KR101882765B1

KR101882765B1 - 스마트 보행 시뮬레이터

Info

Publication number: KR101882765B1
Application number: KR1020170011702A
Authority: KR
Inventors: 조민수
Original assignee: 조민수
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-07-27
Also published as: WO2018139699A1

Abstract

본 발명은 가상공간 속에서 실제 인간의 동작과 동일하게 움직이면서 가상현실을 체험할 수 있는 스마트 보행 시뮬레이터에 관한 것으로서, 전후에 평행하게 배치되는 한 쌍의 회전축에 결합되어 회전하는 보행용 컨베이어를 구비하는 보행부와; 상기 보행부의 전단부 상에 설치되는 모니터 또는 상기 보행부에 탑승하는 사용자에 착용되는 헤드마운트디스플레이로 이루어져 상기 사용자에게 가상의 보행공간을 디스플레이하는 가상현실표현부와; 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 회전동작을 감지하기 위한 사용자 감지부와; 상기 보행부의 하부에서 상기 보행부를 지지하며 상기 보행부의 전후 일단부에 회전가능하게 결합하고, 상기 가상현실표현부에 디스플레이되는 보행공간의 지면 경사도에 맞추어 상기 보행부의 전후 타단부를 승강 조절할 수 있도록 구비되는 경사조절부; 및 상기 경사조절부의 하부에서 상기 경사조절부를 지지하되, 상기 사용자 감지부의 회전동작 감지신호에 따라 상기 경사조절부를 회전 조절할 수 있도록 구비되는 회전조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 다양한 노면 환경에서 걷고, 뛰고, 앉고, 점프하는 등 보행을 하면서 행하는 모든 동작을 구현할 수 있다.

Description

스마트 보행 시뮬레이터{SMART WALKING SIMULATOR}

본 발명은 가상공간 속에서 실제 인간의 동작과 동일하게 움직이면서 가상현실을 체험할 수 있는 스마트 보행 시뮬레이터에 관한 것이다.

가상현실 시뮬레이터는 걷는 동작이나 사격 자세, 손으로 조작하는 등의 특정 동작으로만 가상현실 속을 움직일 수 있도록 구성되어 있다.

종래의 가상현실 시뮬레이터, 구체적으로는 스마트 보행 시뮬레이터는 제한적인 동작만 가능하였고 실제 지면과 같은 상황에서 현실감 있는 체험을 하기에는 한계가 있었다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 스마트 보행 시뮬레이터(10), 소위 옴니 트레드 밀(Omni treadmill)은 바닥의 보행부(11)가 접시 모양으로 오목하게 형성되어 있어 이에 탑승하는 사용자가 걷는 동작을 할 경우에는 바닥면과의 슬립으로 인한 마찰이 발생하고, 접시 모양으로 인해 발의 뒷꿈치보다는 앞꿈치가 바닥면에 먼저 접촉하게 되는 등 실제 보행과는 매우 다른 양상을 띠게 된다. 더욱이 이와 같이 부자연스러운 보행으로 인해 현실감이 떨어짐은 물론 사용자의 무릎 등 관절에 무리가 가해져 사고를 유발할 수도 있다.

나아가, 도 1의 스마트 보행 시뮬레이터(10)를 포함한 종래의 스마트 보행 시뮬레이터에 의하면 가상현실에서의 경사로 등의 구현이나 다양한 자세의 구현이 어렵다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 노면 환경에서 걷고, 뛰고, 앉고, 점프하는 등 보행을 하면서 행하는 모든 동작을 구현할 수 있는 스마트 보행 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스마트 보행 시뮬레이터에 있어서, 전후에 평행하게 배치되는 한 쌍의 회전축에 결합되어 회전하는 보행용 컨베이어를 구비하는 보행부와; 상기 보행부의 전단부 상에 설치되는 모니터 또는 상기 보행부에 탑승하는 사용자에 착용되는 헤드마운트디스플레이로 이루어져 상기 사용자에게 가상의 보행공간을 디스플레이하는 가상현실표현부와; 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 회전동작을 감지하기 위한 사용자 감지부와; 상기 보행부의 하부에서 상기 보행부를 지지하며 상기 보행부의 전후 일단부에 회전가능하게 결합하고, 상기 가상현실표현부에 디스플레이되는 보행공간의 지면 경사도에 맞추어 상기 보행부의 전후 타단부를 승강 조절할 수 있도록 구비되는 경사조절부; 및 상기 경사조절부의 하부에서 상기 경사조절부를 지지하되, 상기 사용자 감지부의 회전동작 감지신호에 따라 상기 경사조절부를 회전 조절할 수 있도록 구비되는 회전조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터를 제공한다.

여기서, 상기 사용자 감지부는, 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 회전동작에 더하여 상기 사용자의 상하위치를 더 감지하며, 상기 가상현실표현부는, 상기 사용자 감지부의 상하위치 감지신호에 따라 상기 디스플레이되는 가상의 보행공간의 시야를 상하로 조절하여 디스플레하도록 구성할 수도 있다.

상기에서, 상기 사용자 감지부는, 상기 보행부의 전방 또는 후방 단부에 상대적으로 고정되는 프레임에 지지되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상에 설치되는 샤프트를 중심으로 좌우방향으로 회전가능하게 결합하는 회동레버와, 상기 회동레버의 좌우 양단부로부터 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 좌우 허리 부분에 각기 연결되는 한 쌍의 견인수단과, 상기 베이스플레이트 상에 설치되어 상기 한 쌍의 견인수단에 의해 회전하는 상기 회동레버의 좌우 회전을 감지하기 위한 한 쌍의 제1 감지수단을 포함할 수도 있다.

또는, 상기에서, 상기 사용자 감지부는, 상기 보행부의 전방 또는 후방 단부에 상대적으로 고정되는 프레임에 설치되는 고정베이스와, 상기 고정베이스에 상하 방향으로 회전가능하게 지지되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상에 설치되는 샤프트를 중심으로 좌우방향으로 회전가능하게 결합하는 회동레버와, 상기 회동레버의 좌우 양단부로부터 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 좌우 허리 부분에 각기 연결되는 한 쌍의 견인수단과, 상기 베이스플레이트 상에 설치되어 상기 한 쌍의 견인수단에 의해 회전하는 상기 회동레버의 좌우 회전을 감지하기 위한 한 쌍의 제1 감지수단과, 상기 고정베이스 상에 설치되어 상기 한 쌍의 견인수단에 의해 회전하는 상기 베이스플레이트의 상하 회전을 감지하기 위한 한 쌍의 제2 감지수단을 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 사용자 감지부는, 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 허리에 감겨지는 벨트와, 상기 벨트의 외측에 배치되어 상기 벨트와 연결되어 일체로 회전하는 슬라이드 링과, 상기 보행부에 상대적으로 고정되며 상기 슬라이드 링을 회전 가능하게 지지하는 원형의 레일을 포함함으로써 상기 레일에 대한 상기 슬라이드 링의 상대 회전을 통해 상기 사용자의 회전을 감지하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 경사조절부는 상기 보행부의 후단부에 회전가능하게 힌지 결합하고, 상기 보행부의 하부에 배치되어 일단부가 상기 경사조절부의 판면 상에 힌지 결합하고 타단부가 상기 보행부의 전단부에 힌지 결합된 액츄에이팅 실린더의 신축구동에 따라 상기 보행부의 전단부를 승강 조절하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 회전조절부는, 상기 경사조절부를 회전가능하게 지지하는 지지축 둘레에 고정 설치되는 제1 기어와, 상기 경사조절부 저면에 고정 설치되는 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합되어 상기 제1 기어의 외주면에 치합되는 제2 기어를 포함할 수도 있다.

한편, 상기 보행부는 상기 한 쌍의 회전축의 각 양단부에 결합되는 스프로켓과, 상기 스프로켓에 결합되어 회전하는 좌우 한 쌍의 체인을 포함하며, 상기 보행용 컨베이어는 좌우 양측 단부가 상기 좌우 한 쌍의 체인에 결합되는 슬레이트 컨베이어일 수도 있다.

이때, 상기 보행부는, 상기 한 쌍의 체인 사이에 전후 일정 간격으로 설치되어 상기 보행용 컨베이어를 지지하는 다수의 아이들 롤러를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 보행부의 한 쌍의 회전축 중 적어도 하나에 대하여 회전저항을 조절하여 가하기 위한 저항생성부를 더 포함하되, 상기 저항생성부는 상기 보행용 컨베이어의 회전속도에 따라 상기 회전저항을 조절하도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 저항생성부는 상기 회전축에 설치되는 원심브레이크일 수도 있다.

또는, 상기 저항생성부는, 상기 회전축에 설치되는 휠과, 상기 휠의 원주면에 접근 및 이격하도록 회동되는 브레이크 아암과, 상기 브레이크 아암을 회동 조절하기 위한 구동모터를 포함하는 것으로 구성될 수도 있다.

또는, 상기 저항생성부는, 상기 회전축에 설치되는 자성체 금속링과, 상기 자성체 금속링의 외주면을 따라 배치되는 다수의 자석과, 상기 다수의 자석을 지지하여 상기 자성체 금속링에 대해 접근 및 이격하도록 슬라이드되는 홀더와, 상기 홀더를 슬라이드 조절하기 위한 구동모터를 포함하는 것으로 구성될 수도 있다.

이상의 본 발명에 따른 스마트 보행 시뮬레이터에 의하면 전체적인 구조가 단순하면서도 실제 보행과 동일한 체험효과를 낼 수 있고 보행 시에 인간이 취하는 모든 동작의 표현이 가능한 시뮬레이터를 비교적 염가로 공급하는 것이 가능하다.

도 1은 종래기술에 따른 스마트 보행 시뮬레이터의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 보행 시뮬레이터의 사시도,
도 3은 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 저항생성부의 일례로서 원심브레이크를 확대하여 도시한 분해된 사시도 및 정면도,
도 4는 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 저항생성부의 다른 예를 확대하여 도시한 사시도,
도 5는 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 저항생성부의 또 다른 예를 확대하여 도시한 사시도,
도 6 및 도 7은 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 경사조절부의 작용을 설명하기 위한 측면도,
도 8은 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 회전조절부를 설명하기 위한 부분 저면 사시도,
도 9는 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 보행부의 내부를 도시한 사시도,
도 10 및 도 11은 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 사용자 감지부의 회전동작 감지원리를 설명하기 위한 측면도 및 부분확대 평면도,
도 12 내지 도 14는 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 사용자 감지부의 상하위치 감지원리를 설명하기 위한 측면도 및 부분확대 측면도,
도 15 및 도 16은 도 2의 스마트 보행 시뮬레이터의 일 구성요소인 사용자 감지부의 변형례를 도시한 사시도 및 확대도이다.

본 발명의 실시예에 따른 스마트 보행 시뮬레이터(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자(1)가 탑승하여 보행하는 보행부(110), 사용자에게 착용되는 헤드마운트디스플레이(Head mount display, HMD)로 구현되는 가상현실표현부(120), 사용자(1)의 회전동작과 상하위치를 감지하기 위한 사용자 감지부(130), 보행부(110)의 경사와 회전을 조절하기 위한 경사조절부(140) 및 회전조절부(150)를 포함한다.

사용자(1) 즉 보행자는 보행부(110) 상에 탑승하여 가상현실표현부(120)에 디스플레이되는 가상현실, 즉 가상의 보행공간을 보면서 보행부(110)를 걷게 되면서 이를 구성하는 수평의 보행용 컨베이어(111)가 지면 상에서 전후에 배치되는 한 쌍의 회전축(도 9의 112, 113)에 결합하여 회전함에 따라서 상기 회전축(112)의 회전감지를 통해 가상현실표현부(120)에 의해 디스플레이되는 가상현실 속 보행공간을 전진시켜 디스플레이함으로써 실제 보행하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 실시예에서 가상현실표현부(120)는 헤드마운트디스플레이(HMD)로 설명되었지만 본 발명은 이러한 경우에 한정되는 것은 아니며, 보행부(110)의 전방에 설치되는 모니터(도면 미도시)로 구현될 수도 있다.

사용자 감지부(130)는 사용자(1)의 허리에 감겨지는 벨트(131)의 좌우 부분에 각기 연결되는 한 쌍의 와이어(132)를 견인수단으로 하여, 보행부(110)의 후방 단부에 상대적으로 고정되는 프레임(114)에 고정베이스(133)를 매개로 하여 상하 방향으로 회전가능하게 지지되는 베이스플레이트(134)가 상기 한 쌍의 와이어(132)와 연동하는 구성으로 이루어진다.

구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 베이스플레이트(134)에는 이에 고정되게 설치되는 샤프트(135)를 중심으로 좌우방향으로 회전가능하게 결합하는 회동레버(136)가 구비되어, 상기 한 쌍의 와이어(132)가 상기 회동레버(136)의 좌우 양단부에 연결됨으로써 사용자(1)의 허리회전시 도 11에 도시된 바와 같이 회동레버(136)가 같은 방향으로 회전하도록 구성한다.

이때, 베이스플레이트(134)의 저면에는 회동레버(136)의 좌우 회전을 감지하기 위한 제1 감지수단으로서, 좌우 양측에 각기 리미트 스위치(137)가 설치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 일측 와이어(132-1)의 견인으로 회전하는 회동레버(136) 측 회전핀(136a)에 의해 해당 측의 리미트 스위치(137-1)가 스위칭 온 됨으로써 사용자(1)의 회전동작을 인식할 수 있게 된다.

이때, 회전핀(136a)의 회전을 감지하기 위한 감지수단으로서 상기한 좌우 한 쌍의 리미트 스위치(137) 외에 다른 감지수단, 예를 들어 원주방향으로 배치되는 복수의 리미트 스위치(도면 미도시), 가변저항센서(도면 미도시), 홀센서(Hall sensor, 도면 미도시) 등으로 대체할 수 있다. 이러한 대체수단은 단순한 회전감지 뿐 아니라 회전 각도까지 센싱할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.

한편, 사용자 감지부(130)의 벨트(도 2의 139) 등의 구성은 사용자(1)의 허리부위를 지지하는 안전장치로서 기능하여, 다양한 상황에서 사용자(1)가 넘어지는 현상을 방지해줄 수도 있다.

상기와 같이 사용자(1)의 회전동작 감지신호에 따라, 도 2를 참조하면, 회전조절부(150)가 상부의 경사조절부(140) 및 이에 의해 상부에 지지되는 보행부(110)를 회전 조절할 수 있도록 구비된다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 경사조절부(140)는 그 저면 중앙에 회전 가능하게 지지되는 지지축(151)을 통해 하부의 회전조절부(150)에 회전가능하게 지지되며, 특히 지지축(151)의 둘레로는 링기어 모양의 제1 기어(152)가 고정 설치된다. 이에 대응하여, 경사조절부(140)의 저면에는 모터(153)가 고정 설치되고, 피니언 모양의 제2 기어(154)가 상기 모터(153)의 구동축에 결합되어 상기 제1 기어(152)의 외주면에 치합된다.

이에 따라, 모터(153)의 구동 시 제2 기어(154)는 고정된 제1 기어(152)의 외주면을 따라 공전하는 회전을 하게 되고, 결국 경사조절부(140)는 하부의 회전조절부(150)를 기준으로 회전하게 된다.

따라서, 상기 설명된 바와 같은 구성에 따르면, 사용자(1)의 회전동작이 사용자 감지부(130)에 의해 감지되면, 가상현실표현부(도 2의 120)는 감지된 회전동작 감지신호에 비례하여 디스플레이되는 가상의 보행공간을 좌우로 조절하여 디스플레이함과 동시에, 상기 모터(153)의 구동으로 경사조절부(140) 또한 상기 회전동작 감지신호에 비례하여 회전조절부(150) 상을 회전한다.

한편, 사용자 감지부(130)는 사용자(1)의 회전동작에 더하여 사용자(1)의 상하위치까지 감지하는바, 이를 위해 도 12에 도시된 바와 같이, 고정베이스(133)는 프레임(114) 측에 고정되게 설치되되, 베이스플레이트(134)는 고정베이스(133)에 대하여 상하 방향으로 회전가능하게 지지된다.

이에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이, 사용자(1)가 자세를 낮추게 되면 와이어(132)를 매개로 연결된 베이스플레이트(134)가 아래로 회전하게 되고, 회전축(134a)을 기준으로 일정한 반경 상에 형성된 하방향의 돌기(134b)가 고정베이스(133)에 설치되는 제2 감지수단, 구체적으로 고정베이스(133)의 저면에 설치되는 리미트 스위치(138-1)를 스위칭 온 시킴으로써 사용자(1)의 상하위치가 감지된다.

반대로, 사용자(1)가 점프하는 경우와 같이 자세를 높이게 되면 도 14에 도시된 바와 같이 베이스플레이트(134)가 위로 회전하게 되고, 회전축(134a)을 기준으로 일정한 반경 상에 형성된 상방향의 돌기(134c)가 고정베이스(133)에 설치되는 제2 감지수단의 하나로서 고정베이스(133)의 상면에 설치되는 리미트 스위치(138-2)를 스위칭 온 시킴으로써 사용자(1)의 상하위치가 감지된다.

따라서, 상기와 같은 구성에 따르면, 사용자(1)의 상하위치가 사용자 감지부(130)에 의해 감지되면, 가상현실표현부(도 2의 120)는 감지된 상하위치 감지신호에 따라 디스플레이되는 가상의 보행공간을 상하로 조절하여 디스플레이되도록 한다.

물론, 베이스플레이트(134)의 상하 회전을 감지하기 위한 감지수단으로서 상기한 상하 한 쌍의 리미트 스위치(138) 외에 다른 감지수단, 예를 들어 원주방향으로 배치되는 복수의 리미트 스위치(도면 미도시), 가변저항센서(도면 미도시), 홀센서(Hall sensor, 도면 미도시) 등으로 대체할 수 있다. 이러한 대체수단은 단순한 상하의 감지뿐 아니라 구체적인 상하의 위치까지 센싱할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 보행 시뮬레이터(100)는 보행부(110)의 일측면 전방 단부에 설치되는 저항생성부(160)를 더 포함한다(도 2 참조).

저항생성부(160)는 보행용 컨베이어(111)의 회전속도가 증가할 경우 회전마찰저항이 크게 떨어짐에 따라 정상적인 보행이 어려운, 즉 컨베이어(111)가 헛도는 문제를 해결하기 위해 설치되는 구성으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 보행부(110)의 전방단부 측 회전축(112)에 결합되어 일체로 회전하는 원심브레이크의 원심아암부(161), 이 원심아암부(161)의 외주면에 소정 간격을 두고 고정되게 설치되는 브레이크 드럼(162)을 포함한다.

원심아암부(161)의 아암(163)은 회전축(112)의 회전속도에 비례하여 작용하는 원심력으로 인해 스프링(164)의 인장력을 이기고 외측으로 벌어지도록 선회하게 되고 이때 브레이크 드럼(162)의 내주면에 접촉하게 됨으로써 마찰력이 발생하여 회전저항이 생기게 된다.

한편, 상기한 저항생성부(160)는 다른 저항생성요소로 대체될 수 있는바, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(112)에 설치되는 휠(261), 보행부(110) 측에 고정되게 설치되는 구동모터(262) 및 이에 의해 회동 조절되는 브레이크 아암(263)으로 구현될 수 있다. 회전축(112)의 속도가 증가함에 따라 구동모터(262)는 브레이크 아암(263)을 휠(261)의 원주면에 접근하는 방향으로 회동시킴으로써 접촉 마찰의 세기를 조절할 수 있다.

저항생성부(160)의 다른 예로서 보행부(110)측 회전축(112)에, 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체 금속링(361)을 설치하고, 이에 대응하여 상기 자성체 금속링(361)의 외주면을 따라 배치되는 다수의 자석(362), 이들 자석(362)을 지지하여 자성체 금속링(361)에 대해 접근 및 이격하도록 슬라이드되는 홀더(363), 이 홀더(363)를 전후 슬라이드 조절하기 위한 구동모터(364)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 회전축(112)의 회전속도가 증가할 경우 구동모터(364)에 의해 홀더(363)가 전진 슬라이드되어 자석(362)이 자성체 금속링(361)에 근접하게 접근함으로써 증가된 자력에 의해 회전축(112)의 회전저항을 증가시킬 수 있다.

상기와 같은 저항생성부(160) 내지 대체요소가 있어서 실제로 사람이 지면을 박차고 나가는 저항을 생성해줄 수 있다. 즉, 보행동작을 시작하는 초기에는 저항을 적게 생성하거나 또는 영(0)으로 하고 보행이 본격적으로 이루어지면 저항을 증가시켜서 스마트 보행 시뮬레이터(100)의 동작이 실제 보행 동작과 같이 원활하게 이루어지도록 한다.

경사조절부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 보행부(110)의 하부에서 이를 지지하는 판으로서 후방단부의 힌지(141)를 통해 보행부(110)의 후단부에 회전가능하게 결합하고, 상기한 가상현실표현부(120)에 디스플레이되는 보행공간의 지면 경사도에 맞추어 보행부(110)의 전단부를 승강 조절하는 액츄에이팅 실린더(도 6의 142)를 포함한다.

액츄에이팅 실린더(142)의 구동으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 그 말단부에 힌지결합되는 보행부(110)의 전단부를 들어올림으로써 보행부(110)의 경사가 조절된다.

이와 같은 경사조절부(140)의 설치에 의해 가상현실 속 보행공간의 경사도에 따라서 경사가 생성되어서 실제 보행공간에서의 보행과 같은 느낌을 줄 수 있다.

이때, 액츄에이팅 실린더(142)는 보행부(140)의 하부에 배치되어 후단부가 경사조절부(140)의 판면 상에 힌지결합되고 전단부가 상기와 같이 보행부(110)의 전단부에 힌지결합되도록 구성함으로써 보행부(140)의 외부로 돌출되는 부분 없이 전체적으로 컴팩트한 조립구성을 취할 수 있다.

한편, 도 2 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에서 보행부(110)는 전후 한 쌍의 회전축(112, 113)의 각 좌우 양단부에 결합되는 스프로켓(115), 이 스프로켓(115)에 결합되어 전후방향으로 회전하는 좌우 한 쌍의 체인(116)을 포함하며, 보행용 컨베이어(111)는 좌우 한 쌍의 체인(116)을 가로질러 결합되는 슬레이트 컨베이어(slate conveyor)인 것을 특징으로 한다. 이러한 슬레이트 컨베이어 구조의 보행용 컨베이어(111)에 따르면 벨트 컨베이어(belt conveyor)에 비해 회전마찰이 적어 보행감이 좋아진다는 이점이 있다.

사용자(1)가 발로 디디게 되는 보행용 컨베이어(111)의 상판 하부로는 좌우 한 쌍의 체인(116) 사이에 다수의 아이들 롤러(idle roller, 117)를 전후 일정 간격으로 배치되도록 설치함으로써 슬레이트 컨베이어(111)의 상판을 지지한다.

도 15 및 도 16은 상기한 사용자 감지부(도 2의 130)의 변형례를 도시한 것으로서, 도시된 사용자 감지부(230)는 사용자(1)의 허리에 감겨지는 벨트(231), 이 벨트(231)의 외측에 배치되어 벨트(231)와 연결되어 일체로 회전하는 슬라이드 링(232), 프레임(214)을 통해 보행부(도 2의 110 참조)에 상대적으로 고정되며 상기 슬라이드 링(232)에 결합하여 이를 회전 가능하게 지지하는 원형의 레일(233)을 포함한다.

이에 따라, 사용자(1)의 회전운동 시 상기 슬라이드 링(232)이 레일(233)을 따라 슬라이드, 즉 회전하게 되고 이때의 회전 감지는 레일(233) 상에 이격 설치되는 복수의 리미트 스위치(234) 등에 의해 달성될 수 있다.

이상에서 설명된 스마트 보행 시뮬레이터(100)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

100: 스마트 보행 시뮬레이터 101, 102: 난간봉
103, 104: 하우징 110: 보행부
111: 벨트 112, 113: 회전축
114: 프레임 115: 스프로켓
116: 체인 117: 아이들 롤러
120: 가상현실표현부 130: 사용자 감지부
131: 벨트 132: 와이어
133: 고정베이스 134: 베이스플레이트
135: 샤프트 136: 회동레버
137, 138: 리미트 스위치 139: 벨트
134: 풀리 140: 경사조절부
141: 힌지 142: 액츄에이팅 실린더
150: 회전조절부 151: 지지축
152: 링 기어 153: 모터
154: 피니언 160: 저항생성부
161: 원심아암부 162: 브레이크 드럼
230: 사용자 감지부 231: 벨트
232: 슬라이드 링 233: 레일
234: 리미트 스위치 261: 휠
262: 구동모터 263: 브레이크 아암
361: 자성체 금속링 362: 자석
363: 홀더 364: 구동모터

Claims

스마트 보행 시뮬레이터에 있어서,
전후에 평행하게 배치되는 한 쌍의 회전축에 결합되어 회전하는 보행용 컨베이어를 구비하는 보행부와;
상기 보행부의 전단부 상에 설치되는 모니터 또는 상기 보행부에 탑승하는 사용자에 착용되는 헤드마운트디스플레이로 이루어져 상기 사용자에게 가상의 보행공간을 디스플레이하는 가상현실표현부와;
상기 보행부에 탑승하는 사용자의 회전동작 및 상하위치를 감지하기 위한 사용자 감지부와;
상기 보행부의 하부에서 상기 보행부를 지지하며 상기 보행부의 전후 일단부에 회전가능하게 결합하고, 상기 가상현실표현부에 디스플레이되는 보행공간의 지면 경사도에 맞추어 상기 보행부의 전후 타단부를 승강 조절할 수 있도록 구비되는 경사조절부; 및
상기 경사조절부의 하부에서 상기 경사조절부를 지지하되, 상기 사용자 감지부의 회전동작 감지신호에 따라 상기 경사조절부를 회전 조절할 수 있도록 구비되는 회전조절부를 포함하고,
상기 가상현실표현부는 상기 사용자 감지부의 상하위치 감지신호에 따라 상기 디스플레이되는 가상의 보행공간의 시야를 상하로 조절하여 디스플레이하며,
상기 사용자 감지부는,
상기 보행부의 전방 또는 후방 단부에 상대적으로 고정되는 프레임에 설치되는 고정베이스와, 상기 고정베이스에 상하 방향으로 회전가능하게 지지되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상에 설치되는 샤프트를 중심으로 좌우방향으로 회전가능하게 결합하는 회동레버와, 상기 회동레버의 좌우 양단부로부터 상기 보행부에 탑승하는 사용자의 좌우 허리 부분에 각기 연결되는 한 쌍의 견인수단과, 상기 베이스플레이트 상에 설치되어 상기 한 쌍의 견인수단에 의해 회전하는 상기 회동레버의 좌우 회전을 감지하기 위한 제1 감지수단과, 상기 고정베이스 상에 설치되어 상기 한 쌍의 견인수단에 의해 회전하는 상기 베이스플레이트의 상하 회전을 감지하기 위한 제2 감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
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제1항에 있어서,
상기 사용자 감지부는,
상기 보행부에 탑승하는 사용자의 허리에 감겨지는 벨트와, 상기 벨트의 외측에 배치되어 상기 벨트와 연결되어 일체로 회전하는 슬라이드 링과, 상기 보행부에 상대적으로 고정되며 상기 슬라이드 링을 회전 가능하게 지지하는 원형의 레일을 포함함으로써 상기 레일에 대한 상기 슬라이드 링의 상대 회전을 통해 상기 사용자의 회전을 감지하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 경사조절부는
상기 보행부의 후단부에 회전가능하게 힌지 결합하고,
상기 보행부의 하부에 배치되어 일단부가 상기 경사조절부의 판면 상에 힌지 결합하고 타단부가 상기 보행부의 전단부에 힌지 결합된 액츄에이팅 실린더의 신축구동에 따라 상기 보행부의 전단부를 승강 조절하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 회전조절부는
상기 경사조절부를 회전가능하게 지지하는 지지축 둘레에 고정 설치되는 제1 기어와, 상기 경사조절부 저면에 고정 설치되는 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합되어 상기 제1 기어의 외주면에 치합되는 제2 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 보행부는
상기 한 쌍의 회전축의 각 양단부에 결합되는 스프로켓과, 상기 스프로켓에 결합되어 회전하는 좌우 한 쌍의 체인을 포함하며,
상기 보행용 컨베이어는
좌우 양측 단부가 상기 좌우 한 쌍의 체인에 결합되는 슬레이트 컨베이어인 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제1항 또는 제8항에 있어서,
상기 보행부는
상기 한 쌍의 체인 사이에 전후 일정 간격으로 설치되어 상기 보행용 컨베이어를 지지하는 다수의 아이들 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 보행부의 한 쌍의 회전축 중 적어도 하나에 대하여 회전저항을 조절하여 가하기 위한 저항생성부를 더 포함하되,
상기 저항생성부는 상기 보행용 컨베이어의 회전속도에 따라 상기 회전저항을 조절하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제10항에 있어서,
상기 저항생성부는 상기 회전축에 설치되는 원심브레이크인 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제10항에 있어서,
상기 저항생성부는
상기 회전축에 설치되는 휠과, 상기 휠의 원주면에 접근 및 이격하도록 회동되는 브레이크 아암과, 상기 브레이크 아암을 회동 조절하기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.
제10항에 있어서,
상기 저항생성부는
상기 회전축에 설치되는 자성체 금속링과, 상기 자성체 금속링의 외주면을 따라 배치되는 다수의 자석과, 상기 다수의 자석을 지지하여 상기 자성체 금속링에 대해 접근 및 이격하도록 슬라이드되는 홀더와, 상기 홀더를 슬라이드 조절하기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 보행 시뮬레이터.