KR20230004990A - 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템 및 그 방법 - Google Patents

가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 가상현실에서 제공되는 운동 상황에 따라 여러 종류의 자극을 주어 사용자가 실제 운동하는 것과 같은 감각을 느끼게 할 수 있고 근육과 운동신경을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템은 HMD(Head-Mounted Display) 타입의 전자장치에 구성되고, VR(Virtual Reality) 운동 어플리케이션을 실행하고, VR 운동 어플리케이션 상의 현재 동작에 따른 자극 정보를 출력하는 프로세서, 및 자극 정보에 기반하여 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나로 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템 및 그 방법{Kinesthetic-feedback system for virtual reality and method thereof}
본 발명은 가상현실에서 제공되는 운동 상황에 따라 여러 종류의 자극을 주어 사용자가 실제 운동하는 것과 같은 감각을 느끼게 할 수 있고 근육과 운동신경을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 일반인들의 건강에 대한 관심이 날로 증대되고 있으며 그에 따라 건강증진을 위한 각종 기구가 일반인들에게 보급되고 있다.
통상의 건강증진 기구들은 설치를 위한 일정한 공간을 필요로 하며, 육체적인 활동에 충분한 공간이 마련되지 못한 상황에서는 충분한 운동을 하지 못할 수밖에 없다. 또한, 몸이 불편하거나 육체적인 활동에 제약이 있는 일반인은 건강증진 기구들을 이용하는 것 자체가 어려울 수 있다.
따라서, 공간이 협소하더라도, 활동에 제약이 있는 일반인도 운동하는 것과 같은 감각을 느낄 수 있으며, 근육과 운동신경을 단련시킬 수 있는 방법이 요구되어 있는 실정이다.
이러한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공증에게 공개된 공기기술이라 할 수는 없다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 가상현실에서 제공되는 운동 상황에 따라 여러 종류의 자극을 주어 사용자가 실제 운동하는 것과 같은 감각을 느끼게 할 수 있고 근육을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 실시예들은 발 부위에 압력자극을 줌으로써 누워있는 상태에서도 서있는 자세에서 운동하고 있는 것과 같은 느낌을 받을 수 있도록 하여 사용자의 몰입도를 향상시킬 수 있도록 하는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 실시예들은 가상현실과 연동되어 운동 행위에 따라 근육별로 전기적 자극을 가하여 가상현실에서 보여지는 운동에 부합하게 근육이 움직이고 있는 느낌을 제공하여 목적한 근육 및 연결 운동신경을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 실시예들은 근육 자극을 통해 사용자가 가상현실에서 운동하는 자신의 모습을 가상으로 보면서 가상 운동에서 움직이는 근육의 움직임까지 더해서 느끼게 하여 운동을 인식하는 뇌 부분의 활성을 유발시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 실시예들은 근육에 가해지는 전기자극과 관절부위에 가해지는 진동자극을 통해 뇌가 근육과 관절이 실제로 운동한 것과 같은 느낌을 받도록 하여 실제로 운동한 것과 같이 근육 및 연결 운동신경을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 사항에 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 의도하는 기타의 과제들 또한 명료하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따르면, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템은 HMD(Head-Mounted Display) 타입의 전자장치에 구성되고, VR(Virtual Reality) 운동 어플리케이션을 실행하고, VR 운동 어플리케이션 상의 현재 동작에 따른 자극 정보를 출력하는 프로세서, 사용자에게 착용되고, 외부의 제어에 따라 동작하여 사용자의 해당 부위를 자극시키는 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트, 사용자의 발바닥에 착용되고, 외부의 제어에 따라 동작하여 사용자의 발바닥에 압력자극을 가하는 발바닥 자극장치, 사용자의 관절 부위에 착용되고, 외부의 제어에 따라 진동하여 사용자의 관절 부위를 자극시켜 관절이 움직인 것으로 느끼게 하는 다수의 진동자, 및 자극 정보에 기반하여 EMS 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나로 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자극 정보는 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 포함하고, 컨트롤러는 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나를 제어 대상으로 결정하고, 결정된 제어 대상으로 제어신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는, EMS 슈트를 제어 대상으로 결정한 경우, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트의 복수의 전극 중 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극과 자극강도를 매칭시켜 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는, EMS 슈트를 제어 대상으로 결정한 경우, 자극 정보를 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는, 발바닥 자극장치를 제어 대상으로 결정한 경우, 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 상기 발바닥 자극장치로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는 진동자를 제어 대상으로 결정한 경우, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 다수의 진동자 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 제어 대상 진동자로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, EMS 모듈은 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 수신하고, 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, EMS 모듈은 자극 정보를 수신하고, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각 구현 방법은, HMD(Head-Mounted Display) 타입의 전자장치에 구성된 프로세서가 VR(Virtual Reality) 운동 어플리케이션을 실행하면서 현재 동작에 따른 자극 정보를 출력하는 단계, 컨트롤러가 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 바탕으로 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나로 제어신호를 출력하는 단계, 및 EMS 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나가 제어신호에 따라 동작하여 사용자의 해당 부위 또는 발바닥을 자극시키는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어신호를 출력하는 단계는, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트의 복수의 전극 중 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극과 자극강도를 매칭시켜 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는 것을 포함하고, 자극시키는 단계는, EMS 모듈이 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 수신하고, 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어신호를 출력하는 단계는, 자극 정보를 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는 것을 포함하고, 자극시키는 단계는, EMS 모듈이 자극 정보를 수신하고, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어신호를 출력하는 단계는, 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 발바닥 자극장치로 출력하는 것을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어신호를 출력하는 단계는, 자극 대상 신체부위를 바탕으로 다수의 진동자 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 제어 대상 진동자로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
위에서 언급된 과제의 해결 수단 이외의 본 발명의 다양한 예에 따른 구체적인 사항들은 아래의 기재 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서에서 기재된 실시예들은 가상현실에서 제공되는 운동 상황에 따라 여러 종류의 자극을 주어 사용자가 실제 운동하는 것과 같은 감각을 느끼게 할 수 있고 근육을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한 실시예들은 발 부위에 압력자극을 가함으로써 누워있는 상태에서도 서있는 자세에서 운동하고 있는 것과 같은 느낌을 받을 수 있도록 하여 사용자의 몰입도를 향상시킬 수 있다.
또한 실시예들은 가상현실과 연동되어 운동 행위에 따라 근육별로 전기적 자극을 가하여 가상현실에서 보여지는 운동에 부합하게 근육이 움직이고 있는 느낌을 제공하여 목적한 근육과 운동신경을 단련시킬 수 있다.
또한 실시예들은 근육 자극을 통해 사용자가 가상현실에서 운동하는 자신의 모습을 가상으로 보면서 가상 운동에서 움직이는 근육의 움직임까지 더해서 느끼게 하여 운동을 인식하는 뇌 부분의 활성을 유발시킬 수 있다.
또한 실시예들은 뇌-운동신경-근육의 신경연결을 강화하여 근육인식 강화, 운동반응 속도 향상, 근지구력 강화, 근력강화를 도모할 수 있다.
또한, 실시예들은 넓은 공간을 필요로 하지 않으며, 편한 상태에서 운동을 한 것과 같은 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위에서 언급된 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과의 내용은 청구범위의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구범위의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명의 실시예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템의 구성을 나타낸 일례의 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EMS 슈트의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템을 이용한 구현 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템의 적용예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 "포함한다," "갖는다," "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 오차 범위에 대한 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "상에," "상부에," "하부에," "옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, 예를 들면, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, "후에,", "이어서,", "다음에,", "전에" 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데에 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결" "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 간접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있는 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
"적어도 하나"는 연관된 구성요소의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, "제1, 제2, 및 제3 구성요소의 적어도 하나"의 의미는 제1, 제2, 또는 제3 구성요소뿐만 아니라, 제1, 제2, 및 제3 구성요소의 두 개 이상의 모든 구성요소의 조합을 포함한다고 할 수 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시예를 통해 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 도면에 도시된 구성요소들의 스케일은 설명의 편의를 위해 실제와 다른 스케일을 가지므로, 도면에 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템 및 그 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템의 구성을 나타낸 일례의 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템(1)(이하, '운동감각 구현 시스템')은 전자장치(100), EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300), 및 진동자(400)를 포함할 수 있으며, 운동감각 구현 시스템(1)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
전자장치(100)는 HMD(Head-Mounted Display) 타입으로서, 가상현실(virtual reality, VR)을 이용한 운동 등의 어플리케이션을 실행하고, 어플리케이션 실행에 따른 영상 정보를 HMD를 통해 디스플레이 할 수 있다.
또한, 전자장치(100)는 현재 상황에 대한 정보(현재 상황 정보 또는 상황 정보)에 따른 촉각적인 자극(또는 운동 감각)을 제공하기 위한 제어신호를 EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300), 및 진동자(400)로 출력할 수 있다.
예를 들어, 전자장치(100)는 HMD(110), 프로세서(120), 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있으며, 전자장치(100)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
HMD(110)는 사용자에게 착용되고, 프로세서(120)로부터의 영상 정보를 디스플레이 할 수 있다.
프로세서(120)는 기 저장된 VR을 이용한 운동 등의 어플리케이션(VR 운동 어플리케이션)을 실행하며, VR 운동 어플리케이션을 실행하여 제공되는 정보를 HMD(110)를 통해 디스플레이 할 수 있다.
프로세서(120)는 VR 운동 어플리케이션에 상응하는 자극 프로그램을 저장하고 있을 수 있으며, 자극 프로그램은 VR 운동 어플리케이션 실행 시 자극이 가해져야 하는 신체부위(자극 대상 신체부위) 및 자극강도를 포함할 수 있다.
이에 따라, 프로세서(120)는 VR 운동 어플리케이션을 실행하면서, VR 운동 어플리케이션의 현재 동작에 따른 자극이 사용자에게 가해질 수 있도록 자극 정보를 컨트롤러(130)로 제공할 수 있다. 자극 정보는 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 포함할 수 있다.
컨트롤러(130)는 프로세서(120)로부터의 자극 정보에 기반하여 EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300), 및 진동자(400)로 제어신호를 출력할 수 있다.
컨트롤러(130)는 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300) 및 진동자(400) 중 제어 대상을 결정하고, 결정된 제어 대상으로 제어신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 EMS 슈트(200)가 대상으로 결정된 경우, 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트(200)의 복수의 전극들 중 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극으로 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 제어신호를 출력할 수 있다. 제어신호는 제어 대상 전극별 자극강도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이를 위해, 컨트롤러(130)는 신체부위별 제어 대상 전극에 대한 정보를 룩-업 테이블 형태로 저장하고 있을 수 있으며, 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 확인하고, 룩-업 테이블을 통해 제어 대상 전극을 결정할 수 있다.
또는, 컨트롤러(130)는 EMS 슈트(200)가 대상으로 결정된 경우, 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 포함하는 자극 정보를 EMS 슈트(200)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 발바닥 자극장치(300)가 대상으로 결정된 경우, 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하여, 발바닥 자극장치(300)가 자극강도에 상응하는 자극을 가할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 진동자(400)가 대상으로 결정된 경우, 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 진동자(400) 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 제어 대상 진동자로 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 진동자(400)가 하나인 경우에는 제어 대상 진동자를 결정하는 과정이 생략될 수 있으며, 진동자(400)가 복수인 경우 컨트롤러(130)가 복수의 진동자(400) 중 제어 대상 진동자를 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EMS 슈트의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트(200)는 전기적 근육 자극용 전극을 구비하는 슈트로서, 의복형상인 상반신용 슈트(200-1), 하반신용 슈트(200-2), 또는 상반신용과 하반신용이 일체로 된 전신용 슈트로 구성될 수 있다.
예를 들어, EMS 슈트(200)는 의복형상으로 안감과 겉감으로 이루어질 수 있으며, 안감의 내측, 즉 피부와 접촉되는 부분에 근육 자극을 위한 복수의 전극(210)이 장착되어 있다.
복수의 전극(210)은 외부에서 공급되는 제어신호(또는 전기적 신호)에 따라 구동되어, 사용자의 해당 부위를 자극한다.
EMS 슈트(200)는 복수의 전극(210)과 연결된 EMS 모듈(220)을 포함할 수 있으며, EMS 모듈(220)은 컨트롤러(130)로부터 자극 정보를 수신하고, 자극 정보에 포함된 신체부위를 바탕으로 복수의 전극(210) 중 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극으로 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
이를 위해, EMS 모듈(220)은 신체부위별 제어 대상 전극에 대한 정보를 룩-업 테이블 형태로 저장하고 있을 수 있으며, 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 확인하고, 룩-업 테이블을 통해 제어 대상 전극을 결정할 수 있다.
EMS 모듈(220)은 컨트롤러(130)로부터 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 복수의 전극(210)을 구동시킬 수 있다. 제어신호는 제어 대상 전극별 자극강도를 포함하며, EMS 모듈(220)은 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
발바닥 자극장치(300)는 컨트롤러(130)로부터의 제어신호에 따라 동작하여 사용자의 해당 부위에 자극을 가할 수 있다. 예를 들어, 발바닥 자극장치(300)는 사용자의 발바닥에 착용되어, 사용자의 발바닥을 자극시킬 수 있다.
예를 들어, 발바닥 자극장치(300)는 발바닥에 전기적 자극을 주는 형태 또는 발바닥에 압력을 가하는 형태일 수 있다. 예를 들어, 가압장치(300)는 유선 방식 또는 무선 방식으로 컨트롤러(130)와 통신하여 제어신호를 제공받을 수 있다.
이와 같이, 발바닥 자극장치(300)가 사용자의 발바닥을 자극함에 따라 사용자는 누워있는 상태에서도 서 있는 자세에서 운동하고 있는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
진동자(400)는 컨트롤러(130)로부터의 제어신호에 따라 진동하여 사용자의 해당 부위를 자극시킬 수 있다. 예를 들어, 진동자(400)는 사용자의 관절 부위(ex, 무릎, 팔, 어깨 등)에 착용되어 사용자의 해당 부위를 자극할 수 있다.
예를 들어, 진동자(400)는 띠 형태로 구현될 수 있으며, 진동자(400)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 진동자(400)는 유선 또는 무선 방식으로 컨트롤러(130)와 통신하여 제어신호를 제공받을 수 있다.
이와 같이, 진동자(400)가 관절을 진동시킴으로써 뇌가 관절이 움직인 것으로 인식하도록 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템의 구성 및 구성별 기능/동작에 대해서 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템을 이용한 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템을 이용한 구현 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 가상현실에서의 운동감각을 구현하는 시스템의 적용예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 사용자가 전자장치(100), EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300) 및 진동자(400)를 착용한 상태에서 사용자가 전자장치(100)를 구동시켜 VR 운동 어플리케이션을 실행시키면, 프로세서(120)는 VR 운동 어플리케이션을 실행하면서 현재 동작에 따른 자극 정보를 컨트롤러(130)로 출력할 수 있다(S300).
단계 S300에서, 프로세서(120)는 자극 대상 신체부위 및 자극강도에 대한 정보를 포함하는 자극 정보를 컨트롤러(130)로 제공할 수 있다.
단계 S300에 따라 자극 정보가 제공되면, 컨트롤러(130)는 자극 정보에 기반하여 EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300) 및 진동자(400) 중 적어도 하나로 제어신호를 출력할 수 있다(S310).
단계 S310에서, 컨트롤러(130)는 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트(200), 발바닥 자극장치(300) 및 진동자(400) 중 제어 대상을 결정하고, 결정된 제어 대상으로 제어신호를 출력할 수 있다.
EMS 슈트(200)가 대상으로 결정된 경우, 컨트롤러(130)는 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 EMS 슈트(200)의 복수의 전극(210) 중 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극과 자극강도를 매칭시켜 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 EMS 슈트(200)의 EMS 모듈(220)로 출력할 수 있다.
실시예에 따라, EMS 슈트(200)가 대상으로 결정된 경우, 컨트롤러(130)는 자극 정보를 EMS 슈트(200)의 EMS 모듈(220)로 출력할 수 있다.
발바닥 자극장치(300)가 대상으로 결정된 경우, 컨트롤러(130)는 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 발바닥 자극장치(300)로 출력하여, 발바닥 자극장치(300)가 자극강도에 상응하는 자극을 사용자의 발바닥에 가할 수 있도록 할 수 있다.
진동자(400)가 대상으로 결정된 경우, 컨트롤러(130)는 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 진동자(400) 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 제어 대상 진동자로 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
단계 S310 이후, EMS 슈트(200)의 EMS 모듈(220)은 컨트롤러(130)로부터의 제어신호에 따라 동작하여 EMS 슈트(200)의 전극(210)을 구동시켜 사용자의 해당 부위를 자극시킬 수 있다(S320).
단계 S320에서, EMS 모듈(220)은 컨트롤러(130)로부터 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 수신하고, 제어 대상 전극으로 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
실시예에 따라, EMS 모듈(220)은 컨트롤러(130)로부터 자극 정보를 수신하고, 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위를 바탕으로 제어 대상 전극을 결정하고, 제어 대상 전극으로 자극 정보에 포함된 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
단계 S310 이후, 발바닥 자극장치(300)는 컨트롤러(130)로부터의 제어신호(또는 전기적 신호)에 따라 동작하여 사용자의 발바닥을 자극시킬 수 있다(S330).
단계 S310 이후, 진동자(400)는 컨트롤러(130)로부터의 제어신호(또는 전기적 신호)에 따라 진동하여 사용자의 해당 부위(ex, 팔 관절, 무릎 관절, 어깨 관절 등)를 자극시킬 수 있다(S340).
이와 같이, 본 명세서에서 기재된 실시예들은 가상현실에서 제공되는 운동 상황에 따라 여러 종류의 자극을 주어 사용자가 실제 운동하는 것과 같은 감각을 느끼게 할 수 있고 근육을 단련시킬 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템
100: 전자 장치 110: HMD
120: 프로세서 130: 컨트롤러
200: EMS 슈트 210: 전극
220: EMS 모듈 300: 발바닥 자극장치
400: 진동자

Claims (13)

  1. HMD(Head-Mounted Display) 타입의 전자장치에 구성되고, VR(Virtual Reality) 운동 어플리케이션을 실행하고, 상기 VR 운동 어플리케이션 상의 현재 동작에 따른 자극 정보를 출력하는 프로세서;
    사용자에게 착용되고, 외부의 제어에 따라 동작하여 상기 사용자의 해당 부위를 자극시키는 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트;
    상기 사용자의 발바닥에 착용되고, 외부의 제어에 따라 동작하여 상기 사용자의 발바닥에 압력자극을 가하는 발바닥 자극장치;
    상기 사용자의 관절 부위에 착용되고, 외부의 제어에 따라 진동하여 상기 사용자의 관절 부위를 자극시켜 관절이 움직인 것으로 느끼게 하는 다수의 진동자; 및
    상기 자극 정보에 기반하여 상기 EMS 슈트, 상기 발바닥 자극장치 및 상기 진동자 중 적어도 하나로 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극 정보는 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 상기 EMS 슈트, 상기 발바닥 자극장치 및 상기 진동자 중 적어도 하나를 제어 대상으로 결정하고, 결정된 제어 대상으로 제어신호를 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 EMS 슈트를 제어 대상으로 결정한 경우, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 상기 EMS 슈트의 복수의 전극 중 제어 대상 전극을 결정하고, 상기 제어 대상 전극과 상기 자극강도를 매칭시켜 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 상기 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 EMS 슈트를 제어 대상으로 결정한 경우, 상기 자극 정보를 상기 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 발바닥 자극장치를 제어 대상으로 결정한 경우, 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 상기 발바닥 자극장치로 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 진동자를 제어 대상으로 결정한 경우, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 상기 다수의 진동자 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 상기 제어 대상 진동자로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 EMS 모듈은 상기 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 수신하고, 상기 제어 대상 전극으로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 EMS 모듈은 상기 자극 정보를 수신하고, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 제어 대상 전극을 결정하고, 상기 제어 대상 전극으로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 시스템.
  9. HMD(Head-Mounted Display) 타입의 전자장치에 구성된 프로세서가 VR(Virtual Reality) 운동 어플리케이션을 실행하면서 현재 동작에 따른 자극 정보를 출력하는 단계;
    컨트롤러가 상기 자극 정보에 포함된 자극 대상 신체부위 및 자극강도를 바탕으로 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 슈트, 발바닥 자극장치 및 진동자 중 적어도 하나로 제어신호를 출력하는 단계; 및
    상기 EMS 슈트, 상기 발바닥 자극장치 및 상기 진동자 중 적어도 하나가 상기 제어신호에 따라 동작하여 사용자의 해당 부위 또는 발바닥을 자극시키는 단계를 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호를 출력하는 단계는, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 상기 EMS 슈트의 복수의 전극 중 제어 대상 전극을 결정하고, 상기 제어 대상 전극과 상기 자극강도를 매칭시켜 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 상기 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는 것을 포함하고,
    상기 자극시키는 단계는, 상기 EMS 모듈이 상기 제어 대상 전극별 자극강도 정보를 수신하고, 상기 제어 대상 전극으로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호를 출력하는 단계는, 상기 자극 정보를 상기 EMS 슈트의 EMS 모듈로 출력하는 것을 포함하고,
    상기 자극시키는 단계는, 상기 EMS 모듈이 상기 자극 정보를 수신하고, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 제어 대상 전극을 결정하고, 상기 제어 대상 전극으로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호를 출력하는 단계는, 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 상기 발바닥 자극장치로 출력하는 것을 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호를 출력하는 단계는, 상기 자극 대상 신체부위를 바탕으로 다수의 진동자 중 제어 대상 진동자를 결정하고, 상기 제어 대상 진동자로 상기 자극강도에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 것을 포함하는, 가상현실에서의 운동감각 구현 방법.
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