 유닛(400)을 더 포함하고, 상기 스티어링 유닛(400)은, 상기 시트 유닛(500)이 설치되는 시트 프레임(410); 상기 시트 프레임(410)의 상측에 설치된 핸들 보스(431); 상기 핸들 보스(431)에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치된 핸들 샤프트(432); 상기 핸들 샤프트(432)에 설치된 상기 핸들(440); 및 상기 핸들 샤프트(432)에 설치되고, 상기 핸들(440)의 좌우 회전 변위 값과 상기 핸들(440)의 전후 기울기 변위 값을 검출하는 자이로 센서(450);를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 페달 유닛(600)은, 상기 시트 유닛(500)이 상측에 설치되고, 전방에 포크(381)가 형성되며 상기 포크(381)에 포크 홀(382)이 형성된 포워드 프레임(370); 상기 포크 홀(382)에 회전 가능하게 설치되고 양측에 페달(630)이 구비된 로터(610); 및 상기 포크(381)에 설치되고 상기 로터(610)의 외주에 배치되어 상기 로터(610)의 회전 운동에 저항을 작용하거나 회전 속도를 가속시키는 스테이터(620);를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 기울기 복원 유닛(100)을 더 포함하고, 상기 기울기 복원 유닛(100)은, 중앙에 센터 서포터(112)가 형성되고, 상기 센터 서포터(112)를 중심으로 양쪽에 제1, 2 쇼크업소버 설치부(114, 115)가 형성된 상기 베이스 프레임(110); 양측에 각각 제3, 4 쇼크업소버 설치부(141, 142)가 형성되고, 중앙에 센터 홀(145)이 형성된 센터 블록(140); 상기 센터 서포터(112)와 상기 센터 홀(145)을 관통하여 설치되어 상기 센터 블록(140)이 각도 운동이 가능한 볼트 축(150); 상기 제1 쇼크업소버 설치부(114)와 상기 제3 쇼크업소버 설치부(141)에 양단부가 설치되어 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용하는 제1 쇼크업소버(161); 및 상기 제2 쇼크업소버 설치부(115)와 상기 제4 쇼크업소버 설치부(142)에 양단부가 설치되어 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용하는 제2 쇼크업소버(162);을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 제1, 2 쇼크업소버(161, 162)는, 상기 제1, 2 쇼크업소버 설치부(114, 115)에 각각 설치되고 바깥 둘레에 각각 수나사가 형성된 제1, 2 실린더(121, 122); 상기 제3, 4 쇼크업소버 설치부(141, 142)에 각각 설치되고 상기 제1, 2 실린더(121, 122)에 각각 삽입되어 배치된 제1, 2 로드(123, 124); 상기 제1, 2 실린더(121, 122)의 겉에 각각 끼워져 상기 제1, 2 로드(123, 124)를 각각 밀어내는 방향으로 복원력을 작용하는 제1, 2 스프링(125, 126); 및 상기 수나사에 각각 체결되어 상기 제1, 2 스프링(125, 126)의 장력을 각각 조절하는 제1, 2 너트(127, 128);를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 컨트롤 유닛(700)을 더 포함하고, 상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 리프트 유닛(200)의 제1 액추에이터(211)에 작용하는 제1 부하 값을 입력받고, 상기 리프트 유닛(200)의 제2 액추에이터(212)에 작용하는 제2 부하 값을 입력받으며, 상기 제1 부하 값과 상기 제2 부하 값의 차이가 허용 범위를 초과한 경우에, 부하 값이 작은 쪽의 액추에이터가 배치된 방향으로 상기 시트 유닛(500)이 이동되도록 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 제1, 2 드라이브유닛(351, 352)을 구동시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 컨트롤 유닛(700)은, 영상 속에서 오르막길을 주행하거나 주행 시간에 비례하여 상기 페달(630)을 밟을 때에 저항을 증가시키도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 페달 유닛(600)을 작동시켜 상기 페달(630)이 자동으로 회전할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거의 상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 현실 세계를 촬영한 영상을 바탕으로 증강현실을 구현할 때에, 상기 영상을 촬영하기 위한 카메라 기기에서 수집되는 가속도 값 및 기울기 값을 바탕으로 상기 리프트 유닛(200)을 제어할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는 오르막길을 오르거나, 내리막길을 내달리거나, 돌부리에 걸리거나, 움푹 파인 웅덩이를 지나는 등 다양한 변수를 반영할 수 있고, 이로써 사용자는 가상 증강현실을 더욱 현실로 받아들일 수 있고, 더욱 몰입할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는, 증강현실을 이용하기 위하여 영상 촬영할 때에, 영상 촬영한 작업자가 느끼는 자전거 승차 느낌을 사용자가 고스란히 느끼도록 작동될 수 있다.

도 1은 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거를 설명하기 위한 사시도면 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 기울기 복원 유닛의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 리프트 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 웨이트 밸런스 유닛을 설명하기 도면으로서, 도 5는 웨이트 밸런스 유닛의 주요 구성요소를 분해하여 보인 분해 도면이고, 도 6은 보디 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 웨이트 밸런스 유닛의 결합상태를 보인 사시 도면이고, 도 8은 웨이트 밸런스 유닛이 결합상태를 보인 측면도이며, 도 9는 도 8의 A-A선 단면도이고, 도 10은 도 8의 B-B선 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 시트 유닛의 전후 방향 위치를 조절하는 구성과 핸들의 설치 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 탑승자의 신체조건에 따라 시트 프레임의 위치를 조절하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 탑승자의 무게 중심에 따라 균형을 조절하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 오르막길을 오르거나, 내리막길을 내려가는 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시 될 수 있다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에 대해서 설명한다.

첨부 도면 도 1은 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거를 설명하기 위한 사시도면 및 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 베이스 프레임(110), 시트 유닛(500), 페달 유닛(600), 리프트 유닛(200) 및 웨이트 밸런스 유닛(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 베이스 프레임(110)은 전후 및 좌우 방향으로 폭과 너비가 큰 형태로 제공될 수 있고, 폭과 너비가 클수록 넘어지지 가상 증강현실 자전거(1)가 넘어지지 않아 안정될 수 있다.

또한, 베이스 프레임(110)은 영문자 X자 형상으로 제공될 수 있고, 이로써 베이스 프레임(110)을 제조할 때에 소재를 최소화하면서 안정된 형태를 보장할 수 있다.

시트 유닛(500)은 사용자가 앉을 수 있고, 등받이가 제공될 수 있다. 이로써 사용자가 시트 유닛(500)에 앉을 때에 등을 기대고 앉을 수 있고, 등받이의 기울기가 클수록 눕는 자세를 취할 수 있다.

사용자가 눕는 자세와 유사한 자세를 취할 때에 좀 더 안락함을 느낄 수 있다. 그 이유는 재활훈련이나 장거리 자전거 기행 훈련 등을 위해 다리 근력을 집중적으로 장시간 훈련하기 용이하도록 하며, 가상현실 또는 증강현실을 체험할 때에 특수 안경을 착용하는 경우가 있는데, 이때 사용자는 특수 안경을 통하여 영상을 바라볼 수 있지만, 현실 세계는 육안으로 볼 수 없어 자칫 불안감을 느낄 수 있고 실수에 의해 자전거 밖으로 넘어질 수 있지만, 앞서 설명한 바와 같이 자신의 신체가 안정된 자세를 취하도록 함으로써 신체적인 불안감이 없이 가상현실 또는 증강현실에 몰입할 수 있으며 낙상 사고가 발생하였을 때 사용자가 입는 부상을 최소화할 수 있다.

상기 페달 유닛(600)은 상기 시트 유닛(500)의 전방에 배치되어 사용자가 페달(630)을 밟을 수 있다. 즉, 사용자는 자전거를 타듯이 운동할 수 있는 것이다.

또한, 사용자가 페달(630)을 밟은 정도에 따라 영상 속에서 주행 거리가 비례하여 변화될 수 있다. 예컨대 페달(630)의 회전수가 많을수록 영상 속에서 주행 거리가 증가될 수 있다.

상기 리프트 유닛(200)은 상기 베이스 프레임(110)의 상측에 설치될 수 있고, 상기 시트 유닛(500)을 승강시킬 수 있다. 영상 속에서 주행 조건이 다양하게 변화될 수 있고, 예를 들면 오르막길을 오르거나, 내리막길을 내려가거나, 돌부리에 걸리거나, 장애물을 넘는 등의 주행 변수가 있을 수 있다. 상술한 주행 변수에 직면하면, 자전거는 상승하거나 들썩이는 등의 움직임이 있을 수 있다. 자전거의 움직임은 상기 리프트 유닛(200)의 작동에 의하여 시트 유닛(500)이 승강 됨에 따라 구현될 수 있다.

상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은, 상기 시트 유닛(500)에 작용하는 무게에 의하여 전방 또는 후방 중에 어느 한쪽으로 치우쳐 무게 편차가 발생하면, 무게 편차를 허용 범위 이하로 조절할 수 있다.

사용자는 불특정 다수가 될 수 있고, 사용자마다 체격 조건이 다르며, 자전거에 탑승하는 자세가 저마다 다를 수 있다.

불특정 사용자가 시트 유닛(500)에 탑승하였을 때에, 상기 리프트 유닛(200)을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽의 무게가 다르게 작용할 수 있다. 무게 차이의 편차가 크면 리프트 유닛(200)의 작동에 부담이 될 수 있다. 예를 들어, 리프트 유닛(200)을 작동시켜 시트 유닛(500)을 들어 올려야 하지만, 무게 중심이 과도하게 뒤쪽으로 치우쳐 있는 경우에, 무게가 실리는 쪽의 리프트 유닛(200)에 구비된 액추에이터에 부하가 과도하게 작용하여 정상적인 작동이 곤란할 수 있다.

상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은 사용자가 시트 유닛(500)에 탑승한 상태에서 무게 중심 또는 무게 편차를 계산하고, 무게 편차가 허용 범위 내에 위치되도록 시트 유닛(500)의 위치를 조절한다.

이로써 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 사용자가 탑승한 상태에서 무게 중심이 리프트 유닛(200)의 바로 위쪽에 위치되거나 리프트 유닛(200)에서 무리 없이 안정되게 작동할 수 있는 범위 내에서 운용할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 좌우 방향으로 기울어지는 예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 기울기 복원 유닛의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 기울기 복원 유닛(100)을 더 포함할 수 있다.

상기 기울기 복원 유닛(100)은, 베이스 프레임(110), 센터 블록(140), 볼트 축(150) 및 제1, 2 쇼크업소버(161, 162)를 포함하여 구성될 수 있다.

베이스 프레임(110)은 중앙에 센터 서포터(112)가 형성되고, 상기 센터 서포터(112)를 중심으로 양쪽에 제1, 2 쇼크업소버 설치부(114, 115)가 형성될 수 있다.

센터 블록(140)은 양측에 각각 제3, 4 쇼크업소버 설치부(141, 142)가 형성되고, 중앙에 센터 홀(145)이 형성될 수 있다.

볼트 축(150)은 상기 센터 서포터(112)와 상기 센터 홀(145)을 관통하여 설치될 수 있고, 이로써 상기 센터 블록(140)이 상기 베이스 프레임(110)에서 각도 운동할 수 있다.

상기 제1 쇼크업소버(161)는, 상기 제1 쇼크업소버 설치부(114)와 상기 제3 쇼크업소버 설치부(141)에 양단부가 설치될 수 있고, 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용할 수 있다.

마찬가지로, 제2 쇼크업소버(162)는, 상기 제2 쇼크업소버 설치부(115)와 상기 제4 쇼크업소버 설치부(142)에 양단부가 설치될 수 있고, 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 가상현실 또는 증강현실을 체험하는 동안에 영상 속에서 코너 주행을 할 때 자전거의 자세가 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어질 수 있다. 사용자는 영상에 몰입하는 경우 자전거의 선회를 위해 실제 자전거를 좌우로 기울여 무게중심을 이동하기 원할 것이다. 또한, 사용자는 고속 주행 중에 급격한 커브 길을 만나는 경우 자전거의 급격한 선회를 위해 핸들을 선회 반대 방향으로 돌렸다가 재빨리 선회 방향으로 바꾸며 커브 방향 안쪽으로 자전거를 기울이는 카운터 스티어링 기술을 사용하거나 안전하게 연습하며 연마하고자 할 것이다.

즉, 사용자의 의지에 따라 자전거를 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울인 후에 바른 자세로 전환하고자 할 때에 체중이 자전거의 중심 쪽으로 이동할 것이므로, 사용자의 체중 이동에 의한 좌우 방향의 무게 편차는 해소되거나 완화될 수 있다. 이때 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 제1 쇼크업소버(161) 또는 제2 쇼크업소버(162)에 의하여 바로 세워질 수 있고, 이로써 기울기가 복원될 수 있다.

상기 제1 쇼크업소버(161)는 제1 실린더(121), 제1 로드(123), 제1 스프링(125) 및 제1 너트(127)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 실린더(121)는 상기 제1 쇼크업소버 설치부(114)에 설치되고 바깥 둘레에 수나사가 형성될 수 있다.

제1 로드(123)는 상기 제3 쇼크업소버 설치부(141)에 설치되고 상기 제1 실린더(121)에 삽입되어 배치될 수 있다.

제1 스프링(125)은 상기 제1 실린더(121)의 겉에 끼워져 상기 제1 로드(123)를 밀어 내는 방향으로 복원력을 작용할 수 있다.

상기 제1 너트(127)는 상기 제1 실린더(121)의 수나사에 체결되어 상기 제1 스프링(125)의 장력을 조절할 수 있다.

한편으로, 상기 제2 쇼크업소버(162)는, 상기 제1 쇼크업소버(161)와 동일한 구조를 갖는 것으로써, 제2 실린더(122), 제2 로드(124), 제2 스프링(126) 및 제2 너트(128)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 실린더(122)는 상기 제2 쇼크업소버 설치부(115)에 설치되고 바깥 둘레에 수나사가 형성될 수 있다.

제2 로드(124)는 상기 제4 쇼크업소버 설치부(142)에 설치되고 상기 제2 실린더(122)에 삽입되어 배치될 수 있다.

제2 스프링(126)은 상기 제2 실린더(122)의 겉에 끼워져 상기 제2 로드(124)를 밀어 내는 방향으로 복원력을 작용할 수 있다.

상기 제2 너트(128)는 상기 제2 실린더(122)의 수나사에 체결되어 상기 제2 스프링(126)의 장력을 조절할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 사용자의 체중 이동에 의하여 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어질 때에, 기울어짐에 반발하는 반발력을 조절할 수 있고, 기울어진 후에 복원되는 복원력을 조절할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 사용자의 체중이 상대적으로 가벼운 경우에 제1, 2 너트(127, 128)를 풀어 제1, 2 스프링(125, 126)이 이완되도록 하여, 원활하게 기울어짐을 구현할 수 있다.

반대로, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 사용자의 체중이 상대적으로 무거운 경우에 제1, 2 너트(127, 128)를 조여 제1, 2 스프링(125, 126)이 긴장되도록 하여, 빠른 속도로 과하게 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

이하 도 4를 참조하여 리프트 유닛(200)을 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 리프트 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

상기 리프트 유닛(200)은, 센터 블록(140) 및 제1, 2 액추에이터(211, 212)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센터 블록(140)은 상기 베이스 프레임(110)에 설치될 수 있다.

상기 제1 액추에이터(211)는 상기 센터 블록(140)의 상측에 설치되고 제1 리프트 로드(215)가 상하 방향으로 운동할 수 있다.

한편으로, 상기 제1 액추에이터(211)는 상기 센터 블록(140)에서 기울어질 수 있게 설치될 수 있다.

좀 더 상세하게는 센터 블록(140)의 상측에는 제1 액추에이터 설치부(143)가 형성될 수 있고, 제1 액추에이터(211)의 하측에 제3 액추에이터 설치부(213)가 형성될 수 있다.

제1 액추에이터 설치부(143)와 제3 액추에이터 설치부(213)는 제1 볼트에 의하여 결합할 수 있고, 결국 제1 액추에이터(211)가 제1 볼트를 축으로 하여 기울어질 수 있다.

특히, 제1 액추에이터 설치부(143)의 상측은 반원면(231) 형상으로 제공될 수 있고, 이로써 제1 액추에이터 설치부(143)는 제1 액추에이터(211)의 기울어짐에 방해되지 않을 수 있다.

다른 한편으로, 상기 제2 액추에이터(212)는 상기 센터 블록(140)에서 고정된 형태로 설치되거나, 기울어짐이 가능하게 설치될 수 있다.

좀 더 상세하게는 센터 블록(140)의 상측에는 제2 액추에이터 설치부(144)가 형성될 수 있고, 제2 액추에이터(212)의 하측에 제4 액추에이터 설치부(214)가 형성될 수 있다.

제2 액추에이터 설치부(144)와 제4 액추에이터 설치부(214)는 제2 볼트에 의하여 결합될 수 있다.

제2 액추에이터 설치부(144)의 상측이 평탄면(232) 형상으로 제공할 수 있고, 이로써 제2 액추에이터 설치부(144)는 상측의 평탄면(232) 형상에 의하여 제2 액추에이터(212)의 기울어짐을 억제하여 고정된 형태로 설치할 수 있다.

반면에, 제2 액추에이터 설치부(144)의 상측이 상기 제1 액추에이터 설치부(143)와 마찬가지로 반원면 형상으로 제공될 수 있고, 이로써 제2 액추에이터 설치부(144)는 제2 액추에이터(212)의 기울어짐에 방해되지 않을 수 있다. 결국, 제2 액추에이터(212)가 제2 볼트(222)를 축으로 하여 기울어질 수 있다.

상기 제1, 2 리프트 로드(215, 216)의 위쪽 끝부분이 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)에 각각 설치될 수 있다. 즉, 상기 제1 액추에이터(211)와 상기 제2 액추에이터(212)의 작동 변위에 따라 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 높낮이와 기울기가 변화될 수 있다.

좀 더 상세하게는, 제1 리프트 로드(215)와 제2 리프트 로드(216)가 동일한 방향으로 동일한 변위만큼 신장하거나 축소하면 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은 현재의 기울기 각도를 유지한 상태로 상승하거나 하강할 수 있다. 즉, 초기의 웨이트 밸런스 유닛(300)의 기울기가 “0” 즉 수평 상태이면 웨이트 밸런스 유닛(300)이 수평을 유지한 상태로 승강할 수 있다.

또한, 제1 리프트 로드(215)와 제2 리프트 로드(216)가 서로 다른 방향으로 신장하거나 축소하면 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은 현재의 기울기 각도가 축소하는 변위를 갖는 쪽으로 기울어질 수 있다.

또한, 제1 리프트 로드(215)와 제2 리프트 로드(216)가 동일한 방향으로 신장하거나 축소하더라도 제1 리프트 로드(215)의 변위와 제2 리프트 로드(216)의 변위가 다른 경우에, 변위가 작은 쪽의 리프트 로드가 배치된 방향으로 웨이트 밸런스 유닛(300)이 기울어질 수 있다.

또한, 제1 리프트 로드(215)와 제2 리프트 로드(216) 중에 어느 하나는 변위가 없이 정지되어 있고, 다른 하나가 상승하거나 하강할 수 있다. 이때 다른 하나의 리프트 로드가 상승한 경우에 정지 상태였던 리프트 로드 방향으로 웨이트 밸런스 유닛(300)이 기울어질 수 있다. 반대로 다른 하나의 리프트 로드가 하강한 경우에 하강하는 리프트 로드 방향으로 웨이트 밸런스 유닛(300)이 기울어질 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 리프트 유닛(200)에 구비된 제1, 2 액추에이터(211, 212)의 작용에 의하여 기울기를 유지한 상태로 승강하거나, 승강하면서 기울기를 변화시키거나, 승강하지 않은 상태에서 기울기를 변화시킬 수 있는 것으로써 다양한 형태의 상황을 연출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 앞서 설명한 다양한 형태의 승강 운동과 기울기 변화를 조합함으로써 자전거를 현실에서 주행할 때에 느낄 수 있는 자세 변화와 충격을 구현할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 웨이트 밸런스 유닛(300)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 5는 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 웨이트 밸런스 유닛을 설명하기 도면으로서, 도 5는 웨이트 밸런스 유닛의 주요 구성요소를 분해하여 보인 분해 도면이고, 도 6은 보디 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 웨이트 밸런스 유닛의 결합상태를 보인 사시 도면이고, 도 8은 웨이트 밸런스 유닛이 결합상태를 보인 측면도이며, 도 9는 도 8의 A-A선 단면도이고, 도 10은 도 8의 B-B선 단면도이다.

상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은, 드라이브 블록(310), 제1, 2 샤프트(321, 322), 제1, 2, 3, 4 기어(331, 332, 333, 334), 제1, 2 드라이브 유닛(351, 352), 제1, 2 래크 기어(371, 372) 및 포워드 프레임(370)을 포함하여 구성될 수 있다.

드라이브 블록(310)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 리프트 로드(215)가 배치되는 제1 포켓(311)과 상기 제2 리프트 로드(216)가 배치되는 제2 포켓(312)이 형성될 수 있고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 가로방향으로 탭(313)이 형성될 수 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 샤프트(321)는 상기 제1 리프트 로드(215)를 관통하여 상기 제1 포켓(311)에 설치될 수 있고, 제2 샤프트(322)는 상기 제2 리프트 로드(216)를 관통하여 상기 제2 포켓(312)에 설치될 수 있다.

상기 제1, 2 기어(331, 332)는, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제1 샤프트(321)에 설치될 수 있다.

상기 제3, 4 기어(333, 334)는, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제2 샤프트(322)에 설치될 수 있다.

상기 제1 드라이브 유닛(351)은 상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제1 샤프트(321)를 구동할 수 있고, 제2 드라이브 유닛(352)은 상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제2 샤프트(322)를 구동할 수 있다.

상기 제1, 2 드라이브 유닛(351, 352)의 설치 구성을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 드라이브 유닛(351)은 제1 브래킷(341)에 설치될 수 있고, 제1 드라이브 유닛(351)의 제1 아웃풋 샤프트(353)가 제1 브래킷(341)의 제1 스루 홀(345)을 관통하여 제1 샤프트(321)에 설치될 수 있다. 제1 아웃풋 샤프트(353)와 제1 샤프트(321)는 서로 헛돌지 않도록 결합할 수 있으며, 예를 들면 키와 키 홈의 구성이 적용될 수 있고, 또는 단면 형상이 다각형 형상으로 가공되어 결합된 상태에서 서로 맞물려 헛돌지 않을 수 있다.

한편, 상기 제1 브래킷(341)은 제1 고정 볼트(343)에 의하여 상기 탭(313)에 체결될 수 있다. 결국, 상기 제1 드라이브 유닛(351)은 제1 브래킷(341)과 제1 고정 볼트(343)에 의하여 드라이브 블록(310)에 고정 설치될 수 있다.

도 5 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2 드라이브 유닛(352)은, 제1 드라이브 유닛(351)과 대칭되게 구성될 수 있다. 즉 제2 드라이브 유닛(352)은, 제2 브래킷(342)에 설치될 수 있고, 제2 드라이브 유닛(352)의 제2 아웃풋 샤프트(354)가 제2 브래킷(342)의 제2 스루 홀(346)을 관통하여 제2 샤프트(322)에 설치될 수 있다. 제2 아웃풋 샤프트(354)와 제2 샤프트(322)는 서로 헛돌지 않도록 결합할 수 있으며, 예를 들면 키와 키 홈의 구성이 적용될 수 있고, 또는 단면 형상이 다각형 형상으로 가공되어 결합된 상태에서 서로 맞물려 헛돌지 않을 수 있다.

한편, 상기 제2 브래킷(342)은 제2 고정 볼트(344)에 의하여 상기 탭(313)에 체결될 수 있다. 결국, 상기 제2 드라이브 유닛(352)은 제2 브래킷(342)과 제2 고정 볼트(344)에 의하여 드라이브 블록(310)에 고정 설치될 수 있다.

제1 래크 기어(371)는 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 제1, 3 기어(331, 333)와 맞물릴 수 있다. 마찬가지로, 제2 래크 기어(372)는 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 제2, 4 기어(332, 334)와 맞물릴 수 있다.

상기 포워드 프레임(370)은 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이 상기 제1, 2 래크 기어(371, 372)가 설치될 수 있고, 도 11에 나타낸 바와 같이 상기 시트 유닛(500)을 받칠 수 있다.

상기 포워드 프레임(370)의 구성은 도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

포워드 프레임(370)은 좌우 양쪽에 각각 제1, 2 윈도우(371, 372)가 형성되고, 아래쪽에 제3 윈도우(373)가 형성될 수 있다.

상기 제1 윈도우(371)의 내부 상측에는 상기 제1 래크 기어(361)가 설치되고, 상기 제2 윈도우(372)의 내부 상측에는 상기 제2 래크 기어(362)가 설치될 수 있다.

상기 제3 윈도우(373)에는 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 리프트 유닛(200)의 제1, 2 리프트 로드(215, 216)가 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 웨이트 밸런스 유닛(300)이 작용하면 포워드 프레임(370)을 전진 운동과 후진 운동을 할 수 있다. 좀 더 상세하게는 제1, 2 드라이브 유닛(351, 352)이 작동하면, 제1 내지 제4 기어(331 ~ 334)가 회전 구동하고, 이로써 제1, 2 래크 기어(361, 362)가 전진 방향 또는 후진 방향으로 이동될 수 있다. 제1, 2 래크 기어(361, 362)는 포워드 프레임(370)에 설치되므로 결국 포워드 프레임(370)이 전진 운동 또는 후진 운동을 할 수 있다.

이하, 도 11을 참조하여 시트 유닛(500)의 전후 방향 위치를 조절하는 구성에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 시트 유닛의 전후 방향 위치를 조절하는 구성과 핸들의 설치 구성을 설명하기 위한 도면이다.

시트 유닛(500)의 전후 방향 위치를 조절하는 구성은, 포워드 프레임(370), 시트 프레임(410), 볼트 샤프트(421) 및 로커 레버(422)를 포함하여 구성될 수 있다.

포워드 프레임(370)은 상측에 슬릿(374)이 형성될 수 있다.

시트 프레임(410)은 상기 포워드 프레임(370)의 상측에 배치될 수 있고, 상기 시트 유닛(500)은 상기 시트 프레임(410)에 설치될 수 있다.

상기 볼트 샤프트(421)는 상기 슬릿(374)을 관통하여 상기 슬릿(374)에서 활주 될 수 있고, 상기 시트 프레임(410)에 형성된 픽싱 홀(411)을 관통할 수 있다. 상기 픽싱 홀(411)은 복수로 형성될 수 있다.

상기 로커 레버(422)는 상기 볼트 샤프트(421)에 체결될 수 있고, 당겨진 경우에 상기 시트 프레임(410)을 상기 포워드 프레임(370)에 고정할 수 있다.

상기 1개의 볼트 샤프트(421)와 1개의 상기 로커 레버(422)가 하나의 세트를 이루는 것이고, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는 2개 이상의 볼트 샤프트(421)와 2개 이상의 상기 로커 레버(422)가 구비될 수 있다. 이로써 포워드 프레임(370)에서 시트 프레임(410)이 임의로 회전되거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 볼트 샤프트(421)가 슬릿(374)의 어느 위치에 배치되어 고정되느냐에 따라 시트 유닛(500)의 위치가 결정될 수 있다.

이하, 도 11을 참조하여 스티어링 유닛(400)을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는 스티어링 유닛(400)을 포함할 수 있다.

상기 스티어링 유닛(400)은, 시트 프레임(410), 핸들 보스(431), 핸들 샤프트(432), 핸들(440) 및 자이로 센서(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

시트 프레임(410)은 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 시트 유닛(500)이 설치될 수 있다.

핸들 보스(431)는 상기 시트 프레임(410)의 상측에 설치될 수 있고, 축이 수직방향으로 배치될 수 있다.

핸들 샤프트(432)는 상기 핸들 보스(431)에 설치되어 수평 방향으로 회전 가능할 수 있다. 핸들 보스(431)와 핸들 샤프트(432)의 사이에는 베어링이 구비될 수 있고, 이로써 핸들(440)을 원활하게 조작할 수 있다.

핸들(440)은 상기 핸들 샤프트(432)에 설치될 수 있고, 도 1 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 좌우 측으로 뻗어나온 구조로 제공될 수 있으며, 이로써 사용자가 시트 유닛(500)에 앉았을 때에 실제 자전거를 타듯이 핸들(440)을 잡을 수 있다.

상기 자이로 센서(450)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 핸들 샤프트(432)에 설치될 수 있다. 좀 더 상세하게는,

상기 자이로 센서(450)는 상기 핸들(440)의 좌우 회전 변위 값과 상기 핸들(440)의 전후 기울기 변위 값을 검출할 수 있다.

상기 좌우 회전 변위 값은 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거 주행할 때에 주행 방향을 전환하기 위한 데이터로 이용될 수 있다.

상기 전후 기울기 변위 값은 시트 유닛(500)의 전후 방향으로 기울어진 정도를 검출할 수 있는 것으로써, 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거가 오르막길을 오르거나 내리막길을 내려갈 때에 주행 도로의 경사에 대응하여 시트 유닛(500)이 수평을 유지하는지 기울어지는지 등을 모니터하는 데에 이용될 수 있다.

한편, 상기 자이로 센서(450)는 핸들의 좌우 기울기 변위 값을 검출할 수 있다. 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거는 탑승자에 의해 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어질 수 있는데, 이때 핸들의 좌우 기울기는 전체 자전거의 기울기와 항상 일치하기 때문에 가상현실 또는 증강 현 실속의 자전거가 기울어질 각도는 상기 핸들의 좌우 기울기 변위 값을 바탕으로 산출될 수 있다.

이하 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하여 페달 유닛(600)을 설명한다.

상기 페달 유닛(600)은, 포워드 프레임(370), 로터(610) 및 스테이터(620)를 포함하여 구성될 수 있다.

포워드 프레임(370)은, 전방에 포크(381)가 형성될 수 있고, 상기 포크(381)에 포크 홀(382)이 형성될 수 있다.

상기 로터(610)는 상기 포크 홀(382)에 회전 가능하게 설치될 수 있고, 양측에 페달(630)이 구비될 수 있다. 한편, 로터(610)의 외주에는 마그네틱이 배치될 수 있다.

상기 스테이터(620)는 상기 포크(381)에 설치될 수 있고, 상기 로터(610)의 외주에 배치될 수 있다. 한편, 상기 스테이터(620)의 내주에는 코일이 구비될 수 있다. 상기 코일에 전원이 제공되면 자력이 발생하고, 이러한 자력은 상기 로터(610)의 운동을 제어할 수 있다.

예를 들면, 자력의 극성을 어떻게 제어하느냐에 따라 로터(610)의 회전 운동에 저항을 작용하여 사용자가 페달을 밟을 때에 힘들도록 할 수 있다.

또는, 자력의 극성을 어떻게 제어하느냐에 따라 로터(610)의 회전 속도를 가속할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거 주행할 때에 오르막길을 오르거나 주행시간이 길어지면 페달(630)을 밟는 데에 힘이 들도록 하여 현실감을 증대시킬 수 있다.

또한, 가상현실 또는 증강현실 속에서 자전거가 내리막길에 멈추어 있는 경우 자전거 스스로 가속을 시작하고 페달(630)이 스스로 가속 회전하도록 하여 실제 자전거로 내리막을 내려가는 경험을 현실감 높게 제공할 수 있다.

한편, 사용자가 노약자이거나 물리치료를 필요로 하는 사람이면 로터(610)를 회전시킬 수 있고, 이런 경우에 사용자가 페달(630)에 발을 올려놓으면 다리가 페달(630)에 의하여 움직여 사용자의 다리운동이 될 수 있다.

다른 한편으로, 신체 조건에 특이 사항이 없는 일반 사용자일지라도 앞서 설명한 바와 같이 페달(630)이 움직이도록 함으로써 사용자는 재미를 느낄 수 있고, 가상현실 또는 증강현실 속에서 마치 사이클 선수처럼 고속 주행을 경험할 수 있다.

이하, 도 1, 도 7, 도 8 및 도 13을 참조하여 컨트롤 유닛(700)을 설명한다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 탑승자의 무게 중심에 따라 균형을 조절하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 컨트롤 유닛(700)을 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 리프트 유닛(200)의 제1 액추에이터(211)에 작용하는 제1 부하 값을 입력받고, 상기 리프트 유닛(200)의 제2 액추에이터(212)에 작용하는 제2 부하 값을 입력 받을 수 있다.

상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 제1 부하 값과 상기 제2 부하 값을 비교하여 상기 제1 부하 값과 상기 제2 부하 값의 차이가 허용 범위를 초과한 경우에, 부하 값이 작은 쪽의 액추에이터가 배치된 방향으로 상기 시트 유닛(500)이 이동되도록 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 제1, 2 드라이브유닛(351, 352)을 구동시킬 수 있다.

시트 유닛(500)에 사용자가 탑승할 경우, 사용자의 자세 또는 사용자의 신체조건에 따라 리프트 유닛(200)을 기준으로 앞쪽에 작용하는 무게와 뒤쪽에 작용하는 무게가 다를 수밖에 없어 무게 중심의 편차는 반드시 존재한다.

상기 허용 범위는 무게 중심의 편차를 정의한 것으로써, 리프트 유닛(200)이 작동할 때에 사용자가 탑승한 상태에서 무게를 안정적으로 감당할 수 있는 범위로 설정될 수 있다. 즉 리프트 유닛(200)에 설치되는 제1, 2 액추에이터(211, 212)의 기계적 성능에 따라 허용 범위가 설정될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는, 사용자가 매번 바뀌더라도 현재 탑승한 사용자에 의하여 작용하는 무게에 능동적으로 대응하여 무게 중심을 최소의 편차 또는 허용 범위 내의 편차로 조절할 수 있다.

한편으로, 상기 컨트롤 유닛(700)은, 영상 속에서 오르막길을 주행하거나 주행 시간에 비례하여 상기 페달(630)을 밟을 때에 저항을 증가시키도록 제어할 수 있다.

좀 더 상세하게는 상기 컨트롤 유닛(700)은, 페달 유닛(600)의 스테이터(620)에 제공되는 전원의 세기와 극성을 제어할 수 있다. 전원의 세기가 증가할수록 자력이 증가하여 로터(610)의 회전을 어렵게 할 수 있고 이로써 사용자는 영상 속에서 오르막길을 좀 더 현실적으로 체험할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 유닛(700)은 시트 유닛(500)의 기울기 방향에 따라 페달 유닛(600)을 제어할 수 있다. 즉, 시트 유닛(500)은 전방이 상향 위치로 기울어졌다면 로터(610)의 회전에 저항을 증가시키도록 제어할 수 있다.

한편으로, 상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 페달 유닛(600)을 작동시켜 상기 페달(630)이 자동으로 회전되도록 할 수 있다. 이로써 사용자는 페달(630)을 힘들게 밟지 않더라도 마치 자신이 페달을 밟고 있는 것처럼 느낄 수 있다.

이에 부연 설명하면, 가상현실 또는 증강현실에 제공되는 영상은 대부분 경관이 우수하거나 일반적인 사용자가 현실에서 체험하지 못하였거나 체험할 가능성이 없는 것일 수 있다.

그런데 사용자의 체력 한계로 인하여 가상현실 또는 증강현실 속에서 좀 더 주행하거나 둘러볼 수 없는 경우가 있을 수 있는데, 이러하였으면 페달(630)을 자동으로 회전되도록 함으로써 체력의 한계를 극복하고 콘텐츠 영상을 쉽게 소비할 수 있다.

다른 한편으로, 상기 컨트롤 유닛(700)은, 상기 현실 세계를 촬영한 영상을 바탕으로 증강현실을 구현할 때에, 상기 영상을 촬영하기 위한 카메라 기기에서 수집되는 가속도 값 및 기울기 값을 바탕으로 상기 리프트 유닛(200)을 제어할 수 있다.

영상 촬영 장비에는 자이로 센서가 구비될 수 있고, 그러한 자이로 센서 값은 영상 콘텐츠에 포함되도록 편집될 수 있다.

증강현실을 구현할 때에, 영상 콘텐츠를 사용자에게 보일 수 있도록 편집하고, 각종 액추에이터 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)에서는 리프트 유닛(200)과 페달 유닛(600)이 작동될 때 영상 콘텐츠의 제작자가 어느 특정한 영상 재생 지점에서 어느 액추에이터가 어떻게 움직일 것인지를 미리 설정할 수 있지만, 이러한 작업은 많은 시간과 많은 노동력이 필요할 수 있다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)는 영상 콘텐츠에 자이로 센서로부터 얻은 가속도 값 및 기울기 값을 포함하여 편집함으로써, 인위적인 편집에 소요될 시간과 노동력을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 증강현실을 구현할 때에 현실에서 자전거를 주행하며 영상을 촬영할 수 있고, 이때 수집되는 가속도 값 및 기울기 값을 수집하여 영상 콘텐츠에 포함함으로써, 영상이 재생될 때에 특정한 지점에서 리프트 유닛(200)과 페달 유닛(600)이 제어될 수 있다. 즉, 증강현실을 체험하는 사용자가 실제 영상을 촬영할 때의 탑승 느낌을 좀 더 확실하게 느낄 수 있다.

이하 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거(1)의 작용을 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 탑승자의 신체조건에 따라 시트 프레임의 위치를 조절하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

사용자마다 신체조건이 다를 수 있고, 특히 페달(630)을 밟을 때에 무릎을 뻗은 자세로 탑승하거나 구부린 자세로 탑승할 수 있다.

어느 경우이든 시트 유닛(500)과 페달 유닛(600) 간의 거리는 조절되어야 한다.

시트 유닛(500)과 페달 유닛(600)은 포워드 프레임(370)에 설치된 구성이고, 특히 페달 유닛(600)은 포워드 프레임(370)에서 위치를 변화시킬 수 없이 고정되어 있다.

시트 유닛(500)의 위치를 조절하고자 할 때에는 도 11에 나타낸 로커 레버(422)의 잠금을 해제한다. 그러면 시트 유닛(500)은 시트 프레임(410)에 고정되어 있고 시트 프레임(410)은 포워드 프레임(370)에서 자유롭게 앞뒤로 이동시킬 수 있다.

사용자가 소망하는 위치로 시트 유닛(500)을 당기거나 밀면, 도 12에 나타낸 바와 같이 시트 유닛(500)은 일정한 거리(s1)만큼 이동될 수 있다.

이후, 로커 레버(422)를 잠그면 사용자가 원하는 위치에 시트 유닛(500)을 고정할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 탑승자의 무게 중심에 따라 균형을 조절하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

사용자가 시트 유닛(500)에 탑승한 상태에서 리프트 유닛(200)은 승강 작동을 한다. 이때, 리프트 유닛(500)의 제1, 2 액추에이터(211, 212)는 동일한 방향으로 동일한 변위만큼 작동될 수 있다. 그러면 제1 액추에이터(211)에 제1 부하 값이 작용되고 제2 액추에이터(212)에 제2 부하 값이 작용될 수 있다.

상기 제1, 2 부하 값은 사용자 무게에 따라 검출되는 것으로써, 사용자의 자세에 따라 영향을 받을 수 있다.

제1 부하 값과 제2 부하 값 중에서 부하 값이 큰 쪽에 사용자의 무게가 더 집중되어 있는 것으로 판단할 수 있고, 이러하였으면 웨이트 밸런스 유닛(300)을 작동시켜 포워드 프레임(370)을 이동시킬 수 있다.

예를 들면, 제1 부하 값이 제2 부하 값보다 작은 경우에 리프트 유닛(200)을 기준으로 사용자의 전방 쪽으로 무게가 치우친 것이다. 이때 웨이트 밸런스 유닛(300)의 제1, 2 드라이브 유닛(351, 352)을 작동시켜 포워드 프레임(370)을 뒤쪽으로 적절한 이동거리(s2)만큼 이동시킨다.

한편, 상기 제1, 2 부하 값은 지속적으로 검출하고 제1, 2 드라이브 유닛(351, 352)을 실시간으로 작동시킴으로써 무척 짧은 시간 내에 무게 중심을 리프트 유닛(200)의 바로 위쪽으로 정렬할 수 있다.

이후, 제1, 2 부하 값의 검출에 의한 무게 편차가 허용 범위 내인 경우에 웨이트 밸런스 유닛(300)의 작동은 중지될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거에서 오르막길을 오르거나, 내리막길을 내려가는 예를 설명하기 위한 도면이다.

리프트 유닛(200)에 구비된 제1, 2 액추에이터(211, 212)가 작동될 때에 제1 리프트 로드(215)의 변위와 제2 리프트 로드(216)의 변위에 따라 시트 유닛(500)의 기울기가 결정될 수 있다.

예를 들면, 제1 리프트 로드(215)의 변위가 제2 리프트 로드(216)의 변위보다 작을 때에 시트 유닛(500)의 앞쪽이 오르는 자세가 될 수 있고, 이 자세는 오르막길을 주행하는 것으로 이해할 수 있다.

반대로, 제1 리프트 로드(215)의 변위가 제2 리프트 로드(216)의 변위보다 클 때에 시트 유닛(500)의 앞쪽이 낮은 자세가 될 수 있고, 이 자세는 내리막길을 주행하는 것으로 이해할 수 있다.

한편, 사용자는 특수 안경(800)을 착용할 수 있고, 특수 안경(800)에는 가상현실의 영상 또는 증강현실의 영상이 재생될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 증강현실 자전거는 프로그램에 의해 구현되는 그래픽 영상 또는 현실 세계를 촬영해 기록한 영상을 바탕으로 자전거 주행을 체험하는 데에 이용할 수 있으며, 원거리 지역에 설치된 자전거의 작동 구조로 대체할 수 있는 기계장치로부터 실시간 촬영 및 송출되는 영상과 함께 습득 및 전송되는 센서 정보를 바탕으로 보다 현실감 있고 자세하게 해당 기계장치를 원격 제어하는 데에 이용될 수 있다.

1: 가상 증강현실 자전거 100: 기울기 복원 유닛
110: 베이스 프레임 112: 센터 서포터
114, 115: 제1, 2 쇼크업소버 설치부
121, 122: 제1, 2 실린더 123, 124: 제1, 2 로드
125, 126: 제1, 2 스프링 127, 128: 제1, 2 너트
131, 132: 제1, 2 장력 조절 너트 140: 센터 블록
141, 142: 제3, 4 쇼크업소버 설치부
143, 144: 제1, 2 액추에이터 설치부
145: 센터 홀 150: 볼트 축
161, 162: 제1, 2 쇼크업소버 200: 리프트 유닛
211, 212: 제1, 2 액추에이터
213, 214: 제3, 4 액추에이터 설치부
215, 216: 제1, 2 리프트 로드 217, 218: 제1, 2 체결 홀
300: 웨이트 밸런스 유닛 310: 드라이브 블록
311, 312: 제1, 2 313: 탭
321, 322: 제1, 2 샤프트 323, 324: 제1, 2 키 홀
331, 332, 333, 334: 제1 내지 제4 기어
341, 342: 제1, 2 브래킷
343, 344: 제1, 2 고정 볼트
345, 346: 제1, 2 스루 홀
351, 352: 제1, 2 드라이브 유닛
353, 354: 제1, 2 아웃풋 샤프트
361, 362: 제1, 2 래크 기어
370: 포워드 프레임
371, 372, 373: 제1, 2, 3 윈도우
374: 슬릿 381: 포크
382: 포크 홀 400: 스티어링 유닛
410: 시트 프레임 411: 픽스 홀
421: 볼트 샤프트 422: 로커 레버
431: 핸들 보스 432: 핸들 샤프트
440: 핸들 450: 자이로 센서
500: 시트 유닛 600: 페달 유닛
610: 로터 620: 스테이터
630: 페달 700: 컨트롤 유닛
800: 특수 안경

Claims

베이스 프레임(110);
사용자가 앉는 시트 유닛(500);
상기 시트 유닛(500)의 전방에 배치되어 사용자가 페달(630)을 밟도록 하는 페달 유닛(600);
상기 베이스 프레임(110)의 상측에 설치되고, 상기 시트 유닛(500)을 승강시키는 리프트 유닛(200); 및
상기 시트 유닛(500)에 작용하는 무게에 의하여 전방 또는 후방 중에 어느 한쪽으로 치우쳐 무게 편차가 발생하면, 무게 편차를 허용 범위 이하로 조절하는 웨이트 밸런스 유닛(300);을 포함하고,
상기 리프트 유닛(200)은,
상기 베이스 프레임(110)에 설치된 센터 블록(140);
상기 센터 블록(140)의 상측에 설치되고 제1 리프트 로드(215)가 상하 방향으로 운동하는 제1 액추에이터(211); 및
상기 센터 블록(140)의 상측에 설치되고 제2 리프트 로드(216)가 상하 방향으로 운동하는 제2 액추에이터(212);를 포함하며,
상기 제1, 2 리프트 로드(215, 216)의 위쪽 끝부분이 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)에 각각 설치되어 상기 제1 액추에이터(211)와 상기 제2 액추에이터(212)의 작동 변위에 따라 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 높낮이와 기울기가 변화되는 것
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
삭제
제1항에 있어서,
상기 웨이트 밸런스 유닛(300)은,
제1 리프트 로드(215)가 배치되는 제1 포켓(311)과 상기 제2 리프트 로드(216)가 배치되는 제2 포켓(312)과 가로방향으로 탭(313)이 형성된 드라이브 블록(310);
상기 제1 리프트 로드(215)를 관통하여 상기 제1 포켓(311)에 설치된 제1 샤프트(321);
제2 리프트 로드(216)를 관통하여 상기 제2 포켓(312)에 설치된 제2 샤프트(322);
상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제1 샤프트(321)에 설치된 제1, 2 기어(331, 332);
상기 드라이브 블록(310)의 양쪽 측면 바깥쪽에 배치되고 상기 제2 샤프트(322)에 설치된 제3, 4 기어(333, 334);
상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제1 샤프트(321)를 구동하는 제1 드라이브 유닛(351);
상기 드라이브 블록(310)에 설치되고 상기 제2 샤프트(322)를 구동하는 제2 드라이브 유닛(352);
상기 제1, 3 기어(331, 333)와 맞물리는 제1 래크 기어(371);
상기 제2, 4 기어(332, 334)와 맞물리는 제2 래크 기어(372); 및
상기 제1, 2 래크 기어(371, 372)가 설치되고, 상기 시트 유닛(500)을 받치는 포워드 프레임(370);
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
상측에 슬릿(374)이 형성된 포워드 프레임(370);
상기 포워드 프레임(370)의 상측에 배치되고 상기 시트 유닛(500)이 설치되는 시트 프레임(410);
상기 슬릿(374)을 관통하여 활주 되고 상기 시트 프레임(410)을 관통하는 볼트 샤프트(421); 및
상기 볼트 샤프트(421)에 체결되고 당겨져 상기 시트 프레임(410)을 상기 포워드 프레임(370)에 고정하는 로커 레버(422);
를 더 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
스티어링 유닛(400)을 더 포함하고,
상기 스티어링 유닛(400)은,
상기 시트 유닛(500)이 설치되는 시트 프레임(410);
상기 시트 프레임(410)의 상측에 설치된 핸들 보스(431);
상기 핸들 보스(431)에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치된 핸들 샤프트(432);
상기 핸들 샤프트(432)에 설치된 핸들(440); 및
상기 핸들 샤프트(432)에 설치되고, 상기 핸들(440)의 좌우 회전 변위 값과 상기 핸들(440)의 전후 기울기 변위 값을 검출하는 자이로 센서(450);
를 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
상기 페달 유닛(600)은,
상기 시트 유닛(500)이 상측에 설치되고, 전방에 포크(381)가 형성되며 상기 포크(381)에 포크 홀(382)이 형성된 포워드 프레임(370);
상기 포크 홀(382)에 회전 가능하게 설치되고 양측에 페달(630)이 구비된 로터(610); 및
상기 포크(381)에 설치되고 상기 로터(610)의 외주에 배치되어 상기 로터(610)의 회전 운동에 저항을 작용하거나 회전 속도를 가속시키는 스테이터(620);
를 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
기울기 복원 유닛(100)을 더 포함하고,
상기 기울기 복원 유닛(100)은,
중앙에 센터 서포터(112)가 형성되고, 상기 센터 서포터(112)를 중심으로 양쪽에 제1, 2 쇼크업소버 설치부(114, 115)가 형성된 상기 베이스 프레임(110);
양측에 각각 제3, 4 쇼크업소버 설치부(141, 142)가 형성되고, 중앙에 센터 홀(145)이 형성된 센터 블록(140);
상기 센터 서포터(112)와 상기 센터 홀(145)을 관통하여 설치되어 상기 센터 블록(140)이 각도 운동이 가능한 볼트 축(150);
상기 제1 쇼크업소버 설치부(114)와 상기 제3 쇼크업소버 설치부(141)에 양단부가 설치되어 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용하는 제1 쇼크업소버(161); 및
상기 제2 쇼크업소버 설치부(115)와 상기 제4 쇼크업소버 설치부(142)에 양단부가 설치되어 상기 센터 블록(140)을 세우는 방향으로 확장 복원력을 작용하는 제2 쇼크업소버(162);
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제7항에 있어서,
상기 제1, 2 쇼크업소버(161, 162)는,
상기 제1, 2 쇼크업소버 설치부(114, 115)에 각각 설치되고 바깥 둘레에 각각 수나사가 형성된 제1, 2 실린더(121, 122);
상기 제3, 4 쇼크업소버 설치부(141, 142)에 각각 설치되고 상기 제1, 2 실린더(121, 122)에 각각 삽입되어 배치된 제1, 2 로드(123, 124);
상기 제1, 2 실린더(121, 122)의 겉에 각각 끼워져 상기 제1, 2 로드(123, 124)를 각각 밀어 내는 방향으로 복원력을 작용하는 제1, 2 스프링(125, 126); 및
상기 수나사에 각각 체결되어 상기 제1, 2 스프링(125, 126)의 장력을 각각 조절하는 제1, 2 너트(127, 128);
를 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
컨트롤 유닛(700)을 더 포함하고,
상기 컨트롤 유닛(700)은,
상기 리프트 유닛(200)의 제1 액추에이터(211)에 작용하는 제1 부하 값을 입력 받고,
상기 리프트 유닛(200)의 제2 액추에이터(212)에 작용하는 제2 부하 값을 입력 받으며,
상기 제1 부하 값과 상기 제2 부하 값의 차이가 허용 범위를 초과한 경우에, 부하 값이 작은 쪽의 액추에이터가 배치된 방향으로 상기 시트 유닛(500)이 이동되도록 상기 웨이트 밸런스 유닛(300)의 제1, 2 드라이브유닛(351, 352)을 구동시키는 것
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
컨트롤 유닛(700)을 더 포함하고,
상기 컨트롤 유닛(700)은,
영상 속에서 오르막길을 주행하거나 주행 시간에 비례하여 상기 페달(630)을 밟을 때에 저항을 증가시키도록 제어하는 것
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
컨트롤 유닛(700)을 더 포함하고,
상기 컨트롤 유닛(700)은,
상기 페달 유닛(600)을 작동시켜 상기 페달(630)이 자동으로 회전되도록 하는 것
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.
제1항에 있어서,
컨트롤 유닛(700)을 더 포함하고,
상기 컨트롤 유닛(700)은,
현실 세계를 촬영한 영상을 바탕으로 증강현실을 구현할 때에, 상기 영상을 촬영하기 위한 카메라 기기에서 수집되는 가속도 값 및 기울기 값을 바탕으로 상기 리프트 유닛(200)을 제어하는 것
을 포함하는 가상 증강현실 자전거.