KR102049887B1

KR102049887B1 - 승마자 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법

Info

Publication number: KR102049887B1
Application number: KR1020180158211A
Authority: KR
Inventors: 정성환
Original assignee: 정성환
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-11-28

Abstract

본 발명은 승마자 체중에 따른 힘의 비율배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법에 관한 것이며, 등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 채찍 터치 센서와, 안장의 압력 센서가 구비된 시뮬레이션 로봇말을 준비하는 단계, 승마자의 체중을 안장의 압력 센서로 측정하는 단계, 동일한 시간에서 등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 채찍 터치 센서의 합계를 연산하는 단계, 상기 센서들의 합계를 상기 승마자의 체중으로 나누어 100%를 곱하여 미리 정한 압력값(%)이 되면 로봇말의 속보로 인식하는 단계, 및 상기 속보운동 인식 단계에서 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말의 속보로 인식하는 단계로 구성되어, 어른과 어린이, 남자와 여자가 실제 말에서 수행하는 승마운동 효과를 동일하게 달성할 수 있어, 누구나가 로봇말로서 속보를 연습할 수 있는 효과가 있다.

Description

승마자 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법{Equestrain trot exercises carried out by proportion of power according to rider's weight}

본 발명은 승마 운동에서 승마자의 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법에 관한 것이며, 특히 승마자의 체중에 따라 말에게 실시하는 부조의 일정한 비율에 반응하는 로봇말의 속보운동 수행에 관한 것이다.

승마는 일반적인 말 타기와 구분되는 스포츠의 한 종목이다. 말이 승마 경기장에서 일정한 규칙에 따라 운동 수행하는 것을 심사위원들이 판단하여 점수로 계산하여 순위를 결정하는 스포츠이다.

말의 보법은 승마자의 신호에 따라 일정하게 평보, 속보, 구보로 운동하는 동작을 말한다. 이때 속보운동(trot exercises)은 말의 앞다리와 뒷다리가 대각선으로 동시에 한 쌍을 이루어 움직이는 2박자 운동을 말한다. 이러한 속보운동에는 승마자가 지속적으로 말 위의 안장에 앉은 상태로 수행하는 좌속보(sitting trot)와 승마자가 말의 걸음걸이 리듬에 따라 일어섰다가 앉기를 반복하는 경속보(rising trot)로 구분된다. 본 발명에서는 좌속보(이하 "속보"라 한다)를 말한다. 평보는 말의 걸음에서 한 걸음이 90~100cm 정도의 4절도 운동으로 평균 110m/min 속력으로 걸어가는 운동이다, 속보는 한 걸음이 120~140cm의 2절도 운동으로 평균 220m/min 속력으로 걸어가는 운동이다. 또한 구보는 한걸음이 3.6m정도로 평균 350m/min 속력으로 전진하는 말의 걸음걸이를 말한다.

이러한 승마운동에서 말의 보법은 승마자의 추진 부조(다리(박차), 채찍, 음성)에 따라 말이 전방으로 일정한 리듬을 가지고 보행하는 것을 말한다.

그러나, 종래의 승마 시뮬레이션 장치나 승마 제어 시스템은 기본적인 단순 승마운동을 제어하도록 구성되어, 속보 등 각 보법의 버튼을 누르면 말이 속보로 작동하고, 이에 따라 승마자가 균형을 유지하는 정도에 불과하여, 말의 걸음을 명확하게 승마자의 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 일정한 부조에 따라 말이 동작을 구현하도록 정의되어 수행하지 않았다.

도 1 및 도 2는 특허 10-1328688 호(명칭 : 승마 운동 원리를 적용한 승마 시스템 및 그 제어 방법)에 개시된 것으로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 마체(20)는 고삐가 연결되는 마두 부분의 압력센서(51), 체중 분산 및 가압을 감지하기 위한 안장(32), 등자(33) 및 박차의 압력센서(52, 53) 또는 터치센서, 채찍을 파악하기 위한 터치 센서(54) 및 기타 부가 센서(55: 음향, 음성 등)를 포함하여 해당 구성을 통해서 승마 제어를 위한 센서값을 수집할 수 있다. 또한, 상기 마체(20)는 마체 동작을 자연스럽게 표현하기 위해 마체(20)의 다리 부분 및 몸통 부분에 실린더(25,26)를 구성하고, 제어신호에 의해 다리 부분의 실린더(25) 및 몸통 부분의 실린더(26)의 높이를 각각 조정(2,3)하거나 또는 각기 개별로 승강하여 밑면과 볼베어링 또는 유니버셜 조인트(Universal Joint)로 결합한 구조를 통해 앞뒤(6) 또는 좌우(4)로 이동시켜 자연스러운 말의 움직임을 구현하도록 구성할 수 있다. 한편, 승마자(10)는 허벅지 또는 종아리에 힘을 가하여 압력센서(52)에 압력을 가할 수 있으며 박차(33)를 통한 부조나 고삐(31)를 당김으로써 부조를 지시(1)할 수 있다. 도 2에서 마체(20)에 구성된 안장(32) 또는 등자(33)의 위치에 체중 분산 비율 측정을 위한 압력 센서(52,56) 또는 부조의 식별을 위한 가압/터치 센서(53)를 구성할 수 있다. 상기 체중 분산 압력 센서(52,56)는 안장(32)의 복수 위치에 설치하여 분산 비율을 더욱 정확히 측정하도록 구성된다.

그런데, 이러한 시뮬레이션 승마 시 승마자(10)의 체중에 관계없이 부조 신호가 연산되고 있다. 실제로 승마운동을 할 때에는 어린이도 부조를 지시할 수 있으므로 부조의 압력값이 승마자의 체중에 따라 달라야 하는 것이다.

본 발명에 따른 승마자 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법의 목적은 승마자의 체중 비율에 따른 부조 압력으로 로봇 말이 일정한 운동수행을 하도록 설정되어, 실제 말에서 수행하는 승마운동 효과를 기대할 수 있도록 구현하는데 있다.

본 발명에 따른 승마자 체중에 따른 힘의 비율배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법은 등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 음성 인식 센서, 채찍 터치 센서와, 안장의 압력 센서가 구비된 시뮬레이션 로봇말을 준비하는 단계, 승마자의 체중을 안장의 압력 센서로 측정하는 단계, 동일한 시간에서 등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 음성 인식 센서, 채찍 터치 센서의 합계를 연산하는 단계, 상기 센서들의 합계와 상기 승마자의 체중으로 나누어 100%를 곱하여 미리 정한 압력값(%)이 되면 로봇말의 속보로 인식하는 단계, 및 상기 속보 운동 인식 단계에서 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말의 속보운동으로 인식하는 단계로 구성된다.

상기 미리 정한 압력값(%)은 13.3%이며, 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 로봇말의 속보로 인식하는 범위는 8.3 ~ 18.3%이다.

본 발명에 따른 승마자 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법은 승마자의 체중 비율에 따른 부조 압력으로 로봇 말이 일정한 운동수행을 하도록 설정되어, 어른과 어린이, 남자와 여자가 실제 말에서 수행하는 승마운동 효과를 동일하게 달성할 수 있어, 누구나가 로봇말로서 속보를 연습할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 시뮬레이션 로봇말의 구성도
도 2는 종래의 시뮬레이션 로봇말의 안장의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 승마자 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법의 플로우 챠트

본 발명자는 다양한 실험을 통해 일반적으로 실질 승마보법 운동을 수행할 때 승마자의 체중이 100kg인 승마자의 신호 체계(부조)와 50kg의 승마자의 신호체계(부조)는 같은 비율로 말이 운동을 수행하게 된다. 예를 들어 체중75kg의 승마자가 말에게 전달할 수 있는 전체 부조의 힘을 대략 체중의 13.3%의 값인 10kg의 부조의 압력이 사용됨을 알 수 있었다.

실제로 승마운동을 할 때, 부조는 등자를 누르는 압력, 박차를 가하는 압력, 또는 박차와 등자를 누르는 압력; 고삐를 당기는 압력, 승마자의 음성, 채찍을 의미한다. 도 1을 예로서 들면, 이러한 실질 부조는 로봇말에 다음과 같이 적용된다.

등자(박차)압력은 등자(33) 및 박차의 압력센서(51), 고삐를 당기는 압력은 마두 부분의 압력센서(51), 승마자의 음성은 기타 부가 센서(55), 채찍은 터치센서(54)에서 감지한다.

승마자의 체중은 압력 센서(52, 56)에서 측정한다. 중앙제어부(도시 않음)에서는 상기 센서값을 입력받아 로봇말의 각 기계적 부위를 구동하도록 한다. 중앙제어부에서는 음성 입력값을 미리 설정한 압력값으로 변환하여, 타 압력값과 연산하도록 한다.

도 1의 시뮬레이션 로봇말은 실제 말과 유사한 체고가 165 ~175cm와 말의 체중이 500~600kg의 로봇말로 만든다.

본 발명에 따르면, 승마자의 체중과 승마자의 전체 부조 합계를 측정한다. 즉, 75kg의 일반인이 10kg의 압력으로 말에게 부조(신호)를 줄 때 승마자가 말에게 주는 전체 힘의 영향력은 85kg의 압력을 받게 되고, 이때 로봇말은 승마운동을 일정하게 수행한다. 이러한 일정한 힘의 비율 배분으로 적용한 작동 원리에 따라 보법을 수행하는 로봇말로서 실제로 말을 타고 승마 운동하는 것과 유사한 체중에 따른 힘의 비율 배분으로 속보운동을 수행할 수 있다.

로봇말의 속보에 필요한 승마자의 압력 부조는 다음과 같다.

승마자의 체중 75kg인 경우 (압력단위 kg)

구분

①
안장 압력

②
등자(박차)압력

③
고삐 압력

④
음성 구분

⑤
채찍 압력

체중을 제외한
부조합계

결과

비고

L

R

L

R

L

R

cluck

Whoa

trot

37.5

3

2

0

10

동일한
시간에 압력

체중 합계 75kg, 부조 합계 10kg.

속보 시작 비율 : (10kg/75kg) × 100% = 13.3%

승마자의 체중 50kg인 경우 (압력단위 kg)

구분

①
안장 압력

②
등자(박차)압력

③
고삐 압력

④
음성 구분

⑤
채찍 압력

체중을 제외한
부조합계

결과

비고

L

R

L

R

L

R

cluck

Whoa

trot

25

2

1.3

0

6.6

동일한
시간에 압력

체중 합계 50kg, 부조 합계 6.6kg

속보 시작 비율 : (6.6kg/50kg) × 100% = 13.2 %

(표 3) 승마자의 체중 100kg인 경우 (압력단위 kg)

구분

①
안장 압력

②
등자(박차)압력

③
고삐 압력

④
음성 구분

⑤
채찍 압력

체중을 제외한
부조합계

결과

비고

L

R

L

R

L

R

cluck

Whoa

trot

50

4

2.6

0

13.2

동일한
시간에 압력

체중 합계 100kg, 부조 합계 13.2kg

속보 시작 비율 : (13.2kg/100kg) × 100% = 13.2 %

위와 같이 로봇말의 속보 운동 시작 시점을, 각 승마자가 체중에 따라 로봇말에게 압력을 가하는 부조의 힘이 대략 각 체중의 13.3% 정도의 압력이 되도록 설정한다. 그러나 채찍과 음성부조는 사용 유무에 따라 다른 부조의 값이 줄어들 수 있어 결국 모든 부조를 동일한 시간에 체중의 13.3% 압력을 주면 속보운동을 수행할 수 있도록 한다. 실제로 승마는 운동 부조와 정지 부조를 동시에 지시하는 경우가 있기 때문에 부조의 합으로 연산하는 것이다. 단, 로봇말을 운동수행하기 위해서는 움직이게 하는 압력인 등자(박차)압력, 음성 중 클럭(cluck), 채찍압력의 합이 로봇말을 정지시키는 데 사용되는 압력인 고삐압력 및 음성 중 워~(whoa)의 합보다 더 커야 한다.

이로써, 로봇말에서 승마자의 체중에 관계없이 실제 승마보법 속보운동을 수행할 수 있다. 이러한 승마운동으로 실제 승마경기와 동일한 스포츠를 로봇말로서 수행할 수 있다.

또한, 승마자가 로봇말에게 가하는 부조의 힘이 각 체중의 13.3% 의 압력이 되면, 로봇말은 속보로 인식한다. 이 이후에 (부조의 합/체중) × 100 % = 8.3 ~ 18.3%까지 다양하게 설정할 수 있도록 하면 실제 승마운동과 거의 동일한 여러 가지 다양한 운동 결과를 만들어 낼 수 있다.

즉, 로봇말이 속보가 이루어진 후에 승마자의 자세에 따라 로봇말이 느끼는 체중압력도 변하며, 또한 로봇말의 속보 인식인 13.3% 이상으로 올라가면 조금씩 로봇말의 추진력이 증가하고, 18.3%까지 신장속보운동으로 이행되도록 설정하고, 그 이상이면 구보운동으로 설정한다. 반대로 압력값이 내려가면 기본적인 로봇말의 승마운동 수행이 둔해져 8.3% 이하이면, 수축속보 운동을 수행하다가 평보운동으로 이행되도록 설정한다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.

본 발명은 로봇말에 적용되는 것이므로, 도 1의 시뮬레이션 로봇말은 등자 및 박차의 압력센서(52,53), 고삐 인식 압력센서(51), 음성 인식 센서(55), 채찍 터치 센서(54)와, 안장의 압력 센서가 구비되어 있어야 한다(S1).

승마자의 체중을 안장의 압력 센서(56)로 측정한다(S2).

동일한 시간에서 등자 및 박차의 압력센서(52, 53), 고삐 인식 압력센서(51), 음성 인식 센서(55), 채찍 터치 센서(54)의 합계를 연산한다(S3).

상기 센서들의 합계(S3)를 상기 승마자의 체중(S2)으로 나누어 100%를 곱하여 미리 정한 압력값(%)이 되면 로봇말의 속보운동으로 인식한다(S4). 상기 미리 정한 압력값(%)은 13.3%이다.

상기 속보 인식 단계(S4)에서 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말의 속보로 인식한다(S5). 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말의 속보로 인식하는 범위는 8.3 ~ 18.3%이다.

여기에서 설명한 것은 본 발명에 따른 승마자 체중에 따른 힘의 비율배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 본 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 채찍 터치 센서와, 안장의 압력 센서가 구비된 시뮬레이션 로봇말을 준비하는 단계,
승마자의 체중을 안장의 압력 센서로 측정하는 단계,
동일한 시간에서 등자 및 박차의 압력센서, 고삐 인식 압력센서, 채찍 터치 센서의 합계를 연산하는 단계,
상기 센서들의 합계를 상기 승마자의 체중으로 나누어 100%를 곱하여 미리 정한 압력값(%)이 되면 로봇말이 속보로 인식하는 단계, 및
상기 속보운동 인식 단계에서 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말이 속보로 인식하는 단계
로 구성되는 것을 특징으로 하는 승마자 체중에 따른 힘의 비율배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 정한 압력값(%)은 승마자 체중의 13.3%이며, 상기 미리 정한 압력값(%)을 중심으로 일정 범위까지 로봇말의 속보로 인식하는 범위는 승마자 체중의 8.3 ~ 18.3%인 것을 특징으로 하는 승마자 체중에 따른 힘의 비율배분으로 수행하는 로봇말의 속보운동 방법.