KR102092405B1 - 트레드 밀 장치 - Google Patents

트레드 밀 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트에 결합되는 복수의 전동 액추에이터와, 전동 액추에이터 각각에 결합되어 전동 액추에이터에 의해 발생하는 구동력에 의해 상하 방향으로 이동하는 복수의 로드와, 로드 각각에 결합되어 사용자의 발을 지지하는 복수의 발판; 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자의 발과 접촉하며 회전되어 사용자를 제자리 이동시키는 복수의 롤러와, 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 열감을 전달하는 발열체와, 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 진동을 전달하는 진동부와, 가상 현실 구현 데이터 중 지형 데이터, 온도 데이터, 및 진동 데이터 중에서 어느 하나 이상을 입력받는 가상 현실 데이터 입력부; 및 가상 현실 데이터 입력부에서 입력된 데이터를 기초로 전동 액추에이터, 발열체, 및 진동부 중에서 어느 하나 이상을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

트레드 밀 장치 {TREAD MILL DEVICE}
본 발명은 트레드 밀 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가상 현실 영상 중에서 지형 데이터에 따라 높낮이를 조절할 수 있고 사용자가 열감 내지 진동을 느낄 수 있는 트레드 밀 장치에 관한 것이다.
IT 기술의 비약적인 발전으로 가상 현실(Virtual Reality) 내지 증강 현실(Augmented Reality) 관련 장치들도 사용자의 현실감을 높이기 위하여 다양하게 개발되어 왔다.
가상 현실 내지 증강 현실에서의 사용자의 몰입감을 높이기 위해서는 고글 착용을 통한 시청각적인 자극뿐만 아니라, 트레드 밀과 같이 사용자가 가상 현실 세계에서 실제로 걷거나 뛰는 신체적인 활동을 현실감 있게 보조할 수 있는 장치들이 필수적이다.
하지만, 현재까지 개발된 가상 현실 내지 증강 현실용 트레드 밀 장치는 단순히 평지에서 일 방향으로 걷거나 뛰는 것을 보조하는 수단에 그치고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가상 현실 내지 증강 현실에서의 사용자의 몰입감을 높일 수 있도록 가상 현실 내지 증강 현실 내의 지형 데이터에 따라 트레드 밀의 높낮이가 조절되고, 가상 현실 내에서의 온도 내지 진동을 사용자가 실제로 느낄 수 있도록 하는 트레드 밀 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트에 결합되는 복수의 전동 액추에이터와, 전동 액추에이터 각각에 결합되어 전동 액추에이터에 의해 발생하는 구동력에 의해 상하 방향으로 이동하는 복수의 로드와, 로드 각각에 결합되어 사용자의 발을 지지하는 복수의 발판; 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자의 발과 접촉하며 회전되어 사용자를 제자리 이동시키는 복수의 롤러와, 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 열감을 전달하는 발열체와, 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 진동을 전달하는 진동부와, 가상 현실 구현 데이터 중 지형 데이터, 온도 데이터, 및 진동 데이터 중에서 어느 하나 이상을 입력받는 가상 현실 데이터 입력부; 및 가상 현실 데이터 입력부에서 입력된 데이터를 기초로 전동 액추에이터, 발열체, 및 진동부 중에서 어느 하나 이상을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치는, 발판 상부의 중앙부에 진동부가 배치되고, 진동부를 둘러싸도록 발열체가 소정의 간격을 두고 배치되며, 발열체를 둘러싸도록 롤러가 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치에서 롤러는 구형 롤러일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치는 베이스 플레이트 상에 설치되는 복수의 전동 액추에이터, 로드, 및 발판 구성을 통하여 각각의 전동 액추에이터가 로드를 상하 방향으로 이동시킴으로써 로드에 결합된 발판의 높이를 조절할 수 있다. 복수의 발판의 높이를 각각 조절하게 되면, 사용자가 걷거나 달릴 때 사용자의 발을 지지하는 트레드 밀의 경사나 높낮이를 다양하게 구현할 수 있게 된다.
또한, 가상 현실 내지 증강 현실 내의 지형 데이터에 따라 트레드 밀의 높낮이를 조절하여 사용자의 가상 현실 내지 증강 현실 몰입감을 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 가상 현실 내에서의 온도 내지 진동을 사용자가 실제로 느낄 수 있도록 하는 트레드 밀 장치를 제공함으로써 사용자가 실감할 수 있는 가상 현실 내지 증강 현실 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 밀 장치의 개략적인 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 밀 장치 발판의 상면도를 나타낸다.
본 발명은 트레드 밀 장치에 관한 것으로, 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 "I 장치의 개략적인 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 밀 장치 발판의 상면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 트레드 밀 장치는 베이스 플레이트(10)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(10)는 본 발명에 따른 트레드 밀 장치가 상하 방향의 높이를 조절할 수 있도록 기준이 되는 플레이트로서, 후술할 전동 액추에이터가 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트(10)는 상하 방향, 즉 높이 방향에 직교하는 평면으로 이루어 질 수 있다.
베이스 플레이트(10)에는 복수의 전동 액추에이터(20)가 결합될 수 있다. 전동 액추에이터(20)는 전원을 공급받아 구동력을 발생시키며, 본 발명의 일 실시예에서는 전동 액추에이터(20)에 결합된 부재를 일축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 부재로는 리니어 가이드를 들 수 있으며, 일축 방향으로 형성되는 레일과, 이 레일에 설치되어 레일 연장되는 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 이동 블록과, 레일에 결합된 블록이 이동하도록 구동력을 제공하는 모터로 이루어 질 수 있다. 보다 구체적으로, 레일은 나사산이 형성되는 샤프트 형상이고, 이동 블록에는 레일의 나사산과 상보적인 형상으로 형성되는 관통구멍이 설치되어 레일에 이동 블록이 결합되고, 모터가 레일을 회전시켜 이동 블록이 레일의 연장 방향으로 이동할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 리니어 가이드 이외에, 캠부재와 샤프트의 조합으로 상하 방향의 높이를 조정할 수 있으며, 이외에도 다양한 변형이 가능할 것이다.
전동 액추에이터(20)의 일단에는 로드(30)가 결합되어 있으며, 이 로드(30)의 일단에는 발판(40)이 설치되어 있다. 로드(30)는 전동 액추에이터(20)에 의해 발생하는 구동력에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 로드(30)는 발판(40)의 높낮이가 조절될 수 있도록 전동 액추에이터(20)의 구동력을 전달하며, 이 구동력이 온전히 발판(40)의 높낮이 조절, 즉, 상하 방향으로만 이동할 수 있도록 지지할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 로드(30)는 전동 액추에이터(20)의 레일에 결합되거나 레일과 일체의 구성일 수 있다.
로드(30)의 일단에는 발판(40)이 설치되어 있다. 발판(40)은 트레드 밀 사용자의 발을 지지할 수 있도록 일정한 면적을 가지는 판 형상으로 구성될 수 있다. 따라서, 발판(40)은 사용자의 하중을 효과적으로 분산하여 지지할 수 있게 된다.
발판(40)의 상부에는 사용자의 발과 접촉하며 회전되어 사용자를 제자리 이동시키는 복수의 롤러(50)가 설치된다. 발판(40)이 사용자의 하중을 지지한다면, 발판(40)의 상부에 설치된 롤러(50)는 트레드 밀의 기본적인 기능인 사용자의 제자리 걸음이 가능하도록 할 수 있다. 발판(40)의 상부에 롤러(50)가 설치되지 않는다면, 사용자의 발과 발판(40) 사이의 마찰력에 의해 사용자와 발판(40) 사이에는 상대 운동이 발생하게 되고, 이러한 상대 운동은 사용자가 트레드 밀에서 넘어지게 하거나, 트레드 밀이 균형을 잡지 못하고 움직이게 하는 불안정을 초래하게 된다. 롤러(50)는 발판(40) 위에 복수개 설치될 수 있다. 복수개의 롤러(50)는 사용자가 일 방향이 아니라 여러 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 롤러(50)는 구형 롤러(50)가 발판(40) 상부에 롤러(50)를 수용하는 소켓(미도시)을 통하여 설치될 수 있다. 롤러(50)를 구형으로 형성하면, 사용자의 발이 어떤 방향으로 움직여도 발의 움직임에 맞추어 롤러(50)가 회전할 수 있기 때문에, 사용자가 트레드 밀에서 제자리 걸음으로 이동하는 것이 가능해 진다. 구형 롤러(50)와 소켓 사이에 마찰력을 조절하는 별도의 수단을 설치한다면, 사용자에 의해 가해지는 하중 내지는 움직임에 따라 안정적으로 회전하는 구형 롤러(50)를 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 롤러(50)는 구형이 아니라 원통 형상일 수 있다. 원통 형상으로 롤러(50)를 구현하면, 구형인 경우와 달리 사용자의 발과 점 접촉하지 않고 선 접촉하게 되어 하중을 보다 효과적으로 분산할 수 있다.
베이스 플레이트(10) 상에 전동 액추에이터(20), 로드(30) 및 발판(40)은 복수개가 설치될 수 있다. 복수개가 설치되면, 가상 현실 내의 지형 데이터에 기초하여 전동 액추에이터(20)를 구동시킴으로써 발판(40)의 높이를 조절하여 사용자가 가상 현실 내의 지형을 실제로 걷거나 뛰고 있는 듯한 몰입감을 구현할 수 있게 된다.
가상 현실에 대한 사용자의 몰입감을 높이기 위하여, 발판(40) 상부에 사용자에게 열감을 전달하는 발열체(60)를 설치할 수 있다. 이 발열체(60)는 사용자와 접촉하는 신체 부위에 열감을 느낄 수 있도록 함으로써 사용자가 보다 생생하게 가상 현실 환경을 즐길 수 있도록 할 수 있다. 발열체(60)는 전기를 이용한 수단 등 다양한 수단으로 구현이 가능하며, 사용자의 접촉 부위에 화상을 입지 않도록 발열체(60)의 발열 온도를 제한하는 구성을 부가할 수 있음은 물론이다.
나아가, 발판(40) 상부에 사용자에게 진동을 전달하는 진동부(70)를 설치할 수 있다. 진동부(70)는 압전 효과를 이용한 피에조 소자, 초음파 소자 등 다양한 수단으로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이 진동부(70)는 사용자와 접촉하는 신체 부위에 진동감을 느낄 수 있도록 함으로써 사용자가 보다 생생하게 가상 현실 환경을 즐길 수 있도록 할 수 있다. 진동부(70)에 사용자의 신체 부위가 접촉할 때 사용자에게 불쾌감을 전하지 않도록 진동부(70)의 진동 정도를 제한하는 구성을 부가할 수 있음은 물론이다.
발판(40)의 높이, 발열체(60)의 열감, 및 진동부(70)의 진동은 가상 현실 구현 데이터에 의해 결정된다. 가상 현실 구현 데이터에는 가상 현실 내의 지형을 나타내는 지형 데이터, 온도를 나타내는 온도 데이터, 및 진동을 나타내는 진동 데이터가 포함될 수 있다. 가상 현실 구현 데이터는 사용자가 가상으로 체험할 환경에 관한 보다 많은 종류의 데이터를 포함할 수도 있다. 이러한 지형 데이터, 온도 데이터 및 진동 데이터를 포함하는 가상 현실 구현 데이터는 가상 현실 데이터 입력부에서 입력될 수 있다. 가상 현실 데이터 입력부는 트레드 밀과 일체로 구현될 수 있고, 트레드 밀과는 분리되어 구현될 수도 있다. 또한, 가상 현실 구현 데이터는 다양한 인터페이스를 통하여 입력될 수 있다.
가상 현실 데이터 입력부에서 입력된 데이터는 컨트롤러에 의해 처리되어 전동 액추에이터(20), 발열체(60), 및 진동부(70)가 작동될 수 있다. 가상 현실 데이터에 따라 지형, 열감, 진동이 그대로 구현되어 사용자가 몰입감을 느낄 수 있게 된다
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발판(40) 상부의 구조를 살펴보도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 밀 장치는, 발판(40) 상부의 중앙부에 진동부(70)가 배치될 수 있다. 진동부(70)를 발판(40)의 중앙부에 배치함으로써, 진동부(70)가 진동하는 도중에도 발판(40)이 안정적으로 위치를 유지하여 균형을 이룰 수 있도록 할 수 있다.
또한, 진동부(70)를 둘러싸도록 발열체(60)를 소정의 간격을 두고 복수개 배치할 수 있다. 발열체(60)를 여러 개 설치함으로써 사용자가 열감을 느낄 수 있는 부위를 넓게 할 수 있어 가상 현실 내의 온도 데이터를 보다 실감나게 구현할 수 있다.
발열체(60)를 둘러싸도록 롤러(50)를 소정의 간격을 두고 복수개 배치할 수 있다. 롤러(50)는 사용자가 여러 방향으로의 움직임을 수용할 수 있도록 발판 내에 방사상으로 설치할 수 있으며, 대칭적으로 설치하여 사용자가 보다 안정적으로 발판(40) 상에서 지지될 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 발판(40)의 각 모서리 마다 하나의 구형 롤러(50)를 설치하였지만, 진동부(70)를 중심으로 60도 간격으로 6개의 롤러(50)를 설치할 수도 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 구형 롤러(50) 대신에 원통형 롤러를 설치할 수도 있다. .
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10: 베이스 플레이트 20: 전동 액추에이터
30: 로드 40: 발판
50: 롤러 60: 발열체
70: 진동부

Claims (3)

  1. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 결합되는 복수의 전동 액추에이터;
    상기 전동 액추에이터 각각에 결합되어 상기 전동 액추에이터에 의해 발생하는 구동력에 의해 상하 방향으로 이동하는 복수의 로드;
    상기 로드 각각에 결합되어 사용자의 발을 지지하는 복수의 발판;
    상기 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자의 발과 접촉하며 회전되어 사용자를 제자리 이동시키는 복수의 롤러;
    상기 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 열감을 전달하는 발열체;
    상기 발판 각각의 상부에 위치하며 사용자에게 진동을 전달하는 진동부;
    가상 현실 영상 데이터 중 지형 데이터, 온도 데이터, 및 진동 데이터 중에서 어느 하나 이상을 입력받는 가상 현실 데이터 입력부; 및
    상기 가상 현실 데이터 입력부에서 입력된 데이터를 기초로 상기 전동 액추에이터, 상기 발열체, 및 상기 진동부 중에서 어느 하나 이상을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 발판 상부의 중앙부에는 상기 진동부가 배치되고, 상기 진동부를 둘러싸도록 상기 발열체가 소정의 간격을 두고 배치되며, 상기 발열체를 둘러싸도록 상기 롤러가 소정의 간격을 두고 배치되는, 트레드밀 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤러는 구형 롤러인, 트레드밀 장치.
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