KR20230144904A - 이동형 조작 장치 및 그 조작 방법 - Google Patents

Abstract

이동형 조작 장치 및 이동형 조작 장치의 조작 방법을 제시하며, 이동형 조작 장치의 하단부를 형성하는 기부와; 상기 기부의 일단에서 좌ㆍ우 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 연결대와; 상기 연결대의 좌측에서 연결대를 중심으로 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 좌측패들과; 상기 연결대의 우측에서 연결대를 중심으로 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 우측패들과; 상기 연결대의 좌ㆍ우 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 좌우회동 감지수단; 및 상기 좌측패들 및 우측패들의 전ㆍ후 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 전후회동 감지수단을 포함한다.

Description

이동형 조작 장치 및 그 조작 방법{MOBILE OPERATING DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 가상공간에서 이동 방향을 정확하게 감지할 수 있는 이동형 조작 장치 및 이동형 조작 장치의 조작 방법에 관한 것이다.

최근 가상현실과 같은 기술은 물리적인 공간이 아닌 컴퓨터로 만들어낸 사용자의 시야를 차단하고 완전히 가상으로 만들어낸 세계인 가상공간을 만들어 낸다. 이러한 가상현실을 구현하거나 활용하기 위한 다양한 기기들이 개발되고 있는 추세에 있다.

이러한 기기들 중에서 가상공간에서의 공간 이동 등을 더욱 실감나게 즐기기 위해 사용자가 탑승하여 실제 이동하며 조작할 수 있는 다양한 형태의 이동형 조작 장치들이 개발되고 있다.

이동형 조작 장치에서는 사용자 조작에 따라 가상공간에서의 보행, 주행, 이동 등에 따른 전진 방향을 포함한 이동 방향과 다양한 행동모션이 설정될 수 있다. 그러나 종래 장치들에서는 다양한 행동모션의 제공이 어렵고, 장치의 구성이 복잡하거나 완성도가 낮아서 가상공간과의 연결이 부자연스럽고, 사용자의 조작이 불편한 문제점이 있었다.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 가상 공간에서의 이동 조작을 용이하고 다양하게 할 수 있는 이동형 조작 장치 및 그 조작 방법을 제공하고자 한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 간단한 구성으로 이루어지면서 편리하고 안정적인 조작이 가능하도록 된 이동형 조작 장치 및 그 조작 방법을 제공하고자 한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 사용자가 양 발을 사용하여 보다 다양한 형태의 가상현실 속 동작을 제어할 수 있고, 더욱 현실감 있는 동작이 구현될 수 있는 이동형 조작 장치 및 그 조작 방법을 제공하고자 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따르면, 이동형 조작 장치는 하단부를 형성하는 기부; 상기 기부의 일단에서 좌ㆍ우 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 연결대; 상기 연결대의 좌측에서 연결대에 지지되어 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 좌측패들; 상기 연결대의 우측에서 연결대에 지지되어 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 우측패들; 상기 연결대의 좌ㆍ우 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 좌우회동 감지수단; 및 상기 좌측패들 및 우측패들의 전ㆍ후 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 전후회동 감지수단; 을 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 이동형 조작 장치의 조작 방법은, 좌측패들과 우측패들 및 상기 좌측패들과 우측패들을 연결하는 연결대의 조합을 포함하는 이동형 조작 장치에서 플레이 대상이 이동하기 위하여 조작패들을 조작하는 방법에 있어서, 좌측 및 우측패들의 선단부를 전방으로 눌러서 회동시키면 전진하고, 좌측 및 우측패들의 후단부를 후방으로 눌러서 회동시키면 후진하고, 좌측 및 우측패들을 이용하여 연결대를 좌측으로 회동시키면 좌측으로 제자리 회전하고, 좌측 및 우측패들을 이용하여 연결대를 우측으로 회동시키면 우측으로 제자리 회전하고, 좌측 및 우측패들의 선단부를 전방으로 눌러서 회동시킴과 동시에 연결대를 좌측 또는 우측으로 회동시키면 좌측 전방 또는 우측 전방으로 전진하고, 좌측 및 우측패들의 후단부를 후방으로 눌러서 회동시킴과 동시에 연결대를 좌측 또는 우측으로 회동시키면 좌측 후방 또는 우측 후방으로 후진하도록 하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면, 유저의 양 발에 의하여 여러 방향의 이동을 현실감 있게 가상 공간에 전달할 수 있다.

본 발명에 의하면, 양 발의 조작에 의해 다양한 형태의 이동표현을 연출할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 이동형 조작 장치의 사시도이다.
도 2(a)(b)는 이동형 조작 장치의 저면도와 "A"부분을 확대한 도면이다.
도 3(a)(b)는 이동형 조작 장치의 측면도와 "B"부분의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 4(a)(b)는 이동형 조작 장치의 측면도와 "C"부분의 확대단면도이다.
도 5(a)(b)는 이동형 조작 장치의 정면도와 "D"부분의 확대단면도이다.
도 6(a)(b)는 상기 도 5의 다른 실시예를 나타낸 정면도와 "E"부분의 확대단면도이다.
도 7(a)(b)는 이동형 조작 장치의 좌회전 조작 상태를 설명하는 도면이다.
도 8(a)(b)는 이동형 조작 장치의 우회전 조작 상태를 설명하는 도면이다.
도 9(a)(b)는 이동형 조작 장치의 전진 조작 상태를 설명하는 도면이다.
도 10(a)(b)는 이동형 조작 장치의 후진 조작 상태를 설명하는 도면이다.
도 11 및 도 12는 이동형 조작 장치의 측방 이동의 조작 상태를 설명하는 도면이다.
도 13(a)(b)는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 적용하였다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서는 가상 현실(Virtual Reality)에 관련된 컨텐츠를 함께 제공하는 이동형 조작 장치를 기준으로 설명하지만, 증강 현실(Augmented Reality), 혼합 현실(Mixed Reality), 확장 현실(eXpended Reality)에 관련된 컨텐츠를 함께 제공하는 이동형 조작 장치들에도 적용될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 이동형 조작 장치의 사시도이고, 도 2(a)(b)는 이동형 조작 장치의 저면도와 "A"부분을 확대한 도면이며, 도 3(a)(b)는 이동형 조작 장치의 측면도와 "B"부분의 내부 구성을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 이동형 조작 장치(1)는 하단의 기부(10)와 상단의 시트부(20)를 포함하고 있으며, 시트부(20)의 주위에는 안전벨트(21)와 같은 부수적 장치들이 구비되고, 기부(10)의 저면에는 바퀴(11)가 설치되어 이동형 조작 장치(1)의 회전을 가능하게 한다.

시트부(20)의 전방과 일치되는 방향으로 기부(10)의 일단에는 한 쌍의 좌ㆍ우 패들이 설치되는데, 이 좌측패들(40a)과 우측패들(40b)은 연결대(30)에 의해 연결된다.

연결대(30)는 축이나 막대 또는 판 형태와 같이 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

연결대(30)의 중앙에는 하우징(31)이 구비되어 있으며, 이 하우징(31)이 기부(10)에 회동 가능하게 설치됨으로써 연결대(30)의 양 단부가 좌ㆍ우로 회동이 가능하게 된다.

하우징(31)은 특정 형태에 한정될 필요는 없으며, 상기 연결대(30)보다 확장된 형태로 되는 것이 바람직하다. 또한 연결대(30)와 일체로 구성되거나 또는 별개로 구성될 수 있다.

하우징(31)은 하우징커버(12)에 내장되고, 좌측패들(40a)과 우측패들(40b)은 하우징커버(12)의 양 측에서 연결대(30)에 설치된다. 따라서 하우징커버(12)는 시트부(20)가 향하는 전방의 중앙에 위치하게 된다.

연결대(30)의 회동에 따라 좌측패들(40a)과 우측패들(40b) 또한 하우징(31)을 중심으로 하여 앞뒤로 회동되며, 이를 위해 기부(10)에는 패들(40a,40b)이 유동될 수 있는 공간부(13)가 마련된다.

하우징(31)의 회전 중심으로부터 양 측에는 각각 좌우회동 지지스프링(33)이 설치되어 연결대(30)의 좌우 균형을 유지하도록 한다.

즉 좌우회동 지지스프링(33)의 각 일단은 기부(10)에 고정 설치되는 지지브라켓(14)에 지지되도록 하고, 좌우회동 지지스프링(33)의 각 타단은 하우징(31)의 일단에 지지되도록 함으로써 하우징(31)이 회동할 때 회동되는 쪽의 스프링이 탄성적으로 압박되도록 되고, 연결대(30)를 회동시키는 힘을 제거하면 압축된 스프링의 탄성에 의해 원 상태로 복귀되도록 된다.

따라서 연결대(30)를 좌우로 회동시키고자 하는 힘이 작용하지 않는 상태에서는 한 쌍의 좌우회동 지지스프링(33)에 의해 하우징(31) 및 연결대(30)가 중간의 위치를 균형있게 유지하게 된다.

좌우회동 지지스프링(33)은 도 3(b)에 나타난 바와 같이 연결대(30)의 하측으로 위치하게 된다.

좌우회동 지지스프링(33)은 하우징(31)의 원주 운동에 의해 압축이 이루어지게 되므로 스프링의 압축 방향에 따라 설치 각도를 설정할 수 있으며, 필요에 따라 원통형이나 원뿔형 코일스프링이 적용될 수 있다.

좌측패들(40a)과 우측패들(40b)은 연결대(30)의 좌ㆍ우 회동에 따라 연결대(30)와 함께 좌측 또는 우측으로 회동될 수 있으면서, 자체적으로 연결대(30)를 중심으로 전ㆍ후 방향으로 회동된다.

여기서 각 패들(40a,40b)은 연결대(30)에 고정되어 연결대(30)와 함께 일체로 회동되도록 할 수도 있고, 연결대(30)를 중심으로 패들만 각자 회동되도록 할 수도 있으며, 이는 필요에 따라 선택적으로 적용하여 각각의 동작을 프로그래밍할 수 있다.

각 패들(40a,40b)의 하측에는 지지플레이트(35)가 구성되며, 지지플레이트(35)의 윗면에는 연결대(30)를 지지하는 축받이(36)가 구비된다.

각 패들(40a,40b)의 저면에는 연결대(30)를 중심으로 전ㆍ후에 전후회동 지지스프링(43)이 설치된다.

지지플레이트(35)는 하우징(31)의 양 측부에 설치되어 좌ㆍ우 패들의 하측에 위치하게 된다. 따라서 하우징(31) 및 연결대(30)의 회동과 함께 좌ㆍ우로 회동되며, 패들(40a,40b)의 하측에서 전후회동 지지스프링(43)을 지지한다.

전후회동 지지스프링(43)은 패들(40a,40b)이 전방 또는 후방으로 회동되었을 때 하단부가 상기 지지플레이트(35)의 윗면에 탄성적으로 압박되며, 전방 또는 후방으로의 압박된 힘이 제거되면 탄성에 의해 원상 복귀된다.

따라서 패들(40a,40b)을 전ㆍ후로 회동시키고자 하는 힘이 작용하지 않는 상태에서는 한 쌍의 전후회동 지지스프링(43)에 의해 패들(40a,40b)이 수평의 위치를 균형있게 유지하게 된다.

도 4(a)(b)는 이동형 조작 장치의 측면도와 "C"부분의 확대단면도이고, 도 5(a)(b)는 이동형 조작 장치의 정면도와 "D"부분의 확대단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 좌측패들(40a)과 우측패들(40b)의 상측에는 각각 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)이 측방으로 회동 가능하게 설치된다.

이를 위해 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 하단 중간에는 발판회동축(51)이 설치되어 각 발판이 패들(40a,40b)의 상측에서 발판회동축(51)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 회동할 수 있다.

좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 저면에는 발판회동축(51)을 중심으로 외측 및 내측에 측방회동 지지스프링(53)이 설치된다.

측방회동 지지스프링(53)은 발판(50a,50b)이 외측방 또는 내측방으로 회동되었을 때 탄성적으로 압박되며, 외측방 또는 내측방으로의 압박된 힘이 제거되면 탄성에 의해 원상 복귀된다.

따라서 발판(50a,50b)을 측방으로 회동시키고자 하는 힘이 작용하지 않는 상태에서는 한 쌍의 측방회동 지지스프링(53)에 의해 발판(50a,50b)이 수평의 위치를 균형있게 유지하게 된다.

여기서 상기 발판(50a,50b)은 패들(40a,40b)의 외측 또는 내측으로만 회동되도록 설치될 수도 있다.

즉 도 6에서와 같이 발판(50a,50b)이 발판회동축(51)을 중심으로 외측으로만 회동될 수 있도록 구성하고, 측방회동 지지스프링(53)은 발판회동축(51)을 중심으로 발판(50a,50b)의 외측 하단에만 설치하게 된다.

이와 같이 발판(50a,50b)이 양 측 또는 일측으로 회동되도록 구성하는 것은 프로그램에 따른 기능의 설정에 따라 선택할 수 있다.

좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 윗면에는 미끄럼을 방지하기 위한 돌기(52)가 다수 설치된다.

본 발명에서 적용되는 각 지지스프링들은 기본적으로 도면에서와 같이 원통형이나 원뿔형의 코일스프링이 사용될 수 있으며, 그 외에도 탄성 작용을 하는 다른 형태의 장치가 사용될 수도 있다.

본 발명에서는 연결대(30)의 좌ㆍ우 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 좌우회동 감지수단(30S)과, 패들(40a,40b)의 전ㆍ후 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 전후회동 감지수단(40S)과, 발판(50a,50b)의 측방 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 측방회동 감지수단(50S)이 구비된다.

따라서 연결대(30)의 회동조작과, 패들(40a,40b)의 전ㆍ후 회동조작 및 발판(50a,50b)의 측방 회동조작을 통해 감지수단들의 신호를 조이스틱에 전달함으로써 가상현실에서의 이동모션을 표현하게 된다.

상기의 각 감지수단은 다양한 형태의 센서들이 적용될 수 있는데, 본 실시예에서는 좌우회동 감지수단과 전후회동 감지수단에서 자석의 자력을 감지하여 신호를 송출하는 홀센서를 적용하였고, 측방회동 감지수단에서는 리미트 스위치를 적용하였다.

좌우회동 감지수단(30S)은 하우징(31)의 일단에 하우징(31)과 함께 회동되는 제1홀센서(s1)를 장착하고, 이 제1홀센서(s1)의 이동 경로상의 기부(10) 일단에 제1자석(m1)을 설치함으로써, 제1홀센서(s1)가 제1자석(m1)의 양극과 음극을 감지하도록 설치된다.

제1자석(m1)은 제1홀센서(s1)의 이동 경로의 방향에 따라 양극과 음극이 배열되도록 된다. 즉 연결대(30)와 하우징(31)이 좌측으로 회전하면 제1홀센서(s1)는 제1자석(m1)의 음극을 감지하게 되고, 연결대(30)와 하우징(31)이 우측으로 회전하면 제1홀센서(s1)는 제1자석(m1)의 양극을 감지하게 되면서 서로 다른 이동 조작의 신호를 전달하게 되는 것이다.

따라서 좌우회동 감지수단(30S)은 연결대(30)의 좌측 또는 우측으로의 회전 변화를 감지하여 송출함으로써 가상현실 상에서의 특정 행동, 예를 들면 제자리에서의 좌회전 또는 제자리에서의 우회전을 표현하게 된다.

상기 제1홀센서(s1)와 제1자석(m1)은 연결대(30)의 일단에 설치될 수도 있다.

전후회동 감지수단(40S)은 각 패들(40a,40b)의 하단에 제2자석(m2)을 설치하고, 패들과 함께 상ㆍ하 회전하는 자석을 감지하도록 제2홀센서(s2)를 지지플레이트(35)의 일단에 설치하여 이루어진다.

제2자석(m2)은 양극과 음극이 상ㆍ하로 배열되도록 함으로써 상ㆍ하 회동하는 자석의 자력변화를 제2홀센서가 감지할 수 있도록 구성된다.

이에 따라 패들(40a,40b)이 전방으로 회동되면 제2자석(m2)이 전방으로 회동되면서 제2홀센서(s2)가 제2자석(m2)의 음극을 감지하게 되고, 패들(40a,40b)이 후방으로 회동되면 제2자석(m2)이 상측으로 회동되어 제2홀센서(s2)가 제2자석(m2)의 양극을 감지하게 되면서 서로 다른 이동 조작의 신호를 전달하게 된다.

따라서 전후회동 감지수단(40S)은 패들(40a,40b)의 전방 또는 후방으로의 회전 변화를 감지하여 송출함으로써 가상현실 상에서의 특정 행동을 표현하게 된다.

측방회동 감지수단(50S)은 좌측발판(50a) 및 우측발판(50b)이 내측 또는 외측으로 회동될 때 각 발판(50a,50b)의 하측 부분이 접촉되는 리미트스위치(s3)를 설치함으로써 이 스위치에 의해 신호를 전달하도록 구성된다.

여기서 회동되는 발판(50a,50b)의 하단부가 리미트스위치(s3)에 명확하게 접촉되기 위하여 발판(50a,50b)의 밑면에는 누름판(54)이 설치되며, 이 누름판(54)은 발판(50a,50b)이 회동되었을 때 리미트스위치(s3)와 수평 상태로 접촉되도록 하기 위하여 발판(50a,50b)에 대하여 일정 각도 경사진 형태로 설치된다.

이러한 측방회동 감지수단(50S)은 각 발판(50a,50b)의 내측 또는 외측으로의 회동 변화를 리미트스위치(s3)가 감지하여 조이스틱에 신호하게 됨으로써 가상현실 상에서의 특정 행동을 표현하게 된다.

측방회동 감지수단(50S)의 센서로는 상기 리미트스위치 대신 포텐션미터나 압력센서 등으로 선택될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 이동형 조작 장치(1)는 상기의 구성들과 연계하여 입력부, 구동부, 센서부, 통신부, 출력부, 전원부 및 제어부를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성되는 실시예에 대한 작용이 도 7 내지 도 12에 실시예로서 도시되어 있다.

도 7(a)(b)는 이동형 조작 장치의 좌회전 조작 상태를 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 상측에 놓여지는 두 발을 이용하여 좌회전시키면, 즉 발에 약간의 압력을 가하여 좌측발판(50a)은 뒤로 당기면서 우측발판(50b)을 앞으로 밀게 되면, 도면에서와 같이 좌ㆍ우패들(40a,40b)과 연결대(30)가 함께 좌측으로 스윙하게 된다.

하우징(31)의 하단 양 측으로 설치되는 좌우회동 지지스프링(33)은 연결대(30)가 좌ㆍ우의 어느 한 방향으로 치우치지 않도록 텐션을 유지시키게 되며, 기본 탄성력에 의해 발을 패들에 가볍게 올려 놓은 상태에서는 연결대가 좌ㆍ우로 회전되지 않도록 세팅된다.

연결대(30)가 좌측으로 회동하게 되면, 제1홀센서(s1)는 마주하는 제1자석(m1)의 중간으로부터 좌측으로 이동하면서 제1자석(m1)의 음극을 감지하게 되고, 조이스틱에 좌회전을 하고 있다는 신호를 전달하게 된다.

이에 따라 가상현실상의 이동주체가 제자리에서 좌회전을 하게 된다.

여기서 이동주체는 이동 조작을 하고 있는 사용자가 되므로, 사용자가 실제로 좌회전을 하고 있는 느낌을 주도록 하기 위하여, 상기 제1홀센서(s1)의 신호에 의해 기부(10) 저면의 바퀴(11)가 모터에 의해 구동되면서 이동 조작 장치(1)가 제자리에서 실제 좌회전하게 된다.

상기 바퀴(11)는 이동 조작 장치(1)의 중심에 대한 원주궤적으로 회전방향을 고정시킴으로써 제자리 회전이 안정적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

연결축(30)의 좌ㆍ우 회동에 의해 이동형 조작 장치(1)가 실제로 제자리에서 회전하도록 하는 수단은, 상기와 같이 바퀴가 아닌 기어의 구동에 의하거나 실린더 등의 구동에 의한 회전 등 다른 수단이 적용될 수도 있다.

좌회전 상태에서 양 발에 가해진 힘을 풀거나 역 방향으로 하게 되면, 좌우회동 지지스프링(33)의 탄력에 의해 연결대(30)는 원 상태로 복귀되면서 제1홀센서(s1) 또한 제1자석(m1)의 중간으로 마주하면서 좌회전을 멈추게 된다.

도 8(a)(b)는 이동형 조작 장치의 우회전 조작 상태를 설명하는 도면이다.

도 8에서의 우회전은 도 7에서의 좌회전과 반대의 방향으로 연결대(30)가 회동하는 것이며, 방향이 반대일 뿐 동작 상태는 상기 좌회전과 같다.

즉 연결대(30)의 우측 회동에 의해 제1홀센서(s1)가 제1자석(m1)의 양극을 감지하면서 조이스틱에 우회전을 하고 있다는 신호를 주게 되고, 이에 따라 가상현실상의 이동주체가 제자리에서 우회전을 하게 된다.

그리고 기부(10) 저면의 바퀴(11)가 우측 방향으로 구동되면서 이동 조작 장치(1)가 제자리에서 실제 우회전하게 된다.

우회전 상태에서 양 발에 가해진 힘을 풀거나 역 방향으로 하게 되면, 좌우회동 지지스프링(33)의 탄력에 의해 연결대(30)는 원 상태로 복귀되면서 제1홀센서(s1) 또한 제1자석(m1)의 중간으로 마주하면서 우회전을 멈추게 된다.

도 9(a)(b)는 이동형 조작 장치의 전진 조작 상태를 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 좌측패들(40a)과 우측패들(40b)의 선단부를 눌러서 전방으로 회동시키는 상태를 보여주는데, 이 때 좌측패들(40a)과 우측패들(40b)은 연결대(30)에 고정되어 함께 회동된다.

각 패들(40a,40b)의 하측 전ㆍ후에 설치되는 전후회동 지지스프링(43)은 패들이 전ㆍ후 방향으로 치우치지 않도록 텐션을 유지시키게 되며, 기본 탄성력에 의해 발을 가볍게 올려 놓은 상태에서는 패들이 앞뒤로 눌려지지 않도록 세팅된다.

패들(40a,40b)의 선단부를 누르면 전후회동 지지스프링(43)의 앞쪽 스프링을 압박하면서 패들(40a,40b)이 전방으로 회동하게 되고, 이와 함께 제2자석(m2)이 이동하면서 마주하는 제2홀센서(s2)가 자석의 음극을 감지하여 조이스틱에 전진을 하고 있다는 신호를 전달하게 된다.

이에 따라 가상현실상의 이동주체가 전진을 하게 된다.

전진 상태에서 양 발의 앞쪽에 가해진 힘을 풀게 되면, 전후회동 지지스프링(43)의 탄력에 의해 패들(40a,40b)은 원 상태로 복귀되면서 제2홀센서(s2) 또한 제2자석(m2)의 중간으로 마주하여 전진을 멈추게 된다.

한편 패들(40a,40b)을 전방으로 누르면서 동시에 연결대(30)를 좌측으로 회전시키면 좌전방으로 전진하게 되며, 패들(40a,40b)을 전방으로 누르면서 동시에 연결대(30)를 우측으로 회전시키면 우전방으로 전진하게 된다.

도 10(a)(b)는 이동형 조작 장치의 후진 조작 상태를 설명하는 도면이다.

도 10에서의 후진은 도 9에서의 전진과 반대의 방향인 후방으로 좌측패들(40a) 및 우측패들(40b)이 회동하는 것이며, 방향이 반대일 뿐 동작 상태는 상기 전진과 같다.

즉 패들(40a,40b)의 후방 회동에 의해 제2홀센서(s2)가 제2자석(m2)의 양극을 감지하면서 조이스틱에 후진을 하고 있다는 신호를 주게 되고, 이에 따라 가상현실상의 이동주체가 후진을 하게 된다.

후진 상태에서 양 발에 가해진 힘을 풀게 되면, 전후회동 지지스프링(43)의 탄력에 의해 패들(40a,40b)은 원 상태로 복귀되면서 제2홀센서(s2) 또한 제2자석(m2)의 중간으로 마주하여 우회전을 멈추게 된다.

한편 패들(40a,40b)을 후방으로 누르면서 동시에 연결대(30)를 좌측으로 회전시키면 좌후방으로 후진하게 되며, 패들(40a,40b)을 후방으로 누르면서 동시에 연결대(30)를 우측으로 회전시키면 우후방으로 후진하게 된다.

도 11 및 도 12는 이동형 조작 장치의 측방 이동의 조작 상태를 설명하는 도면이다.

좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 각 하측에는 측방회동 지지스프링(53)이 설치되어 있으며, 이 측방회동 지지스프링(53)은 발판이 좌측 또는 우측의 일방으로 치우치지 않도록 텐션을 유지시키게 되며, 기본 탄성력에 의해 발을 가볍게 올려 놓은 상태에서는 발판이 측방으로 눌려지지 않도록 세팅된다.

도 11은 정면에서 발판의 작용상태를 보여주는 것이고, 도 12는 측면에서 발판의 작용상태를 보여준다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 좌측발판(50a, 도면에서의 사용자 기준)의 외측단을 누르게 되면 좌측발판(50a)은 발판회동축(51)을 중심으로 외측으로 회동되면서 외측의 측방회동 지지스프링(53)을 압박하게 된다.

이 때 발판 하측의 누름판(54)이 외측의 리미트스위치(s3)를 눌러서 조이스틱에 좌측으로 이동하고 있다는 신호를 전달하게 된다.

이에 따라 가상현실상의 이동주체가 좌측방향으로 이동을 하게 된다.

발판에 가해진 압력을 해제하게 되면, 측방회동 지지스프링(53)의 탄력에 의해 좌측발판(50a)은 원 상태로 복귀되면서 리미트스위치(s3)의 접속 상태가 해제되어 측방 이동을 멈추게 된다.

이와 같이 좌측발판(50a)의 외측단을 누르면 좌측으로 이동하게 되고, 우측발판(50b)의 외측단을 누르게 되면 우측으로 이동하도록 프로그램이 설정될 수 있다.

또한 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 각 외측단을 동시에 누르면 점프하도록 설정될 수 있다.

또한 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)의 내측단을 동시에 누르면 제자리에 앉도록 설정될 수 있다.

또한 좌측발판(50a)과 우측발판(50b)을 좌측 또는 우측으로 동시에 누르면 해당 방향으로 점프하면서 이동하도록 설정될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 실시예에서는 발판과 패들을 누르는 방향으로 이동하려는 특성을 가지고 있는데, 이는 인간의 기본적인 움직임의 성향을 반영한 것이며, 이러한 점을 활용하여 다양한 경우의 수를 조작할 수 있다.

도 7 내지 도 12에 의해 설명한 상기의 작용들은 본 발명을 실시하는 방법들의 일례에 따른 것이며, 연결대의 조작, 패들의 조작 및 발판의 조작에 의한 신호결과로서 가상현실에 나타나는 이동형태는 선택에 따라 얼마든지 다양한 방법 및 형태로 표현될 수 있다.

즉 연결대(30)의 수평 회동과 좌ㆍ우측 패들(40a,40b)의 전ㆍ후방 회동 및 발판(50a,50b)의 측방 회동을 적절히 조합할 경우 가상공간 속 객체의 행동모션을 매우 다양하게 구현하는 것이 가능해질 뿐 아니라, 이를 유저의 양 발로 간편하게 조작할 수 있기 때문에 가상현실 콘텐츠(예를 들어, 게임 등)를 보다 용이하게 플레이하면서 현실감 넘치는 즐거움을 만끽할 수 있게 된다.

도 13(a)(b)은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도로서 (a)는 발판이 수평 상태의 경우를 나타내고, (b)는 양 측의 발판이 일측 방향으로 회동된 상태를 보여준다.

도 13을 참조하면, 연결대(30)와 하우징(31)은 일체로서 판 형태를 이루고 있다.

연결대(30)의 양 단부에 좌ㆍ우 패들(40a,40b)이 설치되고, 좌ㆍ우 패들(40a,40b)의 상측으로 발판(50a,50b)이 발판회동축(51)에 의해 측방으로 회동가능하게 설치되며, 측방회동 지지스프링(53)이 각 발판(50a,50b)의 밑에서 발판회동축(51)의 양 측으로 설치됨을 보여준다.

그리고 패들(40a,40b)의 전ㆍ후 회동에 반응하여 압축되고, 패들(40a,40b)의 전ㆍ후 압박을 해제하면 패들(40a,40b)을 원 상태로 복귀시키는 전후회동 지지스프링(43)이 하우징(31)의 하측으로 설치된다.

즉 패들(40a,40b)을 전방 또는 후방으로 회동시키게 되면, 패들(40a,40b)과 함께 판 형태로 이루어진 연결대(30)와 하우징(31)이 함께 회동하면서 전방 또는 후방의 전후회동 지지스프링(43)을 압박하게 되고, 압박이 해제되면 압박되었던 스프링의 탄성이 하우징(31)과 연결대(30)를 복귀시키면서 결국 패들(40a,40b)을 복귀시키는 것이다.

이와 같이 전후회동 지지스프링(43)은 패들(40a,40b)의 하측 뿐만 아니라 하우징(31)이나 연결대(30)에 설치될 수도 있는 것이다.

따라서 하우징(31)의 하측으로 좌우회동 지지스프링(33)과 전후회동 지지스프링(43)이 함께 설치되는데, 좌우회동 지지스프링(33)은 수평으로 설치되고, 전후회동 지지스프링(43)은 수직으로 설치된다.

상기한 실시예들에서 연결대(30)의 좌ㆍ우 회동이나 패들(40a,40b)의 전ㆍ후방 회동 및 발판(50a,50b)의 측방 회동 등의 회동 반경은 과하게 움직일 필요 없이 약간의 움직임만으로도 가능할 것이다. 즉 센서의 감지가 이루어질 수 있는 정도만의 움직임만으로도 충분한 작용이 이루어질 수 있으며, 설정에 의해 셋팅될 수 있다.

또한 상기한 실시예들에서 좌우회동 지지스프링(33), 전후회동 지지스프링(43) 및 측방회동 지지스프링(53) 들은 모두 압축코일스프링으로 도시하고 설명하였으나 다른 탄성수단이 적용될 수 있으며, 각 코일스프링들을 지지하기 위하여 도면에서와 같은 여러 형태의 지지볼트 등이 사용될 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1 ; 이동형 조작 장치 10 ; 기부
11 ; 바퀴 12 ; 하우징커버
13 ; 공간부 14 ; 지지브라켓
20 ; 시트부 21 ; 안전벨트
30 ; 연결대 31 ; 하우징
33 ; 좌우회동 지지스프링 34 ; 지지플레이트
30S ; 좌우회동 감지수단 s1 ; 제1홀센서
m1 ; 제1자석
40a ; 좌측패들 40b ; 우측패들
43 ; 전후회동 지지스프링 40S; 전후회동 감지수단
s2 ; 제2홀센서 m2 ; 제2자석
50a ; 좌측발판 50b ; 우측발판
51 ; 발판회동축 52 ; 돌기
53 ; 측방회동 지지스프링 54 ; 누름판
50S ; 측방회동 감지수단 s3 ; 리미트스위치

Claims (15)

1. 이동형 조작 장치의 하단부를 형성하는 기부;
   상기 기부의 일단에서 좌ㆍ우 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 연결대;
   상기 연결대의 좌측에서 연결대에 지지되어 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 좌측패들;
   상기 연결대의 우측에서 연결대에 지지되어 전ㆍ후 방향으로 회동 가능하도록 설치되는 우측패들;
   상기 연결대의 좌ㆍ우 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 좌우회동 감지수단; 및
   상기 좌측패들 및 우측패들의 전ㆍ후 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 전후회동 감지수단; 을 포함하는 이동형 조작 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결대의 중간에는 하우징이 형성되어 이 하우징이 상기 기부에 회동 가능하게 설치됨으로써 연결대를 지지하도록 된 이동형 조작 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결대는 판 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 조작장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결대의 좌ㆍ우 회동을 기부에 대하여 탄력적으로 제어하여 외력이 없을 시 수평 상태를 유지시키도록 한 쌍의 좌우회동 지지스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 좌우회동 지지스프링의 각 선단부는 연결대 또는 연결대와 함께 회동되는 부분에 지지되고, 좌우회동 지지스프링의 각 타단부는 기부 또는 기부에 고정되는 부분에 지지되도록 된 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 좌측패들 및 우측패들의 하측에는 각각 연결대의 전ㆍ후방으로 전방회동 지지스프링과 후방회동 지지스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 감지수단은 자석의 양극과 음극의 자기장을 감지하여 신호를 전달하는 홀센서인 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결대와 좌측패들 및 우측패들의 각 단독 및 조합적인 움직임에 의한 감지수단의 신호에 의해 시뮬레이션의 행동모션을 제어하도록 된 이동형 조작 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 기부의 하측에는 제자리 회전을 할 수 있도록 바퀴가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌측패들과 우측패들의 상측에는 각각 좌측발판과 우측발판이 측 방향으로 회동 가능하게 설치되며, 각 좌측발판과 우측발판의 하측으로 측방회동 지지스프링이 설치되고, 상기 좌측발판 및 우측발판의 측 방향 회동을 감지하여 그 신호를 송출하는 측방회동 감지수단이 구비되는 것을 더 포함하는 이동형 조작 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 측방회동 감지수단은 리미트스위치인 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치.
    
12. 좌측패들과 우측패들 및 상기 좌측패들과 우측패들을 연결하는 연결대의 조합을 포함하는 이동형 조작 장치에서 가상 현실상의 플레이 대상이 이동하기 위하여 조작패들을 조작하는 방법에 있어서,
    좌측 및 우측패들을 이용하여 연결대를 좌측으로 회동시키면 좌측으로 제자리 회전하고,
    좌측 및 우측패들을 이용하여 연결대를 우측으로 회동시키면 우측으로 제자리 회전하고,
    좌측 또는 우측패들의 선단부를 전방으로 눌러서 회동시키면 전진하고,
    좌측 또는 우측패들의 후단부를 후방으로 눌러서 회동시키면 후진하고,
    좌측 및 우측패들의 선단부를 전방으로 눌러서 회동시킴과 동시에 연결대를 좌측 또는 우측으로 회동시키면 좌측 전방 또는 우측 전방으로 전진하고,
    좌측 및 우측패들의 후단부를 후방으로 눌러서 회동시킴과 동시에 연결대를 좌측 또는 우측으로 회동시키면 좌측 후방 또는 우측 후방으로 후진하도록 하는 것을 포함하는 이동형 조작 장치의 조작방법.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 연결대가 좌측 또는 우측으로 회동함에 따라 좌측 또는 우측으로 제자리 회전할 때, 이동형 조작 장치가 실제로 해당 방향으로 제자리 회전하는 것을 특징으로 하는 이동형 조작 장치의 조작방법.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 좌측패들과 우측패들의 각 상측으로 좌측발판과 우측발판이 구비되어,
    좌측발판과 우측발판을 동시에 외측으로 눌러서 회동시키면 점프하도록 하는 것을 포함하는 이동형 조작 장치의 조작방법.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 좌측발판만 좌측으로 누르게 되면 좌측으로 이동하고,
    상기 우측발판만 우측으로 누르게 되면 우측으로 이동하고,
    좌측발판 및 우측발판을 동시에 좌측 또는 우측으로 누르게 되면 그 방향으로 점프 이동하도록 하는 것을 더 포함하는 이동형 조작 장치의 조작방법.
    
    

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