KR20200097668A - 자전거 시뮬레이터 - Google Patents

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KR20200097668A
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Abstract

본 발명은 거치된 자전거의 전륜과 후륜이 동일 평면상에 배치되어 지지되는 자전거 시뮬레이터로서, 거치된 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 롤러 및 상기 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜 롤러를 포함하며, 전륜 롤러가 전륜을 지지하는 제1 지지점과 후륜 롤러가 후륜을 지지하는 제2 지지점이 동일 평면상에 배치됨으로써 실질적인 평면 주행로를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 주행 모드에 따라 경사 각도를 조정할 수 있는 다양한 주행 모드를 구현함으로써, 실제 라이딩 상황과 극히 유사한 다이나믹한 체험이 이루어질 수 있는 자전거시뮬레이터를 제공할 수 있다.

Description

자전거 시뮬레이터{Bicycle Simulator}
본 발명은 가상 주행을 위한 자전거시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실내공간에서 다양한 주행 경로를 가상적으로 체험하고, 운동효과를 누릴 수 있는 자전거 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로 자전거 트레이너 또는 자전거 롤러라는 명칭의 자전거 운동기구는, 러닝머신과 함께 가장 널리 사용되는 실내 운동용 헬스기구로서, 회전 롤러나 거치대에 안착된 자전거에 탑승한 라이더가 페달을 이용하여 회전저항력(자력 등)이 가해진 휠을 회전시키도록 하는 방식으로 하체근력의 강화를 도모하게 된다.
이러한 종래 자전거 운동기구는, 날씨에 구애받지 않고 휠에 가해지는 회전저항력의 조절을 통해 상대적으로 짧은 시간의 운동만으로도 라이더에게 상당히 높은 운동효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
그렇지만, 종래 자전거 운동기구는, 밀폐된 실내공간 내에서 벽면 등을 마주한 채 단순히 회전저항력이 가해진 페달링 운동만을 지속하기 때문에 실제 자전거 라이딩시의 즐거움을 라이더에게 전혀 제공하지 못함에 따른 무료함이나 싫증으로 인해 연속성 있는 페달링 운동을 지속하기 어려운 문제가 있었다.
위와 같은 문제점을 개선하기 위해 선행기술 1(대한민국등록특허 제10-1677713호) 및 선행기술 2(대한민국등록특허 제10-1827306호)는 사이클 운동 기구에 관한 기술을 개시하고 있다.
선행기술 1 에서는 고정축(중심축)을 기준으로 회전하고 서로 상이한 외벽부 형상을 갖는 셋 이상의 롤러부를 교체함으로써 실제 자전거 라이딩시와 유사하게 다양한 노면 상태에 대한 주행경험을 라이더에게 제공할 수 있게 되며, 이로 인한 흥미유발을 통해 라이더는 연속성 있는 페달링 운동을 지속할 수 있게 되는 장점이 있다.
선행기술 2에서는 가상 노면을 구현할 수 있는 요철부가 롤러부를 따라 돌출함으로써 라이더에게 보다 안전한 주행경험 및 노면의 자연스러운 변화를 제공할 수 있다. 그러나 선행문헌 1 및 선행기술 2에서는 자전거의 전륜을 지지하는 전륜 롤러가 하나 배치되는 반면, 자전거의 후륜을 지지하는 후륜 롤러가 2개 배치됨으로써, 자전거의 전륜과 후륜 사이에 높이차이가 발생될 수 있으며, 이로 인해 평탄한 가상 노면을 구현하는 경우에도, 라이더는 실제 오르막을 구비하는 경사부를 주행하는 것과 동일한 주행을 경험하게 된다. 또한, 선행문헌 1 및 선행문헌 2에서 제시하는 사이클 운동 기구는 평탄한 가상 노면을 구현하고 있을 뿐, 산악 주행과 같은 경사를 구비하는 실제 주행 환경 및 라이더의 유형에 따른 다양한 주행모드를 구현하지 못하는 문제가 있다.
대한민국 특허등록공보 제10-1677713호 대한민국 특허등록공보 제10-1827306호
본 발명의 목적은 평탄한 가상 노면 환경을 구현하고자 하는 경우, 실제 주행환경과 일치하도록 자전거의 전륜과 후륜이 동일한 평면에 지지됨으로써, 라이더에게 불필요한 힘을 발생시키지 않는 자전거시뮬레이터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 산악 주행과 같이 경사를 구비하는 주행 상태를 구현함으로써, 실제 라이딩 상황과 극히 유사한 다이나믹한 체험이 이루어질 수 있는 자전거시뮬레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터는 거치된 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 롤러; 및 상기 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜 롤러;를 포함하며, 상기 전륜 롤러가 상기 전륜을 지지하는 제1 지지점과 상기 후륜 롤러가 상기 후륜을 지지하는 제2 지지점이 동일 평면상에 배치될 수 있다.
상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 를 더 포함하며, 상기 전륜 롤러 및 상기 후륜 롤러는 상기 베이스부에 대해 일 방향을 따라 이동 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 상기 베이스부의 전단부를 지면과 수직한 방향을 따라 상하 방향으로 이동시키는 제1 승강부; 및 상기 베이스부의 후단부를 지면과 수직한 방향을 따라 상하 방향으로 이동시키는 제2 승강부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부에 구동력을 인가하는 제1 구동부; 및 상기 제1 구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
라이더에게 경사부를 구비하는 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 디스플레이부;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 디스플레이부에 표시된 상기 경사부의 경사각에 대응하도록 상기 제1 구동부를 제어하여, 상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부 중 하나 이상에 구동력을 인가할 수 있다.
상기 전륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 제1 속도측정부; 상기 후륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 제2 속도측정부; 상기 전륜 롤러에 회전력을 인가하는 제2-1 구동부; 및 상기 후륜 롤러에 회전력을 인가하는 제2-2 구동부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 승강부 또는 상기 제2 승강부가 상기 베이스부를 상하 방향으로 이동시키는 경우, 상기 전륜 또는 상기 후륜의 회전 속도가 일정하도록 상기 제2-1 구동부 또는 상기 제2-2 구동부 중 하나 이상이 상기 전륜 롤러 또는 상기 후륜 롤러에 회전력을 인가할 수 있다.
상기 전륜 롤러와 상기 후륜 롤러 사이에 연결되어 상기 전륜 롤러 및 상기 후륜 롤러 중 어느 하나의 회전력을 나머지 하나에 전달하는 벨트;를 더 포함할 수 있다.
상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 를 더 포함하며, 상기 벨트는 상기 베이스부의 외측 측부에 배치되어 상기 전륜 롤러와 상기 후륜 롤러를 연결할 수 있다.
상기 제1 속도측정부 또는 상기 제2 속도 측정부 중 하나 이상에서 산출된 주행속력에 따라 라이더에게 가변적인 바람을 제공하는 송풍장치;를 더 포함할 수 있다.
상기 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 상기 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 프레임 지지부의 하부에 배치되어 라이더에게 인가되는 충격을 완화하는 충격 완화 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부는 중공형 실린더, 상기 중공형 실린더에 삽입되어 이동하는 피스톤 및 상기 피스톤의 일 단부에 압력을 가하는 유체를 포함할 수 있다.
주행 모드 및 주행 환경를 입력하기 위한 입력부;를 더 포함할 수 있다.
상기 입력부는 인공지능 기반의 챗봇을 이용하여 질의를 전송하고 응답을 수신하는 단말 장치일 수 있다.본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터를 작동하는 방법으로서, 주행모드를 입력하는 단계; 상기 주행모드에 따라 라이더에게 경사부를 구비하는 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 단계; 및 상기 주행환경에 제공된 상기 경사부의 경사각에 대응하도록 상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부 중 하나 이상에 구동력을 인가하는 단계; 상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부 중 하나 이상으로부터 인가된 구동력에 의해 상기 베이스부의 전단부 또는 후단부를 지면과 수직한 방향을 따라 상하 방향으로 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 주행환경이 평지인 경우, 상기 제1 승강부 및 상기 제2 승강부에 구동력이 인가되지 않으며, 상기 전륜 롤러가 상기 전륜을 지지하는 제1 지지점과 상기 후륜 롤러가 상기 후륜을 지지하는 제2 지지점이 동일 평면상에 배치될 수 있다.
상기 자전거의 전륜 또는 후륜의 회전 속도를 측정하는 단계; 및 상기 제1 승강부 또는 상기 제2 승강부가 상기 베이스부를 상하 방향으로 이동시키는 경우, 상기 전륜 또는 상기 후륜의 회전 속도가 일정하도록 상기 전륜 롤러 또는 상기 후륜 롤러에 회전력을 인가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 전륜 또는 상기 후륜의 회전 속도는 속도측정부에 의해 측정되며, 상기 상기 전륜 롤러 및 상기 후륜 롤러에 인가되는 회전력은 제2-1 구동부 및 제2-2 구동부에 의해 생성될 수 있다
본 발명에 의하면, 실제 주행환경과 일치하도록 자전거의 전륜과 후륜이 동일한 평면에 지지됨으로써 실제 평지를 주행하는 것과 동일한 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 불필요한 힘을 배제한 채, 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.
또한, 전륜 롤러 및 후륜 롤러를 지지하는 베이스부의 전단부 또는 후단부를 상승 또는 하강시킴에 따라 자전거에 탑승한 라이더는 경사부를 구비하는 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.
나아가 제어부, 속도측정부, 송풍장치 및 디스플레이장치 등이 각각 유기적으로 결합되어 제어 작동되는 경우, 라이더는 더욱 사실감 있고 흥미 넘치는 가상적 라이딩 환경을 제공받을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 지지부의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 자전거시뮬레이터의 부분 사시도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 평면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다.
도 7은 도 6a에 도시된 A-A 선을 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 작동 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예들에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예들에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.
이하의 실시예들에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예들 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 사시도이다. 도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 지지부의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는, 실제 평지 주행환경과 일치하도록 자전거 시뮬레이터(1)에 지지된 자전거(10)의 전륜과 후륜이 동일한 평면에 지지됨으로써, 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)가 실제 평지를 주행하는 것과 동일한 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 불필요한 힘을 배제한 채, 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.
또한, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)를 지지하는 베이스부(20)의 전단부 또는 후단부를 상승 또는 하강시킴에 따라 경사부를 구비하는 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.
위에서 언급한 자전거(10)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)만을 위해 특별하게 제작된 것은 물론이고, 현재 다양한 제조회사에서 시판 중인 자전거(10)를 모두 포괄하는 개념이다. 이러한 자전거(10)는, 자전거(10)의 몸체를 이루는 자전거프레임(11)과, 자전거프레임(11)에 회전 가능하게 장착되는 전륜(14) 및 후륜(12)과, 라이더(R)의 페달링을 후륜(12)의 회전력으로 변환하는 구동계(크랭크, 체인, 변속기 등)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는, 상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구현하기 위해, 베이스부(20), 프레임 지지부(30), 전륜 롤러(40), 후륜 롤러(50), 제1 승강부(61), 제2 승강부(62), 제1 구동부(63), 제어부(70), 제1 및 제2 속도측정부(71-1, 71-2), 송풍장치(72), 디스플레이장치(75), 제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 상술한 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부(20)는 지면에 고정되어 자전거(10)를 지지할 수 있는 지지 부재이다. 일 예로서, 베이스부(20)는 후술하게 될 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)가 안착될 수 있는 사각 프레임 형상으로 마련될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)가 안착될 수 있는 임의의 지지부재로 마련되어도 무방하다. 또한, 일 예시에 따른 베이스부(20)에는 프레임 지지부(30)가 고정될 수 있는 지지 프레임(21)이 베이스부(20)의 양 측부를 가로질러 배치될 수 있다.
프레임 지지부(30)는 자전거 프레임(11)에 탈착 가능하도록 결합되어 자전거(10)의 위치를 안정적으로 고정하는 지지부재이다. 일 예로서, 프레임 지지부(30)는 일 방향을 따라 연장된 직선 로드 형상의 지지 부재인 지지 바(31), 및 고정 지지부(32)를 포함할 수 있다.
지지 바(31)의 일 단부에는 클램프 장치(310)가 배치되어 자전거프레임(11) 일측(다운튜브)을 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 이때, 클램프 장치(310)는 자전거프레임(11) 일측(다운튜브)이 탈착 가능하게 결합될 수 있는 제1 클램프(311) 및 제2 클램프(312)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 클램프 장치(310)는 분리 가능한 형태로 마련될 수 있다. 이에 따라 거치되는 자전거(10)의 유형에 따라 클램프 장치(310)를 교환하여 자전거(10)를 지지할 수 있다. 또한 클램프 장치(10)는 거치되는 자전거프레임(11)의 일측을 지지하기 위해 전자석을 이용하거나, 서로 상응하는 형상의 잠금장치를 이용하거나, 암수 형태의 스크류 잠금 장치로 구현될 수도 있다. 일 예로서, 클램프 장치(10)는 특정한 자력, 예를 들어 S극 또는 N극의 자력을 구비하도록 마련될 수 있다. 이때, 자전거 프레임(11)에는 클램프 장치(10)와 상이한 자력을 구비하는 끼움부(미도시)가 배치될 수 있다. 이에 따라 자전거 프레임(11)은 클램프 장치(10)에 비접촉 방식으로 지지될 수도 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 자전거프레임(11)의 일측을 지지할 수 있는 다른 유형의 잠금 장치로 구현되어도 무방하다.
고정 지지부(32)는 중공형의 로드 형상으로 마련되어 지지 바(31)의 타 단부가 삽입되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 고정 지지부(32)의 일 단부는 베이스부(20)에 마련된 지지 프레임(21)에 고정되도록 배치될 수 있다. 또한, 고정 지지부(32)의 타 단부에는 지지 바(31)가 삽입되도록 배치되어 지지 바(31)가 Z축 방향을 따라 이동하도록 가이드할 수 있다.
충격 완화 부재(35)는 지지 바(31)의 타 단부에 배치되어 라이더(R)에게 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 일 예로서, 충격 완화 부재(35)는 탄성 부재로 마련되어 고정 지지부(32)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 이때, 충격 완화 부재(35)의 일 단부는 지지 바(31)의 타 단부를 지지할 수 있으며, 이에 따라 Z축 방향을 따라 라이더(R)에게 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
전륜 롤러(40)는, 자전거시뮬레이터(1) 상에 거치된 자전거(10)의 전륜(14)을 지지하며 전륜(14)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유 회전할 수 있도록 양 단부가 베이스부(20)와 연결될 수 있다.
후륜 롤러(50)는, 자전거시뮬레이터(1) 상에 거치된 자전거(10)의 후륜(12)을 지지하며 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유 회전할 수 있도록 양 단부가 베이스부(20)와 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)는, 전륜(14) 및 후륜(12)과 접촉한 상태로 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 무방하다. 따라서, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)의 종단면은 다각형, 타원형 또는 원형 등일 수 있다. 이때, 자전거(10)의 전륜(14) 및 후륜(12)은 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)의 상부면에서 자유롭게 이동될 수 있다.
일 예로서, 본 발명에 따른 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)는 전륜(14) 및 후륜(12)을 회전시키는 라이더(R)에게 이질적인 주행감이 제공되지 않으면서도 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전에 따른 원활한 회전이 이루어질 수 있도록, 원형의 종단면을 구비할 수 있다.
제1 승강부(61)는 베이스부(20)의 전단부를 지면과 수직한 방향, 예를 들어 Z축 방향을 따라 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 구동 장치이다. 제2 승강부(62)는 베이스부(20)의 후단부를 지면과 수직한 방향, 예를 들어 Z축 방향을 따라 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 이동 장치이다. 이때, 제1 승강부(61) 및 제2 승강부(62)는 제어부(70)에 의해 제어되는 제1 구동부(63)를 통해 구동력을 전달받을 수 있다. 베이스부(20)는 회전축(O)을 중심으로 상술한 제1 승강부(61) 및 제2 승강부(62)에 의해 회전할 수 있다. 이에 따라 베이스부(20)에 거치된 자전거(10)의 경사 각도를 다양하게 조정할 수 있다. 이와 관련된 보다 구체적인 사항은 도 6 내지 도 8b를 참조하여 후술한다.
제어부(70)는 자전거 시뮬레이터(1)의 전반적인 기능 및 동작을 제어하는 하드웨어일 수 있다. 제어부(70)는 하나의 마이크로프로세서 모듈의 형태로 구현되거나, 또는 둘 이상의 마이크로프로세서 모듈들이 조합된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 제어부(70)의 구현 형태는 어느 하나에 의해 제한되지 않는다.
제1 속도측정부(71-1)는 전륜(14)의 원주 크기 및 단위시간당 전륜(14)의 회전수로부터 주행속력을 산출하는 구성요소로서, 전륜(14)의 회전수를 정확하게 카운트하기 위해 전륜(14)과 인접한 위치에 설치될 수 있다. 제2 속도측정부(71-2)는 후륜(12)의 원주 크기 및 단위시간당 후륜(12)의 회전수로부터 주행속력을 산출하는 구성요소로서, 후륜(12)의 회전수를 정확하게 카운트하기 위해 후륜(12)과 인접한 위치에 설치될 수 있다.
송풍장치(72)는 제1 및 제2 속도측정부(71-1, 71-2)에서 산출된 주행속력에 따라 라이더(R)에게 가변적인 바람을 제공하기 위한 구성요소로서, 후술할 디스플레이장치(75)의 상단 좌우측에서 각각 라이더(R)를 지향한 상태로 한 쌍이 구비될 수 있다. 위와 같은　제1 및 제2 속도측정부(71-1, 71-2)로부터 실시간 산출된 주행속력은 라이더(R)에 의해 선택된 자전거 대회의 코스나 특정 지역에 대한 주행정보로서 제어부(70)에 전달될 수 있다. 그리고 주행속력을 전달받은 제어부(70)는 해당 속력에 대응하는 강도로 송풍장치(72)를 작동 제어함으로써, 라이더(R)에게 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩 체험을 제공하게 된다.
디스플레이장치(75)는 라이더(R)에게 자전거 대회의 코스 등에 대한 주행환경이나 운영체제 프로그램 등을 시각적으로 전달하는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 라이더(R)의 전방 시야각을 모두 포괄하는 크기의 곡면형 디스플레이 장치(75) 또는 라이더(R)가 착용하는 고글형 표시장치(미도시) 등이 될 수 있다. 일 예로서, 디스플레이장치(75)가 소정의 주행환경 등을 사실적으로 현시하는 경우, 라이더(R)는 실시간으로 제공되는 주행환경에 대응한 노면상태 정보에 기초하여 자전거(10)의 경사 각도를 다양하게 조정할 수 있다.
입력부(76)는 자전거 시뮬레이터(1)를 제어하기 위한 라이더(R)의 입력을 수신할 수 있다. 일 예로서, 입력부(76)는 인공지능 기반의 챗봇을 이용하여 질의를 전송하고 응답을 수신하는 단말일 수 있다. 여기서, 입력부(76)는, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 이때, 입력부(76)는, 네트워크를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 입력부(76)는, 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 네비게이션, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 이때, 제어부(70)는, 지능형　챗봇　기반 대화형 현장 지원 서비스 웹 페이지, 앱 페이지, 프로그램 또는 애플리케이션을 제공하는 서버의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(70)는, 복수의 시나리오와, 각각의 시나리오에 대한 답변을 미리 매핑하여　챗봇　데이터베이스에 저장하는 서버일 수 있다. 또한, 제어부(70)는, 입력부(76)에서 질문이나 요청을 하는 경우, 요청이나 질문을 분석하여 기 설정된 답변을 제공하거나,　챗봇　데이터베이스에 답변이 존재하지 않는 경우, 관리자 단말로 전송하는 서버일 수 있다. 또한, 제어부(70)는 질의 및 답변을 수집, 전처리, 분석 등을 통하여 분류 및 클러스터링한 후 학습시키는 서버일 수 있다. 이때, 제어부(70)는, 딥러닝 인공신경망 알고리즘을 이용하여 데이터 학습을 진행하는 서버일 수 있다.
또한, 입력부(76)를 이용한 라이더(R)의 입력은 버튼, 키 패드, 마우스, 트랙볼, 조그 스위치, 놉(knop) 등을 조작하는 입력, 터치 패드나 터치 스크린을 터치하는 입력, 음성 입력, 모션 입력, 생체 정보 입력(예를 들어, 홍채 인식, 지문 인식 등) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입력부(76)가 음성 입력 방식으로 입력 신호를 입력하는 경우, 라이더(R)가 시각장애인인 경우, 또는 라이더(R)의 두 손이 핸들에 고정되어 손을 사용할 수 없는 경우에도, 주행모드 등과 관련된 입력 신호를 제어부(70)에 전달할 수 있다.
제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)는 제1 및 제2 속도측정부(71-1, 71-2)에서 산출된 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50)의 회전속도에 따라 전륜 롤러(40) 또는 후륜 롤러(50)에 회전력을 인가할 수 있는 구동장치이다. 후술하게 될 주행 모드에 따라 자전거(10)의 경사 각도를 다양하게 조정될 수 있다. 이때, 제어부(70)는 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50)의 회전 속도가 동일하도록 제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)를 작동 제어함으로써, 라이더(R)에게 안정감 있는 라이딩 체험을 제공하게 된다.
도 4a는 본 발명에 다른 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다. 도 4b는 도 4a에 도시된 자전거시뮬레이터의 부분 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50)를 연결하는 벨트(95)가 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로서, 라이더(R)가 거치된 자전거(10)의 후륜(12)을 회전시켜는 경우, 후륜(12)의 회전력에 의해 후륜 롤러(50) 또한 회전할 수 있다. 이때, 후륜 롤러(50)의 회전력은 벨트(95)를 통해 전륜 롤러(40)로 전달될 수 있다. 이에 따라 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50)의 회전 속도가 동일하게 형성되어 라이더(R)에게 안정감 있는 라이딩 체험을 제공할 수 있다. 일 예로서, 벨트(95)는 교체 및 유지보수의 편의성을 위해 베이스부(20)의 외측 측부에 배치될 수 있다. 이때, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)는, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)의 외주면을 따라 배치된 베어링부(26)를 이용하여 별도의 회전축 없이 베이스부(20)에 대해 회전할 수 있다. 또한 이때, 벨트(95)는 전륜 롤러(40)와 후륜 롤러(50)의 외주면을 따라 감기도록 배치되어 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)에 회전력을 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 회전 속도 감지부(910)는 자속 센서를 포함하는 자기식 엔코더로 구현될 수 있다. 일 예로서, 서로 다른 극을 갖는 영구자석(921, 922)이 전륜 롤러(40)의 외주면을 따라 교대로 착자된다. 이때, 영구자석(921, 922)은, 전륜 롤러(40)의 절반이 N극(921)으로 형성되고 다른 절반에 S극(922)이 형성된 일체형으로 형성되거나, 외주면를 따라 일정한 간격으로 배치되는 다수의 독립된 영구자석으로 형성될 수 있다. 회전 속도 감지부(910)는, 전륜 롤러(40)가 회전함에 따라 규칙적으로 변하는 회전 속도 감지부(910)에 대한 영구자석(921, 922)의 쇄교자속을 감지하여 전기적인 신호로 출력할 수 있다. 이후, 출력신호는 제어부(70)로 인가되어, 전륜 롤러(40)의 회전을 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 회전 속도 감지부(910)는 자속 센서를 포함하는 자기식 엔코더로 예시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로서, 회전 속도 감지부(910)는 광원과 수광부를 구비하는 광학식 엔코더로 구현될 수 있으며, 이때, 전륜 롤러(40)의 외주면에는 광원에서 입사된 광을 반사시킬 수 있는 반사 부재가 배치될 수도 있다. 또한, 회전 속도 감지부(910)는 지지 프레임(21)에 고정되도록 배치되거나, 지지 프레임(21)에 탈착 가능한 형태로 구현되어 사용자에 의해 부착될 수 있다. 또한, 일 예시에 따른 회전 속도 감지부(910)는 전륜 롤러(40) 뿐만 아니라 후륜 롤러(50)에 배치되거나, 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)에 배치될 수도 있다.
상술한 바와 같이 제1 속도측정부(71-1) 및 제2 속도 측정부(71-2)는 전륜(14) 및 후륜(12)의 원주 크기 및 단위시간당 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전수로부터 주행속력을 산출할 수 있다. 제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)는 제1 및 제2 속도측정부(71-1, 71-2)에서 산출된 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전 속도와 회전 속도 감지부(910)로부터 측정된 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)의 회전 속도의 차이를 감지하여 전륜 롤러(40) 또는 후륜 롤러(50)에 회전력을 인가할 수 있다. 이때, 제어부(70)는 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전 속도에 대응하도록 전륜 롤러(40) 및 후륜 롤러(50)의 회전 속도를 조정함으로써, 라이더(R)에게 안정감 있는 라이딩 체험을 제공하게 된다.
도 5는 종래 기술에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다. 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다. 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 평면도이다. 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측면도이다. 도 5를 참조하면, 종래 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)의 전륜(14)은 1개의 전륜 롤러(40)를 이용하여 1점 지지된다. 또한, 후륜(12)은, 후륜(12)의 아래쪽에서 전후로 지지하며 회전하는 2개의 후륜 롤러(51, 52)를 이용하여 2점 지지된다. 이때, 전륜(14)의 지지점(M)은 전륜(14)의 최하단부인 반면, 후륜(12)의 지지점(N1, N2)은 후륜(12)의 최하단부가 아니므로, 전륜(14)의 최하단부와 후륜(12)의 최하단부 사이에는 소정의 각도(θ)를 구비하는 경사부가 형성될 수 있다. 따라서, 라이더(R)는 평지를 주행하는 것이 아니라 실질적으로 소정의 각도(θ)를 구비하는 오르막을 주행하는 것과 동일한 주행상태를 경험할 수 있다.
반면, 도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)에 거치된 자전거(10)의 전륜(14)은 1개의 전륜 롤러(40)를 이용하여 1점 지지된다. 또한, 후륜(12)은 1개의 후륜 롤러(50)를 이용하여 1점 지지된다. 이때, 전륜(14)의 지지점(M)은 전륜(14)의 최하단부이며, 후륜(12)의 지지점(N) 또한, 후륜(12)의 최하단부일 수 있다. 따라서, 전륜(14)의 최하단부와 후륜(12)의 최하단부는 동일 평면상에 배치될 수 있으며, 이에 따라 라이더(R)는 실질적인 평지를 주행하는 것과 동일한 주행상태를 경험할 수 있다. 또한, 종래 기술과 달리 본 발명에서는 후륜(12)이 2점 지지가 아닌 1점 지지됨으로써, 2점 지지로 인해 발생될 수 있는 마찰력에 의한 운동 에너지 손실을 방지할 수 있다.
일 예로서, 도 5에 도시된 종래 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)의 후륜(12)에 가해지는 마찰 저항(Ffric1)은 아래 표시된 수식 (1)과 같이 표현될 수 있다. 여기서 C는 마찰계수이며, W는 수직항력이고, α는 2점 지지점 사이의 각도이다.
Figure pat00001
식(1)
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)의 후륜(12)에 가해지는 마찰 저항(Ffric2)은 아래 표시된 수식 (2)와 같이 표현될 수 있다. 여기서 C는 마찰계수이며, W는 수직항력이다.
Figure pat00002
식(2)
자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)에 인가되는 마찰저항(Ffric)은 후륜(12)이 후륜 롤러(50)에 가하는 수직항력(W)에 비례할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)는 종래 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10) 보다 수직항력을 약 40~50% 까지 저감할 수 있으며, 이에 따라 불필요한 마찰저항을 감소시킴으로써 주행 현실감을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 전륜(14)의 지지점(M)은 전륜(14)의 최하단부이며, 후륜(12)의 지지점(N) 또한, 후륜(12)의 최하단부일 경우, 자전거 시뮬레이터에 거치된 자전거(10)에 인가되는 마찰저항(Ffric)을 최소화할 수 있다. 다만 거치되는 자전거(10)의 크기 및 유형에 따라 전륜(14)과 후륜(12)의 위치가 상이하여 전륜(14)의 지지점(M)과 후륜(12)의 지지점(N)이 전륜(14)과 후륜(12)의 최하단부에 배치되지 않을 수 있다.
이와 같은 문제점을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에서는 자전거(10)가 거치되어 지지되는 구성 요소, 예를 들어 전륜 롤러(40), 후륜 롤러(50) 및 지지 프레임(21)에 지지된 프레임 지지부(30)가 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 베이스부(20)의 길이 방향 및 두께 방향, 예를 들어 X축 방향 및 Z축 방향을 따라 베이스부(20)에 대해 이동될 수 있다. 이에 따라 거치되는 자전거(10)의 크기 및 유형에 따라 전륜 롤러(40), 후륜 롤러(50) 및 지지 프레임(21)의 위치를 일 방향, 예를 들어 X축 방향 또는 Z축 방향을 따라 이동함으로써, 전륜(14)의 지지점(M)과 후륜(12)의 지지점(N)이 전륜(14)과 후륜(12)의 최하단부에 배치될 수 있다. 따라서, 전륜(14)의 최하단부와 후륜(12)의 최하단부는 동일 평면상에 배치될 수 있으며, 이에 따라 라이더(R)는 실질적인 평지를 주행하는 것과 동일한 주행상태를 경험하고 불필요한 마찰력에 의한 운동 에너지 손실을 방지할 수 있다. 또한, 전륜 롤러(40), 후륜 롤러(50) 및 지지 프레임(21)의 하부에 배치된 구조물을 보다 용이하게 수리할 수 있다.
도 7은 도 6a에 도시된 A-A 선을 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 측단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는 베이스부(20)를 일 축(O)을 중심으로 회전시킴으로써, 자전거 시뮬레이터(1)에 거치된 자전거(10)의 경사 각도(δ)를 조정할 수 있다. 이에 따라 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)는 내리막 또는 오르막을 주행하는 것과 동일한 주행상태를 경험할 수 있다. 일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 승강부(61)는 중공형의 유압 실린더(610), 피스톤(612), 탄성 부재(613) 및 유체(614)를 포함할 수 있다. 유압 실린더(610)는 제어부(70)에 의해 제어되는 제1 구동부(63), 예를 들어 유압 펌프와 유체 연통되도록 연결되어 유압 펌프로부터 전달된 유체(614)의 압력이 피스톤(612)의 일 단부에 전달될 수 있는 실린더 부재로서, 피스톤(612)의 타 단부와 밀폐상태를 유지하며 피스톤(612)의 왕복운동을 안내할 수 있다. 이때, 유압 실린더(610)와 피스톤(612) 사이에는, 유압 실린더(610)에 대하여 피스톤(612)을 내측으로 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 탄성 부재(613)가 구비될 수 있다. 탄성 부재(613)는 유압 실린더(610) 내부로　유체(614)를 제공하지 않도록　제1 구동부(63)의 작동이 정지된 경우, 피스톤(612)을 하방으로 원위치 시킬 수 있다.
제2 승강부(62)는 중공형의 유압 실린더(620), 피스톤(622), 탄성 부재(623) 및 유체(624)를 포함할 수 있다. 제2 승강부(62)의 구성 및 작동은 제1 승강부(61)와 실질적으로 동일하므로 편의상 여기서는 서술을 생략한다.
상술한 바와 같이 제어부(70)에 의해 제어되는 제1 구동부(63)를 이용하여, 제1 승강부(61)에 구비된 피스톤(612) 및 제2 승강부(62)에 구비된 피스톤(622)은 지면과 수직한 방향, 즉 Z축 방향을 따라 상승 또는 하강할 수 있다. 이에 따라 제1 승강부(61)에 구비된 피스톤(612)에 지지된 베이스부(20)의 전단부 또는 Z축 방향을 따라 상승 또는 하강을 할 수 있다. 또한, 제2 승강부(62)에 구비된 피스톤(622)에 지지된 베이스부(20)의 후단부 또는 Z축 방향을 따라 상승 또는 하강을 할 수 있다. 베이스부(20)의 전단부 또는 후단부가 상승 또는 하강함으로써, 베이스부(20)는 일 축(O)을 중심으로 회전할 수 있으며, 이에 따라 자전거 시뮬레이터(1)에 거치된 자전거(10)의 경사 각도(δ)를 조정할 수 있다.
아래에서는 디스플레이장치(75)와 연동하여 자전거 시뮬레이터(1)에 거치된 자전거(10)의 경사 각도(δ)를 조정함으로써, 다양한 주행 상태를 시각은 물론 몸 전체로 체험 할 수 있게 됨에 따라, 보다 다이나믹하고 흥미진진한 라이딩을 실내공간에서 즐길 수 있는 자전거 시뮬레이터(1)에 대해 보다 구체적으로 서술한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다. 도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다. 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다.
도 8a를 참조하면, 디스플레이 장치(75)에는 제1 경사각(δ1)을 구비하는 경사 도로를 자전거를 타고 주행하는 라이더(R)의 모습이 표시될 수 있다. 일 예로서, 이와 같은 주행 경로는 산악 주행로의 오르막 길을 구현한 것일 수 있다. 이때, 제어부(70)는 디스플레이 장치(75)에 구현된 주행 상태를 인지한 후, 주행 상황에 대응할 수 있도록 제1 구동부(63)를 조작할 수 있다. 일 예로서, 도 8b에 도시된 바와 같이 제1 구동부(63)의 작동에 의해 제1 승강부(61)에 구비된 피스톤(612)이 Z축 방향을 따라 상승할 수 있다. 이에 따라 피스톤(612)에 지지된 베이스부(20)의 전단부 또한 Z축 방향을 따라 상승할 수 있으며, 이로 인해 베이스부(20)는 지면에 대해 제1 경사각(δ1)을 구비하도록 기울어질 수 있다. 이에 따라, 베이스부(20)에 지지된 자전거(10) 또한, 지면에 대해 제1 경사각(δ1)을 구비하도록 배치될 수 있으며, 라이더(R)는 보다 안전하게 경사각을 구비하는 산악 주행로를 주행하는 것과 같은 다이나믹한 체험을 실내에서 즐길 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 오르막길 주행을 구현하기 위해 자전거 시뮬레이터(1)에 지지된 자전거(10)가 지면에 대해 제1 경사각(δ1)을 구비하도록 배치되는 경우, 전륜(14)과 후륜(12)에 의한 회전 속도가 일정하지 않을 수 있다. 이때, 제1 속도 측정부(71-1) 및 제2 속도 측정부(71-2)는 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도를 측정하여 제어부(70)에 전달할 수 있다. 제어부(70)는 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도가 일치하지 않는 경우, 제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)를 제어하여 전륜 롤러(40) 또는 후륜 롤러(50) 중 하나 이상에 회전력을 인가할 수 있다. 이에 따라 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도가 일치될 수 있으며, 라이더(R)는 실제 주행과 동일한 주행 상태를 경험할 수 있게 된다.
도 9a를 참조하면, 디스플레이 장치(75)에는 제2 경사각(δ2)을 구비하는 경사 도로를 자전거를 타고 주행하는 라이더(R)의 모습이 표시될 수 있다. 일 예로서, 이와 같은 주행 경로는 산악 주행로의 내리막 길을 구현한 것일 수 있다. 이때, 제어부(70)는 디스플레이 장치(75)에 구현된 주행 상태를 인지한 후, 주행 상황에 대응할 수 있도록 제1 구동부(63)를 조작할 수 있다. 제어부(70), 제1 구동부(63) 및 제2 승강부(62)를 이용하여 내리막 주행을 구현하는 기술적 특징은 도 8a 및 도 8b에 도시된 오르막 주행을 구현하는 기술적 특징과 실질적으로 동일하므로 여기서는 서술을 생략한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 작동 방법에 대한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 라이더(R)는 주행하고자 하는 주행모드를 입력부(76)를 이용하여 입력할 수 있다. (S110) 일 예로서, 입력부(76)가 인공지능 기반의 챗봇을 이용하여 질의를 전송하고 응답을 수신하는 단말인 경우, 라이더(R)에 의해 질의된 주행하고자 하는 산악 정보 등을 포함하는 주행 모드에 따라 미리 매핑된 복수의 시나리오 중 어느 하나의 시나리오에 따른 주행 모드를 선정할 수 있다. 이때, 입력부(76)를 이용한 라이더(R)의 입력은 버튼, 키 패드, 마우스, 트랙볼, 조그 스위치, 놉(knop) 등을 조작하는 입력, 터치 패드나 터치 스크린을 터치하는 입력, 음성 입력, 모션 입력, 생체 정보 입력(예를 들어, 홍채 인식, 지문 인식 등) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입력부(76)가 음성 입력 방식으로 입력 신호를 입력하는 경우, 라이더(R)가 시각장애인인 경우, 또는 라이더(R)의 두 손이 핸들에 고정되어 손을 사용할 수 없는 경우에도, 주행모드 등과 관련된 입력 신호를 제어부(70)에 전달할 수 있다.
디스플레이 장치(75)는 라이더(R)에 의해 선정된 주행모드에 따라 라이더(R)에게 경사부를 구비하는 소정의 주행환경을 시각적으로 제공할 수 있다. (S120) 일 예로서, 디스플레이 장치(75)에는 라이더(R)에 의해 입력된 실제 산악 주행로가 표시될 수 있다. 이에 따라, 라이더(R)는 경사 각도(δ)를 구비하는 다양한 주행 상태를 시각적으로 체험할 수 있다.
제어부(70)는 제1 구동부(63)를 이용하여 제1 승강부(61) 또는 제2 승강부 중 하나 이상에 구동력을 인가할 수 있다. (S130) 일 예로서, 제어부(70)는 디스플레이 장치(75)에 구현된 주행 상태를 인지한 후, 주행 상황에 대응할 수 있도록 제1 구동부(63)를 조작할 수 있다. 예를 들어, 제어부(70)는 제1 구동부(63)를 이용하여 제1 승강부(61) 또는 제2 승강부(62)에 구비된 피스톤(612, 622)이 Z축 방향을 따라 상승 또는 하강하도록 조작할 수 있다.
제1 승강부(61) 및 제2 승강부(62) 중 하나 이상으로부터 인가된 구동력에 의해 베이스부(20)의 전단부 또는 후단부를 지면과 수직한 방향을 따라 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. (S140) 일 예로서, 제1 승강부(61) 또는 제2 승강부(62)에 구비된 피스톤(612, 622)이 Z축 방향을 따라 상승 또는 하강하는 경우, 이에 따라 피스톤(612, 622)에 지지된 베이스부(20)는 지면에 대해 경사각도(δ)를 구비하도록 기울어질 수 있다. 이에 따라, 베이스부(20)에 지지된 자전거(10) 또한, 지면에 대해 경사각도(δ)를 구비하도록 배치될 수 있으며, 라이더(R)는 보다 안전하게 경사각을 구비하는 산악 주행로를 주행하는 것과 같은 다이나믹한 체험을 실내에서 즐길 수 있게 된다.
제1 속도 측정부(71-1) 및 제2 속도 측정부(71-2)는 자전거(10)의 전륜(14) 또는 후륜(12)의 회전 속도를 측정할 수 있다. (S150) 일 예로서, 제1 속도 측정부(71-1) 및 제2 속도 측정부(71-2)는 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도를 측정하여 제어부(70)에 전달할 수 있다.
제1 승강부(61) 또는 제2 승강부(62)가 베이스부(20)를 상하 방향으로 이동시켜 경사각도(δ)를 형성하는 경우, 제어부(70)는 전륜(14) 또는 후륜(12)의 회전 속도가 일정하도록 전륜 롤러(40) 또는 후륜 롤러(50)에 회전력을 인가할 수 있다. (S160) 일 예로서, 제1 승강부(61) 또는 제2 승강부(62)에 의해 베이스부(20)에 지지된 자전거(10)가 지면에 대해 경사각도(δ)를 구비하도록 배치되는 경우, 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도가 일치하지 않을 수 있다. 이때, 제어부(70)는 제2-1 구동부(80) 및 제2-2 구동부(90)를 제어하여 전륜 롤러(40) 또는 후륜 롤러(50) 중 하나 이상에 회전력을 인가할 수 있다. 이에 따라 전륜(14)과 후륜(12)의 회전 속도가 일치될 수 있으며, 라이더(R)는 실제 주행과 동일한 주행 상태를 경험할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 자전거 시뮬레이터 70: 제어부
10: 자전거 71-1: 제1 속도측정부
11: 자전거프레임 71-2: 제2 속도측정부
12: 후륜 72: 송풍장치
14: 전륜 75: 디스플레이 장치
20: 베이스부 76: 입력부
21: 지지 프레임 80: 제2-1 구동부
30: 프레임 지지부 90: 제2-2 구동부
31: 지지 바 100: 프레임 지지부
32: 고정 지지부 610, 620: 유압 실린더
35: 충격 완화 부재 612, 622: 피스톤
40: 전륜 롤러 613, 623: 탄성 부재
50: 후륜 롤러 614, 624: 유체
61: 제1 승강부
62: 제2 승강부
63: 구동부

Claims (10)

  1. 거치된 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 롤러;
    상기 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜 롤러; 및
    상기 전륜 롤러와 상기 후륜 롤러 사이에 배치되는 벨트;를 포함하며,
    상기 벨트는 상기 전륜 롤러의 외주면과 상기 후륜 롤러의 외주면을 감도록 배치되어 상기 전륜 롤러와 상기 후륜 롤러 상호간에 회전력을 전달하는,
    자전거 시뮬레이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 를 더 포함하며,
    상기 벨트는 상기 베이스부의 외측 측부에 배치되는
    자전거 시뮬레이터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러의 외주면을 따라 배치되는 베이링부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 후륜 롤러의 외주면을 따라 배치되는 베이링부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러 및 상기 후륜 롤러 중 하나 이상의 회전 속도를 감지하는 회전 속도 감지부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러 및 상기 후륜 롤러 중 하나 이상의 회전 속도를 감지하는 회전 속도 감지부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러 또는 상기 후륜 롤러 중 하나 이상의 외주면에 배치되는 복수 개의 영구 자석;을 더 포함하며,
    상기 복수 개의 영구 자석은 서로 다른 극을 구비하는 영구 자석이 교번하여 배치되고, 상기 회전 속도 감지부는 상기 복수 개의 영구 자석과 마주보도록 배치되는 자기식 엔코더인,
    자전거 시뮬레이터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 를 더 포함하며,
    상기 회전 속도 감지부는 상기 베이스부의 고정되도록 배치되는
    자전거 시뮬레이터.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러 또는 상기 후륜 롤러 중 하나 이상의 외주면에 배치되는 복수 개의 반사 부재;를 더 포함하며,
    상기 회전 속도 감지부는 상기 반사 부재와 마주보도록 배치되는 광학식 엔코더인,
    자전거 시뮬레이터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전륜 롤러의 양 단부 및 상기 후륜 롤러의 양 단부가 연결되는 베이스부; 를 더 포함하며,
    상기 회전 속도 감지부는 상기 베이스부의 고정되도록 배치되는
    자전거 시뮬레이터.
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