KR20210085172A - 착용형 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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KR20210085172A
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형승용
김경록
노세곤
임복만
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삼성전자주식회사
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Abstract

착용형 장치가 개시된다. 일 실시예는 가상 현실 장치로부터 상기 착용형 장치를 제어하기 위한 제어 정보를 수신하고, 상기 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스(force) 출력 정보를 결정하며, 상기 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력한다.

Description

착용형 장치 및 이의 동작 방법{WEARABLE APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}
아래 실시예들은 착용형 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 사용자의 보행을 보조하는 보행 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 사용자의 근력을 강화 시키기 위한 운동 보조 장치가 개발되고 있다.
한편, 보행 보조 훈련 또는 운동 보조 훈련은 가상 현실에서 이루어질 수 있다.
일 측에 따른 착용형 장치의 동작 방법은 가상 현실 장치로부터 상기 착용형 장치를 제어하기 위한 제어 정보를 수신하는 단계; 상기 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스(force) 출력 정보를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력하는 단계를 포함한다.
상기 제어 정보는 상기 가상 현실 상의 보행 경로에 대한 경사도(gradient) 및 상기 보행 환경에 대해 설정된 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 상기 포스 피드백의 크기와 방향과 관련된 게인, 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍과 관련된 딜레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어 정보를 수신하는 단계는 상기 보행 환경이 경사도가 있는 보행 환경에 해당하는 경우, 상기 가상 현실 장치로부터 상기 경사도를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는 상기 수신된 경사도를 기초로 상기 포스 출력 정보를 결정하되 상기 수신된 경사도가 양수인 경우 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하고, 상기 수신된 경사도가 음수인 경우, 상기 포스 피드백이 보조력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는 상기 수신된 경사도를 기초로 게인을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 게인을 이용하여 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 게인을 결정하는 단계는 상기 수신된 경사도가 양수에 해당하는 경우, 음의 게인을 결정하고, 상기 수신된 경사가 음수에 해당하는 경우, 양의 게인을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어 정보를 수신하는 단계는 상기 보행 환경이 수중 보행 환경을 나타내는 경우, 상기 수중 보행 환경에 설정된 파라미터들을 상기 가상 현실 장치로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는 상기 수신된 파라미터들에 따라 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신된 파라미터들은 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 하는 게인 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이를 포함할 수 있다.
상기 착용형 장치의 동작 방법은 보행 정보를 상기 가상 현실 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
착용형 장치는 상기 착용형 장치와 가상 현실 장치를 연결하는 통신기; 포스(force) 피드백을 출력하는 구동기; 및 상기 가상 현실 장치로부터 상기 착용형 장치를 제어하기 위한 제어 정보를 상기 통신기를 통해 수신하고, 상기 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스(force) 출력 정보를 결정하며, 상기 결정된 포스 출력 정보를 기초로 상기 구동기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 제어 정보는 상기 가상 현실 상의 보행 경로에 대한 경사도(gradient) 및 상기 보행 환경에 대해 설정된 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 상기 포스 피드백의 크기와 방향과 관련된 게인, 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍과 관련된 딜레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 보행 환경이 경사도가 있는 보행 환경에 해당하는 경우, 상기 가상 현실 장치로부터 상기 통신기를 통해 상기 경사도를 수신할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 수신된 경사도를 기초로 상기 포스 출력 정보를 결정하되 상기 수신된 경사도가 양수인 경우 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하고, 상기 수신된 경사도가 음수인 경우, 상기 포스 피드백이 보조력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 수신된 경사도를 기초로 게인을 결정하고, 상기 결정된 게인을 이용하여 상기 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 수신된 경사도가 양수에 해당하는 경우, 음의 게인을 결정하고, 상기 수신된 경사가 음수에 해당하는 경우, 양의 게인을 결정할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 보행 환경이 수중 보행 환경을 나타내는 경우, 상기 수중 보행 환경에 설정된 파라미터들을 상기 통신기를 통해 상기 가상 현실 장치로부터 수신할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 수신된 파라미터들에 따라 상기 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
상기 수신된 파라미터들은 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 하는 게인 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 통신기를 통해 보행 정보를 상기 가상 현실 장치로 전송할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 일 실시예에 따른 착용형 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 8은 일 실시예에 따른 착용형 장치와 가상 현실 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 착용형 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 착용형 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 3은 일 실시예에 따른 착용형 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 착용형 시스템(100)은 착용형 장치(110) 및 가상 현실 장치(120)를 포함한다.
착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 페어링된다. 일례로, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스)를 통해 페어링될 수 있다. 구현에 따라, 착용형 장치(120)는 가상 현실 장치(120)와 유선으로 연결될 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 자신의 디스플레이에 가상 현실을 표시하고, 사용자는 착용형 장치(110) 및 가상 현실 장치(120)를 착용한 채로 보행한다. 이에 따라, 사용자는 가상 현실에서 보행하는 느낌을 받을 수 있다.
착용형 장치(110)는 사용자의 힙관절 또는 허벅지에 착용되는 힙 타입, 사용자의 발목에 착용되는 발목 타입, 또는 사용자의 무릎에 착용되는 무릎 타입일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도 2 및 도 3에 힙 타입의 착용형 장치(110)의 일례가 도시된다.
도 2 및 도 3에 도시된 예에서, 착용형 장치(110)의 구동기들(210-1 및 210-2)은 사용자의 힙관절 부근에 위치할 수 있고, 착용형 장치(110)의 컨트롤러(310)는 허리 부근에 위치할 수 있다. 구동기들(210-1 및 210-2) 및 컨트롤러(310)의 위치는 도 2 및 도 3에 도시된 예로 제한되지 않는다.
착용형 장치(110)는 사용자의 왼쪽 힙관절 각도 q_l과 오른쪽 힙관절 각도 q_r을 측정 또는 센싱한다. 일례로, 착용형 장치(110)는 왼쪽 엔코더를 통해 사용자의 왼쪽 힙관절 각도 q_l을 측정 또는 센싱할 수 있고, 오른쪽 엔코더를 통해 사용자의 오른쪽 힙관절 각도 q_r을 측정 또는 센싱할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 왼쪽 다리는 기준선(320)보다 앞서므로 왼쪽 힙관절 각도 q_l은 음수(negative number)일 수 있고, 오른쪽 다리는 기준선(320)보다 뒤에 있으므로 오른쪽 고관절 각도 q_r은 양수(positive number)일 수 있다. 구현에 따라, 오른쪽 다리가 기준선(320)보다 앞설 때 오른쪽 힙관절 각도 q_r이 음수일 수 있고 왼쪽 다리가 기준선(320)보다 뒤에 있을 때 왼쪽 고관절 각도 q_l이 양수일 수 있다.
착용형 장치(110)는 왼쪽 힙관절 각도 q_l, 오른쪽 힙관절 각도 q_r, 게인 κ, 및 딜레이 △t를 기초로 포스(force) 출력 정보 τ(t)를 결정하고, 결정된 포스(force) 출력 정보 τ(t)를 기초로 포스 피드백을 출력한다. 일례로, 착용형 장치(110)는 아래 수학식 1에 따라 포스 출력 정보 τ(t)를 결정할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
게인 κ는 포스 피드백의 크기와 방향을 나타내는 파라미터이다. 게인 κ의 크기가 클수록 강한 포스 피드백이 출력될 수 있다. 게인 κ가 음수이면 저항력의 포스 피드백이 출력될 수 있고 게인 κ가 양수이면 보조력의 포스 피드백이 출력될 수 있다. 딜레이 △t는 포스 피드백의 출력 타이밍과 관련된 파라미터이다.
일 실시예에 따르면, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 연동하여 포스 출력 정보 τ(t)를 결정함으로써 가상 현실 내의 상황에 적합한 포스 피드백을 사용자에게 출력 또는 제공한다. 일례로, 후술하겠지만, 사용자가 가상 현실 상에서 오르막길을 걷는 상황에 있으면, 착용형 장치(110)는 해당 상황에 부합되는 포스 출력 정보를 결정하고 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 해당 사용자에게 출력할 수 있다. 다른 일례로, 사용자가 가상 현실 상에서 수중 보행 상황에 있으면 착용형 장치(110)는 수중 보행 상황에 부합되는 포스 출력 정보를 결정하여 포스 피드백을 해당 사용자에게 출력할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 일 실시예에 따른 착용형 장치와 가상 현실 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 페어링을 형성한다(410). 일례로, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스 통신 링크)를 형성할 수 있다. 이에 제한되지 않고, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 유선 케이블을 통해 연결될 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 가상 현실을 디스플레이에 표시한다(411).
착용형 장치(110)는 사용자의 보행을 감지한다(412). 일례로, 착용형 장치(110)는 왼쪽 힙관절 각도 q_l과 오른쪽 힙관절 각도 q_r 중 적어도 하나가 센싱되기 시작하면, 사용자가 보행을 하고 있다고 결정할 수 있다.
착용형 장치(110)는 사용자의 보행을 감지하는 경우, 보행 정보를 획득하고, 획득된 보행 정보를 가상 현실 장치(120)로 전송한다(413). 보행 정보는, 예를 들어, 보행 속도 정보 및 자세(pose) 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
가상 현실 장치(120)는 착용형 장치(110)로부터 수신한 보행 정보를 가상 현실에 반영한다(414). 이에 따라, 사용자는 가상 현실 상에서 보행하고 있다는 느낌을 받을 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실에서 특징적인 보행 환경에 있는지 여부를 감지한다(415). 일례로, 가상 현실 장치(120)는 가상 현실 상의 사용자의 위치를 기초로 사용자가 특징적인 보행 환경에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 특징적인 보행 환경은 미리 결정되어 있다. 특징적인 보행 환경은, 예를 들어, 경사도가 있는 보행 환경(예를 들어, 오르막길, 내리막길, 또는 계단) 및/또는 수중 보행 환경 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 특징적인 보행 환경의 예에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 후술한다.
가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실에서 특징적인 보행 환경에 있으면, 착용형 장치(110)를 제어하기 위한 제어 정보를 착용형 장치(110)로 전송한다(416). 가상 현실 장치(120)는 착용형 장치(110)가 특징적인 보행 환경에 부합되는 포스 피드백을 출력할 수 있게 제어 정보를 착용형 장치(110)로 전송한다. 제어 정보는, 예를 들어, 가상 현실 상의 보행 경로의 경사도 및 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 파라미터는 게인 κ 및 딜레이 △t 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 수신한 제어 정보를 기초로 포스 출력 정보를 결정하고(417), 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력한다(418). 일례로, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 가상 현실 상의 보행 경로의 경사도를 수신한 경우, 수신된 경사도를 기초로 게인 κ를 결정할 수 있다. 착용형 장치(110)는 수신된 경사도가 양수(positive number)에 해당하는 경우, 음의 게인 -κ를 결정할 수 있고, 결정된 음의 게인 -κ를 이용하여 포스 출력 정보를 결정할 수 있다. 착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이 때, 출력되는 포스 피드백은 사용자의 보행에 저항을 주는 저항력에 해당한다. 사용자가 실제 현실에서 오르막길을 보행하면 다리가 힘들다는 느낌을 받는다. 착용형 장치(110)는 사용자가 가상 현실 상에서 오르막길을 보행하는 경우, 사용자가 실제 현실에서 오르막길을 보행할 때 받는 느낌을 가상 현실에서 받을 수 있게 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 다시 말해, 사용자가 가상 현실에서 오르막길을 보행하면 사용자의 보행은 착용형 장치(110)에 의해 저항을 받게 된다. 이로 인해, 사용자는 실제 현실에서 오르막길을 보행할 때 받는 느낌을 가상 현실에서 경험할 수 있다.
착용형 장치(110)는 포스 피드백을 제공받는 사용자의 보행 정보를 획득하고, 획득된 보행 정보를 가상 현실 장치(120)로 전송한다(419). 보행 정보는, 예를 들어 앞서 설명한 것과 같이, 보행 속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 착용형 장치(110)로부터 수신한 보행 정보를 가상 현실에 반영한다(420). 이에 따라, 사용자의 보행이 느려 지는 것 및/또는 자세가 흐트러지는 것이 가상 현실에 표현 또는 반영될 수 있다.
도 5에 가상 현실 상의 오르막길의 일례가 도시된다.
가상 현실 장치(120)는 도 5에 도시된 오르막길을 자신의 디스플레이에 표시할 수 있다.
사용자가 보행하면 가상 현실 장치(120)는 사용자가 오르막길을 보행하는 것과 같은 시각적 피드백을 디스플레이에 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 시각적으로 가상 현실에서 오르막길을 보행하는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
사용자는 실제 현실에서 오르막길을 보행할 때 다리에 부하가 걸리는 것을 경험하는데, 이러한 경험을 가상 현실에서 할 수 있게 착용형 장치(110)는 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 일례로, 가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실 상에서 도 5에 도시된 오르막길에 진입하면, 오르막길의 경사도를 착용형 장치(110)에 전송할 수 있다. 이 때, 경사도는 positive number에 해당한다. 착용형 장치(110)는 오르막길의 경사도를 기초로 음의 게인 -κ를 결정할 수 있다. 예를 들어, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 경사도 g_1를 수신한 경우, 아래 표 1을 참조하여 경사도 g_1에 맵핑된 κ g_1 을 찾을 수 있다.
경사도 게인
g_n(최대) κ g_n
... ...
g_1 κ g_1
0 κ 0
-g_1 κ -g_1
... ...
-g_8 κ -g_8
... ...
-g_n κ -g_n
위 표 1에서, κ g_1 내지 κ g_n 은 음수이다. 이 때, κ g_1 에서 κ g_n 로 갈수록 절대값 크기는 커질 수 있다. 다시 말해, 오르막길의 경사도가 커질수록 음의 게인의 절대값 크기는 커질 수 있다.
또한, 위 표 1에서, κ 0 내지 κ -g_n 는 양수이다. 이 때, κ 0 에서 κ -g_n 로 갈수록 크기는 커질 수 있다. 다시 말해, 내리막길의 경사도가 커질수록 양의 게인의 크기는 커질 수 있다.
구현에 따라, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 경사도에 맵핑되는 게인을 수신할 수 있다. 일례로, 가상 현실 장치(120)는 위 표 1을 저장할 수 있고, 도 5에 도시된 오르막길의 경사도가 g_1인 경우, 가상 현실 장치(120)는 착용형 장치(110)로 g_1에 맵핑된 κ g_1 을 전송할 수 있다.
착용형 장치(110)는 음의 게인 κ g_1 , 딜레이 △t, 및 위 수학식 1을 이용하여 포스 출력 정보를 결정할 수 있다. 이 때, 딜레이 △t는, 예를 들어, 0일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실제 현실에서 오르막길을 오를 때와 유사하게 가상 현실에서 다리에 부하가 인가되는 것을 경험할 수 있다.
도 6에 가상 현실 상의 계단의 일례가 도시된다.
가상 현실 장치(120)는 도 6에 도시된 계단을 자신의 디스플레이에 표시할 수 있다.
사용자가 보행하면 가상 현실 장치(120)는 사용자가 계단을 내려가는 것과 같은 시각적 피드백을 디스플레이에 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 시각적으로 가상 현실에서 계단을 내려가는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
또한, 가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실 상에서 도 6에 도시된 계단에 진입하면, 계단의 경사도를 착용형 장치(110)에 전송할 수 있다. 이 때, 경사도는 negative number에 해당한다. 착용형 장치(110)는 계단의 경사도를 기초로 양의 게인 κ를 결정할 수 있다. 예를 들어, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 경사도 -g_8를 수신한 경우, 위 표 1을 참조하여 경사도 -g_8에 맵핑된 κ -g_8 을 찾을 수 있다. 구현에 따라, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 κ -g_8 을 수신할 수 있다.
착용형 장치(110)는 게인 κ -g_8 , 딜레이 △t, 및 위 수학식 1을 이용하여 포스 출력 정보를 결정할 수 있다. 이 때, 딜레이 △t는, 예를 들어, 0일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 보조력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 사용자는 실제 현실에서 계단을 내려갈 때 중력에 의해 약간의 힘을 보조 받을 수 있다. 이와 유사하게, 착용형 장치(110)는 가상 현실에서 사용자가 계단을 내려가는 경우, 사용자에게 보조력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실제 현실에서 계단을 내려가는 것과 유사하게 가상 현실에서 보조력을 받을 수 있다.
도 7에 가상 현실 상의 수중 보행 환경의 일례가 도시된다.
가상 현실 장치(120)는 도 7에 수중 보행 환경을 자신의 디스플레이에 표시할 수 있다.
사용자가 보행하면 가상 현실 장치(120)는 사용자가 수중 보행하는 것과 같은 시각적 피드백을 디스플레이에 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 시각적으로 물 속을 걷는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
또한, 가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실 상에서 도 7에 도시된 수중 보행 환경에 진입하면, 음의 게인 -κ water 및 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이 △twater를 착용형 장치(110)에 전송할 수 있다.
착용형 장치(110)는 음의 게인 -κ water , 딜레이 △twater, 및 위 수학식 1을 이용하여 수중 보행 환경에 부합되는 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 사용자는 실제 현실에서 물 속을 걸을 때 물에 의해 저항을 받는다. 이와 유사하게, 착용형 장치(110)는 가상 현실에서 사용자가 수중 보행하는 경우, 사용자에게 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실제 현실에서의 수중 보행과 유사하게 가상 현실에서 수중 보행할 때 저항력을 받을 수 있다.
도 8에 가상 현실 상의 버스 내부 환경이 도시된다.
가상 현실 장치(120)는 도 8에 도시된 버스 내부 환경을 자신의 디스플레이에 표시할 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 사용자가 버스를 타고 이동하는 것과 같은 시각적 피드백을 디스플레이에 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 시각적으로 가상 현실에서 버스를 타고 이동하는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
가상 현실 장치(120)는 사용자가 가상 현실 상에서 버스를 타면, 사용자가 가상 현실 상에서 버스를 탔다고 착용형 장치(110)에 알릴 수 있다. 착용형 장치(120)는 사용자가 가상 현실에서 버스를 타고 이동하는 상황에 부합되게 진동을 출력할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 착용형 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 착용형 장치(110)는 통신기(910), 컨트롤러(310), 및 구동기들(210-1 내지 210-2)을 포함한다. 구현에 따라, 착용형 장치(110)는 하나의 구동기를 포함하거나 셋 이상의 구동기들을 포함할 수 있다.
통신기(910)는 착용형 장치(110)와 가상 현실 장치(120)를 연결한다. 일례로, 통신기(910)는 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스 등) 또는 유선 케이블을 통해 착용형 장치(110)를 가상 현실 장치(120)와 연결할 수 있다.
구동기들(210-1 내지 210-2)들 중 적어도 하나는 포스 피드백을 출력한다.
컨트롤러(310)는 가상 현실 장치(120)로부터 착용형 장치(110)를 제어하기 위한 제어 정보를 통신기(910)를 통해 수신한다. 제어 정보는, 예를 들어, 가상 현실 상의 보행 경로에 대한 경사도 및 보행 환경에 대해 설정된 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 컨트롤러(310)는 보행 환경이 경사도가 있는 보행 환경(예를 들어, 도 5를 통해 설명한 오르막길 또는 도 6을 통해 설명한 계단)에 해당하는 경우, 가상 현실 장치(120)로부터 경사도를 수신할 수 있다. 다른 일례로, 컨트롤러(310)는 사용자가 가상 현실에서 도 7을 통해 설명한 수중 보행 환경에 진입하면, 가상 현실 장치(120)로부터 수중 보행 환경에 대해 설정된 음의 게인 -κ water 및 딜레이 △twater를 수신할 수 있다.
컨트롤러(310)는 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스 출력 정보를 결정한다. 일례로, 컨트롤러(310)는 가상 현실 장치(120)로부터 수신된 경사도가 양수인 경우 포스 피드백이 저항력이 되도록 포스 출력 정보를 결정할 수 있다. 컨트롤러(310)는 수신된 경사도가 음수인 경우, 포스 피드백이 보조력이 되도록 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
컨트롤러(310)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 구동기들(210-1 내지 210-2) 중 적어도 하나를 제어한다.
도 9에 도시되지 않았으나, 착용형 장치(110)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서를 포함할 수 있다. 착용형 장치(110)는 IMU 센서의 센싱 결과를 기초로 자세 정보를 획득할 수 있다. 일례로, 착용형 장치(110)는 IMU 센서를 이용하여 사용자의 roll 방향으로의 운동에 관한 각도 및 pitch 방향으로의 운동에 관한 각도 중 하나 이상을 센싱할 수 있고, 센싱 결과를 기초로 자세 정보를 획득할 수 있다.
도 1 내지 도 8을 통해 기술된 사항들은 도 9를 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 10은 일 실시예에 따른 착용형 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)로부터 착용형 장치(110)를 제어하기 위한 제어 정보를 수신한다(1010).
착용형 장치(110)는 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스 출력 정보를 결정한다(1020).
착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력한다(1030).
도 1 내지 도 9를 통해 기술된 사항들은 도 10을 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
일 실시예에 따른 착용형 장치(110)는 가상 현실 장치(120)와 연동하여 가상 현실 게임의 조이스틱 또는 HMI(Human Machine Interface)으로 활용될 수 있다. 달리 표현하면, 착용형 장치(110)는 가상 현실 게임에서 바디 조이스틱 또는 HMI로 활용될 수 있다. 일례로, 위에서 설명한 것과 같이, 가상 현실의 상황에 부합되는 포스 피드백이 착용형 장치(110)에 의해 출력될 수 있다. 다시 말해, 착용형 장치(110)는 출력 수단으로 활용될 수 있다. 또한, 착용형 장치(110)에 의해 획득된 보행 정보는 가상 현실에 반영될 수 있다. 다시 말해, 착용형 장치(110)는 입력 수단으로 활용될 수 있다.
또한, 착용형 장치(110)와 가상 현실 장치(120)는 가상 현실 컨텐츠(예를 들어, 가상 현실 게임)를 통해 사용자가 운동(예를 들어, 재활 운동, 교정 운동, 근력 운동 등)을 하게 끔 할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 착용형 장치의 동작 방법에 있어서,
    가상 현실 장치로부터 상기 착용형 장치를 제어하기 위한 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스(force) 출력 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력하는 단계
    를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 정보는,
    상기 가상 현실 상의 보행 경로에 대한 경사도(gradient) 및 상기 보행 환경에 대해 설정된 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 포스 피드백의 크기와 방향과 관련된 게인, 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍과 관련된 딜레이 중 적어도 하나를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 정보를 수신하는 단계는,
    상기 보행 환경이 경사도가 있는 보행 환경에 해당하는 경우, 상기 가상 현실 장치로부터 상기 경사도를 수신하는 단계
    를 포함하는
    착용형 장치의 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는,
    상기 수신된 경사도를 기초로 상기 포스 출력 정보를 결정하되 상기 수신된 경사도가 양수인 경우 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하고, 상기 수신된 경사도가 음수인 경우, 상기 포스 피드백이 보조력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는,
    상기 수신된 경사도를 기초로 게인을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 게인을 이용하여 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 게인을 결정하는 단계는,
    상기 수신된 경사도가 양수에 해당하는 경우, 음의 게인을 결정하고, 상기 수신된 경사가 음수에 해당하는 경우, 양의 게인을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 정보를 수신하는 단계는,
    상기 보행 환경이 수중 보행 환경을 나타내는 경우, 상기 수중 보행 환경에 설정된 파라미터들을 상기 가상 현실 장치로부터 수신하는 단계
    를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계는,
    상기 수신된 파라미터들에 따라 상기 포스 출력 정보를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 수신된 파라미터들은,
    상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 하는 게인 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이를 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    보행 정보를 상기 가상 현실 장치로 전송하는 단계
    를 더 포함하는,
    착용형 장치의 동작 방법.
  11. 착용형 장치에 있어서,
    상기 착용형 장치와 가상 현실 장치를 연결하는 통신기;
    포스(force) 피드백을 출력하는 구동기; 및
    상기 가상 현실 장치로부터 상기 착용형 장치를 제어하기 위한 제어 정보를 상기 통신기를 통해 수신하고, 상기 수신된 제어 정보를 기초로 가상 현실 상의 사용자의 보행 환경에 대응되는 포스(force) 출력 정보를 결정하며, 상기 결정된 포스 출력 정보를 기초로 상기 구동기를 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는,
    착용형 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 정보는,
    상기 가상 현실 상의 보행 경로에 대한 경사도(gradient) 및 상기 보행 환경에 대해 설정된 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는,
    착용형 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 포스 피드백의 크기와 방향과 관련된 게인, 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍과 관련된 딜레이 중 적어도 하나를 포함하는,
    착용형 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 보행 환경이 경사도가 있는 보행 환경에 해당하는 경우, 상기 가상 현실 장치로부터 상기 통신기를 통해 상기 경사도를 수신하는,
    착용형 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 경사도를 기초로 상기 포스 출력 정보를 결정하되 상기 수신된 경사도가 양수인 경우 상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하고, 상기 수신된 경사도가 음수인 경우, 상기 포스 피드백이 보조력이 되도록 상기 포스 출력 정보를 결정하는,
    착용형 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 경사도를 기초로 게인을 결정하고, 상기 결정된 게인을 이용하여 상기 포스 출력 정보를 결정하는,
    착용형 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 경사도가 양수에 해당하는 경우, 음의 게인을 결정하고, 상기 수신된 경사가 음수에 해당하는 경우, 양의 게인을 결정하는,
    착용형 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 보행 환경이 수중 보행 환경을 나타내는 경우, 상기 수중 보행 환경에 설정된 파라미터들을 상기 통신기를 통해 상기 가상 현실 장치로부터 수신하는,
    착용형 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 파라미터들에 따라 상기 포스 출력 정보를 결정하고,
    상기 수신된 파라미터들은,
    상기 포스 피드백이 저항력이 되도록 하는 게인 및 상기 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이를 포함하는,
    착용형 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 통신기를 통해 보행 정보를 상기 가상 현실 장치로 전송하는,
    착용형 장치.
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