KR102328405B1

KR102328405B1 - 날으는 체감이 증대된 4d vr시뮬레이터

Info

Publication number: KR102328405B1
Application number: KR1020200136463A
Authority: KR
Inventors: 윤두현
Original assignee: 주식회사 이노테크미디어
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-11-18

Abstract

본 발명은 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터에 관한 것으로서, 상부 프레임과 하부 프레임이 배치되며 상부 프레임과 하부 프레임이 복수의 기립된 서포트 프레임에 의해 삼각 구조로 지지된 시뮬레이터 본체, 및 시뮬레이터 본체에 설치되며 동적 케이블이 연결된 복수의 케이블 조절수단을 포함함으로써, 개선된 새로운 구조로서 프레임의 안정감을 높이고, 와이어의 위치 제어를 정밀하게 수행함으로써 체험자의 가상현실 몰입도를 증대시키는 장점을 제공한다.

Description

날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터{4D VR SIMULATION SYSTEM WITH INCREASED FLYING FEEL}

본 발명은 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체험자의 움직임 및 행동을 가상현실에 적용시켜 표시하고, 가상현실에 나타나는 환경 변화를 현실세계에 적용시켜 가상현실의 몰입도가 증대되도록 구성되는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터에 관한 것이다.

최근 게임업계에서는 VR을 이용한 콘텐츠가 증가하고 있다. 이러한 콘텐츠는 단순히 게임을 넘어 좋아하는 가수의 공연 영상이나, 레저스포츠, 여행 등 다양한 분야에 접목되어 현실감 있는 콘텐츠로 자리매김하고 있다.

VR은 체험자의 신체에 착용되어 가상현실 데이터를 표시하는 HMD와, 가상현실 속 캐릭터를 조작하는 컨트롤러, 체험자의 움직임 또는 위치를 실시간으로 파악하는 감지센서로 구성된다.

이에, VR기기를 착용하는 체험자는 3D로 구현된 가상현실에서 자유롭게 행동할 수 있게 된다.

일반적인 VR게임의 경우, 원활한 VR의 조작 및 체험자의 부상을 방지하기 위해 일정 공간에 서 있거나 앉아있는 자세를 취하게 된다. 다만, 가상현실 속 아바타가 빠른 속도로 움직이거나 낙하, 상승하는 동작이 표시되는 경우, 시청각적으로 인지되는 정보와 촉각, 신체적으로 인지되는 정보에 차이가 있어 어지럼증을 느끼게 된다.

결국 VR게임을 이용하는 체험자는 시청각적 정보와, 신체/촉각적 정보에 차이가 있어, 가상현실 게임에 몰입하지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 가상현실과 게임 장비를 동기화 하여, 높은 몰입도를 제공하는 게임이 다수 출시되고 있다.

가령, 롤러코스터를 타는 가상현실 게임의 경우, 체험자가 롤러코스터 모형 장치에 탑승하고 HMD를 착용하면, HMD에 표시되는 롤러코스터의 움직임에 따라 모형 장치가 동작하여 마치 현실에서 롤러코스터를 타는 느낌을 받을 수 있게 된다.

하지만, 이러한 게임의 경우, 기 제작된 영상과 움직임이 체험자에게 제공될 뿐, 사용자가 조작에 직접 관여하는 부분이 적어 전체적인 몰입도가 감소하는 문제점이 있었다.

한편, VR게임 전용 장소에는, 사용자의 동작을 위한 3차원 작동이 가능한 스테이지나 와이어를 풀거나 감는 윈치가 있는 시뮬레이터가 설치된다.

기존의 VR게임의 와이어 전용 시뮬레이터를 구성하는 사각 형상의 프레임은 수직으로 기립되어 있으므로, 사용자의 움직임에 따른 관성에 의한 떨림이나 회전력을 안정적으로 지지하여 사용자에게 안정감을 주기 어려웠다.

더욱이, 기존 윈치에 의한 와이어 제어는, 드럼에 와이어가 여러 번 감아질수록 드럼에 감아지는 오차가 발생되어 정밀한 위치 제어가 쉽지 않았다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 새로운 구조로서 프레임의 안정감을 높이고, 와이어의 위치 제어를 정밀하게 수행함으로써 체험자의 가상현실 몰입도를 증대시키는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 체험자의 조작에 따라 가상현실이 원활하게 제어되고, 제어되는 가상현실에 맞는 화면이 사용자에게 제공되며, 사용자의 외부 시야를 확보하여 안전성을 높이는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터은, 상부 프레임과 하부 프레임이 배치되며, 상기 상부 프레임과 하부 프레임이 복수의 기립된 서포트 프레임에 의해 삼각 구조로 지지된 시뮬레이터 본체; 상기 시뮬레이터 본체에 설치되며, 동적 케이블이 연결된 복수의 케이블 조절수단; 사용자에게 착용되며, 상기 복수의 케이블 조절수단의 각각의 동적 케이블과 복수 지점이 연결되는 하네스; 상기 복수의 케이블 조절수단의 각각의 동적 케이블의 가동 길이를 조절하는 케이블 제어부; 사용자가 수행하기 위한 게임의 영상을 포함한 가상 환경을 사용자에게 제공하며, 사용자의 가상 환경에서 게임 활동을 위한 조작을 입력받는 VR기기; 사용자의 동작을 감지하는 하나 이상의 VR센서; 및 상기 케이블 제어부, 및 상기 VR기기와 VR센서에 연결되며, 상기 케이블 제어부 및 VR기기와 VR센서와 연동하는 게임의 가상 환경을 사용자에게 제공하는 게임 시뮬레이션 플랫폼이 탑재된 시스템 제어부를 포함하며, 상기 시스템 제어부는 상기 가상 환경에서 사용자의 활동과 사용자의 조작에 상응한 사용자의 동작이나 위치 이동이 이루어지도록 상기 케이블 제어부를 통해 상기 복수의 케이블 조절수단을 연동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 프레임과 하부 프레임은 삼각 구조로서, 상기 서포트 프레임이 삼각으로 기립 배치되되, 상기 서포트 프레임은 복수의 관절 형상을 포함하는 한 쌍의 제1 서포트 프레임; 및 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임 사이의 중심라인 상에 배치되는 제2 서포트 프레임을 포함하며, 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임은 상기 상부 프레임 측으로 기울어져 상기 상부 프레임에 결합되며, 상기 제2 서포트 프레임은, 상기 상부 프레임 측으로 경사져 결합된 상부 서포트; 및 상기 상부 서포트에 직립 결합된 하부 서포트를 포함함이 적절하다.

상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임은 로봇 다리 형상의 구조로서, 중앙부에서 세 방향으로 경사지며 바닥부가 평평한 발가락 부재를 구비함이 적절하다.

상기 상부 프레임은, 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임을 연결하는 제1 상부 부재; 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임을 연결하는 한 쌍의 제2 상부 부재; 상기 제1 상부 부재의 중앙부에서 상기 제1 서포트 프레임에 연결된 제3 상부 부재; 및 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임의 상단부에서 상기 제1 상부 부재와 제2 상부 부재 및 제3 상부 부재 중 적어도 둘 이상을 상호 결합시키는 상부 결합부재를 포함함이 적절하다.

상기 복수의 케이블 조절수단은, 상기 복수의 서포트 프레임에 설치되며, 상기 동적 케이블에 연결되는 리니어 액추에이터; 및 상기 리니어 액추에이터의 작동에 따른 상기 동적 케이블의 이동을 안내하는 케이블 가이드를 포함함이 적절하다.

상기 리니어 액추에이터는, 리니어 본체; 상기 리니어 본체에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터로 구동되도록 상기 리니어 본체에 회전 가능하게 설치되는 리드 스크류; 및 상기 리드 스크류의 나선 이동을 안내하도록 상기 리니어 본체에 마련되며, 상기 동적 케이블에 연결되는 리드이동블록을 포함함이 적절하다.

상기 리니어 액추에이터는, 전동 실린더로 마련됨이 적절하다.

상기 케이블 가이드는, 상기 동적 케이블을 지지하여 안내하도록 상기 서포트 프레임의 상단부에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 가이드 본체; 및 상기 가이드 본체에 결합되는 하나 이상의 가이드 풀리를 포함함이 적절하다.

상기 VR기기는, 외부 영상을 내부 디스플레이로 출력하는 라이브 카메라 구동 방식의 카메라부를 구비하되, 상기 카메라부를 이용하여 증강 현실 모드의 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.

한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 개선된 새로운 구조로서 프레임의 안정감을 높이고, 와이어의 위치 제어를 정밀하게 수행함으로써 체험자의 가상현실 몰입도를 증대시키는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터을 제공할 수 있다.

또한, 체험자의 조작에 따라 가상현실이 원활하게 제어되고, 제어되는 가상현실에 맞는 화면이 사용자에게 제공되며, 사용자의 외부 시야를 확보하여 안전성을 높이는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 프레임의 입체도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 도 1의 우측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 개략적인 사용 상태도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 블록도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 프레임의 입체도이며, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이며, 도 4는 도 1의 우측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 개략적인 사용 상태도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터은, 상부 프레임(110)과 하부 프레임(120)이 배치되며 상부 프레임(110)과 하부 프레임(120)이 복수의 기립된 서포트 프레임(130)에 의해 삼각 구조로 지지된 시뮬레이터 본체(100), 및 시뮬레이터 본체(100)에 설치되며 동적 케이블(147)이 연결된 복수의 케이블 조절수단(140)을 포함한다.

시뮬레이터 본체(100)와 케이블 조절수단(140)은 사용자를 가상현실에 따른 공간에서 의도대로 움직이게 만드는 충분한 지지 구조와 동적 제어를 제공하는 주요한 수단이다.

상부 프레임(110)과 하부 프레임(120)은 삼각 구조로서, 서포트 프레임(130)이 삼각 지점에 기립 배치됨으로써 상부 프레임(110)이 하부 프레임(120) 상에 안정적으로 지지되는 구조이다.

상부 프레임(110)은, 전면부에 있는 제1 상부 부재(111), 제1 상부 부재(111)의 양측에서 삼각 구조로 결합되는 한 쌍의 제2 상부 부재(112), 제1 상부 부재(111)의 중앙부에서 한 쌍의 제2 상부 부재(112) 사이로 배치되는 제3 상부 부재(113), 및 제1 내지 3 상부 부재들의 삼각구조 꼭지영역에 배치되어 결합 구조를 만드는 상부 결합부재(114, 115)를 포함한다.

하부 프레임(120)은 상부 프레임(110)의 설치 면적보다 넓은 설치 면적을 갖는 것으로서, 하부 프레임(120)의 설치 영역에 상부 프레임(110)의 지면 투영의 설치 영역이 포함되는 구조이다.

이러한 하부 프레임(120)은 지면에 충분히 접촉 지지되는 판상 프레임 구조를 갖는 전면 프레임 부재(121), 전면 프레임 부재(121)와 동일한 양상으로 지면에 지지되는 한 쌍의 사이드 프레임 부재(122), 및 사이드 프레임 부재(122)를 제2 서포트 프레임(135)의 하부 양측에 결합시키는 사이드 결합부(123)를 포함한다.

서포트 프레임(130)은 복수의 관절 형상을 포함하는 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131), 및 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131) 사이의 중심라인 상에 배치되는 제2 서포트 프레임(135)를 포함한다.

한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)은 하부 프레임(120)의 전면부 양측 지점에서 기립 배치되며, 제2 서포트 프레임(135)는 하부 프레임(120)의 전면부 양측에서 경사진 교차 영역에 기립 배치된다.

한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)의 상단부는 제1 상부 부재(111)와 전방에 있는 상부 결합부재(114)에 의해 연결된다. 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)과 제2 서포트 프레임(135)는 한 쌍의 제2 상부 부재(112)와 후방에 있는 상부 결합부재(115)에 의해 연결된다. 또한 제2 서포트 프레임(135)는 제1 상부 부재(111)의 중앙부에서 제2 서포트 프레임(135) 측으로 연장된 제3 상부 부재(113)와 후방에 있는 상부 결합부재(115)에 의해 연결된다.

상부 결합부재(114, 115)는 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)과 제2 서포트 프레임(135)의 상단부에서 제1 상부 부재(111)와 제2 상부 부재(112) 및 제3 상부 부재(113) 중 적어도 둘 이상을 제1, 2 서포트 프레임(131, 132) 중 하나에 상호 결합시키는 커버 구조를 갖게 된다.

한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)과 제2 서포트 프레임(135)은, 하부 프레임(120)에서 상부 프레임(110) 측으로 약간 기울어져 상부 프레임(110)에 결합됨으로써 안정적인 지지 구조를 만들게 된다.

한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)은 로봇 다리 형상의 구조로서, 중앙부의 베이스 부재(132)가 세 방향으로 경사지며 바닥면이 평평한 발가락 부재(133)를 구비함으로써 지면에 대해 안정적인 지지 구조를 만들게 된다.

제2 서포트 프레임(135)은, 상부 프레임(110) 측으로 경사져 결합된 상부 서포트(136), 및 상부 서포트(136)에 직립 결합된 하부 서포트(137)를 포함함이 적절하다.

제2 서포트 프레임(135)의 상부 서포트(136)와 하부 서포트(137)는 직립된 하부 서포트(137) 상에 상부 서포트(136)가 경사진 결합 구조로서 상부 프레임(110)을 지지하게 된다.

상부 서포트(136)와 하부 서포트(137)의 결합에는, 사이드 결합판(138)과 내측 결합판(139)이 사용된다. 사이드 결합판(138)은 상부 서포트(136)와 하부 서포트(137)의 일부에 체결됨으로써 상부 서포트(136)와 하부 서포트(137)를 결합시키며, 내측 결합판(139)은 상부 서포트(136)와 하부 서포트(137)의 연결부를 내측에서 지지하도록 하부 서포트(137)의 내측 면부에 결합된다.

복수의 케이블 조절수단(140)은, 복수의 서포트 프레임(130)에 설치되며 동적 케이블(147)에 연결되는 리니어 액추에이터(141), 및 리니어 액추에이터(141)의 작동에 따른 동적 케이블(147)의 이동을 안내하는 케이블 가이드(150)를 포함한다.

복수의 리니어 액추에이터(141)는 세 개로서, 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)과 제2 서포트 프레임(135)에 각각 설치되어 사용자에게 연결되는 동적 케이블(147)을 상하로 조절하는 역할을 하게 된다.

이러한 복수의 리니어 액추에이터(141)는, 가상현실에 따른 사용자의 동작에 대응하여 동적 케이블(147)이 조절되도록 스트로크가 제어된다.

리니어 액추에이터(141)는, 리니어 본체(142), 리니어 본체(142)에 설치되는 구동모터(143), 구동모터(143)로 구동되도록 리니어 본체(142)에 회전 가능하게 설치되는 리드 스크류(144), 및 리드 스크류(144)의 나선 이동을 안내하도록 리니어 본체(142)에 마련되며 동적 케이블(147)에 연결되는 리드이동블록(145)을 포함한다.

이러한 리니어 액추에이터(141)는, 컴팩트한 구조의 전동 실린더로 마련됨이 적절하다.

리니어 액추에이터(141)는, 구동모터(143)가 리드 스크류(144)를 회전시키면, 리드 스크류(144)에 의해 리드이동블록(145)이 이동되는 작동 구조를 갖는다.

한편, 케이블 가이드(150)는, 동적 케이블(147)을 지지하여 안내하도록 서포트 프레임(130)의 상단부에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 가이드 본체(151), 및 가이드 본체(151)에 결합되는 하나 이상의 가이드 풀리(152)를 포함함이 적절하다.

가이드 본체(151)는 가이드 풀리(152)의 회전 구조를 지지하게 되며, 가이드 풀리(152)는 가이드 본체(151)에서 회전되면서 동적 케이블(147)의 동적 이동을 안정적으로 안내하는 역할을 하게 된다.

본 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터은, 사용자에게 착용되며 복수의 케이블 조절수단(140)의 각각의 동적 케이블(147)과 복수 지점이 연결되는 하네스(160), 및 복수의 케이블 조절수단(140)의 각각의 동적 케이블(147)의 가동 길이를 조절하는 케이블 제어부(170)를 더 포함한다.

동적 케이블(147)은 한 쌍의 제1 서포트 프레임(131)의 상부에서 사용자 측으로 한 쌍이 연결되며, 제2 서포트 프레임(135)의 상부에서 사용자 측으로 하나가 연결되는 세 개로 구성된다.

이러한 세 개의 동적 케이블(147)은 사용자가 착용한 하네스(160)의 상부에 한 쌍의 연결되며, 다른 하나가 하네스(160)의 하부에 연결된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터의 블록도이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 케이블 제어부(170)는 가상현실에 대응하는 사용자의 동작이 이루어지도록 하네스(160) 측에 연결된 세 개의 동적 케이블(147)에 대응한 세 개의 리니어 액추에이터(141)를 제어하는 것으로서, 후술되는 시스템 제어부(190)가 마스터로서 역할을 하며, 케이블 제어부(170)는 마스터의 하부 제어를 수행하는 슬레이브로 사용된다.

동적 케이블(147)은 사용자에 착용된 하네스(160)의 안전 고리에 체결되며, 케이블 제어부(170)는 양방향으로 동작 가능하므로, 사용자의 조작에 따라 동적 케이블(147)이 감기거나 풀어져 사용자가 지면에 닿거나 공중에 부양되면서 여러 동작을 취하도록 동적 케이블(147)을 제어할 수 있다.

복수의 동적 케이블(147)은 각각 개별 제어되어 사용자가 전후좌우로 이동되거나 특정방향으로 기울도록 제어될 수 있다.

이러한 본 실시 예에는, 사용자가 수행하기 위한 게임의 영상을 포함한 가상 환경을 사용자에게 제공하며 사용자의 가상 환경에서 게임 활동을 위한 조작을 입력받는 VR기기(180), 사용자의 동작을 감지하는 하나 이상의 VR센서(185), 게임 시뮬레이션 플랫폼이 탑재된 시스템 제어부(190), 및 게임 상황을 디스플레이하는 디스플레이부(200)를 더 포함된다.

VR기기(180)는, 외부 영상을 내부 디스플레이(181)로 출력하는 라이브 카메라 구동 방식의 카메라부(182)를 구비하며, 카메라부(182)를 이용하여 증강 현실 모드의 화면을 사용자에게 제공하는 것이다.

이러한 VR기기(180)는 체험자의 머리에 착용되어 가상현실 데이터를 표시하는 HMD(Head Mounted Display)와 가상현실 속 캐릭터 또는 시스템을 조작하는 컨트롤러와, 상기 HMD 및 컨트롤러의 위치와 조작을 실시간으로 파악하는 감지수단을 포함할 수 있다.

일반적으로, VR에 사용되는 시스템은 3D 형태로 제작되므로, 체험자가 고개를 돌리는 경우 3D로 제작된 현실을 체험할 수 있게 된다.

한편, VR기기(180)는 감지수단을 사용하는 VR이 사용되는 것이 바람직하나, 감지수단을 포함하지 않는 MR장치를 사용할 수 있다. MR장치를 사용하는 경우 HMD에 감지수단이 내장되어 있어 체험자의 움직임과 조작이 인식될 수 있다.

사용자는 VR기기(180)의 카메라부(182)를 통해 외부 환경을 인식할 수 있으며, 이는 안전을 위해 게임 시작이나 끝에서 사용될 수 있다.

VR센서(185)는 가속도계, MEMS 자이로스코프, 가스와 용량성 가속도계의 혼합 등을 이용한 관성센서로서, 카메라부(182)에 기본적으로 탑재될 수 있으며, 사용자의 몸체에도 착용될 수 있다.

시스템 제어부(190)는 케이블 제어부(170), 및 VR기기(180)와 VR센서(185)에 연결되며, 케이블 제어부(170) 및 VR기기(180)와 VR센서(185)와 연동하는 게임의 가상 환경을 사용자에게 제공하는 것이다.

이러한 시스템 제어부(190)는 가상 환경에서 사용자의 활동과 사용자의 조작에 상응한 사용자의 동작이나 위치 이동이 이루어지도록 케이블 제어부(170)를 통해 복수의 케이블 조절수단(140)을 연동시키는 역할을 수행한다.

시스템 제어부(190)는, 가상현실의 환경에 대응하는 체험 환경을 제어하는 환경효과 제어, 및 체험자의 모션에 반응하여 VR 체험 환경을 제어하는 모션효과 제어를 더 수행할 수 있다.

시스템 제어부(190)의 환경효과 제어에는 가상현실의 환경에 대응하는 정보가 저장되는 데이터베이스, 및 가상현실의 환경에 대응하는 온도를 제공하는 온도조절 및 송풍 제어가 포함될 수 있다.

이에 따른 본 실시 예에는, 시뮬레이터 본체(100)에 설치되며 청각 및 촉각 효과를 조성하는 가상환경 효과수단이 더 포함될 수 있다.

가상환경 효과수단은, 물을 분사하는 복수의 스프레이 노즐(191), 및 스프레이 노즐(191)의 스프레이를 가압하는 송풍팬(192) 등을 포함할 수 있다.

이처럼, 본 실시 예에서는 가상환경 효과수단이 환경효과 제어로 제어됨에 따라 VR기기(180)를 통해 제공되는 가상현실의 환경 상태에 대응되도록 현실세계의 환경이 조절됨으로써 사용자가 가상현실에 보다 몰입할 수 있게 된다.

시스템 제어부(190)는 온도조절 제어에서, 사용자가 가상현실에서 높은 온도에 노출된 것으로 판단되는 경우, 체험자의 체온을 높이기 위한 히터장치(193)를 가동시키고, 사용자가 가상현실에서 낮은 온도에 노출된 것으로 판단되는 경우, 체험자의 체온을 낮추기 위한 냉각장치(195)를 가동시킬 수 있다.

이처럼 본 실시 예에는 히터장치(193)와 냉각장치(195)가 더 포함될 수 있다.

예를 들어, 체험자의 가상현실이 30℃의 환경으로 설정되었다면, 온도조절 제어를 통해 현실세계의 환경을 30℃로 설정하여 체험자의 몰입도를 증대시킬 수 있다.

또한, 가상현실에 좌측에서 바람이 강하게 부는 환경으로 설정되었다면, 송풍팬(192)을 제어하여 현실세계의 환경을 좌측에서 바람이 강하게 부는 환경으로 설정될 수 있다.

시스템 제어부(190)는 체험자의 조작에 따라 케이블 조절수단(140)을 제어하여, 체험자가 가상현실에 보다 몰입할 수 있도록 만들 수 있다.

가령, 가상현실 속 캐릭터가 지면과 수평한 자세를 취하며 전면으로 이동하는 상황이라면, 시스템 제어부(190)에 의한 케이블 제어부(170)는 케이블 조절수단(140)을 제어하여 사용자가 지면과 수평한 자세를 취할 수 있도록 제어된다. 또한 시스템 제어부(190)는 환경효과 제어에 의해 전면에서 바람이 불어오도록 제어하는 신호를 송신할 수 있다.

또한, 가상현실 속 캐릭터가 우측으로 커브 이동하는 경우, 시스템 제어부(190)는, 시뮬레이터 본체(100)의 좌측에 설치된 케이블 조절수단(140)을 제어하여 동적 케이블(147)이 길게 연장되도록 제어하고, 좌측에 설치된 케이블 조절수단(140)을 제어하여 동적 케이블(147)이 짧게 되도록 제어함으로써, 체험자의 신체가 우측으로 기울어지게 제어를 수행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

100: 시뮬레이터 본체 110: 상부 프레임
111: 제1 상부 부재 112: 제2 상부 부재
113: 제3 상부 부재 114, 115: 상부 결합부재
120: 하부 프레임 121: 전면 프레임 부재
122: 사이드 프레임 부재 123: 사이드 결합부
130: 서포트 프레임 131: 제1 서포트 프레임
132: 베이스 부재 133: 발가락 부재
135: 제2 서포트 프레임 136: 상부 서포트
137: 하부 서포트 138: 사이드 결합판
139: 내측 결합판 140: 케이블 조절수단
141: 리니어 액추에이터 142: 리니어 본체
143: 구동모터 144: 리드 스크류
145: 리드이동부재 147: 동적 케이블
150: 케이블 가이드
151: 가이드 본체 152: 가이드 풀리
160: 하네스 170: 케이블 제어부
180: VR기기 181: 내부 디스플레이
182: 카메라부 185: VR센서
190: 시스템 제어부 191: 스프레이 노즐
192: 송풍팬 193: 히터장치
195: 냉각장치

Claims

상부 프레임과 하부 프레임이 배치되며, 상기 상부 프레임과 하부 프레임이 복수의 기립된 서포트 프레임에 의해 삼각 구조로 지지된 시뮬레이터 본체;
상기 시뮬레이터 본체에 설치되며, 동적 케이블이 연결된 복수의 케이블 조절수단;
사용자에게 착용되며, 상기 복수의 케이블 조절수단의 각각의 동적 케이블과 복수 지점이 연결되는 하네스;
상기 복수의 케이블 조절수단의 각각의 동적 케이블의 가동 길이를 조절하는 케이블 제어부;
사용자가 수행하기 위한 게임의 영상을 포함한 가상 환경을 사용자에게 제공하며, 사용자의 가상 환경에서 게임 활동을 위한 조작을 입력받는 VR기기;
사용자의 동작을 감지하는 하나 이상의 VR센서 및 상기 케이블 제어부 및 상기 VR기기와 VR센서에 연결되며, 상기 케이블 제어부 및 VR기기와 VR센서와 연동하는 게임의 가상 환경을 사용자에게 제공하는 게임 시뮬레이션 플랫폼이 탑재된 시스템 제어부로 구성된 VR시뮬레이션 시스템에 있어서,
상기 상부 프레임과 하부 프레임은 삼각 구조로서, 상기 서포트 프레임이 삼각으로 기립 배치되되, 상기 서포트 프레임은 복수의 관절 형상을 포함하는 한 쌍의 제1 서포트 프레임 및 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임 사이의 중심라인 상에 배치되는 제2 서포트 프레임을 포함하며,
상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임은 상기 상부 프레임 측으로 기울어져 상기 상부 프레임에 결합되고, 상기 제2 서포트 프레임은 상기 상부 프레임 측으로 경사져 결합된 상부 서포트; 및 상기 상부 서포트에 직립 결합된 하부 서포트를 포함하여 구성되며, 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임은 로봇 다리 형상의 구조로서 중앙부에서 세 방향으로 경사지며 바닥부가 평평한 발가락 부재를 구비하고,
상기 상부 프레임은 상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임을 연결하는 제1 상부 부재;
상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임을 연결하는 한 쌍의 제2 상부 부재;
상기 제1 상부 부재의 중앙부에서 상기 제1 서포트 프레임에 연결된 제3 상부 부재; 및
상기 한 쌍의 제1 서포트 프레임과 제2 서포트 프레임의 상단부에서 상기 제1 상부 부재와 제2 상부 부재 및 제3 상부 부재 중 적어도 둘 이상을 상호 결합시키는 상부 결합부재를 포함하여 구성되고,
상기 시스템 제어부는 상기 가상 환경에서 사용자의 활동과 사용자의 조작에 상응한 사용자의 동작이나 위치 이동이 이루어지도록 상기 케이블 제어부를 통해 상기 복수의 케이블 조절수단을 연동시키는 것을 특징으로 하는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 케이블 조절수단은,
상기 복수의 서포트 프레임에 설치되며, 상기 동적 케이블에 연결되는 리니어 액추에이터; 및
상기 리니어 액추에이터의 작동에 따른 상기 동적 케이블의 이동을 안내하는 케이블 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터.
제 2 항에 있어서,
상기 리니어 액추에이터는, 리니어 본체; 상기 리니어 본체에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터로 구동되도록 상기 리니어 본체에 회전 가능하게 설치되는 리드 스크류; 및 상기 리드 스크류의 나선 이동을 안내하도록 상기 리니어 본체에 마련되며, 상기 동적 케이블에 연결되는 리드이동블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터.
제 2 항에 있어서,
상기 케이블 가이드는, 상기 동적 케이블을 지지하여 안내하도록 상기 서포트 프레임의 상단부에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 가이드 본체; 및 상기 가이드 본체에 결합되는 하나 이상의 가이드 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 VR기기는, 외부 영상을 내부 디스플레이로 출력하는 라이브 카메라 구동 방식의 카메라부를 구비하되, 상기 카메라부를 이용하여 증강 현실 모드의 화면을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 날으는 체감이 증대된 4D VR시뮬레이터.
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