KR102650308B1 - 다기능 가상현실 체험 시스템 - Google Patents

다기능 가상현실 체험 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다기능 가상현실 체험 시스템에 관한 것으로서, 다축 컨트롤 시스템을 적용하여 발판의 높이 및 경사도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하여 체험자에게 보다 현실감 있는 재난상황 환경을 제공하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 체험자가 올라설 수 있는 발판(10)과; 상기 발판(10) 상부에 구비되어 추락을 방지하는 난간부(20)와; 상기 난간부(20)에 구비되어 VR 장비와 연동이 이루어지는 시작버튼(30)과; 상기 발판(10)의 하부에 구성되는 구동부 하우징(40)과; 상기 구동부 하우징(40) 내부에 구비되어 발판(10)의 높이 및 경사 제어가 이루어지는 발판 구동수단;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

다기능 가상현실 체험 시스템{Multi-functional virtual reality experience system}
본 발명은 가상현실 체험 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 재난상황에 대한 실감 체험이 이루어질 수 있도록 하여 생활 주변에서 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 예방하는데 도움을 줄 수 있는 다기능 가상현실 체험 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 VR(Virtual Reality)이란 단순히 가상의 공간을 구현하는 것을 넘어서서 사용자의 오감에 직접적으로 작용하여 실제에 근접한 공간적, 시간적인 체험을 가능케 하는 기술을 말한다.
이러한 VR을 체험하기 위해 일반적으로 사용자는 디스플레이와 이어폰이 있는 모션센서가 내장된 VR헤드셋(HMD)을 차고 다양한 컨트롤러를 사용하여 가상현실을 체험하게 된다.
그러나, 종래 기술에서의 가상현실 체험 환경은 단순히 헤드셋을 머리에 착용한 상태에서 시각 및 청각을 이용하여 이루어지게 됨으로써, 보다 현실성 있는 사회재난 및 자연재난 상황을 체험하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 제2547284호(2023.06.20.등록) 대한민국 특허등록 제2272255호(2021.06.28.등록)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 기존의 VR 방식 안전 체험장의 한계를 탈피하여 보다 몰입감을 극대화함과 함께 실제 재난 현장에 가까운 체험환경을 제공하여 안전사고를 예방할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 가상현실 체험 시스템은, 체험자가 올라설 수 있는 발판과; 상기 발판 상부에 구비되어 추락을 방지하는 난간부와; 상기 난간부에 구비되어 VR 장비와 연동이 이루어지는 시작버튼과; 상기 발판의 하부에 구성되는 구동부 하우징과; 상기 구동부 하우징 내부에 구비되어 발판의 높이 및 경사 제어가 이루어지는 발판 구동수단;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발판 구동수단은 다수의 구동수단이 다축 구조를 이루어서 구성되되, 발판 저면과 연결이 이루어지는 연결대와, 상기 연결대의 하부에 구성되는 구동블럭과, 상기 구동블럭을 수평으로 전후진 구동시키는 스크류봉과, 상기 구동블럭의 수평 이동을 가이드하는 가이드 프레임과, 상기 스크류봉에 정/역회전력을 전달하는 구동모터를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발판 구동수단은 3축 구조를 이루어서 각 구동블럭이 발판을 중심으로 방사방향으로 개별적인 슬라이딩 이동이 이루어지면서 발판의 높이 및 경사도 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 가상현실 체험 시스템은, 다축 컨트롤 시스템을 적용하여 발판의 높이 및 경사도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있게 되어 체험자에게 보다 현실감 있는 재난상황 환경을 제공하고, 이에 따른 안전사고 예방 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 재난 안전 체험뿐만 아니라 어떠한 상황도 재현이 가능하게 되어 다양한 콘텐츠의 구현이 가능한 이점을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR 체험 시스템 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 체험 시스템 측면 구조도.
도 4는 본 발명 체험 시스템의 구동부 측면 구조도.
도 5는 본 발명 체험 시스템의 구동부 정면 구조도.
도 6은 본 발명 체험 시스템의 구동부 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명 체험 시스템의 구동부 상세도.
도 9는 본 발명의 체험 시스템 동작 상태도.
도 10은 본 발명에서 발판 단면 확대도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다기능 가상현실 체험 시스템의 구성을 도 1 내지 도 10을 통해 살펴보면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 체험 시스템은, 원판 형태를 이루어서 체험자가 올라설 수 있는 발판(10)과, 상기 발판(10) 상부에 구비되어 추락을 방지하는 난간부(20)와, 상기 난간부(20)에 구비되어 VR 장비와 연동이 이루어지는 시작버튼(30)과, 상기 발판(10)의 하부에 구성되는 구동부 하우징(40)과, 상기 구동부 하우징(40) 내부에 구비되어 발판(10)의 높이 및 경사 제어가 이루어지는 발판 구동수단의 구성을 이루게 된다.
이때, 상기 난간부(20)는 일측이 개방된 "ㄷ"형상을 이루는 난간대(21)를 난간봉(22)이 일정 높이로 지지하고, 상기 난간대(21)의 개방 부위에는 난간고리(23)가 구비된 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서의 발판 구동수단은 다수의 구동수단이 다축 구조를 이루어서 구성되되, 2개가 쌍을 이루어 발판(10) 저면과 회동 가능하게 연결이 이루어지는 연결대(50)와, 상기 연결대(50)의 하부에 구성되는 구동블럭(51)과, 상기 구동블럭(51)을 수평으로 전후진 구동시키는 스크류봉(52)과, 상기 구동블럭(51)의 수평 이동을 가이드하는 가이드 프레임(53)과, 상기 스크류봉(52)에 정/역회전력을 전달하는 구동모터(54)의 구성을 이루도록 하였다.
특히, 상기 발판 구동수단은 3축 구조를 이루어서 각 구동블럭(51)이 발판(10)을 중심으로 방사방향으로 개별적인 슬라이딩 이동이 이루어지면서 발판(10)의 높이 및 경사도 제어가 이루어지게 된다.
또한, 발판(10)은 구동부 하우징(40)과 벨로우즈(60)에 의해 연결된 구조를 이루어서 유동이 가능함과 함께 내부 구동부의 외부 노출을 방지할 수 있게 되고, 발판(10)의 바닥면에는 체험자의 부상을 방지하기 위한 부상 방지층(11)이 도 10에서와같이 코팅 형성된다.
이때, 상기 부상 방지층(11)은 폴리비닐아세탈 수지 20~40중량%, 젤라틴 10~30중량%, 나프틸 글리옥살 5~20중량%, 카라기난 1~10중량%, 트리글리세롤 5~10중량%, 메틸셀룰로오스 10~20중량%, 세틸피리디늄 클로라이드 5~20중량%의 비율로 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.
도면 중 미설명 부호 41은 비상정지 버튼을 포함하여 기계 원위치 버튼, 장비 전원버튼을 나타낸다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 다기능 가상현실 체험 시스템의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
본 발명의 체험 시스템은 예상치 못한 사회재난, 자연재난 등의 다양한 재난상황을 실감 체험훈련을 통해 대비하는 체험 및 교육 용도로 활용이 이루어질 수 있게 된다.
먼저, 체험자가 발판(10) 위로 진입하면 난간고리(23)의 양측을 난간봉(22)에 걸어서 안전성을 확보한 상태에서 VR 장비 헤드셋을 착용한 후, 컨트롤러를 사용하지 않고 시작버튼(30)을 누르게 되면 VR 장비에 디스플레이되는 영상과 동기화에 따른 연동이 이루어지면서 재난상황 체험 동작이 이루어지게 된다.
이때, 발판(10) 하부에 구성된 구동부 동작에 의해 발판(10)의 높이 및 경사도 제어가 다양하게 이루어짐으로써 도 8에서와같이 추락(상하 추락 재현거리 70mm), 전도(10°), 걷는 표현(화재 상황) 등과 같은 보다 실제와 유사한 환경이 연출되어질 수 있게 된다.
즉, 3축 형태를 이루고 있는 각 구동부의 구동모터(54)가 제어부의 제어신호에 의해 개별적으로 구동되어짐에 따라, 스크류봉(52)의 정,역회전이 이루어지면서 구동블럭(51)이 가이드 프레임(53)을 따라 전,후진 동작되어지게 되고, 이에 따라 2개가 쌍을 이루어 발판(10)과 연결되어 있는 연결대(50)에 의해 발판(10)의 높이 및 기울기 제어가 이루어지게 된다.
그리고, 정해진 내용과 순서에 따라 다양한 상황의 재현이 순차적으로 이루어질 수 있게 되어 체험 효율을 향상시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 발판(10)의 표면에 체험자의 부상을 방지하기 위한 부상 방지층(11)이 코팅되어 있기 때문에 미끄러짐 현상을 방지함과 함께, 넘어졌을 때의 안전사고 발생을 최소화할 수 있게 된다.
특히, 부상 방지층(11)에는 유도 단백질인 젤라틴 및 나프틸 글리옥살 성분이 혼합되어 있기 때문에 코팅 내구성이 향상될 수 있게 되며, 유화제인 카라기난은 폴리비닐아세탈 수지의 활성화 기능을 수행하여 코팅층이 균일한 박막을 유지할 수 있게 되고, 트리글리세롤은 탄력성을 부가하는 기능을 수행하게 된다. 또한, 메틸셀룰로오스 및 세틸피리디늄 클로라이드는 각각 부상 방지층(11)이 외부 충격력으로 인해 크랙발생을 방지함과 함께 코팅 밀도를 향상시키는 진보된 작용효과를 수행하게 된다.
따라서 본 발명의 가상현실 체험 시스템은, 다축 컨트롤 시스템을 적용하여 발판의 높이 및 경사도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있게 되어 체험자에게 보다 현실감 있는 재난상황 환경을 제공하고, 이에 따른 안전사고 예방 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 안전 체험뿐만 아니라 어떠한 상황도 재현이 가능하게 되어 다양한 콘텐츠의 구현이 가능한 이점을 나타낸다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 VR 체험 시스템 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
예를 들면, 상기 실시 예에서는 발판 구동수단으로 전동식 3축 정밀 서보 볼나사 구동방식이 설명 및 도시되었으나, 필요에 따라서는 공압 실린더 등과 같은 다양한 구성이 적용될 수 있게 된다.
또한, 발판의 형상이 원형의 형상을 이루는 것으로 설명 및 도시되었으나, 필요에 따라서는 사각이나 타원형상으로 제작이 이루어질 수 있으며, 재질 또한 금속 합성수지 등이 선택적으로 적용될 수 있게 된다.
따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
10 : 발판 20 : 난간부
21 : 난간대 22 : 난간봉
23 : 난간고리 30 : 시작버튼
40 : 구동부 하우징 41 : 비상정지 버튼
50 : 연결대 51 : 구동블럭
52 : 스크류봉 53 : 가이드 프레임
54 : 구동모터 60 : 벨로우즈

Claims (5)

  1. 체험자가 올라설 수 있는 발판(10)과;
    상기 발판(10) 상부에 구비되어 추락을 방지하는 난간부(20)와;
    상기 난간부(20)에 구비되어 VR 장비와 연동이 이루어지는 시작버튼(30)과;
    상기 발판(10)의 하부에 구성되는 구동부 하우징(40)과;
    상기 구동부 하우징(40) 내부에 구비되어 발판(10)의 높이 및 경사 제어가 이루어지는 발판 구동수단;을 포함하며,
    상기 발판(10)은 상기 구동부 하우징(40)과 벨로우즈(60)에 의해 연결된 구조를 이루고, 상기 발판(10)의 표면에는 체험자의 부상을 방지하기 위한 부상 방지층(11)이 코팅 형성되되, 상기 부상 방지층(11)은 폴리비닐아세탈 수지, 젤라틴, 나프틸 글리옥살, 카라기난, 트리글리세롤, 메틸셀룰로오스, 세틸피리디늄 클로라이드의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 다기능 가상현실 체험 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 난간부(20)는 일측이 개방된 "ㄷ"형상을 이루는 난간대(21)를 난간봉(22)이 일정 높이로 지지하고, 상기 난간대(21)의 개방 부위에는 난간고리(23)가 구비됨을 특징으로 하는 다기능 가상현실 체험 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발판 구동수단은 다수의 구동수단이 다축 구조를 이루어서 구성되되, 2개가 쌍을 이루어 발판(10) 저면과 연결이 이루어지는 연결대(50)와, 상기 연결대(50)의 하부에 구성되는 구동블럭(51)과, 상기 구동블럭(51)을 수평으로 전후진 구동시키는 스크류봉(52)과, 상기 구동블럭(51)의 수평 이동을 가이드하는 가이드 프레임(53)과, 상기 스크류봉(52)에 정/역회전력을 전달하는 구동모터(54)를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 다기능 가상현실 체험 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 발판 구동수단은 3축 구조를 이루어서 각 구동블럭(51)이 발판(10)을 중심으로 방사방향으로 개별적인 슬라이딩 이동이 이루어지면서 발판(10)의 높이 및 경사도 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능 가상현실 체험 시스템.
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