KR102187541B1 - 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 지면에 설치되는 제1플레이트와, 상기 제1플레이트의 상부에 구비되어 좌,우 및 수직방향으로 변위를 유도하는 밸런스유닛에 의해 지지되는 제2플레이트와. 상기 제2플레이트의 상부에 구비되어 편심 위치에 설치된 편심축을 갖는 편심회전유닛에 의해 회전되는 제3플레이트와, 상기 제3플레이트의 상부에 구비되어 일체로 회전되는 것으로 진동을 발생시키는 진동유닛에 의해 수직방향으로 진동변위되는 제4플레이트와, 상기 제4플레이트의 상부에 구비되어 중심에 배치된 중심축을 갖는 조향회전유닛에 의해 360도 회전 가능하게 지지되는 제5플레이트와, 상기 편심회전유닛과 진동유닛과 조향회전유닛의 동작을 제어하는 제어유닛으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 사용자로부터 다양한 조작력을 입력받는 조작요소를 갖춘 탑승기기를 장착하여 조향과 기울어짐 그리고 선회 및 급선회 등의 동작을 복합적으로 구현 가능하므로 다양한 게임요소를 가진 콘텐츠로나 시뮬레이터로의 개발 가능성을 높이고, 차별화된 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 복합적인 동작을 구현하는 구동요소를 모듈화시킴에 따라 탑승기기의 개발에 따른 자유도를 높일 수 있으며, 개발된 다양한 탑승기기를 교체 장착하여 운영할 수 있어 결과적으로 경제적인 운영이 가능할 뿐만 아니라 소비자는 여러 탑승기기와 콘텐츠를 제공받을 수 있으므로 만족도를 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.

Description

다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템{MultI-experienced virtual reality interaction module system}

본 발명은 사용자가 탑승하여 조작할 수 있는 다양한 형태의 기구를 장착하여 방향성 움직임의 구현이 가능한 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탑승기구에 작용하는 사용자의 조작력을 기초로 조향과 기울어짐 그리고 방향조정과 급선회 등의 다양한 동작을 복합적으로 구현할 수 있도록 하여 콘텐츠 개발의 자유도를 높임과 아울러 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에 관한 것이다.

최근 들어 정보통신기술(information and communications technology)과 컴퓨터(Computer)의 급속한 기술발전을 기초로 다양한 센서와 전자기기들 그리고 기구적인 메카니즘을 접목시켜 사용자에게 보다 편리하고 유용한 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 대표적으로 가상현현실(virtual reality)을 응용한 다양한 가상현실 장치가 제안되고 있다.

이러한 가상현실 장치는 동작구현기기에 컴퓨터를 연결하여 프로그램에 의한 가상 환경의 변화를 동작구현기기를 통하여 물리적인 변동을 나타나게 함으로써 사용자가 가상의 상황을 실제의 상황으로 인지하고 느낄 수 있도록 한 것으로, 구현 형태에 따라 6가지 정도로 나눠지는데 데스크탑형(Desktop Type), 투사형(Projected Type), 몰입형(Immersive Type), CAVE형(Computer-Assisted Virtual Environment Type), 원격조작형(Telepresence Type) 및 증강형(Augmented Type) 등이 있다.

데스크탑형 가상현실은 주로 산업 설계나 게임, 건축 등과 같은 분야에 사용되며 투사형 같은 경우는 주로 게임용으로 많이 사용되고, 몰입형은 사용자가 입체형 HMD(Head-Mounted Display)를 머리에 쓰고 컴퓨터가 가상으로 만든 공간에 활동하도록 만든것으로 주로 산업용으로 많이 쓰이며, CAVE형은 밀폐된 공간에서 다수의 사람들이 동시에 가상현실을 느낄 수 있도록 구현되어 있으며 주로 항공기의 모의 비행 및 군사용으로 많이 사용되고 있다. 그 외 원격조작형은 위험한 지역에 로봇을 보내 로봇을 통해 상호작용을 하도록 하는 일종의 원격환경이라 볼 수 있으며 증강형 가상현실은 실제 세계와 가상의 물체를 합성하는 경우로 산업분야나 의료 분야에 쓰일 것으로 예측하고 있다.

한편, 가상현실 체험을 위한 장치중 대표적인 것으로 사용자가 앉은 자세에서 대형의 스크린에서 보여지는 영상에 따라 의자, 자동차, 헬리콥터, 말 모양을 갖는 탑승기구가 위치 변위를 갖도록 한 탑승형이 널리 보급되어 있으며, 이러한 탑승형 시뮬레이션 장치는 의자나 말 모양의 탑승기구를 전후좌우로 위치 변위시키거나 진동시키기 위해 다수의 유압 또는 공압 실린더를 탑승기구의 하부에 설치하고, 이들 실린더에 제어신호를 인가하여 다양한 동작을 구현하도록 하고 있다.

그러나 유압이나 공압 실린더를 이용한 탑승형 시뮬레이션 장치는 위치 제어신호를 공압 또는 유압 제어신호로 변환하여 하고 또한 압력 전달매체의 압축 조건이 충족되어야 하므로 설비가 복잡하고 제조비용이 높아지는 단점이 있으며, 이외에도 부피와 중량이 커짐에 따라 설치 장소에 제약을 받을 뿐만 아니라 동작 반응의 신속성이 떨어져 현실감을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1267964호의 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치와, 대한민국 등록특허 제10-1267963호의 커빙 시뮬레이션 장치 및 대한민국 등록특허 제10-1194699호의 곡선트랙 시뮬레이션 장치 및 대한민국 등록특허 제10-1267965호의 커브기능을 가진 실내 사이클 머신 및 대한민국 등록특허 제10-1530603호의 전,후 이동이 가능한 커브트랙장치 및 대한민국 등록특허 제10-1534509호의 커브트랙장치 를 제안하여 등록받은 바 있다.

상기와 같이 본 출원인이 출원하여 등록 받은 시뮬레이션 장치는 곡선트랙이나 코너링 및 커빙 등의 제한된 동작에 한정됨에 따라 다양한 동작구현이 불가하여 지속적인 재미와 흥미를 유발하기에는 부족한 단점이 있었다.

종래 기술로는 대한민국 등록 실용신안 제20-0184370호에서 '게임기와 연결된 자전거 운동 겸용의 승마 운동기구'가 제안된 바 있으나, 단순히 왕복운동하는 좌우측 핸들과 회전운동하는 페달 및 스프링의 탄성에 의해 상하 운동하는 안장으로 구성되어 실제 자전거의 주행에서 느끼는 움직임은 구현되지 못하는 단점이 있었다.

또 다른 종래 기술로는 대한민국 등록 실용신안 제20-0237973호에는 '사이클 머신'이 있으나, 이 역시 단순히 자전거를 실내에서 탈 수 있도록 자전거 바퀴와 맞닿는 3개의 롤러가 장착되어 자전거의 회전에 대한 반작용으로 역회전만 하는 기능이 구현되어 있어 동작이 단조롭고 제한적이어서 체험효과가 낮은 문제점이 있었다.

즉, 종래 기술에 따른 사이클 체감형 시뮬레이션 장치는 탑승자의 조향조작과 능동적인 움직임이 그대로 반영되지 못하고 단순히 조향력에 따른 소정각도로의 방향 전환 정도에 불과하여 체험만족도를 높이는데 한계가 있으며, 특히 고가의 액츄에이터를 복수 구비하여 동작을 구현 제어하는 방식이어서 탑승자가 갖는 이질감이 클 뿐만 아니라 경제적인 제작과 보급이 곤란하고 운동효과가 낮은 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2011-0049307호(2011.05.23.), 커브기능을 가진 실내 사이클 머신 및 대한민국 특허출원 제10-2013-0093027호(2013.08.05.), 커브트랙장치및 대한민국 특허출원 제10-2015-0135092호(2015.09.24.), 체감형 시뮬레이터 장치및 대한민국 특허출원 제10-2016-0148190호(2016.11.08.),가상현실 어트랙션 장치등을 출원하여 등록받은 바 있다.

그러나, 본 출원인이 선 출원한 종래 기술은 탑승자로부터 조작력을 입력받아 조향력과 움직임 등에 연동하여 주행과 기울어짐 그리고 방향조절 등의 동작구현을 통해 체험효과를 높이도록 되어 있는 즉, 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 하고 있으나 사용 용도나 목적에 맞게 제작됨에 따라 경제적인 양산이 곤란하고 범용성을 갖는 장치로의 활용이 떨어지는 단점이 있었다.

등록특허공보 제10-1267965호(2013.05.21.), 커브기능을 가진 실내 사이클 머신 등록특허공보 제10-1194699호(2012.10.19.),곡선트랙 시뮬레이션 장치 공개특허공보 제10-2017-0036205호(2017.04.03.), 체감형 시뮬레이터 장치 등록특허공보 제10-1803507호(2017.11.24.),멀티플레이가 가능한 트레드밀 등록특허공보 제10-1778199호(2017.09.07.), 가상현실 어트랙션 장치 등록특허공보 제10-1748401호(2017.06.12.),가상현실 어트랙션 제어방법 및 시스템

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자와의 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 사용자의 조작력에 연동하여 조향과 기울어짐 그리고 선회와 급선회 등의 다양한 동작을 복합적으로 구현할 수 있도록 하면서 여러 형태와 움직임 그리고 목적을 갖는 탑승기구를 장착하여 운영할 수 있는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템을 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 조향이 가능하면서 좌,우 기울어짐과 급선회 등의 동작을 구현할 수 있는 다양한 탑승기구(예컨대 봅슬레이, 자전거, 자동차, 스케이트 보드, 스노우 보드, 스키, 비행기 등)를 장착하여 복합적인 동작 구현이 가능하므로, 이들 여러 탑승기구를 교체 장착하여 운영할 수 있는 모듈화를 구현함에 따라 품질의 표준화와 경제적인 양산 그리고 우수한 범용성을 보장할 수 있는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 지면에 설치되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트의 상부에 구비되어 좌,우 및 수직방향으로 변위를 유도하는 밸런스유닛에 의해 지지되는 제2플레이트; 상기 제2플레이트의 상부에 구비되어 편심 위치에 설치된 편심축을 갖는 편심회전유닛에 의해 회전되는 제3플레이트; 상기 제3플레이트의 상부에 구비되어 일체로 회전되는 것으로 진동을 발생시키는 진동유닛에 의해 수직방향으로 진동변위되는 제4플레이트; 상기 제4플레이트의 상부에 구비되어 중심에 배치된 중심축을 갖는 조향회전유닛에 의해 360도 회전 가능하게 지지되는 제5플레이트; 상기 편심회전유닛과 진동유닛과 조향회전유닛의 동작을 제어하는 제어유닛으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 밸런스유닛은;, 상기 제1플레이트의 상면에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 제2플레이트에 형성된 구멍에 슬라이드 끼움되는 복수의 가이드축 및 상기 각 가이드축에 끼워져 상기 제2플레이트를 탄성지지하는 스프링으로 이루어진 밸런서; 상기 제1플레이트의 상면 전,후 방향으로 간격을 두고 복수 설치되는 것으로 반원기둥 형상으로 돌출되는 롤링축 및 이 롤링축에 대응하는 상기 제2플레이트의 저면에 고정 설치되는 것으로 상기 롤링축이 슬라이드 삽입될 수 있도록 대응되는 반원형의 홈을 형성하여 기울어짐을 유도하는 롤링가이드로 이루어진 틸팅부로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 편심회전유닛은;, 상기 제2플레이트 중심에서 편심된 위치에 하단이 고정되고 상단은 상기 제3플레이트의 저면에 회전 가능하게 연결되는 편심가이드축; 상기 편심가이드축에 대응하는 제2플레이트의 반대측에 설치되어 상기 제어유닛의 제어신호를 받아 정,역 회전력을 생성하는 웜모터 및 이 웜모터에 연결되어 회전되는 웜기어; 상기 웜기어에 교합되어 연동되는 것으로 상기 제3플레이트의 하면에 설치되는 웜휠; 상기 제3플레이트의 저면에 구비되어 상기 제2플레이트의 상면에 구름접촉되는 복수의 편심캐스터로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 편심회전유닛은;, 상기 제2플레이트의 중심에서 편심된 위치에 설치된 편심축; 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가받아 상기 편심축을 정,역 방향으로 구동 회전시키는 편심모터; 상기 제3플레이트의 저면에 구비되어 상기 제2플레이트의 상면에 구름접촉되는 복수의 편심캐스터로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 진동유닛은;, 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가 받아 진동을 발생시키는 진동모터이거나 또는 제어신호를 인가 받아 제3플레이트의 저면에 대하여 수직하게 배치된 로드를 전,후 이동시키는 액츄에이터 또는 제어신호를 인가 받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트의 저면에 접촉되어 요동운동을 하는 캠을 구비한 캠구동원 또는 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트의 저면에 접촉되는 크랭크를 구비한 크랭크 구동원 중 어느 하나로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 조향회전유닛은;, 상기 제4플레이트의 상부에 설치되는 것으로 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 받아 정,역 방향의 구동 회전력을 생성하는 것으로 그 상단이 제5플레이트의 하면 중심에 연결되어 연동 회전시키는 중심축을 구비한 메인모터; 상기 제5플레이트의 저면에 고정 설치되어 상기 제4플레이트의 상면에 구름 접촉되는 복수의 조향캐스터로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 제1플레이트는 하면에 지면에 구름접촉되는 복수개의 바퀴 또는 지면에 접촉되어 높이조절이 가능하게 구비되는 복수개의 받침부재 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 제5플레이트는 상부에 탑승자가 탑승하는 탑승좌석 및 탑승자로부터 조작력을 입력받기 위한 조작부를 구비한 탑승기구가 장착되며;, 상기 제어유닛은 상기 조작부에 연결되어 조작신호를 인가받아 상기 편심회전유닛과 진동유닛 그리고 조향회전유닛에 제어신호를 인가하도록 회로 연결되며, 상기 중심축의 회전각도를 검출하는 조향센서 및 편심축의 회전각도를 검출하는 편심센서를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 사용자로부터 다양한 조작력을 입력받는 조작요소를 갖춘 탑승기구를 장착하여 조향과 기울어짐 그리고 선회 및 급선회 등의 동작을 복합적으로 구현 가능하므로 다양한 게임요소를 가진 콘텐츠로나 시뮬레이터로의 개발 가능성을 높이고, 차별화된 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복합적인 동작을 구현하는 구동요소를 모듈화시킴에 따라 탑승기구의 개발에 따른 자유도를 높일 수 있으며, 개발된 다양한 탑승기구를 교체 장착하여 운영할 수 있어 결과적으로 경제적인 운영이 가능할 뿐만 아니라 소비자는 여러 탑승기구와 콘텐츠를 제공받을 수 있으므로 만족도를 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 적용 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 진동유닛의 다른 실시례를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제2플레이트와 밸런스유닛의 결합 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제3플레이트의 편심회전을 설명하기 위한 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 제4플레이트와 제5플레이트의 결합 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제어유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템이 적용된 시뮬레이터를 나타낸 예시도이다.

도면 1은 가속 주행과 좌,우 선회 및 기울어짐 동작을 구현하는 봅슬레이 시뮬레이터를 나타낸 것이고, 도면 2는 사이클 시뮬레이터를 나타낸 것으로서, 이들 시뮬레이터를 구성하는 탑승기구는 탑승자가 탑승할 수 있도록 탑승좌석(101)과, 탑승자가 탑승기기를 원하는대로 움직일 수 있도록 조작력을 가하기 위한 조작부(103)를 구비하며, 본 발명의 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에 장착되어 운영되는 구성이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도면에는 제1플레이트(10'), 제2플레이트(20'), 제3플레이트(30'), 제4플레이트(40'), 제5플레이트(50')가 순차적으로 적층되는 형태로 배치되고, 상기 제1플레이트(10')와 제2플레이트(20') 사이에는 좌,우 방향으로의 기울어짐과 수직방향으로의 탄성 변위를 가짐으로써 균형을 제어하는 밸런스유닛(10)이 구성되고, 상기 제2플레이트(20')와 제3플레이트(30') 사이에는 상기 제3플레이트(30')가 편심 회전될 수 있도록 편심축을 갖는 편심회전유닛(20)이 설치되며, 상기 제3플레이트(30')와 제4플레이트(40') 사이에는 수직방향으로 진동을 발생시키는 링크구조의 크랭크 구동원 또는 진동모터 또는 로드를 출몰시키는 액츄에이터 또는 요동캠을 구비한 캠구동원 중 어느 하나로 된 진동유닛(30)이 설치되며, 상기 제4플레이트(40')와 제5플레이트(50') 사이에는 상기 제5플레이트(50')를 360도 회전될 수 있도록 중심에 배치된 중심축을 갖는 조향회전유닛(40)이 설치되는 구조이며, 상기 편심회전유닛(20)과 진동유닛(30) 그리고 조향회전유닛(40)은 제어유닛(50)에 의해 구동 제어되는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

여기서, 상기 편심회전유닛(20)은 상기 제2플레이트(20')의 중심에서 벗어나 편심된 위치에 설치되어 상기 제3플레이트(30')를 편심회전시키는 편심가이드축(21)과, 좌,우 방향으로 구동력을 생성하기 위한 웜모터(23) 및 웜기어(24) 그리고 웜휠(25)과, 상기 제4플레이트(40')의 저면에 고정설치되어 상기 제2플레이트(20')의 상면에 구름접촉되는 편심캐스터(27)로 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 진동유닛의 다른 실시례를 나타낸 도면이다.

도면에는 편심회전유닛(20)의 다른 실시례를 나타낸 도면으로, 상기 제2플레이트(20')의 중심에서 벗어난 편심된 위치에 수직하게 설치되는 편심축(28) 및 이 편심축(28)을 정,역 방향으로 구동회전시키는 편심모터(29) 그리고 상기 제3플레이트(30')의 저면에 고정 설치되어 상기 제2플레이트(20')의 상면에 구름 접촉되는 복수의 편심캐스터(27)로 이루어진 편심회전유닛(20)이 도시되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제2플레이트와 밸런스유닛의 결합 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도이다.

도면에는 판재 형상의 제2플레이트(20')의 저면에 균일한 간격 또는 대칭되는 위치에 설치되어 상기 제2플레이트(20')가 상기 제1플레이트(10')의 상측에서 탄성지지력을 받아 수평 상태를 유지할 수 있도록 하는 것으로, 가이드축(11a)과 스프링(11b)으로 이루어진 밸런서(11)와, 상기 제1플레이트(10')에 대해 상기 제2플레이트(20')가 선택적으로 좌측 또는 우측 방향으로 기울어질 수 있도록 규제하는 롤링축(13a)과 롤링가이드(13b)로 이루어진 틸팅부(13)로 구성된 밸런스유닛(10)이 도시되어 있으며, 이러한 밸런스유닛(10)은 후술할 탑승기기(100)에 탑승자가 착석한 상태에서 체중을 좌,우로 이동시켰을 때 기울어짐을 발생시키고, 아울러 수직방향으로 기기에 가해지는 충격력이나 진동을 완충시키는 역할을 하는 요소이다.

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도 6은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제3플레이트의 편심회전을 설명하기 위한 개략도이다.

도면에는 제2플레이트(20')와 제3플레이트(30')가 편심가이드축(21)에 의해 연결된 상태에서 상기 제2플레이트(20')가 시계 방향으로 소정각도 회전된 상태를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 제4플레이트와 제5플레이트의 결합 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도이다.

도면에는 사용자가 탑승할 수 있는 탑승기기(100)가 상부에 설치되는 제5플레이트(50')와, 상기 제5플레이트(50')를 360도 시계 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있도록 중심에 배치되는 중심축(43)을 구비한 메인모터(41) 및 상기 제5플레이트(50')의 저면에 고정 설치되어 상기 제4플레이트(40')의 상면에 구름접촉되는 복수의 조향캐스터(45)로 이루어진 조향회전유닛(40)이 도시되어 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에서 제어유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도면에는 사용자가 조작력을 가하는 손잡이, 운전대(조향휠), 키패드, 스위치 등으로 이루어진 조작부(103)로부터 조작신호를 인가받아 상기 편심회전유닛(20)과 진동유닛(30) 그리고 조향회전유닛(40)에 제어신호를 인가하여 동작을 제어하는 제어유닛(50)이 도시되어 있으며, 이 제어유닛(50)은 상기 중심축(43)의 회전 각도를 검출하는 조향센서(51) 및 편심축(28)의 회전각도를 검출하는 편심센서(53)를 포함하는 구성이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 골격을 이루는 것으로 제1플레이트(10'), 제2플레이트(20'), 제3플레이트(30'), 제4플레이트(40'), 제5플레이트(50')로 이루어진 프레임 요소와, 이들 각 플레이트 사이에 설치되는 밸런스유닛(10)과, 편심회전유닛(20)과, 진동유닛(30)과 조향회전유닛(40)으로 이루어진 복합구동요소와, 사용자의 조작력을 기초로 복합구동요소를 구동제어하는 제어유닛(50)으로 구성된다.

제1플레이트(10')는 지면에 설치되는 것으로 상면에는 각종 구성요소가 설치될 수 있도록 설치공간을 제공하는 판재 형상의 부재이다.

이러한 제1플레이트(10')는 하면으로 지면에 안정되게 접촉될 수 있도록 받침부재(s)가 구비되거나 또는 이동을 용이하게 하기 위한 바퀴(c)가 복수 구비될 수 있다.

또한, 상기 받침부재(s)는 높낮이 조절이 가능하도록 하여 설치 장소가 평탄하지 않은 경우 수평을 맞출 수 있도록 제공될 수 있으며, 상기 바퀴(c) 역시 굴러가지 않도록 잠금레버가 구비된 구조로 제공 가능하며, 이러한 받침부재(s)와 바퀴(c)는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

제2플레이트(20')는 상기 제1플레이트(10')의 상부에 간격을 두고 구비되어 좌,우 기울어짐과 수직 방향으로 탄성 지지를 받도록 구성되는 판재형상의 부재이다.

제3플레이트(30')는 상기 제2플레이트(20')의 상부에 간격을 두고 구비되어 상기 제2플레이트(20')에 대해 편심회전을 하는 판재 형상의 부재이다.

제4플레이트(40')는 상기 제3플레이트(30')의 상부에 간격을 두고 구비되어 수직 방향으로 진동되는 판재 형상의 부재이다.

제5플레이트(50')는 상기 제4플레이트(40')의 상부에 간격을 두고 구비되어 360도 회전 가능하게 지지되는 판재형의 부재이거나 또는 도면에서 보는 바와 같이 상기 제1플레이트(10')의 측부까지 측면이 길게 연장되어 각종 구성부품이 외부에 노출되지 않도록 구비되는 것을 예시하였다.

이러한 제5플레이트(50')는 그 상부에 도 1 및 도 2에 나타내 보인 바와 같이 다양한 형태의 탑승기기(100)가 장착될 수 있다.

밸런스유닛(10)은 상기 제1플레이트(10')와 제2플레이트(20') 사이에 설치되어 좌,우 및 수직방향으로의 탄성지지력을 작용하는 구동요소로서, 크게 밸런서(11)와 틸팅부(13)로 구성된다.

상기 밸런서(11)는 상기 제1플레이트(10')에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 제2플레이트(20')에 형성된 관통된 구멍을 통과하여 슬라이드 끼움되는 가이드축(11a)과, 상기 제1플레이트(10')와 제2플레이트(20') 사이의 가이드축(11a)의 일단에 끼워져 수직 방향으로 탄성 지지력을 작용하는 스프링(11b)으로 구성된다. 이러한 밸런서(11)는 도면에서 보는 바와 같이 상기 제2플레이트(20')를 안정되게 지지할 수 있어야 하므로 동심원을 이루도록 3~8개 가량 설치될 수 있으며, 본 발명에서는 네 개소에 설치되는 것을 예시하였다.

상기 틸팅부(13)는 상기 제1플레이트(10')의 상면 전,후 방향으로 간격을 두고 복수 설치되는 것으로 반원기둥 형상으로 돌출되는 롤링축(13a)과, 이 롤링축(13a)에 대응하는 상기 제2플레이트(20')의 저면에 고정 설치되는 것으로 상기 롤링축(13a)이 끼움 삽입되어 좌,우 방향으로 슬라이드 이동될 수 있도록 대응되는 반원형의 홈을 형성하여 기울어짐을 유도하는 롤링가이드(13b)로 구성된다.

이러한 구성에 의해 탑승자는 탑승좌석에서 체중을 좌,우 방향으로 이동시키면 밸런스유닛(30)을 구성하는 밸런서(11)에 의해 기울어짐 현상을 구현할 수 있으며, 상기 틸팅부(13)를 구성하는 스프링(11b)에 의해 의해 수직방향으로 탄력적인 지지력을 작용받음에 따라 충격력이나 진동 등이 감쇄되고 수평 위치로 자연스럽게 복귀될 수 있다.

편심회전유닛(20)은 상기 제2플레이트(20')와 제3플레이트(30') 사이에 설치되어 중심에서 벗어난 편심된 위치에 배치된 편심축(28)으로 제3플레이트(30')를 편심 회전시키는 구동요소이다.

본 발명에서 편심회전유닛(20)은 도 3에 나타내 보인 바와 같이 편심가이드축(21)과 웜모터(23) 및 웜기어(24) 그리고 웜휠(25) 및 편심캐스터(27)로 구성될 수 있다.

부연설명을 하면, 상기 편심가이드축(21)은 제2플레이트(20')의 중심에서 벗어난 편심된 위치에 하단이 고정되고 상단은 상기 제4플레이트(40')의 저면에 회전 가능하게 연결된다.

그리고 상기 편심가이드축(21)에 대응하는 이측의 반대측에는 후술할 제어유닛(50)으로부터 제어신호를 받아 정,역 회전력을 생성하는 웜모터(23)가 설치되며, 이 웜모터(23)의 출력축에는 웜기어(24)가 일체로 결합되어 구동 회전된다. 그리고 상기 웜기어(24)에는 웜휠(25)이 교합되어 연동 회전되며, 이때의 웜휠(25)은 상기 제3플레이트(30')의 하면에 설치된다. 이러한 구성에 의해 상기 웜모터(23)의 구동력 회전을 하게 되면 웜기어(24)와 기어교합된 웜휠(25)이 연동하게 되고, 이 웜휠(25)을 구비한 제3플레이트(30')가 상기 VGU축을 중심으로 회전을 이루게 되어 결과적으로 도 6과 같은 움직임이 가능하다.

한편, 상기 제3플레이트의 저면에는 편심회전시 안정된 지지력을 확보하기 위한 복수개의 편심캐스터(27)가 구비되며, 이들 편심캐스터(27)는 상기 편심가이드축(21)과 웜모터(23)와 웜기어(24) 그리고 웜휠(25)과 위치 간섭되지 않도록 배치되며, 본 발명에서는 상기 제2플레이트(20')의 상면 테두리측에 근접하는 위치에구비되는 것을 예시하였다.

이와 같은 구성의 편심회전유닛(20)은 도 4에 나타내 보인 바와 같이 비교적 간소한 구조에 의해서도 실시가능하다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 제2플레이트(20')의 중심에서 벗어난 편심된 위치에서 수직하게 설치된 편심축(28)과, 이 편심축(28)을 일체로 구비한 것으로 후술할 제어유닛(50)으로부터 제어신호를 인가받아 상기 편심축(28)을 정,역 방향으로 구동회전시키는 편심모터(29) 그리고 상기 제3플레이트(30')의 회전시 균형을 유지되게 하는 것으로 상기 제3플레이트(30')의 저면에 일단이 고정설치되어 상기 제2플레이트(20')의 상면에 구름접촉되는 복수의 편심캐스터(27)로 구성될 수 있다.

진동유닛(30)은 상기 제3플레이트(30')와 제4플레이트(40') 사이에 설치되어 수직방향으로의 진동변위를 발생시키는 구동요소이다.

이러한 진동유닛(30)은 후술할 제어유닛(50)으로부터 제어신호를 인가받아 진동을 발생시키는 공지의 진동모터가 사용되거나 또는 로드를 전,후 이동시키는 액츄에이터, 또는 제어신호를 인가받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제3플레이트(30')의 저면에 접촉되어

상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가 받아 진동을 발생시키는 진동모터이거나 또는 제어신호를 인가 받아 제3플레이트의 저면에 대하여 수직하게 배치된 로드를 전,후 이동시키는 액츄에이터 또는 제어신호를 인가 받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트의 저면에 접촉되어 요동운동을 하는 요동 캠을 구비한 캠구동원 또는 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트(40')의 저면에 접촉되는 링크구조인 크랭크를 구비한 크랭크 구동원 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 이러한 진동유닛(30)은 공지의 기술에 의해 다양하게 실시 가능하다.

조향회전유닛(40)은 상기 제4플레이트(40')와 제5플레이트(50') 사이에 설치되어 중심 위치에 배치된 중심축(43)을 회전시켜 상기 제5플레이트(50')를 360도 정,역 방향으로 회전시키는 구동요소로서, 사용자가 탑승한 탑승기기의 조향력에 연동하여 제자리에서 시계 또는 반시계 방향으로 소정각도 또는 360도 회전동작을 구현하기 위한 구동요소이다.

제어유닛(50)은 상기 편심회전유닛(20)과 진동유닛(30) 그리고 조향회전유닛(40)에 제어신호를 인가하여 동작을 제어하는 요소이다.

이러한 제어유닛(50)은 상기 조작부(103)에 연결되어 조작신호를 인가받아 제어신호를 출력하는 것으로, 상기 편심회전유닛(20)과 진동유닛(30) 그리고 조향회전유닛(40)에 각각 제어신호를 인가하여 구동을 제어하게 된다. 또하느, 상기 제어유닛(50)은 동작의 신뢰성을 높일 수 있도록

상기 중심축(43)의 회전각도를 검출하는 조향센서(51)와, 상기 편심축(28)의 회전각도를 검출하는 편심센서(53)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 탑승자인 사용자와 시스템간의 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 하여 조작력을 기초로 방향조절과 기울어짐의 동작구현을 복합적으로 구현 가능하도록 하면서 사용용도나 목적에 맞는 다양한 형태와 기능을 갖는 탑승기기를 장착할 수 있으므로, 경제적인 양산과 유지관리가 가능할 뿐만 아니라 콘텐츠 개발에 대한 자유도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템
10',20',30',40',50' : 제1,2,3,4,5플레이트
10 : 밸런스유닛 11 : 밸런서
11a : 가이드축 11b : 스프링
13 : 틸팅부 13a : 롤링축
13b : 롤링가이드 20 : 편심회전유닛
21 : 편심가이드축 23 : 웜모터
24 : 웜기어 25 : 웜휠
27 : 편심캐스터 28 : 편심축
29 : 편심모터 30 : 진동유닛
40 : 조향회전유닛 41 : 메인모터
43 : 중심축 45 : 조향캐스터
50 : 제어유닛 51 : 조향센서
53 : 편심센서 100 : 탑승기기
101 : 탑승좌석 103 : 조작부
c : 바퀴 s : 받침부재

Claims (8)

1. 지면에 설치되는 제1플레이트;
   상기 제1플레이트의 상부에 구비되어 좌,우 기울어짐 변위 및 수직방향으로 탄성 변위를 유도하는 밸런스유닛에 의해 지지되는 제2플레이트;
   상기 제2플레이트의 상부에 구비되어 편심 위치에 설치된 편심축을 갖는 편심회전유닛에 의해 회전되는 제3플레이트;
   상기 제3플레이트의 상부에 간격을 두고 구비되는 것으로 진동을 발생시키는 진동유닛에 의해 수직방향으로 진동변위되는 제4플레이트;
   상기 제4플레이트의 상부에 구비되어 중심에 배치된 중심축을 갖는 조향회전유닛에 의해 360도 회전 가능하게 지지되는 제5플레이트;
   상기 편심회전유닛과 진동유닛과 조향회전유닛의 동작을 제어하는 제어유닛;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 밸런스유닛은;,
   상기 제1플레이트의 상면에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 제2플레이트에 형성된 구멍에 슬라이드 끼움되는 복수의 가이드축 및 상기 각 가이드축에 끼워져 상기 제2플레이트를 탄성지지하는 스프링으로 이루어진 밸런서;
   상기 제1플레이트의 상면 전,후 방향으로 간격을 두고 복수 설치되는 것으로 반원기둥 형상으로 돌출되는 롤링축 및 이 롤링축에 대응하는 상기 제2플레이트의 저면에 고정 설치되는 것으로 상기 롤링축이 슬라이드 삽입될 수 있도록 대응되는 반원형의 홈을 형성하여 기울어짐을 유도하는 롤링가이드로 이루어진 틸팅부;
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 편심회전유닛은 ;,
   상기 제2플레이트 중심에서 편심된 위치에 하단이 고정되고 상단은 상기 제3플레이트의 저면에 회전 가능하게 연결되는 편심가이드축;
   상기 편심가이드축에 대응하는 제2플레이트의 반대측에 설치되어 상기 제어유닛의 제어신호를 받아 정,역 회전력을 생성하는 웜모터 및 이 웜모터에 연결되어 회전되는 웜기어;
   상기 웜기어에 교합되어 연동되는 것으로 상기 제3플레이트의 하면에 설치되는 웜휠;
   상기 제3플레이트의 저면에 구비되어 상기 제2플레이트의 상면에 구름접촉되는 복수의 편심캐스터;
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 편심회전유닛은 ;,
   상기 제2플레이트의 중심에서 편심된 위치에 설치된 편심축과;
   상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가받아 상기 편심축을 정,역 방향으로 구동 회전시키는 편심모터;
   상기 제3플레이트의 저면에 구비되어 상기 제2플레이트의 상면에 구름접촉되는 복수의 편심캐스터;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 진동유닛은;,
   상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가 받아 진동을 발생시키는 진동모터이거나 또는 제어신호를 인가 받아 제3플레이트의 저면에 대하여 수직하게 배치된 로드를 전,후 이동시키는 액츄에이터 또는 제어신호를 인가 받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트의 저면에 접촉되어 요동운동을 하는 캠을 구비한 캠구동원 또는 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 인가받아 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 제4플레이트의 저면에 접촉되는 크랭크를 구비한 크랭크 구동원 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 조향회전유닛은;,
   상기 제4플레이트의 상부에 설치되는 것으로 상기 제어유닛으로부터 제어신호를 받아 정,역 방향의 구동 회전력을 생성하는 것으로 그 상단이 제5플레이트의 하면 중심에 연결되어 연동 회전시키는 중심축을 구비한 메인모터;
   상기 제5플레이트의 저면에 고정 설치되어 상기 제4플레이트의 상면에 구름 접촉되는 복수의 조향캐스터;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제1플레이트는 하면에 지면에 구름 접촉되어 이동을 가능하게 하는 복수개의 바퀴 또는 지면에 접촉되어 높이조절이 가능하게 구비되는 복수개의 받침부재 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제5플레이트는 상부에 탑승자가 탑승하는 탑승좌석 및 탑승자로부터 조작력을 입력받기 위한 조작부를 구비한 탑승기기가 장착되며;,
   상기 제어유닛은 상기 조작부에 연결되어 조작신호를 인가받아 상기 편심회전유닛과 진동유닛 그리고 조향회전유닛에 제어신호를 인가하도록 회로 연결되며, 상기 중심축의 회전각도를 검출하는 조향센서 및 편심축의 회전각도를 검출하는 편심센서를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.

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