KR20090038798A - 러닝머신용 신호처리장치, 및 그 제어모듈 - Google Patents

러닝머신용 신호처리장치, 및 그 제어모듈 Download PDF

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박재상
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Abstract

제 1 운동자를 지지하는 제 1 러닝벨트를 포함하는 제 1 러닝머신과 물리적으로 이격되며, 상기 제 1 러닝머신과 전기적으로 연결되어 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 1 운동자 속도를 전달받는 제 1 입력커넥터; 및 상기 제 1 입력커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 1 운동자에 대응하는 심벌을 표시장치를 통하여 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 확장 제어부를 포함하여, 기존의 러닝머신에 기능을 확장할 수 있어, 기존의 러닝머신에 프로그램을 설치하거나, 그에 부가되는 장치를 추가로 설치하여야 하는 불편함을 해결할 수 있으며, 별도의 신호처리장치를 제공함으로써, 복수의 러닝머신을 보다 간편하게 연결할 수 있고, 또한 하나의 신호처리장치에 복수의 러닝머신을 연결할 수 있도록 함으로써, 복수의 러닝머신에 모두 프로그램을 설치하거나, 그에 부가되는 장치를 추가로 설치하여야 하는 불편함을 해결할 수 있는 러닝머신용 신호처리장치 및 그 제어모듈을 제공한다.
러닝머신(treadmill), 자동 속도 조절, 표시장치, 신호처리장치

Description

러닝머신용 신호처리장치, 및 그 제어모듈{SIGNAL PROCESSING UNIT FOR TREADMILL, AND CONTROL MODULE OF THE SAME}
본 발명은 러닝머신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 러닝머신에 부가되어 러닝머신으로부터 전달받은 신호를 처리하는 러닝머신용 신호처리장치 및 그 제어모듈에 관한 것으로, 더 나아가 복수의 러닝머신을 연결하기 위한 장치에 관한 것이다.
헬스기구에는 근력을 강화시키기 위한 웨이트 기구 및 근력 강화 및 심폐기능 강화등을 위한 유산소 운동 기구로 크게 구분하여 설명될 수 있다.
특히 유산소 운동 기구에는 무한궤도의 벨트상에서 달리기를 할 수 있도록 하는 러닝머신, 자전거와 같이 패달을 구비한 싸이클, 손잡이와 패달이 유기적으로 연결되어 마치 스키를 타고 걷는 듯한 거동을 하는 일립티컬이라고도 부르는 싸이클런, 및 계단을 오르는 효과를 제공하기 위한 스텝퍼등이 많이 사용되고 있다.
이들 유산소 운동 기구는 대부분 운동자가 발을 이용하여 운동을 수행하며, 운동을 수행하는 속도와 운동을 수행하는 시간을 이용하여 운동자의 현재 속도, 운동자가 수행한 운동시간 동안의 운동자의 이동거리 또는 소모 열량등의 정보를 헬 스기구에 부착된 표시장치를 통하여 운동자에게 제공하는 기능을 포함한다.
또한, 러닝머신등의 일부 헬스기구에서는 헬스기구의 저장부에 저장되어 있는 일정 시간동안의 속도변화 정보등을 포함하는 프로파일을 운동자가 선택하여 해당 프로파일을 운동 목표로 설정하고 운동을 수행함으로써 운동효과를 높이기 위한 기능등이 제공되고 있다.
그러나, 종래 러닝머신등의 헬스기구의 경우 운동자가 헬스기구의 저장부에 저장되어 있는 주행코스, 즉 시간당 속도 프로파일 정보들 중 선택한 프로파일에 대해 표시장치에 단순히 속도 변화 곡선만을 표시하여 주거나, 컴퓨터 그래픽 처리를 통한 주행코스의 주변환경을 표시하여 줌으로써, 운동자로 하여금 목표 주행코스를 완주하고자 하는 동기를 부여하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 운동자는 선택한 프로파일을 따라 단순히 운동을 하게 되면 지루함을 느끼게 되므로, 대한민국 공개특허 10-2005-0003654호등에서 헬스기구를 사용하는 복수의 운동자가 마라톤 경기등을 할 수 있도록 하는 방법들이 기재되어 있다.
그러나, 상기의 인용문헌에 의하면, 운동자 자신에 대응하는 표시이미지를 표시장치의 일 정점에 위치시킨 후 다른 운동자에 대응하는 표시이미지를 자신의 이동거리와의 차이값에 대응되게 표시장치에 표시하는 방법을 사용하여, 이러한 방법들을 통하여 단순히 혼자서 프로파일을 따라 운동하는 지루함을 해결할 수 있으나, 운동자 자신에 대응하는 표시이미지를 표시장치상의 일 정점에 고정함에 따라 단순한 달리기등의 경기만을 구현할 수 있으며, 운동자에게 흥미를 유발할 수 있는 게임의 효과를 제공할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 러닝머신은 운동자가 조작부에 구비된 속도 조절부를 조작하여 설정된 속도에 따라 수동적으로 운동을 하게 되므로, 운동감이 떨어지고, 고정된 지지 기반에서 걷거나 뛰는 느낌을 구현하지 못하는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여 운동자의 위치를 측정하여 속도를 자동으로 조절하기 위한 방법이 제시되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0398330호에서는 조작패널 하단에 초음파 센서를 구비하고, 초음파 센서로부터 운동자의 현재 위치를 측정하고, 운동자의 위치를 중앙지역으로 위치시킬 수 있도록, 운동자가 중앙지역보다 앞으로 오면 러닝벨트의 속도를 높여서, 운동자를 후퇴시켜 중앙지역으로 가도록 하고, 운동자가 중앙지역보다 뒤로 가면, 러닝벨트의 속도를 줄여서, 운동자를 전진시켜 중앙지역으로 가도록 하는 장치에 대해 기술되어 있다.
그러나, 상기 문헌에서 제시하는 러닝머신은 운동자가 지정한 중앙지역에서 일정범위 이내의 가속과 감속을 하는 경우에는 사용이 가능할 수 있으나, 운동자가 높은 속도로 운동을 하다가 운동을 정지하고자 하는 등의 급속한 감속등의 다양한 운동자의 운동패턴에 대응하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 상기의 운동자의 다양한 운동패턴에 대응되는 제어방법의 문제 외에도, 상기와 같은 급감속을 하는 경우에는 러닝머신에 사용되는 모터 구동부에 과부하가 발생하기 때문에 모터 구동부의 보호를 위하여 모터 구동부는 자체적으로 모터 구동을 차단하므로 빠른 감속이 불가능한 문제점이 있다.
지금까지 러닝머신에서 감속을 하는 경우에는 모터 구동부의 허용범위를 넘 지 않는 감속도 범위내에서 구동속도에 관계없이 고정된 느린 감속을 하고, 비상정지의 경우에는 모터 구동부의 동작을 차단하여 러닝머신의 벨트 및 구동모터에 작용하는 자연적인 마찰력에 의해 정지하였다.
운동자가 러닝머신에서 운동을 할 때 급격한 감속은 운동자의 관성에 의해 넘어지고, 이에 따라 운동자에게 위험할 수 있기 때문에, 상기와 같이 지금까지의 러닝머신에서는 느린 감속 또는 자연적인 마찰력에 의한 감속만을 제공하고 있다.
그러나, 이로 인하여 운동자는 러닝머신에서 운동을 할 때 고정된 지지 기반에서 운동을 할 때와 다른 느낌을 받는 문제점이 있으며, 또한, 운동자의 다양한 운동 패턴을 수용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 운동자가 고정된 지지 기반에서 운동할 때와의 차이를 극복하고, 운동자의 다양한 운동 패턴을 수용하기 위해, 운동자에 의해 발생하는 가속도와 감속도를 빠르게 추종이 필요하나, 지금까지 제시된 방법으로는 빠른 감속이 불가능하므로 운동자가 만족할 수 있는 수준의 자동 속도조절이 되지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 상기 문헌에서 제시하는 러닝머신에서, 초음파 센서를 사용하여 운동자와의 거리를 측정하여 운동자가 중앙위치에 위치하도록 러닝벨트의 속도를 조절함에 있어서, 초음파 센서를 통하여 수신하는 운동자의 위치 측정값에는 많은 오류값을 포함하고 있으므로 단순히 초음파 센서만을 사용하여 자동 속도 조절 러닝머신을 구현하기 어려운 문제점이 있다.
상기 초음파 센서를 통하여 수신되는 측정값에는 주변의 다양한 노이즈 신호에 의한 신호왜곡이 발생할 수 있으며, 또한, 운동자가 운동을 할 때 흔드는 팔과 다리의 위치에 의해 원하지 않는 측정값들이 측정되어 러닝벨트의 속도를 제어할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제 10-2007-0015687호, 10-2007-0081476호, 10-2007-0082277호, 및 10-2007-0082929호에서는 러닝벨트의 전방하부 및 후방하부에 각각 하중센서를 구비하고, 각각의 하중센서에서 측정된 측정값을 연산하여 운동자의 위치를 판단한 후 기준위치와의 차이를 바탕으로 러닝벨트의 속도를 조절하는 방법 및 구조가 기재되어 있다.
그러나, 상기와 같은 하중센서를 사용하는 방법에 있어서는 운동자의 속도에 따라 하중센서에 작용되는 하중의 주기가 달라지고, 또한 운동자의 최고 속도에서도, 그 하중의 작용 주기는 초당 2회 내지 3회 정도로 낮아, 러닝벨트의 부드러운 속도 조절에 어려운 문제점이 있다.
또한, 운동자의 발이 러닝벨트를 누르는 순간에도 러닝벨트의 거동에 의해 눌리는 위치가 지속적으로 변하고, 운동자가 러닝벨트에서 걸을 때와 달릴 때의 러닝벨트에 접촉하고 있는 발의 개수가 달라지기 때문에 운동자의 상체 또는 무게중심 위치를 산정하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 운동자의 다양한 운동패턴, 즉 속도에 따른 급가속 및 급감속에 대응하는 제어방법이 기재되어 있지 않아, 단지 기준위치와의 차이만을 이용하여 속도를 제어하는 방법으로는 실제 러닝머신에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기의 문제점을 해결하여 자동속도 조절이 가능한 러닝머신을 구현한다고 하여도, 단순히 운동자의 위치를 기반하여 자동속도 조절 기능외에 그에 따른 게임등의 부가적 기능을 수행하기 위해서는 자동속도 조절 기능을 수행하는 제어부에 해당 부가적 기능의 프로그램 및 그에 따른 부가적 장치들이 더 구비되어야 한다.
따라서, 자동속도 조절 기능에 필요한 제어부의 기능의 수정이 아닌 게임등의 부가적 기능에 필요한 프로그램 및 그에 따른 부가적 장치들을 지속적으로 추가 설치하여야 하는 불편함이 따른다.
또한, 자동속도 조절 기능 및 게임 등의 부가적 기능이 모두 탑재된 제어부와 게임 등을 수행하기 위한 대형 디스플레이를 포함하는 러닝머신의 경우, 게임 등의 부가적 기능을 원하지 않고, 자동속도 조절 기능만을 원하는 사용자에게는 오히려 부피가 크고, 가격만 높아 구매의욕을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
자동속도 조절 기능이 제공되고, 또한 게임 등의 부가적 기능이 제공되는 러닝머신의 경우는 멀티유저를 기반으로 하는 것이 바람직하나, 대한민국 특허공개 제10-2007-0043325호, 제10-2007-0082275호, 제10-2007-0095007호, 및 제10-2007-0115210호에는 자동속도 조절 기능의 제공되는 복수의 러닝머신을 연결하여 복수의 운동자가 마라톤 코스를 달리는 기능 또는 어느 하나의 러닝머신이 호스트가 되고 나머지 연결된 러닝머신이 슬레이브가 되어 호스트 러닝머신의 러닝벨트 속도에 따라 구동되는 트레이닝 기능 등이 기재되어 있다.
그러나, 상기의 인용문헌에 의하면, 복수의 러닝머신에 모두 해당 부가적 기능을 수행하기 위한 프로그램이 설치되어 있어야 하며, 또한 복수의 러닝머신이 주고 받는 신호를 표준화하여야 하며, 이에 따라 만약 표준화되지 않은 러닝머신을 소유하고 있는 사용자는 러닝머신을 재구입하여야 하는 등의 복수의 러닝머신을 네트워크로 연결함에 있어 불편함이 있다.
또한, 상기의 인용문헌에 의하면, 헬스클럽등 복수의 러닝머신을 구비하고 공통된 게임등의 부가적 기능을 이용하는 경우 등에도 각각의 러닝머신에 모두 부가기능을 수행하기 위한 프로그램 및 그에 부가되는 장치를 설치하여야 하는 불편함을 있다.
본 발명의 목적은 러닝머신에 있어서, 운동자가 선택한 프로파일에 대해 표시장치에 단순히 속도 변화 곡선만을 표시하여 주거나, 컴퓨터 그래픽 처리를 통한 주행코스의 주변환경을 표시하여 줌으로써, 운동자로 하여금 목표 주행코스를 완주하고자 하는 동기를 부여하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 러닝머신에 있어서, 운동자가 운동을 수행하면서 게임을 할 수 있는 기능을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 러닝머신에 있어서, 운동자의 다양한 운동 패턴을 수용하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 러닝머신에 있어서, 급감속시 발생되는 부하를 모터 구동부가 견디지 못하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 러닝머신에 있어서, 운동자의 위치 측정값에 포함된 측정오차에 의해 러닝벨트의 속도를 제어할 수 없는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동속도 조절 기능이 제공되는 러닝머신에 있어서, 게임등의 부가적 기능을 수행하기 위하여 기존의 러닝머신에 프로그램을 설치하고, 그에 부가되는 장치를 설치하여야 하는 불편함을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동속도 조절 기능이 제공되는 러닝머신에 있어서, 복수의 러닝머신을 보다 간편하게 연결하여 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동속도 조절 기능이 제공되는 복수의 러닝머신에 있어서, 헬스클럽등 복수의 러닝머신을 구비하고, 공통된 확장기능을 제공하고자 할 때 각각의 러닝머신에 모두 프로그램을 설치하고, 그에 부가되는 장치를 설치하여야 하는 불편함을 해결하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치는, 제 1 운동자를 지지하는 제 1 러닝벨트를 포함하는 제 1 러닝머신과 물리적으로 이격되며, 상기 제 1 러닝머신과 전기적으로 연결되어 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 1 운동자 속도를 전달받는 제 1 입력커넥터; 및 상기 제 1 입력커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 1 운동자에 대응하는 심벌을 표시장치를 통하여 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 확장 제어부를 포함한다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부가 아이콘 표시좌표를 결정하고, 상기 표시장치를 통하여 상기 제 1 운동자에 독립적인 아이콘을 상기 아이콘 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 변경하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 심벌을 변경하여 상기 표시장치의 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하여 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나가 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나가 고정인 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부는 단위 시간당 또는 단위 거리당 속도 정보를 포함하는 프로파일에 포함된 상기 속도 정보에 대응하여 프로파일 마크 표시좌표를 결정하고, 프로파일 마크를 상기 표시장치를 통하여 상기 프로파일 마크 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 프로파일 마크 표시좌표는 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나의 좌표값이 상기 속도 정보에 대응하여 결정되고, 다른 하나의 좌표값은 시간의 경과에 대응하여 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도는 상기 제 1 운동자의 위치를 측정하여 얻어진 신호를 이용하여 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 제 2 운동자를 지지하는 제 2 러닝벨트를 포함하는 제 2 러닝머신의 상기 제 2 러닝벨트의 구동속도에 대응하 는 제 2 운동자 속도를 전달받는 제 2 입력커넥터를 더 포함하며, 상기 확장 제어부는 상기 제 2 입력커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 2 운동자에 대응하는 심벌을 상기 표시장치를 통하여 상기 제 2 심벌 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도와 상기 제 2 운동자 속도간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 운동자 이동거리를 계산하고, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 운동자 이동거리를 계산하여, 상기 제 1 운동자 이동거리와 상기 제 2 운동자 이동거리 간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치는 제 2 러닝머신을 이용하는 제 2 운동자에 대응하는 제 2 운동자 속도를 상기 제 2 러닝머신과 연결된 다른 러닝머신용 신호처리장치로부터 전달받는 모뎀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 제 1 운동자의 조작에 의해 명령신호를 발생시키는 리모콘과 통신을 수행하며, 상기 명령신호를 수신하여 상기 확장 제어부에 전달하는 조작신호 수신부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 표시장치에 상기 심벌 을 표시하기 위한 신호를 전달하는 출력커넥터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 심벌 또는 상기 표시장치에 표시되는 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 심벌은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 아이콘은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈은, 전기적 배선이 포함된 기저기판; 제 1 운동자를 지지하는 제 1 러닝벨트를 포함하는 제 1 러닝머신으로부터 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 1 운동자 속도를 전달받는 제 1 입력커넥터; 상기 기저기판에 체결되며, 상기 전기적 배선과 전기적으로 결합하는 반도체회로를 포함하고, 상기 제 1 입력커넥터가 수신한 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 심벌좌표를 결정하는 확장제어부; 및 상기 제 1 심벌표시좌표로 상기 제 1 운동자에 대응하는 심벌이 출력되도록 상기 확장제어부와 표시장치를 전기적으로 연결하는 출력커넥터를 포함한다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어부가 아이콘 표시좌표를 결정하고, 상기 표시장치를 통하여 상기 제 1 운동자에 독립적인 아이콘을 상기 아이콘 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어 부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 변경하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 심벌을 변경하여 상기 표시장치의 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하여 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나가 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나가 고정인 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어부는 단위 시간당 또는 단위 거리당 속도 정보를 포함하는 프로파일에 포함된 상기 속도 정보에 대응하여 프로파일 마크 표시좌표를 결정하고, 프로파일 마크를 상기 표시장치를 통하여 상기 프로파일 마크 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 프로파일 마크 표시좌표는 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나의 좌표값이 상기 속도 정보에 대응하여 결정되고, 다른 하나의 좌표값은 시간의 경과에 대응하여 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 제 1 운동자 속도는 상기 제 1 운동자의 위치를 측정하여 얻어진 신호를 통하여 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 제 2 운동자를 지지하는 제 2 러닝벨트를 포함하는 제 2 러닝머신과 상기 확장 제어부를 전기적으로 연결하며, 상기 제 2 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 2 운동자 속도를 전달받는 제 2 입력커넥터를 더 포함하며, 상기 확장 제어부는 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 2 운동자에 대응하는 심벌을 상기 출력커넥터를 통하여 상기 표시장치의 상기 제 2 심벌 표시좌표에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도와 상기 제 2 운동자 속도간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 운동자 이동거리를 계산하고, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 운동자 이동거리를 계산하여, 상기 제 1 운동자 이동거리와 상기 제 2 운동자 이동거리 간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈은 제 2 러닝머신을 이용하는 제 2 운동자에 대응하는 제 2 운동자 속도를 상기 제 2 러닝머신과 연결된 다른 러닝머신용 신호처리장치로부터 전달받는 모뎀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 제 1 운동자의 조작에 의해 명령신호를 발생시키는 리모콘과 통신을 수행하며, 상기 명령신호를 수신하여 상기 확장 제어부에 전달하는 조작신호 수신부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 심벌 또는 상기 표시장치에 표시되는 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 심벌은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈에 있어서, 상기 아이콘은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치는, 러닝머신의 러닝벨트 상에서 운동하는 운동자의 위치 또는 위치변화를 측정하여 얻어진 운동자 속도 신호를 상기 러닝머신으로부터 수신하는 입력부; 및 상기 운동자 속도 신호를 이용하여 상기 운동자를 나타내는 심벌을 표시장치에 표시하기 위한 심벌 표시좌표를 결정하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 심벌 표시좌표는 상기 운동자 속도 신호에 대응하여 X축 및 Y축 표시좌표 중 어느 하나의 좌표값이 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 심벌 표시좌표는 상기 X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나의 좌표값이 고정인 것이 바람직하다.
또한, 상기 러닝머신용 신호처리장치에 있어서, 상기 심벌표시좌표에 의해 상기 운동자를 나타내는 상기 심벌을 표시하는 상기 표시장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 게임기능이 제공되는 헬스기구를 이용하여 운동자가 지루해 하지 않고 운동할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 표시장치에 표시되는 운동자 아바타의 표시좌표를 운동자가 제어할 수 있도록 함으로써, 다양한 게임기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 운동자의 다양한 운동 패턴을 수용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 급감속시 발생되는 부하로 인해 모터 구동부가 트립이 발생되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 운동자의 위치를 측정하는 운동자 감지부의 높이를 조절하여 측정 신호에 포함되는 노이즈 및 측정오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 운동자의 위치 측정값을 전처리함으로써, 측정값에 포함된 측정오차에 의해 러닝벨트의 속도를 제어할 수 없는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 자동속도 조절 기능이 제공되는 러닝머신에 게임등의 부가적 기능을 수행하는 별도의 신호처리장치를 연결하여 기존 러닝머신의 기능을 확장할 수 있어, 프로그램을 설치하거나, 그에 부가되는 장치를 추가로 설치하여야 하는 불편함을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 별도의 신호처리장치를 제공함으로써, 복수의 러닝머신을 보다 간편하게 연결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하나의 신호처리장치에 복수의 러닝머신을 연결할 수 있도록 함으로써, 복수의 러닝머신에 모두 프로그램을 설치하거나, 그에 부가되는 장치를 추가로 설치하여야 하는 불편함을 해결할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명에 의한 러닝머신용 신호처리장치를 설명함에 있어, 먼저 러닝 머신의 자동속도 제어를 위한 구성 및 제어방법등을 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 후 본 발명에 대한 러닝머신용 신호처리장치에 대한 구성, 제어방법 및 제어모듈을 도 21 내지 도 32를 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서 설명하는 현재값(Xr T)은 현재 측정값(Xr) 또는 그에 대응하는 현재 변환값(Xr')등을 포함하는 용어로서, 시간적 흐름에 있어서 현재 데이터를 설명하기 위하여 대표명화한 것이다. 즉 현재의 시간(예를 들면 현재의 계측주기)에 대응되는 데이터를 의미한다.
또한 이하에서 설명하는 과거값(Xr-i T, i=1,...n)은 과거 측정값(Xr -i, i=1,...n) 또는 그에 대응하는 과거 변환값(Xr - i', i=1,...n)등을 포함하는 용어로서, 시간적 흐름에 있어서 과거 데이터를 설명하기 위하여 대표명화한 것이다. 즉 과거의 시간(예를 들면 과거의 계측주기)에 대응되는 데이터를 의미한다.
또한 이하에서 설명하는 데이터값(Xr-i o, i=0,...n)은 현재값(Xr T)과 과거값(Xr-i T, i=1,...n)을 포함하는 데이터를 설명하기 위하여 대표명화한 것이다.
또한 이하에서 설명하는 벨트 속도, 구동 벨트 속도, 구동모터의 회전속도, 및 구동속도는 상호 대등한 것을 의미하며, 어느 하나를 예를 들어 설명하였다 하더라도 나머지의 의미를 포함한다 할 것이다.
즉, 벨트의 속도 또는 구동 벨트 속도는 구동모터의 회전속도에 롤러의 반경 등의 상수를 연산하여 쉽게 계산될 수 있으며, 또한, 모터 구동부에서 구동모터에 제공되는 신호를 이용/연산하여 산출될 수 있고, 제어부에서 모터 구동부에 제공되는 제어신호(제 1 제어신호)에 의해서도 산출될 수도 있다.
또한, 벨트의 속도, 구동 벨트 속도 또는 구동모터의 회전속도는 소정의 측정수단을 이용하여 직접 측정할 수도 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동속도 제어부의 상세한 구성 및 다양한 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 부하설정을 위한 계측 그래프를 도시한 것으로, 본 발명에 의한 전기적 제동부를 추가하지 않는 경우 러닝벨트의 구동 속도에 따라 구동모터 제동시 모터 구동부에 걸리는 트립에 의해 모터 구동부가 발생시킬 수 있는 최대 허용 감속도(110, 120)와 실제 지면에서 운동하는 것과 같은 운동감을 운동자에게 제공하기 위한 목표 감속도(210, 220)를 도시하여 비교하였다.
또한, 도 1에는 종래의 기술에 의한 러닝벨트의 구동속도에 따라 감속도를 가변제어하지 않은 상태에서 작은 고정 감속도(310)를 제공하는 방법과, 큰 고정 감속도(320)를 제공할 때의 문제점을 비교 설명하기 위하여 함께 도시하였다.
운동자가 탑승한 상태에서 고속 주행중 급감속을 하는 실험은 운동자에게 위험이 발생될 수 있으므로, 운동자가 탑승하지 않은 상태에서 측정한 데이터들이며, 2.2kW 용량의 모터 구동부를 사용하여 측정한 최대 허용 감속도(110)와 3.7kW 용량 의 모터 구동부를 사용하여 측정한 최대 허용 감속도(120)를 각각 도시하였다.
먼저 2.2kW 용량의 모터 구동부를 사용하여 측정한 최대 허용 감속도(110)를 기준으로 설명하면 다음과 같다.
최대 허용 감속도(110)는 본 발명에 의한 전기적 제동부를 포함하지 않는 러닝머신에서 러닝벨트의 제동시 모터 구동부의 최대 허용 부하를 나타내는 것으로, 최대 허용 감속도(110) 선분 아래의 영역(A-a, A-b, A-c)은 모터 구동부의 허용 부하에 포함되는 감속도 영역으로, 본 발명의 전기적 제동부를 사용하지 않고도 모터 구동부의 제동력(제 1 제동력)만으로도 가능하다.
최대 허용 감속도(110) 선분 위의 영역(B-a, B-b, B-c)은 모터 구동부의 허용 부하를 넘어서는 감속도 영역으로, 본 발명의 전기적 제동부에 의한 제동력(제 2 제동력)의 추가가 필요함을 알 수 있다.
또한, 도 1의 그래프를 보면 러닝벨트의 구동속도에 따라 최대 허용 감속도가 달라짐을 알 수 있다.
러닝벨트의 구동속도 5km/h인 저속구간에서는 최대 허용 감속도가 초당 약 7.9km/h정도였으나, 러닝벨트의 구동속도 19km/h인 고속구간에서는 최대 허용 감속도는 초당 약 2.3km/h정도였다.
따라서, 러닝벨트의 구동속도가 빠를수록 운동에너지가 크기 때문에 모터 구동부에 제동에 필요한 큰 부하를 요구하게 되며, 이에 따라 모터 구동부에 트립이 발생하는 최대 허용 감속도가 작게된다. 즉, 본 발명에 의한 전기적 제동부를 포함하지 않으면, 러닝벨트의 구동속도가 빠를수록 큰 감속이 불가능하게 되며, 예로써 19km/h로 구동되는 러닝벨트는 초당 2.3km/h이상으로 감속을 할 수 없게 되는 문제점이 있음을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에서는 운동자가 러닝머신에서 운동을 하다가 정지를 하고자 할 때, 러닝벨트의 구동속도와 상관없이 일정한 시간내에 정지하고자 하는 경향이 있음을 발견하였으며, 다수의 피실험자들을 통하여 다양한 러닝벨트 속도와 다양한 정지 소요시간에 대한 실험을 통해 운동자는 정지 소요시간이 1.5초에서 5초까지의 범위일 때 만족하는 것을 알 수 있었으며, 가장 바람직하게는, 2초에서 4초까지였다.
또한, 임의의 속도로 구동되는 러닝벨트가 완전히 정지하는데 까지 소요되는 시간인 정지 소요시간에 대응하여 감속 초기의 감속도는 상기 정지 소요시간에 대응하고, 감속중에 정지 소요시간을 가변하는 경우에도 상기와 같은 운동자의 감속에 대한 경향을 만족시켜 줄 수 있음을 실험을 통해 알 수 있었다.
따라서, 이하 설명에서의 정지 소요시간은 운동자의 감속에 대응하여 정지하는데에 소요되는 시간의 의미를 포함한다.
러닝벨트의 구동속도와 정지 소요시간의 비율은 운동자가 원하는 감속도에 해당하는 것이므로, 도 1에서는 러닝벨트의 구동속도별 목표 감속도(210, 220)를 상기 바람직한 정지 소요시간인 2초에 대응하는 상한 목표 감속도(220)와 4초에 대응하는 하한 목표 감속도(210)로 표시하였다.
따라서, 상한 목표 감속도(220)와 하한 목표 감속도(210) 사이 영역(A-b영역과 B-b영역)이 러닝벨트의 감속도를 제어해야 하는 목표 감속도 영역으로 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 일 실시예로 목표 감속도를 3초로 설정하였다.
도 1에서 알 수 있듯이 목표 감속도(210, 220)는 러닝벨트의 구동속도가 증가하면 함께 증가하지만, 본 발명의 전기적 제어부를 포함하지 않는 러닝머신의 모터 구동부에 의한 최대 허용 감속도(110, 120)는 러닝벨트의 구동속도가 증가하면 오히려 감소하는 문제점이 있음을 알 수 있다.
모터 구동부의 제동력(제 1 제동력)만으로 제동이 불가능하여 전기적 제동부의 제동력(제 2 제동력)에 의한 제동 영역(B-a 영역, B-b 영역, B-c영역)을 사용하는 것이 필요하며, 상기 목표 감속도(210, 220)와의 관계를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
상한 목표 감속도(220)에 의해 구획되는 영역(A-a 영역, B-a 영역)은 빠른 감속에 의해 운동자에게 위험할 수 있는 영역으로 최대 감속도의 제한이 필요한 영역이다.
또한, 상한 목표 감속도(220) 및 하한 목표 감속도(210)에 의해 구획되는 영역(A-b 영역, B-b 영역)은 운동자에게 위험하지 않으면서 빠른 감속이 이루어지는 영역으로, 특히 최대 허용 감속도(110)에 의해 구획되는 좌측영역(A-b 영역)은 모터 구동부의 제동력(제 1 제동력)이 제공되어야 하는 영역이고, 최대 허용 감속도(110)에 의해 구획되는 우측영역(B-b 영역)은 전기적 제동부의 제동력(제 2 제동력)이 필요한 영역이다.
또한, 하한 목표 감속도(210)에 의해 구획되는 영역(A-c 영역, B-c 영역)은 상기 "A-b 영역" 또는 "B-b 영역"보다는 느린 감속구간이지만, 제동력의 제공이 필 요한 영역으로, 특히 최대 허용 감속도(110)에 의해 구획되는 좌측영역(A-c 영역)은 모터 구동부의 제동력(제 1 제동력)이 제공되어야 하는 영역이고, 최대 허용 감속도(110)에 의해 구획되는 우측영역(B-c 영역)은 전기적 제동부의 제동력(제 2 제동력)이 필요한 영역이다.
따라서, 도 1에서 보아 알 수 있듯이 상한 목표 감속도(220)를 요구하는 운동자에게는 약 8km/h이상의 러닝벨트 속도부터 전기적 제동부의 제동력(제 2 제동력)이 필요하며, 하한 목표 감속도(220)를 요구하는 운동자에게는 약 11.5km/h이상의 러닝벨트 속도부터 전기적 제동부의 제동력(제 2 제동력)이 필요하게 된다.
일반적으로 운동자는 7km/h에서 15km/h의 속도의 범위에서 러닝머신을 가장 많이 이용하며, 20km/h이상의 속도에서도 운동을 하는 경우가 있다.
따라서, 모터 구동부에 의한 제동력(제 1 제동력)만 제공되는 러닝머신으로는 일반적인 운동 속도 범위내에서도 운동자가 원하는 감속도의 제동을 구현하기 어려운 문제점이 있으며, 본 발명에 의한 전기적 제동부를 포함함으로써 상기의 문제점을 해결하였다.
또한, 기존의 러닝머신에서는 전구간의 구동속도에서 고정된 느린 감속도(310)를 제공하므로 운동자가 원하는 감속도를 제공할 수 없다.
또한, 모터 구동부를 큰 용량의 3.7kW로 사용한 경우는 최대 허용 감속도(120)를 살펴보면, 2.2kW 용량의 모터 구동부에 비해 최대 허용 감속도가 증가하지만, 저속구간에서 증가폭이 크고, 고속구간에서는 증가폭이 작음을 알 수 있다.
또한, 목표 감속도(210, 220)와 반대되는 경향으로 증가하는 것을 알 수 있다.
즉, 목표 감속도는 저속보다는 고속에서 큰 감속도를 요구하고 있으나, 큰 용량의 모터 구동부를 사용하여도 저속에서 감속도의 증가폭이 커지고, 고속에서는 감속도의 증가폭이 작아 목표 감속도에 대응하는 제동력을 제공할 수 없는 문제점이 있어, 본 발명의 전기적 제동부를 사용하여 제동력(제 2 제동력)을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 종래기술에 의한 러닝머신의 문제점을 극복하기 위하여 전구간의 구동속도에서 고정된 고속의 감속도(320)를 제공하게 되면 저속구간에서 운동자가 감당하기 어려운 큰 감속도가 발생하여 운동자에게 위험을 줄 수 있는 영역(A-a 영역, B-b 영역)에 포함되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝벨트의 구동속도에 대응하여 감속도를 가변제어하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 제어부를 포함하지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 감속도 가변제어방법을 이용하여 목표 감속도(210, 220)와 최대 허용 감속도(110, 120) 선분으로 구획되는 하부 영역(A-b영역, A-c영역)내에서 러닝벨트의 구동속도에 대응하여 감속도를 가변제어함으로써 종래의 러닝머신에 비해 운동감을 향상시킬 수 있다.
이러한 감속도 가변제어는 상기의 목표 감속도의 범위내에서 제공되며, 후술되는 도 10 내지 도 20의 감속 제어방법에 의해 수행될 수 있다.
즉, 목표 감속도는 구동모터의 회전속도 및 그에 대응하는 러닝벨트의 속도에 대응하여 운동자의 운동감을 향상시킬 수 있는 목표치의 감속도이며, 제공 감속도는 상기의 목표 감속도의 범위 내에서 운동자의 위치변화율등의 다양한 요소들을 고려하여 러닝머신을 통해 제공하는 감속도를 의미하며, 이는 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)에 전달하는 제 1 제어신호에 대응한다.
여기에서 목표 감속도는 목표 제동력에 대응하고, 제공 감속도는 제공 제동력에 대응하며, 최대 허용 감속도는 모터 구동부(6000)에서 제공하는 제동력(제 1 제동력)에 대응한다.
따라서, 본 발명에 의한 전기적 제동부(8000)에서 제공하는 제동력(제 2 제동력)은 상기 제공 제동력이 상기 제 1 제동력보다 크거나 같을 때 발생되며, 이후 설명되는 전기적 제동부(8000)에 포함된 스위칭부가 동작되면서 발생된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신에 대한 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 주요구성에 대한 블록도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 러닝머신은 본체부(2100), 운동자 감지부(3000), 구동모터(4000), 러닝벨트(5000), 모터 구동부(6000), 및 제어부(7000)를 포함한다.
본체부(2100)는 운동자(1000)가 운동하는 러닝벨트(5000), 러닝벨트(5000)를 구동하는 구동모터(4000), 구동모터를 구동하는 모터 구동부(6000), 및 제어부(7000) 등이 설치되며, 본체부(2100) 및 프레임(2110)의 설계 및 디자인에 따라 다양한 구성이 가능하다.
또한, 본체부(2100)는 일측에 프레임(2110)이 형성되고, 프레임(2110) 상의 일측에 운동자(1000)가 조작할 수 있는 버튼 등을 구비한 조작부(2210)와 각종 정보를 제공하는 표시장치(2220)를 포함하는 조작패널(2200) 및 운동자(1000)의 위치를 감지하는 운동자 감지부(3000) 등이 설치된다.
러닝벨트(5000)는 본체부(2100)에 설치된 한 쌍의 롤러(2310, 2320)에 의해 무한회전하여 그 상측에 운동자(1000)를 지지하는 벨트로 구성될 수 있으며, 상기 한 쌍의 롤러(2310, 2320) 중 어느 하나의 롤러(2310)는 구동모터(4000)와 연결되어 구동모터로부터 회전력을 공급받는다.
상기 구동모터(4000)와 롤러(2310) 간의 회전력 전달수단(2400)은 기어 등에 의한 방법 또는 벨트에 의한 방법 등으로 구성될 수 있으나, 소음이 적게 발생하는 벨트에 의한 방법이 보다 바람직하다.
운동자 감지부(3000)는 광센서 또는 초음파 센서와 같은 비접촉식 센서를 사용하여, 운동자 감지부(3000)와 운동자(1000)간의 거리를 측정한다.
광센서의 경우는 운동자(1000)가 착용하는 복장에 의해 광센서로부터 출광되는 광이 흡수될 수 있으므로, 본 발명에서는 이러한 문제가 없는 초음파 센서를 사용하였다.
이러한 비접촉식 센서는 소정의 간격으로 신호를 송출하고, 운동자(1000)에 의해 반사되는 신호를 수신하여 운동자 감지부(3000)와 운동자(1000) 간의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들면, 초음파 센서의 경우 상기 신호의 대기중 이동속도와 상기 신호의 회송에 소요된 시간을 곱한 결과인 왕복거리의 반을 계산함으로써 운동자 감지부(3000)와 운동자(1000) 간의 거리를 계산할 수 있다.
초음파 센서의 경우 방사각도(θ)가 작으면, 노이즈가 적고, 운동자(1000)의 팔 또는 발의 흔들림에 따른 측정오차를 줄일 수 있으나, 가격이 비싼 단점이 있으며, 방사각도(θ)가 크면, 가격이 싼 장점이 있으나, 노이즈 및 측정오차가 커지는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여, 방사각도(θ)가 약 25°이내의 초음파 센서를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 방사각도(θ)가 25°인 비교적 저렴한 초음파 센서를 사용하고, 이에 따라 발생되는 노이즈 및 측정오차의 보정을 이후 설명될 제어부(7000)에 프로그램된 제어방법을 통하여 해결하였다.
또한, 운동자 감지부(3000)는 성인 평균 신장 및 감지영역을 고려하여 러닝벨트(5000)의 상면으로부터 50cm ~ 150cm 높이에 해당하는 본체부(2100)의 일측에 설치하며, 운동자(1000)가 운동시 발을 들어올릴 때를 고려하여 골반 하부까지의 높이와 팔을 흔들 때 팔꿈치의 높이를 고려하여 러닝벨트(5000)의 상면으로부터 70cm ~ 110cm 높이에 설치하여 가능한 운동자(1000)의 복부의 위치를 측정하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 운동자 감지부(3000)로서 초음파 센서를 사용하여 소정의 계측주기(예를 들어 10Hz 이상)로 운동자(1000)의 위치를 측정하였으며, 운동자(1000)는 빠른 속도로 운동을 하는 경우 약 2Hz ~ 3Hz 정도로 팔을 흔들기 때문에 운동자(1000)의 상체의 위치 측정값이 아닌 운동자(1000)의 팔 또는 무릎의 위치가 측정값에 포함되게 되며, 이를 최소화하기 위하여 운동자 감지부(3000)의 설치 높이를 설계하고, 또한 제어부(7000)에 의해 측정된 값을 보 정하였다.
여기에서 초음파 센서의 계측주기는 측정신호의 변화주기(예를 들어 운동자가 운동시 상체의 위치 변화주기인 약 2Hz)에 대한 2 배수인 4Hz이상이고, 러닝머신의 운동자 감지부(3000)와 운동자의 위치 계측 가능거리인 약 1.5m와 음파의 이동속도를 고려하여 최대 100Hz이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 측정신호의 변화주기에 대한 3배수인 최소 6Hz이상인 것이 바람직하다.
운동자(1000)가 러닝벨트(5000)의 현재의 속도에서 가속하기 위하여 빨리 달리면 운동자(1000)의 현 위치(Xr)는 기준위치(X0)보다 앞쪽에 위치하며, 운동자 감지부(3000)는 측정된 운동자(1000)의 현재 위치에 대응하는 신호 또는 그에 대응하는 현재 위치 측정값(Xr)을 제어부(7000)에 전달한다.
제어부(7000)는 기준위치값(X0)과 운동자(1000)의 현재 위치 측정값(Xr)의 차이를 계산하여 그 차이 만큼에 대응하는 제 1 제어신호를 모터 구동부(6000)에 전달하고, 모터 구동부(6000)는 전원공급부(2500)로부터 전달받은 전원을 제어하여 구동모터(4000)의 회전속도를 증가시킨다.
구동모터(4000)의 회전속도가 증가하면, 구동모터(4000)에 연결된 러닝벨트(5000)의 속도가 증가되고, 이에 따라 운동자(1000)는 기준위치(X0) 방향으로 후퇴하게 된다.
마찬가지로, 운동자(1000)가 러닝벨트(5000)의 현재의 속도에서 감속하기 위 하여 느리게 달리면 운동자(1000)의 현재 위치 측정값(Xr)은 기준위치(X0)보다 뒤쪽에 위치하며, 운동자 감지부(3000)는 측정된 운동자(1000)의 현재 위치에 대응하는 신호 또는 그에 대응하는 현재 위치 측정값(Xr)을 제어부(7000)에 전달한다.
제어부(7000)는 기준위치값(X0)과 현재 위치 측정값(Xr)의 차이를 계산하여 그 차이 만큼에 대응하는 제 1 제어신호를 모터 구동부(6000)에 전달하고, 모터 구동부(6000)는 전원공급부(2500)로부터 전달받은 전원을 제어하여 구동모터(4000)의 회전속도를 감소시킨다.
구동모터(4000)의 회전속도가 감소하면, 구동모터(4000)에 연결된 러닝벨트(5000)의 속도가 감소하고, 이에 따라 운동자(1000)는 기준위치(X0) 방향으로 전진하게 된다.
이렇게 하여 운동자(1000)가 가속 또는 감속하고자 할 때 러닝벨트의 속도를 자동 조절하여 줌으로써 운동자(1000)를 기준위치(X0)에 위치하도록 할 수 있다.
구동모터(4000)는 모터 구동부(6000)에 의해 회전속도가 조절되며, 구동모터(4000)의 회전력은 회전력 전달수단(2400)에 의해 러닝벨트(5000)와 체결되어 있는 롤러(2310)에 전달된다.
이때, 구동모터(4000)로는 일반적으로 사용되는 직류모터 또는 교류모터등을 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 교류모터를 사용하여 실험하였다.
모터 구동부(6000)는 전원공급부(2500)로부터 전원을 공급받고, 제어부(7000)에서 전달된 제 1 제어신호에 의해 구동모터(4000)의 회전속도를 조절한다.
이때, 구동모터(4000)의 종류에 따라 모터 구동부(6000)는 이후 도 4 내지 도 9에서 설명되는 인버터 또는 컨버터등을 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 교류모터에 교류를 공급하기 위한 인버터를 사용하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)에 전달하는 제 1 제어신호는 주파수변조 신호이며, 구동모터(4000)의 속도를 증가시킬 때에는 주파수를 높인 제 1 제어신호를 전달하도록 구성하였다.
전기적 제동부(8000)는 운동자(1000)가 일정 속도로 운동을 하다가 감속을 하는 경우에 구동모터(4000)에 제동력을 제공하여, 구동모터(4000)를 감속시킨다.
이때, 전기적 제동부(8000)의 구성은 구동모터(4000)가 교류모터인 경우에는 발전제동, 회생제동, 직류제동, 단상제동, 및 역상제동등의 다양한 구성이 가능하며, 본 발명의 일 실시예에서는 발전제동으로 구성하여 구동모터(4000)의 운동에너지를 열에너지로 소진시키는 저항으로 구성하였다.
또한, 구동모터(4000)가 직류모터인 경우에도 발전제동, 회생제동, 및 역상제동등의 다양한 구성이 가능하다.
이때, 모터 구동부(6000)는 자체적인 제동수단을 일부 내장하고 있어 구동모터(4000)에 제 1 제동력을 제공할 수 있고, 도 1에서 설명한 바와 같이 전기적 제동부(8000)를 포함하지 않고, 제 1 제동력의 한계를 넘어서면 트립이 발생한다.
따라서, 전기적 제동부(8000)에서 제 2 제동력을 발생시켜 구동모터(4000)를 제동하게된다.
본 발명에서는 목표 제동력의 일부인 제 1 제동력만을 제공하는 모터 구동부(6000)를 사용하고, 나머지 제동력은 전기적 제동부(8000)를 추가하여 상기의 문제점을 해결하였다.
이때, 전기적 제동부(8000)의 제 2 제동력은 상기 목표 제동력에서 상기 제 1 제동력으로 제동할 수 없는 제동력에 대응하는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교류모터를 사용하였을 때 전기적 제동방법을 설명하기 위한 회로도를 도시한 것으로, 교류의 전원을 공급하는 전원공급부(2500), 구동모터(4000), 구동모터(4000)의 속도를 제어하는 모터구동부(6000), 및 구동모터(4000)에 제동력을 제공하기 위한 전기적 제동부(8000)로 크게 구성된다.
전원공급부(2500)에서 교류의 전원이 공급되고, 구동모터(4000)가 교류모터인 구성에서 모터 구동부(6000)는 일반적인 인버터를 사용할 수 있다.
인버터는 모터 구동부(6000)에 유입되는 교류 전원을 정류하는 컨버팅부(6100), 컨버팅부(6100)에 의해 정류된 전압을 평활시키는 DC평활부(6200), 및 DC평활부(6200)에 의해 평활된 직류전원을 제어부(7000)에 의해 주파수를 변조하여 구동모터(4000)에 공급하는 인버팅부(6300)를 포함함으로써 구동모터(4000)는 주파수에 따라 회전속도가 변경된다.
구동모터(4000)가 일정 속도로 회전할 때 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)로 감속에 대응되는 제 1 제어신호가 전달되면, 구동모터(4000)에서는 현재 속도와 감속하는 속도의 차이에 대응되는 운동에너지가 회생에너지로 모터 구동부(6000)에 유입되게 되며, 이에 따라 컨버팅부(6100)의 출력단 양단 또는 DC평활부(6200)의 출력단 양단에는 전원공급부(2500)의 전압과 회생에너지의 전압을 합한 만큼의 전압이 발생하게 된다.
도 4에서는 이러한 회생에너지를 모터 구동부(6000)의 외부로 배출하기 위한 전기적 제동부(8000)를 제동저항(8200)을 사용하여 열에너지로 소진하는 일 실시예로 구성한 것이다.
전기적 제동부(8000)의 스위칭부(8100)는 컨버팅부(6100)의 출력단 양단 또는 DC평활부(6200)의 출력단 양단에 걸리는 전압이 소정 기준전압 이상인 경우, 즉 모터 구동부(6000)의 제동력(제 1 제동력)을 초과하는 제동력이 요구되는 경우에 작동되도록 하여, 구동모터(4000)로부터 모터구동부(6000)에 유입되는 회생에너지의 적어도 일부를 상기 스위칭부(8100)의 일단과 상기 컨버팅부(6100)의 일단 또는 DC평활부(6200)의 일단에 연결된 저항으로 구성된 제동저항(8200)에 의해 열에너지로 방출한다.
또한, 상기 스위칭부(8100)는 제어부(7000)에서 전달되는 제 2 제어신호에 의해 작동되도록 구성할 수도 있다.
여기에서, 제동저항(8200)은 모터 구동부(6000)의 용량 및 구동모터(4000)에 걸리는 부하, 즉 모터 구동부(6000)의 제동력(제 1 제동력)과 상기 도 1에서 설명한 목표 감속도(210, 220)를 제공하기 위한 제동력인 최대 목표 제동력에 대응하여 설계하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 일 실시예로 2.2KW의 모터 구동부(6000) 와 50Ω의 저항을 사용한 제동저항(8200)으로 구성하였다.
도 5 또는 도 6에서는 회생에너지를 모터 구동부(6000)의 외부로 배출 또는 소모하기 위한 전기적 제동부(8000)를 통하여 회생에너지를 전원공급부(2500)로 돌려주는 실시예로 구성한 것이다.
도 5에서 전기적 제동부(8000)는 모터 구동부(6000)의 인버팅부(6300)와 유사한 구성으로 컨버팅부(6100)의 출력단 양단 또는 DC평활부(6200)의 출력단 양단에 연결되도록 구성한다.
구동모터(4000)로부터 모터구동부(6000)에 유입되는 회생에너지에 의해 컨버팅부(6100)의 출력단 양단 또는 DC평활부(6200)의 출력단 양단에 걸리는 전압이 소정 기준이상으로 상승하면, 즉 모터 구동부(6000)의 제동력(제 1 제동력)을 초과하는 제동력이 요구되는 경우, 전기적 제동부(8000)의 스위칭부(8100)가 작동되어 회생에너지를 전원공급부(2500)로 전달한다.
이때, 전기적 제동부(8000)에 구비된 복수의 스위칭부(8100)를 각각 제어함으로써 전원공급부(2500)의 교류 전원과 위상을 동조하여 준다.
따라서, 상기 스위칭부(8100)는 인버터(6000)의 자체적인 회로구성에 의해 작동되도록 구성할 수 있고, 또한 제어부(7000)에서 전달되는 제 2 제어신호에 의해 작동되도록 구성할 수도 있다.
도 6은 도 5와 같은 회생제동을 구성한 것이나, 도 5와 달리 모터 구동부(6000)의 컨버팅부(6100)에 스위칭부(8100)를 추가하여 전기적 제동부(8000)로 함께 사용하는 구성을 실시한 것이다.
컨버팅부(6100) 또는 전기적 제동부(8000)에 형성된 다이오드는 전원공급부(2500)에서 구동모터(4000)로 순방향 전원을 공급할 때 전원공급부(2500)의 교류전원을 정류하는 역할을 수행하며, 스위칭부(8100)는 구동모터(4000)에서 전원공급부(2500)로 회생에너지를 전달하는 역할을 수행하며, 작동되는 기준은 도 5의 설명과 동일하다.
도 4 내지 도 6의 본 발명의 실시예에 따른 회로구성을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
전원공급부(2500)는 일반 가정용으로 사용되는 교류 전원을 사용하였다.
컨버팅부(6100)는 전원공급부(2500)로부터 전달된 교류 전원을 정류하기 위하여 3쌍의 다이오드를 구성하여 출력단에서 정류된 전원을 출력한다.
DC평활부(6200)는 컨버팅부(6100)의 출력단 양단에 캐패시터를 병렬로 연결하여 구성하며, 정류된 파형을 평활하게 하는 역할을 수행한다.
인버팅부(6300)는 DC평활부(6200)의 출력단에 연결되며, 트랜지스터등의 스위칭 소자와 다이오드를 병렬로 연결한 IGBT(절연 게이트형 양극성 트랜지서터)를 3쌍으로 구성하여, 제어부(7000)에서 입력되는 제 1 제어신호에 대응하여 주파수를 변조하는 주파수변조기(미도시)의 신호를 IGBT의 게이트에 입력하여 구동모터(4000)에 소정주파수의 전원을 공급함으로써 구동모터(4000)의 속도를 조절한다.
또한, 직류제동의 경우는 도 4 내지 도 6의 구성에서 전원공급부(2500)에서 구동모터(4000)로 가는 패스를 차단하고, 구동모터(4000)의 1차 권선에 직류전류를 흘려 줌으로써 제동력을 공급할 수 있다.
또한, 단상제동의 경우는 도 4 내지 도 6의 구성에서 1차 권선의 2개의 단자를 연결하고, 다른 하나의 단자와의 사이에 단상교류를 걸어 구동모터(4000)에 제동력을 공급할 수 있다.
또한, 역상제동의 경우는 도 4 내지 도 6의 구성에서 인버팅부(6300)의 IGBT의 작동을 통하여 위상을 조절하여 구동모터(4000)에 제동력을 공급할 수 있다.
이때, 전기적 제동부(8000)는 회생에너지를 모터 구동부(6000)로부터 배출 또는 소모하는 역할을 수행하며, 또한, 구동모터(4000)의 순방향 회전력에 반대 방향의 제동력을 공급하는 역할을 수행한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류모터를 사용하였을 때 전기적 제동방법을 설명하기 위한 회로도를 도시한 것으로, 교류의 전원을 공급하는 전원공급부(2500), 전압의 차로 회전속도가 달라지는 직류모터로 구성된 구동모터(4000), 구동모터(4000)의 속도를 제어하는 모터구동부(6000), 및 구동모터(4000)에 제동력을 제공하기 위한 전기적 제동부(8000)로 크게 구성된다.
전원공급부(2500)에서 교류의 전원이 공급되고, 구동모터(4000)가 직류모터인 구성에서 모터 구동부(6000)는 일반적인 컨버터를 사용할 수 있다.
컨버터는 모터 구동부(6000)에 유입되는 교류 전원을 정류하는 컨버팅부(6100)를 포함하며, 구동모터(4000)는 전원에 연결된 교류필드공급부를 포함하여 구성되며, 모터 구동부(6000)로부터 유입되는 펄스폭 변조파의 평균 전압의 크기에 따라 회전속도가 변경된다.
전원공급부(2500)는 일반 가정용으로 사용되는 교류 전원을 사용할 수 있다.
컨버팅부(6100)는 전원공급부(2500)로부터 전달된 교류 전원을 정류하기 위하여 3쌍의 SCR(실리콘 제어 정류기)를 구성하여 출력단에서 정류된 전원을 출력하고, 구동모터(4000)의 속도를 제어하기 위하여 출력단에 형성된 트랜지스터등으로 구성한 스위칭소자를 제어하여 펄스폭을 변조한다.
구동모터(4000)가 일정 속도로 회전할 때 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)로 감속에 대응되는 제 1 제어신호가 전달되면, 구동모터(4000)에서는 현재 속도와 감속하는 속도의 차이에 대응되는 운동에너지가 회생에너지로 모터 구동부(6000)에 유입되게 되며, 이에 따라 컨버팅부(6110)의 출력단 양단에는 전원공급부(2500)의 전압과 회생에너지의 전압을 합한 만큼의 전압이 발생하게 된다.
도 7에서는 이러한 회생에너지를 전기적 제동부(8000), 즉 제동저항(8200)을 사용하여 열에너지로 소진하는 일 실시예로 구성한 것이다.
전기적 제동부(8000)의 스위칭부(8100)는 컨버팅부(6110)의 출력단 양단에 걸리는 전압이 소정 기준전압 이상인 경우에 작동되도록 하여, 구동모터(4000)로부터 모터 구동부(6000)에 유입되는 회생에너지를 상기 스위칭부(8100)의 일단과 상기 컨버팅부(6110)의 일단에 연결된 저항으로 구성된 제동저항(8200)에 의해 열에너지로 소진한다.
또한, 상기 스위칭부(8100)는 제어부(7000)에서 전달되는 제 2 제어신호에 의해 작동되도록 구성할 수도 있다.
도 8에서는 회생에너지를 모터 구동부(6000)의 외부로 배출 또는 소모하기 위한 전기적 제동부(8000)를 통하여 회생에너지를 전원공급부(2500)로 돌려주는 실시예로 구성한 것이다.
이때 전기적 제동부(8000)는 도 4 내지 도 6에서 설명한 인버터의 인버팅부(6300)와 유사한 구성으로 컨버팅부(6110)의 출력단 양단에 연결되도록 구성한다.
구동모터(4000)로부터 모터 구동부(6000)에 유입되는 회생에너지에 의해 컨버팅부(6110)의 출력단 양단에 걸리는 전압이 소정 기준이상으로 상승하면, 전기적 제동부(8000)의 스위칭부(8100)가 작동되어 회생에너지를 전원공급부(2500)로 전달한다.
이때, 전기적 제동부(8000)에 구비된 복수의 스위칭부(8100)를 각각 제어함으로써 전원공급부(2500)의 교류 전원과 위상을 동조하여 준다.
따라서, 상기 스위칭부(8100)는 컨버터의 자체적인 회로구성에 의해 작동되도록 구성할 수 있고, 또한 제어부(7000)에서 전달되는 제 2 제어신호에 의해 작동되도록 구성할 수도 있다.
도 9는 전기적 제동부(8000)를 역상제동으로 구성한 실시예이다.
구동모터(4000)를 가속할 때는 컨버팅부(6110)의 SCR(실리콘 제어 정류기)을 온(on) 시키고, 전기적 제동부(8000)의 SCR을 오프(off) 시킴으로써, 소정 극성의 전압이 구동모터(4000)에 공급된다.
구동모터(4000)의 속도를 감속할 때는 컨버팅부(6110)의 SCR을 오프(on) 시키고, 전기적 제동부(8000)의 SCR을 온(on) 시킴으로써, 상기 가속시의 극성과 반 대되는 극성의 전압인 제동력이 구동모터(4000)에 공급된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 러닝머신은 전기적 제동부를 통하여 구동모터(4000)에서 발생하는 회생에너지를 처리함으로써 목표 제동력을 달성할 수 있다.
비록, 본 발명에 의한 전기적 제동부(8000), 모터 구동부(6000), 및 구동모터(4000)에 대한 일부 실시예에 따른 구성을 설명하였으나, 다양한 변형이 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명에 의한 전기적 제동부(8000)는 구동모터(4000)의 제동시 구동모터(4000)에서 발생하는 회생에너지를 모터 구동부(6000)로부터 배출 또는 소모하는 회생에너지 처리부를 의미하며, 상기 제 2 제동력으로의 전환을 위한 스위칭부(8100)를 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 운동자 감지부(3000)로부터 운동자(1000)의 위치를 측정한 신호에 대응하는 측정값(Xr)을 소정 기준으로 연산처리한 후 모터 구동부(6000)에 제 1 제어신호를 전달하는 과정에서의 제어부(7000)를 크게 전처리부(7100), 기준위치 생성부(7200), 및 구동 명령부(7300)로 구분하여 설명한다.
비록 도 10 내지 이후의 도 20 및 그에 대한 설명에서 측정값(Xr)은 운동자 감지부(3000)에서 제어부(7000)로 전달하여 주는 것으로 표시하였으나, 이것은 단 지 이후의 설명을 용이하게 하기 위한 것으로 이에 한정하는 것은 아니다.
즉, 측정값(Xr)이란 운동자 감지부(3000)에서 생성한 운동자 위치에 대응하는 값일 수 있고, 또한 운동자 감지부(3000)로부터 제어부(7000)에 전달된 신호를 운동자 위치에 대응하는 값으로 변환한 값일 수도 있다.
따라서, 이후에서는 운동자 감지부(3000)에서 측정값(Xr)을 생성하여 제어부(7000)에 전달하는 것을 예를 들어 설명한다.
전처리부(7100)는 운동자 감지부(3000)로부터 전달받은 운동자(1000)의 위치를 측정한 신호에 대응하는 측정값(Xr)에 포함된 노이즈 및 원치않는 값들을 데이터 변환 기준에 의해 처리하여 변환값(Xr')을 생성하고, 기준위치 생성부(7200) 및/또는 구동 명령부(7300)에 전달하는 역할을 수행한다.
또한, 전처리부(7100)는 단위 시간으로 측정된 운동자(1000)의 위치에 대응하는 측정값(Xr -i,i=0,...,n)들 또는 그에 대응하는 데이터 변환 기준에 의해 처리된 변환값(Xr-i',i=0,...,n)들을 저장하고, 기준위치 생성부(7200) 및 구동 명령부(7300)에 전달하는 역할을 수행한다.
또한, 전처리부(7100)는 단위 시간으로 측정된 운동자(1000)의 위치에 대응하는 측정값(Xr -i,i=0,...,n)들 또는 그에 대응하는 데이터 변환 기준에 의해 처리된 변환값(Xr-i',i=0,...,n)들을 바탕으로 상태 판단 기준에 의해 현재 운동자(1000)가 가속,감속, 및 유지상태 중 어느 하나의 상태에 있는지에 대한 현 재 상태값(Sr)을 생성하고, 구동 명령부(7300)에 전달하는 역할을 수행한다.
기준위치 생성부(7200)는 현재 운동자(1000) 위치에 대응하는 측정값(Xr) 또는 변환값(Xr')과의 차이값을 판단하기 위한 기준위치값(X0)을 생성하여 구동 명령부(7300)에 전달하는 역할을 수행한다.
여기에서, 기준위치값(X0)이란 운동자(1000)가 소정의 위치에 있는 경우에 구동모터(4000)의 구동 속도를 일정하게 유지하게 되는 운동자 감지부(3000)로부터의 거리를 의미한다.
또한, 기준위치 생성부(7200)는 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도를 판단하여 기준위치값(X0)을 조절하는 역할을 수행한다. 여기에서, 구동속도는 구동모터(4000)의 회전속도 또는 이에 대응하는 속도, 즉 러닝벨트(5000)의 속도 또는 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)로 전달되는 제 1 제어신호등이 될 수 있다.
구동 명령부(7300)는 기준위치 생성부(7200)에서 전달된 기준위치값(X0)과 운동자(1000) 위치에 대응되는 측정값(Xr) 또는 전처리부(7100)에서 전달된 변환값(Xr')과의 차이값(ΔX)을 연산하여 모터 구동부(6000)에 구동모터(4000)의 속도를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 전달하는 역할을 수행한다.
여기에서 본 발명의 일 실시예로 전처리부(7100)에서 전달된 변환값(Xr')을 사용하여 기준위치값(X0)과의 차이값(ΔX)을 구하였다.
또한, 구동 명령부(7300)는 폐루프 제어를 수행하며, 폐루프 제어의 제어식에 포함된 제어상수 등을 변환하여 제어이득을 조절함으로써 제어감도를 조절하는 기능을 수행한다.
도 11은 도 10에서 전처리부(7100)를 좀더 상세히 도식한 것으로, 전처리부(7100)는 크게 상태 판단부(7110), 데이터 변환부(7120), 및 데이터 저장부(7130)를 포함한다.
상태 판단부(7110)는 상태 판단 기준에 의해 운동자(1000)가 가속,감속, 및 유지상태 중 어느 상태에 있는지를 판단하는 역할을 수행하고, 현재 운동자(1000)의 상태에 대응하는 현재 상태값(Sr)을 생성한다.
데이터 변환부(7120)는 운동자 감지부(3000)로부터 전달받은 신호에 대응하는 측정값(Xr)에 포함된 노이즈 및 원치않는 값들을 데이터 변환 기준에 의해 처리하여 변환값(Xr')을 생성하는 역할을 수행한다.
데이터 저장부(7130)는 단위 시간별 측정값(Xr -i,i=0,...,n) 또는 데이터 변환부(7120)에서 생성되는 단위 시간별 변환값(Xr - i',i=0,...,n)을 저장하고, 상태 판단부(7110)에서 생성되는 단위 시간별 상태값(Sr-i,i=0,...,n)을 저장할 수도 있다.
상태 판단부(7110)를 보다 상세히 설명하면, 운동자 감지부(3000)로부터 전 달된 노이즈 및 원하지 않는 데이터를 포함하는 현재 측정값(Xr)과 데이터 저장부(7130)에 저장되어 있는 과거값(Xr - i T,i=1,...,n)들을 비교하여 상태 판단 기준에 의해 현재의 상태를 가속, 감속, 및 유지상태 중 하나에 대응하는 현재 상태값(Sr)을 생성한다.
여기에서 본 발명의 일 실시예로, 현재 상태값(Sr)을 생성하기 위하여 현재 측정값(Xr)과 비교하는 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들은 과거 변환값(Xr-i',i=1,...,n)들을 사용하였다.
생성된 현재 상태값(Sr)은 다음 단위시간의 측정값(Xr +1)에 대한 제어시 비교를 위하여 데이터 저장부(7130)에 저장될 수도 있으며, 또한, 구동 명령부(7300)에 전달하여 구동 명령부(7300)에 의해 제 1 제어신호를 생성할 때 사용될 수도 있다.
데이터 변환부(7120)를 좀더 상세히 설명하면, 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들과 현재 측정값(Xr)을 기반으로 운동자(1000)의 가/감속 방향성을 판단하여 현재 변환값(Xr')을 생성한다.
여기에서 본 발명의 일 실시예로, 현재 변환값(Xr')을 생성하기 위하여 현재 측정값(Xr)과 비교하는 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들은 과거 변환값(Xr-i',i=1,...,n)들을 사용하였다.
생성된 현재 변환값(Xr')은 다음 단위시간의 측정값(Xr +1)에 대한 변환값(Xr +1') 생성시 비교를 위하여 데이터 저장부(7130)에 저장되고, 구동 명령부(7300)에 전달하여 기준위치값(X0)과의 차이인 위치 차이값(ΔX)을 연산하는데 사용되며, 또한 기준위치 생성부(7200)에 전달하여 기준위치값(X0)를 생성할 때 사용될 수도 있다.
도 12는 도 10에서 구동 명령부(7300)를 좀더 상세히 도식한 것으로, 구동 명령부(7300)는 크게 제어 이득부(7310), 감도 조절부(7320), 및 제어신호 생성부(7330)를 포함한다.
제어 이득부(7310)는 기준위치 생성부(7200)에서 전달된 기준위치값(X0)과 현재값(Xr T), 특히 전처리부(7100)에서 전달된 현재 변환값(Xr')과의 차이인 위치 차이값(ΔX)을 하기 [수학식 1]의 PI제어 또는 [수학식 2]의 PID제어에 적용하여 속도에 대응하는 제어이득(ΔV)을 생성한다.
[수학식 1]
Figure 112008041592126-PAT00001
[수학식 2]
Figure 112008041592126-PAT00002
여기에서, 제어상수로 사용되는 비례상수(Kp), 적분상수(Ki), 및 미분상수(Kd)는 이후 설명되는 감도 조절부(7320)에 의해 운동자(1000)의 다양한 운동 패턴을 수용하기 위해 조절된다.
본 발명의 일 실시예로는 빠른 반응속도와 목표값에 대한 오차가 작은 [수학식 1]로 표시한 PI제어를 사용하여 실험하였으나, 다른 제어 방식을 사용할 수도 있다.
제어신호 생성부(7330)는 제어 이득부(7310)로부터 전달받은 제어이득(ΔV)을 바탕으로 모터 구동부(6000)를 통하여 구동모터(4000)의 속도를 제어하기 위한 제 1 제어신호를 생성하여 모터 구동부(6000)에 전달한다.
감도 조절부(7320)는 운동자(1000)의 다양한 운동 패턴을 고려하여 제어 이득부(7310)에 사용되는 제어상수들을 변경하여 운동자(1000)의 거동에 대한 러닝벨트의 속도 반응에 대한 감도를 조절하는 역할을 수행한다.
여기에서, 제어부(7000)에 포함되는 각각의 구성부들(7100, 7200, 7300)은 별도의 물리적 공간에 구성될 수도 있고, 동일한 물리적 공간에 프로그램 코드로 구성될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(7000)의 제어 순서도를 도시한 것으로, 운동자 감지부(3000)가 운동자의 위치를 측정(S1000 단계)하여 측정된 신호 또는 그에 대응하는 측정값(Xr)을 제어부(7000)에 넘겨주면, 제어부(7000)에서는 크게 전처리과정에 의해 측정값(Xr)을 변환값(Xr')으로 변환하는 전처리 단계(S2000 단계), 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도를 바탕으로 기준위치값(X0)을 생성하는 기준위치생성 단계(S3000 단계), 및 측정값(Xr) 또는 변환값(Xr')과 기준위치값(X0)을 바탕으로 모터 구동부(6000)에 제 1 제어신호를 전달하여 구동 명령을 수행하는 구동명령 단계(S4000 단계)를 포함한다.
전처리 단계(S2000 단계)는 운동자의 현재 상태를 판단하는 상태 판단 단계(S2100 단계)와 측정값(Xr)을 변환값(Xr')으로 변환하는 데이터 변환 단계(S2200 단계)를 포함한다.
구동명령 단계(S4000 단계)는 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도 또는 운동자의 위치 변화율등을 판단하여 제어상수를 조절하는 감도조절 단계(S4100 단계), 폐루프 제어식에 의해 제어이득을 생성하는 제어이득생성 단계(S4200 단계), 및 제어이득을 바탕으로 모터 구동부(6000)에 명령을 전달하는 제어신호생성 단계(S4300 단계)를 포함한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 판단부의 제어 순서도를 도시한 것으로, (a)는 수행기능에 따라 단계를 도시한 것이고, (b)는 (a)의 단계별 분기하는 기준등을 상세하게 설명한 순서도를 도시한 것이다.
상태판단단계(S2100 단계)는 단위 시간별의 측정값(Xr) 또는 변환값(Xr')이 직전 또는 이전의 측정값 또는 변환값에 대해 변화되는 가/감속 방향성을 판단하는, 즉 데이터값(Xr-i o,i=0,...,n)들 중 후행 데이터값이 선행 데이터값에 대해 변화하는 가/감속 방향성에 대응하는 데이터 방향성을 판단하여, 데이터 방향성 판단 단계(S2110 단계)와, 기준되는 소정 단위 시간 전의 측정값 또는 변환값, 즉 기준되는 단위 시간 전의 선행 데이터값과 현재의 측정값 또는 변환값과의 차이가 소정 기준(Ca, Cd)을 만족하는가를 판단하는 가/감속 크기 기준 비교 단계(S2120 단계) 및 상기의 단계에 의해 상태를 결정하는 상태 결정 단계(S2130 단계)를 포함한다.
이때, 상태 결정 단계(S2130 단계)는 상기 현재의 운동자 상태에 대응하는 값으로 상태값(Sr)을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
데이터 방향성 판단 단계(S2110 단계)에서는 데이터 저장부(7130)에 저장되어 있는 소정 단위 시간 이전부터 현재 직전의 변환값, 즉 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들 및 현재값(Xr T) 특히, 현재의 측정값(Xr)을 사용하여, 상기 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들 및 현재값(Xr T)이 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로만 구성되고 상기 소정 단위 시간 이전의 과거값(Xr - j T,j는 양의 정수)과 현재값(Xr T)과 의 차이가 가속방향으로 발생하는 경우에 가속크기 기준 비교 단계(S2121 단계)로 넘어간다. 즉, 데이터값(Xr-i o,i=0,...,n)들 중 후행 테이터값이 선행 데이터값에 대해 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로만 구성되고, 현재값(Xr T)이 그의 선행 데이터값에 대해 가속방향 또는 유지방향으로 발생하는 데이터 방향성이 가속방향인 경우에 가속크기 기준 비교 단계(S2121 단계)로 넘어간다.
또한, 상기 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들 및 현재값(Xr T)이 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로만 구성되고 상기 소정 단위 시간 이전의 과거값(Xr - j T,j는 양의 정수)과 현재값(Xr T)과의 차이가 감속방향으로 발생하는 경우에 감속크기 기준 비교 단계(S2122 단계)로 넘어간다. 즉, 데이터값(Xr-i o,i=0,...,n)들 중 후행 테이터값이 선행 데이터값에 대해 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로만 구성되고, 현재값(Xr T)이 그의 선행 데이터값에 대해 감속방향 또는 유지방향으로 발생하는 데이터 방향성이 감속방향인 경우에 감속크기 기준 비교 단계(S2122 단계)로 넘어간다.
또한, 상기 데이터값(Xr-i o,i=0,...,n)들이 상기와 같은 지속적인 방향성이 없는 경우, 즉 가속방향과 감속방향이 함께 존재하거나, 지속적인 유지방향으로만 구성되면 가/감속 크기 기준 비교 단계(S2120 단계)를 거치지 않고, 상태 결정 단계(S2130 단계)에서 현재 상태를 유지상태로 결정(S2132 단계)한다.
이때, 상기 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들로는 현재로부터 적어도 3 단위 시간 이전의 과거값(Xr-i',i=1,2,3)들, 즉 상기 n이 3보다 크거나 같은 과거값들을 사용하는 것이 바람직하며, 또한 현재값(Xr T)으로는 현재의 측정값(Xr)을 사용하여 데이터의 방향성을 판단하는 것이 바람직하다.
가/감속 크기 기준 비교 단계(S2120 단계) 중 가속크기 기준 비교 단계(S2121 단계)는 데이터 방향성 판단 단계(S2111 단계)에 의해 데이터의 방향성이 "가속방향"인 경우에 소정 단위 시간이전의 과거값(Xr - j T,j는 양의 정수)과 현재값(Xr T)과의 차이값이 소정의 가속크기 기준값(Ca)을 초과하는가를 판단(S2121 단계)하여 초과하면 현재의 상태를 "가속상태"로 판단(S2131 단계)하고, 이하이면 "유지상태"(S2132 단계)로 판단한다.
또한, 감속크기 기준 비교 단계(S2122 단계)는 데이터 방향성 판단 단계(S2111 단계)에 의해 데이터의 방향성이 "감속방향"인 경우에 소정 단위 시간이전의 과거값(Xr-j T,j는 양의 정수)과 현재값(Xr T)과의 차이값이 소정의 감속크기 기준값(Cd)을 초과하는가를 판단(S2122 단계)하여 초과하면 현재의 상태를 "감속상태" 로 판단(S2133 단계)하고, 이하이면 "유지상태"(S2132 단계)로 판단한다.
이때 현재 측정값(Xr)과 차이를 비교하는 소정단위 시간 이전의 과거값(Xr-j T,j는 양의 정수)은 현재로부터 적어도 2 단위 시간 이전의 과거값(Xr-2 T)을 사용하며, 3 단위 시간 이전의 과거값(Xr-3 T)을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 또한 현재값(Xr T)으로는 현재의 측정값(Xr)을 사용하여 데이터의 방향성을 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상태결정 단계(S2130 단계)에서 판단한 "가속상태", "유지상태", 또는 "감속상태"는 현재 상태값(Sr)으로 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 생성된 현재 상태값(Sr)은 데이터 저장부(7130)에 저장되거나, 구동 명령부(7300)에서 사용될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 변환부의 제어 순서도를 도시한 것으로, (a)는 수행기능에 따라 단계를 도시한 것이고, (b)는 (a)의 단계별 분기하는 기준등을 상세하게 설명한 순서도를 도시한 것이다.
데이터 변환단계(S2200 단계)는 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들의 변화되는 방향성을 판단하는 과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계), 직전의 과거값(Xr-1 T)에 대한 현재 측정값(Xr)의 방향성을 판단하는 현재데이터 방향성 판단 단계(S2220 단계), 및 상기의 단계에 의해 현재 측정값(Xr)을 현재 변환값(Xr')으로 변환/생성하는 변환값 생성 단계(S2230 단계)를 포함한다.
이때, 변환값 생성 단계(S2240 단계)는 상기의 단계에 의해 1차 변환한 변환값(Xr')과 소정 단위 시간(n) 동안의 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)과의 가중 평균한 값을 현재 변환값(Xr')으로 변환/생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계)는 소정 단위 시간(n) 이전부터의 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들을 사용하여 상기 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들이 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로만 구성되거나 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로만 구성되고, 상기 소정 단위 시간(n) 이전의 과거값(Xr - n T)과의 차이가 가속 또는 감속 방향으로 발생하는 일정한 방향성이 존재하는가를 판단(S2211 단계)한다.
상기 과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계)에서 일정한 방향성이 존재하지 않는다고 판단되면, 즉 과거값(Xr - i T,i=1,...,n)들이 지속적으로 유지방향만 존재-지속적으로 동일한 값-하거나, 가속방향과 감속방향이 함께 존재하여 방향성이 존재하지 않는다고 판단되는 경우에는, 현재데이터 방향성 판단 단계(S2220 단계)를 거치지 않고 변환값 생성 단계(S2230 단계)에서 현재 측정값(Xr)을 사용하여 현재 변환값(Xr')을 생성(S2232 단계)한다. 즉, 현재 변환값(Xr')으로 현재 측정값(Xr)을 사용한다.
또한, 상기 과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계)에서 일정한 방향성이 존재한다고 판단되면, 즉 과거값(Xr - i T,i=1,...,n)들이 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로만 구성되거나 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로만 구성되고, 상기 소정 단위 시간(n) 이전의 과거값(Xr - n T)과의 차이가 가속 또는 감속방향으로 발생하는 경우에는, 현재데이터 방향성 판단 단계(S2220 단계)를 거친다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계)에서 사용하는 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들은 현재로부터 3 단위 시간 이전까지의 과거 변환값(Xr-i', i=1,2,3)들을 사용하였다.
현재데이터 방향성 판단 단계(S2220 단계)는 과거데이터 방향성 판단 단계(S2210 단계)에서의 과거데이터(과거 변환값)의 방향성을 현재값(현재 측정값)이 유지하는가를 판단하는 것으로, 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들이 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로 구성된 가속방향성을 가질 때 현재값(현재 측정값)이 직전의 과거값(Xr-1 T)에 비해 감속방향으로 변화되면 변환값 생성 단계(S2230 단계)에서 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2231 단계)한다.
또한, 마찬가지로 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들이 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로 구성된 감속방향성을 가질 때 현재값(현재 측정값)이 직전의 과거값(Xr-1 T)에 비해 가속방향으로 변화되면 변환값 생성 단계(S2230 단계)에서 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2231 단계)한다.
즉, 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들의 방향성에 대해 현재값(현재 측정값)의 방향성이 변화하는가를 판단(S2221 단계)하여, 변화하면 변환값 생성 단계(S2230 단계)에서 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2231 단계)하고, 변화하지 않으면 현재 측정값(Xr)을 사용하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2232 단계)한다.
이것은 운동자(1000)가 물리적으로 가속상태에서 즉시 감속상태로 전환할 수 없으며, 또한 감속상태에서 즉시 가속상태로 전환할 수 없으므로, 측정된 현재의 측정값(Xr)을 물리적으로 가능한 현재 변환값(Xr')으로 변환하여 현재값(Xr T)으로 사용하기 위한 것이다.
또한, 도 15에 도시한 판단단계 및 판단기준 외에 소정 단위 시간(n) 동안의 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들과 현재값(현재 측정값)을 사용하여 상기 과거값(Xr-i T,i=1,...,n)들과 상기 현재값(현재 측정값)이 지속적인 가속방향 또는 유지방향으로만 구성되거나 지속적인 감속방향 또는 유지방향으로만 구성되고, 상기 소정 단위 시간(n) 이전의 과거값(Xr - n T)과의 차이가 가속 또는 감속방향으로 발생하는 경우에 현재 측정값(Xr)을 사용하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2232 단계)하고, 그렇지 않으면 즉, 가속방향과 감속방향이 함께 존재하면 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2231 단계)할 수도 있다.
변환값 생성 단계(S2230 단계) 중 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2231 단계)하는 단계에서, 본 발명의 일 실시예로 1 단위 시간 전의 과거값(Xr -1 T)을 사용하여 현재 변환값(Xr')으로 사용하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 단계를 거쳐 현재 변환값(Xr')을 생성하고, 이후 제어과정에서 상기과정으로부터 생성된 현재 변환값(Xr')을 그대로 사용할 수도 있으나, 현재 변환값(Xr')이 직전의 변환값(Xr-1')에 비해 크게 변하는 것을 방지하기 위하여 소정 단위 시간(k) 동안의 과거 변환값들(Xr - i',i=1,...,k)과 상기 과정에서 얻은 현재 변환값(Xr')을 가중평균하여 최종 변환값(Xr')으로 생성하는 가중평균 단계를 더 포함할 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예로, 가중평균에 사용되는 과거 변환값(Xr-i')들은 3 단위 시간 전까지의 과거 변환값(Xr -1',i=1,2,3)들을 사용하였다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 변환부의 제어 순서도를 도시한 것이다.
정상범위기준(Nr)은 이하 설명에서의 가속정상범위기준(Na), 및 감속정상범위기준(Nd)을 포괄하는 의미로 사용한 것이다. 여기에서, 정상범위기준(Nr)이라 함은 현재 측정값(Xr)이 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)과의 차이로 볼 때 비정상적인가를 판단하는 소정의 기준을 의미한다.
도 16에 의한 실시예에 따른 데이터 변환단계(S2200 단계)는 정상범위제어 단계(S2240 단계), 정상범위판단 단계(S2250 단계), 및 변환값 생성 단계(S2260 단계)를 포함한다.
정상범위판단 단계(S2250 단계)는 현재 측정값(Xr) 및/또는 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)을 이용한 함수의 결과와 정상기준범위(Nr)를 비교한다.
본 발명의 일 실시예로 정상범위판단 단계(S2250 단계)는 현재 측정값(Xr)과 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr - k T,k는 양의 정수)과의 차이가 정상기준범위(Nr)에 포함되는가를 판단(S2251 단계)하고, 포함되면 변환값 생성 단계(S2260 단계)에서 현재 측정값(Xr)을 그대로 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2261 단계)하고, 포함되지 않으면 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성(S2262 단계)한다.
여기에서 상기 현재 측정값(Xr)과 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)과의 차이가 정상기준범위(Nr)에 포함되지 않으면, 소정의 초기값을 갖는 카운트(i, i는 정수)를 1만큼 증가(i=i+1) 시키고(S2253 단계), 포함되면 카운트(i)를 초기값으로 리셋(S2252 단계)한다. 본 발명의 일 실시예로 카운트(i)의 초기값을 "zero"로 설정하였다.
정상범위제어 단계(S2240 단계)는 상기 카운트(i)를 판단(S2241 단계)하여 정상기준범위(Nr)를 조절, 유지 또는 초기화한다.
여기에서, 상기 카운트(i)가 초기값 보다 크고 소정의 기준(n, n은 정수)보다 작거나 같을 경우 상기 정상기준범위(Nr)를 조절(S2242 단계)한다. 바람직하게는 정상기준범위(Nr)의 절대치를 증가시키고, 이하 설명에서의 정상기준범위(Nr)는 감 속정상범위기준(Nd)을 중심으로 설명하며, 가속정상범위기준(Na)에 대해서는 그 부호를 반대로 함으로써 당업자가 용이하게 이해할 수 있다.
또한, 상기 정상기준범위(Nr)의 조절은 동일한 변화 크기로 조절할 수도 있고, 변화 크기를 다르게 조절할 수도 있다.
또한, 상기 카운트(i)가 초기값인 경우 상기 정상기준범위(Nr)를 초기화(S2243 단계)하고, 상기 카운트(i)가 상기 소정의 기준(n)보다 클 경우 상기 정상기준범위(Nr)를 유지(S2244 단계)한다.
여기에서, 상기 소정의 기준(n)에 대응하는 정상기준범위(Nr), 즉 정상기준범위(Nr)의 최대값은 운동능력이 우수한 운동자가 발생시킬 수 있는 위치 변화 크기에 대응할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하고, 상기 카운트(i)가 초기값일 때의 정상기준범위(Nr), 즉 상기 정상기준범위(Nr)의 초기값은 상기 정상기준범위(Nr)의 최대값보다 작거나 같게 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 가속정상범위기준(Na)과 감속정상범위기준(Nd)을 같은 값으로 사용할 수도 있고, 독립된 다른 값으로 사용할 수도 있다. 즉 정상범위판단 단계(S2250 단계)에서 현재 측정값(Xr)이 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에 대한 변화가 가속 방향이면, 정상범위기준(Nr)을 가속정상범위기준(Na)으로 적용하고, 현재 측정값(Xr)이 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에 대한 변화가 감속 방향이면, 정상범위기준(Nr)을 감속정상범위기준(Nd)으로 적용할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예로는 가속정상범위기준(Na)과 감속정상범위기준(Nd)을 독립된 다른 값으로 사용하였다.
또한, 현재 측정값(Xr)이 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에 대한 변화가 가속 방향일 때와 감속 방향일 때 상기 카운트(i)와 비교하는 상기 소정의 기준(n)을 동일한 값으로 사용할 수도 있고, 독립된 다른 값으로 사용할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예로는 가속 방향일 때와 감속 방향일 때의 상기 소정의 기준(n)을 각각 다른 값으로 사용하였다.
이때, 본 발명의 일 실시예로, 변환값 생성 단계(S2260 단계) 중 현재 측정값(Xr)을 제한하여 현재 변환값(Xr')으로 생성하는 단계(S2262 단계)에서 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에서 정상범위기준(Nr)을 더한 만큼의 값을 현재 변환값(Xr')으로 생성하였다.
즉, 현재 측정값(Xr)이 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에 대하여 정상범위기준(Nr)을 초과하는 데이터일때 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr - k T,k는 양의 정수) 대비 현재 변환값(Xr')의 한계를 정상범위기준(Nr)으로 설정하여 변환값(Xr')을 제한하여 생성하였다.
또한, 소정의 단위 시간(k) 이전의 과거값(Xr-k T,k는 양의 정수)에서 정상범위기준(Nr)을 더한 만큼의 값 이하에서 현재 변환값(Xr')으로 생성할 수도 있다.
여기에서, 본 발명의 일실시예로 현재 측정값(Xr)이 정상범위기준(Nr)을 초과하는가를 비교하기 위한 과거값(Xr - k T,k는 양의 정수)으로 직전의 과거값(Xr -1 T), 즉 1 단위 시간(k=1) 전의 과거값을 사용하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 단계를 거쳐 현재 변환값(Xr')을 생성하고, 이후 제어과정에서 상기 과정으로 생성된 현재 변환값(Xr')을 그대로 사용할 수도 있으나, 현재 변환값(Xr')이 직전의 변환값(Xr-1')에 비해 크게 변하는 것을 방지하기 위하여 소정 단위 시간동안의 과거 변환값들(Xr-i',i=1,...,k)과 상기 과정에서 얻은 현재 변환값(Xr')을 가중평균하여 다시 최종 변환값(Xr')으로 생성하는 가중평균 단계를 더 포함할 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예로, 가중평균에 사용되는 과거 변환값(Xr-i')들은 3 단위 시간 전까지의 과거 변환값(Xr -1',i=1,2,3)들을 사용하였다.
또한, 도 16에서 도시한 순서도의 단계 및 각 단계의 결합관계는 당업자에의해 다양한 변형예가 가능하다 할 것이다.
또한, 도 16에서 설명한 정상범위기준에 대한 적용은 당업자라면 충분히 도 9a의 순서도에 추가하여 판단할 수 있을 것이다.
예를 들면, 도 15의 변환값 생성 단계(S2230 단계) 중 현재 측정값(Xr)을 사용하여 현재 변환값(Xr')으로 생성하는 단계(S2232 단계)를 정상범위기준(Nr)을 판단하는 도 16의 단계로 대체하여 사용이 가능하다 할 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준위치 생성부의 제어 순서도를 도시한 것으로, 구동 벨트의 속도를 판단하는 벨트속도판단 단계(S3010 단계)와 속도에 대응하여 기준위치를 조절하고 생성하는 기준위치값 조절 단계(S3020 단계)를 포함한다.
벨트속도판단 단계(S3010 단계)는 기준위치 생성부(7200)에 전달되는 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도를 판단하는 단계이며, 구동속도는 제어부(7000)에서 모터 구동부(6000)에 전달하는 제 1 제어신호를 이용하여 산출할 수 있고, 모터 구동부(6000)에서 구동모터(4000)에 전달되는 신호를 이용하여 산출할 수도 있다.
또한, 구동속도는 구동모터(4000) 또는 롤러(2310)등의 회전속도를 측정하거나, 구동 벨트(5000)의 이동속도를 직접측정하여 산출할 수도 있다.
기준위치값 조절 단계(S3020 단계)는 구동속도가 빠르면 기준위치값(X0)을 감소시키고, 구동속도가 느리면 기준위치값(X0)을 증가시킨다.
운동자(1000)가 저속으로 운동하는 동안에는 가속을 빨리 할 수 있도록 기준위치값(X0)을 운동자 감지부(3000)로부터 멀리 설정하고, 고속으로 운동하는 동안에는 감속을 빨리 할 수 있도록 기준위치값(X0)을 운동자 감지부(3000)로부터 가깝게 설정한다.
즉, 구동속도가 느리면 기준위치값(X0)을 크게 하고, 구동속도가 빠르면 기준위치값(X0)을 작게 하여 구동 벨트의 속도에 따라 기준위치값(X0)을 가변제어한다.
또한, 구동속도가 빠르면 운동자를 지지하는 러닝벨트 상면의 진행방향에서의 상기 러닝벨트의 시작점으로부터 기준위치값(X0)을 가깝게하고, 구동속도가 느리면 상기 러닝벨트의 시작점으로부터 기준위치값(X0)을 멀게한다.
또한, 기준위치값(X0)을 가변하는 범위는 상기 러닝벨트 상면의 진행방향에서의 시작점부터 끝점까지의 거리, 즉 러닝벨트 상면의 길이보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 기준위치값(X0)을 가변할 수 있는 한계는, 상기 러닝벨트 상면의 시작점 및 끝점에서 소정간격 이격되는 것이 바람직하며, 이것은 운동자의 현재 위치와 의 차이에 의해 가감속을 수행하는 기준이 기준위치값(X0)이 상기 러닝벨트 상면의 시작점 또는 끝점에 너무 가까우면 운동자에게 위험을 줄 수 있기 때문이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 가/감속도 제한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 제안하는 속도에 따른 최대 가/감속도 제한은 실제 운동자(1000)가 감당하기 어려운 가/감속도를 러닝머신이 구동하지 않도록 하여, 운동자(1000)가 위험하지 않도록 하기 위한 것이다.
또한, 저속구간에서의 급격한 가/감속은 운동자에게 불쾌감 및 위험을 줄 수 있으며, 고속구간에서는 운동자의 가/감속에 대한 의지를 빠르게 추종할 필요가 있으므로, 속도에 따른 최대 가/감속도를 제한한다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 목표 감속도(210, 220) 선분에 의해 저속에서는 감속도가 상한 목표 감속도(220)보다 큰 영역(A-a 영역, 또는 B-a 영역)에서는 운동자에게 위험을 줄 수 있으므로 최대 감속도를 상한 목표 감속도(220) 이하인 작은 값으로 설정하고, 고속에서는 상한 목표 감속도(220)가 크기 때문에 최대감속도를 저속에서보다 크게 설정하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
즉, 운동자의 운동능력마다 조금씩 달라질 수 있으나, 도 1의 목표 감속도 중 상한 목표 감속도(220)를 예로 들어 설명하면, 운동자는 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도에 대응하는 목표 감속도까지의 감속에는 좋은 운동감을 가지고 운동할 수 있으나, 그 이상의 감속도에는 급격한 감속에 의해 불쾌감을 느끼거나, 넘어지는 등 위험이 발생 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실험예에서, 구동속도가 저속인 5km/h에서 상한 목표 감속도(220)는 초당 약 2.5km/h이고, 구동속도가 고속인 19km/h에서 상한 목표 감속도(220)는 초당 약 9.5km/h인 것을 보여주고 있다.
따라서, 구동속도가 크면 큰 최대 감속도로, 구동속도가 작으면 작은 최대 감속도로 제한하는 것이 바람직하다.
마찬가지로 가속에 대한 구동속도에 따른 최대 가속도의 제한도 적용이 가능하다.
여기에서 구동속도는 도 17에서 설명한 다양한 방법으로 산출 및 측정이 가능하며, 속도에 따라 최대 가속도 및 최대 감속도를 조절한다.
구동속도가 느린 저속구간에서는 최대 가속도 및/또는 최대 감속도를 작게 설정하고, 구동속도가 빠른 고속구간에서는 최대 가속도 및/또는 최대 감속도를 크게 설정하였다.
또한, 구동속도가 중속구간에서는 최대 가속도 및/또는 최대 감속도를 구동속도가 증가할수록 증가시켜준다.
이러한 구동속도에 따른 최대 가/감속도의 제한은 제어부(7000)의 구동 명령부(7300)에서 수행하며, 바람직하게는 제어신호 생성부(7330)에서 수행한다.
제어신호 생성부(7330)는 구동속도와 제어 이득부(7310)에서 생성된 가/감속에 대응하는 신호인 제어이득(ΔV)을 판단하여 출력하는 제 1 제어신호를 제한한다.
도 19 내지 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감도 조절부의 제어 방법을 설명하기 위한 제어 순서도이다.
이하에서 설명되는 제어감도는 기준위치값과 데이터값과의 차이값에 대응하여 산출되며, 제어신호를 생성하기 위한 제어이득에 대한 감도를 의미하는 것으로서, 상기 차이값이 동일한 경우에 있어서, 상기 제어감도가 큰 경우는 상기 제어감도가 작은 경우에 비해 상기 제어이득이 크게 나타나는 것을 의미한다.
즉, 제어감도는 상기 차이값을 입력변수로 하여 출력되는 상기 제어이득에 대한 반응 정도를 나타내는 것을 의미한다.
또한, 제어감도가 "크다", "높다", 또는 "민감하다"등의 표현은 상기 입력변수인 상기 차이값에 대한 결과물인 상기 제어이득의 반응정도가 큰 것을 의미하며, 제어감도가 "작다", "낮다", 또는 "둔감하다"등의 표현은 상기 입력변수인 상기 차이값에 대한 결과물인 상기 제어이득의 반응정도가 작은 것을 의미한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 감도 조절부의 제어 순서도를 도시한 것으로, 운동자(1000)가 안정구간(Xs)에 위치해 있는가를 판단하는 현재위치 판단 단계(S4110 단계), 상태 판단부(7110)에서 생성된 운동자의 현재 상태값에 대응하여 운동자의 현재 상태를 판단하는 상태판단 단계(S4120 단계), 운동자(1000)가 안정구간(Xs) 내에서 소정의 시간 동안 위치하고 있는가를 판단하는 기간판단 단계(S4130 단계), 및 안정구간에서 소정의 시간동안 있는 경우에 제어감도를 조절하는 제어감도 조절 단계(S4140 단계)를 포함한다.
여기에서, 안정구간(Xs)이라 함은 기준위치값(Xo)을 중심으로 소정의 범위를 말하며, 운동자(1000)의 위치에 대응하는 측정값(Xr) 또는 변환값(Xr')이 상기 안정 구간(Xs)내에서 측정될 때 운동자(1000)가 속도를 유지할 수 있도록 제어 감도를 낮추거나 이전 제 1 제어신호를 변경하지 않는 구간을 의미한다.
현재위치 판단 단계(S4110 단계)는 운동자(1000)의 현재 위치에 대응되는 현재값(Xr T)이 소정의 범위로 구성된 안정구간(Xs)에 포함되는가를 판단(S4111 단계)하며, 포함되면 상태판단 단계(S4120 단계)를 거치고, 포함되지 않으면, 카운트를 초기화(본 발명의 일 실시예로 카운트를 "zero"로 하였다.) 하고(S4122 단계), 이후 도 20 및/또는 [수학식 3]에서 설명되는 변속구간의 제어감도 적용(S4142 단계) 방법을 사용한다.
상태판단 단계(S4120 단계)는 도 14에서 설명한 상태 판단을 수행하여 결정된 운동자의 현재 상태값(Sr)을 전처리부(7100) 중 상태판단부(7110) 또는 데이터 저장부(7130)로부터 전달받아 현재 상태가 "가속상태" 또는 "감속상태"인가를 판단한다.
여기에서 현재 상태값(Sr)이 "가속상태" 또는 "감속상태"이면 카운트를 리셋(i=0)하고(S4122 단계), 이후 도 20 및/또는 [수학식 3]에서 설명되는 변속구간의 제어감도 조절(S4142 단계) 방법을 사용하며, 현재 상태값(Sr)이 "가속상태" 또는 "감속상태"가 아니면, 기간판단 단계(S4130 단계)를 거친다.
기간판단 단계(S4130 단계)는 소정의 초기값을 갖는 카운트(i)를 1 증가(i=i+1) 시키고(S4131 단계), 카운트가 소정의 기준(k)보다 크거나 같은가를 판단(S4132 단계)하여 크거나 같으면 제어감도 조절 단계(S4140 단계)에서 제어 이득부(7310)의 제어상수를 안정구간 제어상수로 적용하는 안정구간 제어감도 적용 단계(S4141 단계)를 거치고, 작으면 이후 도 20 및/또는 [수학식 3]에서 설명되는 변속구간의 제어감도 조절(S4142 단계) 방법을 사용한다. 여기에서 본 발명의 일 실시예로 상기 카운트(i)의 초기값을 "zero"로 설정하였다.
제어감도 조절 단계(S4140 단계) 중 안정구간 제어감도를 적용하는 단계(S4141 단계)는 제어 이득부(7310)의 제어식에서 제어상수를 조절하여 제어감도를 낮춰 줌으로써, 운동자(1000)의 위치변화에 대한 러닝벨트의 속도 변화 감도를 낮추어 운동자(1000)의 속도 유지 의사를 만족시켜 줄 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예로, 상기 카운트(i)가 소정의 기준(k)보다 크거나 같은가를 판단하는 단계(S4132 단계)에서 회수 기준(k)을 5로 설정하였다. 즉, 현재 위치인 현재값(Xr T)이 안정구간(Xs)내에서 5회 이상 존재하는 경우는 운동자(1000)의 속도 유지 의사로 판단하고 제어상수를 조절하여 제어감도를 낮춘다.
제어상수와 제어감도와의 관계 및 제어상수를 조절하여 제어감도를 조절하는 방법에 대한 설명은 이후 [수학식 3]에서 상세히 설명한다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어감도를 조절하기 위한 제어 순서도를 도시한 것으로, 가속 또는 감속 상태인가를 판단하는 현재 상태 판단 단계(S4150 단계), 벨트 속도 또는 그에 대응되는 속도를 포함하는 구동속도, 또는 운동자 위치 변화율을 판단하는 속도/변화율 판단 단계(S4160 단계), 및 속도/변화율 판단에 대응하여 제어감도를 조절하는 제어감도 조절 단계(S4170 단계)를 포함하며, 이에 따라 제어감도가 조절된 제어식에 의해 얻은 제어이득을 연산하여 최종 제어이득을 조절하는 제어이득 조절 단계(S4210 단계)를 더 포함할 수 있다.
현재 상태 판단 단계(S4150 단계)는 상태 판단부(7110)에서 생성한 현재 상태값(Sr)이 "가속상태" 또는 "감속상태"에 대응하는 값인지를 판단(S4151 단계)하는 단계이며, "가속상태" 또는 "감속상태"인 경우는 속도/변화율 판단 단계(S4160 단계)를 거치고, "가속상태" 또는 "감속상태"가 아닌 경우는 도 19 및/또는 후술할 [수학식 3]에서 설명되는 안정구간에 대응하는 안정구간 제어감도 적용 단계(S4173 단계)를 통하여 제어감도를 조절한다.
속도/변화율 판단 단계(S4160 단계)는 크게 2가지를 판단하는 단계를 포함하며, 하나는 측정값(Xr -i,i=0,....,n) 또는 그에 대응하는 변환값(Xr-i',i=0,...,n)들의 단위 시간당 변화율을 판단하는 운동자 위치 변화율 판단 단계(S4161 단계)이고, 다른 하나는 구동속도를 판단하는 단계(S4162 단계)이다.
운동자 위치 변화율 판단 단계(S4161 단계)는 운동자(1000)의 가속 또는 감속 경향을 판단하기 위한 것으로 단위 시간당 변환값(Xr - i',i=0,...,n)의 변화량을 판단하여 운동자(1000)의 전진 또는 후퇴속도를 판단할 수 있다.
운동자(1000)는 구동속도와 독립적으로 가속 또는 감속을 하고자 하는 의지에 의해 위치를 변화시킬 수 있다.
즉, 운동자(1000)가 현재의 속도보다 가속을 하고자 하는 경우는 과거값(Xr-1 T)보다 현재값(Xr T)이 작아지고, 운동자가 현재의 속도보다 감속을 하고자 하는 경우는 과거값(Xr -1 T)보다 현재값(Xr T)이 커지게 된다.
따라서, 운동자 위치 변화율 판단 단계(S4161 단계)는 운동자(1000)가 현재의 속도에서 가속 또는 감속하고자 하는 정도를 판단하는 것으로, 단위 시간당 변화율이 큰 경우는 운동자(1000)가 가속 또는 감속하고자 하는 경향이 크다는 것을 알 수 있다.
단위 시간당 운동자(1000)의 위치 변화율이 크면 제어상수를 크게 하는 등의 제어상수 조절을 통하여 제어감도를 크게 하고, 단위 시간당 운동자의 위치 변화율이 작으면 제어상수를 작게 하는 등의 제어상수 조절을 통하여 제어감도를 작게 하여, 운동자(1000)의 가속 또는 감속하고자 하는 경향을 빠르게 추종한다.　　
벨트속도 판단 단계(S4162 단계)는 실제 구동속도를 판단하기 위한 것으로 구동속도를 산출하는 방법은 도 17의 기준위치 생성단계(S3000 단계)를 설명할 때의 방법과 동일하다.
구동속도가 크면, 즉 러닝벨트의 속도가 높으면 제어감도를 높이고, 작으면 제어감도를 작게한다.
이것은 빠른 속도로 운동하는 운동자(1000)가 감속하고자 하는 경우 감속이 느리면 운동자(1000)에게 위험을 줄 수 있기 때문에 제어감도를 높여서 제어한다.
반대로 느린 속도로 운동하는 운동자(1000)가 감속하고자 하는 경우에 감속이 너무 빠르면 운동자(1000)에게 불쾌감을 주거나 위험할 수 있기 때문에 제어감도를 낮추어 제어한다.
도 1에서 설명한 저속 및 고속에서의 목표 감속도(210, 220)를 참조하면 구동속도가 느린 경우에 목표 감속도가 낮고, 구동속도가 빠르면 목표 감속도가 높음을 알 수 있다.
제어감도 조절 단계(S4170 단계)는 속도/변화율 판단 단계(S4160 단계)의 판단에 근거하여 다음과 같이 제어감도를 조절한다.
운동자 위치 변화율 판단 단계(S4161 단계)에서 운동자(1000)의 위치 변화율, 즉 운동자의 후퇴속도가 크다고 판단되면, 러닝벨트의 감속도를 높이기 위하여 제어상수를 크게 하고, 작다고 판단되면 제어상수를 작게 하는 방법으로 제어감도를 조절(S4171 단계)하여 제어이득(G1)을 계산하고, 벨트속도 판단 단계(S4162 단계)에서 구동속도가 빠르면 제어상수를 높이고, 느리면 제어상수를 작게 하는 방법으로 제어감도를 조절(S4172 단계)하여 제어이득(G2)을 계산한다.
제어이득 조절 단계(S4210)는 이상에서와 같이 가속 또는 감속상태에서 2가지 또는 별도의 다양한 실시예에 따른 판단들에 의해 제어감도를 조절하여 얻은 각각의 제어이득(G1, G2)들을 연산(S4211 단계)하여 최종 제어이득(ΔV)을 생성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예로는 상기 제어이득들을 각각 가중평균하여 최종 제어이득(ΔV)을 생성하였다.
또한, 다른 제어감도를 조절하는 다른 실시예는 다음과 같다.
운동자(1000)가 가속상태에서 가속도를 줄이거나, 감속하고자 하는 경우에, 운동자(1000)의 현재 위치인 현재값(Xr T)은 과거값(Xr -1 T) 보다 큰 값을 갖으나, 기준위치값(X0)에 대해서는 여전히 작은 값을 가지고 있으므로 운동자(1000)의 감속하고자 하는 의지와 반대로 러닝벨트는 가속하게 된다.
이러한 문제점에 대한 상세한 설명 및 이를 극복하기 위한 본 발명의 실시예를 하기 수학식을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
[수학식 1]을 단위 시간당으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 1a]
Figure 112008041592126-PAT00003
[수학식 1b]
Figure 112008041592126-PAT00004
여기에서, [수학식 1a]는 현재시간(j=r)을 기준으로 직전의 단위 시간(j=r-1)에 해당하는 제어식이며, [수학식 1b]는 현재시간(j=r)에 해당하는 제어식이다.
[수학식 1a]와 [수학식 1b]를 연립하면 다음과 같이 [수학식 3]을 얻을 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112008041592126-PAT00005
[수학식 3]에서 보아 알 수 있듯이, 운동자(1000)가 가속중에 가속도를 줄이고자 하는 경우 또는 감속하고자 하는 경우에는, [수학식 3]의 우변에서 변수들의 크기 관계는 과거값(Xr -1 T)이 현재값(Xr T)보다 작고, 현재값(Xr T)이 기준위치값(X0)보다 작은 상태이다.
따라서, 운동자(1000)가 가속도를 줄이고자 하거나, 감속하고자 하는 것이므로 현재의 가속도는 과거의 가속도보다 작아야 하므로, 현재의 속도 변화량, 즉 현재의 가속도(ΔVr)에서 과거의 속도 변화량, 즉 과거의 가속도(ΔVr -1)를 뺀 값은 음수가 되어야 하며, 이에 따라 상기 [수학식 3]의 좌변은 음수가 되어야 한다.
그러나, 기준위치값(X0)에서 현재값(Xr T)을 뺀 값은 양수이고, 과거값(Xr-1 T)에서 현재값(Xr T)을 뺀 값은 음수이므로, 각각에 곱하여진 제어상수인 비례상수(Kp)와 적분상수(Ki)가 고정값인 경우에는 특히, 적분상수(Ki)의 값이 큰 경우는 우변이 양수가 되어, 운동자(1000)의 가속도를 줄이고자하는 의지 또는 감속하고자 하는 의지와 상관없이 가속도가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 각각의 제어상수들을 독립적으로 제어하였다.
가속중에 운동자(1000)의 위치가 후퇴하는 경우, 즉 운동자(1000)의 위치에 해당하는 현재값(Xr T)이 과거값(Xr-1 T)보다 커지는 경우, 그리고, 운동자(1000)의 위치가 기준위치보다 운동자 감지부(3000)에 대해 앞에 있을 때, 즉 현재값(Xr T)이 기준위치값(X0)보다 작을 때까지, 운동자(1000)의 절대적 위치를 판단하는 부분의 제어상수인 적분상수(Ki)를 줄이거나, 또는 운동자(1000)의 단위 시간별 위치 변화를 판단하는 부분의 제어상수인 비례상수(Kp)를 크게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로는, 상기와 같은 상황에서 비례상수(Kp)는 조절하지 않고, 적분상수(Ki)를 조절하였으나, 비례상수(Kp)를 증가시키고, 적분상수(Ki)를 감소시키는 등의 다양하게 변형된 형태로 구현할 수도 있다.
마찬가지로 감속중에 운동자(1000)가 감속도를 줄이고자 하는 경우 또는 가속하고자 하는 경우에도 동일한 현상이 나타나므로 상기와 같은 방법으로 제어상수를 독립적으로 조절하는 것이 바람직하다.
즉, 운동자(1000)가 감속중에 감속도를 줄이고자 하는 경우 또는 가속하고자 하는 경우는, [수학식 3]의 우변에서 변수들의 크기 관계는 과거값(Xr-1 T)이 현재값(Xr T)보다 크고, 현재값(Xr T)이 기준위치값(X0)보다 큰 상태이다.
따라서, 운동자(1000)가 감속도를 줄이고자 하거나, 가속하고자 하는 것이므로 현재의 감속도는 과거의 감속도보다 작아야 하므로, 현재의 속도 변화량, 즉 현 재의 감속도(ΔVr)에서 과거의 속도 변화량, 즉 과거의 감속도(ΔVr-1)를 뺀 값은 양수가 되어야 하며, 이에 따라 상기 [수학식 3]의 좌변은 양수가 되어야 한다.
그러나, 기준위치값(X0)에서 현재값(Xr T)을 뺀 값은 음수이고, 과거값(Xr-1 T)에서 현재값(Xr T)을 뺀 값은 양수이므로, 각각에 곱하여진 제어상수인 비례상수(Kp)와 적분상수(Ki)가 고정값인 경우에는 특히, 적분상수(Ki)의 값이 큰 경우는 우변이 음수가 되어, 운동자(1000)의 감속도를 줄이고자하는 의지 또는 가속하고자 하는 의지와 상관없이 감속도가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
감속중에 운동자(1000)의 위치가 전진하는 경우, 즉 운동자(1000)의 위치에 해당하는 현재값(Xr T)이 과거값(Xr-1 T)보다 작아지는 경우, 그리고, 운동자(1000)의 위치가 기준위치보다 운동자 감지부(3000)에 대해 뒤에 있을 때, 즉 현재값(Xr T)이 기준위치값(X0) 보다 클 때까지, 운동자(1000)의 절대적 위치를 판단하는 부분의 제어상수인 적분상수(Ki)를 줄이거나, 또는 운동자(1000)의 단위 시간별 위치 변화를 판단하는 부분의 제어상수인 비례상수(Kp)를 크게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로는, 상기와 같은 상황에서 비례상수(Kp)는 조절하지 않고, 적분상수(Ki)를 조절하였으나, 비례상수(Kp)를 증가시키고, 적분상수(Ki)를 감소시키는 등의 다양하게 변형된 형태로 구현할 수도 있다.
이상 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 바와 같이 운동자의 위치를 감지하여 자동으로 속도가 제어되는 러닝머신을 구현할 수 있다.
상술한 러닝머신의 자동속도 조절기능은 여러 가지 확장기능을 구현하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 운동자의 위치 또는 속도를 감지하여 100미터 경주나 마라톤 등의 게임기능을 구현할 수 있다. 게임 기능 등의 확장기능은 러닝머신 자체 내에서 구현될 수 있다.
그러나, 이러한 확장기능을 러닝머신 자체에 구현할 경우에, 기존의 러닝머신의 구조를 크게 변경하여야 하는 단점이 있다. 예를 들면, 게임 등과 같은 확장기능을 제공하기 위해서는 게임에 사용되는 그래픽기능을 제공할 수 있는 고 해상도의 표시장치를 채용하여야 하며, 게임 등의 확장기능을 구동하기 위한 프로세서가 추가적으로 구비되어야 한다. 더군다나, 속도 등을 LED등을 통해 표시하는 기존 러닝머신에 고 해상도의 표시장치와 확장기능 프로세서를 통합하는 것은, 러닝머신 제조업체로서는 기존 러닝머신의 생산라인을 크게 변경하여야 한다는 부담이 있다. 또한, 고해상도의 표시장치와 확장기능 프로세서를 가진 러닝머신은 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다. 더군다나, 이러한 고 사양의 표시장치 및 확장기능 프로세서는 진동에 매우 약할 수 있으므로, 러닝머신에 일체형으로 구현될 경우 표시장치나 확장기능 프로세서의 고장이 빈번할 수 있는 단점이 있다.
따라서, 기본적인 자동속도 조절기능만이 구현된 러닝머신과, 상기 러닝머신으로부터 출력된 신호를 처리할 수 있는 고 해상도의 표시장치와의 일체형 또는 고 해상도의 표시장치와 연결되어 신호를 전달하는 러닝머신용 신호처리장치를 서로 연결하고, 게임 등의 확장기능은 신호처리장치에 구현함으로써, 기존의 러닝머신의 구조를 크게 변경시키지 않고도, 게임 등의 확장기능을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(7000)의 일부 기능과 조작패널(2200)의 일부 기능이 상기 신호처리장치에 구현될 수도 있다.
이하, 도 21 내지 도 31을 이용하여 상술한 자동속도 조절 기능을 수행하는 제어부(7000)를 포함하는 러닝머신(10000)에 전기적으로 연결되어 자동속도 조절 기능외의 부가적인 확장기능을 수행하는 러닝머신용 신호처리장치(30000)를 상세히 설명한다.
따라서, 상술한 자동속도 조절 기능을 수행하는 제어부(7000)와 확장기능을 수행하는 신호처리장치(30000)에 포함되는 제어부(31000)를 구분하여 설명하기 위하여 이하 자동속도 조절 기능을 수행하는 제어부(7000)를 속도 제어부라고 명명하고, 신호처리장치(30000)에 포함되는 제어부(31000)를 확장 제어부라고 명명하여 설명하나, 속도 제어부(7000) 또는 확장 제어부(31000)에 사용되는 "속도" 또는 "확장"의 사전적 의미로 해당 제어부(7000, 31000)의 기능을 한정하여 해석하여서는 아니된다 할 것이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자동속도 조절이 되는 러닝머신과 러닝머신용 신호처리장치를 연결한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치(30000)는 러닝머신(10000)과 물리적으로 이격되고, 각각의 커넥터(10300, 39100)에 의해 전기적으로 연결되며, 러닝머 신(10000)은 운동자(1000)의 위치를 측정하여 러닝벨트의 속도를 제어함으로써 얻어지는 러닝벨트의 속도 또는 구동모터의 속도 등에 대응하는 운동자 속도(V)를 러닝머신(10000)에 구비된 커넥터(10300)를 통하여 신호처리장치(30000)에 구비된 커넥터(39100)를 통하여 신호처리장치(30000)에 포함된 확장 제어부에 전송한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치(30000)는 신호처리장치(30000)에 포함된 확장 제어부에 의해 러닝머신(10000)으로부터 전달받은 운동자 속도(V)를 이용하여 처리된 표시정보를 표시하기 위한 표시장치(40000)를 도 21과 같이 일체형으로 구성할 수도 있고, 도 22와 같이 분리형으로 구성할 수도 있다.
도 22의 신호처리장치(30000)와 표시장치(40000)를 분리형으로 구성하는 경우에는 신호처리장치(30000)에 구비된 출력 커넥터(39200)를 통하여 신호처리장치(30000)의 확장 제어부에 의해 생성된 표시정보가 표시장치(40000)로 전달된다.
상기와 같은 방법을 통하여 자동속도 조절 기능만이 제공되는 러닝머신(10000)을 사용하는 운동자(1000)는 게임 등의 부가적인 확장기능을 추가하기 위하여 러닝머신(10000) 내의 제어부(7000)에 프로그램을 더 설치하거나, 또는 기존의 러닝머신(10000)에 제공되는 표시장치(2220) 보다 대면적 또는 고해상도의 표시장치가 필요한 경우에도 기존의 러닝머신(10000)에서 표시장치(2220)를 물리적으로 분리하고, 대면적 고해상도 표시장치를 설치하여야 하는 불편함이 없이, 신호처리장치(30000)를 이용하여 가정용 TV 또는 모니터 등의 표시장치(40000)에 연결하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치(30000), 러닝머신(10000), 및 표시장치(40000)의 주요구성에 대한 블록도이다.
도 1 내지 도 20을 참조하여 상세히 설명한 러닝머신(10000)의 자동속도 조절을 위한 구성 및 방법에 의하여 운동자 감지부(3000)에서 운동자(1000)의 거동을 측정하여 속도 제어부(7000)에서 생성된 운동자 속도(V)를 러닝머신용 신호처리장치(30000)에 전달한다.
신호처리장치(30000)는 확장 제어부(31000)를 포함하며, 더욱 바람직하게는 조작신호 수신부(32000), 저장부(33000) 및 모뎀(34000)을 더 포함한다.
확장 제어부(31000)는 러닝머신(10000)에서 전달하는 운동자 속도(V)를 전달받아 운동자 속도(V)를 게임 등의 확장 기능에서 운동자에 대응하는 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 등과 같은 심벌(symbol)의 표시장치(40000)상의 표시좌표를 계산하기 위한 입력값으로 사용한다.
조작신호 수신부(32000)는, 운동자(1000)가 러닝머신(10000) 상에서 운동을 수행하면서 신호처리장치(30000)에서 제공되는 다양한 확장기능을 선택하는 등의 신호처리장치(30000)를 조작하려고 할 때 운동자(1000)로부터 신호처리장치(30000)가 거리상으로 이격되어 있어 운동자(1000)가 손을 뻗어서 도달하기 어려우며, 또한 러닝머신(10000) 상의 조작패널(2200)을 통하여 신호전달을 통해 연결하는 경우에는 그에 수반되는 연결배선 및 프로그램 등을 설치하여야 하는 불편함이 있으므로, 조이스틱, 버튼, 또는 자이로 센서 등을 포함하고, 무선통신수단을 포함하는 리모콘에서 송출하는 신호를 수신하기 위한 무선통신수단을 포함하는 것이 바람직 하다.
이때 조작신호 수신부(32000)에 사용되는 무선통신수단으로는 적외선(IR) 통신 또는 블루투스(Bluetooth)등에 의한 근거리 주파수 통신등 다양한 방법이 적용가능하며, 운동자(1000)가 운동을 할 때 조작신호 수신부(32000)과 통신을 수행하는 리모콘이 흔들리기 때문에 적외선(IR) 통신보다는 근거리 주파수 통신 방법을 사용하는 것이 바람직하며, 근거리 주파수 통신 방법은 일반적으로 사용되는 어떠한 방법이어도 가능하다 할 것이다.
저장부(33000)는 게임 등의 확장기능을 수행함에 있어 각종 아이콘, 운동자에 대응하는 아바타 이미지 등의 각종 심벌, 및 게임의 배경 등의 다양한 정보를 저장하고, 또한, 다양한 확장기능의 프로그램들이 확장 제어부에서 실행되기 위한 코드들을 저장한다.
이때, 저장부(33000)는 반도체 IC를 이용한 내장 메모리일 수도 있고, 마그네틱 저장장치, 광 저장장치 및 반도체 IC를 포함하는 외장 메모리일 수도 있다.
저장부(33000)에 저장되어 있는 다양한 확장기능의 프로그램 중 어느 하나의 프로그램이 실행되면 확장 제어부(31000)에 포함되거나 또는 별도로 구성되는 RAM(Random Access Memory)등의 메모리공간에 상주하여 확장기능을 제공하고, 확장 제어부(31000)는 저장부(33000)에 저장되어 있는 각종 아이콘, 각종 심벌, 및 게임의 배경 등의 다양한 정보를 사용하여 표시장치(40000)에 출력한다.
여기에서, 다양한 확장기능의 프로그램은 상기 저장부(33000)에 저장되어 있을 수도 있으나, 네트워크 서버로부터 실시간 전송될 수도 있으며, 이 경우 상기 각종 아이콘, 각종 심벌 및 게임의 배경 등 확장기능을 수행하기 위한 정보들은 직접 생성되도록 구현될 수도 있다.
모뎀(34000)은 다른 신호처리장치(30000) 또는 네트워크 서버와 통신을 수행하기 위한 장치로서, 다양한 유/무선 통신 프로토콜을 지원하는 모뎀을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 일 실시예로 유선 인터넷 프로토콜을 지원하는 모뎀을 사용하였다.
러닝머신(10000)은 러닝벨트(5000) 상의 운동자(1000)의 위치를 운동자 감지부(3000)가 측정하여 측정된 값(Xr)을 이용하여 도 1 내지 도 20을 이용하여 상술한 전처리부(7100), 기준위치 생성부(7200), 제어이득부(7310), 감도 조절부(7320) 및 제어신호 생성부(7330)를 통해 생성되어 모터 구동부(6000)를 제어함에 따라 러닝벨트(5000)의 속도를 제어하기 위한 신호(V), 즉 운동자 속도(V)를 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 전달한다.
이때 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 전달되는 운동자 속도는 제어신호 생성부(7330)에서 생성되는 제어신호(V)일 수도 있고, 모터 구동부(6000)에서 생성되는 신호 또는 전압의 측정값, 구동모터(4000) 또는 러닝벨트(5000)의 구동 속도를 속도 감지부(3100)를 측정한 측정값일 수도 있으며, 이후 본 발명에 대한 설명에서는 운동자 속도는 속도 제어부(7000)에서 생성되는 것을 예를 들어 설명한다.
또한, 확장 제어부(31000)에서 러닝벨트(10000)에서 전달받은 운동자 속도(V)를 이용하여 표시장치(40000)에 운동자(1000)에 대응하는 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 등과 같은 심벌(symbol)을 표시하는 방법에 대해서는 이후 도 27 내지 도 30을 참조하여 상세히 설명한다.
도 24 내지 도 26은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 러닝머신을 하나 또는 복수의 신호처리장치(30000)에 연결하며, 각각의 러닝머신(10000)에서 전달되는 운동자 속도(V)를 이용하여 신호처리장치(30000)가 게임등의 확장기능을 제공하는 방법을 설명한다.
먼저 도 24 및 도 26을 참조하여 하나의 신호처리장치(30000)에 복수의 러닝머신(10000)을 연결하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
복수의 러닝머신의 출력포트(10300)를 신호처리장치(30000)의 복수의 입력 커넥터(39100)에 배선을 이용하여 각각 연결한다. 이때, 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)는 입력 커넥터(39100)에 러닝머신의 출력포트(10300)가 연결되었는지를 판단하여 해당 입력 커넥터(39100)를 통하여 입력되는 운동자 속도(V)에 대응하는 신호를 각각 러닝머신마다 구분하여 인식할 수 있다.
각각의 러닝머신(10000)에서 입력되는 각각의 운동자 속도(V)를 입력값으로 하고, 표시장치(40000)상의 표시좌표를 결정 또는 생성하여 각각의 운동자(1000)에 대응하는 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 등과 같은 심벌(symbol)을 표시장치(40000)에 출력하게 된다.
이를 통해 만약 신호처리장치(30000)를 이용하여, 예를 들어 마라톤 게임을 확장기능으로 수행하면, 동일한 마라톤 게임의 배경에서 신호처리장치(30000)에 연결되어 함께 마라톤 게임을 수행하는 러닝머신(10000)의 운동자(1000)에 대응하는 각각의 심벌을 각각의 러닝머신(10000)에서 입력받은 각각의 운동자 속도(V)를 이용하여 표시장치(40000)에 출력하여 줌으로써 복수의 러닝머신(10000)에서 운동하는 복수의 운동자(1000)가 함께 게임을 수행할 수 있게 된다.
따라서, 각각의 러닝머신(10000)에 모두 게임 등의 확장기능을 지원하는 프로그램 및 부가적인 장치들의 설치없이 게임 등의 확장기능을 지원하는 프로그램이 설치된 하나의 신호처리장치(30000)를 이용하여 복수의 운동자(1000)가 게임 등의 확장기능을 제공받을 수 있으므로, 종래의 러닝머신(10000)을 변경/교체하지 않고 복수의 러닝머신(10000)에서 운동하는 운동자(1000)가 확장기능을 제공받을 수 있는 장점이 있다.
도 25 및 도 26을 참조하여 복수의 신호처리장치(30000)를 각각의 신호처리장치(30000)의 모뎀(34000)을 통하여 연결하여 확장기능을 제공하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
복수의 신호처리장치(30000)는 각각에 포함된 모뎀(34000)을 통하여 직접 연결될 수도 있으며, 또한 네트워크 서버(50000)를 통하여 연결될 수도 있다.
신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)는 신호처리장치(30000)에 연결된 러닝머신(10000)에서 전달받은 운동자 속도(V)를 이용하여 직접 또는 네트워크 서버를 통해 연결되어 있는 타 신호처리장치(30000)에 현재 실행중인 확장기능에 대응하는 교환신호를 생성하여 전달 및 수신한다.
이때 교환신호는 단순하게 러닝머신(10000)으로부터 전달받은 운동자 속도(V) 자체 일 수도 있으나, 운동자 속도(V)에 대응하여 계산된 운동자의 이동거 리 및 표준화된 표시 좌표값일 수도 있으며, 신호처리장치(30000) 또는 네트워크 서버(50000)에서 제공되는 다양한 메뉴 또는 선택사항에 대해 운동자(1000)가 리모콘등을 이용하여 조작신호 수신부(32000)를 통해 실행한 명령에 대응하는 명령신호들일 수도 있다.
모뎀(34000)은 상술한 바와 같이 유선 또는 무선 프로토콜을 지원하는 어떠한 모뎀(34000)을 사용할 수도 있으며, 유선 프로토콜을 사용하는 경우에는 통신 케이블을 연결하기 위해 신호처리장치(30000)에 통신 커넥터(39300)를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 내용에 대해 표시장치(40000)에 운동자(1000)에 대응하는 심벌들 중 아바타 이미지를 표시하는 방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
확장 제어부(31000)는 러닝머신(10000)으로부터 운동자 속도(V), 특히 러닝머신(10000)의 제어신호 생성부(7330)에서 생성한 제어신호(제 1 제어신호)를 전달받아 표시장치(40000)에 표시할 아바타 표시좌표를 계산하고, 저장부(33000)에 저장되어 있는 운동자에 대응하는 심벌, 특히 아바타 이미지를 표시장치(40000)의 해당 아바타 표시좌표에 표시하기 위한 신호를 생성하여 표시장치(40000)에 전달한다.
여기에서, 아바타 이미지는 상기 운동자에 대응하여 표시장치에 나타나는 심벌(symbol)로써 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 등으로 표현될 수 있으며, 또한, 상기 아바타 표시좌표는 상기 심벌(symbol)을 상기 표시장치에 표시하기 위한 표시장치상의 좌표값을 의미하며, 심벌 표시좌표로도 명명될 수 있다.
이때, 운동자 속도(V)는 러닝머신의 롤러(2310, 2320) 또는 구동모터(4000)등의 회전속도를 감지하는 속도 감지부(3100)를 통하여 전달받아 사용될 수도 있다.
운동자 속도의 증가 또는 감소에 따라 표시장치(40000)에 표시되는 아바타 표시좌표가 변경, 즉 아바타 표시좌표 값이 증가 또는 감소하도록 제어함으로써 운동자(1000)는 자동 속도 조절이 가능한 러닝머신에서 속도를 증가 또는 감소시킴으로써 표시장치(40000)에 표시되는 아바타 표시좌표를 변경, 즉 아바타 표시좌표 값을 증가 또는 감소시킬 수 있으며, 이를 통하여 다양한 게임기능을 제공할 수 있다.
또한, 표시장치(40000)에 표시되는 아바타 표시좌표를 제어하는 방법으로 운동자 속도가 아닌 운동자의 위치를 이용할 수도 있다.
운동자의 위치를 이용하여 아바타 표시좌표를 제어하는 방법으로 확장 제어부(31000)는 운동자 감지부(3000)를 통해 측정한 운동자의 위치에 대응하는 측정값(Xr)을 전달받아 측정값(Xr)의 증가 또는 감소에 따라 아바타 표시좌표를 증가 또는 감소시킬 수 있고, 또는 전처리부(7100), 특히 데이터 변환부(7120)로부터 변환값(Xr')을 전달받아 변환값(Xr')의 증가 또는 감속에 따라 아바타의 표시좌표를 증가 또는 감소시킬 수도 있다.
상기와 같은 다양한 입력 변수(운동자 속도, 운동자 위치)를 이용하여 아바타 표시좌표를 제어할 수 있으며, 바람직하게는 본 발명의 일 실시예로 입력 변수 를 제어신호 생성부(7330)에서 생성되는 제어신호(제 1 제어신호)를 운동자 속도로 사용하고, 이를 이용하여 아바타 표시좌표를 제어하는 방법을 사용하였다.
운동자 속도(V)등의 입력변수와 아바타 표시좌표는 각각 대응되며, 이러한 테이블을 저장부(33000)에 저장하여 사용할 수도 있고, 확장 제어부(31000)의 프로그램 코드 상에 하드 코딩되어 사용될 수도 있다.
운동자 속도(V)를 사용한 입력변수에 대응하여 아바타 표시좌표를 제어하는 방법으로는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.
첫 번째 방법으로 운동자 속도의 최고 속도에 대응하는 아바타 표시좌표 최고값과 운동자 속도의 최저 속도에 대응하는 아바타 표시좌표 최저값이 설정되고 현재 운동자 속도를 비율로 계산하여 아바타 표시좌표를 계산하는 방법이다.
예를 들어, 운동자 속도의 최고 속도를 16Km/h로 하고, 운동자 속도의 최저 속도를 2Km/h로 설정한 경우, 전체 스케일은 16Km/h에서 2Km/h를 차감한 14Km/h의 폭이므로, 현재 운동자 속도가 9Km/h인 경우에 아바타 표시좌표는 비율적으로 최고속도와 최저속도의 중앙에 해당하는 표시장치의 중앙에 대응하도록 한다.
또한, 운동자 속도가 최고 속도를 초과하는 경우나, 최저 속도보다 작은 속도인 경우에는 아바타 표시좌표는 최고 속도 또는 최저 속도에 대응하는 값을 갖는다.
이때, 운동자 속도의 최고 속도 및 최저 속도는 미리 정해진 값으로 저장부(33000)에 데이터로 저장되어있을 수도 있고, 확장 제어부(31000)의 프로그램 코드상에 하드 코딩되어 있을 수도 있다. 또한, 게임이 시작되는 시점 또는 아 바타 표시좌표가 최초 계산되는 시점등의 소정의 시점에서의 운동자 속도에 대응하여 최고 속도 및 최저 속도가 계산되도록 설정되어 질 수도 있다.
또한, 게임이 시작되는 시점 또는 아바타 표시좌표가 최초 계산되는 시점등의 소정의 시점에서의 운동자 속도를 표시장치의 중앙에 대응하는 좌표값으로 설정되고, 상기 시점의 운동자 속도와 현재 운동자 속도의 차이를 이용하여 현재 운동자 속도에 대응하는 아바타 표시좌표를 계산할 수도 있다.
운동자 속도를 사용한 입력변수에 대응하여 아바타 표시좌표를 제어하는 두번째 방법으로, 운동자 속도를 소정의 계산식에 대입하여 계산된 결과값을 아바타 표시좌표로 사용할 수도 있다.
즉, 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값을 제어하는 경우에 있어서, 표시장치의 Y축상의 해상도를 Ry라고 하고, 최대 운동자 속도를 Vmax라고 할 때, 현재 운동자 속도(V)에 대응하는 아바타 표시좌표(Y)는 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다.
Figure 112008041592126-PAT00006
예를 들어, 1024*768의 해상도를 갖는 표시장치에서 Y축 해상도인 Ry는 768이고, 최대 운동자 속도 Vmax를 16Km/h로 설정하고, 현재 운동자 속도(V)가 5Km/h인 경우에 아바타 표시좌표(Y)는 240이 된다.
또한, 아바타 표시좌표는 표시장치상의 절대 좌표값이 아닌, 표시화면이 스크롤되는 형태로 구현될 수도 있으며, 상술한 방법 외에도 다양한 변형예가 가능하다 할 것이다.
그리고, 복수의 러닝머신을 연결하여 게임 등을 수행하는 경우에 있어서, 운동자 자신의 아바타와 함께 다른 운동자들의 아바타를 표시장치(40000)에 표시하기 위하여, 확장 제어부(31000)에 전달되는 다른 운동자들의 운동자 속도 또는 운동자 위치에 대한 신호를 이용하여, 확장 제어부(31000)는 다른 운동자들에 대응하는 아바타 표시좌표들을 계산하여, 저장부(33000)에 저장되어 있는 각각의 운동자들에 대응하는 각각의 아바타 이미지들을 표시장치(40000)의 각각의 아바타 표시좌표들에 표시하기 위한 신호를 생성하여 표시장치(40000)에 전달한다.
또한, 확장 제어부(31000)는 신호처리장치(30000)의 입력커넥터(39100) 또는 모뎀(34000)을 통해 다른 운동자들의 아바타 표시좌표를 전달받아 해당하는 표시좌표에 각각 아바타 이미지를 표시장치(40000)에 전달할 수도 있다.
상술한 운동자 속도를 이용하여 아바타 표시좌표를 계산하는 알고리즘 및 신호처리장치(30000)의 입력커넥터(39100) 또는 모뎀(34000)을 통해 전달받은 다른 운동자들의 운동자 속도를 이용하여 다른 운동자의 아바타 표시좌표를 계산하는 알고리즘은 저장부(33000)에 저장되며, 상기의 알고리즘을 이용한 게임등을 실행할 때 확장 제어부(31000) 또는 별도의 RAM에 로딩되어 실행된다.
도 27 내지 도 30을 참조하여 확장 제어부(31000)의 다양한 확장기능 중 게임에서 운동자 속도를 이용하여 운동자에 대응하는 아바타 이미지를 표시하기 위한 아바타 표시좌표를 제어하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 27에서 아바타(21110, 21120, 21130, 21210, 21310), 표시배경(24200), 풍속표시(23300), 및 표시 좌표축(24100)이 표시될 수 있다.
속도 제어부(7000) 또는 속도 감지부(3100)에서 전달받은 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 신호인 운동자 속도(V)를 이용하여 확장 제어부(31000)에서 표시장치(40000)에 표시할 아바타의 표시좌표로 변경한다.
즉, 운동자 속도에 따라 아바타 표시좌표의 X축 좌표값이 변경되는 경우에는 제 1 지점의 아바타(21110)는 운동자 속도가 증가하면 제 2 지점 아바타(21310)로 아바타 표시좌표가 변경되어 위치하고, 운동자 속도가 감소하면 제 3 지점 아바타(21210)로 아바타 표시좌표가 변경되어 위치함으로써, 운동자 속도에 따라 아바타를 표시장치의 X축선 상에서 움직일 수 있다.
또한, 운동자 속도에 따라 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값이 변경되는 경우에는 제 1 지점의 아바타(21110)는 운동자 속도가 증가하면 제 4 지점 아바타(21120)로 아바타 표시좌표가 변경되어 위치하고, 운동자 속도가 감소하면 제 5 지점 아바타(21130)로 아바타 표시좌표가 변경되어 위치함으로써, 운동자 속도에 따라 아바타를 표시장치의 Y축선 상에서 움직 일 수 있다.
또한, 운동자 속도에 따라 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값이 변경되는 경우에 운동자 속도에 대응하여 표시배경(24200)이 X축 방향으로 진행되는 스크롤 속도를 변경하여 표시하여 줄 수도 있다.
예를 들어, 운동자 속도가 빠르면 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값이 커지고, 표시배경(24200)의 X축 방향 진행속도는 빨라진다.
표시배경(24200)은 운동자 속도 또는 운동자의 이동거리에 대응하여 표시장치의 우측에서 좌측으로 이동할 수 있다.
풍속표시(23300)는 확장 제어부(31000)에서 게임의 난이도에 따라 조절되어 제공될 수 있으며, 풍속에 따라 러닝벨트(5000)의 기울기를 조절하는 기능을 수행한다.
즉, 풍속이 큰 경우에 러닝벨트(5000)의 기울기를 크게 하여 운동자가 동일한 속도로 운동을 하더라도 많은 에너지가 소모되도록 하기 위한 것이다.
여기에서 러닝벨트(5000)의 기울기를 조절하는 수단은 일반적인 러닝머신에서 사용되는 기울기 조절 수단이 적용가능하므로 설명을 생략한다.
또한, 상술한 풍속표시(23300)를 예를 들어 설명한 것 외에도 확장 제어부(31000)에서 제공되는 다양한 이벤트 또는 상기 풍속과 같은 다양한 변수들에 의해 러닝벨트의 기울기 및 러닝벨트 속도등의 러닝머신의 물리적 동작이 영향받을 수 있다.
또한, 러닝벨트의 기울기 또는 러닝벨트 속도 등의 러닝머신의 물리적 동작에 영향을 줄 수 있는 확장 제어부(31000)가 제공하는 변수로써 아이콘등의 이벤트를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 아바타가 풍속 아이콘을 취득한 경우 러닝벨트의 기울기를 증가시키는 이벤트를 발생시킬 수 있다.
또한, 확장 제어부(31000)에서 제공되는 다양한 이벤트 또는 상기 풍속과 같은 다양한 변수들에 의해 러닝벨트의 저항력 및 본체부의 진동등의 헬스기구의 물리적 동작이 영향받을 수 있다.
상술한 바와 같이 확장 제어부(31000)에서 제공되는 다양한 이벤트 또는 상기 풍속과 같은 다양한 변수들에 의해 러닝머신의 물리적 동작을 제어하기 위하여 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)는 러닝머신의 물리적 동작을 제어하기 위한 신호를 생성하고, 해당 제어 신호를 입력커넥터(39100) 및 러닝머신(10000)의 출력포트를 통하여 러닝머신(10000)의 러닝벨트 리프트(미도시)등 물리적 동작을 수행하는 모터등의 구동부에 신호를 제공하는 방법으로 구현할 수 있다.
상술한 방법과 같이 운동자에 대응하는 아바타를 표시장치에서 아바타 표시좌표를 제어하는 입력수단으로 본 발명에서는 제어신호 생성부(7330)에서 전달받은 제어신호 또는 속도 감지부(3100)에서 전달받은 신호에 대응하는 운동자 속도를 사용하고, 운동자 속도에 따라 아바타 표시좌표 중 Y축 좌표값이 변경되는 경우를 예를 들어 설명한다.
도 28은 아바타 표시좌표 제어를 통해 운동자가 선택한 프로파일을 추종하는 것을 예시한 것이다.
운동자(1000)는 저장부(31000)에 저장되어 있거나 네트워크로부터 전송된 단위 시간당 속도값을 포함하는 적어도 하나 이상의 프로파일 중 어느 하나를 선택함으로써 표시장치(40000)에서 프로파일에 대응하는 프로파일 마크(23101)가 표시되도록 할 수 있다.
프로파일 마크(23101)의 표시좌표 중 Y축 좌표값은 프로파일 마크(23101)에 대응하는 프로파일의 해당 단위 시간의 속도에 대응하며, X축 좌표값은 표시장치의 우측에서 좌측으로 점차 진행되도록 하며, 진행되는 속도는 운동자 속도 또는 운동자 속도에 따라 계산되는 운동자의 이동거리에 대응하도록 한다.
운동자(1000)는 러닝머신에서 운동자 속도를 증가 또는 감소시켜 아바타 표 시좌표 중 Y축 좌표값을 변경시킴으로써 표시장치상에서 아바타를 Y축 상으로 움직이게 할 수 있다.
즉, 제 1 지점의 아바타(21110)에 대응하는 속도로 운동자가 운동을 하다가 프로파일 마크(23101)의 높이, 즉 프로파일 마크(23101)의 Y축 좌표값이 커지게 되면 운동자는 운동속도를 증가시켜 아바타 표시좌표를 제 2 지점의 아바타(21120)로 이동시킴으로써 프로파일 마크(23101)를 추종하게 한다.
도 29는 아바타 표시좌표 제어를 통해 아이콘 등을 취득하는 게임 기능의 일 실시예를 도시한 것이다.
운동자 속도에 대응하여 아바타 표시좌표를 제어하는 방법은 상술한 방법과 동일하며, 표시장치의 우측에서 좌측으로 진행되는 각종 아이콘을 제공함으로써 운동자가 보다 흥미롭게 운동을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.
후술하는 아이콘 이미지는 상기 운동자에 독립적으로 표시장치에 나타나는 아이콘으로써 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 등으로 표현될 수 있으며, 또한, 상기 아이콘 표시좌표는 상기 아이콘을 상기 표시장치에 표시하기 위한 표시장치상의 좌표값을 의미한다.
아이콘에는 긍정적 아이콘(23203, 23204)과 부정적 아이콘(23201, 23202)등이 제공되며, 아바타가 부정적 아이콘(23201, 23202)에 닿으면 아바타의 이미지가 점점 살찌는 모습으로 변경되고, 또한 운동자 속도에 대응되는 아바타 표시좌표를 감소시키는 등의 부정적 효과를 유발시키고, 아바타가 긍정적 아이콘(23203, 23204)에 닿으면 아바타의 이미지가 날씬해지거나 근육질의 모습으로 변경되고, 또 한 운동자 속도에 대응하는 아바타 표시좌표를 증가시키는 등의 긍적적 효과를 유발시킨다.
또한 아바타가 각종 아이콘에 닿았을 때의 점수를 계산하여 점수 순위 등을 제공함으로써 운동자에게 운동에 대한 욕구를 유발하는 효과가 있다.
도 30은 복수의 러닝머신에서 각각 운동하는 운동자들에 의한 각각의 러닝벨트의 속도등에 대응하는 운동자 속도를 입력변수로 하여 각각의 운동자에 대응하는 각각의 아바타에 대한 아바타 표시좌표를 이용하여 표시장치에 표시한 예를 설명하기 위한 것이다.
각각의 운동자 속도에 대응하여 각각의 운동자에 대응하는 아바타는 아바타 표시좌표 중 Y축 좌표값이 변경되어 상하로 이동을 하게 된다.
즉, 복수의 러닝머신 중 본인 운동자의 표시장치에 표시되는 본인 운동자에 대응하는 본인 아바타(21110)는 본인 운동자의 운동자 속도에 대응하여 Y축 아바타 표시좌표가 변경되어 상하로 이동하고, 신호처리장치(30000)의 입력커넥터(39100) 또는 모뎀을 통해 연결되어 전달되는 다른 러닝머신에서 운동중인 타인 운동자에 대응하는 타인 아바타(22110)는 타인 운동자의 운동자 속도에 대응하여 아바타 표시좌표 중 Y축 좌표값이 변경되어 상하로 이동을 하게 된다.
따라서, 본인 아바타(21110)와 타인 아바타(22110) 간의 Y축 좌표값 차이(ΔYd)는 본인 운동자 속도에 대응하는 본인 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값과 타인 운동자 속도에 대응하는 타인 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값과의 차이에 해당한다.
또한, 본인 아바타(21110)와 타인 아바타(22110) 간의 X축 좌표값 차이(ΔXd)는 일정시간이 흐른 후, 즉 게임이 시작된 이후, 본인 운동자 속도에 의해 누적된 본인 운동자의 총 이동거리와 타인 운동자 속도에 의해 누적된 타인 운동자 의 총 이동거리와의 차이 만큼에 해당한다.
즉, 본인 운동자 이동거리가 3m이고, 타인 운동자 이동거리가 4.5m인 경우에는 1.5m의 이동거리 차이에 대응되는 X축 좌표값 차이(ΔXd)를 계산하여, 본인 아바타(21110)의 아바타 표시좌표의 X축 좌표값를 기준으로 상기 X축 좌표값 차이(ΔXd)를 더한 만큼의 아바타 표시좌표의 X축 좌표값를 계산하여 타인 아바타(22110)를 표시한다.
상기와 같이 신호처리장치(30000)의 입력커넥터(39100) 또는 모뎀을 통해 복수의 운동자가 게임을 하는 경우에는 각각의 운동자의 표시장치에서는 각각의 운동자에 대응하는 아바타가 본인 아바타(21110)가 되며, 나머지 운동자들에 대응하는 아바타가 타인 아바타(22110)가 되어 본인 아바타(21110)를 기준으로 상대적인 X좌표축 상의 표시좌표 차이(ΔXd)를 고려하여 각각의 신호처리장치(30000)에 연결된 표시장치(40000)에 표시되게 된다.
따라서, 누적 이동거리가 많은 운동자가 표시장치의 우측에서 좌측으로 진행되는 아이콘등을 취득할 수 있는 기회가 높아지게 되므로, 운동자들이 본인 아바타(21110)가 타인 아바타(22110)에 비해 아바타 표시좌표의 X좌표값이 표시장치의 우측에 위치게 하도록 하기 위하여 빠른 운동자 속도로 운동을 수행하도록 유 도할 수 있다.
또한, 표시배경(24200)은 표시장치의 우측에서 좌측으로 진행되며, 진행되는 속도는 본인 아바타(21110)의 속도에 대응하는 속도, 또는 확장 제어부(31000) 또는 네트워크 서버(50000)에서 정해진 속도로 진행될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로는 본인 아바타(2110)의 속도에 대응하는 속도로 표시배경(24200)이 진행되도록 설정하였다.
또한, 풍속표시(23300)는 확장 제어부(31000) 또는 네트워크 서버(50000)에서 임의로 제공되는 바람의 속도를 나타내며, 운동자 아바타의 진행방향에 대해 역방향의 바람의 세기를 의미한다.
풍속의 크기에 따라 각각의 러닝머신의 러닝벨트 기울기가 동일하게 변경되어 지는 것이 바람직하며, 게임의 종류에 따라 각각의 러닝머신의 러닝벨트 기울기가 서로 다른 기울기로 변경되어 질 수도 있다.
복수 운동자가 게임을 수행하기 위해서는 네트워크 서버를 제공하는 것이 바람직하며, 이는 종래의 온라인 게임에서 사용되는 서버의 구성 및 운영 방식을 사용하여 쉽게 본 발명에 적용이 가능하므로 상세한 설명은 생략하고 간략하게만 설명하면 다음과 같다.
네트워크 서버(50000)에 연결된 복수의 신호처리장치(30000)에 포함된 각각의 확장 제어부(31000)는 유선 또는 무선 통신을 통하여 네트워크로 네트워크 서버에 접속되어 있고, 네트워크 서버와 게임을 위한 데이터를 상호 주고받는다.
즉, 도 30에서 예시한 본 발명의 일 실시예에 따른 게임은 표시배경(24200), 표시 좌표축(24100), 및 풍속표시(23300)등의 정보는 네트워크 서버에서 네트워크 서버에 접속한 복수의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 전달한다.
이때, 표시배경(24200), 표시 좌표축(24100), 및 풍속표시(23300)등의 정보는 일정 간격을 가지고 전체의 데이터가 아닌 부분의 데이터를 네트워크 서버(50000)에서 복수의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 전송하여 줄 수도 있고, 전체의 데이터를 네트워크 서버(50000)에서 복수의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 전송하여 주어, 복수의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)는 각각의 신호처리장치(30000)의 저장부(33000)에 전체의 데이터를 저장하여 두고, 확장 제어부(31000)는 복수의 신호처리장치(30000)에 대해 동조화된 시간에 부분의 데이터를 저장부에서 전달받아 표시장치에 표시할 수도 있다.
또한, 복수의 러닝머신에서 게임을 진행하는 운동자들의 운동자 속도 또는 운동자 속도에 대응하는 아바타 표시좌표를 각각의 러닝머신(10000)이 연결된 각각의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에서 네트워크 서버(50000)에 전달하고, 네트워크 서버는 각각의 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 각각의 운동자들에 대한 운동자 속도 또는 아바타 표시좌표를 전달하여 준다.
상기와 같이 송수신되는 데이터는 운동자 속도 또는 그에 대응하는 아바타 표시좌표일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로 운동자 속도를 사용하였다.
따라서, 복수의 러닝머신 중 본인의 러닝머신에 대응하는 본인 운동자 속도와 함께 게임을 진행하는 나머지 타인의 러닝머신에 대응하는 타인 운동자 속도를 각각의 러닝머신(10000)이 연결된 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에서 연산하여 표시장치(40000)에 상기와 같이 표시하게 된다.
도 31은 도 27내지 도 30을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에서 아이템을 이용한 게임을 구현하는 일 실시예로써의 제어 순서도를 도시한 것이다.
저장부(33000)는 적어도 하나 이상의 아바타 이미지를 포함하고, 또한 적어도 하나 이상의 아이콘 이미지를 포함한다.
확장 제어부(31000)는 러닝머신(10000)에서 전달받은 운동자 속도(V)를 전달받아, 운동자 속도(V)에 대응하는 표시장치(40000) 상의 아바타 표시좌표를 생성(S21100 단계)하고, 아바타 표시좌표를 표시장치(40000)에 전달하여 저장부(33000)에 저장되어 있는 아바타 이미지(21110)를 표시장치(40000)에서 대응되는 아바타 표시좌표에 표시하게 된다.
이때, 아바타 이미지에 의해 형상화된 아바타(21110)가 표시장치(40000) 상에서 나타나는 각종 아이콘등에 닿아서 해당 아이콘을 취득하게 되는 이벤트가 발생하는가를 판단(S21200 단계)하고, 이벤트가 발생하지 않으면 상기 표시좌표 생성 단계(S21100 단계)에서 생성된 표시좌표를 출력(S21400 단계)하여, 표시좌표에 대응하는 표시장치상의 표시좌표에 아바타(21110)를 표시하고, 이벤트가 발생하면, 운동자 속도에 대응하여 생성한 표시좌표를 변경(S21300)한다.
이때 아이콘은 저장부(33000)에 저장되어 있는 아이콘 이미지를 확장 제어부(31000)가 랜덤 하게 선택하여 표시장치(40000)에 출력하게 된다.
또한, 아이콘은 표시장치(40000)에서 운동자 속도(V)에 대응하여 조절되는 아바타 표시좌표의 축, 즉 본 발명의 일 실시예에서는 Y축에 수직인 X축으로 진행되며, 보다 상세하게는 표시장치(40000)의 우측에서 좌측으로 이동하도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 아바타가 아이콘을 취득하는 것은 아바타 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 아이콘 표시좌표가 포함되면 취득한 것으로 확장 제어부(31000)에서 계산할 수 있고, 이를 통해 이벤트를 발생시킬 수 있다.
이벤트가 발생하여, 즉 아이콘을 취득함으로써 운동자 속도(V)에 대응하는 아바타 표시좌표를 변경하는 방법에 대해서 본 발명의 일 실시예로 아래 [표 1]과 같이 제어부에 설정할 수 있다.
이벤트 아바타 이미지 표시좌표 변화
부정 2회 아바타 1 -10%
부정 1회 아바타 2 -5%
일반 아바타 3 0%
긍정 1회 아바타 4 5%
긍정 2회 아바타 5 10%
상기 [표 1]에 의한 본 발명의 일 실시예를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
어떠한 이벤트가 발생하기 전 운동자 속도(V)에 대응하여 아바타 표시좌표가 계산되고, 아바타가 아이콘을 취득하게 되면, 즉 이벤트가 발생하게 되면 그에 대응하여 아바타 표시좌표가 변화하게 된다.
예를 들어, 운동자 속도(V)가 5Km/h일 때, 아바타가 아이콘을 취득하지 않아 이벤트가 발생하지 않을 경우, 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값이 300이라고 했을 때, 동일한 운동자 속도(V)에서 부정적 아이콘을 취득하는 이벤트가 발생하면, 운동자 속도(V)는 그대로 5Km/h이지만, 그에 대응하는 아바타 표시좌표는 -5%가 연산된 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값으로 285가 된다.
따라서, 운동자(1000)는 표시장치(40000) 상에 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값이 작아졌으므로, 이벤트가 발생하기 전의 아바타 표시좌표의 Y축 좌표값으로 회복하기 위해서는 더 높은 운동자 속도(V)로 운동을 하여야 하는 부정적인 이벤트 효과를 발생시킴으로써 게임의 흥미를 유발시킬 수 있다.
또한, 아바타(21110)가 긍정적 아이콘을 취득하는 이벤트가 발생하면, 운동자 속도(V)에 대응하는 아바타 표시좌표를 긍정적으로 회복시켜주어 게임의 효과를 높일 수 있다.
즉, 부정적 아이콘 및 긍정적 아이콘을 취득한 회수 및 가감된 값에 의해 운동자 속도(V)에 대응하는 아바타 표시좌표를 변경하여 준다.
또한, 게임의 흥미를 더욱 유발하기 위하여 저장부(33000)에 아바타의 이미지를 복수 저장하고, 상기 부정적 아이콘 및 긍정적 아이콘을 취득, 즉 이벤트가 발생할 때 그에 대응하는 아바타 이미지를 표시장치에 상기와 같은 방식에 의해 계산된 아바타 표시좌표에 표시하여 준다.
예로써, [표 1]에서 "아바타 3"의 이미지가 평균의 체격을 갖는 형상이고, "아바타 2" 및 "아바타 1"의 이미지는 "아바타 3"에 비해 점점 비만해지는 형상의 이미지를 가지고, "아바타 4" 및 "아바타 5"는 점점 날씬하거나, 근육질의 체격을 갖는 형상으로 이미지를 저장부에 저장하여 두었다면, 게임 중 부정 아이콘을 1회 취득하게 되면 표시장치에 표시되는 아바타의 이미지는 "아바타 3"의 이미지에서 좀더 비만한 형상인 "아바타 2"의 이미지로 표시되게 된다.
따라서, 아바타(21110)가 아이콘을 취득하는 이벤트가 발생하면, 아바타 이미지를 변경하고, 동시에 운동자 속도(V)에 대응하는 아바타 표시좌표를 변경함으로써, 부정적 아이콘을 취득하였을 때, 아바타 이미지가 좀더 비만한 이미지로 표현됨과 동시에 아바타 표시좌표가 이벤트 발생 전 동일한 운동자 속도(V)에 비해 작아지므로 운동자(1000)는 체중 증가로 인해 이동거리가 작아지거나 또는 높이가 낮아지는 듯한 느낌을 받게 되고, 이에 따라 이벤트 전의 이동거리 또는 높이에 도달하기 위해서 운동자는 운동자 속도(V)를 더 높여야 하며 이에 따라 운동량이 증가하는 효과가 있다.
또한, 아바타(21110)가 아이콘을 취득하는 이벤트가 발생하면, 운동자 속도(V)의 변화폭에 대응하는 아바타 표시좌표의 변화폭이 변경되게 할 수도 있다.
예를 들면, 이벤트 발생 전에 운동자 속도가 1Km/h 변경될 때 아바타 표시좌표가 100이 변경되었다면, 부정적 아이콘을 취득한 이벤트가 발생한 후에는 운동자 속도가 1Km/h 변경될 때 아바타 표시좌표가 80이 변경되도록 설정됨으로써, 운동자는 아바타 표시좌표를 100 증가시키기 위하여 1Km/h이상의 운동자 속도로 운동하여야 한다.
상술한 운동자 속도 또는 운동자 위치를 입력값으로 하여 그에 대응하는 아바타 표시좌표를 계산하여 아바타 이미지를 표시장치에 표시하는 알고리즘 및 각종 아이템들을 이용하여 게임기능을 구현하는 알고리즘 등은 저장부(33000)에 저장되며, 운동자(1000)가 리모콘에 포함된 소정의 버튼 등을 눌러서 알고리즘을 실행시킬 때 해당 알고리즘은 확장 제어부(31000)에 로딩되어 사용된다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리장치(30000)의 제어모듈 및 러닝머신(10000)용 제어모듈에 대한 사시도를 도시한 것으로, 신호처리장치(30000)의 제어모듈은 회로인쇄기판(PCB)을 포함하는 기저기판(38000)상에 상기의 설명에 의한 확장 제어부(31000), 조작신호 수신부(32000), 저장부(33000) 및 모뎀(34000)을 포함한다.
먼저 신호처리장치(30000)의 제어모듈을 설명하기 전에 신호처리장치(30000)의 제어모듈에 연결되는 러닝머신용 제어모듈에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
러닝머신용 제어모듈은 회로인쇄기판(PCB)을 포함하는 기저기판(400)상에 속도 제어부(7000)를 포함하며, 상기 기저기판(400) 상에 또는 별도의 구성으로 전기적 제동부(8000)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기저기판(400)으로 구성된 러닝머신용 제어모듈은 상기 도 1 내지 도 31에서 설명된 본 발명에 의한 러닝머신의 각각의 구성요소들과의 전기적 연결을 위한 각각의 구성요소에 대응하는 연결 단자(410)들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 제어모듈은 기저기판(400)으로 인쇄회로기판을 사용하였으며, 기저기판(400)상에는 반도체 회로등을 포함하는 속도 제어부(7000)를 포함하고, 제어부(7000)와 상기 연결 단자(410)들과의 전기적 연결을 위한 전기적 배선(402)을 포함한다.
또한, 기저기판(400)은 러닝머신 본체부의 소정영역에 체결하기 위한 인쇄회로기판 체결구를 포함한다.
복수의 연결단자(410)는 운동자 감지부(3000), 조작패널(2200), 전원 공급부(2500), 모터 구동부(6000), 속도 감지부(3100) 및 전기적 제동부(8000)와 속도 제어부(7000)과의 전기적 연결을 수행하며, 상호 신호 및 전원등을 전달하는 역할을 수행한다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예에서는 전기적 제동부(8000)로 제동 저항을 사용하였으며, 저항에서 발생되는 열을 방출하기 위하여 알루미늄등의 금속으로 구성된 방열부를 포함하였다.
또한, 전기적 제동부(8000)를 러닝머신 본체부(2100)의 소정영역에 체결하기 위한 전기적 제동부 체결구(401)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로 설명한 전기적 제동부(8000)를 상기 기저기판(400) 상에 형성할 수도 있으며, 전기적 제동부(8000)를 제동저항이 아닌 회생제동을 위한 회로 구성인 경우에는 상기 방열을 위한 방열부로 구성하지 않고 전자회로로 구성할 수도 있다.
따라서, 전기적 제동부(8000)의 구성 및 형태에 따라 제어장치의 구성 및 형태로 변형이 가능하다 할 것이다.
또한, 연결단자(410) 중 어느 하나는 신호처리장치(30000)의 입력커넥터(39100)와 전기적으로 연결되어 신호처리장치(30000)의 확장 제어부(31000)에 러닝머신용 제어모듈의 속도 제어부(7000)의 신호를 전달하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리장치(30000)의 제어모듈은 기저기판(38000)으로 인쇄회로기판을 사용하였으며, 기저기판(38000)상에는 반도체 회로등을 포함하는 확장 제어부(31000), 조작신호 수신부(32000), 저장부(33000) 및 모뎀(34000)을 포함하고, 확장 제어부(31000), 모뎀(34000)과 외부장치와의 신호교환을 위한 복수의 연결 단자 또는 커넥터(39100, 39200, 39300) 및 전기적 연결을 위한 전기적 배선(38200)을 포함한다.
또한, 기저기판(38000)은 신호처리장치(30000)의 본체부 소정영역에 체결하기 위한 인쇄회로기판 체결구(38100)를 포함한다.
상술한 러닝머신용 제어모듈, 특히 속도 제어부(7000)로부터 전달되는 운동자 속도에 대응하는 신호가 입력 커넥터(39100) 또는 그에 대응하는 연결단자를 통해 확장 제어부(31000)에 전달된다.
확장 제어부(31000)에서 러닝머신용 제어모듈로부터 전달받은 운동자 속도를 이용하여 표시장치(40000)에 출력하기 위한 표시정보를 출력커넥터 또는 그에 대응하는 연결단자(39200)를 통해 표시장치(40000)에 전달한다.
또한, 모뎀(34000)을 통하여 복수의 러닝머신을 직접 또는 네트워크 서버에 연결하기 위한 방법으로 유선통신을 사용하는 경우에는 통신포트 또는 그에 대응하는 연결단자(39300)를 모뎀(32000)에 연결할 수 있으며, 무선통신을 사용하는 경우에는 주파수 송수신장치(미도시)를 포함할 수도 있다.
또한, 조작신호 수신부(32000)는 운동자(1000)가 조작하는 리모콘과의 무선통신을 수행하는 것으로 바람직하게는 주파수 송수신장치(32100)를 통하여 리모콘으로 부터 송출되는 주파수 신호를 수신하고, 해당 주파수 신호를 조작신호 수신부(32000)에 전달하고, 조작신호 수신부(32000)는 전달받은 주파수 신호를 디지털 명령신호로 전환하여 확장 제어부(31000)에 전달한다.
또한, 저장부(33000)에는 확장 제어부(31000)에 의해 실행되기 위한 확장기능 프로그램이 저장되며, 또한 확장 기능에 사용되는 각종 이미지 및 정보들이 저장된다.
저장부(33000)는 비록 도 31에 본 발명의 일 실시예로 기저기판(38000) 상에 포함된 반도체 IC로 예시하였으나, 기저기판(38000)에 입출력부를 더 포함하고, 해당 입출력부를 통해 확장 제어부(31000)와 전기적으로 연결되는 마그네틱, 광디스크, 또는 반도체 IC 등을 포함하는 외장 메모리일 수도 있다.
또한 이상에서 설명한 커넥터 및 연결단자는 병렬포트 또는 직렬포트를 사용할 수 있으며, 커넥터 및 연결단자의 형태 및 구성은 본 발명의 일 실시예의 다양한 변형예에 대응하여 변형이 가능하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 부하설정을 위한 계측 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 주요구성에 대한 블록도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교류모터를 사용하였을 때 전기적 제동방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류모터를 사용하였을 때 전기적 제동방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 제어부 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신의 제어부 제어 순서도이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 판단부의 제어 순서도이다.
도 15 내지 도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 데이터 변환부의 제어 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준위치 생성부의 제어 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 가/감속도 제한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 내지 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감도 조절부의 제어 방 법을 설명하기 위한 제어 순서도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치 및 러닝머신에 대한 사시도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치 및 러닝머신에 대한 사시도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치 및 러닝머신의 주요구성에 대한 블록도이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치와 복수의 러닝머신과의 연결관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 26은 도 24 또는 도 25의 연결관계를 설명하기 위한 주요구성에 대한 블록도이다.
도 27 내지 도 30은 본 발명에 의한 러닝머신용 신호처리장치를 통해 표시정보를 표시하는 다양한 실시예에 대한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동자 아바타를 표시장치에 표시하는 방법에 대한 제어부의 제어 순서도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈 및 러닝머신의 제어모듈에 대한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
400 : 기저기판, 402 : 배선,
410 : 연결단자, 1000 : 운동자,
2100 : 본체부, 2200 : 조작패널,
2220 : 표시장치, 3000 : 운동자 감지부,
3100 : 속도 감지부, 4000 : 구동모터,
5000 : 러닝벨트, 6000 : 모터 구동부,
7000 : 제어부, 7100 : 전처리부,
7110 : 상태 판단부, 7120 : 데이터 변환부,
7130 : 데이터 저장부, 7200 : 기준위치 생성부,
7300 : 구동 명령부, 7310 : 제어 이득부,
7320 : 감도 조절부, 7330 : 제어신호 생성부,
10000 : 러닝머신, 30000 : 신호처리장치,
31000 : 확장 제어부, 32000 : 조작신호 수신부,
33000 : 저장부, 34000 : 모뎀,
38000 : 기저기판, 39000 : 커넥터.

Claims (39)

  1. 제 1 운동자를 지지하는 제 1 러닝벨트를 포함하는 제 1 러닝머신과 물리적으로 이격되며, 상기 제 1 러닝머신과 전기적으로 연결되어 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 1 운동자 속도를 전달받는 제 1 입력커넥터; 및
    상기 제 1 입력커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 1 운동자에 대응하는 심벌을 표시장치를 통하여 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 확장 제어부를 포함하는 러닝머신용 신호처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 확장 제어부가 아이콘 표시좌표를 결정하고, 상기 표시장치를 통하여 상기 제 1 운동자에 독립적인 아이콘을 상기 아이콘 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 변경하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 심벌을 변경하여 상기 표시장치의 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하여 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나가 변경되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나가 고정인 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 확장 제어부는 단위 시간당 또는 단위 거리당 속도 정보를 포함하는 프로파일에 포함된 상기 속도 정보에 대응하여 프로파일 마크 표시좌표를 결정하고, 프로파일 마크를 상기 표시장치를 통하여 상기 프로파일 마크 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 프로파일 마크 표시좌표는 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나의 좌표값이 상기 속도 정보에 대응하여 결정되고, 다른 하나의 좌표값은 시간의 경과에 대응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도는 상기 제 1 운동자의 위치를 측정하여 얻어진 신호를 이용하여 조절되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  10. 제 1항에 있어서, 제 2 운동자를 지지하는 제 2 러닝벨트를 포함하는 제 2 러닝머신의 상기 제 2 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 2 운동자 속도를 전달받는 제 2 입력커넥터를 더 포함하며, 상기 확장 제어부는 상기 제 2 입력커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 2 운동자에 대응하는 심벌을 상기 표시장치를 통하여 상기 제 2 심벌 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도와 상기 제 2 운동자 속도간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 운동자 이동거리를 계산하고, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 운동자 이동거리를 계산하여, 상기 제 1 운동자 이동거리와 상기 제 2 운동자 이동거리 간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 러닝머신용 신호처리장치는 제 2 러닝머신을 이용하는 제 2 운동자에 대응하는 제 2 운동자 속도를 상기 제 2 러닝머신과 연결된 다른 러닝머신용 신호처리장치로부터 전달받는 모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 운동자의 조작에 의해 명령신호를 발생시키는 리모콘과 통신을 수행하며, 상기 명령신호를 수신하여 상기 확장 제어부에 전달하는 조작신호 수신부를 더 포함하는 러닝머신용 신호처리장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 표시장치에 상기 심벌을 표시하기 위한 신호를 전달하는 출력커넥터를 더 포함하는 러닝머신용 신호처리장치.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 심벌 또는 상기 표시장치에 표시되는 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하는 러닝머신용 신호처리장치.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 하나에 있어서, 상기 심벌은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 러닝머신용 신호처리장치.
  18. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 하나에 있어서, 상기 아이콘은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 러닝머신용 신호처리장치.
  19. 전기적 배선이 포함된 기저기판;
    제 1 운동자를 지지하는 제 1 러닝벨트를 포함하는 제 1 러닝머신으로부터 상기 제 1 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 1 운동자 속도를 전달받는 제 1 입력커넥터;
    상기 기저기판에 체결되며, 상기 전기적 배선과 전기적으로 결합하는 반도체회로를 포함하고, 상기 제 1 입력커넥터가 수신한 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 심벌좌표를 결정하는 확장제어부; 및
    상기 제 1 심벌표시좌표로 상기 제 1 운동자에 대응하는 심벌이 출력되도록 상기 확장제어부와 표시장치를 전기적으로 연결하는 출력커넥터를 포함하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 확장 제어부가 아이콘 표시좌표를 결정하고, 상기 표시장치를 통하여 상기 제 1 운동자에 독립적인 아이콘을 상기 아이콘 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 변경하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 심벌 표시좌표를 기준으로 미리 정해진 범위내에 상기 아이콘 표시좌표가 포함되면, 상기 심벌을 변경하여 상기 표시장치의 상기 제 1 심벌 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, 상기 제 1 운동자 속도에 대응하여 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나가 변경되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 제 1 심벌 표시좌표는, X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나가 고정인 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  25. 제 19항에 있어서, 상기 확장 제어부는 단위 시간당 또는 단위 거리당 속도 정보를 포함하는 프로파일에 포함된 상기 속도 정보에 대응하여 프로파일 마크 표시좌표를 결정하고, 프로파일 마크를 상기 표시장치를 통하여 상기 프로파일 마크 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 프로파일 마크 표시좌표는 X축 및 Y축 좌표값 중 어느 하나의 좌표값이 상기 속도 정보에 대응하여 결정되고, 다른 하나의 좌표값은 시간의 경과에 대응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  27. 제 19항에 있어서, 상기 제 1 운동자 속도는 상기 제 1 운동자의 위치를 측정하여 얻어진 신호를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  28. 제 19항에 있어서, 제 2 운동자를 지지하는 제 2 러닝벨트를 포함하는 제 2 러닝머신과 상기 확장 제어부를 전기적으로 연결하며, 상기 제 2 러닝벨트의 구동속도에 대응하는 제 2 운동자 속도를 전달받는 제 2 입력커넥터를 더 포함하며, 상기 확장 제어부는 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 심벌 표시좌표를 결정하고, 상기 제 2 운동자에 대응하는 심벌을 상기 출력커넥터를 통하여 상기 표시장치의 상기 제 2 심벌 표시좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도와 상기 제 2 운동자 속도간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 확장 제어부는 상기 제 1 운동자 속도를 이용하여 제 1 운동자 이동거리를 계산하고, 상기 제 2 운동자 속도를 이용하여 제 2 운동자 이동거리를 계산하여, 상기 제 1 운동자 이동거리와 상기 제 2 운동자 이동거리 간의 차이를 이용하여 상기 제 1 심벌 표시좌표와 상기 제 2 심벌 표시좌표 간의 X축 또는 Y축 좌표값 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  31. 제 19항에 있어서, 상기 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈은 제 2 러닝머신을 이용하는 제 2 운동자에 대응하는 제 2 운동자 속도를 상기 제 2 러닝머신과 연결된 다른 러닝머신용 신호처리장치로부터 전달받는 모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  32. 제 19항에 있어서, 상기 제 1 운동자의 조작에 의해 명령신호를 발생시키는 리모콘과 통신을 수행하며, 상기 명령신호를 수신하여 상기 확장 제어부에 전달하는 조작신호 수신부를 더 포함하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  33. 제 19항에 있어서, 상기 심벌 또는 상기 표시장치에 표시되는 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  34. 제 19항 내지 제 33항 중 어느 하나에 있어서, 상기 심벌은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  35. 제 20항 내지 제 22항 중 어느 하나에 있어서, 상기 아이콘은 기호, 숫자, 문자, 및 이미지 중 어느 하나에 해당하는 러닝머신용 신호처리장치의 제어모듈.
  36. 러닝머신의 러닝벨트 상에서 운동하는 운동자의 위치 또는 위치변화를 측정하여 얻어진 운동자 속도 신호를 상기 러닝머신으로부터 수신하는 입력부; 및
    상기 운동자 속도 신호를 이용하여 상기 운동자를 나타내는 심벌을 표시장치에 표시하기 위한 심벌 표시좌표를 결정하는 제어부;를 포함하는 러닝머신용 신호처리장치.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 심벌 표시좌표는 상기 운동자 속도 신호에 대응하여 X축 및 Y축 표시좌표 중 어느 하나의 좌표값이 변경되는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 심벌 표시좌표는 상기 X축 및 Y축 좌표값 중 다른 하나의 좌표값이 고정인 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리장치.
  39. 제 36항에 있어서, 상기 심벌표시좌표에 의해 상기 운동자를 나타내는 상기 심벌을 표시하는 상기 표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 러닝머신용 신호처리 장치.
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