KR20220104856A - 노약자를 위한 전방향 vr 운동 시스템 - Google Patents

노약자를 위한 전방향 vr 운동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 개시된 기술은 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템에 관한 것으로서, 사용자가 탑승하여 운동을 수행하는 고정 좌식 자전거; 상기 사용자의 머리에 착용하도록 구성된 골전도 헤드셋; 및 상기 사용자에게 전방향으로 VR 영상 및 피드백을 제공하도록 구성된 커브드(curved) 디스플레이부를 포함할 수 있다.

Description

노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템{Omnidirectional Virtual Reality Exercise System for the elderly and infirm}
본 명세서에 개시된 기술은 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내에서 부상의 위험 없이 재활 운동을 수행할 수 있도록, 고정 좌식 자전거 및 골전도 헤드셋 등을 이용하여 사용자의 안전 및 효율적 재활 운동을 도모한 전방향 가상 현실 운동 시스템에 관한 것이다.
노약자의 재활 운동에 있어서, 평균적인 신체 기능을 가진 사용자보다 부상의 위험이 크기 때문에 안전하게 재활 운동을 수행하는 것이 필수적으로 요구된다. 기존의 재활 시스템은, 무겁거나 착용이 용이하지 않은 몰입형 VR 장치인, HMD(head mounted display)를 사용자가 장착함으로써, 사용 시 어지러움 또는 눈의 피로도를 유발하는 단점이 있었다. 또한, 고정식 자전거를 사용하지 않는 보행 운동의 경우, 노약자가 운동 시 어지러움 또는 피로 등으로 인하여 넘어지는 등의 부상 위험이 큰 실정이다. 따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 노약자를 위한 운동 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 이와 연관된 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 예시적 목적은, 노약자의 재활 운동에 있어서 부상의 위험 등을 방지하고 보다 더 효율적인 재활 운동을 가능케 하는 전방향 VR 운동 시스템을 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동(Omnidirectional Virtual Reality) 시스템은, 사용자가 탑승하여 운동을 수행하는 고정 좌식 자전거; 상기 사용자의 머리에 착용하도록 구성된 골전도 헤드셋; 및 상기 사용자에게 전방향으로 VR 영상 및 피드백을 제공하도록 구성된 커브드(curved) 디스플레이부를 포함할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 고정 좌식 자전거에 탈부착되는 제 1 센서를 더 포함하고, 상기 제 1 센서는 상기 고정 좌식 자전거의 페달링 속도를 측정할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 제 1 센서는 자기식 엔코더(magnetic encoder)일 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 골전도 헤드셋은, 골전도(bone conduction) 방식으로 상기 사용자에게 청각 피드백을 제공하고, 상기 골전도 방식은 고막을 거치지 않고 두개골을 통하여 음이 내이에 직접 전파되는 것일 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 사용자의 운동 상태 데이터를 확인하고, 상기 운동 상태 데이터를 기초로 상기 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 골전도 헤드셋은 제 2 센서를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는, 상기 사용자의 시야 방향을 감지하고, 상기 방향에 대한 데이터를 제어부에 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 커브드 디스플레이부는 상기 사용자에게 360도로 가상 현실 콘텐츠(virtual reality contents)를 제공할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 커브드 디스플레이부는 상기 방향에 대응하는 가상 현실 콘텐츠를 상기 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 제 2 센서는 자이로 센서일 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템은 아래와 같은 효과를 가진다.
기존의 HMD를 사용하지 않고, 골전도 방식을 이용한 골전도 헤드셋을 이용함으로써 어지러움, 눈의 피로, 목 주변 근육의 부담과 같은 부작용을 해소하는 재활 운동을 제공할 수 있다.
또한, 360도 액션 카메라를 사용하여 실제 환경을 촬영하여 제작된 가상 현실 컨텐츠를 이용하여, 사용자에게 보다 더 몰입감 있는 재활 운동 환경을 제공할 수 있다.
더불어, 상기 효과를 결합하여, 몰입감을 증대시키면서도 노약자의 운동 특성상 발생하는 부상의 위험을 크게 줄이면서 재활 운동 효과를 증진시키는 효과가 있다.
다만, 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템 및 이를 이용하는 사용자를 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 개시된 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 기술의 골전도 헤드셋 및 이에 부착된 센서를 나타낸다.
도 4는 본 명세서에 개시된 고정 좌식 자전거 및 이에 부착된 센서를 나타낸 것이다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
다양한 실시예에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술에 따른 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템 및 이를 이용하는 사용자를 나타낸다.
도 1에서, 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템은 고정 좌식 자전거(101), 커브드 디스플레이부(102) 및 사용자가 착용하는 골전도 헤드셋(103)으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 사용자는 고정 좌식 자전거(101)에 탑승하고, 조작부를 제어함으로써 재활 운동을 수행할 수 있다. 본 발명은 노약자를 대상으로 한 가상 환경의 재활 운동 시스템으로서, 사용자의 부상 방지 및 안전성 확보가 가장 중요한 과제이다. 따라서, 사용자는 부상의 위험이 없도록 지면에 무게중심이 고정되어 있는 고정 좌식 자전거(101)를 이용할 수 있고, 이는 사용자에게 부상의 위험을 크게 덜어주는 효과가 있다.
도 1에 개시된 시스템에서, 사용자를 둘러싸는 전방향의 커브드 디스플레이부(102)가 사용자에게 실제 환경과 유사한 가상 환경을 제공할 수 있다. 상기 커브드 디스플레이부(102)에서 제공되는 가상 환경 콘텐츠는, 360도로 실제 환경을 그대로 재현함으로써, 사용자에게 몰입감과 재활 운동의 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다. 상기 커브드 디스플레이부(102)는, 필요에 따라 사용자를 중심으로 360도 둘러싼 형상일 수 있지만, 제공되는 콘텐츠의 종류에 따라 적절히 그 반경 또는 둘레가 조절될 수 있다.
도 1에 개시된 시스템에서, 사용자는 골전도 헤드셋(103)을 착용하여 재활 운동을 수행한다. 본 발명의 주 사용자인 노약자는 일반적인 HMD(Head Mounted Display)를 사용 시 어지러움 및 눈의 피로, 목 주변 근육의 통증 등을 호소하는 경우가 잦다. 따라서, 이러한 단점을 해소하고 보다 더 효율적이며 간편한 VR 재활 운동 시스템을 제공하기 위하여, 사용자의 눈을 가리지 않고 커브드 디스플레이부(102)로 시각 효과를 제공하며, 골전도 헤드셋(103)을 이용하여 사용자에게 청각 피드백을 제공할 수 있다. 상기 골전도 헤드셋은(103), 골전도(bone conduction) 방식으로 상기 사용자에게 청각 피드백을 제공하고, 상기 골전도 방식은 고막을 거치지 않고 두개골을 통하여 음이 내이에 직접 전파되는 것일 수 있다.
더 나아가, 골전도 헤드셋(103)은 제 2 센서(301)를 더 포함하고, 상기 제 2 센서(301)는, 상기 사용자의 시야 방향을 감지하고, 상기 방향에 대한 데이터를 제어부에 전송하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 센서(301)는, 자이로 센서(Gyro Sensor)로 구성될 수 있고, 해당 자이로 센서는 각속도를 측정하는 기능을 제공할 수 있다. 상기 제 2 센서(301)는, 자이로 센서로 구현될 수 있으나, 각속도를 측정하는 다른 종류의 센서 또한 사용될 수 있고, 자이로 센서에 한정되는 것이 아니다. 이러한 골전도 헤드셋(103) 및 이에 포함된 제 2 센서(301)는 도 3과 같이 하나의 실시예로 나타날 수 있으나, 제 2 센서(301)가 도 3에서 나타난 것과 다른 위치에서 골전도 헤드셋(103)에 부착될 수 있음은 물론이다.
더불어, 도 1의 고정 좌식 자전거(101)의 페달부 근처에는 제 1 센서(104)가 포함될 수 있다. 제 1 센서(104)는 페달부 근처에 손쉽게 탈부착될 수 있으며, 따라서 장소 또는 특정 고정 좌식 자전거에 구애받지 않고 간편하게 재활 운동을 수행할 수 있는 시스템을 제공한다. 제 1 센서(104)는 자전거의 페달링 속도를 계측하고, 해당 데이터를 제어부로 전송할 수 있다. 제 1 센서(104)는 자기식 엔코더(magnetic encoder)인, hall effect sensor로 구성될 수 있으나, 상기 제 2 센서와 같이 특정 센서로 제한되지는 않으며, 회전 속도, 즉 페달링 속도를 계측할 수 있는 어떠한 종류의 센서로도 구성될 수 있다. 도 4는 고정 좌식 자전거(101)의 페달부 근처에 제 1 센서(104)가 부착되어 있는 것을 나타낸 것이며, 상기 제 1 센서(104)는 도 4에서와 같이 상세히 나타낼 수 있다.
도 2는 본 명세서에 개시된 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
상기 전방향 VR 운동 시스템은, 센서부(201), 제어부(202) 및 디스플레이부(203)로 구성될 수 있다. 상기 센서부(201)는 도 1 에서의 제 1 센서(104) 및 제 2 센서(301)의 신호를 감지하여 제어부(202)로 전송한다. 제 1 센서(104)는 사용자의 페달링 속도를 계측하여 제어부(202)로 전송하고, 상기 제어부(202)는 이를 기초로 사용자에게 제공하는 콘텐츠의 속도를 조절하여 해당 데이터를 디스플레이부(203)에 송신할 수 있다. 디스플레이부(203)는 해당 데이터 및 신호를 기초로 사용자에게 시각 콘텐츠를 제공할 수 있다. 또한, 제어부(202)는 골전도 헤드셋(103)으로 해당 콘텐츠에 대응하는 데이터를 송신하여, 골전도 헤드셋(103)이 사용자에게 청각 피드백을 제공하도록 동작할 수 있다. 더 나아가, 제 2 센서(301)는 사용자의 시야 방향을 감지하여, 해당 데이터를 제어부(202)로 전송할 수 있다. 상기 센서부(201)에서 제어부(202)로 제공된 사용자의 시야 방향 데이터를 이용하여, 제어부는 디스플레이부(203)가 제공할 콘텐츠의 시야 방향을 적절히 변경하도록 신호를 송신할 수 있고, 이러한 콘텐츠의 시각 및 청각 효과를 기반으로 사용자는 더욱 실감나는 가상 현실 재활 운동을 수행할 수 있는 유용한 효과가 있다.
커브드 디스플레이부(102)에서 구현되는 360도 가상 현실 콘텐츠는, 다양한 배경 및 환경으로 제공될 수 있으며, 사용자의 시야에 따라 맞는 구도를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템은, 사용자에게 더욱 안전하고 몰입도를 높인 재활 운동을 제공함으로써, 부상의 위험 없이 재활 운동의 효율을 높인 임상적 효과를 확인할 수 있을 것이다.
이상에서 설명된 스윙 동작이 가능한 신체 운동 기구 및 이에 대한 제어는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소, 물리적 장치, 가상 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 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 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
101: 고정 좌식 자전거
102: 커브드 디스플레이부
103: 골전도 헤드셋
104: 제 1 센서
201: 센서부
202: 제어부
203: 디스플레이부
301: 제 2 센서

Claims (9)

  1. 노약자를 위한 전방향 VR 운동(Omnidirectional Virtual Reality) 시스템으로서,
    사용자가 탑승하여 운동을 수행하는 고정 좌식 자전거;
    상기 사용자의 머리에 착용하도록 구성된 골전도 헤드셋; 및
    상기 사용자에게 전방향으로 VR 영상 및 피드백을 제공하도록 구성된 커브드(curved) 디스플레이부를 포함하는,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 좌식 자전거에 탈부착되는 제 1 센서를 더 포함하고,
    상기 제 1 센서는 상기 고정 좌식 자전거의 페달링 속도를 측정하는,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 자기식 엔코더(magnetic encoder)인,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 골전도 헤드셋은,
    골전도(bone conduction) 방식으로 상기 사용자에게 청각 피드백을 제공하고,
    상기 골전도 방식은 고막을 거치지 않고 두개골을 통하여 음이 내이에 직접 전파되는 것인,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자의 운동 상태 데이터를 확인하고, 상기 운동 상태 데이터를 기초로 상기 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 제어부를 더 포함하는,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 골전도 헤드셋은 제 2 센서를 더 포함하고,
    상기 제 2 센서는, 상기 사용자의 시야 방향을 감지하고, 상기 방향에 대한 데이터를 제어부에 전송하도록 구성된,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커브드 디스플레이부는 상기 사용자에게 360도로 가상 현실 콘텐츠(virtual reality contents)를 제공하는,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 커브드 디스플레이부는 상기 방향에 대응하는 가상 현실 콘텐츠를 상기 사용자에게 제공하는,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는 자이로 센서인,
    노약자를 위한 전방향 VR 운동 시스템.
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