KR20150114223A - 소규모 공간에서 가속도센서와 위치센서를 이용한 전방향 이동 발판 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템에 관한 것으로, 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하며 사용자가 가상 공간에서 이동하는 감각을 갖을 수 있도록 사용자의 수평 방향 움직임에 대해 접촉면을 제공하는 스테이지, 상기 스테이지 상측에 설치되어 사용자의 수직 방향 자세 정보를 감지하는 제1 센서, 상기 스테이지 상에서 사용자의 수평 방향 움직임 정보를 감지하는 제2 센서 그리고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 가상 공간의 영상을 제공하는 영상 제공부를 포함하는 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 재질의 특성을 이용하여 사용자와의 마찰력을 최소화시키는 컴팩트한 구조의 훈련 시스템 및 가상 현실 체감 시스템을 제공함으로서, 휴대성이 개선되고 다양한 환경에 설치하여 훈련을 진행하는 것이 가능한 장점이 있을 것으로 예상된다.

Description

소규모 공간에서 가속도센서와 위치센서를 이용한 전방향 이동 발판 시스템 {AN OMNIDIRECTIONAL SCAFFOLDING SYSTEM USING AN ACCELERATION SENSOR AND AN POSITION SENSOR}

본 발명은 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템에 관한 것으로, 사용자가 정해진 공간 안에서 움직이면서 가상 공간 상에서 이동하는 감각을 갖을 수 있는 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템에 관한 것이다.

영상 기술의 발달로 실제 상황과 유사한 가상현실을 구현하는 시뮬레이터가 여러 분야에 이용되고 있다. 예를 들어, 가상 환경에서 각종 과업을 수행하는 게임용 장치를 비롯하여, 항공기의 조종 훈련을 위한 비행 시뮬레이터나, 차량의 운전 연습을 위한 차량 시뮬레이터 등이 있다.

그리고, 최근에 들어서는 총기 사격 훈련을 비롯한 다양한 군사 훈련을 위한 훈련 시스템에 적용되고 있고, 이러한 기술은 훈련 비용을 절감할 수 있고 사고를 방지하는 측면에서 유리하다.

가상 현실 체험 시스템을 적용한 종래의 훈련 시스템은 주로 무한 궤도이 기계적으로 이동하는 궤도 장치를 이용한다. 따라서, 사용자가 특정 방향으로 이동하고자 하는 경우 궤도 장치를 이용하여 이동 방향과 반대 방향으로 사용자를 위치시킴으로서, 사용자가 정해진 구역 내에서 움직이도록 유도한다. 다만, 종래와 같이 기계적으로 구동되는 궤도 장치를 이용하는 경우 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템을 구성하는 경우, 전체적으로 시스템의 규모가 커지고 중량이 증가하며, 제작 비용이 증가하는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 가상 훈련을 진행하는 동안 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하면서도, 종래에 비해 구조가 단순하고, 중량이 가벼운 훈련 시스템 및 가상 현실 체험 시스템을 제공하기 위함이다.

본 발명의 목적은, 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하며 사용자가 가상 공간에서 이동하는 감각을 갖을 수 있도록 사용자의 수평 방향 움직임에 대해 접촉면을 제공하는 스테이지, 상기 스테이지 상측에 설치되어 사용자의 수직 방향 자세 정보를 감지하는 제1 센서, 상기 스테이지 상에서 사용자의 수평 방향 움직임 정보를 감지하는 제2 센서 그리고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 가상 공간의 영상을 제공하는 영상 제공부를 포함하는 훈련 시스템에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 스테이지 상면은 마찰력이 낮은 재질로 구성되어, 사용자의 움직임에도 상기 스테이지 상의 공간을 벗어나지 않도록 구성될 수 있다.

일 예로, 상기 스테이지의 상면 또는 사용자가 착용하는 스테이지용 신발의 저면 중 어느 하나는 사용자와 스테이지 사이의 접촉 면적을 감소시킬 수 있도록 미세한 원형 돌기가 형성되도록 구성할 수 있다.

그리고, 낮은 마찰력에도 불구하고 사용자의 움직임에 의해 사용자가 스테이지를 벗어나는 것을 방지할 수 있도록 스테이지는 움푹 패인 형상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자가 스테이지의 중앙으로부터 벗어나더라도 자중에 의해 스테이지 중앙 방향으로 힘이 작용하므로 스테이지 상의 공간을 벗어나지 않도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제1 센서는 상기 스테이지 상에 복수개의 위치에 설치되어, 사용자의 수직 방향 자세 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 스테이지에는 복수개의 기둥 부재가 설치되고, 상기 각각의 기둥 부재에는 높이에 따라 적어도 하나의 제1 센서가 각각 설치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 센서는 광을 조사하는 발광부 및 광을 감지하는 수광부를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 복수개의 기둥 부재 중 어느 하나의 기둥 부재에 설치된 제1 센서의 발광부는 마주보는 다른 기둥 부재에 설치된 제1 센서의 수광부로 광을 조사하도록 구성되어, 상기 복수개의 제1 센서의 수광부에서 광이 수광되는 정보에 근거하여 사용자의 수직 방향 자세에 대한 정보를 감지하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 복수개의 기둥 부재는 상기 스테이지에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 복수개의 기둥 부재는 길이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제2 센서는 사용자의 신체 또는 의복에 부착되어 사용자의 움직임에 대한 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

상기 제2 센서는 가속도 센서로 구성될 수 있으며, 구체적으로 상기 제2 센서는 고리 형상으로 구성되거나, 별도의 체결구를 포함하도록 구성되어, 사용자의 발목 또는 신발에 착용 가능한 구조일 수 있다.

나아가, 상기 제2 센서는 무선 통신 방식으로 사용자의 움직임에 대한 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 가상 현실을 구성하는 영상 데이터가 저장된 데이터베이스 및 상기 제1 센서 및 제2 센서로부터 감지되는 사용자의 움직임 정보에 근거하여 영상 데이터를 가공하는 영상 처리부를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 가공된 영상 데이터를 상기 영상 제공부를 통해 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 목적은 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하며, 사용자가 가상 공간에서 이동하는 감각을 갖을 수 있도록 사용자의 수평 방향 움직임에 대해 접촉면을 제공하는 스테이지, 상기 스테이지 상측에 설치되어, 사용자의 수직 방향 자세 정보를 감지하는 제1 센서, 상기 스테이지 상에서 사용자의 수평 방향 움직임 정보를 감지하는 제2 센서 그리고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 가상 공간의 영상을 제공하는 영상 제공부를 포함하는 가상 현실 체험 시스템에 의해 달성되는 것도 가능함은 물론이다.

본 발명에 의할 경우, 재질의 특성을 이용하여 사용자와의 마찰력을 최소화시키는 컴팩트한 구조의 훈련 시스템 및 가상 현실 체감 시스템을 제공함으로서, 휴대성이 개선되고 다양한 환경에 설치하여 훈련을 진행하는 것이 가능한 장점이 있을 것으로 예상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 스테이지를 도시한 사시도,
도 3에서는 도 2의 스테이지 상면의 구조를 도시한 단면도,
도 5는 도 2의 스테이지 상에 설치되는 제1 센서를 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 기둥 부재의 동작을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 7 및 도 8은 도 1의 제2 센서의 예를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 훈련 시스템에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화하거나 필요할 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 제공되는 영상을 통해 가상 현실을 체험할 수 있는 가상 현실 체험 시스템 중 군사용 훈련 시스템을 일 예로서 설명하나, 본 발명이 군사용 훈련 시스템에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 가상 현실 체험 방식을 적용한 게임 장치, 운동 장치 또는 재활 훈련 장치 등에 널리 적용될 수 있음을 앞서 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 훈련 시스템(10)은 스테이지(100), 센서부(200) 및 영상부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 스테이지(100)는 사용자(예를 들어, 훈련자)가 위치하는 공간을 형성한다. 센서부(200)는 스테이지(100) 상에 위치하는 사용자의 자세 및 운동 정보를 감지할 수 있다. 그리고, 영상부(300)는 사용자가 가상현실을 체험하기 위한 영상 정보를 가공하여 제공하는 역할을 수행한다.

이하에서는 훈련 시스템의 주요 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 스테이지를 도시한 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)는 사용자가 위치하여 움직일 수 있는 공간을 형성한다. 사용자는 스테이지(100)에 위치한 상태에서 영상부(300)를 통해 제공되는 가상 현실의 훈련 상황에 대응하여 다양한 움직임을 수행할 수 있다. 도 2에서는 훈련 중인 사용자가 직립한 상태에서 사격을 수행하는 모습을 도시하고 있으나, 훈련 상황의 내용에 따라 사용자는 360도 방향으로 주행, 보행 또는 포복으로 이동하거나 사격 자세에 있어서도 앉아쏴, 엎드려쏴 등의 다양한 움직임을 수행할 수 있다.

본 실시예에 의할 경우, 사용자가 훈련 동작을 수행하면서 수평 방향으로 이동하는 동작을 수행하더라도, 사용자의 위치가 스테이지(100) 상측에서 지속적으로 위치하도록 구성할 수 있다. 이에 의할 경우, 제한된 공간 조건에서 훈련을 수행하는 것이 가능하며, 사용자가 스테이지(100) 외측으로 이탈하면서 발생할 수 있는 부상의 위험을 줄일 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 스테이지(100)의 상면은 마찰 계수가 매우 낮게 구성된다. 따라서, 사용자가 스테이지(100) 상면에 위치한 상태에서 수평 방향으로 이동하기 위한 움직임을 취하더라도, 사용자의 신체(예를 들어, 신발의 바닥)와 스테이지(100) 상면 사이에서는 수평 방향으로 이동하기 위한 마찰력이 거의 발생하지 않는다.

사용자가 가상의 훈련 환경에서 보행하는 것을 예로 들면, 사용자는 스테이지(100) 상에서 일반적인 보행 동작을 수행하고 발을 딛을 때마다 스테이지(100) 상면과 접촉하기 때문에 가상 공간에서는 실질적으로 보행하는 것과 같은 감각을 가질 수 있다. 그러나, 실제의 환경에서는 사용자의 보행 동작에도 불구하고 사용자가 스테이지(100)와 접촉하는 면의 마찰력이 매우 적게 발생하기 때문에 실제로 사용자의 수평 방향 이동은 거의 발생하지 않는다. 이처럼, 본 실시예에 따른 훈련 시스템은 사용자에게 가상의 훈련 환경에서 이동하는 것과 같은 감각을 제공하면서도, 실제로는 사용자의 위치 이동을 제한하는 것이 가능하다.

이와 같이, 스테이지(100)의 상면의 마찰 계수를 매우 낮게 하는 구성은 다양한 방식으로 구성할 수 있으며, 일 예로서 도 3에서는 도 2의 스테이지 상면의 구조를 도시하고 있다.

도 3의 a에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)의 상면은 미세한 복수개의 원형 돌기(100a)가 연속적으로 배치된 구조를 형성하도록 구성할 수 있다. 이처럼, 스테이지(100)의 상면이 미세한 원형 돌기(100a)로 구성되는 경우 사용자가 스테이지(100) 상면에 위치하더라도 사용자와 접촉하는 면적이 적기 때문에 마찰력이 현저하게 줄어들 수 있다. 이때, 돌기 구조를 갖는 스테이지(100) 상면의 재질은 탄성이 낮고 경도가 우수한 재질로 구성될 수 있으며, 나아가 자체적으로 마찰 계수가 적은 재질로 코팅처리 될 수 있다.

또는, 도 3의 b에 도시된 것과 같이, 스테이지의 상면이 아니라 사용자가 착용하는 신발(400)의 바닥면에 미세한 복수개의 원형 돌기(400a)를 연속적으로 배치하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 도 3의 a와 마찬가지로 사용자와 스테이지(100)의 상면이 접촉하는 면적이 적기 때문에 마찰력이 현저하게 줄어들 수 있다. 특히, 도 3의 b와 같이 복수개의 돌기(400a)가 신발의 저면에 형성된 구조는 도 3의 a와 같이 스테이지 상면에 형성된 구조에 비해 사용자가 넘어지는 경우 부상의 위험을 줄일 수 있는 장점이 있다.

나아가, 도 3에서는 주로 스테이지와 신발의 바닥면의 형상적인 특징을 이용하여 마찰력을 낮추는 방식을 적용하고 있으나 이 이외에도 다양한 방식을 적용하여 스테이지와 사용자 사이의 마찰력을 줄이도록 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 자체적으로 마찰계수가 매우 낮은 재질을 이용하여 스테이지(100)의 상면을 구성하거나 두 재질 사이의 마찰 계수가 낮은 재질들로 각각 스테이지(100)의 상면과 사용자가 착용하는 신발(400)의 바닥면을 형성할 수 있다. 또는 스테이지(100)의 상면에 복수개의 분사공을 형성하고, 각각의 분사공을 통해 공기를 분사하여 사용자의 신체와 접촉되는 부분의 마찰력을 감소시키는 것도 가능하다.

한편, 전술한 바와 같이 스테이지(100) 상면과 사용자의 신발 저면 사이의 마찰력을 최소화시키더라도 마찰력이 존재하는 한 사용자의 위치 이동이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 훈련 시스템(10)은 스테이지 상면의 중심 부분이 움푹 패인 형상을 갖는 리세스부(101)를 형성하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 스테이지 상면의 중심 부분(C)은 스테이지 상면의 가장자리 부분(P)에 비해 낮게 형성되어, 스테이지(100) 중심으로부터 외측 방향으로는 경사면을 형성한다. 따라서, 사용자가 초기 위치에 해당하는 스테이지(100)의 중심으로부터 외측으로 이동하는 경우에도 경사면 방향으로 작용하는 자중에 의해 스테이지(100)의 중심으로 복귀하도록 유도하는 것이 가능하다.도 4는 도 2의 스테이지(100) 상면에서 이동하는 사용자에 작용하는 힘을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 사용자가 외측 방향으로 이동하고자 하는 추진력은 마찰력의 반작용에 의해 발생된다. 따라서, 전술한 바와 같이 스테이지(100)와 사용자 사이의 마찰력을 최소화시킬 경우 외측 방향으로 이동하고자 하는 추진력(μN')을 최소화시킬 수 있다.

이때, 스테이지(100) 상면이 경사면으로 형성되는 경우 사용자의 일측 발에 실리는 자중의 크기가 mg이라면 θ의 경사면 상에서는 경사면 방향을 따라 하측 방향으로 mgsinθ의 힘이 작용한다. 따라서, 추진력을 이용하여 사용자가 스테이지(100) 외측으로 이동하고자 하더라도, 추진력에 비해 경사면의 하측 방향으로 작용하는 자중이 크게 형성되게 되면, 사용자는 초기 위치에 해당하는 스테이지(100)의 중심으로 복귀하게 된다.

이와 같이, 본 실시예에서는 스테이지(100) 상면과 사용자 사이의 마찰 계수를 고려하여 스테이지(100)의 경사면의 각도를 설정함으로써, 사용자의 이동을 스테이지 내측으로 제한하는 것이 가능하다.

또한, 도 4에서는 스테이지(100)의 상면이 동일한 경사각을 갖는 경사면을 갖는 것으로 도시하였으나, 스테이지(100)의 상면이 외측에 위치할수록 경사각이 증가하는 곡면을 형성하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 사용자가 스테이지(100)의 외측으로 진행할수록 스테이지(100)의 중심으로 복원시키는 힘이 커짐으로서 사용자의 이동을 스테이지 내부로 제한할 수 있다.

다시 도 2를 참고하여 설명하면, 전술한 바와 같이 스테이지(100)의 상면이 마찰력이 거의 없도록 구성되는 경우, 사용자가 스테이지 상에서 미끄러지는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 사용자가 안전한 자세를 유지하면서 훈련을 진행하는 것이 가능하도록 스테이지 상에 별도의 지지부(110)를 더 포함하고, 지지부에 연결된 하네스(111) 등의 착용 부재를 사용자가 착용함으로서 사용자의 안전을 도모함과 동시에 사용자의 이동을 제한하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 2에서는 스테이지 상에 수평 방향으로 설치되는 바 구조를 이용하여 지지부를 구성하였으나, 이 이외에도 사용자의 신체와 연결되는 탄성 벨트 등의 구조를 이용하여 지지부를 구성하는 등 다양한 방식으로 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 훈련 시스템(10)의 스테이지(100)는 마찰력을 감소시킴으로서 사용자가 제한된 공간에서 훈련을 진행할 수 있도록 구성된다. 따라서, 종래와 같이 무한 궤도, 컨베이어 벨트 등의 기계적인 동력을 이용하여 사용자의 훈련 위치를 제한하는 방식에 비해, 저렴한 비용으로 경량의 컴팩트한 스테이지를 제작하는 것이 가능하고, 이동성이 개선될 뿐 아니라 다양한 환경에 설치할 수 있는 장점이 있다.

다시 도 1을 참고하여 설명한다. 센서부(200)는 스테이지(100) 상에서 사용자의 자세 및 동작과 관련된 정보를 감지한다. 이러한 센서부(200)는 다양한 방식으로 구성할 수 있으며, 본 실시예의 센서부(200)는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)를 포함하여 구성한다. 여기서, 제1 센서(210)는 사용자의 자세 정보를 감지하도록 구성되고, 제2 센서(220)는 사용자의 운동 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

여기서, 자세 정보라고 함은 특정 시점에서 사용자가 취하고 있는 정보에 관한 것으로, 예를 들어 사용자가 서있는지, 앉아 있는지, 엎드려 있는지에 관한 수직 방향에 관한 정보를 비롯하여, 나아가서는 사용자가 향하고 있는 방향, 자세의 구부림 정도, 총기가 향하고 있는 방향의 정보 등을 포함할 수 있다.

그리고, 운동 정보라고 함은 사용자가 이동 또는 급격한 자세 변동에 관한 정보로서, 자세 정보만으로는 획득하기 어려운 가속도, 방향 전환 속도 등의 정보를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 제1 센서 및 제2 센서를 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5는 도 2의 스테이지 상에 설치되는 제1 센서를 도시한 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 센서(210)는 스테이지(100) 상에 복수개로 구비될 수 있다. 그리고 각각의 제1 센서는 스테이지(100) 상에서 서로 상이한 위치에 배치(예를 들어, 서로 마주보는 위치에 배치)되어 다양한 방향에서 사용자의 자세 정보를 감지할 수 있도록 구성할 수 있다. 따라서, 복수개의 제1 센서(210)들에서 각각 감지된 정보를 조합하여 사용자의 자세 정보를 판단하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는 스테이지(100)에 복수개의 기둥 부재(120)가 구비되며, 제1 센서(210)는 각각의 기둥 부재에 설치될 수 있다. 본 실시예에서 기둥 부재(120)는 스테이지 상에 적어도 4개 이상으로 구비될 수 있다. 일 예로 도 5에서는 네 개의 기둥 부재가 스테이지 상측으로 90도 간격으로 배치된다. 그리고 각각의 기둥 부재에는 수직 방향을 따라 복수개의 제1 센서가 서로 다른 높이에 설치될 수 있다.

이때, 스테이지 상의 기둥 부재의 개수 및 기둥 부재에 설치되는 제1 센서의 개수를 증가시킴으로서, 스테이지 상에서 사용자의 3차원 자세 정보를 획득하도록 구성하는 것도 가능하다.

보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 제1 센서(210)는 적외선 센서로 구성될 수 있다. 적외선 센서에 의할 경우 사용자가 육안으로 식별이 불가능하므로, 사용자가 센서로부터 조사되는 광을 인식하지 못한 상태에서 훈련을 진행할 수 있는 장점이 있다.

여기서, 하나의 적외선 센서는 적외선을 조사하는 발광부(201) 및 적외선을 감지하는 수광부(202)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 기둥 부재에 설치된 제1 센서(210)의 발광부로부터 적외선이 조사되면, 다른 기둥 부재에 설치된 다른 제1 센서(210)의 수광부에서 이를 감지하도록 설치될 수 있다. 이 때, 어느 한 센서의 발광부는 인접한 기둥 부재에 설치된 센서가 아닌 스테이지를 지나 대향되는 위치에 배치된 타 센서의 수광부로 적외선을 조사함으로서 사용자의 자세 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 사용자가 복수개의 기둥 부재 사이에 위치함에 따라, 복수개의 제1 센서(210)에서 감지되는 적외선의 수광 여부에 근거하여 사용자의 구체적인 자세 정보를 감지하는 것이 가능하다.

다만, 도 5에서는 하나의 발광부 및 수광부가 하나의 모듈로 구성된 구조를 도시하였으나, 이는 일 예로서 발광부 및 수광부가 각각 별개의 위치에 설치되도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 5에서 설명한 바와 같이 적외선 센서가 아닌 다른 광원을 이용한 광 센서를 이용하는 것도 가능하며, 이 이외에도 광 센서가 아닌 압력 센서 또는 초음파 센서 등의 다양한 센싱 장치를 적용하여 사용자의 자세 정보를 감지하도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 6은 도 5의 기둥 부재의 동작을 개략적으로 도시한 개략도이다. 본 실시예에 따른 기둥 부재(120)는 스테이지(100) 상에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 이 경우, 기둥 부재(120)를 스테이지(100) 상에서 분리시킴으로서 보관이 용이할 뿐 아니라, 운반성을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

나아가, 기둥 부재(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 내부에 적어도 하나 이상의 힌지부(121)를 구비하여 접힘 가능하게 구성될 수 있다. 이 경우, 보관 또는 운반시 기둥 부재를 접은 상태로 조작하여 보관성 및 운반성을 개선할 수 있다.

도 6에서는 힌지를 이용한 접힘 방식으로 기둥 부재를 구성하였으나, 이는 일 예이며 낚시대와 같이 서로 다른 크기의 단면을 갖는 복수개의 단위 부재가 인접한 단위 부재에 각각 삽입되는 구조로 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 7 및 도 8은 도 1의 제2 센서의 예를 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이 제2 센서(220)는 사용자의 운동 정보를 감지하는 구성이다. 본 실시예에서 제2 센서(220)는 이러한 운동 정보를 감지할 수 있는 가속도 센서로 구성될 수 있다. 따라서, 시간당 속도 변화 및 방향 변화 등의 정보를 감지하여 사용자의 움직임에 따른 속도, 방향, 각도 등을 검출하는 것이 가능하다. 다만, 제2 센서를 구성하는 가속도 센서는 종래에 널리 사용되고 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이러한 제2 센서(220)는 사용자의 신체에 일체로 착용 가능하게 설치될 수 있다. 특히, 가상 공간에서 사용자의 이동 속도 및 방향에 크게 영향을 미치는 사용자의 발에 일체로 설치되도록 구성하여 사용자의 운동 정보를 감지하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이 고리 형상으로 구성되어 사용자의 발목에 착용할 수 있도록 구성하는 것도 가능하고, 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 체결 부재와 함께 설치되어 사용자의 발목 또는 신발에 체결할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

전술한 바와 같이, 제2 센서는 단수개로 구비되어 사용자의 발 또는 발목에 설치하여 이용하는 것도 가능하나, 보다 다양한 신체 부위의 구체적인 운동 정보를 측정할 수 있도록 제2 센서가 복수개로 구비되어, 양측 발, 양측 손목, 머리 또는 총기에 설치되도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 이러한 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)에서 감지된 정보는 유선 또는 무선 방식으로 외부로 전송되도록 구성할 수 있다. 따라서, 이러한 센서부에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 제공되는 가상 환경을 조절하는 것이 가능하다.

다시 도 1을 참조하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 영상부(300)는 사용자가 가상현실을 체험하기 위한 영상 정보를 가공하여 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 영상부(300)는 데이터 베이스부(310), 영상 처리부(320) 및 영상 제공부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

데이터 베이스부(310)는 사용자에게 제공하고자 하는 가상 환경의 다양한 영상 데이터가 저장된 구성이다. 이러한 영상 데이터는 사용자가 가상 환경을 통해 체험하는 훈련 환경에 대한 것으로, 훈련 항목 및 훈련 난이도에 따라 다양한 데이터가 저장되어 있을 수 있다.

본 실시예에서는 훈련 시스템(10)이 자체적으로 데이터 베이스부(310)를 포함하여 구성되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며 영상부가 별도의 서버에 저장되어 있는 영상 데이터를 전송받아 이를 제공하도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 영상 처리부(320)는 데이터 베이스부(310)의 영상 데이터를 사용자에게 제공하기 위한 방식으로 가공하여 처리하는 역할을 수행한다. 여기서, 영상 처리부(320)는 전술한 센서부(200)에서 감지한 사용자의 자세 정보 및 운동 정보 등을 수신하여, 이에 근거하여 영상 데이터를 가공하여 처리할 수 있다.

즉, 영상 처리부(320)에서는 동일한 가상의 훈련 환경에서도 사용자의 위치, 사용자가 향하고 있는 방향, 사용자의 동작 속도 등에 따라서 사용자에게 적합한 영상을 제공할 수 있도록 영상 데이터를 처리함으로써, 사용자의 훈련 동작에 따른 최적의 영상 데이터를 구현하는 것이 가능하다.

이와 같이, 영상 처리부(320)에서 처리된 영상 데이터는 영상 제공부(330)를 통해 사용자에게 제공된다. 사용자는 영상 제공부(330)를 통해 제공된 영상을 통해 가상의 훈련 환경을 체험하는 것이 가능하다. 이때, 전술한 바와 같이 영상 처리부(320)에서 사용자의 훈련 동작 내용에 근거하여 가공된 영상 데이터가 제공되는 바, 사용자는 훈련 중 실감나는 가상 환경을 체험하는 것이 가능하다.

이러한 영상 제공부(330)의 구성은 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 스테이지를 360도 둘러싸도록 구성되는 스크린으로 구성되어, 스크린을 통해 사용자에게 영상을 제공하도록 구성할 수 있다. 또는 영상 제공부가 별도의 스크린을 이용하지 않고, 사용자가 착용하는 글래스를 통해 사용자에게 영상을 제공하여 가상 환경을 체험하도록 구성하는 것도 가능하다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 기술하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 대해 통상의 지식을 가진 사람이면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술적 특징의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 밝혀둔다.

Claims (15)

1. 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하며, 사용자가 가상 공간에서 이동하는 감각을 가질 수 있도록 사용자의 수평 방향 움직임에 대해 접촉면을 제공하는 스테이지;
   상기 스테이지 상측에 설치되어, 사용자의 자세 정보를 감지하는 제1 센서;
   상기 스테이지 상에서 사용자의 운동 정보를 감지하는 제2 센서; 그리고,
   상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 가상 공간의 영상을 제공하는 영상 제공부;를 포함하는 훈련 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스테이지 상면은 마찰력이 낮은 재질로 구성되어, 사용자의 움직임에도 상기 스테이지 상의 공간을 벗어나지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스테이지의 상면은 사용자와의 접촉 면적을 감소시키기 위해 미세한 원형 돌기 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   사용자가 착용 가능하게 형성되어, 하면이 상기 스테이지 상면과 접촉하여 낮은 마찰력을 갖는 재질로 구성되는 스테이지용 신발을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 센서는 상기 스테이지 상에 복수개의 위치에 설치되어, 상기 복수개의 제1 센서에서 감지된 정보를 조합하여 사용자의 자세 정보를 감지하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 스테이지에는 복수개의 기둥 부재가 설치되고, 상기 각각의 기둥 부재에는 높이에 따라 적어도 하나의 제1 센서가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 센서는 광을 조사하는 발광부 및 광을 감지하는 수광부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 복수개의 기둥 부재 중 어느 하나의 기둥 부재에 설치된 제1 센서의 발광부는 대향되는 다른 기둥 부재에 설치된 제1 센서의 수광부로 광을 조사하도록 구성되어, 상기 복수개의 제1 센서의 수광부에서 광이 수광되는 정보에 근거하여 사용자의 자세 정보를 감지하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 복수개의 기둥 부재는 상기 스테이지에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 복수개의 기둥 부재는 길이를 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서는 사용자의 신체 또는 의복에 부착되어 사용자의 이동시 발생되는 정보를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 센서는 가속도 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 센서는 고리 형상으로 구성되거나, 별도의 체결구를 포함하도록 구성되어, 사용자의 발목 또는 신발에 착용 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 센서는 무선 통신 방식으로 사용자의 움직임에 대한 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
14. 제1항에 있어서,
    상기 가상 현실을 구성하는 영상 데이터가 저장된 데이터베이스 및 상기 제1 센서 및 제2 센서로부터 감지되는 사용자의 자세 및 운동 정보에 근거하여 영상 데이터를 가공하는 영상 처리부를 더 포함하고,
    상기 영상 처리부는 상기 가공된 영상 데이터를 상기 영상 제공부를 통해 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
15. 사용자가 움직일 수 있는 공간을 형성하며, 사용자가 가상 공간에서 이동하는 감각을 가질 수 있도록 사용자의 수평 방향 움직임에 대해 접촉면을 제공하는 스테이지;
    상기 스테이지 상측에 설치되어, 사용자의 수직 방향 자세 정보를 감지하는 제1 센서;
    상기 스테이지 상에서 사용자의 수평 방향 움직임 정보를 감지하는 제2 센서; 그리고,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 감지된 정보에 근거하여 사용자에게 가상 공간의 영상을 제공하는 영상 제공부;를 포함하는 가상 현실 체험 시스템.

Images