KR102112163B1 - A virtual reality wind experience device that compansates for the wind reduction by distance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자에게 체감을 제공하는 가상현실 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치에 관한 것이며, 이는 사용자에게 가상현실을 제공하는 가상현실 시스템과, 사용자에게 바람체감을 제공하는 바람 발생장치와, 사용자와 바람 발생장치 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치 및 제어시스템을 포함하여 구성된다. 상기의 구성을 통해 세밀하게 바람 발생장치를 제어할 수 있고, 사용자가 다 방향으로 바람을 느낄 수 있도록 하며, 원격으로 바람 발생장치를 제어하여 사용의 편리성을 높이는 효과가 있다.The present invention relates to a virtual reality system that provides a user with a sense of sensation, and more particularly, to a virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to distance, which includes a virtual reality system that provides a user with virtual reality, It comprises a wind generator that provides a wind sensation to the user, and a distance measuring device and a control system for measuring the distance between the user and the wind generator. Through the above configuration, it is possible to finely control the wind generator, allow the user to feel the wind in multiple directions, and remotely control the wind generator to increase convenience of use.
Description
본 발명은 사용자에게 체감을 제공하는 가상현실 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality system that provides a user with a sense of sensation, and more particularly, to a virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to distance.
종래에 가상현실 콘텐츠가 다양한 용도와 다양한 방향으로 개발이 되고 있고, 간편하게 가상현실을 체험할 수 있는 장치 또한 보급됨에 따라, '어떻게 사용자에게 더 몰입감을 줄 수 있을 것인가?' 가 중요한 문제로 떠오르고 있다. 일반적으로, 가상현실 기반의 콘텐츠는 광시야각을 가진 콘텐츠 장면을 출력할 뿐 아니라 자이로센서 등 각종 센서와 결합되어 헤드의 움직임에 동기화된 장면을 연출함으로써 시각적 몰입감을 제공하고 있다. 그러나 시각적 몰입감에 국한된 가상현실 체험장치는 시각적 감각과 다른 감각기관의 부조화를 초래하여 사이버 멀미를 유발할 수 있다.As virtual reality contents have been developed in various uses and directions in the past, and devices that can easily experience virtual reality are also spreading,'How can I give more immersion to users?' Is emerging as an important issue. In general, virtual reality-based content not only outputs a content scene with a wide viewing angle, but also combines with various sensors such as a gyro sensor to provide a visual immersion by producing a synchronized scene with the movement of the head. However, the virtual reality experience device limited to the visual immersion can cause cyber sickness by causing disharmony between the visual sense and other sensory organs.
이에 따라 종래의 가상현실 체험 장치는 시각과 청각 뿐 아니라 촉각적, 후각적인 요소도 추가되어 개발되고 있다. 이 중에서 촉각적인 요소를 보다 실감나게 제공하기 위한 발명으로 대한민국 특허공보 10-2005-0005653호 "바람정보 수신 기능을 갖는 영상표시기기 및 그 제어방법"(이하 종래기술)이 있다.Accordingly, the conventional virtual reality experience device has been developed in addition to tactile and olfactory elements as well as visual and auditory. Among them, as an invention for providing a tactile element more realistically, there is Korean Patent Publication No. 10-2005-0005653, "Image display device having wind information receiving function and control method thereof" (hereinafter referred to as prior art).
종래기술은 시청자가 보다 실감나게 영상을 접할 수 있도록 한 것으로, 튜너 및 팬을 구비한 영상표시기기에서, 상기 튜너를 통해 수신된 방송신호에서 영상신호, 음성신호 및 부가정보를 분리하는 TP 디먹스와, TP 디먹스에서 분리된 부가정보 및 사용자의 요구에 따라 바람발생을 제어하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 TP 디먹스에서 분리된 부가정보를 입력받아 바람정보를 추출하고, 그에 따라 상기 팬의 구동을 제어하는 바람발생 제어부를 포함하여 구성되며, 영상과 음성 뿐 아니라 바람 정보를 통해 팬을 구동시킴에 따라 보다 실감나는 방송을 체험할 수 있게 한 것이다.The prior art allows viewers to more realistically access the video, and in a video display device equipped with a tuner and a fan, a TP demux that separates video signals, audio signals and additional information from broadcast signals received through the tuner. And, the additional information separated from the TP demux and the user's request to control the wind generation according to the user's request, and receives the additional information separated from the TP demux under the control of the micom to extract the wind information, and accordingly It is configured to include a wind generation control unit that controls the driving of the fan, and enables a more realistic broadcasting experience by driving the fan through wind information as well as video and audio.
종래기술의 경우, 바람의 제어를 ON, OFF로만 제어할 수 있어, 바람의 유무만 나타낼 수 있다. 그러나 이러한 경우, 사용자에게 다양한 세기의 바람 및 촉감을 제공할 수 없다는 단점이 있어 가상현실에 대한 몰입도가 떨어질 수 있어 역시 사이버멀미가 발생할 가능성이 있다는 문제점이 있었다.In the case of the prior art, the control of the wind can be controlled only to ON and OFF, so that only the presence or absence of wind can be indicated. However, in this case, there is a problem in that it is impossible to provide wind and touch of various strengths to the user, so there is a possibility that cyber-sickness may occur because immersion in virtual reality may decrease.
또한, 사용자의 가상현실 시나리오에 따른 동적인 체험환경을 고려할 때 팬과 바람을 체감하는 사용자와의 거리에 무관하게 동일한 바람체감을 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, considering the dynamic experience environment according to the virtual reality scenario of the user, there is a problem that the same wind sensation cannot be provided regardless of the distance between the fan and the user experiencing the wind.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 시각 및 촉각자료를 제공하는 장치를 포함하는 가상현실 체감 시스템에 있어서, 거리를 측정하는 거리 측정 장치 및 가상현실 시스템으로부터 제어 파라미터를 수신하여 바람 발생장치를 제어하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치를 제공함에 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a virtual reality sensation system including a device that provides visual and tactile data, from a distance measuring device and a virtual reality system for measuring distance. It is to provide a virtual reality wind bodily sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance that receives a control parameter and controls the wind generator.
또한, 사용자의 활동범위의 둘레를 따라 다수의 바람 발생장치를 배치함으로써 다 방향으로 바람을 느낄 수 있도록 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치를 제공함에 있다.In addition, by providing a plurality of wind generators along the perimeter of the user's activity range to provide a virtual reality wind bodily sensation device that compensates for the wind attenuation according to the distance to feel the wind in multiple directions.
또한, 제어 시스템을 MQTT와 UART Serial TX로 구성하여 원격으로 바람 발생장치를 제어할 수 있는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치를 제공함에 있다.In addition, by providing a control system consisting of MQTT and UART Serial TX, it is to provide a virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance capable of remotely controlling the wind generator.
본 발명의거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치는 시각 및 촉각자료를 제공하는 장치를 포함하는 가상현실 체감 시스템에 있어서, 사용자에게 가상현실을 제공하는 가상현실 시스템과 사용자에게 바람체감을 제공하는 바람 발생장치와 사용자와 바람 발생장치 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치 및 상기 가상현실 시스템과 상기 거리 측정 장치로부터 제어 파라미터를 수신하여 명령을 내리는 명령부, 상기 명령부로부터의 제어 파라미터를 전달하는 전달부, 및상기 전달부로부터 제어 파라미터를 수신하여 상기 바람 발생장치를 제어하는 제어부를 포함하는 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.The virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to the distance of the present invention is a virtual reality sensation system including a device that provides visual and tactile data, a virtual reality system that provides a virtual reality to a user and a wind sensation to a user A distance measuring device for measuring a distance between a wind generator and a user and a wind generator providing a command unit for issuing commands by receiving control parameters from the virtual reality system and the distance measuring device, and control parameters from the command unit It characterized in that it comprises a control system including a transmission unit for transmitting, and a control unit for controlling the wind generator by receiving a control parameter from the transmission unit.
또한, 상기 제어 시스템은 상기 가상현실 시스템으로부터 사용자의 체감풍속을 입력받고 상기 거리 측정 장치로부터 사용자와 상기 바람 발생장치 간의 거리를 입력받아 상기 바람 발생장치가 제공해야 하는 바람세기를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control system is characterized in that it receives the user's sensational wind velocity from the virtual reality system and receives the distance between the user and the wind generator from the distance measuring device and outputs the wind strength that the wind generator must provide. do.
또한, 상기 제어 시스템은 하기의 식을 이용하여 상기 바람세기를 연산하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control system is characterized by calculating the wind strength using the following equation.
(여기에서,(From here,
: 바람세기(=출력 풍속), : Wind speed (= output wind speed),
: 체감 풍속, : Wind speed,
: 사용자-바람 발생장치간 거리, : Distance between user and wind generator,
: 상수) : a constant)
또한, 상기 제어 시스템은 기설정된 사용자의 활동범위 기준에 따라, 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 좁은 경우와 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 넓은 경우의 두 가지로 경우를 나누어 상기 사용자-바람 발생장치간 거리와 체감 풍속에 따라 변화하는 상기 상수() 값을 구하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control system divides the user into two cases according to a preset criteria for a user's activity range, a case in which the user's activity range is narrower than the activity range criterion and a case in which the user's activity range is wider than the activity range criterion. -The above constants that change depending on the distance between wind generators and the perceived wind speed ( ) It is characterized by obtaining a value.
또한, 상기 제어 시스템은 사용자의 활동범위가 상기 활동범위 기준보다 좁은 경우 하기의 식을 이용하여 상기 상수()값을 구하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the user's activity range is narrower than the activity range criterion, the control system uses the equation ( It is characterized by finding the value.
(여기에서,(From here,
: 바람세기(=출력 풍속), : Wind speed (= output wind speed),
: 체감 풍속, : Wind speed,
: 예상되는 사용자 위치에 따른 사용자-바람 발생장치간 거리, : Distance between user-wind generator according to expected user location,
: 상수) : a constant)
또한, 상기 제어 시스템은 사용자의 활동범위가 상기 활동범위 기준보다 넓은 경우 하기의 식을 이용하여 상기 상수()값을 구하는 것을 특징으로 한다. In addition, when the user's activity range is wider than the activity range criterion, the control system uses the equation ( It is characterized by finding the value.
(여기에서,(From here,
: 바람세기(=출력 풍속), : Wind speed (= output wind speed),
: 사용자-바람 발생장치간 거리, : Distance between user and wind generator,
: 측정값의 개수, : Number of measured values,
: 각 측정값에서의 체감 풍속, : Wind speed at each measurement value,
: 상수) : a constant)
또한, 상기 제어 시스템은 상기 명령부는 MQTT 클라이언트 이고, 상기 전달부는 MQTT Broker와 WIFI SoC 모듈이고, 상기 제어부는 UART Serial RX이고, 상기 제어부는 모터의 가변저항을 조절하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.In addition, the control system, the command unit is an MQTT client, the transmission unit is an MQTT Broker and a WIFI SoC module, the control unit is a UART Serial RX, and the control unit controls the variable resistance of the motor according to the wind according to the distance. A virtual reality wind sensation device that compensates for attenuation.
또한, 상기 바람 발생장치는 사용자의 활동범위 둘레로 다수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.In addition, the wind generating device is a virtual reality wind bodily sensation device for compensating wind attenuation according to a distance, characterized in that a plurality of wind generators are arranged around a user's activity range.
또한, 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동방법은 상기 가상현실 시스템이 사용자에게 제공할 체감 풍속을 결정하는 단계, 상기 제어시스템이 사용자와의 거리에 따른 풍속 보정이 필요한지 판단하는 단계, 사용자와 거리에 따른 풍속 보정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어 시스템이 제어 파라미터를 입력받는 단계, 상기 제어 시스템이 상기 제어 파라미터를 기반으로 출력 풍속을 계산하는 단계, 및 상기 제어 시스템이 계산된 출력 풍속에 따라 상기 바람 발생장치를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동방법.In addition, the operation method of the virtual reality wind bodily sensation device that compensates for the wind attenuation according to the distance includes determining the bodily sensation wind speed to be provided to the user by the virtual reality system, and determining whether the control system needs to correct wind speed according to the distance from the user If it is determined that it is necessary to correct the wind speed according to the distance from the user, the control system receives a control parameter, the control system calculates an output wind speed based on the control parameter, and the control system A method of operating a virtual reality wind sensation device to compensate for wind attenuation according to a distance, comprising the step of controlling the wind generator according to the calculated output wind speed.
또한, 상기 제어 시스템이 제어 파라미터를 입력받는 단계는 상기 제어 시스템이 가상현실 시스템으로부터 체감풍속을 입력받는 단계, 상기 제어 시스템이 상기 거리 측정 장치로부터 사용자와 바람 발생장치간의 거리를 입력받는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동방법.In addition, the step in which the control system receives control parameters includes the step in which the control system receives a sensational wind velocity from the virtual reality system, and the step in which the control system receives a distance between the user and the wind generator from the distance measuring device. Method of operating a virtual reality wind bodily sensation device to compensate for wind attenuation according to the distance, characterized in that made.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치는 거리를 측정하는 거리 측정 장치 및 가상현실 시스템으로부터 제어 파라미터를 수신하여 바람 발생장치를 제어하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치를 제공하는 효과가 있다.The virtual reality wind bodily sensation device for compensating for wind attenuation according to the distance of the present invention by the above-described configuration receives wind control parameters from a distance measuring device and a virtual reality system for measuring the distance, and the wind according to the distance controlling the wind generating device. It has the effect of providing a virtual reality wind sensation device that compensates for the attenuation.
또한, 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치는 사용자의 활동범위의 둘레를 따라 다수의 바람 발생장치를 배치함으로써 다 방향으로 바람을 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the virtual reality wind bodily sensation device that compensates for wind attenuation according to the distance of the present invention has the effect of allowing the wind to be sensed in multiple directions by arranging a plurality of wind generators along the perimeter of the user's activity range.
또한, 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치는 제어 시스템을 MQTT와 UART Serial TX로 구성하여 원격으로 바람 발생장치를 제어할 수 있는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 효과가 있다.In addition, the virtual reality wind sensor for compensating for wind attenuation according to the distance of the present invention has an effect of compensating for wind attenuation according to a distance capable of remotely controlling the wind generator by configuring the control system with MQTT and UART Serial TX. have.
도 1은 종래기술의 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 정보 처리를 나타낸 블록도이다.
도 3는 본 발명의 제어 시스템의 입,출력 정보를 나타낸 블록도이다.
도 4는 바람 세기별 풍속 감쇄 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 5은 바람 세기별 풍속 감쇄를 측정하여 나타낸 표이다.
도 6은 풍속 감쇄 그래프와 지수함수의 매칭을 비교한 그래프이다.
도 7은 사용자의 활동범위가 좁은 경우의 감쇄보상함수를 대입했을 때 계산된 풍속 감쇄를 나타낸 표이다.
도 8은 사용자의 활동범위가 넓은 경우의 감쇄보상함수를 대입했을 때 계산된 풍속 감쇄를 나타낸 표이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 있어서, 바람 발생장치와 사용자의 배치를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른, 제어 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동순서를 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method of operation of the prior art.
2 is a block diagram showing information processing of a virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to the distance of the present invention.
3 is a block diagram showing input and output information of the control system of the present invention.
4 is a graph showing wind speed attenuation measurement results by wind intensity.
5 is a table showing wind speed attenuation by wind strength.
6 is a graph comparing the wind speed attenuation graph and the matching of the exponential function.
7 is a table showing the calculated wind speed attenuation when the attenuation compensation function is substituted when the user's activity range is narrow.
FIG. 8 is a table showing the wind speed attenuation calculated when the attenuation compensation function is substituted when the user's activity range is wide.
9 is a conceptual diagram showing the arrangement of the wind generator and the user in the first embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram illustrating a control system according to a second embodiment of the present invention.
11 is a flow chart showing the operating sequence of the virtual reality wind bodily sensation device to compensate for wind attenuation according to the distance of the present invention.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. Hereinafter, the technical spirit of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the embodiments and the drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of this application. It should be understood that there may be variations.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical spirit of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are only examples shown in order to explain the technical spirit of the present invention in more detail, so the technical spirit of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.
이하로, 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치(1)의 기본적인 구성과 각 구성의 요건을 설명한다.Hereinafter, the basic configuration of the virtual reality
거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치(1)의 기본적인 구성과 정보의 처리에 대해 설명하기 위해 도 2를 참조한다.Reference is made to FIG. 2 to describe the basic configuration and processing of information of the virtual reality
도 2는 본 발명의 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치(1)의 정보 처리를 나타낸 블록도이다. 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치(1)는 사용자에게 가상현실을 제공하는 가상현실 시스템(100)과 사용자에게 바람체감을 제공하는 바람 발생장치(400)와 사용자와 바람 발생장치(400) 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치(200) 및 상기 가상현실 시스템(100)과 상기 거리 측정 장치(200)로부터 제어 파라미터를 수신하여 명령을 내리는 명령부(310), 명령부(310)로부터의 제어 파라미터를 전달하는 전달부(320), 및전달부(320)로부터 제어 파라미터를 수신하여 바람 발생장치(400)를 제어하는 제어부(330)를 포함하는 제어 시스템(300)을 포함하여 이루어진다.2 is a block diagram showing information processing of the virtual reality wind
이때, 바람 발생장치(400)는 일상에서 접할 수 있는 장치로부터 응용될 수 있는데, 본 발명에서는 사용자에게 정밀 풍속이 제어될 수 있어야 하므로 풍속의 변환 단계가 세밀한 형태를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 통상 3단계에서 4단계의 풍속세기를 제공하는 AC를 전원으로 하는 권선선택형 모터를 사용하는 방식은 사용이 불가하며, 세밀한 풍속 제어가 용이한 BLDC(Blushless DC) 모터를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, the
이하로, 제어 시스템(300)에 대해 설명한다.The
제어 시스템(300)의 입,출력 정보에 대해 설명하기 위해 도 3을 참조한다.3 is described to describe input and output information of the
상술한 바와 같이 바람 발생장치(400)는 최저풍속과 최대풍속에서 미세한 바람세기가 조정이 가능한 장치이며 출력 풍속은 입구에 측정한 풍속을 기준한 것이고, 입구에서 측정한 풍속은 바람 발생장치(400)의 동작 세기를 의미한다. 이러한 풍속세기를 기준으로 일정거리에 떨어진 사용자에게 체감하는 원하는 풍속을 제공하기 위해서는 최종적으로 사용자에게 도달하였을 때 사용자가 느낄 수 있는 체감풍속과 거리를 입력변수로 고려해야 한다. 이러한 두 개의 입력변수에 의해 바람세기가 결정되어야 하므로 제어 시스템(300)은 제어 파라미터로 도 3에 도시된 바와 같이 가상현실 시스템(100)으로부터 체감 풍속을 입력받고 거리 측정 장치(200)로부터 사용자-바람 발생장치(400)간의 거리를 입력받아 바람 발생장치(400)에서 제공해야 하는 출력 풍속을 도출 하는 것이 바람직하다.As described above, the
이하로, 제어 시스템(300)의 입, 출력 정보를 처리하기 위한 수학적 모델링에 대해 설명하기 위해 도 4 내지 도 8을 참조한다.Hereinafter, FIGS. 4 to 8 will be described to describe mathematical modeling for processing input and output information of the
도 4 내지 도 5는 바람 발생장치(400)의 거리에 따른 풍속의 감소를 보상하기 위한 감쇄정도를 측정하기 위해 입구에서 측정한 풍속을 기준으로 5m/s 단계로 나누어 10m/s부터 30m/s의 풍속을 총 5단계로 발생시키고 입구인 0m부터 3m까지 0.5m 지점마다 풍속을 측정한 결과를 나타낸 그래프와 표이다. 거리에 따른 풍속의 감쇄에 대한 수학적 모델링을 하기 위해 측정된 자료와 유사한 형태를 따르는 함수를 탐색한 결과 도 6에서 도시하는 바와 같이 풍속의 감쇄 형태는 대략 의 형태를 따르는 것으로 확인되었다.4 to 5 are divided into 5m/s steps based on the wind speed measured at the entrance to measure the attenuation degree to compensate for the reduction in wind speed according to the distance of the
이에 따라, 상술한 두 개의 입력변수(체감풍속과 사용자-바람 발생장치(400)간 거리)를 적용한 풍속 감쇄의 일반식은 하기와 같았다.Accordingly, the general formula of wind speed attenuation applying the above-described two input variables (distance wind speed and distance between user-wind generator 400) was as follows.
수식 1 : (: 체감 풍속, : 바람세기(=출력 풍속), : 사용자-바람 발생장치간 거리, : 상수)Equation 1: ( : Wind speed, : Wind speed (= output wind speed), : Distance between user and wind generator, : a constant)
여기서 상수 는 지수함수의 형태를 결정짓는 것으로써 사전에 거리에 따른 출력 풍속과 체감 풍속 값을 측정하여 측정된 값을 분석하여 도출된 것으로, 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치(1)가 작동 시에는 각 출력풍속과 거리에 따른 바람직한 최적의 상수 의 정보가 제어 시스템(300)에 탑재되어 있는 것이 바람직하다.Where constant Is a virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation by distance by determining the shape of the exponential function and analyzing the measured values by measuring the output wind speed and the sensation wind speed according to the distance in advance (1) Optimal constant desirable for each output wind speed and distance during operation It is preferable that the information of is mounted on the
이하로, 바람의 감쇄형태를 따르는 최적의 상수 를 결정하기 위한 과정을 설명하기 위해 도 5와 도 7 내지 도 8을 참조한다.Below, the optimum constant that follows the attenuation pattern of the
모든 풍속에 대응하는 일반화 된 보상함수를 사용하는 경우 체감풍속의 오차가 발생할 수 있다. 따라서 오차를 최소화 하는 함수의 형태를 결정지어야 하는데 상술 했듯이 함수 형태는 상수 로부터 결정되며 이를 구하기 위해 기설정된 사용자의 활동범위 기준에 따라 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 좁은 경우(이하 경우 1)와, 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 넓은 경우(이하 경우 2), 두 가지로 구분하여 보상함수를 구한다. 경우 1에서는 가상현실을 체험하는 사용자의 움직이는 영역이 예측되고 주요 활동영역이 한정되어 있으며, 체감풍속이 한정된다. 경우 2에서는 사용자의 움직임이 예측되지 않거나 활동영역을 예상할 수 없다. If a generalized compensation function corresponding to all wind speeds is used, an error in sensible wind speed may occur. Therefore, it is necessary to determine the shape of the function that minimizes the error. Determined from the case where the user's activity range is narrower than the above activity range criteria (hereinafter 1) and the user's activity range is wider (hereinafter 2) ), divided into two to obtain the compensation function. In
이하로 경우 1에서의 상수 도출법에 대해 설명한다.Constant in
사용자의 활동범위가 특정지점에서 주요하게 예상되며 주요한 체감풍속이 결정되는 경우 이 지점을 기준으로 대략적인 수치를 수식 1에 대입하여 계산 상수를 구하면 그 지점을 인접한 부근의 풍속 오차를 최소화 할 수 있다. 예를 들어 거리 1.5m에서 6.4m/s의 풍속을 체감하는 경우가 예상되는 경우 도 5에 도시된 자료로부터 장치의 바람세기가 20m/s되어야 함을 알 수 있다. 이러한 방식으로 예상되는 지점의 값을 수식 1에 대입하여 상수 를 구하면 이 중심을 기준으로 오차가 적게 발생할 것이다. 구하는 식은 하기와 같다.If the user's range of activity is expected at a specific point and the main sensation wind velocity is determined, the approximate value based on this point can be substituted into
수식 2 : (: 바람세기(=출력 풍속), : 체감 풍속, : 사용자-바람 발생장치간 거리, : 상수)Equation 2: ( : Wind speed (= output wind speed), : Wind speed, : Distance between user and wind generator, : a constant)
이하로 경우 2에서의 상수 도출법에 대해 설명한다.Constant in
사용자의 활동범위를 예상하기 어렵거나 활동범위가 넓은 영역인 경우 전체적인 오차를 최소화 하는 방법이 적합하다. 이 시나리오에서 오차를 최소화 하기 위해서는 최소자승법(LMS: Least Mean Square) 방법이 사용될 수 있다. 기준 바람세기를 결정하고, 기준 바람 세기를 주었을 때 거리에 따른 풍속 감쇄값을 측정하여 최소자승법으로 가장 유사한 함수를 도출 하는 것이다. 그에 따라 도출된 상수 를 구하는 식은 하기와 같다.If it is difficult to predict the user's range of activity or if the area of activity is wide, a method to minimize the overall error is suitable. In this scenario, Least Mean Square (LMS) method can be used to minimize the error. The standard wind strength is determined, and when the standard wind strength is given, the wind speed attenuation value according to the distance is measured to derive the most similar function using the least squares method. Constants derived accordingly The equation for obtaining is as follows.
수식 3 : (: 바람세기(=출력 풍속), : 사용자-바람 발생장치간 거리, : 측정값의 개수, : 각 측정값에서의 체감 풍속, : 상수)Equation 3: ( : Wind speed (= output wind speed), : Distance between user and wind generator, : Number of measured values, : Wind speed at each measurement value, : a constant)
경우 1, 2에서의 모델링한 함수와 실제 풍속 감쇄 함수를 비교하기 위하여 도 5 와 도 7내지 도 8을 참조하면, 도 5에서 나타내는 측정된 실제 풍속 감쇄 값과 도 7에서 나타내는 경우 1에서의 계산된 풍속 감쇄 값의 오차의 평균은 0.79m/s 였고, 도 8에서 나타내는 경우 2에서의 계산된 풍속 감쇄 값의 오차의 평균은 0.63m/s 로 이론적으로 제안된 방법이 유효함이 검증될 수 있다.5 and 7 to 8 to compare the modeled function in Examples 1 and 2 and the actual wind speed attenuation function, the measured actual wind speed attenuation value shown in FIG. 5 and the calculation in
이하로, 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
본 발명의 제 1 실시 예에 따르면 바람 발생장치(400)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 바람생성장치(400)를 사용함으로써 바람의 방향도 재현이 가능하도록 배치할 수 있다. 도 3에 도시된 것은 체감자를 원점으로 하여 2m의 반지름으로 8대의 바람생성장치를 45도 간격으로 전개하여 바람의 방향을 제공할 수 있도록 한 것으로, 사용자와 바람 발생장치(400)간의 배치의 적용 예를 나타낸 것이다.According to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the
또한, 본 발명의 제 2 실시 예에 따르면 제어 시스템(300)은 명령부(310)가 MQTT 클라이언트 이고, 전달부(320)가 MQTT Broker와 WIFI SoC 모듈이고, 제어부(330)가 UART Serial RX일 수 있고, 이에 따라 모터의 가변저항을 조절할 수 있으며, 바람 발생장치(400)는 제어 시스템(300)으로부터 원격제어 될 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components and the like have been described by the limited embodiment drawings, but these are provided only to help a more comprehensive understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described one embodiment No, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent to or equivalent to the scope of the present invention as well as the scope of the claims described below will be included in the scope of the spirit of the invention. .
1 : 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치
100 : 가상현실 시스템 200 : 거리 측정 장치
300 : 제어 시스템
310 : 명령부 320 : 전달부
330 : 제어부
400 : 바람 발생장치1: Virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to distance
100: virtual reality system 200: distance measuring device
300: control system
310: command unit 320: transmission unit
330: control unit
400: wind generator
Claims (10)
사용자에게 가상현실을 제공하는 가상현실 시스템;
사용자에게 바람체감을 제공하는 바람 발생장치;
사용자와 바람 발생장치 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치; 및
상기 가상현실 시스템과 상기 거리 측정 장치로부터 제어 파라미터를 수신하여 명령을 내리는 명령부,
상기 명령부로부터의 제어 파라미터를 전달하는 전달부,
상기 전달부로부터 제어 파라미터를 수신하여 상기 바람 발생장치를 제어하는 제어부,
를 포함하는 제어 시스템;
을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어 시스템은,
하기의 식을 이용하여 바람세기를 연산하는 것을 특징으로 하되, 기설정된 사용자의 활동범위 기준에 따라, 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 좁은 경우와 상기 활동범위 기준보다 사용자의 활동 범위가 넓은 경우의 두 가지로 경우를 나누어 상기 사용자-바람 발생장치간 거리와 체감 풍속에 따라 변화하는 상기 상수() 값을 구하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
(여기에서,
: 바람세기(=출력 풍속),
: 체감 풍속,
: 사용자-바람 발생장치간 거리,
: 상수)
In the virtual reality experience system comprising a device for providing visual and tactile data,
A virtual reality system that provides a virtual reality to the user;
A wind generator that provides wind sensation to a user;
A distance measuring device measuring a distance between the user and the wind generator; And
Command unit for receiving a control parameter from the virtual reality system and the distance measuring device to give a command,
A transmission unit for transmitting control parameters from the command unit,
A control unit that receives the control parameter from the transmission unit and controls the wind generator;
Control system comprising a;
Characterized in that it comprises,
The control system,
It is characterized in that the wind strength is calculated by using the following equation, according to a preset criteria for a user's activity range, where the user's activity range is narrower than the activity range criterion and the user's activity range is wider than the activity range criterion. The constant that changes according to the distance between the user-wind generator and the perceived wind speed by dividing the case into two cases ( ) A virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance characterized by obtaining a value.
(From here,
: Wind speed (= output wind speed),
: Wind speed,
: Distance between user and wind generator,
: a constant)
상기 가상현실 시스템으로부터 사용자의 체감풍속을 입력받고,
상기 거리 측정 장치로부터 사용자와 상기 바람 발생장치 간의 거리를 입력받아,
상기 바람 발생장치가 제공해야 하는 바람세기를 출력하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
The method of claim 1, wherein the control system,
The user's sensation wind speed is input from the virtual reality system,
Receiving the distance between the user and the wind generator from the distance measuring device,
A virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance, characterized in that it outputs the wind intensity that the wind generator should provide.
사용자의 활동범위가 상기 활동범위 기준보다 좁은 경우 하기의 식을 이용하여 상기 상수()값을 구하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
(여기에서,
: 바람세기(=출력 풍속),
: 체감 풍속,
: 예상되는 사용자 위치에 따른 사용자-바람 발생장치간 거리,
: 상수)
The method of claim 1, wherein the control system,
When the user's activity range is narrower than the activity range criterion, the constant ( ) A virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance, characterized in that a value is obtained.
(From here,
: Wind speed (= output wind speed),
: Wind speed,
: Distance between user-wind generator according to expected user location,
: a constant)
사용자의 활동범위가 상기 활동범위 기준보다 넓은 경우 하기의 식을 이용하여 상기 상수()값을 구하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
(여기에서,
: 바람세기(=출력 풍속),
: 사용자-바람 발생장치간 거리,
: 측정값의 개수,
: 각 측정값에서의 체감 풍속,
: 상수)
The method of claim 1, wherein the control system,
If the user's activity range is wider than the activity range criterion, the constant ( ) A virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance, characterized in that a value is obtained.
(From here,
: Wind speed (= output wind speed),
: Distance between user and wind generator,
: Number of measured values,
: Wind speed at each measurement value,
: a constant)
상기 명령부는 MQTT 클라이언트 이고,
상기 전달부는 MQTT Broker와 WIFI SoC 모듈이고,
상기 제어부는 UART Serial RX이고,
상기 제어부는 모터의 가변저항을 조절하는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
The method of claim 1, wherein the control system,
The command unit is an MQTT client,
The delivery unit is MQTT Broker and WIFI SoC module,
The control unit is a UART Serial RX,
The control unit is a virtual reality wind sensation device to compensate for wind attenuation according to the distance, characterized in that to adjust the variable resistance of the motor.
사용자의 활동범위 둘레로 다수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치.
According to claim 1, The wind generator,
A virtual reality wind sensation device that compensates for wind attenuation according to a distance, characterized in that a plurality of pieces are arranged around a user's activity range.
상기 가상현실 시스템이 사용자에게 제공할 체감 풍속을 결정하는 단계,
상기 제어시스템이 사용자와의 거리에 따른 풍속 보정이 필요한지 판단하는 단계,
사용자와 거리에 따른 풍속 보정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어 시스템이 제어 파라미터를 입력받는 단계,
상기 제어 시스템이 상기 제어 파라미터를 기반으로 출력 풍속을 계산하는 단계,
상기 제어 시스템이 계산된 출력 풍속에 따라 상기 바람 발생장치를 제어하는 단계,
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동방법.
A method of operating a virtual reality wind bodily sensation device that compensates for wind attenuation according to the distance according to claim 1,
Determining the sensible wind speed to be provided to the user by the virtual reality system,
Determining whether the control system needs to correct wind speed according to the distance from the user,
If it is determined that it is necessary to correct the wind speed according to the distance from the user, the control system receives control parameters,
The control system calculating an output wind speed based on the control parameter,
Controlling the wind generator according to the calculated output wind speed,
A method of operating a virtual reality wind bodily sensation device to compensate for wind attenuation according to a distance, characterized in that comprises a.
상기 제어 시스템이 가상현실 시스템으로부터 체감풍속을 입력받는 단계,
상기 제어 시스템이 상기 거리 측정 장치로부터 사용자와 바람 발생장치간의 거리를 입력받는 단계,
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리에 따른 바람 감쇄를 보상하는 가상현실 바람 체감 장치의 작동방법.The method of claim 9, wherein the control system receives the control parameters,
The control system receiving a sensed wind velocity from the virtual reality system,
The control system receiving a distance between the user and the wind generator from the distance measuring device,
A method of operating a virtual reality wind bodily sensation device to compensate for wind attenuation according to a distance, characterized in that comprises a.
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