KR20180040311A - Wearable treadmill and control method thereof - Google Patents

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KR20180040311A
KR20180040311A KR1020160132009A KR20160132009A KR20180040311A KR 20180040311 A KR20180040311 A KR 20180040311A KR 1020160132009 A KR1020160132009 A KR 1020160132009A KR 20160132009 A KR20160132009 A KR 20160132009A KR 20180040311 A KR20180040311 A KR 20180040311A
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walking
treadmill
sensor
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KR1020160132009A
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김우진
김기학
윤대섭
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한국전자통신연구원
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Abstract

Disclosed are a wearable treadmill and a control method of the same. The wearing treadmill according to the present invention comprises: a sensor unit which collects sensor data corresponding to one foot of a user and shares the sensor data with a sensor unit corresponding to the other foot of the user; a control unit which estimates walking information of the user based on the collected sensor data, and generates a driving control signal for compensating a change in location due to walking of the user; a communication unit which transmits the estimated walking information to a virtual reality engine in order to control so as to cause at least one of an avatar and a background image corresponding to a virtual reality to correspond to walking of the user; and a driving unit which drives based on the generated driving control signal so as to cause a physical location of the user due to walking to be identical to a location before walking.

Description

착용형 트레드밀 및 그 제어 방법{WEARABLE TREADMILL AND CONTROL METHOD THEREOF}[0001] Description [0002] WEARABLE TREADMILL AND CONTROL METHOD THEREOF [0003]

본 발명은 착용형 트레드밀에 관한 것으로, 특히 사용자의 발에 착용되는 형태의 착용형 트레드밀을 이용하여 가상 현실에서 사용자의 보행을 입력받고, 보행에 따른 위치 변화를 보상하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable treadmill, and more particularly to a technique for receiving a user's walking in a virtual reality using a wearable treadmill in the form of being worn on a user's foot and compensating for a positional change caused by walking.

트레드밀(treadmill)은 무한 궤도로 회전하는 벨트를 이용하여, 좁은 공간에서 걷거나 뛰는 운동 효과를 볼 수 있도록 한 운동 기구로, 스포츠 센터나 가정 등에서 널리 사용되고 있다. 또한, 트레드밀은 날씨나 계절에 관계없이 실내에서 언제든지 사용할 수 있고, 다른 운동에 비하여 운동법이 간단하여 대표적인 유산소 운동 기구로 자리잡았다. The treadmill is a fitness device that can be used to see the effect of walking or beating in a narrow space using a belt rotating in an infinite orbit, and is widely used in sports centers and homes. In addition, the treadmill can be used indoors at any time, regardless of the weather or the seasons.

그러나, 일반적인 트레드밀은 바람을 가르며 달리는 달리기의 즐거움을 느끼기 힘들고, 제자리에서 계속 달리므로 사용자가 지루함을 느끼기 쉽다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 가상 현실 기술을 접목한 트레드밀이 등장하였다. However, a typical treadmill is hard to feel the joy of running running with the wind, and it is easy for the user to feel bored because it keeps running in place. To solve these problems, recently, a treadmill incorporating a virtual reality technology has appeared.

사용자가 헤드 마운트 디스플레이(Head mounted display)에 전쟁 게임을 실행시키고, 가상현실 트레드밀 위에서 걷거나 뛰면, 헤드 마운트 디스플레이의 화면에는 사용자의 걸음에 따라 전쟁터를 헤매는 장면이 출력된다. 이와 같이, 트레드밀은 가상현실 기술과 접목하여, 사용자가 즐거움을 느끼며 운동 할 수 있도록 발전하였다. When a user runs a war game on a head mounted display and walks or runs on a virtual reality treadmill, a scene on the screen of the head mount display wanders the battlefield as the user steps. As such, the treadmill has evolved to incorporate virtual reality technology, allowing the user to enjoy and exercise.

이때, 트레드밀이 가상현실 공간 내부의 보행정보 입력 장치로 사용되어, 트레드밀에서 사용자가 직접 보행할 경우, 가상현실 공간에 보행 정보가 전달됨과 동시에 물리 공간에서는 사용자의 위치가 한 곳에 유지될 수 있다. 그러나, 가상현실용 트레드밀 기술은 점차 소형화되는 추세이기는 하나, 아직은 일정 공간에 설치하여 사용하는 형태로, 휴대성 및 보급성에 한계가 있다. At this time, when the treadmill is used as a walking information input device in the virtual reality space and the user directly walk on the treadmill, the walking information is transmitted to the virtual reality space and the user's position can be maintained in one place in the physical space. However, although the treadmill technique for virtual reality is gradually becoming smaller, it is still installed in a certain space and is used, so that portability and spreadability are limited.

따라서, 착용형 트레드밀 기술을 가상현실에 적용하여, 휴대성 및 편의성을 증대할 수 있도록 하는 기술의 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a technique for applying wearable treadmill technology to a virtual reality, thereby increasing portability and convenience.

한국 공개 특허 제10-2001-0099433호, 2001년 11월 09일 공개(명칭: 아바타를 이용한 가상현실기능을 갖는 트레드밀시스템)Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0099433, published on November 09, 2001 (name: treadmill system having a virtual reality function using an avatar)

본 발명의 목적은 추가 설비나 설치 없이 착용형 트레드밀을 착용하는 형태로 구현함으로써, 휴대성 및 편의성을 증대하는 것이다. An object of the present invention is to provide a wearable treadmill in a form to be worn without additional equipment or installation, thereby improving portability and convenience.

또한, 본 발명의 목적은 한정된 물리적 공간에서 사용자가 가상 현실을 체험하며 운동할 수 있도록 하여, 운동의 집중력 및 효율을 극대화할 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to maximize the concentration and efficiency of the exercise by enabling the user to experience the virtual reality in a limited physical space.

또한, 본 발명의 목적은 한정된 물리 공간에서 사용자의 보행 정보를 가상 현실 공간에 입력함으로써, 사용자가 최소한의 공간에서 운동할 수 있도록 하는 것이다. It is also an object of the present invention to enable a user to exercise in a minimum space by inputting walking information of a user into a virtual reality space in a limited physical space.

또한, 본 발명의 목적은 착용형 트레드밀을 이용하여, 가상 현실 체험으로 인한 주변 사물과의 충돌이나 사고 등을 예방하고, 보행 안정성을 유지할 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to prevent a collision or an accident with neighboring objects due to a virtual reality experience by using a wearable treadmill and to maintain walking stability.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용형 트레드밀은 사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집하고, 상기 사용자의 타측 발에 상응하는 센서부와 상기 센서 데이터를 공유하는 센서부, 수집된 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 보행 정보를 추정하고, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 제어부, 가상 현실에 상응하는 배경 영상 및 아바타 중 적어도 어느 하나를 상기 사용자의 보행에 상응하도록 제어하기 위하여, 추정된 상기 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송하는 통신부, 그리고 보행에 따른 상기 사용자의 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일하도록, 생성된 상기 구동 제어 신호를 기반으로 구동하는 구동부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a wearable treadmill including a sensor unit for collecting sensor data corresponding to one foot of a user, a sensor unit for sharing a sensor unit corresponding to the foot of the user, A control unit for estimating the walking information of the user based on the sensor data and generating a driving control signal for compensating for a positional change according to the user's walking, at least one of a background image and an avatar corresponding to the virtual reality A communication unit for transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine in order to control the user so as to correspond to the walking of the user; As shown in Fig.

이때, 상기 제어부는, 상기 사용자의 일측 발 및 상기 타측 발 중 적어도 어느 하나에 상응하는 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 걸음 폭, 이동 방향, 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 보행 정보를 추정할 수 있다. Here, the controller may include at least one of a walking width, a moving direction, and a center of gravity of the user based on the sensor data corresponding to at least one of the one foot of the user and the other foot, The walking information can be estimated.

이때, 상기 가상 현실 엔진은, 수신된 상기 보행 정보에 상응하도록 상기 아바타의 자세 및 위치 중 적어도 어느 하나를 제어하거나, 출력되는 상기 배경 영상을 제어할 수 있다. At this time, the virtual reality engine may control at least one of the posture and the position of the avatar so as to correspond to the received walking information, or may control the outputted background image.

이때, 상기 센서부는, 광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Here, the sensor unit may include at least one of an optical sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell.

이때, 상기 센서부는, 상기 사용자의 일측 발이 지면에서 떨어져있는 경우, 상기 일측 발의 동작 경로에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, when the one foot of the user is away from the ground, the sensor unit may collect the sensor data corresponding to the operation path of the one foot.

이때, 상기 센서부는, 상기 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 경우, 상기 일측 발의 하중에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the sensor unit may collect the sensor data corresponding to the load of the one foot when one foot of the user touches the ground surface.

이때, 상기 제어부는, 지면에 닿아있는 상기 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼 보상하도록 하는 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. At this time, the control unit may generate the drive control signal for compensating for a driving unit corresponding to one foot of the user who touches the ground, by a positional change caused by the user's walking.

이때, 상기 구동부는, 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태일 수 있다. At this time, the driving unit may be in the form of at least one of an omni-directional motor and a belt-type actuator.

이때, 상기 구동 제어 신호는, 속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나를 제어하는 신호일 수 있다. At this time, the drive control signal may be a signal for controlling at least one of speed, angle, output torque, and force.

이때, 상기 제어부는, 상기 이동 방향 및 상기 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. At this time, the controller may generate the driving control signal for maintaining the walking stability of the user based on at least one of the moving direction and the center of gravity.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀에 의해 수행되는 착용형 트레드밀 제어 방법은, 사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집하는 단계, 상기 사용자의 타측 발에 상응하는 센서부와 상기 센서 데이터를 공유하는 단계, 수집된 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 보행 정보를 추정하는 단계, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 단계, 가상 현실에 상응하는 배경 영상 및 아바타 중 적어도 어느 하나를 상기 사용자의 보행에 상응하도록 제어하기 위하여, 추정된 상기 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송하는 단계, 그리고 보행에 따른 상기 사용자의 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일하도록, 생성된 상기 구동 제어 신호를 기반으로 구동하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a wearable treadmill performed by a wearable treadmill, the method comprising: collecting sensor data corresponding to one foot of a user; The method comprising the steps of: sharing sensor data; estimating walking information of the user based on the collected sensor data; generating a driving control signal to compensate for a positional change according to the user's walking; Transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine so as to control at least one of the background image and the avatar corresponding to the user's walking, Based on the generated drive control signal.

이때, 상기 사용자의 보행 정보를 추정하는 단계는, 상기 사용자의 일측 발 및 상기 타측 발 중 적어도 어느 하나에 상응하는 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 걸음 폭, 이동 방향, 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 보행 정보를 추정할 수 있다. At this time, the step of estimating the walking information of the user may include estimating the walking information of the user based on the sensor data corresponding to at least one of the one foot of the user and the other foot, It is possible to estimate the walking information including at least one of the walking information.

이때, 상기 가상 현실 엔진은, 수신된 상기 보행 정보에 상응하도록 상기 아바타의 자세 및 위치 중 적어도 어느 하나를 제어하거나, 출력되는 상기 배경 영상을 제어할 수 있다. At this time, the virtual reality engine may control at least one of the posture and the position of the avatar so as to correspond to the received walking information, or may control the outputted background image.

이때, 상기 센서 데이터를 수집하는 단계는, 광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나로부터 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the step of collecting the sensor data may collect the sensor data from at least one of an optical sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell.

이때, 상기 센서 데이터를 수집하는 단계는, 상기 사용자의 일측 발이 지면에서 떨어져있는 경우, 상기 일측 발의 동작 경로에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the step of collecting the sensor data may collect the sensor data corresponding to the operation path of the one foot when one foot of the user is distant from the ground.

이때, 상기 센서 데이터를 수집하는 단계는, 상기 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 경우, 상기 일측 발의 하중에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the step of collecting the sensor data may collect the sensor data corresponding to the load of the one foot when one foot of the user touches the ground.

이때, 상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계는, 지면에 닿아있는 상기 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼 보상하도록 하는 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. At this time, the step of generating the driving control signal may generate the driving control signal for compensating for a driving unit corresponding to one foot of the user, which is in contact with the ground, by a positional change according to the user's walking.

이때, 상기 구동 제어 신호는, 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태인 구동부를 제어하는 신호일 수 있다. At this time, the drive control signal may be a signal for controlling a driving unit in the form of at least one of an omnidirectional motor and a belt type actuator.

이때, 상기 구동 제어 신호는, 속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나를 제어하는 신호일 수 있다. At this time, the drive control signal may be a signal for controlling at least one of speed, angle, output torque, and force.

이때, 상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 이동 방향 및 상기 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. In this case, the step of generating the drive control signal may generate the drive control signal for maintaining the walking stability of the user based on at least one of the moving direction and the position of the center of gravity.

본 발명에 따르면, 추가 설비나 설치 없이 착용형 트레드밀을 착용하는 형태로 구현함으로써, 휴대성 및 편의성을 증대시킬 수 있다. According to the present invention, the wearable treadmill is worn without additional equipment or installation, so that portability and convenience can be increased.

또한 본 발명에 따르면, 한정된 물리적 공간에서 사용자가 가상 현실을 체험하며 운동할 수 있도록 하여, 운동의 집중력 및 효율을 극대화할 수 있다. In addition, according to the present invention, a user can experience a virtual reality in a limited physical space, thereby maximizing the concentration and efficiency of the exercise.

또한 본 발명에 따르면, 한정된 물리 공간에서 사용자의 보행 정보를 가상 현실 공간에 입력함으로써, 사용자가 최소한의 공간에서 운동할 수 있도록 할 수 있다. In addition, according to the present invention, the user's walking information is input to the virtual reality space in the limited physical space, so that the user can exercise in a minimum space.

또한 본 발명에 따르면, 착용형 트레드밀을 이용하여, 가상 현실 체험으로 인한 주변 사물과의 충돌이나 사고 등을 예방하고, 보행 안정성을 유지할 수 있다. Further, according to the present invention, by using a wearable treadmill, it is possible to prevent a collision or an accident with neighboring objects due to a virtual reality experience, and to maintain walking stability.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀이 적용되는 환경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.
1 is a schematic view of an environment in which a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a block diagram showing the configuration of a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing the structure of a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a wearable treadmill system according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a computer system in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

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.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

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.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀이 적용되는 환경을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a schematic view of an environment in which a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1에 도시한 바와 같이, 착용형 트레드밀이 적용되는 환경은 가상현실 엔진(100)과 착용형 트레드밀(200)을 포함한다. 여기서, 가상현실 엔진(100)은 가상현실 출력 장치이고, 착용형 트레드밀(200)은 가상현실 입력 장치일 수 있다. As shown in FIG. 1, the environment to which the wearable treadmill is applied includes the virtual reality engine 100 and the wearable treadmill 200. Here, the virtual reality engine 100 may be a virtual reality output device, and the wearable treadmill 200 may be a virtual reality input device.

가상현실 엔진(100)은 사용자(300)가 착용형 트레드밀(200)을 착용한 상태에서 걷거나 달릴 때, 착용형 트레드밀(200)로부터 사용자(300)의 보행 정보를 수신한다. 그리고 가상현실 엔진(100)은 수신된 사용자(300)의 보행 정보를 가상 현실 영상에 반영하고, 사용자(300)의 보행 정보가 반영된 가상 현실 영상을 출력한다. The virtual reality engine 100 receives the walking information of the user 300 from the wearable treadmill 200 when the user 300 walks or runs while wearing the wearable treadmill 200. [ The virtual reality engine 100 reflects the walking information of the user 300 on the virtual reality image and outputs the virtual reality image reflecting the walking information of the user 300.

이때, 가상현실 엔진(100)은 사용자(300)의 보행 정보를 기반으로 가상 현실 영상에 상응하는 배경을 전환하거나, 아바타의 움직임을 제어할 수 있다. 또한, 가상현실 엔진(100)은 가상 현실 영상에 상응하는 사운드를 출력할 수도 있다. At this time, the virtual reality engine 100 can switch the background corresponding to the virtual reality image or control the movement of the avatar based on the walking information of the user 300. Also, the virtual reality engine 100 may output a sound corresponding to the virtual reality image.

다음으로 착용형 트레드밀(200)은 사용자(300)의 발에 착용되는 신발 형태로 구현될 수 있으며, 사용자(300)의 보행에 따른 센서 데이터를 수집한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 착용형 트레드밀(200_a)은 사용자(300)의 좌측 발에 착용되고, 제2 착용형 트레드밀(200_b)는 사용자(300)의 우측 발에 착용되어 각각의 발에 상응하는 보행 정보를 수집할 수 있다. Next, the wearable treadmill 200 may be implemented in the form of a shoe worn on the feet of the user 300, and collects sensor data according to the user's walking. 1, the first wearing type treadmill 200_a is worn on the left foot of the user 300 and the second wearing type treadmill 200_b is worn on the right foot of the user 300, It is possible to collect the walking information corresponding to the walking information.

그리고 착용형 트레드밀(200)은 사용자(300)의 보행에 따른 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일해지도록 구동하여, 사용자(300)의 위치 변화를 보상한다. 예를 들어, 착용형 트레드밀(200)을 착용한 사용자(300)가 제1 착용형 트레드밀(200_a)을 착용한 왼발을 앞으로 20cm 이동하는 보행을 한 경우, 제1 착용형 트레드밀(200_a)은 사용자(300)의 위치 변화를 보상하기 위하여, 뒤로 20cm만큼 이동한다. The wearable treadmill 200 is driven so that the physical position of the wearer's treadmill 200 is equal to the pre-gait position, thereby compensating for a change in the position of the user 300. For example, when the user 300 wearing the wearable treadmill 200 moves 20 cm forward with the left foot worn by the first wearable treadmill 200_a, the first wearable treadmill 200_a is moved by the user Moves back by 20 cm to compensate for the change in position of the object 300.

이때, 착용형 트레드밀(200)은 사용자(300)의 보행 안정성을 유지하기 위하여 구동될 수도 있으며, 사용자(300)의 위치 변화를 보상할 때 추가적으로 사용자(300)의 보행 안정성을 고려할 수도 있다. At this time, the wearable treadmill 200 may be driven to maintain the walking stability of the user 300, and may further consider the walking stability of the user 300 when compensating for a change in the position of the user 300.

착용형 트레드밀(200)은 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자(300)의 위치 변화를 보상할 수 있다. 그리고 착용형 트레드밀(200)은 전방향 모터 또는 벨트 타입 액츄에이터에 상응하는 속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나를 제어하여 사용자(300)의 위치 변화를 보상할 수 있다. The wearable treadmill 200 can compensate for a change in the position of the user 300 by using at least one of an omni-directional motor and a belt-type actuator. The wearable treadmill 200 can compensate for the change in the position of the user 300 by controlling at least one of speed, angle, output torque, and force corresponding to the forward motor or the belt type actuator.

또한, 제1 착용형 트레드밀(200_a)과 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 무선 통신을 수행하여, 수집된 센서 데이터를 공유할 수 있다. 또한, 제1 착용형 트레드밀(200_a)과 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 각각에 상응하는 구동 제어 신호를 상호 공유할 수도 있다. In addition, the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b can perform wireless communication and share collected sensor data. Also, the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b may mutually share mutually corresponding driving control signals.

이와 같이 착용형 트레드밀(200)은 사용자(300)의 위치 변화를 보상하여, 사용자(300)가 물리적으로 동일한 위치에서 보행할 수 있도록 한다. 이를 통하여 본원 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀(200)은 사용자(300)가 걷는 동작을 수행하더라도 사용자(300)의 위치를 원점으로 회귀시킴으로써, 장소의 제약 없이 걷거나 달릴 수 있도록 한다. Thus, the wearable treadmill 200 compensates for a change in the position of the user 300, so that the user 300 can physically walk at the same position. Accordingly, the wearable treadmill 200 according to an embodiment of the present invention returns the position of the user 300 to the origin even when the user 300 performs walking, thereby allowing him / her to walk or run without restriction.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀의 구성을 나타낸 블록도이다. 2 is a block diagram showing the configuration of a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 착용형 트레드밀(200)는 센서부(210), 제어부(220), 통신부(230) 및 구동부(240)를 포함한다. 2, the wearable treadmill 200 includes a sensor unit 210, a control unit 220, a communication unit 230, and a driving unit 240.

먼저, 센서부(210)는 사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집한다. 이때, 센서부(210)는 광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 이용하여 센서 데이터를 수집할 수 있다. First, the sensor unit 210 collects sensor data corresponding to one foot of the user. At this time, the sensor unit 210 may collect sensor data using at least one of an optical sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell.

그리고 센서부(210)는 사용자의 일측 발이 지면에서 떨어져 있는 경우, 일측 발의 동작 경로에 상응하는 센서 데이터를 수집할 수 있다. 반면, 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 경우, 센서부(210)는 일측 발의 하중에 상응하는 센서 데이터를 수집할 수 있다. The sensor unit 210 may collect sensor data corresponding to an operation path of one foot when one foot of the user is away from the ground. On the other hand, when one foot of the user touches the ground, the sensor unit 210 may collect sensor data corresponding to the load of one foot.

이때, 센서부(210)는 광 센서, 레이저 센서 및 카메라 센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 측정하거나, IMU 등의 관성 센서를 이용하여 지면에서 떨어진 상태의 발의 동작 경로를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the sensor unit 210 measures an optical flow using at least one of an optical sensor, a laser sensor, and a camera sensor, or uses an inertial sensor such as an IMU to measure the motion path of the foot away from the ground Sensor data can be collected by measurement.

또한, 센서부(210)는 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 이용하여 지면에 닿은 발에서 발생하는 하중의 압력 분포를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수도 있다.Also, the sensor unit 210 may collect sensor data by measuring a pressure distribution of a load generated at the foot contacting the ground using at least one of a pressure sensor and a load cell.

그리고, 센서부(210)는 사용자의 타측 발에 상응하는 착용형 트레드밀의 센서부와 센서 데이터를 공유할 수 있다. The sensor unit 210 may share sensor data with a sensor unit of a wearable treadmill corresponding to the other foot of the user.

다음으로 제어부(220)는 수집된 센서 데이터를 기반으로, 사용자의 보행 정보를 추정한다. 또한, 제어부(220)는 센서 데이터를 기반으로 사용자의 보행 정보를 예측할 수도 있다. Next, the control unit 220 estimates the user's walking information based on the collected sensor data. Also, the controller 220 may predict the user's walking information based on the sensor data.

이때, 제어부(220)는 사용자의 일측 발 및 타측 발 중 적어도 어느 하나에 상응하는 센서 데이터를 기반으로, 사용자의 걸음 폭, 이동 방향, 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보행 정보를 추정할 수 있다. 여기서, 타측 발에 상응하는 센서 데이터는 센서부(210)가 타측 발에 상응하는 착용형 트레드밀의 센서부로부터 수신한 센서 데이터를 의미할 수 있다. At this time, the controller 220 estimates walking information including at least one of the walking width, the moving direction, and the center of gravity of the user based on the sensor data corresponding to at least one of the one foot and the other foot of the user can do. Here, the sensor data corresponding to the other foot may be sensor data received from the sensor unit of the wearing type treadmill in which the sensor unit 210 corresponds to the other foot.

또한, 제어부(220)는 추정된 사용자의 보행 정보를 기반으로, 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 구동 제어 신호를 생성한다. 제어부(220)는 지면에 닿아있는 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼 보상하도록 하는 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. In addition, the controller 220 generates a drive control signal for compensating for a positional change according to the user's walking based on the estimated user's walking information. The control unit 220 can generate a drive control signal for compensating for a driving unit corresponding to one foot of the user who is touching the ground by a positional change caused by the user's walking.

그리고 제어부(220)는 사용자의 이동 방향 및 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수도 있다. The control unit 220 may generate a drive control signal for maintaining the walking stability of the user based on at least one of the moving direction of the user and the position of the center of gravity.

통신부(230)는 추정된 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송한다. 통신부(230)는 추정된 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송함으로써, 가상 현실 엔진이 사용자의 보행에 상응하도록 가상 현실에 상응하는 배경 영상 및 아바타 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있도록 한다. The communication unit 230 transmits the estimated walking information to the virtual reality engine. The communication unit 230 transmits the estimated walking information to the virtual reality engine so that the virtual reality engine can control at least one of the background image and the avatar corresponding to the virtual reality so as to correspond to the user's walking.

마지막으로 구동부(240)는 보행에 따른 사용자의 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일해지도록, 구동 제어 신호를 기반으로 구동된다. 이때, 구동부(240)는 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태일 수 있으며, 구동부(240)는 구동 제어 신호에 상응하도록 발생된 속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나에 의해 구동 될 수 있다. Finally, the driving unit 240 is driven based on the driving control signal so that the physical position of the user following the walking is the same as the pre-walking position. At this time, the driving unit 240 may be in the form of at least one of an omnidirectional motor and a belt-type actuator, and the driving unit 240 may include at least one of a speed, an angle, an output torque, Lt; / RTI >

그리고 지면에 닿아있는 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부(240)는, 제어부(220)가 생성한 구동 제어 신호를 기반으로 사용자의 위치가 보행 전 위치로 회귀하도록 구동될 수 있다. 또한, 구동부(240)는 구동 제어 신호를 기반으로 구동되어 사용자의 보행 안정성을 유지할 수 있다. The driving unit 240 corresponding to one foot of the user who touches the ground can be driven to return the user's position to the pre-gait position based on the driving control signal generated by the control unit 220. [ Also, the driving unit 240 may be driven based on the driving control signal to maintain the user's walking stability.

이와 같이, 구동부(240)는 착용형 트레드밀(200)을 이용하는 사용자의 물리적 위치가 고정되도록 구동됨으로써, 사용자가 가상 현실용 트레드밀 서비스를 이용하면서 발생할 수 있는 벽이나 기타 장애물과의 충돌을 예방할 수 있다. In this way, the driving unit 240 is driven so that the physical position of the user using the wearable treadmill 200 is fixed, thereby preventing a collision with a wall or other obstacles that may occur when a user uses the virtual reality treadmill service .

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀의 구조를 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary view showing the structure of a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 양 발에 착용되는 신발 형태로 구현될 수 있으며, 사용자가 착용한 신발에 부착 또는 결합되는 형태로 구현될 수 있다. 그리고 왼발용 착용형 트레드밀과 오른발용 착용형 트레드밀은 사람의 발 형상에 따라 서로 대칭되는 형태일 수 있다. As shown in FIG. 3, the wearable treadmill 200 may be embodied as a shoe to be worn on both feet of a user, or may be attached to or attached to a shoe worn by a user. The left-foot wearable treadmill and the right-foot wear treadmill may be symmetrical to each other according to the shape of the foot of a person.

착용형 트레드밀(200)은 신발의 밑창에 해당하는 부분에 센서부(210)가 구비될 수 있다. 센서부(210)는 광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나의 센서를 포함할 수 있으며, 센서부(210)는 사용자의 발에 상응하는 센서 데이터를 수집한다. The wearable treadmill 200 may be provided with the sensor unit 210 at a portion corresponding to the sole of the shoe. The sensor unit 210 may include at least one of an optical sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell. The sensor unit 210 may collect sensor data corresponding to a user's foot do.

이때, 센서부(210)는 광 센서, 레이저 센서 및 카메라 센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 측정하거나, IMU 등의 관성 센서를 이용하여 발의 동작 경로를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the sensor unit 210 measures an optical flow using at least one of an optical sensor, a laser sensor, and a camera sensor, measures an action path of the foot using an inertial sensor such as an IMU, Can be collected.

또한, 센서부(210)는 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 이용하여 지면에 닿은 발에서 발생하는 하중의 압력 분포를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수도 있다. Also, the sensor unit 210 may collect sensor data by measuring a pressure distribution of a load generated at the foot contacting the ground using at least one of a pressure sensor and a load cell.

그리고 제어부(220)는 센서부(210)로부터 수집된 센서 데이터 및 타측 발에 상응하는 착용형 트레드밀(200)로부터 공유된 센서 데이터 중 적어도 어느 하나를 기반으로 사용자의 보행 정보를 추정한다. The control unit 220 estimates the walking information of the user based on at least one of the sensor data collected from the sensor unit 210 and the sensor data shared from the wearable treadmill 200 corresponding to the other foot.

또한, 제어부(220)는 구동부(240)를 제어하기 위한 신호인 구동 제어 신호를 생성한다. 이때, 제어부(220)는 사용자의 이동 방향 및 무게 중심 등을 추가적으로 고려하여, 보행 안정성을 유지하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수도 있다. 설명의 편의상 제어부(220)는 사용자의 뒤꿈치 윗 부분에 구비되는 것으로 표시하였으나 제어부(220)의 위치는 이에 한정되지 않는다. In addition, the controller 220 generates a drive control signal, which is a signal for controlling the driver 240. At this time, the controller 220 may further generate a drive control signal for maintaining the gait stability by additionally considering the moving direction and the center of gravity of the user. For convenience of explanation, the control unit 220 is provided at the upper portion of the user's heel, but the position of the control unit 220 is not limited thereto.

다음으로 통신부(230)는 수집된 사용자의 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송한다. 이때, 통신부(230)는 무선 통신을 수행하여 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송할 수 있으며, 무선 통신의 종류는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 무선 유에스비(Wireless USB), 울트라와이드밴드(Ultra Wide Band, UWB), 지그비(ZIGBEE), 무선 주파수 통신(Radio Frequency, RF) 및 적외선 통신(Infrared Data Association, IrDA) 등을 예로 들 수 있으며, 통신부(230)가 수행하는 무선 통신의 종류는 이에 한정되지 않는다. Next, the communication unit 230 transmits the collected user's walking information to the virtual reality engine. At this time, the communication unit 230 may perform wireless communication and transmit the walking information to the virtual reality engine. The wireless communication may be Wi-Fi, Bluetooth, Near Field Communication (NFC), wireless USB Wireless Wide Area Network (WUSB), Ultra Wide Band (UWB), ZigBee, Radio Frequency (RF) and Infrared Data Association (IrDA) The type of the wireless communication performed by the wireless communication device 100 is not limited thereto.

도 3에서, 설명의 편의상 통신부(230)가 사용자의 아킬레스건 부분에 구비되는 것으로 표시하였으나, 통신부(230)의 위치는 이에 한정되지 않는다. In FIG. 3, for convenience of explanation, the communication unit 230 is shown as being provided in the Achilles' heel portion of the user, but the position of the communication unit 230 is not limited thereto.

그리고 구동부(240)는 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 구동 제어 신호에 의해 구동된다. 이때, 구동부(240)는 구동 제어 신호에 상응하도록 구동됨으로써, 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하거나, 사용자의 보행 안정성을 유지할 수 있다. The driving unit 240 includes at least one of an omni-directional motor and a belt-type actuator, and is driven by a driving control signal. At this time, the driving unit 240 is driven to correspond to the driving control signal, thereby compensating for the positional change due to the user's walking or maintaining the walking stability of the user.

이하에서는 도 4를 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀에 의해 수행되는 착용형 트레드밀 제어 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a wearable treadmill control method performed by a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling a wearable treadmill according to an embodiment of the present invention.

먼저, 착용형 트레드밀(200)는 센서 데이터를 수집하고, 타측 발에 상응하는 착용형 트레드밀과 센서 데이터를 공유한다(S410). First, the wearable treadmill 200 collects sensor data, and shares the wearable treadmill and sensor data corresponding to the other foot (S410).

사용자의 일측 발에 착용된 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집한다. 예를 들어, 착용형 트레드밀(200)이 사용자의 왼발에 착용된 경우, 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 왼발에 상응하는 센서 데이터를 수집한다. The wearable treadmill 200 worn on one foot of the user collects sensor data corresponding to one foot of the user. For example, when the wearable treadmill 200 is worn on the user's left foot, the wearable treadmill 200 collects sensor data corresponding to the user's left foot.

이때, 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 일측 발이 지면으로부터 떨어져 있는지, 지면에 닿아있는지 여부를 판단한 후, 지면에 닿아있는지 여부에 따라 서로 다른 센서 데이터를 수집할 수 있다. At this time, the wearable treadmill 200 may determine whether one foot of the user is distant from the ground or touches the ground, and then collect different sensor data depending on whether or not the user touches the ground.

사용자의 일측 발이 지면으로부터 떨어져 있는 것으로 판단된 경우, 착용형 트레드밀(200)은 일측 발의 동작 경로에 상응하는 센서 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 착용형 트레드밀(200)은 광 센서, 레이저 센서 및 카메라 센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 측정하거나, IMU 등의 관성 센서를 이용하여 지면에서 떨어진 상태의 발의 동작 경로를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수 있다.If it is determined that one foot of the user is distant from the ground, the wearable treadmill 200 may collect sensor data corresponding to the motion path of one foot. At this time, the wearable treadmill 200 measures an optical flow using at least one of an optical sensor, a laser sensor, and a camera sensor, or uses an inertial sensor such as an IMU to measure a motion path of a foot To collect sensor data.

반면, 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 것으로 판단된 경우, 착용형 트레드밀(200)은 일측 발의 하중에 상응하는 센서 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 착용형 트레드밀(200)은 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 이용하여 지면에 닿은 발에서 발생하는 하중의 압력 분포를 측정하여 센서 데이터를 수집할 수 있다.On the other hand, when it is determined that one foot of the user is touching the ground, the wearable treadmill 200 can collect sensor data corresponding to the load of one foot. At this time, the wearable treadmill 200 can collect sensor data by measuring the pressure distribution of the load generated at the foot contacting the ground by using at least one of the pressure sensor and the load cell.

그리고 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 타측 발에 상응하는 착용형 트레드밀과 수집된 센서 데이터를 공유할 수 있다. 착용형 트레드밀(200)이 사용자의 왼발에 착용된 경우, 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 오른발에 착용된 착용형 트레드밀로 왼발에 상응하는 센서 데이터를 전송하고, 오른발에 상응하는 센서 데이터를 수신할 수 있다. The wearable treadmill 200 may share collected sensor data with a wearable treadmill corresponding to the other foot of the user. When the wearable treadmill 200 is worn on the user's left foot, the wearable treadmill 200 transmits sensor data corresponding to the left foot with wearable treadmill worn on the user's right foot, and receives sensor data corresponding to the right foot can do.

다음으로 착용형 트레드밀(200)는 사용자의 보행 정보를 추정한다(S420). Next, the wearable treadmill 200 estimates the user's walking information (S420).

착용형 트레드밀(200)은 S410 단계에서 수집된 센서 데이터 및 타측 발에 상응하는 센서 데이터 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 사용자의 보행 정보를 추정할 수 있다. 이때, 사용자의 보행 정보는 사용자의 걸음 폭, 이동 방향 및 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The wearable treadmill 200 can estimate the walking information of the user based on at least one of the sensor data collected in step S410 and the sensor data corresponding to the other foot. At this time, the walking information of the user may include at least one of the walking width, the moving direction and the center of gravity of the user.

그리고 착용형 트레드밀(200)는 구동 제어 신호를 생성한다(S430). The wearable treadmill 200 generates a drive control signal (S430).

착용형 트레드밀(200)은 S420 단계에서 추정 또는 예측된 사용자의 보행 정보를 기반으로, 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 구동 제어 신호는 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 신호이거나, 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 구동 제어 신호일 수 있다. The wearable treadmill 200 may generate a drive control signal based on the walking information of the user estimated or predicted in step S420. Here, the drive control signal may be a signal for compensating for a positional change caused by the user's walking, or may be a drive control signal for maintaining the walking stability of the user.

착용형 트레드밀(200)은 지면에 닿아있는 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼을 보상하여 사용자가 다시 원래의 위치로 회귀하도록 하는 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 착용형 트레드밀(200)은 추가적으로 사용자의 이동 방향 및 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 고려하여, 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수도 있다. The wearable treadmill 200 can generate a drive control signal for compensating for the positional change caused by the user's walking and returning the user to the original position again by the drive unit corresponding to one foot of the user who touches the ground . In addition, the wearable treadmill 200 may further generate a drive control signal for maintaining the walking stability of the user in consideration of at least one of the moving direction of the user and the position of the center of gravity.

또한, 착용형 트레드밀(200)는 가상 현실 엔진으로 사용자의 보행 정보를 전송한다(S440). In addition, the wearable treadmill 200 transmits the user's walking information to the virtual reality engine (S440).

착용형 트레드밀(200)은 가상 현실 엔진으로 S420 단계에서 추정된 사용자의 보행 정보를 전송하여, 가상 현실 엔진이 사용자의 보행 정보에 상응하는 배경 영상을 출력하거나, 사용자의 보행 정보에 상응하도록 아바타를 제어할 수 있도록 한다. The wearable treadmill 200 transmits the walk information of the user estimated in step S420 to the virtual reality engine so that the virtual reality engine outputs the background image corresponding to the walking information of the user or the avatar Control.

설명의 편의상, 착용형 트레드밀(200)이 구동 제어 신호를 생성한 후 가상 현실 엔진으로 사용자의 보행 정보를 전송하는 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 착용형 트레드밀(200)은 S420 단계에서 사용자의 보행 정보를 추정한 후 가상 현실 엔진으로 사용자의 보행 정보를 전송하거나, S430 단계와 동시에 S440 단계를 수행하여 사용자의 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송할 수도 있다. The wearable treadmill 200 transmits the user's walking information to the virtual reality engine after generating the driving control signal. However, the present invention is not limited to this, After the information is estimated, the user's walking information may be transmitted to the virtual reality engine. Alternatively, the user's walking information may be transmitted to the virtual reality engine by performing step S440 and step S430.

마지막으로, 착용형 트레드밀(200)는 구동 제어 신호를 기반으로 구동한다(S450). Finally, the wearable treadmill 200 drives based on the drive control signal (S450).

착용형 트레드밀(200)은 구동 제어 신호를 기반으로 구동부를 구동한다. 이때, 구동부는 전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태일 수 있다. 그리고 착용형 트레드밀(200)은 구동 제어 신호에 상응하도록 구동하여, 사용자의 위치를 보행 전 위치로 회귀시킬 수 있다. 또한 착용형 트레드밀(200)은 사용자의 보행 안정성을 유지할 수 있다. The wearable treadmill 200 drives the driving unit based on the driving control signal. At this time, the driving unit may be in the form of at least one of an omni-directional motor and a belt type actuator. The wearable treadmill 200 may be driven to correspond to the drive control signal to return the user's position to the pre-gait position. In addition, the wearable treadmill 200 can maintain the walking stability of the user.

이하에서는 도 5를 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀이 사용자의 왼발 및 오른발에 각각 착용된 경우, 착용형 트레드밀 시스템의 동작에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the wearable treadmill system will be described in more detail with reference to FIG. 5 when the wearable treadmill according to an embodiment of the present invention is worn on each of the left and right feet of the user.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 트레드밀 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a wearable treadmill system according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 착용형 트레드밀(200_a)은 사용자의 좌측 발에 착용된 착용형 트레드밀을 의미하고, 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 사용자의 우측 발에 착용된 착용형 트레드밀을 의미할 수 있다. 5, the first wearable treadmill 200_a means a wearable treadmill worn on the left foot of the user, the second wearable treadmill 200_b refers to a wearable treadmill worn on the user's right foot, . ≪ / RTI >

먼저, 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 각각 센서 데이터를 수집하고, 수집된 센서 데이터를 상호 공유한다(S510, S515). S510 단계 및 S15 단계는 도 4의 S410 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다. First, the first wearable treadmill 200_a and the second wearable treadmill 200_b collect sensor data and share the collected sensor data with each other (S510, S515). Steps S510 and S15 are substantially the same as those of step S410 of FIG. 4, and redundant explanations are omitted.

다음으로 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 각각 센서 데이터를 기반으로 보행 정보를 추정하고, 추정된 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송한다(S520, S525). Next, the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b respectively estimate the walking information based on the sensor data and transmit the estimated walking information to the virtual reality engine (S520 and S525).

이때, 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b) 각각은 수집된 센서 데이터 및 공유된 타측 발에 상응하는 센서 데이터 중 적어도 어느 하나를 기반으로 보행 정보를 추정할 수 있다. At this time, each of the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b can estimate the walking information based on at least one of the collected sensor data and the sensor data corresponding to the shared other foot.

착용형 트레드밀(200_a, 200_b)이 보행 정보를 추정하는 과정은 도 4의 S420 단계와 실질적으로 동일하고, 추정된 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송하는 과정은 도 4의 S440 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다. The process of estimating the walking information by the wearable treadmills 200_a and 200_b is substantially the same as that of step S420 of FIG. 4, and the process of transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine is substantially the same as that of step S440 of FIG. , Redundant explanations are omitted.

도 4에서 착용형 트레드밀은 사용자의 보행 정보를 추정한 후, 구동 제어 신호를 생성하고, 가상 현실 엔진으로 보행 정보를 전송하는 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 착용형 트레드밀(200_a, 200_b)은 보행정보를 추정하고, 추정된 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송한 후 구동 제어 신호를 생성할 수도 있다. 4, the wearable treadmill estimates the user's walking information, generates the driving control signal, and transmits the walking information to the virtual reality engine. However, the present invention is not limited to this, and the wearable treadmills 200_a, And may generate the driving control signal after transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine.

그리고 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 각각 구동 제어 신호를 생성한다(S530, S535). The first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b generate driving control signals (S530 and S535), respectively.

제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 S520 단계 및 S525 단계에서 추정된 사용자의 보행 정보를 기반으로, 사용자의 물리적 위치를 원점으로 회귀시키거나, 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 구동 제어 신호를 생성한다. The first wearable treadmill 200_a and the second wearable treadmill 200_b return the physical position of the user to the origin based on the walking information of the user estimated in steps S520 and S525, And generates a drive control signal for maintaining the drive control signal.

제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)이 구동 제어 신호를 생성하는 과정은 도 4의 S430 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다. The process of generating the drive control signal by the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b is substantially the same as that of step S430 of FIG. 4, and a repetitive description will be omitted.

다음으로 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 각각 생성된 구동 제어 신호를 기반으로 구동부를 구동한다(S540, S545). Next, the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b drive the driving unit based on the generated driving control signals (S540 and S545).

제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)이 구동 제어 신호를 기반으로 구동하는 과정은 도 4의 S450 단계를 수행하는 과정과 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다. The process of driving the first wearing type treadmill 200_a and the second wearing type treadmill 200_b based on the driving control signal is substantially the same as the process of performing step S450 of FIG. 4, and a duplicate description will be omitted.

그리고 사용이 종료되었는지 여부를 판단하고(S550, S555), 사용 종료 명령이 입력될 때까지 S510 단계 내지 S545 단계의 수행을 반복할 수 있다. Then, it is determined whether the use is terminated (S550, S555), and steps S510 through S545 may be repeated until the use end command is input.

반면, 사용이 종료된 것으로 판단된 경우, 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 착용형 트레드밀(200_a, 200_b) 제어 과정을 종료한다. On the other hand, when it is determined that the use is finished, the first wearing-type treadmill 200_a and the second wearing-type treadmill 200_b terminate the controlling process of the wearing-type treadmill 200_a and 200_b.

이때, 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 가상 현실 엔진으로부터 사용 종료 명령을 수신하거나, 사용자로부터 사용 종료 명령을 입력받을 수 있다. 특히, 기 설정된 시간 동안 사용자의 보행이 감지되지 않은 경우, 제1 착용형 트레드밀(200_a) 및 제2 착용형 트레드밀(200_b)은 사용자로부터 사용 종료 명령을 수신한 것으로 판단하고, 트레드밀 제어 과정을 종료할 수 있다. At this time, the first wearable treadmill 200_a and the second wearable treadmill 200_b may receive a use end command from the virtual reality engine, or may receive a use end command from the user. Particularly, when the user's walking is not detected for a preset time, the first wearable treadmill 200_a and the second wearable treadmill 200_b judge that the use end command is received from the user, and ends the treadmill control process can do.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a computer system in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(600)에서 구현될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(600)은 버스(620)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(610), 메모리(630), 사용자 입력 장치(640), 사용자 출력 장치(650) 및 스토리지(660)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(600)은 네트워크(680)에 연결되는 네트워크 인터페이스(670)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(610)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(630)나 스토리지(660)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(630) 및 스토리지(660)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(631)이나 RAM(632)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, embodiments of the present invention may be implemented in a computer system 600, such as a computer readable recording medium. 6, the computer system 600 includes one or more processors 610, a memory 630, a user input device 640, a user output device 650, and a storage 630, which communicate with one another via a bus 620. [ 660 < / RTI > In addition, the computer system 600 may further include a network interface 670 connected to the network 680. The processor 610 may be a central processing unit or a semiconductor device that executes the processing instructions stored in the memory 630 or the storage 660. [ Memory 630 and storage 660 may be various types of volatile or non-volatile storage media. For example, the memory may include a ROM 631 or a RAM 632. [

따라서, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 구현된 방법이나 컴퓨터에서 실행 가능한 명령어들이 기록된 비일시적인 컴퓨터에서 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들이 프로세서에 의해서 수행될 때, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들은 본 발명의 적어도 한 가지 태양에 따른 방법을 수행할 수 있다.Thus, embodiments of the invention may be embodied in a computer-implemented method or in a non-volatile computer readable medium having recorded thereon instructions executable by the computer. When computer readable instructions are executed by a processor, the instructions readable by the computer are capable of performing the method according to at least one aspect of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 착용형 트레드밀 및 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. As described above, according to the wearable treadmill and the control method of the present invention, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applied. All or some of them may be selectively combined.

100: 가상현실 엔진 200: 착용형 트레드밀
210: 센서부 220: 제어부
230: 통신부 240: 구동부
300: 사용자 600: 컴퓨터 시스템
610: 프로세서 620: 버스
630: 메모리 631: 롬
632: 램 640: 사용자 입력 장치
650: 사용자 출력 장치 660: 스토리지
670: 네트워크 인터페이스 680: 네트워크
100: Virtual Reality Engine 200: Worn treadmill
210: sensor unit 220:
230: communication unit 240:
300: user 600: computer system
610: Processor 620: Bus
630: Memory 631: ROM
632: RAM 640: user input device
650: User output device 660: Storage
670: Network interface 680: Network

Claims (20)

사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집하고, 상기 사용자의 타측 발에 상응하는 센서부와 상기 센서 데이터를 공유하는 센서부,
수집된 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 보행 정보를 추정하고, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 제어부,
가상 현실에 상응하는 배경 영상 및 아바타 중 적어도 어느 하나를 상기 사용자의 보행에 상응하도록 제어하기 위하여, 추정된 상기 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송하는 통신부, 그리고
보행에 따른 상기 사용자의 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일하도록, 생성된 상기 구동 제어 신호를 기반으로 구동하는 구동부
를 포함하는 착용형 트레드밀.
A sensor unit for collecting sensor data corresponding to one foot of the user and sharing the sensor data with the sensor unit corresponding to the other foot of the user,
A control unit for estimating the walking information of the user based on the collected sensor data and generating a driving control signal for compensating for a positional change according to the user's walking,
A communication unit for transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine so as to control at least one of a background image and an avatar corresponding to the virtual reality to correspond to the user's walking;
A driving unit for driving based on the generated driving control signal so that the physical position of the user in accordance with the walking is the same as the pre-
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 사용자의 일측 발 및 상기 타측 발 중 적어도 어느 하나에 상응하는 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 걸음 폭, 이동 방향, 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 보행 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
The method according to claim 1,
Wherein,
Estimating the walking information including at least one of the walking width, the moving direction, and the center of gravity of the user based on the sensor data corresponding to at least one of the one foot of the user and the other foot Features a worn treadmill.
제2항에 있어서,
상기 가상 현실 엔진은,
수신된 상기 보행 정보에 상응하도록 상기 아바타의 자세 및 위치 중 적어도 어느 하나를 제어하거나, 출력되는 상기 배경 영상을 제어하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
3. The method of claim 2,
The virtual reality engine includes:
Controls at least one of an attitude and a position of the avatar so as to correspond to the received walking information, and controls the background image to be output.
제1항에 있어서,
상기 센서부는,
광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
The method according to claim 1,
The sensor unit includes:
A light sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell.
제4항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 사용자의 일측 발이 지면에서 떨어져있는 경우, 상기 일측 발의 동작 경로에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
5. The method of claim 4,
The sensor unit includes:
And collects the sensor data corresponding to the operation path of the one foot when the one foot of the user is away from the ground.
제5항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 경우, 상기 일측 발의 하중에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
6. The method of claim 5,
The sensor unit includes:
And collects the sensor data corresponding to the load of the one foot when one foot of the user touches the ground.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
지면에 닿아있는 상기 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼 보상하도록 하는 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein the driving unit generates the driving control signal for compensating for a driving unit corresponding to one foot of the user touching the ground by a positional change caused by the user's walking.
제7항에 있어서,
상기 구동부는,
전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
8. The method of claim 7,
The driving unit includes:
An electric motor, an electric motor, an electric motor, and an actuator.
제8항에 있어서,
상기 구동 제어 신호는,
속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
9. The method of claim 8,
Wherein the drive control signal comprises:
Speed, angle, output torque and / or force of the vehicle.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이동 방향 및 상기 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein the driving control signal generating unit generates the driving control signal for maintaining the walking stability of the user based on at least one of the moving direction and the position of the center of gravity.
착용형 트레드밀에 의해 수행되는 착용형 트레드밀 제어 방법에 있어서,
사용자의 일측 발에 상응하는 센서 데이터를 수집하는 단계,
상기 사용자의 타측 발에 상응하는 센서부와 상기 센서 데이터를 공유하는 단계,
수집된 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 보행 정보를 추정하는 단계,
상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화를 보상하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 단계,
가상 현실에 상응하는 배경 영상 및 아바타 중 적어도 어느 하나를 상기 사용자의 보행에 상응하도록 제어하기 위하여, 추정된 상기 보행 정보를 가상 현실 엔진으로 전송하는 단계, 그리고
보행에 따른 상기 사용자의 물리적 위치가 보행 전 위치와 동일하도록, 생성된 상기 구동 제어 신호를 기반으로 구동하는 단계
를 포함하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
A wearable treadmill control method performed by a wearable treadmill,
Collecting sensor data corresponding to one foot of the user,
Sharing the sensor data with a sensor unit corresponding to the other foot of the user,
Estimating the walking information of the user based on the collected sensor data,
Generating a drive control signal for compensating for a positional change caused by the user's walking;
Transmitting the estimated walking information to the virtual reality engine to control at least one of a background image and an avatar corresponding to the virtual reality to correspond to the user's walking; and
Driving based on the generated drive control signal so that the physical position of the user in accordance with the gait is the same as the pre-gait position
Wherein the treadmill is a treadmill.
제11항에 있어서,
상기 사용자의 보행 정보를 추정하는 단계는,
상기 사용자의 일측 발 및 상기 타측 발 중 적어도 어느 하나에 상응하는 상기 센서 데이터를 기반으로, 상기 사용자의 걸음 폭, 이동 방향, 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 보행 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The step of estimating the walking information of the user includes:
Estimating the walking information including at least one of the walking width, the moving direction, and the center of gravity of the user based on the sensor data corresponding to at least one of the one foot of the user and the other foot Wherein said method comprises the steps of:
제12항에 있어서,
상기 가상 현실 엔진은,
수신된 상기 보행 정보에 상응하도록 상기 아바타의 자세 및 위치 중 적어도 어느 하나를 제어하거나, 출력되는 상기 배경 영상을 제어하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The virtual reality engine includes:
Controlling at least one of an attitude and a position of the avatar so as to correspond to the received walking information, and controlling the outputted background image.
제11항에 있어서,
상기 센서 데이터를 수집하는 단계는,
광 센서, 레이저 센서, 카메라 센서, 관성 센서, 압력 센서 및 로드셀 중 적어도 어느 하나로부터 상기 센서 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The step of collecting the sensor data comprises:
Wherein the sensor data is collected from at least one of an optical sensor, a laser sensor, a camera sensor, an inertial sensor, a pressure sensor, and a load cell.
제14항에 있어서,
상기 센서 데이터를 수집하는 단계는,
상기 사용자의 일측 발이 지면에서 떨어져있는 경우, 상기 일측 발의 동작 경로에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
15. The method of claim 14,
The step of collecting the sensor data comprises:
Wherein the sensor data corresponding to the operation path of the one foot is collected when the one foot of the user is distant from the ground.
제15항에 있어서,
상기 센서 데이터를 수집하는 단계는,
상기 사용자의 일측 발이 지면에 닿아있는 경우, 상기 일측 발의 하중에 상응하는 상기 센서 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
16. The method of claim 15,
The step of collecting the sensor data comprises:
Wherein the sensor data corresponding to the load of the one foot is collected when the one foot of the user touches the ground.
제12항에 있어서,
상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계는,
지면에 닿아있는 상기 사용자의 일측 발에 상응하는 구동부가, 상기 사용자의 보행에 따른 위치 변화만큼 보상하도록 하는 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of generating the drive control signal comprises:
Wherein the driving control unit generates the driving control signal for compensating for a driving unit corresponding to one foot of the user who touches the ground by a positional change caused by the user's walking.
제17항에 있어서,
상기 구동 제어 신호는,
전방향 모터 및 벨트 타입 액츄에이터 중 적어도 어느 하나의 형태인 구동부를 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the drive control signal comprises:
Wherein the signal is a signal for controlling a driving part in the form of at least one of an omnidirectional motor and a belt type actuator.
제18항에 있어서,
상기 구동 제어 신호는,
속도, 각도, 출력 토크 및 힘 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the drive control signal comprises:
Speed, angle, output torque, and / or force of the wearer's treadmill.
제12항에 있어서,
상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 이동 방향 및 상기 무게 중심의 위치 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 사용자의 보행 안정성을 유지하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 착용형 트레드밀 제어 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of generating the drive control signal comprises:
Wherein the driving control signal for maintaining the walking stability of the user is generated based on at least one of the moving direction and the position of the center of gravity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109876369A (en) * 2019-03-28 2019-06-14 天津运筹天下科技有限公司 A kind of VR human-computer interaction all-round athletic event and universal treadmill

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