KR101945704B1 - 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 - Google Patents

탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 Download PDF

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Abstract

실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 있어서, 건물 또는 인공 구조물에 지지된 지지프레임(10)과; Y축 방향 각변위 벡터로 회전(Rolling) 가능하게 상기 지지프레임(10)에 의해 지지되는 상부가 개방된 원호형 롤링 기구(20)와; 상기 원호형 롤링 기구(20)의 하면을 롤링 가능하게 접면 지지하는 적어도 두개의 지지 롤러(30)와; 탑승자의 편심 체중에 의해 원호형 롤링 기구(20)가 회전하면 상기 지지 롤러(30)에 롤링 각도에 비례하는 복원력을 제공하여 신체에 의해 가해지는 편심력에 상응하는 롤링 작용을 발생시키는 반롤링 토션장치(40)와; X축 방향 각변위 벡터로 회전(Pitching) 가능하게 중간 부위가 원호형 롤링 기구(20)에 직접 또는 매개체를 통하여 핀(P) 결합되고 상기 원호형 롤링 기구(20)를 가로질러 가로 방향(Y축)으로 길게 연장 형성된 가로 탑승대(50)와; 상기 가로 탑승대(50)의 피칭 각도를 감지하는 제1 피칭 각도 감지센서(60)와; 상기 원호형 롤링 기구(20)의 롤링 각도를 감지하는 제2 롤링 각도 감지센서(70)와; 상기 제1 피칭 각도 감지센서(60)와 제2 롤링 각도 감지센서(70)의 피칭각 정보와 롤링각 정보를 수신받아 영상 표출부(90)의 영상에 반영하는 중앙처리장치(80)와; 상기 중앙처리장치(80)로부터 제공되는 비행 콘텐츠 영상을 시각적으로 디스플레이하는 영상 표출부(90);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터.

Description

탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 { Virtual Reality Gliding Motion Simulator using Rolling and Pitching }
본 발명은 탑승자가 장치에 역방향으로 매달려 있지 않고 모션 시뮬레이터 상부에 편안한 자세로 글라이딩 가상 현실을 실감있게 체험할 수 있는 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 관한 것이다.
등록특허 제10-1628544호는 적어도 3개의 액추에이터를 갖춰 입체적으로 움직이는 장착 플레이트; 상기 장착 플레이트를 지지하며 체험자의 체중을 지지하기 위한 지지 프레임; 상기 장착 플레이트(P)에 스트링 연결하여 체험자가 앉을 수 있게 장착한 하네스; 상기 장착 플레이트 위에 위치하도록 지지 프레임(F)에 장착하며, 양쪽에 두개의 조종 줄로 조정하는 조정 장치; 및 체험자가 착용하여 체험자 시각에서 주변을 보는 것과 같은 3D 영상을 보여주는 3D 고글을 포함하되, 상기 조정 장치는, 미리 정한 크기를 가진 보디, 상기 보디 내에 회전과 길이 방향으로 움직일수 있게 장착한 샤프트, 이 샤프트의 양측과 보디 사이에 각각 양단을 고정하여 샤프트가 회전과 길이 방향의 움직임에 대하여 원래 위치로 되돌아오게 복원력을 제공하는 적어도 두 쌍의 탄성 스프링, 상기 샤프트의 회전 방향을 감지하도록 보디에 장착한 회전 센서, 상기 샤프트의 길이 방향의 움직임을 감지하도록 보디에 장착한 위치 센서, 상기 샤프트의 한쪽에 수직으로 장착한 링크에 한쪽을 고정하여 체험자가 하네스에 앉아서 손으로 당김에 따라 이 샤프트가 길이 방향으로 당겨지면서 회전과 길이 방향으로 움직일 수 있게 하는 한 쌍의 조종 줄, 및 상기 회전 센서와 위치 센서의 검출량에 따라 액추에이터를 제어하는 제어기를 포함하는 3D 패러글라이딩 체험 장치를 개시한다.
하지만, 이러한 기존 체험 장치는 다음과 같은 문제가 있다. 모션 베이스를 이용하여 고공에서 낙하하거나 낙하산과 같이 하강하는 기분을 느낄 수 있으나, 실제 패러글라이더를 타는 것과 같은 효과를 내는 데에는 한계가 있었다. 즉, 패러글라이더는 그 이용자가 조종 줄을 이용하여 원하는 방향으로 방향 전환이 가능할 뿐만 아니라 기류를 이용하여, 낙하산이나 일반 고공 강하 기구에서는 찾아볼 수 없는, 패러글라이더를 위로 상승하게 조종할 수 있다. 하지만, 기존 체험 장치로는 이러한 상승 조종을 하는 기능이 없어 현실감이 많이 떨어졌다. 또한, 패러글라이더는 조종자가 자신이 낙하하는 방향에서 왼쪽과 오른쪽 방향, 그리고 위와 아래쪽으로 선택하여 움직일 수 있어야 실제 패러글라이딩을 하는 것과 같은 현실감을 느끼는데, 기존의 체험 장치는 가상 현실 세계 등을 따라 체혐 장치가 동작하게 구성하므로 실제 패러글라이더를 조정하는 현실감이 많이 결여되어 있다.
본 발명은 탑승자 신체 전체를 이용하여 롤링 작동과 피칭 작동을 하면 그 결과가 가상현실 화면에 반영되며, 탑승자가 전신을 이용하여 조종하기 때문에 손으로 하는 것보다 운동 효과가 있으며, 또한, 전신을 펼친상태에서 하기 때문에 하늘을 날으는(Flying) 것처려 체감력이 강한 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 탑승자가 장치에 신체 전체를 매달린 상태에서 조정하여 피로가 증대되는 형태가 아니라, 탑승자가 편안하게 장치의 상부에 엎드려서 조종을 하기 때문에 오랫동안 편안한 자세로 조종할 수 있는 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 수직으로 승강하여 급상승 급하강에 의힌 중력 변화를 체감할 수 있는 장치를 더 구비하여 롤링 피칭 뿐 아니라 수직 승강이 가능한 3자유도 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터를 제공하기 위함이다.
실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 있어서,
건물 또는 인공 구조물에 지지된 지지프레임(10)과;
Y축 방향 각변위 벡터로 회전(Rolling) 가능하게 상기 지지프레임(10)에 의해 지지되는 상부가 개방된 원호형 롤링 기구(20)와;
상기 원호형 롤링 기구(20)의 하면을 롤링 가능하게 접면 지지하는 적어도 두개의 지지 롤러(30)와;
탑승자의 편심 체중에 의해 원호형 롤링 기구(20)가 회전하면 상기 지지 롤러(30)에 롤링 각도에 비례하는 복원력을 제공하여 신체에 의해 가해지는 편심력에 상응하는 롤링 작용을 발생시키는 반롤링 토션장치(40)와;
X축 방향 각변위 벡터로 회전(Pitching) 가능하게 중간 부위가 원호형 롤링 기구(20)에 직접 또는 매개체를 통하여 핀(P) 결합되고 상기 원호형 롤링 기구(20)를 가로질러 가로 방향(Y축)으로 길게 연장 형성된 가로 탑승대(50)와;
상기 가로 탑승대(50)의 피칭 각도를 감지하는 제1 피칭 각도 감지센서(60)와;
상기 원호형 롤링 기구(20)의 롤링 각도를 감지하는 제2 롤링 각도 감지센서(70)와;
상기 제1 피칭 각도 감지센서(60)와 제2 롤링 각도 감지센서(70)의 피칭각 정보와 롤링각 정보를 수신받아 영상 표출부(90)의 영상에 반영하는 중앙처리장치(80)와;
상기 중앙처리장치(80)로부터 제공되는 비행 콘텐츠 영상을 시각적으로 디스플레이하는 영상 표출부(90);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터.
본 발명에 따르는 경우, 탑승자 신체 전체를 이용하여 롤링 작동과 피칭 작동을 하면 그 결과가 가상현실 화면에 반영되며, 탑승자가 전신을 이용하여 조종하기 때문에 손으로 하는 것보다 운동 효과가 있으며, 또한, 전신을 펼친상태에서 하기 때문에 하늘을 날으는(Flying) 것처려 체감력이 강한 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터를 제공된다.
또한, 본 발명에 따르는 경우, 탑승자가 장치에 신체 전체를 매달린 상태에서 조정하여 피로가 증대되는 형태가 아니라, 탑승자가 편안하게 장치의 상부에 엎드려서 조종을 하기 때문에 오랫동안 편안한 자세로 조종할 수 있는 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르는 경우, 수직으로 승강하여 급상승 급하강에 의힌 중력 변화를 체감할 수 있는 장치를 더 구비하여 롤링 피칭 뿐 아니라 수직 승강이 가능한 3자유도 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터가 제공된다.
도 1은 글라이더 분야 종래 기술.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 전체 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 상세도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 전체 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터 상세도.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<제 1실시예>
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터는, 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 관한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터는, 건물 또는 인공 구조물에 지지된 지지프레임(10)과, Y축 방향 각변위 벡터로 회전(Rolling) 가능하게 상기 지지프레임(10)에 의해 지지되는 상부가 개방된 원호형 롤링 기구(20)와, 상기 원호형 롤링 기구(20)의 하면을 롤링 가능하게 접면 지지하는 적어도 두개의 지지 롤러(30)와, 반롤링 토션장치(40)와 가로 탑승대(50)와; 제1 피칭 각도 감지센서(60)와 제2 롤링 각도 감지센서(70)와 중앙처리장치(80)와 영상 표출부(90)를 포함하여 구성된다.
도시된 바와 같이, 반롤링 토션장치(40)는 탑승자의 편심 체중에 의해 원호형 롤링 기구(20)가 회전하면 상기 지지 롤러(30)에 롤링 각도에 비례하는 복원력을 제공하여 신체에 의해 가해지는 편심력에 상응하는 롤링 작용을 발생시킨다. 가로 탑승대(50)는 X축 방향 각변위 벡터로 회전(Pitching) 가능하게 중간 부위가 원호형 롤링 기구(20)에 직접 또는 매개체를 통하여 핀(P) 결합되고 상기 원호형 롤링 기구(20)를 가로질러 가로 방향(Y축)으로 길게 연장 형성된다.
또한, 제1 피칭 각도 감지센서(60)는 가로 탑승대(50)의 피칭 각도를 감지한다. 제2 롤링 각도 감지센서(70)는 원호형 롤링 기구(20)의 롤링 각도를 감지한다. 중앙처리장치(80)는 제1 피칭 각도 감지센서(60)와 제2 롤링 각도 감지센서(70)의 피칭각 정보와 롤링각 정보를 수신받아 영상 표출부(90)의 영상에 반영한다. 영상 표출부(90)는 중앙처리장치(80)로부터 제공되는 비행 콘텐츠 영상을 시각적으로 디스플레이한다.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 있어서, 원호형 롤링 기구(20)는 상부가 개부되어 탑승자의 몸통이 개구부에 위치하고, 하향 볼록지게 형성되고 양측에 스토퍼(미도시)가 구비된다. 제2 롤링 각도 감지센서(70)는 지지 롤러(30)는 상기 지지롤러(30)의 회전량을 엔코딩함으로써 원호형 롤링 기구(20)에 탑승한 탑승자의 롤링각(Rolling Angle)을 계측한다.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 원호형 롤링 기구(20)의 상부 또는 중간부위에 회동가능하게 핀결합하는 상기 가로 탑승대(50)는, 인체의 전체 형상에 비례하는 길이와 폭을 갖는 길다란 직사각형 프레임(51)과, 직사각형 프레임(51)의 일측단에 구비된 발 받침대(52)과, 직사각형 프레임(51)의 일측에 구비된 무릅 받침대(53)와, 직사각형 프레임(51)의 타측에 구비된 팔꿈치 받침대(55)와, 직사각형 프레임(51)의 타측단에 구비된 손잡이부(56)를 포함하여 구성된다.
<제2 실시예>
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터는, 원호형 롤링 기구(20)와 함께 일체로 롤링 운동을 하는 가로 탑승대(50)는 상기 원호형 롤링 기구(20)에 피칭 회전 가능하게 결합되고, 상기 가로 탑승대(50)는 상기 원호형 롤링 기구(20)로부터 위 아래로 승강되어 활강시 상승 및 낙하시 발생하는 체감 중력변화를 느끼게 하기 위한 승강 장치부(100)를 더 포함하여 구성된다.
도시된 바와 승강 장치부(100)는, 상기 원호형 롤링 기구(20)의 상단에서 일체로 상향 연장된 한쌍의 상부 연장대(120)와, 가로 탑승대(50)가 피칭 회동 가능하게 핀 결합하고 상기 상부 연장대(120)를 타고 승강하는 탑승대 승강블록(130)과, 원호형 롤링 기구(20) 또는 상부 연장대(120) 중 하나에 일체로 장착되어 함께 롤링 운동하고, 상기 탑승대 승강블록(130)을 가로 탑승대(50)를 따라 상하로 승강시키는 승강 구동부(150)과, 승강 구동부(150)의 과부하를 방지하기 위하여 가로 탑승대(50)에 탑승한 탑승자의 정적하중을 상쇄시키는 카운터 웨이트(CW)를 제공하는 카운터 웨이팅부(160)와, 탑승대 승강블록(130)에 장착된 가로 탑승대(50)에 탑승자의 하중(W)이 가해질때 상기 카운터 웨이트(CW)와 함께 정적 반력을 제공하여 하강을 멈추게 하는 지지반력 제공부(170)를 포함하여 구성된다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
10 : 지지프레임
20 : 원호형 롤링 기구
30 : 지지 롤러
40 : 반롤링 토션장치
50 : 가로 탑승대
60 : 제1 피칭 각도 감지센서
70 : 제2 롤링 각도 감지센서
80 : 중앙처리장치
90 : 영상 표출부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터에 있어서,
    건물 또는 인공 구조물에 지지된 지지프레임(10)과;
    Y축 방향 각변위 벡터로 회전(Rolling) 가능하게 상기 지지프레임(10)에 의해 지지되는 상부가 개방된 원호형 롤링 기구(20)와;
    상기 원호형 롤링 기구(20)의 하면을 롤링 가능하게 접면 지지하는 적어도 두개의 지지 롤러(30)와;
    탑승자의 편심 체중에 의해 원호형 롤링 기구(20)가 회전하면 상기 지지 롤러(30)에 롤링 각도에 비례하는 복원력을 제공하여 신체에 의해 가해지는 편심력에 상응하는 롤링 작용을 발생시키는 반롤링 토션장치(40)와;
    X축 방향 각변위 벡터로 회전(Pitching) 가능하게 중간 부위가 원호형 롤링 기구(20)에 직접 또는 매개체를 통하여 핀(P) 결합되고 상기 원호형 롤링 기구(20)를 가로질러 가로 방향(Y축)으로 길게 연장 형성된 가로 탑승대(50)와;
    상기 가로 탑승대(50)의 피칭 각도를 감지하는 제1 피칭 각도 감지센서(미도시)와;
    상기 원호형 롤링 기구(20)의 롤링 각도를 감지하는 제2 롤링 각도 감지센서(미도시)와;
    상기 제1 피칭 각도 감지센서(60)와 제2 롤링 각도 감지센서(70)의 피칭각 정보와 롤링각 정보를 수신받아 영상 표출부(90)의 영상에 반영하는 중앙처리장치(80)와;
    상기 중앙처리장치(80)로부터 제공되는 비행 콘텐츠 영상을 시각적으로 디스플레이하는 영상 표출부(90);
    를 포함하여 구성되고,

    원호형 롤링 기구(20)와 함께 일체로 롤링 운동을 하는 가로 탑승대(50)는 상기 원호형 롤링 기구(20)에 피칭 회전 가능하게 결합되고, 상기 가로 탑승대(50)는 상기 원호형 롤링 기구(20)로부터 위 아래로 승강되어 활강시 상승 및 낙하시 발생하는 체감 중력변화를 느끼게 하기 위한 승강 장치부(100)를 더 포함하여 구성되되,
    상기 승강 장치부(100)는,
    상기 원호형 롤링 기구(20)의 상단에서 일체로 상향 연장된 한쌍의 상부 연장대(120)와,
    상기 가로 탑승대(50)가 피칭 회동 가능하게 핀 결합하고 상기 상부 연장대(120)를 타고 승강하는 탑승대 승강블록(130)과,
    상기 원호형 롤링 기구(20) 또는 상부 연장대(120) 중 하나에 일체로 장착되어 함께 롤링 운동하고, 상기 탑승대 승강블록(130)을 가로 탑승대(50)를 따라 상하로 승강시키는 승강 구동부(150)과,
    상기 승강 구동부(150)의 과부하를 방지하기 위하여 가로 탑승대(50)에 탑승한 탑승자의 정적하중을 상쇄시키는 카운터 웨이트(CW)를 제공하는 카운터 웨이팅부(160)와,
    상기 탑승대 승강블록(130)에 장착된 가로 탑승대(50)에 탑승자의 하중(W)이 가해질때 상기 카운터 웨이트(CW)와 함께 정적 반력을 제공하여 하강을 멈추게 하는 지지반력 제공부(170),를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탑승자 신체를 이용한 롤링 피칭 조정 방식의 실감형 가상현실 글라이딩 모션 시뮬레이터.
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