KR20050015235A - 진동 장갑형 게임 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터를 사용하여 게임을 할 때 키보드의 조작을 보완 및 대체할 수 있는 컨트롤러에 관한 것이다. 컴퓨터를 사용한 게임에 있어서 사용자들은 오른손으로는 마우스를, 왼손으로는 키보드를 사용하게된다. 특히 온라인 게임의 경우 대부분의 조작은 마우스로 진행하며, 게임에 익숙한 사람들은 단축키를 사용할 때와 상대방과의 대화를 위해 키보드를 조작하게 된다. 본 발명의 특징 중 하나는 왼손의 키보드 조작을 보완하거나 대체할 수 있는 특수한 접점 스위치를 부착한 장갑형태의 컨트롤러를 사용하여 게임을 할 수 있다는 것이다. 또한 장갑을 착용한 상태에서 기존의 키보드를 조작할 수 있으므로 사용자에게 편의를 제공할 수 있다. 본 발명의 또 다른 특징은 게임에서의 피드백을 받을 수 있는 것이다. 본 발명의 장갑형 컨트롤러에 소형진동소자를 부착하여 게임에서 일어날 수 있는 각종 피드백을 진동형태로 전달하게 됨으로써 게임의 흥미를 유발 할 수 있으며, 체감형 인터페이스를 구축하는데 매우 용이하다.

본 발명에서 제안하는 장치는 각각의 손가락 마디(총 12개)에 접점을 부착하고, 엄지손가락의 끝마디에 또 다른 접점을 부착하여, 각 마디의 접점과 엄지손가락의 접점이 연결되면 switch-on 역할을 하게 되고, 여기에 해당되는 키스캔 코드(key scan code)를 처리하는 컨트롤러를 통해서 게임을 조작할 수 있게된다. 특히 각각의 손가락 끝 접점(fingertip)에 대한 조합을 허용하는 코딩(chording)형태의 장갑이므로 입력의 효율성을 높일 수 있다.

Description

진동 장갑형 게임 컨트롤러{Glove-typed Game controller device with force feedback}

본 발명은 진동 장갑형 게임 컨트롤러를 사용하여 게임을 할 때 키보드의 조작을 보완 및 대체할 수 있는 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 각각의 손가락 마디에 부착되어지는 접점과 엄지손가락의 접점이 서로 연결되면 전류가 도통되는 스위치 역할을 하게 되고, 손가락 마디마다 배정된 각각의 키스캔 코드를 처리하는 컨트롤러를 통해서 각 게임에 해당하는 단축키나 특수키를 키보드 대신 입력할 수 있다. 또한 각 게임의 특정한 이벤트가 발생할 때 즉, 공격을 하거나 공격을 당할 때 컨트롤러에 장착되어진 진동 모터에 의한 자극을 신체로 전달함으로써 게임의 실감을 더 해 줄 수 있다. 이 장치를 사용하기 위해 장갑의 신호를 인식할 수 있는 device driver를 설치하게 되며, 이 device driver는 현재 진행되어지는 게임의 종류를 자동으로 선택하여 게임마다의 특수키와 단축키에 대한 정보를 사용자에게 알려줄 수 있다. 특히, 게임산업이 발전하면서 많은 종류의 게임들이 출시되고 있으므로, 이러한 device driver는 인터넷을 통해 업그레이드 할 수 있도록 설계한다. 본 발명이 속하는 종래의 기술에는 키보드 형태를 변형한 '마우스 기능을 가지는 키보드(강형래, 10-2000-0045081)'가 있다. 또한, 진동형 마우스나 조이스틱도 다수 개발되어 왔다. 하지만 이러한 장치들의 가장 큰 문제점은 휴대성이 떨어진다는 것이다. 또한 온라인게임이 활성화되면서 게임 사용자들은 상대방과의 대화를 위해 키보드를 사용하는 경우가 빈번히 발생하므로, 게임의 컨트롤과 동시에 문자의 입력을 동시에 할 수 있어야 하기 때문에 진동형 마우스나 조이스틱은 효율적이지 못하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 극복하기 위해, 유연성을 가지는 얇은 소재의 장갑을 사용하여 게임 컨트롤러의 휴대성을 극대화하는 것에 그 목적이 있다. 또한, 게임을 하기 위해 필요한 다양한 단축키와 특수키를 제공하기 위해 12개의 스위치 이외에 각 손가락 끝의 스위치(4개)의 조합형태가 가능한 코딩형태를 구현함과 동시에 장갑을 착용한 상태에서 키보드를 조작할 수 있도록 하여 그 효율성을 높이며, 진동형태의 피드백을 제공하여 게임의 흥미를 높이는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 극복하기 위해, 특수한 스위치를 장착한 유연성 있는 얇은 소재의 장갑과 이 장갑에서 발생한 입력신호를 처리하는 컨트롤러, 이 장치를 사용하기 위한 device driver를 개발하는 것을 그 핵심기술로 한다.

상기 장갑은 손각락 각 마디(12개)와 엄지손가락의 끝마디에 전도성 실리콘 또는 전도성 섬유를 사용한 접점 스위치를 부착하여, 엄지손가락의 끝마디를 ground로 하여 12개의 다른 마디와 접했을 때 발생하는 전기적인 신호(논리 '1' , '0')를 컨트롤러에 전달하게 된다. 접점 한 개에 한 가지의 신호를 검출하기 때문에 12개의 입력신호를 발생하게 되는데, 이것으로는 게임 전체를 컨트롤 하기는 힘들다. 따라서 본 발명에서는 코딩형태를 적용하여 각 손가락 끝마디(4개)의 조합을 이용하여 다양한 입력신호를 구성할 수 있다. 이와 함께 마우스의 버튼을 동시에 사용하게되면 기존의 키보드 조작을 대체할 만큼 입력신호가 다양해 진다.

상기 컨트롤러는 장갑 위에(손등부위) 부착할 수 있도록 되어있다. 이 컨트롤러는 각 접점에 연결된 입력신호를 처리하여 8bit의 정보를 생성하는 마이크로프로세서를 포함한다. 이 프로세서의 명칭은 microchip사의 PIC16C765이다. 이 프로세서는 Serial(RS-232) 엔진과 USB 1.1 엔진을 각각 한 개씩 포함하고 있으며, 33개의 I/O port를 가지고 있다. 이 컨트롤러는 장갑에서 나오는 신호를 검출하여 8bit의 신호를 생성하게 되며, 이것을 Serial 또는 USB 통신으로 컴퓨터에 전달한다. 또한 진동 피드백을 제공하기 위해서 컴퓨터에 설치된 device driver에 의해 8bit의 신호를 전달받게 되면 이 신호를 해석하여 컨트롤러에 장착된 2개의 소형 진동 모터를 작동하게 된다. 이 컨트롤러는 USB방식을 사용하게 되었을 경우 컴퓨터의 전원(5V)를 사용하므로 별도의 전원이 필요없으나, PDA와 같은 컴퓨터 이외의 정보통신단말기와 함께 사용할 경우에는 9V 건전지를 사용하여 전원을 공급받을 수 있다.

상기 device driver는 컨트롤러와 컴퓨터(또는 PDA등의 정보통신단말기) 사이에 이루어지는 8bit의 신호를 제어함과 동시에, 현재 진행중인 게임의 특성에 맞는 key map을 호출하여 각 신호의 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 프로그램이다. 이 device driver는 새로운 게임이 출시됨과 동시에 인터넷을 통해 업그레이드가 가능하도록 설계되어 있으며, 사용자가 원하는 단축키를 생성할 수도 있으므로 게임을 처음 접하는 초보자나 게임에 능숙한 전문가들이 자신의 필요에 의해 설정을 변경할 수도 있도록 되어있다. 또한 개개인의 특성에 맞는 구성을 인터넷을 통해 저장 및 호출이 가능하도록 되어 있으므로 상기 장갑(컨트롤러 포함)을 인터넷이 연결된 다른 장소에서는 사용할 경우 별도의 설정을 할 필요없이 자신이 이미 설정한 상태의 key map을 호출하여 사용할 수 있도록 되어있다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 진동 장갑형 게임 컨트롤러 전체의 개략도

도 2는 진동 장갑의 각 마디 스위치 배열의 개략도

도 3은 본 발명의 키스캔 코드를 처리하는 컨트롤러의 개략도

도 4는 본 발명의 입력 방식을 동작을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 device driver가 작동되는 순서도 이다.

도 6과 도 7은 스타크래프트의 적용 사례이다.

도 1에서, 11은 손가락 각 마디에 연결되어 있는 신호선 이다. 12는 엄지손가락의 접점이다. 11과 12가 도통되면 13의 컨트롤러에서 신호를 처리하게 되며, 14의 데이터라인을 통해 컴퓨터로 그 정보를 보내주게 된다. 이것을 구현하기 위해 장갑 외부에 12개의 접점과 엄지손가락 끝마디의 접점에 해당하는 면에 구리테이프를 원형으로 제작하여 접착시키고, 그 위에 전도성 실리콘 잉크를 바른다. 이 전도성 실리콘 잉크는 구리테이프와 구리테이프에 연결되는 전선을 고정함과 동시에 접점의 면적을 넓힐 수 있다. 또한, 손가락 마디의 자연스러운 움직임에 필요한 유연성을 확보 할 수 있다.

도 2는 각 접점의 배치도이다. 사람마다 각 마디의 간격이 다르고, 손의 크기에서도 차이가 나기 때문에 상용화되는 장갑의 호수에 따라 그 배치 간격을 달리 해야할 것이다. 또한 각 접점의 면적또한 전체적인 손의 크기에 비례하여 정해야한다. 장갑에 부착되어진 12개의 스위치는 게임을 진행하면서 마우스로 선택한 유닛이나 건물 등의 세부 메뉴에 해당할 수 있으며, 자주 쓰는 특수키나 단축키의 경우에는 손가락 끝마디의 접점(4개)의 조합형태를 사용하게 된다.

도 3은 본 발명에서 신호를 생성하고 송수신을 하기 위한 컨트롤러이다. 도 1에서 각 접점에 연결된 전선은 컨트롤러상의 커넥터(C9)에 연결하고, 컨트롤러의 마이크로프로세서인 PIC16C765(C1)의 I/O PORT에 지정된 키스캔 코드로 결선한다. 각 접점과 엄지손가락의 접점은 스위치 역할을 하게 되므로, 이 두 개가 연결되면 스위치-온 역할을 하게되고 이때 I/O PORT의 채널에 논리값(switch on : 0, off : 1)이 부여되고, 이 신호를 처리하여 8bit의 정보를 생성하여 출력하게 된다. 본 발명에서 사용된 컨트롤러는 각 한 개씩의 Serial 엔진과 USB 1.1 엔진을 갖고 있으므로, 사용자가 컴퓨터에 연결하는데 있어서 선택할 수 있도록 한다. Serial 통신을 하기 위해서는 별도의 전원이 필요하므로 보조전원인 9V 배터리를 사용할 수 있도록 DC-Regulator(C6)을 사용하며, 신호를 송수신 하기 위한 IC인 MAX232(C2)를 사용한다. 이 장치의 장갑에서 신호가 들어오게 되면 Operation LED module set(C5)에서는 현재의 신호상태를 알려주게 된다. 또한, 게임을 하는 도중에 공격을 받거나 특정한 이벤트에 대해서 진동으로 피드백을 주도록 소형 DC Vibration Motor(C4)를 설치한다. 2개의 DC Vibration Motor를 통해 각각의 진동시간을 컨트롤함으로써 느껴지는 힘이 다르도록 하여 게임의 흥미를 더욱 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 입력방식을 도시한 것인데, S1과 S2를 동시에 누르는 형태를 보이고 있다. 이러한 코팅형태를 조합하면 12개의 스위치로 수행할 수 있는 선택영역이 넓어지며, 여기에 마우스의 왼쪽, 오른쪽, 가운데(휠) 버튼을 함께 사용하면 더 많은 조합이 나오기 때문에 게임을 하는 도중에 왼손의 키보드 컨트롤을 대체할 수 있다.

도 5는 본 발명에 구현한 device driver의 전체 흐름도이다. 본 발명의 device driver는 현재 활성화되어 있는 게임을 확인한 후, 그 게임에 맞는 key map을 호출하여 장갑의 각 스위치에 해당하는 명령을 수행하게 된다. 상기 device driver는 장갑으로부터의 입력신호를 처리하고 피드백을 주기 위한 신호를 출력하기도 한다.

현재까지 사용자들이 자주 하고 있는 게임인 blizzard사의 스타크래프트(StarCraft)에 본 발명을 적용시켜 본 발명의 주요 기능을 살펴본다.

도 6과 도 7에서 화면의 우측 하단에 있는 3행 3열의 배열은 상기 장갑의 S1∼S9에 해당이 된다. 즉, M1∼M9는 S1∼S9에 1:1로 대응이 된다.

도 6을 보면 마우스를 사용하여 게임의 유닛이나 건물을 선택하였을 때 각 종족마다 그 배열에 해당하는 단축키가 달라진다. 따라서 상기 device driver에서는 그 배열에 있는 아이콘을 마우스로 클릭하는 신호와 같은 장갑의 키스캔 코드를 처리하게 된다. 도 6에서는 선택한 건물에서 발생할 수 있는 이벤트로 몇 가지 유닛을 생산하게 되는데, 여기서는 M1, M2, M4가 유닛을 생산하는 것이므로, 상기 장갑의 S1, S2, S4중 하나를 선택하여 누르면 된다.

도 7을 보면 지정되어진 특수키 또는 단축키에 관한 것이다. 이 게임에서는 건물 또는 유닛에 고유 번호를 설정할 수 있는데, 이 경우에는 S1과 S4를 동시에 누른 후 S1∼S10을 누르면 된다. 이렇게 설정된 고유번호에 해당하는 유닛 또는 건물을 선택할 경우에는 마우스의 왼쪽 버튼을 누른 상태에서 S1∼S10을 누르면 된다. 예를 들어, 도 7에서처럼 11개의 유닛을 고유번호 1로 설정하고 싶다면, 11개의 유닛을 마우스로 드래그(drag)하여 선택한 다음 상기 장갑의 S1과 S4를 동시에 한 번 누른 후 고유번호 1에 해당하는 S1을 누른다. 고유번호 1을 선택하기 위해서는 마우스의 왼쪽 버튼을 누른 상태에서 S1을 누르게 되면 고유번호 1에 해당하는 11개의 유닛을 선택하게 되며, 이 유닛들에게 공격명령을 내리기 위해서는 마우스로 M7을 누르듯이 상기 장갑의 S7을 누르면 된다.

또한, S1, S4, S7을 동시에 누르면 키보드의 F2키를 누른 것과 같이 자신의 본진으로 화면을 이동할 수 있다. 따라서 S1∼S12의 각각에 대한 명령과 S1, S4, S7, S10의 조합, 마우스의 각 버튼과 함께 장갑의 스위치를 누르는 조합을 사용하면 왼손으로 다루어야 하는 키보드의 어려운 조합을 쉽게 해결할 수 있다.

본 발명의 컨트롤러에는 게임도중 특정한 이벤트에 대해서 피드백을 줄 수 있다. 상기 게임의 경우에 자신이 공격을 받고 있을 때와 공격을 할 때 각기 다른 진동을 느낄 수 있도록 설계되어 있다.

본 발명은 상기 게임에의 적용뿐만 아니라 (주)CCR의 포트리스, ㈜ 엔씨소프트의 리니지 등등의 게임에도 적용 가능하며, 각 키에 대해 사용자가 설정할 수 있도록 되어 있으므로 초보자들에게 게임에서 필요한 단축키나 특수키를 억지로 외우지 않아도 된다. 또한, 새로운 게임이 출시되면 인터넷을 통해 자동으로 업그레이드가 되기 때문에 많은 게임에 적용될 수 있다. 특히 자신이 사용했던 상기 장갑을 다른 컴퓨터에 연결하여 상기 device driver를 설치하여 개인 정보를 입력하게 되면 기존에 설정하였던 자신 고유의 설정을 그대로 사용할 수 있기 때문에 그 효율성을 높일 수 있다.

본 발명은 컴퓨터 게임을 할 때 단축키나 특수키를 외우지 않아도 조작이 쉬워지며, 특히 한 손(왼손)으로 조작해야 하는 키보드의 작업을 최소화할 수 있다. 또한 상기 장갑의 소재가 매우 유연하므로 장갑을 착용한 상태에서 키보드를 사용해도 무방하다. 본 발명은 이러한 기능뿐만 아니라 휴대성이 용이하기 때문에 더욱 사용 범위가 다양해 질 수 있다.

상기 컨트롤러는 진동형태의 피드백을 제공하기 때문에 게임의 흥미를 더욱 유발시킬 수 있으며, 게임의 특성에 맞는 진동의 세기와 시간을 달리하기 때문에 기존의 단순 포스피드백(force feedback)과 차별화 될 수 있다. 또한 상기 device driver는 자동업그레이드 기능과 고유설정 기능을 포함하기 때문에 사용자가 언제 어디에서 사용하든지 그 기능을 최대한 발휘 할 수 있도록 설계 되어있다.

본 발명은 게임을 처음 접하는 초보자와, 이미 게임을 능숙하게 다룰 수 있는 사용자 모두에게 게임의 흥미를 극대화할 수 있으며, 게임의 학습 시간을 줄일 수 있기 때문에 사용자의 범위를 넓힐 수 있다. 즉, 본 발명품은 더욱 쉽게 배우고, 쉽게 사용하고, 더 많은 재미를 제공할 수 있고, 사용자의 제한을 두지 않는 매우 유용한 게임 컨트롤러라고 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 '황금 알을 낳는 게임산업'에 있어서 다양한 형태로 응용될 수 있으며, 다양한 사용자의 특성을 고려한 것이므로 더욱 보편적인 게임 컨트롤러로 발전할 수 있다. 특히 휴대가 용이하고, 다양한 기능을 제공하고, 진동을 통한 피드백을 고려하였기 때문에 게임 컨트롤러뿐만 아니라 향후 PDA등의 첨단정보단말기의 입출력 장치로도 사용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 진동 장갑형 게임 컨트롤러 전체의 개략도

도 2는 진동 장갑의 각 마디 스위치 배열의 개략도

도 3은 본 발명의 키스캔 코드를 처리하는 컨트롤러의 개략도

도 4는 본 발명의 입력 방식을 동작을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 device driver가 작동되는 순서도 이다.

도 6과 도 7은 스타크래프트의 적용 사례이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

[도1]

G1 : 장갑형태의 입력장치

1 : 각 점접에서 나오는 선

2 : 컨트롤러

3 : 외부 출력 선

[도2]

SG : 엄지손가락 끝마디 접점

S1 : 검지 첫 번째 마디 접점

S2 : 검지 두 번째 마디 접점

S3 : 검지 세 번째 마디 접점

S4 : 중지 첫 번째 마디 접점

S5 : 중지 두 번째 마디 접점

S6 : 중지 세 번째 마디 접점

S7 : 약지 첫 번째 마디 접점

S8 : 약지 두 번째 마디 접점

S9 : 약지 세 번째 마디 접점

S10 : 소지 첫 번째 마디 접점

S11 : 소지 두 번째 마디 접점

S12 : 소지 세 번째 마디 접점

[도3]

D1 : 장갑에 부착하는 컨트롤러

C1 : Microprocessor PIC16C765

C2 : Max232(RS-232 controller)

C3 : Crystal Oscillator

C4 : DC Vibration Motor

C5 : Operation LED module set

C6 : DC-Regulator MC7805CT

C7 : Power Switch

C8 : Reset Switch

C9 : Pin Connector (접점용)

C10 : Pin Connector (외부출력용)

C11 : Power Connector (보조 battery 장착용)

Claims (4)

1. 상기 진동 장갑형태의 게임 컨트롤러에 대해서,

   상기 사용자가 게임을 컨트롤할 때 키보드의 입력을 보완 또는 대체 할 수 있는 장갑형태의 게임 컨트롤러.
2. 상기 장갑에 대해서,

   장갑의 휴대성, 유연성, 착용감을 극대화하기 위해 얇은 소재를 사용하는 것과,

   전기의 흐름을 보장할 수 있는 전도성 실리콘을 사용한 특수한 접점 스위치를 사용하는 것과,

   각 마디 접점의 조합형태를 사용할 있도록 코딩방법을 구현한 장갑.
3. 상기 컨트롤러에 대해서,

   발생한 전기적 신호를 제어하기 위한 마이크로프로세서(PIC16C765)를 사용하는 것과,

   컴퓨터와의 통신방법을 Serial 통신과 USB 통신을 선택적으로 사용하는 것과,

   상기 장갑에서 발생한 전기적 신호를 8bit의 신호로 생성하여 전송하는 것과,

   진동형태의 피드백을 제공하기 위해 DC Vibration Motor를 사용하고 컨트롤하는 것과,

   사용자의 선택에 따라 보조 전원장치를 사용할 수 있는 컨트롤러.
4. 상기 device driver에 대해서

   실행되어지는 게임을 자동으로 검색하여 그 게임에 맞는 key map을 호출하여 사용하는 것과,

   게임마다의 특수한 이벤트에 대한 피드백을 제공하기 위한 설계와,

   사용자 정의를 통한 고유기능이 가능하도록 구현하는 것과,

   인터넷을 통한 자동 업그레이드를 구현하는 것과,

   사용자정보를 저장하여 다른 컴퓨터에서도 기존의 사용자 고유설정을 사용할 수 있는 device driver.