KR20160121813A - 스마트 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 시뮬레이터에 관한 것으로서,
벨트를 이용하여 보행동작을 시뮬레이션하고 벨트와 바닥판 사에에 롤러가 일정 간격으로 형성된 보행부와; 보행부의 한 측면에 저항을 생성하여 실제 걷는 동작에서 느끼는 저항감과 동일한 효과를 표현하는 저항생성부와; 상기 보행부 하부에 설치되어서 스프링과 고무 등의 탄성 재질로 구성된 댐핑 블록 형태의 댐퍼로 구성된 탄성감쇠부를 캠과 모터를 이용하여 탄성감쇠부 내부의 공간을 조정함으로써 가상현실에서 나타나는 다양한 바닥면 상태에 따라서 탄성 계수 및 감쇠 계수를 조정할 수 있도록 하여 가상 현실에서 나타나는 다양한 지면 상태를 표현하는 자동 탄성 감쇠 조정부와; 상기 보행부와 자동 탄성 감쇠 조정부의 하부에 설치되어서, 스크류잭 방식을 이용하여 가상현실에서 나타나는 경사지면의 효과를 구현하는 경사조정부와; 상기 전체 시스템을 회전시켜서 회전보행을 구현하는 회전부; 상기 보행부의 전면 프레임에 장착되어서 가상현실을 보여주는 모니터 또는 헤드마운트디스플레이로 구성된 가상 현실 표현부; 상기 보행부의 전후면 프레임과 연결된 와이어에 의해서 사용자가 넘어지는 현상 등을 방지하는 안전부; 상기 안전부와 와이어로 연결되고 회전 및 앉고 일어서는 동작을 인식할 수 있는 위치감지부; 및 상기 보행부의 전면 프레임에 장착되어서 가상현실을 보여주는 모니터 또는 헤드마운트디스플레이로 구성된 가상현실표현부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 사용자가 가상현실 속을 실제 상황과 같이 체감할 수 있는 스마트 시뮬레이터를 제공할 수 있다.

Description

스마트 시뮬레이터{SMART SIMULATOR}

본 발명은 가상공간 속에서 실제 인간의 동작과 동일하게 움직이면서 가상현실을 체험할 수 있는 시뮬레이터에 관한 것이다.

가상현실 시뮬레이터는 걷는 동작이나 사격 자세, 손으로 조작하는 등의 특정 동작으로만 가상현실 속을 움직일 수 있도록 구성되어 있다.

종래의 가상현실 시뮬레이터는 제한적인 동작만 가능하였고 실제 지면과 같이 상황에서 현실감 있는 체험을 하는 것은 한계를 가지고 있다.

본 발명의 목적은 다양한 지면 환경에서 걷고, 뛰고, 앉고, 점프할 수 있어서 보행을 하면서 행하는 모든 동작을 구현하는 스마트 시뮬레이터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 시뮬레이터에 있어서, 회전이 자유로운 트레드밀로 구성된 보행부와; 보행부의 구동축에 저항을 주어서 체중과 지면과의 관계에 따라서 실제 보행하는 체험을 할 수 있는 저항 생성부와; 보행부의 벨트 하단에 설치되어서 벨트와 바닥판의 마찰저항을 극소화해주기 위해서 다수개의 롤러보 구성되어 있는 롤러부와; 다양한 바닥상태를 표현할 수 있는 자동 탄성 감쇠 조정부와; 허리에 착용되어서 사용자가 헤드마운트 디스플레이와 같은 착용형 디스플레이를 사용할 때 안전하게 이용할 수 있는 안전부와; 바닥의 기울기를 조정할 수 있는 경사조정부와; 사용자가 곡선 보행을 하는 경우에 시스템을 회전시켜서 자연스러운 곡선 보행을 체험할 수 있도록 구성된 회전부와; 안전부의 케이블에 연결되어서 사용자가 위로 뛰거나 아래로 주저앉는 동작을 감지하는 위치감지부로 구성된 스마트 시뮬레이터를 제공한다.

여기서, 상기 보행부는 인간의 동작을 감지하여 모터로 구동하는 종래의 시뮬레이터와 달리 상기 저항 생성부의 조정 작용을 통하여 지면의 상태에 따라서 적절하게 부하를 조정하여서 실제로 걷는 것과 동일한 효과를 낼 수 있도록 한다.

이때, 상기 탄성 감쇠 조정부는 가상현실의 바닥상태에 따라서 탄성과 감쇠 계수를 조정하여 모래밭에서는 부드럽고 콘크리트바닥에서는 딱딱한 효과를 낼수 있도록 한다.

그리고 이때, 안전부는 사용자의 허리의 회전을 자유롭게 하면서 고정을 시켜서 안전한 시뮬레이터의 사용이 가능하도록 한다. 안전부에 연결된 지지 와이어의 끝단에는 사용자가 앉거나 뛰는 동작을 감지할 수 있도록 위치감지부가 구성되어 있어서 다양한 동작을 표현할 수 있다.

한편, 경사조정부가 있어서 다양한 지면상태를 적절하게 구현할 수 있고, 전체시스템을 회전시키는 회전부를 이용하여서 곡선 보행 뿐 아니라 직선 보행도 가능한 시스템을 구현할 수도 있다.

이상의 본 발명에 따른 스마트 시뮬레이터에 의하면 전체적인 구조가 단순하면서도 실제 보행과 동일한 체험효과를 낼 수 있고 보행 시에 인간이 취하는 모든 동작의 표현이 가능한 시뮬레이터를 비교적 염가로 공급하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 시뮬레이터를 도시한 사시도,
도 2는 스마트 시뮬레이터를 도시한 측면도,
도 3은 스마트 시뮬레이터의 저항생성부를 도시한 부분단면도,
도 4는 도 3에서 부분단면도의 일부를 확대한 확대도,
도 5는 스마트 시뮬레이터의 안전부를 도시한 부분단면도,
도 6은 도 5에서 안전부의 일부 단면을 확대한 확대도,
도 7은 탄성감쇠조정부를 설명하는 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 시뮬레이터에서 헤드마운트디스플레이를 사용한 경우를 설명하는 사시도,
도 9는 보행부에 설치된 벨트의 저항을 최소화하기 위해서 바닥면에 설치된 롤러부를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 스마트시뮬레이터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모니터에 나오는 가사현실을 보면서 보행부(1)를 걷게 되면서 보행부의 벨트가 회전함에 따라서 가상현실 속으로 이동할 수 있게 된다.

사용자의 허리부위를 지지하는 안전부(4)가 있어서 다양한 상황에서 사용자가 넘어지는 현상을 방지해줄 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트시뮬레이터는 보행부의 하단에 자동 탄성 감쇠 조정부(3)가 설치되어 있어서 가상현실 속의 흙바닥, 콘크리트 바닥, 모래 바닥 등, 바닥상태가 바뀌면 탄성 계수 및 감쇠 계수를 조정하여 실제 상황의 바닥을 보행하는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있도록 한다. 보행부(1)의 하부에는 스크류 잭으로 구성된 경사조정부(5)가 설치되어서 가상현실 속의 지면 상태에 따라서 경사가 생성되어서 운동효과를 극대화할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 보행부(1)의 한쪽 회전축에는 저항생성부(2)가 있어서 실제로 사람이 지면을 박차고 나가는 저항을 생성해준다. 보행동작을 시작하는 초기에는 저항을 적게 생성하고 보행이 본격적으로 이루어지면 저항을 증가시켜서 스마트시뮬레이터의 동작과 실제 보행 동작이 원활하게 이루어지도록 한다. 스마트시뮬레이터의 하부에는 웜과 웜 휠로 구성된 회전부(6)가 설치되어 있어서 사용자가 회전보행을 하면 안전부(4)에 구성된 회전 감지 시스템이 작동하여 전체 시스템을 사용자가 회전하는 방향으로 회전시켜주어서 직선보행 뿐 아니라 회전보행이 가능하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 안전부에 연결된 위치감지부(7)는 내부에 회전감지센서가 있어서 사용자가 회전함에 따라서 전체 시스템을 회전시키기도 하고 사용자가 앉거나 뛰면 이 동작을 감지하여 가상현실과 연동시킬 수 있도록 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 자동 탄성 감쇠 조정부(3)는 스프링(9)과 고무 등의 탄성 재질로 구성된 댐핑 블록 형태의 댐퍼(10)로 구성된 탄성감쇠부를 캠(8)과 모터(11)를 이용하여 탄성감쇠부 내부의 공간을 조정함으로써 가상현실에서 나타나는 다양한 바닥면 상태에 따라서 탄성 계수 및 감쇠 계수를 조정할 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 스마트 시뮬레이터는 헤드마운트디스플레이(12)를 착용하고 사용할 수도 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 보행부(1)의 벨트와 바닥판 사이에 롤러(13)가 설치되어서, 벨트와 바닥판 사이의 저항을 극소화하여서 벨트의 구동 저항을 저항생성부(2)에 의해서만 제어할 수 있도록 한다.

이상에서 설명된 스마트시뮬레이터는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

1: 보행부 2: 저항생성부
3: 자동 탄성 감쇠 조정부 4: 안전부
5: 경사조정부 6: 회전부
7: 위치감지부 8: 캠
9: 스프링 10: 댐퍼
11: 모터 12: 헤드마운트디스플레이
13: 롤러

Claims (3)

1. 스마트 시뮬레이터에 있어서,
   사용자의 발이 닫는 부분은 벨트로 구성되고, 바닥판과 벨트 사이에 롤러가 일정 간격으로 부착되어 있어서, 사용자가 보행부 위를 보행하게 되면 롤러가 벨트가 바닥판을 지나면서 마찰하는 저항을 극소화하면서 보행동작을 구현할 수 있는 보행부와;
   벨트를 회전하는 한 축에 설치되어서 저항을 생성하여 실제 보행과 같은 효과를 표현할 수 있는 저항생성부와;
   보행부의 하단에 설치되어서 가상현실에서 표현되는 바닥 상태에 따라서 바닥의 탄성계수와 감쇠계수를 조정하여 실제 바닥과 같은 효과를 구현할 수 있는 자동 탄성 감쇠 조정부와;
   보행부와 자동 탄성 감쇠 조정부를 지지하는 평판에 경사를 줄 수 있도록 스크류 잭으로 구성된 경사조정부와;
   스마트 시뮬레이터의 최하단에 설치되어서 웜과 웜 휠로 구성되어서 안전부의 회전에 따라서 회전 보행 동작을 구현하는 회전부와 ;
   상기 보행부 전면에 설치된 프레임에 장착되는 모니터 또는 헤드마운트디스플레이로 구성된 가상현실표현부와 ; 및
   상기 보행부 전후에 설치된 프레임에 연결되어서 사용자의 허리를 지지하는 안전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 시뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 안전부는 사용자의 허리에 장착되고 연결된 와이어가 보행부의 전후에 설치된 프레임에 장착된 위치감지부를 작동시켜서 가상현실 속에서 앉고 일어서는 동작을 표현할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 시뮬레이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 동 탄성 감쇠 조정부는 스프링과 고무 등의 탄성 재질로 구성된 댐핑 블록 형태의 댐퍼로 구성된 탄성감쇠부를 캠과 모터를 이용하여 탄성감쇠부 내부의 공간을 조정함으로써 가상현실에서 나타나는 다양한 바닥면 상태에 따라서 탄성 계수 및 감쇠 계수를 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트 시뮬레이터.
   

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