KR102110275B1 - 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가상현실을 배경으로 착용한 로봇팔과 로봇다리의 동작을 따라서 물 밖에서 하는 자유형 수영 연습을 할 수 있으며, 능동형 저항 구현을 통해 발차기 동작 시 물의 저항과 부력을 느낄 수 있도록 하여, 물밖에서도 실감나게 자유형 수영 동작 훈련을 할 수 있는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에 관한 것으로, 사용자가 엎드린 상태로 팔은 로봇팔조립체를 착용하고, 다리는 킥모션조립체를 착용하며, 머리에 헤드마운트디스플레이를 착용한 채, 헤드마운트디스플레이에서 출력되는 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 다양한 가상현실 배경을 보면서 로봇팔조립체와 킥모션조립체의 움직임에 따라 자유형 수영 동작을 올바르면서 실감나게 연습할 수 있는 효과가 있다.

Description

물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터 {Freestyle Swimming Training Simulator}
본 발명은 물 밖에서 하는 수영 훈련 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가상현실을 배경으로 착용한 로봇팔과 로봇다리의 동작을 따라서 자유형 수영 연습을 할 수 있으며, 능동형 저항 구현을 통해 발차기 동작 시 물의 저항과 부력을 느낄 수 있도록 하여, 물밖에서도 실감나게 자유형 수영 동작 훈련을 할 수 있는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로 수영은 손과 발을 사용하여 물속에서 헤엄치는 것을 말한다. 최근 생존 수영의 중요성이 커지면서 수영 교육에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 생존 수영법은 물에 빠졌을 때 구조되기까지 에너지를 덜 소비하면서 가능한 한 오래 물 위에 떠 있을 수 있도록 하는 방법이다.
이처럼 생존 수영은 물에 빠졌을 때 생명과 직결되기 때문에 학생은 물론 일반인에 이르기까지 다양한 계층에게 필요한 교육으로 각광받고 있다. 그러나 수영은 물속에서 교육이 이루어지기 때문에 수영 교육 시설이 없으면 제대로된 교육이 이루어질 수 없다는 문제가 있다.
한편, 수영 교육 시 생존 수영 뿐만 아니라 배영, 평영, 접영 및 자유형 등의 다양한 영법 교육이 함께 이루어지고 있다.
이와 관련해서 대한민국 등록특허공보 제10-1564841호에는 다양한 수영 자세로 자전거를 타면서, 수영장이 아니라도 수영을 연습할 수 있도록 하는 수영 연습 및 수영 동작 자전거가 공지되어 있다.
그러나 수영 자세로 자건거를 타면서 수영을 연습하기 때문에 수영 연습 효율이 떨어지고, 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.
아울러 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0136699호에는 수영 동작을 실제 수영에 유사하게 구현할 수 있도록함으로써 신체의 여러 부위에 대해 뛰어난 운동과를 제공하는 수영 동작 구현 운동기구가 공지되어 있다.
그러나 이 공지 기술도 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.
이에 본 출원인은 대한민국등록특허공보 제10-1859745호에서 로봇팔과 로봇다리를 착용한 채, 로봇팔과 로봇다리의 움직임을 따라서 올바른 자세로 수영 동작 연습이 가능하며, 다양한 가상현실 배경을 토대로 실감나게 수영 연습을 할 수 있는 입식 수영 시뮬레이터를 안출한 바 있다.
그러나 해당 기술의 경우 입식 수영만 훈련할 수 있도록 구성됨에 따라 다른 수영 영법은 훈련할 수 없다는 문제가 있다.
이에 본 출원인은 엎드려서 자유형을 훈련할 수 있는 수영 훈련 시뮬레이터를 새롭게 안출하게 되었다.
KR 10-1564841 B1 KR 10-2013-0136699 A KR 10-1859745 B1
본 발명의 목적은 로봇팔을 착용한 채, 다리를 로봇다리에 거치시킨 상태에서 로봇팔과 로봇다리의 움직임을 따라서 올바른 자세로 자유형 수영 동작 연습이 가능하며, 다양한 가상현실 배경을 토대로 실감나게 물 밖에서 수영 연습을 할 수 있는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명의 목적은 발차기 동작 시 다리를 물속에 넣을 때는 물의 저항을 느끼고, 다리를 들어 올릴 때는 물의 부력을 느낄 수 있도록 하여, 실제 물 속에서 수영하는 것과 유사하게 수영 연습을 할 수 있는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 제공하는 것이다.
본 발명은 사용자가 엎드린 상태에서 자유형으로 수영 훈련을 하는 수영 훈련 시뮬레이터에 있어서, 지면과 이격되도록 설치되는 바닥판(110)과, 상기 바닥판(110)의 상면에 형성된 바닥체결공(120)과, 상기 바닥판(110)의 상면에서 후방측에 형성되어 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 바닥배선홀(130)이 구비된 베이스프레임(100); 하부에 위치하며 상기 바닥체결공(120)에 나사체결되어 고정되는 하판(210)과, 상기 하판(210)에서 상부 방향으로 이격되게 설치되는 상판(220)과, 상기 하판(210)과 상기 상판(220)의 사이에서 상기 상판(220)을 받쳐주는 기둥 역할을 하는 보강대(230)와, 상기 상판(220)의 후방측에 모터마운트(270)가 구비된 베이스타워(200); 상기 모터마운트(270)에 제자리에서 회전 가능하게 설치되는 롤샤프트(310)와, 상기 롤샤프트(310)의 후방에 연결되도록 설치되어 구동력을 제공하는 롤모션모터(330)와, 상기 롤샤프트(310)의 상부에 설치되어 함께 회전하는 판고정대(340)와, 상기 판고정대(340)의 상부에 설치되어 사용자의 가슴과 배 부분이 접촉되며, 상기 롤샤프트(310)에 의해 좌우 방향으로 회전하는 롤베이스판(350)과, 상기 롤베이스판(350)의 측면에서 수직으로 세워지는 마운팅프레임(360)과, 상기 마운팅프레임(360)의 끝단에서 평탄한 판 형상으로 설치되는 로봇팔마운팅판(370)가 구비된 롤모션조립체(300); 상기 롤베이스판(350)의 후단 양측면에 설치되는 킥모터고정대(410)와, 상기 킥모터고정대(410)에 설치되는 킥모션모터(420)와, 상기 킥모션모터(420)의 축과 연결되도록 설치되어 상기 킥모션모터(420)의 토크를 제어하는 킥모션감속기(430)와, 상기 킥모션감속기(430)의 축과 연결되며, 후방으로 연장되도록 설치되는 킥지지대(440)와, 상기 킥지지대(440)의 상부에서 'U' 형상으로 사용자의 허벅지와 종아리가 접촉 및 고정되는 허벅지고정부(450)가 구비된 킥모션조립체(400); 및 상기 로봇팔마운팅판(370)에 나사 체결로 고정되는 고정판(510)과, 상기 고정판(510)의 양단 후방측에 설치되어 사용자의 어깨 관절에서 상하 방향 움직임을 보조하는 제1어깨모터(530)와, 상기 고정판(510)의 양측면에 설치되어 사용자의 어깨가 접촉되는 어깨고정대(540)와, 상기 어깨고정대(540)의 끝단에 설치되어 사용자의 어깨 관절에서 전후 방향 움직임을 보조하는 제2어깨모터(550)와, 상기 어깨고정대(540)에서 하방으로 연장되도록 형성되어 사용자의 상박이 접촉되는 상박고정대(560)와, 상기 상박고정대(560)의 끝단에 설치되어 사용자의 팔꿈치 접힘 펼침 움직임을 보조하는 팔꿈치모터(570)와, 상기 상박고정대(560)의 끝단에서 하방으로 연장되도록 형성되어 사용자의 하박이 접촉되는 팔고정부(480)가 구비된 로봇팔조립체(500);를 포함한다.
여기서 본 발명의 상기 베이스프레임(100)은, 상기 바닥판(110)의 하부에 격자 형상으로 내장되는 보강프레임(140)과, 상기 바닥판(110)의 하부에서 상기 바닥체결공(120)이 형성된 위치에 설치되는 보강플레이트(150)를 더 포함한다.
아울러 본 발명의 상기 베이스타워(200)는, 상기 보강대(230)의 겉면을 감싸도록 설치되는 스킨(240)과, 상기 스킨(240)의 상부 전방에 형성되어 상기 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 전방배선홀(250)과, 상기 스킨(240)의 상부 후방에 형성되어 상기 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 후방배선홀(260)을 더 포함한다.
나아가 본 발명의 상기 롤모션조립체(300)는, 상기 상판(220)의 상부에 고정되는 롤스토퍼(320)를 더 포함하되, 상기 판고정대(340)는 상기 롤샤프트(310)와 함께 회전하면서, 외측이 상기 롤스토퍼(320)와 접촉되어 상기 롤베이스판(350)의 회전 반경이 제한된다.
한편, 본 발명의 상기 마운팅프레임(360)은, 상기 롤베이스판(350)의 전후방 양측면 중 어느 한쪽 측면에서만 수직으로 세워지고, 상기 롤베이스판(350)의 다른 한쪽 측면이 개방된다.
또한, 본 발명의 상기 로봇팔조립체(500)는, 상기 고정판(510)의 상부에 부싱고정대(512)가 수직으로 돌출 형성되고, 상기 부싱고정대(512)의 상부 중앙에 부싱축(514)이 설치되며, 상기 부싱축(514)의 양단에 스파인(516)이 설치되되, 상기 부싱고정대(512)에는 상기 부싱축(514)에 삽입되도록 설치되는 부싱(520)이 더 포함되어, 상기 부싱(520)은 상기 부싱축(514)이 마찰이 저감된 상태로 직선 왕복 운동하도록 해준다.
한편, 본 발명의 상기 보강대(230)는, 상기 하판(210)의 상면과 상기 상판(220)의 하면에서 사각 프레임을 이루도록 설치되는 횡파이프(232)와, 상기 하판(210)의 상면과 상기 상판(220)의 하면의 중앙에서 수직으로 세워지도록 설치되는 복수의 수직파이프(234)와, 삼각형 모향으로 상기 수직파이프(234)와 상기 횡파이프(232)를 연결해주는 경사판(236)을 더 포함한다.
본 발명은 사용자가 엎드린 상태로 팔은 로봇팔조립체(500)를 착용하고, 다리는 킥모션조립체(400)를 착용하며, 머리에 헤드마운트디스플레이를 착용한 채, 헤드마운트디스플레이에서 출력되는 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 다양한 가상현실 배경을 보면서 로봇팔조립체(500)와 킥모션조립체(400)의 움직임에 따라 자유형 수영 동작을 물 밖에서 올바르면서 실감나게 연습할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 킥모션조립체(400)의 허벅지고정부(450)의 축이 킥모션모터(420)와 연결된 킥모션감속기(430)의 축과 연결되도록 하여, 사용자가 발차기 동작 시 발이 내려갈 때는 물속의 저항을 느끼고, 발을 들어 올릴 때는 물의 부력을 느낄 수 있도록 함으로써, 사용자가 실제 물 속에서 수영하는 것과 유사하게 수영 연습을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 롤베이스판(350)의 양측면 중 어느 한쪽 측면에서 마운팅프레임(360)이 수직으로 세워지도록 설치되고, 다른 한쪽 측면이 개방된 형태로 취함으로써, 사용자가 보다 쉽게 롤베이스판(350)에 탑승하거나, 하차할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스프레임(100)의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스타워(200)의 사시도.
도 6은 도 5를 뒤집어서 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스타워(200)의 내부 모습을 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 롤모션조립체(300)와 킥모션조립체(400)의 이등각 투시도.
도 9는 도 8의 우측면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 정면도.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 좌측면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 정면도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 우측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스프레임(100)의 사시도이다.
베이스프레임(100)은 본 발명의 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 전체구조물을 안정적으로 지지해주는 받침대 역할을 하는 것으로, 지면과 이격되도록 넓고 평탄하게 형성되는 바닥판(110)과, 바닥판(110)의 상면에서 2열로 이격되게 형성되는 바닥체결공(120)과, 바닥판(110)의 상면에서 바닥체결공(120)의 후방측에 관통 형성되어 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 바닥배선홀(130)이 구비된다.
이때 바닥판(110)은 1톤 카고 또는 탑차의 윙바디에 적재 가능한 넓이로 형성된다. 예를들어 바닥판(110)의 넓이는 가로 1006mm, 세로 1506mm, 높이 170mm로 형성될 수 있다. 아울러 바닥판(110)은 사각형으로 형성되며, 모서리는 모따기되도록 형성될 수 있다.
바닥판(110)은 얇은 금속판으로 형성되며, 내부에서 하부에는 격자형상으로 보강프레임(140)이 내장된다. 보강프레임(140)은 바닥판(110)에 가해지는 하중을 분산시켜, 바닥판(110)이 하중을 더욱 잘 견디도록 받쳐주는 역할을 한다. 보강프레임(140)은 용접을 통해 바닥판(110)의 하부에 고정된다.
바닥체결공(120)은 바닥판(110)의 상부에서 2열로 복수가 등간격으로 형성된 것으로, 후술할 베이스타워(200)의 하판(210)이 나사결합된다. 아울러 바닥체결공(120)의 하부에는 보강플레이트(150)가 위치한다.
보강플레이트(150)는 바닥판(110)의 하부면에서 바닥체결공(120)의 위치에 설치되는 것으로 길이가 긴 직사각형 판 형상을 이룬다. 보강플레이트(150)의 측면은 보강프레임(140)에 용접이나 나사체결로 견고하게 고정된다. 예를들어 보강플레이트(150)는 9t의 두께로 형성되며, 재질은 금속재로 이루어진다.
보강플레이트(150)는 바닥체결공(120)에 베이스타워(200)의 하판(210)이 나사체결되더라도, 베이스타워(200)의 하중에 의해 바닥판(110)이 쉽에 변형되지 않도록 강도를 높여주게 된다.
바닥판(110)의 각 모서리에는 캐스터(160)가 설치된다. 캐스터(160)는 바닥판(110)에서 각 모서리에 해당하는 위치의 보강프레임(140)에 설치된다. 캐스터(160)는 바퀴역할을 하는 것으로 본 발명의 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이동시킬 때 사용된다. 캐스터(160)에는 스토퍼가 구비되어 바닥판(110)의 위치를 이동 시킨 후 고정시킬 수 있다.
한편, 바닥배선홀(130)은 바닥판(110)의 후방측에 형성되는 구멍으로, 본 발명의 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 작동시키는데 필요한 전기와 제어신호를 전달할 수 있는 배선이 인입된다. 바닥배선홀(130)은 바닥판(110)의 후방측에 서로 이격되도록 2개가 형성될 수 있다. 이들 중 하나의 바닥배선홀(130)은 바닥체결공(120)의 내측에 위치하고, 다른 하나의 바닥배선홀(130)은 바닥체결공(120)의 외측에 위치한다. 바닥배선홀(130)을 통과한 배선은 후술할 베이스타워(200)를 통해 롤모션조립체(300), 로봇팔조립체(500) 및 킥모션조립체(400)로 각각 연결된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스타워(200)의 사시도, 도 6은 도 5를 뒤집어서 나타낸 도면, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 베이스타워(200)의 내부 모습을 도시한 사시도이다.
베이스타워(200)는 후술할 롤모션조립체(300)를 지면으로부터 이격시킨 상태에서 고정하기 위한 것으로, 바닥판(110)의 상부면에 고정된다. 베이스타워(200)는 하부에 위치하여 바닥판(110)에 고정되는 하판(210)과, 하판(210)으로부터 상부 방향으로 이격되게 설치되는 상판(220)과, 하판(210)과 상판(220)의 사이에 설치되어 상판(220)을 받쳐주는 기둥 역할을 하는 보강대(230)와, 보강대(230)의 겉면에 설치되는 스킨(240)과, 스킨(240)의 상부 전방에 형성되어 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 전방배선홀(250)과, 스킨(240)의 상부 후방에 형성되어 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 후방배선홀(260)과, 상판(220)의 후방측에 형성되어 후술할 롤모션조립체(300)가 설치되는 모터마운트(270)가 구비된다.
모터마운트(270)는 링형상의 마운트홀(272)과, 마운트홀(272)의 둘레에 형성된 복수의 마운트체결공(274)과, 마운트홀(272)의 양측면에 형성된 마운트보강대(276)를 포함한다. 후술할 롤샤프트(310)는 마운트홀(272)를 관통하며, 기어박스(332)는 마운트홀(272)에 밀착된 상태에서 마운트체결공(274)을 통해 나사 체결로 견고하게 고정된다.
하판(210)은 사각형의 얇은 판 형상으로 형성된다. 하판(210)의 전후좌우 길이는 바닥판(110)보다 작게 형성된다. 하판(210)의 좌우측면 둘레에는 복수의 하판체결공(212)이 등간격으로 복수 형성된다. 하판(210)은 하부면이 바닥판(110)의 상면에 맞닿게 위치시킨 상태에서 하판체결공(212)의 중심이 바닥체결공(120)의 중심과 일치된 상태에서 나사 체결로 견고하게 고정된다.
도 6과 같이 하판(210)에는 복수의 하부배선홀(214)이 관통 형성된다. 하부배선홀(214)은 복수가 형성되며, 일부는 하판(210)이 바닥판(110)에 고정되었을 때 바닥배선홀(130)과 연결되도록 위치와 모양 형성된다.
상판(220)도 사각형의 얇은 판 형상으로 형성된다. 상판(220)은 하판(210)과 동일한 모양으로 형성된다. 상판(220)에는 전방에서 후방을 향해 차례대로 복수의 제1상판체결공(222), 제2상판체결공(224) 및 제3상판체결공(226)이 형성된다. 제1상판체결공(222)에는 후술할 롤모션조립체(300)의 제1베어링하우징(312)이 나사 체결되어 고정되고, 제2상판체결공(224)에는 롤스토퍼(320)가 나사 체결되어 고정되며, 제3상판체결공(226)에는 제2베어링하우징(314)이 나사 체결되어 고정된다.
보강대(230)는 하판(210)과 상판(220) 사이에 기둥 역할을 하여 상판(220)을 받쳐주는 것이다. 보강대(230)는 사각 프레임을 이루는 횡파이프(232)와, 수직으로 세워지는 수직파이프(234)와, 경사진 모양으로 형성된 경사판(236)이 구비된다. 보강대(230)는 전체 형상이 'I' 형상을 이루도록 형성된다.
횡파이프(232)는 하판(210)의 상면과 상판(220)의 하면에 각각 위치한다. 횡파이프(232)는 하판(210)의 상면 둘레에서 사각 프레임을 이루도록 배치되고, 상판(220)의 하면 둘레에서 사각 프레임을 이루도록 배치되어 용접으로 견고하게 고정된다. 아울러 횡파이프(232)는 하판(210)의 상면과 상판(220)의 하면 중앙을 좌우로 가로지르면서, 복수가 이격되도록 배치되어 격자형의 프레임을 이룬다.
수직파이프(234)는 하판(210)의 상면과 상판(220)의 하면 중앙에서 복수가 수직으로 세워지는 것이다. 수직파이프(234)는 하판(210)의 상면 중앙과 상판(220)의 하면 중앙에 수직으로 세워져 배치되고, 상단과 하단이 횡파이프(232)와 용접으로 고정된다.
경사판(236)은 삼각형 모양으로 형성된 것으로 수직파이프(234)의 측면에서 시작되어 횡파이프(232)을 연결해주는 얇은 판이다. 경사판(236)은 수직파이프(234)의 하부와 상부에 각 수직면마다 복수 형성된다. 경사판(236)을 통해 수직파이프(234)의 강도를 더욱 높여줄 수 있다.
한편, 예를들어 횡파이프(232)와 수직파이프(234)는 40x40mm 크기의 2.3t 두께를 가지는 금속재 사각 파이프가 사용될 수 있으며, 경사판(236)은 4.5t 두께의 금속재 판이 사용될 수 있다.
스킨(240)은 보강대(230)의 외부를 감싸주어 심미감을 높여주는 역할을 한다. 스킨(240)은 하부에 하판(210)의 상면에 위치한 횡파이프(232)를 감싸주도록 하부경사부(242)가 형성되고, 중앙에 수직파이프(234)를 감싸주도록 중앙기둥(244)이 형성되며, 상부에 상판(220)의 하면에 위치한 횡파이프(232)를 감싸주도록 상부경사부(246)가 형성된다.
중앙기둥(244)의 하단은 하부경사부(242)의 각 경사면의 상부 끝단과 연결되고, 중앙기둥(244)의 상단은 상부경사부(246)의 각 경사면의 하부 끝단과 연결된다. 이를 통해 스킨(240)은 하부경사부(242), 중앙기둥(244) 및 상부경사부(246)가 용접을 통해 일체로 형성된다.
전방배선홀(250)은 상부경사부(246)의 정면에 위치한 경사면에서 사각형으로 관통되도록 형성된다. 전방배선홀(250)은 본 발명의 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 작동시키는데 필요한 전기와 제어신호를 전달할 수 있는 배선이 인입된다. 이때 배선은 전술한바와 같이 바닥배선홀(130)을 통과하여, 하부배선홀(214)을 지나 전방배선홀(250)로 인입된다.
후방배선홀(260)은 상부경사부(246)의 후면에 위치한 경사면에서 사각형으로 관통되도록 형성된다. 후방배선홀(260)도 본 발명의 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 작동시키는데 필요한 전기와 제어신호를 전달할 수 있는 배선이 인입된다. 이때 배선은 전술한바와 같이 바닥배선홀(130)을 통과하여, 하부배선홀(214)을 지나 후방배선홀(260)로 인입된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 롤모션조립체(300)와 킥모션조립체(400)의 이등각 투시도, 도 9는 도 8의 우측면도이다.
롤모션조립체(300)는 사용자가 탑승하여 자유형 수영 동작 시 몸통의 롤링을 구현하기 위한 장치이다. 롤모션조립체(300)는 동력을 전달하는 막대 모양의 축 역할을 하는 롤샤프트(310)와, 롤샤프트(310)에 구동력을 제공하는 롤모션모터(330)와, 롤샤프트(310)의 상부에 설치되는 판고정대(340)와, 판고정대(340)의 상부에 설치되는 롤베이스판(350)과, 롤베이스판(350)의 측면에 세워지도록 설치되는 마운팅프레임(360)과, 마운팅프레임(360)의 끝단에 설치되는 로봇팔마운팅판(370)이 구비된다.
롤샤프트(310)는 전술한 상판(220)과 이격되면서, 상판(220)의 중앙을 가로지르도록 설치된다. 상판(220)의 상부에는 전방측에 제1베어링하우징(312)이 설치되고, 중앙측에 롤스토퍼(320)가 설치되며, 하붕측에 제2베어링하우징(314)이 설치된다. 롤샤프트(310)는 제2베어링하우징(314)과 롤스토퍼(320) 및 제1베어링하우징(312)을 차례로 가로지르도록 설치된다.
제1베어링하우징(312)은 상판(220)의 제1상판체결공(222)에 나사 체결로 견고하게 고정된다. 제1베어링하우징(312)은 중앙에 베어링이 설치되고, 베어링에 롤샤프트(310)의 전방측이 맞물려 마찰력을 줄인 상태에서 제자리에서 회전하도록 해준다.
제2베어링하우징(314)은 상판(220)의 제3상판체결공(226)에 나사 체결로 견고하게 고정된다. 제2베어링하우징(314)도 중앙에 베어링이 설치되고, 베어링에 롤샤프트(310)의 후방측이 맞물려 마찰력을 줄인 상태에서 제자리에서 회전하도록 해준다.
롤스토퍼(320)는 상판(220)의 제2상판체결공(224)에 나사 체결로 견고하게 고정된다. 롤스토퍼(320)는 중앙이 높이가 높고, 양측단은 높이가 낮도록 경사진 'ㅅ' 형상으로 형성된다. 롤스토퍼(320)는 롤샤프트(310)의 회전 반경을 제한해주는 역할을 한다. 롤샤프트(310)의 상부에는 판고정대(340)가 설치되는데, 롤샤프트(310)와 함께 판고정대(340)가 회전하면서, 판고정대(340)의 외측이 롤스토퍼(320)와 접촉되면서 회전 반경이 제한되게 된다. 즉 판고정대(340)의 상부에 설치된 롤베이스판(350)의 회전 반경을 제한해주게 된다. 롤스토퍼(320)를 통해 롤샤프트(310)의 회전 반경을 제한해줌으로써, 롤베이스판(350)이 과도한 각도로 회전 하면서 발생할 수 있는 사용자 몸통에 무리를 줄 수 있는 롤링 동작을 방지해주게 된다. 이때 롤스토퍼(320)의 회전 반경 각도는 롤샤프트(310)의 중심점에서 시작된 수직 연장선을 기준으로 ±45도 각도를 예로 들수 있다.
롤모션모터(330)는 전동 모터로써 베이스타워(200)의 후방측에서 축이 상부 방향을 향하게 수직으로 세워져 설치된다. 롤모션모터(330)의 축에는 기어박스(332)가 설치된다. 기어박스(332)를 통해 축 방향을 수직에서 수평으로 변경해준다. 기어박스(332) 내부에는 베벨기어가 내장된다. 기어박스(332)에는 전술한 롤샤프트(310)의 후단이 축 결합된다. 이를 통해 롤모션모터(330)는 롤샤프트(310)에 구동력을 제공해주게 된다.
판고정대(340)는 롤샤프트(310)의 제1베어링하우징(312)와 제2베어링하우징(314) 사이 상부에 설치된다. 판고정대(340)는 후술할 롤베이스판(350)을 지지해주는 역할을 한다. 이를 위해 판고정대(340)는 역삼각형 구조로 상단이 평평하도록 설치된다. 이때 판고정대(340)는 복수의 얇은 역삼각형 형상의 판이 롤샤프트(310) 상에서 등간격으로 이격되고, 판고정대(340)의 양측면에는 넓은 직사각형 형상의 판이 연결되어 있어서 구조적 강도를 높여주는 형태이다.
롤베이스판(350)은 상부에서 바라보았을 때 병 모양의 윤곽을 가지도록 형성된 판으로, 사용자가 탑승할 수 있는 공간 역할을 한다. 사용자는 롤베이스판(350)의 상부에 탑승한 채 엎드리게 되는데, 롤베이스판(350)의 상부에 사용자의 가슴과 배 부분이 지지되게 된다. 롤베이스판(350)의 중앙 양측면에는 벨트의 장착이 가능하도록 일자형으로 몸통벨트장착부(352)가 절개되어 있다. 몸통벨트장착부(352)에 벨트를 설치하여 사용자의 몸통부분이 롤베이스판(350)에 밀착 및 고정되도록 해준다.
마운팅프레임(360)은 롤베이스판(350)의 양측면 중 어느한 쪽 측면에서 수직으로 세워지는 기둥이다. 마운팅프레임(360)은 뒤집어진 'U'형상의 프레임으로 형성된다. 도면에서는 마운팅프레임(360)을 롤베이스판(350)의 좌측면에서 수직으로 세워지도록 나타내었지만, 설계에 따라 우측면에서 수직으로 세워지도록 할 수 있다. 마운팅프레임(360)이 롤베이스판(350)이 한쪽 측면에서 수직으로 세워짐으로써, 다른 한쪽 측면이 개방된 상태이기 때문에, 사용자는 개방된 부분을 통해 롤베이스판(350)에 쉽게 탑승 및 하차할 수 있는 이점이 있다.
로봇팔마운팅판(370)은 마운팅프레임(360)의 끝단에서 사각형의 판 형상으로 설치되는 것으로, 후술할 로봇팔조립체(500)가 설치될 수 있는 지지판 역할을 한다. 로봇팔마운팅판(370)의 중앙에는 절개홀(372)이 형성된다. 절개홀(372)은 사각형으로 관통되도록 절개되는 것으로, 절개홀(372)에는 로봇팔조립체(500)를 작동시키는데 필요한 전기와 제어신호를 전달할 수 있는 배선이 인입된다.
킥모션조립체(400)는 롤베이스판(350)의 후단에 설치되는 것으로 사용자가 롤베이스판(350)에 엎드린 상태에서 자유형 발차기 동작을 구현하기 위한 장치이다.
킥모션조립체(400)는 롤베이스판(350)의 후단 양측에 설치되는 킥모터고정대(410)와, 킥모터고정대(410)에 설치되는 킥모션모터(420)와, 킥모션모터(420)의 구동축에 설치되는 킥모션감속기(430)와, 킥모션감속기(430)의 구동축에 설치되는 킥지지대(440)와, 킥지지대(440)의 상부에서 후방측으로 연장되도록 설치되는 허벅지고정부(450)가 구비된다.
킥모터고정대(410)는 롤베이스판(350)의 후단 양측에서 후방을 향해 돌출되도록 배치된다. 킥모터고정대(410)는 전단이 막대 형상으로 형성되며, 후단이 'ㅁ' 형상으로 형성된다. 킥모터고정대(410)는 전단이 롤베이스판(350)의 후단 양측에 고정된다.
킥모션모터(420)는 킥모터고정대(410)의 후단에 견고하게 고정된다. 킥모션모터(420)의 구동축에는 킥모션감속기(430)가 설치된다. 킥모션모터(420)는 킥모션감속기(430)에 구동력을 제공해주는 역할을 한다. 킥모션모터(420)에는 엔코더 센서가 내장되어 작동 상태를 모니터링 할 수 잇다. 아울러 킥모션모터(420)는 토크 조절을 통해 사용자가 느껴지는 물의 저항값을 조절할 수 있다. 예를 들어 킥모션모터(420)는 400W, 1.27N.m, 300rpm 스펙을 가지는 모터가 사용될 수 있다.
킥모션감속기(430)는 발차기 동작 구현 시 물의 저항과 부력의 느낌에 따른 능동형 저항을 구현해준다. 즉, 킥모션감속기(430)는 킥모션모터(420)로부터 구동력을 전달받고, 발차기 동작 구현 시 상황에 따라 킥모션모터(420)의 감속 정도를 제어해준다. 좀 더 상세히 설명하면, 발차기 동작 시 발을 물 속으로 누를 때는 물속의 저항을 느낄 수 있도록 킥모션감속기(430)가 킥모션모터(420)를 감속해주며, 반대로 발을 물 위로 들어올릴 때는 물의 부력을 느낄 수 있도록 킥모션감속기(430)가 킥모션모터(420)를 감속해준다. 킥모션감속기(430)는 하모닉감속기가 사용된다. 이를 통해 정밀 제어 및 구동 시 유격을 최소화할 수 있다. 이때 킥모션감속기(430)는 50:1 감속비를 가지는 하모닉감속기가 사용될 수 있다.
킥지지대(440)는 킥모션감속기(430)의 구동축과 연결되는 삼각모양의 지지대이다. 이때 킥지지대(440)는 상부가 평탄하게 형성된다.
허벅지고정부(450)는 'U' 형상으로 형성되고, 선단이 킥지지대(440)의 상부에 견고하게 나사 체결 되어 고정되며, 후단이 후방으로 연장되도록 형성된 것이다. 허벅지고정부(450)에는 사용자의 허벅지와 종아리가 위치한다.
허벅지고정부(450)의 양단에는 등간격으로 복수의 허벅지벨트장착부(452)가 일자형으로 절개되어 있다. 허벅지벨트장착부(452)에 고정밴드를 설치하여 사용자의 허벅지와 종아리 부분이 허벅지고정부(450)에 밀착 및 고정되도록 해준다. 이를 통해 허벅지와 종아리 2곳을 고정밴드로 고정하여, 안정적인 착용감을 구현할 뿐만 아니라, 사용자는 무릎을 구부리지 않고, 허벅지와 종아리를 곧게 편채로 발차기 동작을 할 수 있다. 이를 통해 물 밖에서도 무릎을 구부리지 않고 발차기 동작을 연습할 수 있으므로, 실제 물 속에서 수영을 할 때도 무릎을 펴고 할 수 있도록 해준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자유형 물 밖에서 하는 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 사시도, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 정면도, 도 12은 본 발명의 실시예에 따른 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 로봇팔조립체(500)의 좌측면도이다.
로봇팔조립체(500)는 로봇팔마운팅판(370)의 상부에 설치되는 것으로 사용자가 롤베이스판(350)에 엎드린 상태에서 자유형 팔동작을 구현하기 위한 장치이다. 로봇팔조립체(500)는 서보제어 3축을 이용하여 어깨 관절의 움직임을 자연스럽게 구현한다.
로봇팔조립체(500)는 로봇팔마운팅판(370)에 나사 체결로 고정되는 고정판(510)과, 고정판(510)의 양단 후방측에 설치되는 제1어깨모터(530)와, 고정판(510)의 양단 측면에서 제1어깨모터(530)의 축과 연결되어 하방으로 연장되도록 형성된 어깨고정대(540)와, 어깨고정대(540)의 끝단에 설치되는 제2어깨모터(550)와, 상단이 제2어깨모터(550)와 축 결합되며, 하단이 하방으로 연장되도록 형성된 상박고정대(560)와, 상박고정대(560)의 하단에 설치되는 팔꿈치모터(570)와, 팔꿈치모터(570)와 축 결합되는 팔고정부(580)가 구비된다.
고정판(510)은 로봇팔마운팅판(370)의 상부에 나사 체결로 고정되는 사각형의 판이다. 고정판(510)의 상부 양측에는 부싱고정대(512)가 수직으로 돌출 형성된다. 부싱고정대(512)의 상부 중앙에는 부싱축(514)이 설치된다. 부싱축(514)은 2개가 나란하게 설치된다.
부싱축(514)의 양단에는 '[' 형상으로 형성된 스파인(516)이 설치된다. 스파인(516)의 선단은 부싱축(514)의 선단에 고정되며, 후단은 후술할 제1어깨모터(530)의 어깨모터축(534)에 고정된다. 스파인(516)은 제1어깨모터축(534)이 회전할 때마다 부싱축(514)에 의해 유동하는 역할을 한다. 즉 스파인(516)의 선단이 제1어깨모터축(534)이 회전할 때마다 부싱축(514)에 의해 고정판(510) 측을 향해 움직이거나, 다시 원래 위치로 복귀하는 역할을 한다.
아울러 부싱고정대(512)의 상부 중앙에는 부싱(520)이 설치되며, 부싱(520)에 부싱축(514)이 삽입된다. 부싱(520)은 스파인(516) 사이에 설치된 부싱축(514)이 마찰이 저감된 상태로 직선 왕복 운동하도록 해준다. 부싱(520)을 통해 제1어깨모터(530)의 부드러운 회전 움직임을 구현해준다.
제1어깨모터(530)는 고정판(510)의 후단 양옆에 설치되는 것으로 사용자 어깨의 상하 움직임을 가이드해주는 역할을 한다. 제1어깨모터(530)에는 어깨모터축(534)이 긴 막대 형상으로 형성되어 있다. 아울러 어깨모터축(534)에는 제1어깨감속기(532)가 설치된다. 제1어깨감속기(532)는 제1어깨모터(530)의 회전을 정밀하게 제어하기 위한 것이다. 제1어깨감속기(532)는 하모닉감속기가 사용된다. 제1어깨감속기(532)는 컴팩트한 사이즈로 부피와 무게가 최소화되는 것이 바람직하다.
어깨고정대(540)는 얇고 긴 판 형상으로 상단이 어깨모터축(534)에 축 결합되고, 하단에 제2어깨모터(550)가 설치된다. 어깨고정대(540)는 정면에서 바라보았을 때 'ㄱ' 형상으로 형성된다. 어깨고정대(540)는 사용자의 어깨 측면과 인접하게 위치하면서, 사용자의 어깨 움직임에 따라 어깨 측면과 접촉될 수 있다.
제2어깨모터(550)는 어깨고정대(540)의 하단에 설치되는 것으로 사용자 어깨의 전후 움직임을 가이드해주는 역할을 한다. 제2어깨모터(550)의 구동축에는 제2어깨감속기(552)가 설치된다. 제2어깨감속기(552)는 제2어깨모터(550)의 회전을 정밀하게 제어하기 위한 것이다. 제2어깨감속기(552)는 하모닉감속기가 사용된다. 제2어깨감속기(552) 또한 컴팩트한 사이즈로 부피와 무게가 최소화되는 것이 바람직하다.
상박고정대(560)는 얇고 긴 판 형상으로 상단이 제2어깨모터(550)의 구동축과 축 결합되고, 하단에는 팔꿈치모터(570)가 설치된다. 상박고정대(560)는 사용자의 상박 측면과 인접하게 위치한다.
팔꿈치모터(570)는 상박고정대(560)의 하단에 설치되는 것으로 사용자 팔꿈치의 전후 움직임을 가이드해주는 역할을 한다. 팔꿈치모터(570)의 구동축에는 팔꿈치감속기(572)가 설치된다. 팔꿈치감속기(572)는 팔꿈치모터(570)의 회전을 정밀하게 제어해주는 역할을 한다. 팔꿈치감속기(572)는 하모닉감속기가 사용된다. 팔꿈치감속기(572) 또한 컴팩트한 사이즈로 부피와 무게를 최소화시키는 것이 바람직하다.
팔고정부(580)는 상단은 팔꿈치감속기(572)의 구동축과 연결되고, 하단은 하방으로 연장도록 'U'형상으로 형성된 것이다. 팔고정부(580)에는 사용자의 하박이 위치한다. 팔고정부(580)의 양단에는 팔벨트장착부(582)가 일자형으로 절개되어 있다. 팔벨트장착부(582)에 고정밴드를 설치하여 사용자의 팔 부분이 팔고정부(580)에 밀착 및 고정되도록 해준다.
한편, 앞서 설명한 제1어깨모터(530)의 경우 고정판(510)의 양단에 한 쌍으로 배치되어 도 11에 화살표로 표시한 바와 같이 회전하면서 사용자의 어깨가 몸통 안쪽 또는 바깥쪽으로 회전할 수 있도록 해주며, 제2어깨모터(550)의 경우 제1어깨모터(530)의 양쪽에 위치한 어깨고정대(540)에 각각 1개의 제2어깨모터(550)가 설치되어 도 12에서 화살표로 표시한 바와 같이 어깨가 몸통 전방 또는 후방으로 회전할 수 있도록 해준다.
아울러 팔꿈치모터(570)의 경우 상박고정대(560)에 각각 1개의 팔꿈치모터(570)가 설치되어 도 11에서 화실표로 표시한 바와 같이 팔꿈치가 전방 또는 후방으로 회전할 수 있도록 해준다.
나아가 제1어깨모터(530), 제2어깨모터(550) 및 팔꿈치모터(570)는 서보모터가 사용되어 각각 회전 속도와 토크가 제어될 수 있다. 이로써, 제1어깨모터(530), 제2어깨모터(550) 및 팔꿈치모터(570)가 3축으로 서보모터 제어를 통한 어깨관절과 팔관절의 움직임을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터의 우측면도, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 사시도, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 정면도, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터에서 사용자가 자유형 수영 훈련 시뮬레이터를 이용중인 것을 나타낸 우측면도이다.
사용자는 롤베이스판(350)에 탑승한 후, 엎드린 상태에서 양쪽 팔은 로봇팔조립체(500)를 착용하며, 양쪽 다리에는 킥모션조립체(400)를 착용한다. 사용자는 롤베이스판(350)에 엎드린 상태에서 몸통을 벨트로 고정하며, 팔을 팔고정부(580)에 밀착시킨 상태에서 고정밴드로 고정하고, 허벅지와 종아리를 곧게 편 상태로 허벅지고정부(450)에 밀착시킨 상태에서 고정밴드로 고정해준다.
이때 마운팅프레임(360)이 롤베이스판(350)의 양측면 중 한쪽 측면에서 수직으로 돌출 형성되고, 다른 한쪽 측면은 개방된 상태이기 때문에 사용자가 롤베이스판(350)에 쉽게 탑승 및 하차할 수 있다.
아울러 헤드 마운트 디스플레이(미도시)를 머리에 착용한다. 헤드 마운트 디스플레이는 안경처럼 사용자의 머리에 착용하는 영상출력기구로, 컴퓨터(미도시)로 처리된 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 특정 배경 공간 영상을 사용자의 눈앞에 보여준다. 이때 배경 공간 영상은 물이 포함되어 있다면 해변, 호수 등 다양한 가상현실 배경이 사용될 수 있다. 헤드 마운트 디스플레이는 사용자의 눈앞에 컴퓨터에 의해 처리된 가상현실 배경 공간 영상을 보여주면서 현실감 있는 3D 영상을 제공하게 된다.
또한, 헤드 마운트 디스플레이에는 자이로스코프, 가속도센서, 자력계 등이 내장되어 센서들의 신호로 사용자의 머리 움직임을 검출하여, 이를 컴퓨터로 처리하여 가상현실 배경 공간 영상 출력시 사용한다.
그리고 사용자는 롤모션조립체(300), 킥모션조립체(400) 및 로봇팔조립체(500)의 움직임에 따라 팔과 다리를 움직여준다. 즉 롤모션조립체(300), 킥모션조립체(400) 및 로봇팔조립체(500)가 자유형 수영 동작 행하게 되면, 사용자도 그에 따라 자유형 수영 동작을 따라하게 된다.
이때 사용자는 롤모션조립체(300)에 의해 몸통의 자유형 롤링 동작을 따라하게 되고, 킥모션조립체(400)에 의해 자유형 발차기 동작을 따라하게 되며, 로봇팔조립체(500)에 의해 자유형 팔동작을 따라하게 된다. 이를 통해 사용자는 자유형 수영 동작을 연습할 수 있게 된다.
킥모션모터(420)에는 킥모션감속기(430)가 설치되어 킥모션감속기(430)가 킥모션모터(420)의 토크를 조절함으로써, 사용자가 다리를 내리는 동작을 할 경우에는 물속의 저항을 느끼고, 다리를 들어 올리는 동작을 할 경우에는 물의 부력을 느낄 수 있도록 해준다.
로봇팔조립체(500)는 제1어깨모터(530), 제2어깨모터(550) 및 팔꿈치모터(570)의 3축과 부싱(520)을 통해 사용자의 어깨 관절의 움직임을 최대한 자연스럽게 구현해준다.
한편, 롤모션조립체(300), 킥모션조립체(400) 및 로봇팔조립체(500)는 별도의 제어장치나 컴퓨터와 배선을 통해 연결되고, 제어 프로그램에 의해 자유형 수영 동작을 행하게 된다.
100 : 베이스프레임
110 : 바닥판 120 : 바닥체결공
130 : 바닥배선홀 140 : 보강프레임 150 : 보강플레이트
160 : 캐스터
200 : 베이스타워
210 : 하판 212 : 하판체결공 214 : 하부배선홀
220 : 상판
222 : 제1상판체결공 224 : 제2상판체결공 226 : 제3상판체결공
230 : 보강대 232 : 횡파이프 234 : 수직파이프 236 : 경사판
240 : 스킨 242 : 하부경사부 244 : 중앙기둥 246 : 상부경사부
250 : 전방배선홀 260 : 후방배선홀
270 : 모터마운트
272 : 마운트홀 274 : 마운트체결공 276 : 마운트보강대
300 : 롤모션조립체
310 : 롤샤프트 312 : 제1베어링하우징 314 : 제2베어링하우징
320 : 롤스토퍼 330 : 롤모션모터 332 : 기어박스
340 : 판고정대 350 : 롤베이스판 352 : 몸통벨트장착부
360 : 마운팅프레임
370 : 로봇팔마운팅판 372 : 절개홀
400 : 킥모션조립체
410 : 킥모터고정대 420 : 킥모션모터 430 : 킥모션감속기
440 : 킥지지대 450 : 허벅지고정부 452 : 허벅지벨트장착부
500 : 로봇팔조립체
510 : 고정판
512 : 부싱고정대 514 : 부싱축 516 : 스파인
520 : 부싱
530 : 제1어깨모터 532 : 제1어깨감속기 534 : 어깨모터축
540 : 어깨고정대
550 : 제2어깨모터 552 : 제2어깨감속기
560 : 상박고정대 570 : 팔꿈치모터 572 : 팔꿈치감속기
580 : 팔고정부 582 : 팔벨트장착부

Claims (7)

  1. 사용자가 엎드린 상태에서 물 밖에서 자유형으로 수영 훈련을 하는 수영 훈련 시뮬레이터에 있어서,
    지면과 이격되도록 설치되는 바닥판(110)과, 상기 바닥판(110)의 상면에 형성된 바닥체결공(120)과, 상기 바닥판(110)의 상면에서 후방측에 형성되어 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 바닥배선홀(130)이 구비된 베이스프레임(100);
    하부에 위치하며 상기 바닥체결공(120)에 나사체결되어 고정되는 하판(210)과, 상기 하판(210)에서 상부 방향으로 이격되게 설치되는 상판(220)과, 상기 하판(210)과 상기 상판(220)의 사이에서 상기 상판(220)을 받쳐주는 기둥 역할을 하는 보강대(230)와, 상기 상판(220)의 후방측에 모터마운트(270)가 구비된 베이스타워(200);
    상기 모터마운트(270)에 제자리에서 회전 가능하게 설치되는 롤샤프트(310)와, 상기 롤샤프트(310)의 후방에 연결되도록 설치되어 구동력을 제공하는 롤모션모터(330)와, 상기 롤샤프트(310)의 상부에 설치되어 함께 회전하는 판고정대(340)와, 상기 판고정대(340)의 상부에 설치되어 사용자의 가슴과 배 부분이 접촉되며, 상기 롤샤프트(310)에 의해 좌우 방향으로 회전하는 롤베이스판(350)과, 상기 롤베이스판(350)의 측면에서 수직으로 세워지는 마운팅프레임(360)과, 상기 마운팅프레임(360)의 끝단에서 평탄한 판 형상으로 설치되는 로봇팔마운팅판(370)가 구비된 롤모션조립체(300);
    상기 롤베이스판(350)의 후단 양측면에 설치되는 킥모터고정대(410)와, 상기 킥모터고정대(410)에 설치되는 킥모션모터(420)와, 상기 킥모션모터(420)의 축과 연결되도록 설치되어 상기 킥모션모터(420)의 토크를 제어하는 킥모션감속기(430)와, 상기 킥모션감속기(430)의 축과 연결되며, 후방으로 연장되도록 설치되는 킥지지대(440)와, 상기 킥지지대(440)의 상부에서 'U' 형상으로 사용자의 허벅지와 종아리가 접촉 및 고정되는 허벅지고정부(450)가 구비된 킥모션조립체(400); 및
    상기 로봇팔마운팅판(370)에 나사 체결로 고정되는 고정판(510)과, 상기 고정판(510)의 양단 후방측에 설치되어 사용자의 어깨 관절에서 상하 방향 움직임을 보조하는 제1어깨모터(530)와, 상기 고정판(510)의 양측면에 설치되어 사용자의 어깨가 접촉되는 어깨고정대(540)와, 상기 어깨고정대(540)의 끝단에 설치되어 사용자의 어깨 관절에서 전후 방향 움직임을 보조하는 제2어깨모터(550)와, 상기 어깨고정대(540)에서 하방으로 연장되도록 형성되어 사용자의 상박이 접촉되는 상박고정대(560)와, 상기 상박고정대(560)의 끝단에 설치되어 사용자의 팔꿈치 접힘 펼침 움직임을 보조하는 팔꿈치모터(570)와, 상기 상박고정대(560)의 끝단에서 하방으로 연장되도록 형성되어 사용자의 하박이 접촉되는 팔고정부(480)가 구비된 로봇팔조립체(500);를 포함하며
    상기 로봇팔조립체(500)는,
    상기 고정판(510)의 상부에 부싱고정대(512)가 수직으로 돌출 형성되고, 상기 부싱고정대(512)의 상부 중앙에 부싱축(514)이 설치되며, 상기 부싱축(514)의 양단에 스파인(516)이 설치되되, 상기 부싱고정대(512)에는 상기 부싱축(514)에 삽입되도록 설치되는 부싱(520)이 더 포함되어, 상기 부싱(520)은 상기 부싱축(514)이 마찰이 저감된 상태로 직선 왕복 운동하도록 해주는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스프레임(100)은,
    상기 바닥판(110)의 하부에 격자 형상으로 내장되는 보강프레임(140)과, 상기 바닥판(110)의 하부에서 상기 바닥체결공(120)이 형성된 위치에 설치되는 보강플레이트(150)를 더 포함하는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스타워(200)는,
    상기 보강대(230)의 겉면을 감싸도록 설치되는 스킨(240)과, 상기 스킨(240)의 상부 전방에 형성되어 상기 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 전방배선홀(250)과, 상기 스킨(240)의 상부 후방에 형성되어 상기 배선이 인입될 수 있는 통로역할을 하는 후방배선홀(260)을 더 포함하는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤모션조립체(300)는,
    상기 상판(220)의 상부에 고정되는 롤스토퍼(320)를 더 포함하되,
    상기 판고정대(340)는 상기 롤샤프트(310)와 함께 회전하면서, 외측이 상기 롤스토퍼(320)와 접촉되어 상기 롤베이스판(350)의 회전 반경이 제한되는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마운팅프레임(360)은,
    상기 롤베이스판(350)의 전후방 양측면 중 어느 한쪽 측면에서만 수직으로 세워지고, 상기 롤베이스판(350)의 다른 한쪽 측면이 개방되는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 보강대(230)는,
    상기 하판(210)의 상면과 상기 상판(220)의 하면에서 사각 프레임을 이루도록 설치되는 횡파이프(232)와, 상기 하판(210)의 상면과 상기 상판(220)의 하면의 중앙에서 수직으로 세워지도록 설치되는 복수의 수직파이프(234)와, 삼각형 모향으로 상기 수직파이프(234)와 상기 횡파이프(232)를 연결해주는 경사판(236)을 더 포함하는 물 밖에서 하는 자유형 수영 훈련 시뮬레이터.
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