KR101939301B1 - 반중력 무한이동 가상체험장치 - Google Patents

반중력 무한이동 가상체험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무한이동을 위한 가상체험장치에 관한 것이다. 본 발명은, 종래 사람의 모션에 기초하여 트레드밀의 회전속도를 강제로 제어하는 방식 대신에 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 저절로 회전하는 무동력 트레드밀을 채택하는 한편 무동력 트레드밀의 회전속도에 연동하여 영상 속도를 제어하는 구성과, 무중력에 가까운 미소 중력 상태의 구현을 위해 가상체험자를 상방으로 들어올리기 위한 수단으로서 복수의 와이어를 포함하는 지지 어셈블리에 관한 구성을 통해, 가상체험장치의 장치 구조를 전체적으로 간소화하면서도, 가상체험자의 자연스런 보행을 효과적으로 유도할 수 있다.

Description

반중력 무한이동 가상체험장치{virtual reality device for infinite walking in the antigravity environment}
본 발명은 가상체험장치에 관한 것으로, 특히 무한이동을 위한 가상체험장치에 관한 것이다.
가상현실은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 형성하여 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황·환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간·컴퓨터 사이의 인터페이스를 의미한다. 최근 이러한 가상현실 기술은 다양한 산업 분야에 응용되고 있으며 그 일예로 가상현실 세계에서 반중력 상태로 무한이동을 체험함으로써 하지 재활 내지 우주 훈련 등에 적용할 수 있는 가상체험장치 또는 시스템에 대한 연구가 활발하다.
종래 무한이동을 위한 가상체험장치는, 보행자 모션에 대한 인식에 기초하여 보행자가 착지되는 트레드밀의 회전속도를 강제 제어하는 한편 영상속도를 제어하는 방식이기 때문에 가상체험자의 자연스런 보행을 유도하기에 한계가 있고, 또한 트레드밀에 대한 이러한 강제 제어방식에 따른 한계와 더불어 반중력 상태를 구현하는 데 있어 가상체험장치 전체의 기구적 설계가 대형화되거나 복잡해지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1151054호 대한민국 공개특허 제10-2016-0121813호
본 발명의 목적은, 장치가 간소화되고, 가상체험자의 자연스런 보행을 유도할 수 있는 반중력 무한이동 가상체험장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 직접 명시되지는 않았지만, 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 목적도 포함된다.
본 발명자 등은, 상기 해결과제와 관련된 무한이동을 위한 가상체험장치를 연구 및 개발하는 과정에서, 종래 사람 모션에 기초하여 트레드밀의 회전속도를 강제로 제어하는 방식 대신에 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 저절로 회전하는 무동력 트레드밀을 채택하는 한편 무동력 트레드밀의 회전속도에 연동하여 영상 속도를 제어하는 방안에 착안하고, 무중력에 가까운 미소 중력 상태의 구현을 위해 가상체험자를 상방으로 들어올리기 위한 수단으로서 복수의 와이어를 포함하는 지지 어셈블리를 통해 장치를 간소화할 수 있음을 지견하여 본 발명에 도달하게 되었다. 상기한 해결과제에 대한 인식 및 착안에 기초한 본 발명의 요지는 아래와 같다.
(1) 가상체험자를 고정 지지하기 위한 지지 어셈블리; 가상체험자가 착지 상태에서 보행이 이루어지는 트레드밀; 및 가상체험자에게 보행에 따른 가상현실 영상을 시각적으로 전달하기 위한 헤드업 마운트 디스플레이를 포함하는 무한이동 가상체험장치에 있어서, 상기 트레드밀은 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 회전하는 무동력 트레드밀로 구성되고, 상기 지지 어셈블리는 상기 가상체험자를 상방으로 들어올리기 위한 일군의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반중력 무한이동 가상체험장치.
(2) 상기 지지 어셈블리는 가상체험자에게 장착되는 하니스; 및 일단이 상기 와이어에 고정되고 타단이 상기 하니스에 고정되는 회전프레임;을 포함하고, 상기 회전프레임은 상측 단부가 상기 가상체험자의 직상방에 위치하여 상기 와이어에 피봇 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
(3) 상기 트레드밀을 가상체험자의 보행방향에 따라 회전시키는 회전모터; 및 상기 회전프레임의 회전각을 감지하는 회전각 감지부를 더 포함하고, 상기 회전각 감지부에 의해 감지되는 상기 회전프레임의 회전각에 따라 상기 회전모터가 동작되는 것을 특징으로 하는, 상기 (2)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
(4) 상기 트레드밀의 회전속도를 감지하는 속도 감지부를 더 포함하고, 상기 속도 감지부에 의해 감지되는 트레드밀의 회전속도에 따라 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 반중력 武漢이동 가상체험장치.
(5) 상기 트레드밀에 구비되는 감속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
(6) 상기 트레드밀은 지지프레임; 상기 지지프레임의 양단에서 피봇 가능하게 고정되는 한쌍의 메인롤러; 한쌍의 메인롤러 사이에서 상기 지지프레임에 피봇 가능하게 고정되는 복수의 서브롤러; 및 상기 메인롤러 및 상기 서브롤러를 내부에 수용하도록 설치되는 무한궤도를 포함하고, 상기 메인롤러 및 서브롤러에 의해 지지되는 무한궤도의 상부면 중앙이 오목하게 만곡된 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
(7) 상기 일군의 와이어의 길이 변화를 감지하는 길이 감지부를 더 포함하고, 상기 길이 감지부에 의해 감지되는 와이어의 길이 변화량으로 가상체험자의 이동 속도를 보정하여, 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는, 상기 (4)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
(8) 가상체험자에게 장착되는 하니스; 상기 하니스에 연결되어 가상체험자의 넘어짐을 방지하고 이동을 제한하기 위한 일군의 와이어; 일단이 상기 일군의 와이어에 피봇 가능하게 연결되고 타단이 상기 하니스에 고정되는 회전프레임; 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 회전하고 피봇 가능하게 제공되는 무동력 트레드밀; 상기 무동력 트레드밀을 가상체험자의 보행방향에 따라 회전시키는 회전모터; 및 가상체험자에게 보행에 따른 가상현실 영상을 시각적으로 전달하기 위한 헤드업 마운트 디스플레이를 포함하고, 상기 회전프레임에는 가상체험자의 회전동작을 감지하기 위한 제1 엔코더가 구비되고, 상기 무동력 트레드밀에는 그 회전속도를 감지하기 위한 제2 엔코더가 구비되어, 상기 제1 엔코더에 의해 감지되는 상기 회전프레임의 회전각에 따라 상기 회전모터가 동작되고, 상기 제2 엔코더에 의해 감시되는 상기 무동력 트레드밀의 회전속도에 따라 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는, 반중력 무한이동 가상체험장치.
(9) 상기 일군의 와이어의 길이 변화를 감지하는 제3 엔코더를 더 포함하고,
상기 길이 감지부에 의해 감지되는 와이어의 길이 변화량으로 가상체험자의 이동 속도를 보정하여, 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는, 상기 (8)의 반중력 무한이동 가상체험장치.
본 발명의 가상체험장치에 따르면, 무동력 트레드밀을 채택함으로써 트레드밀의 회전속도를 강제로 제어할 필요가 없어 가상체험자의 자연스런 보행을 유도할 수 있고, 복수의 와이어를 포함하는 지지 어셈블리를 통해 가장체험장치 전체의 구조를 간소화하기에 유리하다.
또한, 본 발명은, 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상체험장치의 구성 개념도.
도 2는 도 1의 가상체험장치를 이용한 가상현실 영상 및 트레드밀의 방위 제어에 관한 동작 개념도.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 가상체험장치의 구조에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상체험장치(10)의 구성 개념도를 나타내며, 상기 가상체험장치(10)는 기본적으로 지지 어셈블리(100), 트레드밀(200), 헤드업 마운트 디스플레이(300, HMD; Head-up Mount Display)를 포함한다.
상기 지지 어셈블리(100)는 가상체험자를 고정 지지하는 역할을 하며, 가상체험자를 상방으로 들어올려 미소 중력을 구현하면서 가상체험자가 넘어지지 않도록 제어하기 위한 일군을 와이어(130)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 장치(10)를 간소화하면서도 용이하게 반중력 내지 미소 중력을 구현할 수 있다. 일군의 와이어(130)는 탄성력을 가질 수 있으며 외곽프레임(도면 미도시) 등에 고정된다.
실시예에서 상기 지지 어셈블리(100)는, 상기 일군의 와이어(130)와 더불어, 가상체험자에게 장착되는 텍스타일 재질의 하니스(110) 및 일단이 상기 일군의 와이어(130)에 고정되고 타단이 상기 하니스(110)에 고정되는 회전프레임(120)을 포함한다. 회전프레임(120)은 프레임 본체(122)와 프레임 본체(122)의 상단에 피봇 결합되는 연결구(124)를 포함하며, 연결구(124)에는 상기 일군의 와이어(130)가 결합된다.
이에 따라, 회전프레임(120)은 상기 연결구(124)를 매개로 하여 상기 일군의 와이어(130)에 대해 피봇 가능하게 고정된다. 이 경우, 프레임 본체(122)의 단면 'ㄷ'형 구조에 의해, 상기 연결구(124)가 결합되는 회전프레임(120)의 상측 단부가 가상체험자의 머리 직상방에 위치하게 됨으로써 가상체험자의 척추와 회전프레임(120)의 회전축은 대체로 일치될 수 있기 때문에, 가상체험자가 보행 중 또는 정지상태에서 몸체를 회전시키는 경우에도 그 중심을 잃지 않을 수 있어 유리하다.
상기 회전프레임(120)의 상단에는 상기 회전프레임(120), 보다 구체적으로는 프레임 본체(122)의 회전각을 감지하는 예컨대 제1 엔코더와 같은 회전각 감지부(500)가 구비된다. 회전각 감지부(500)를 통해 감지된 회전프레임(120)의 회전각에 관한 데이이터는 후술하는 무동력 트레드밀(200)을 가상체험자의 보행방향에 따라 회전시키는 회전모터(400)와, 보행에 따른 가상현실 영상을 시각적으로 전달하기 위한 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 각각 전달된다.
상기 트레드밀(200)은 가상체험자가 착지 상태에서 보행이 이루어지는 요소로서, 본 발명은 상기 트레드밀(200)을 종래와는 달리 특히 무동력 트레드밀(Treadmill without power)로 구성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 무동력 트레드밀(200)을 이용해 가상체험자의 착지력에 의해 자연스럽게 회전하는 방식을 채택하여 종래 사람의 모션에 기초하여 트레드밀의 회전속도를 강제로 제어할 필요가 없기 때문에 가상체험자의 자연스런 보행을 유도하기에 유리하다.
상기 무동력 트레드밀(200)은 가상체험장치(10)의 베이스(800)에 대해 회전판(900)을 매개로 피봇 가능하게 지지된다. 무동력 트레드밀(200)의 방위는 가상체험자의 정면 방위에 따라 연동되어 피봇 제어되며, 이를 위해 무동력 트레드밀(200)이 장착되는 상기 회전판(900)의 주연측에 기어맞물려지는 회전모터(400)를 더 포함한다. 이에 따라, 상술한 상기 회전각 감지부(500)로부터 전달되는 회전프레임(120)의 회전각에 따라 회전모터(400)가 동작하여 상기 회전판(900)을 회전시킴으로써, 회전판(900)에 장착된 무동력 트레드밀(200)의 방위를 가상체험자의 정면 방위에 연동시켜 피봇 제어하게 된다. 상기 회전모터(400)에는 상기 회전각 감지부(500)로부터 전달되는 데이터에 관한 신호처리수단(도면 미도시)이 구비될 수 있다.
실시예에서 상기 무동력 트레드밀(200)은 상기 회전판(900)에 장착되며, 수평 프레임(214)과 수직 프레임(212)으로 이루어지는 지지프레임(210); 상기 지지프레임(210)의 양단에서 피봇 가능하게 고정되는 한쌍의 메인롤러(220); 상기 한쌍의 메인롤러(220) 사이에서 상기 지지프레임(210)에 피봇 가능하게 고정되는 복수의 서브롤러(230); 및 상기 메인롤러(220) 및 상기 서브롤러(220)를 내부에 수용하도록 설치되는 무한궤도(240)를 포함한다.
이 경우, 상기 지지프레임(210)의 수평 프레임(214)은 그 중앙이 하방으로 만곡된 형태이고, 이에 따라 수평 프레임(214)의 상면에서 서브롤러(230)를 매개로 지지되는 무한궤도(240)의 상부면 중앙도 오목하게 만곡된 형태를 이루어 가상체험자가 전후방 보행 중 무한궤도(240)의 상부면 외측 경계 밖으로 이탈되거나 중심을 잃는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 무한궤도(240) 상부면 경계 영역 근방에서의 경사면을 통해 가상체험자의 전후방 보행 중 착지력이 무한궤도(240)에 효과적으로 전달될 수 있다.
한편, 상기 헤드업 마운트 디스플레이(300)에서 가상현실 영상의 전후방향 이동 속도는 상기 무동력 트레드밀(200)의 회전속도에 연동되어 제어되며, 이를 위해 상기 무동력 트레드밀(200)에는 예컨대 제2 엔코더와 같은 속도 감지부(600)가 구비되고, 속도 감지부(600)를 통해 감지된 무동력 트레드밀(200)의 회전속도에 관한 데이터는 상기 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 전달된다.
이러한 상기 헤드업 마운트 디스플레이(300)에서 가상현실 영상의 전후방향 이동 속도의 결정시, 더욱 바람직하게는, 상기 와이어(130)의 길이 변화량을 고려할 수 있다. 이를 위해 상기 일군의 와이어(130) 각각의 단부에는 예컨대 제3 엔코더와 같은 길이 감지부(650, 650')가 선택적으로 더 포함될 수 있다. 구체적으로, 이러한 제3 엔코더는 와이어(130)를 감았다 풀었다하는 윈치에 부착된 모터에 구비되는 형태일 수 있다. 상기 길이 감지부(650, 650')를 통해 감지된 와이어(130)의 길이 변화량에 관한 데이터는 상기 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 전달되며, 예컨대 와이어(130)의 길이 변화로부터 트레드밀의 중심에서 앞뒤에 이동 거리를 산출한 후 이 값을 이용하여 상술한 속도 감지부(600)를 통해 감지된 무동력 트레드밀(200)의 회전속도 값을 보정함으로써, 가상현살 영상의 전후방향 이동 속도를 가상체험자의 실제 이동 속도에 보다 근접하게 제어할 수 있다. 이 경우, 트레드밀의 중심에서 앞뒤에 이동 거리는 전진시 +, 후퇴시 -의 보정값을 갖는다.
또한, 상기 무동력 트레드밀(200)에는 감속기(700)가 선택적으로 구비될 수 있다. 이러한 감속기(700)에 의해 가상체험자가 보행속도를 급하게 변경하더라도 무한궤도(240)의 순간회전속도 변화를 완화함으로써 가상체험자의 중심 상실을 효과적으로 방지할 수 있어 유리하다.
상기 헤드업 마운트 디스플레이(300)는 가상체험자의 머리에 장착되어 보행에 따른 가상현실 영상을 가상체험자에게 시각적으로 전달하는 역할을 한다. 헤드업 마운트 디스플레이(300)에는 상기 회전 감지부(500)로부터 전달되는 회전프레임(120)의 회전각에 관한 데이터 및 상기 속도 감지부(600)로부터 전달되는 무동력 트레드밀(200)의 회전속도에 관한 데이터에 관한 신호처리수단(도면 미도시)이 구비될 수 있다.
다음으로, 상기 가상체험장치의 동작 내용을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 상기 도 1의 가상체험장치(10)를 이용한 가상현실 영상 및 트레드밀의 방위 제어에 관한 동작개념도를 나타낸다. 헤드업 마운트 디스플레이(300)를 착용한 가상체험자는 일군의 와이어(130)를 포함한 지지 어셈블리(100)에 의해 상방으로 들어올려지는 방식으로 지지되어 무동력 트레드밀(200)의 상부면에 착지된다. 이 경우 가상체험자의 키에 맞춰 지지 어셈블리의 높낮이를 조절할 수 있는 수단(도면 미도시)이 별도로 구비될 수 있다.
이 상태에서 가상체험자는 헤드업 마운트 디스플레이(300)를 통해 전달되는 영상 정보를 확인하면서 반중력 내지 미소 중력 상태에서 보행하게 된다. 이 경우, 일군의 와이어(130)의 탄성력에 의해 (설정된 미소중력값을 유지하도록 와이어의 장력값을 제어) 가상체험자는 반중력 내지 미소 중력 상태로 유지되고, 회전프레임(120)의 'ㄷ'자형 구조 및 드레드밀(200)의 만곡된 상면 구조에 의해 가상체험자는 보행 중에도 용이하게 중심을 유지할 수 있게 된다. 또한 트레드밀(200)의 만곡된 상면 구조에 의해 가상체험자의 전후방 이동에 따른 착지력은 트레드밀(200)의 상부면 경계 영역에서의 경사면을 통해 전달되어 트레드밀(200)의 자연스런 회전 동작을 유도할 수 있고, 가상체험장치(10)에 선택적으로 구비되는 감속기(700)에 의해 가상체험자가 보행속도를 급하게 변경하더라도 무한궤도(240)의 순간 회전속도의 변화를 완화시키게 된다.
보행 중 가상체험자의 착지력은 자연스럽게 전달되어 무동력 트레드밀(200)을 회전 구동시키고 그 회전속도는 제2 엔코더로 예시된 속도 감지부(600)에 감지되어 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 구비된 신호처리수단(도면 미도시)을 통해 가상현실 영상의 전후방 이동 속도를 제어하게 된다. 이 경우 무동력 트레드밀(200) 중심으로부터 가상체험자의 이탈 정도는 제3 엔코더로 예시된 길이 감지부(650, 650')에 감지되어 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 전달되며, 이 값을 이용하여 속도 감지부(600)를 통해 감지된 무동력 트레드밀(200)의 회전속도 값을 보정함으로써 가상현살 영상의 전후방향 이동 속도를 가상체험자의 실제 이동 속도에 보다 근접하게 제어할 수 있다. 또한 가상체험자가 보행 중에 몸을 회전시키는 경우, 일군의 와이어(130)에 대해 연결구(500)를 매개로 피봇 지지되는 회전프레임(120)이 회전하게 되고, 회전프레임(120)의 회전각은 제1 엔코더로 예시된 회전각 감지부(500)에 감지되어 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 구비된 신호처리수단(도면 미도시) 및 회전모터(400)에 구비된 신호처리수단(도면 미도시)에 각각 전달되어, 가상현실 영상의 방향 및 트레드밀의 정면 방위를 제어하게 된다. 이 경우, 속도 감지부(600) 또는 회전각 감지부(500)로부터 헤드업 마운트 디스플레이(300) 또는 회전모터(400)로의 감지 데이터에 대한 신호전달은 유무선으로 이루어질 수 있고, 회전모터(400) 및 헤드업 마운트 디스플레이(300)에 구비된 것으로 예시된 신호처리수단은 별도의 연산장치(도면 미도시)에 제공될 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명의 가상체험장치(10)에 따르면, 무동력 트레드밀(200)을 채택함으로써 트레드밀의 회전속도를 강제로 제어할 필요가 없어 가상체험자의 자연스런 보행을 유도할 수 있고, 복수의 와이어(130)를 포함하는 지지 어셈블리(100)를 통해 가장체험장치(10)의 전체적인 구조를 간소화하기에 유리하다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
10: 가상체험장치
100: 지지 어셈블리
110: 하니스 120: 회전프레임
122: 프레임 본체
124: 연결구
130: 와이어
200: 무동력 트레드밀
210: 지지프레임
212: 수평 프레임 214: 수직프레임
220: 메인롤러
230: 서브롤러 240: 무한궤도
300: 헤드업 마운트 디스플레이
400: 회전모터
500: 회전각 감지부 (제1 엔코더)
600: 속도 감지부 (제2 엔코더)
650, 650': 길이 감지부 (제3 엔코더)
700: 감속기
800: 베이스 900: 회전판

Claims (9)

  1. 가상체험자를 상방으로 들어올리기 위한 일군의 와이어를 포함하고 가상체험자를 고정 지지하기 위한 지지 어셈블리; 상기 가상체험자가 착지 상태에서 보행이 이루어지는 트레드밀; 가상체험자에게 보행에 따른 가상현실 영상을 시각적으로 전달하기 위한 헤드업 마운트 디스플레이; 상기 트레드밀의 회전속도를 감지하는 속도 감지부; 및 상기 일군의 와이어의 길이 변화를 감지하는 길이 감지부;를 포함하고,
    상기 트레드밀은 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 회전하는 무동력 트레드밀로 구성되고,
    상기 속도 감지부에 의해 감지되는 트레드밀의 회전속도에 따라 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되고,
    상기 길이 감지부에 의해 감지되는 와이어의 길이 변화량으로 가상체험자의 이동 속도를 보정하여, 상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는,
    반중력 무한이동 가상체험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 어셈블리는 가상체험자에게 장착되는 하니스; 및 일단이 상기 와이어에 고정되고 타단이 상기 하니스에 고정되는 회전프레임;을 포함하고,
    상기 회전프레임은 상측 단부가 상기 가상체험자의 직상방에 위치하여 상기 와이어에 피봇 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는,
    반중력 무한이동 가상체험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트레드밀을 가상체험자의 보행방향에 따라 회전시키는 회전모터; 및 상기 회전프레임의 회전각을 감지하는 회전각 감지부를 더 포함하고,
    상기 회전각 감지부에 의해 감지되는 상기 회전프레임의 회전각에 따라 상기 회전모터가 동작되는 것을 특징으로 하는,
    반중력 무한이동 가상체험장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트레드밀에 구비되는 감속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    반중력 무한이동 가상체험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트레드밀은 지지프레임; 상기 지지프레임의 양단에서 피봇 가능하게 고정되는 한쌍의 메인롤러; 한쌍의 메인롤러 사이에서 상기 지지프레임에 피봇 가능하게 고정되는 복수의 서브롤러; 및 상기 메인롤러 및 상기 서브롤러를 내부에 수용하도록 설치되는 무한궤도를 포함하고,
    상기 메인롤러 및 서브롤러에 의해 지지되는 무한궤도의 상부면 중앙이 오목하게 만곡된 것을 특징으로 하는,
    반중력 무한이동 가상체험장치.
  7. 삭제
  8. 가상체험자에게 장착되는 하니스; 상기 하니스에 연결되어 가상체험자의 넘어짐을 방지하고 이동을 제한하기 위한 일군의 와이어; 일단이 상기 일군의 와이어에 피봇 가능하게 연결되고 타단이 상기 하니스에 고정되는 회전프레임; 가상체험자의 보행 중 착지력에 의해 회전하고 피봇 가능하게 제공되는 무동력 트레드밀; 상기 무동력 트레드밀을 가상체험자의 보행방향에 따라 회전시키는 회전모터; 가상체험자에게 보행에 따른 가상현실 영상을 시각적으로 전달하기 위한 헤드업 마운트 디스플레이; 상기 회전프레임에 구비되어 가상체험자의 회전동작을 감지하기 위한 제1 엔코더; 상기 무동력 트레드밀에 구비되어 그 회전속도를 감지하기 위한 제2 엔코더; 및 상기 일군의 와이어의 길이 변화를 감지하는 제3 엔코더;를 포함하고,
    상기 제1 엔코더에 의해 감지되는 상기 회전프레임의 회전각에 따라 상기 회전모터가 동작되고,
    상기 헤드업 마운트 디스플레이에서의 영상 속도는, 상기 제2 엔코더에 의해 감지되는 상기 무동력 트레드밀의 회전속도에 따라 제어됨과 동시에, 상기 제3 엔코더에 의해 감지되는 와이어의 길이 변화량으로 가상체험자의 이동 속도를 보정하여 제어되는 것을 특징으로 반중력 무한이동 가상체험장치.
  9. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102102555B1 (ko) * 2019-04-12 2020-04-20 김정우 헬스케어 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180038629A (ko) * 2016-10-07 2018-04-17 최해용 무동력 전 방향 걷기 시스템 장치
KR102370313B1 (ko) * 2020-03-25 2022-03-04 최인범 가상 현실 기반 재활훈련 시스템
CN111840001B (zh) * 2020-08-10 2022-04-19 江苏洪旭德生科技有限公司 一种基于ar眼镜的辅助运动装置
CN112164266B (zh) * 2020-09-27 2022-03-04 临沂职业学院 一种虚拟现实体验装置
CN113712404B (zh) * 2021-08-25 2022-09-23 河南经贸职业学院 一种艺术设计用的vr式多媒体展示装置
KR102623701B1 (ko) * 2021-09-29 2024-01-12 (주)리앤팍스 재활 치료용 바지 및 그를 포함하는 재활 치료 시스템
CN114870339A (zh) * 2022-05-12 2022-08-09 南京航空航天大学 一种微重力环境下航天员背部骨肌对抗训练方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000516829A (ja) * 1996-08-27 2000-12-19 イー イー カーメイン,デイヴィッド 全方向性トレッドミル
KR101453482B1 (ko) * 2013-04-26 2014-10-23 사단법인 전북대학교자동차부품금형기술혁신센터 압력 피드백이 적용된 하니스 및 이를 이용한 보행 재활훈련장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101151054B1 (ko) 2008-03-26 2012-06-01 에스케이플래닛 주식회사 가상 현실 세계에서의 이동 체험 서비스 시스템 및 방법
EP3166558B1 (en) * 2014-07-09 2018-08-29 Hocoma AG Apparatus for gait training
KR102048903B1 (ko) 2015-04-13 2019-11-26 조민수 스마트 시뮬레이터
KR20160144268A (ko) * 2015-06-08 2016-12-16 이재억 Hmd용 보행 시뮬레이션 장치
KR20160150084A (ko) * 2016-12-19 2016-12-28 주식회사 디랙스 트레드밀

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000516829A (ja) * 1996-08-27 2000-12-19 イー イー カーメイン,デイヴィッド 全方向性トレッドミル
KR101453482B1 (ko) * 2013-04-26 2014-10-23 사단법인 전북대학교자동차부품금형기술혁신센터 압력 피드백이 적용된 하니스 및 이를 이용한 보행 재활훈련장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102102555B1 (ko) * 2019-04-12 2020-04-20 김정우 헬스케어 시스템

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