KR20240035137A - Metaverse interface device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상공간과의 인터페이스를 위한 외골격 디바이스를 장착한 사용자에게 가상모델이 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 전달하여 실제감을 부여할 수 있는 메타버스 인터페이스 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 액츄에이터를 가지는 외골격 디바이스; 상기 외골격 디바이스와 연동된 가상모델을 형성하고, 상기 가상모델이 가상객체와 상호작용하며 발생되는 시뮬레이션 환경을 제공하는 가상공간 제공부; 및 상기 가상모델의 움직임을 추정하고, 상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 연산된 토크 값을 상기 액츄에이터에 출력하는 제어부;를 포함한다.The present invention relates to a metaverse interface device that can provide a sense of reality by transmitting the virtual force generated in the relationship between a virtual model and a virtual object to a user equipped with an exoskeleton device for interfacing with virtual space, and includes at least one An exoskeleton device having an actuator of; a virtual space providing unit that forms a virtual model linked to the exoskeleton device and provides a simulation environment generated by the virtual model interacting with virtual objects; and a control unit that estimates the movement of the virtual model and outputs a torque value calculated by taking into account the virtual force generated in the relationship with the virtual object in the simulation environment to the actuator.
Description
본 발명은 메티버스 인터페이스 장치로서, 더욱 자세하게는 가상공간과의 인터페이스를 위한 외골격 디바이스를 장착한 사용자에게 가상모델이 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 전달하여 실제감을 부여할 수 있는 토크-피드백 기반의 메타버스 인터페이스 장치에 관한 것이다.The present invention is a Metiverse interface device, and more specifically, a torque that can give a sense of reality by transmitting the virtual force generated in the relationship between the virtual model and the virtual object to the user equipped with an exoskeleton device for interfacing with virtual space. -This is about a feedback-based metaverse interface device.
현재, 메타버스 관련 산업의 경제적 파급효과로 인해 가상현실 관련 산업의 빠른 확장이 예상되고 있다. 가상현실(Virtual Reality : VR)은 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터 작업을 통해 만든 가상 세계로서, 사용자는 가상세계를 통해 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용을 하고 있는 것과 같은 체험을 할 수 있다.Currently, rapid expansion of virtual reality-related industries is expected due to the economic ripple effect of metaverse-related industries. Virtual Reality (VR) is a virtual world created through computer work in a specific environment or situation, and through the virtual world, users can experience as if they are interacting with real surrounding situations and environments.
한편, 현재로서는 VR컨트롤러와 모션 트래킹 등으로 신체의 자세와 동작을 실시간으로 위화감없이 가상환경에 입력하는 것은 가능해졌으나, 사용자가 전달받는 출력은 여전히 영상과 소리에 국한되고 있다. 가상환경과 물체와의 상호작용에 수반하는 힘, 구속과 같은 역학적 반응의 부여는 진동을 통하는 등 극히 제한적이다.Meanwhile, it is currently possible to input body posture and movements into a virtual environment in real time without discomfort through VR controllers and motion tracking, but the output received by users is still limited to images and sounds. The imposition of mechanical responses such as force and restraint accompanying the interaction between the virtual environment and objects is extremely limited, such as through vibration.
이러한 물리적 상호작용 수단의 부재는 메타버스의 구현을 방해하고 사용자의 몰입을 저해하는 요인으로 평가할 수 있다. 따라서, 가상환경에 인간이 더 깊게 참여하기 위해서는 현재의 키보드, 마우스, 터치 스크린 등의 전통적인 HID(Human Interface Device)를 벗어난, 메타버스 구현에 요구되는 고차원의 입출력 능력을 갖는 컴퓨터-인간 상호작용 장치인 MID(Metaverse Interface Device)의 도입이 필요하다.The absence of such physical means of interaction can be evaluated as a factor that hinders the implementation of the metaverse and hinders user immersion. Therefore, in order for humans to participate more deeply in the virtual environment, it is a computer-human interaction device with high-level input and output capabilities required for metaverse implementation, beyond the traditional HID (Human Interface Device) such as the current keyboard, mouse, and touch screen. The introduction of MID (Metaverse Interface Device) is necessary.
본 발명의 과제는 인체에 착용된 외골격 디바이스의 액츄에이터에 가상공간에서 가상모델과 가상객체간 접촉에 의해 발생되는 반발력, 충격력, 무게감 등을 착용자에게 전달하여 실제감을 전달할 수 있는 새로운 형태의 메타버스 인터페이스 장치를 제공함에 있다.The object of the present invention is to provide a new type of metaverse interface that can convey a sense of reality by transmitting the repulsion force, impact force, and weight sensation generated by contact between a virtual model and a virtual object in a virtual space to the actuator of an exoskeleton device worn on the human body to the wearer. The purpose is to provide a device.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타버스 인터페이스 장치는, 적어도 하나의 액츄에이터를 가지는 외골격 디바이스; 상기 외골격 디바이스와 연동된 가상모델을 형성하고, 상기 가상모델이 가상객체와 상호작용하며 발생되는 시뮬레이션 환경을 제공하는 가상공간 제공부; 및 상기 가상모델의 움직임을 추정하고, 상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 연산된 토크 값을 상기 액츄에이터에 출력하는 제어부;를 포함한다.The metaverse interface device according to the present invention for achieving the above problem includes an exoskeleton device having at least one actuator; a virtual space providing unit that forms a virtual model linked to the exoskeleton device and provides a simulation environment generated by the virtual model interacting with virtual objects; and a control unit that estimates the movement of the virtual model and outputs a torque value calculated by taking into account the virtual force generated in the relationship with the virtual object in the simulation environment to the actuator.
바람직하게는, 1 프레임이 연결된 제1 링크; 제2 프레임이 연결된 제2 링크; 상기 제1 링크와 제2 링크에 장착되어 상기 제1 링크 또는 제2 링크를 회전시키는 모터; 및 상기 모터의 회전각을 센싱하는 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, a first link to which one frame is connected; a second link to which the second frame is connected; a motor mounted on the first link and the second link to rotate the first link or the second link; and a sensing unit that senses the rotation angle of the motor.
또한, 바람직하게는, 상기 모터에는 미리 설정된 일정 감속비를 가진 위성기어박스가 장착된 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the motor is equipped with a satellite gearbox with a preset constant reduction ratio.
또한, 바람직하게는, 상기 제1 링크 및 제2 링크는 서로 일정 범위에서만 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the first link and the second link are configured to rotate with each other only within a certain range.
한편, 본 발명에 따른 메타버스 인터페이스 장치는, 적어도 하나의 모터를 가지며 인체의 팔에 착용되는 외골격 디바이스; 상기 모터를 제어하는 제1 제어부; 상기 외골격 디바이스와 연동된 가상모델을 형성하고, 상기 가상모델이 가상객체와 상호작용하며 발생되는 시뮬레이션 환경을 제공하는 가상공간 제공부; 및 상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 계산된 토크 정보를 상기 제1 제어부에 전달하는 제2 제어부;를 포함하고, 상기 토크 정보가 상기 외골격 디바이스의 착용자에게 전달되어 상기 가상모델과 외골격 디바이스간 물리적 상호작용이 가능한 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the metaverse interface device according to the present invention includes an exoskeleton device that has at least one motor and is worn on the arm of the human body; a first control unit that controls the motor; a virtual space providing unit that forms a virtual model linked to the exoskeleton device and provides a simulation environment generated by the virtual model interacting with virtual objects; And a second control unit that transmits torque information calculated in consideration of the virtual force generated in the relationship with the virtual object in the simulation environment to the first control unit, wherein the torque information is transmitted to the wearer of the exoskeleton device. It is characterized in that physical interaction between the virtual model and the exoskeleton device is possible.
바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 인체가 움직일 때 상기 모터가 회전하는 회전각 정보를 받아 상기 가상모델의 움직임을 추정하는 가상모델 움직임 추정부; 및 상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상모델이 받을 것으로 예측되는 가상의 작용력에 따른 토크 정보를 계산하는 가상모델 작용력 연산부;를 포함한다.Preferably, the second control unit includes: a virtual model motion estimation unit that receives rotation angle information at which the motor rotates when the human body moves and estimates the movement of the virtual model; and a virtual model force calculation unit that calculates torque information according to the virtual force predicted to be received by the virtual model in the simulation environment.
또한, 바람직하게는, 상기 시뮬레이션 환경 중, 고정된 가상객체에 대해 상기 가상모델이 부딪히는 환경의 경우, 상기 가상모델 작용력 연산부는 상기 가상모델과 가상객체의 충돌부위의 법선벡터를 추출하고, 상기 법선벡터의 방향으로 반발력이 작용하도록 토크 방향을 계산하는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, in the simulation environment, in the case of an environment where the virtual model collides with a fixed virtual object, the virtual model force calculation unit extracts a normal vector of the collision area between the virtual model and the virtual object, and It is characterized by calculating the torque direction so that the repulsive force acts in the direction of the vector.
또한, 바람직하게는, 상기 가상모델이 고정된 가상객체와 충돌할 때 상기 가상모델 작용력 연산부는 가상모델의 회전 각도 또는 회전 속도를 고려하여 토크 값의 크기를 계산하는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, when the virtual model collides with a fixed virtual object, the virtual model force calculation unit calculates the magnitude of the torque value by considering the rotation angle or rotation speed of the virtual model.
또한, 바람직하게는, 상기 시뮬레이션 환경 중, 상기 가상모델이 가상객체를 드는 환경의 경우, 상기 가상모델 작용력 연산부는 가상객체의 무게에 따라 서로 다른 토크 값을 연산하는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, in the simulation environment, in the case of an environment in which the virtual model lifts a virtual object, the virtual model force calculation unit is characterized in that it calculates different torque values according to the weight of the virtual object.
또한, 바람직하게는, 상기 가상모델 작용력 연산부는 상기 가상모델의 자세, 회전속도 또는 무게를 고려하여 미리 저장된 가상객체의 회전각에 따른 토크 값 변화 정보를 이용하는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the virtual model force calculation unit uses torque value change information according to the rotation angle of the virtual object that is stored in advance in consideration of the posture, rotation speed, or weight of the virtual model.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 가상모델 작용력 연산부에서 연산된 토크 값의 크기를 일정 비율만큼 줄여서 출력하는 토크정보 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, preferably, the second control unit further includes a torque information output unit that reduces the size of the torque value calculated by the virtual model force calculation unit by a certain ratio and outputs it.
본 발명에 따르면 가상공간에서 가상모델이 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력이 연산되고, 연산된 작용력이 외골격 디바이스의 액츄에이터에 제공되므로 외골격 디바이스 착용자가 실제감을 느낄 수 있으므로, 메타버스 인터페이스 장치로서 적합하다.According to the present invention, the virtual force generated in the relationship between the virtual model and the virtual object in the virtual space is calculated, and the calculated force is provided to the actuator of the exoskeleton device, so that the wearer of the exoskeleton device can feel a sense of reality, so the metaverse interface device It is suitable as
도 1은 본 발명에 따른 메타버스 인터페이스 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 외골격 디바이스의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 X부분을 분해하여 도시된 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 X부분의 링크간 결합 부위를 옆에서 바라본 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 외골격 디바이스가 인체에 착용된 상태에서 모터가 회전된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 외골격 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 외골격 디바이스에 인가한 전압에 따른 토크 및 전류 변화 그래프이다.
도 8은 본 발명의 외골격 디바이스를 착용한 사용자의 상태와 이를 가상모델로 구현한 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델에서 어퍼암과 로워암이 가상객체와 상호작용하는 관계를 실험적으로 구성한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 제2 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델이 서로 다른 무게를 가진 가상객체를 들었을 때 가상모델의 팔 회전각에 따른 토크 값 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델이 서로 다른 무게를 가진 가상객체로부터 받은 충격에 따른 가상모델의 팔 회전각 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the configuration of a metaverse interface device according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of an exoskeleton device according to the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view of part X shown in Figure 2.
FIG. 4 is a side view of the coupling portion between links in the X portion shown in FIG. 2 as viewed from the side.
Figure 5 is a diagram showing a state in which the motor is rotated while the exoskeleton device according to the present invention is worn on the human body.
Figure 6 is a diagram showing another embodiment of the exoskeleton device of the present invention.
Figure 7 is a graph of torque and current changes according to the voltage applied to the exoskeleton device according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the state of a user wearing the exoskeleton device of the present invention and the state implemented as a virtual model.
Figure 9 is a diagram experimentally illustrating the relationship between the upper arm and the lower arm and the virtual object in the virtual model of the wearer of the exoskeleton device according to the present invention.
Figure 10 is a diagram showing the configuration of a second control unit according to the present invention.
Figure 11 is a graph showing the change in torque value according to the arm rotation angle of the virtual model of the wearer of the exoskeleton device according to the present invention when the virtual model lifts virtual objects with different weights.
Figure 12 is a graph showing the change in the arm rotation angle of the virtual model of the wearer of the exoskeleton device according to the present invention according to the impact received from virtual objects with different weights.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 메타버스 인터페이스 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a detailed description of the metaverse interface device according to a preferred embodiment is as follows. Here, the same symbols are used for the same components, and repetitive descriptions and detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the invention are omitted. Embodiments of the invention are provided to more completely explain the invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메타버스 인터페이스 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the configuration of a metaverse interface device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 메타버스 인터페이스 장치는 현실세계에서 외골격 디바이스를 착용한 사용자의 움직임과 가상세계에서의 가상모델간 움직임의 물리적 상호 작용을 위한 인터페이스 장치로서, 외골격 디바이스(100)와, 제1 제어부(140)와, 가상공간 제공부(200)와, 제2 제어부(240)를 포함한다. 여기서, 외골격 디바이스(100)와 제1 제어부(140)는 하드웨어부(10)에 해당될 수 있고, 가상공간 제공부(200)와 제2 제어부(240)는 소프트웨어부(20)에 해당될 수 있다.As shown in Figure 1, the metaverse interface device according to the present invention is an interface device for physical interaction between the movements of a user wearing an exoskeleton device in the real world and the movements of a virtual model in the virtual world, and includes an exoskeleton device ( 100), a
본 발명에 따른 외골격 디바이스(100)는 인체의 상지에 착용된다. 일반적으로 인체의 상지는 7자유도(DOF) 이상의 다자유도 시스템이나, 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격 디바이스(100)는 가상공간과의 물리적 상호작용의 설명의 편의를 위해 인체의 팔에 착용되고, 팔꿈치 관절의 굴곡 및 신전 회전축에만 적용되는 1자유도를 갖는 것으로 가정한다.The
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외골격 디바이스(100)는 인체의 팔 뿐만아니라 어깨 등 인체의 상지 전체 또는 일부 영역에 착용되도록 구성될 수 있다. 이때, 외골격 디바이스(100)는 적어도 하나의 액츄에이터를 포함할 수 있다.However, according to another embodiment of the present invention, the
도 2는 본 발명에 따른 외골격 디바이스의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 X부분을 분해하여 도시된 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 X부분의 링크간 결합 부위를 옆에서 바라본 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 외골격 디바이스가 인체에 착용된 상태에서 모터가 회전된 상태를 도시한 도면이다.Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of the exoskeleton device according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing the X part shown in Figure 2, and Figure 4 is a link to the X part shown in Figure 2. This is a side view of the liver joining area, and Figure 5 is a diagram showing the motor being rotated while the exoskeleton device according to the present invention is worn on the human body.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격 디바이스(100)는, 제1 링크(110), 제2 링크(120) 및 모터(130)를 포함한다.2 to 5, the
제1 링크(110)에는 제1 프레임(112)이 연결된다. 제1 프레임(112)은 인체의 상완에 대응되는 구성이다. 제1 프레임(112)의 일측에는 제1 지지대(114)가 형성된다. 제1 지지대(114)는 인체의 상완에 직접 접촉되어 외골격 디바이스(100)가 인체의 팔에 지지되도록 하는 기능을 한다.The
제2 링크(120)에는 제2 프레임(122)과 연결된다. 제2 프레임(122)은 인체의 하완에 대응되는 구성이다. 제2 프레임(122)의 일측에는 제2 지지대(124)가 형성된다. 제2 지지대(124)는 인체의 하완에 직접 접촉되어 외골격 디바이스(100) 인체의 팔에 지지되도록 하는 기능을 한다.The
한편, 제1 및 제2 프레임(112, 122)은 알루미늄 등 어느 정도의 강성을 가지면서 가벼운 재질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 링크(110, 120) 강성 뿐만아니라 항복시에도 인장률이 큰 연성의 재질로 구성될 수 있다. 이는 외골격 디바이스(100)를 착용한 사용자(착용자라고도 함)의 안전을 고려한 것이다. 제1 및 제2 지지대(114, 124)는 경량의 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 링크(110, 120) 또는 제1 및 제2 지지대(114, 124)는 3D 프린팅 방식으로 제조될 수 있다.Meanwhile, the first and
제1 링크(110)와 제2 링크(120)는 서로 회전가능하도록 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시에에서 제1 링크(110)에는 결합홀(113)이 형성되고, 제2 링크(120)에는 결합돌출부(123)가 형성된다. 결합돌출부(123)는 결합홀(113)에 삽입됨으로써 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 서로 회전가능하게 결합될 수 있는 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외골격 디바이스(100)가 사용자의 인체(H)에 착용되었을 때, 모터의 회전에 의해 제1 링크(110)와 제2 링크(120)는 일정 각도(θ)만큼 회전될 수 있다.The
한편, 제1 및 제2 링크(110, 120)에는 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 결합되어 회전할 때, 회전범위가 일정 각도로 제한되도록 기계적 구속부가 형성된다. 이는 외골격 디바이스(100)를 착용한 사용자의 안전을 고려한 것이다. 이러한 기계적 구속부의 일 실시예로, 도 4에 도시된 Y부분을 참조하면, 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 서로에 대해 멀어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로 회전할 때 링크 간 서로 맞닿는 부위가 일정 각도로 제한되도록 형성된다.Meanwhile, mechanical restraints are formed on the first and
제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 결합부위에는 모터(130)가 장착된다. 이때, 모터(130)의 축 라인과, 제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 결합 축 라인은 서로 일치되도록 구성된다. 따라서, 모터(130)가 회전하면 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 상대 회전이 가능하다. 한편, 모터(130)의 회전에 따라 제1 링크(110) 및 제2 링크(120)의 회전이 용이하도록 결합홀(113)에는 베어링(133)이 장착된다.A
한편, 본 발명에서 모터는 최대 토크성능 및 최대 회전속도가 고려되어야 한다.Meanwhile, in the present invention, the maximum torque performance and maximum rotation speed of the motor must be considered.
모터의 최대 토크가 고려되어야 하는 상황은, 모터가 회전하지 않고 정지하여 역기전력이 존재하지 않아, 내부 권선에 최대 전류가 인가되어 발생하는 최대 로렌츠 힘에 의한 토크가 인가되는 경우로, 즉, 모터가 정적 평형 상태에 놓여있을 때이다. 이러한 상황은 가상캐릭터의 상완이 가상객체와의 상호작용에 의해 움직이지 못하는 상황에 놓여있을 때, 착용자의 동작에 반하여 외골격 디바이스(100)가 착용자의 상완을 정지시키도록 강제하는 경우에 해당한다.The situation in which the maximum torque of the motor must be considered is when the motor stops without rotating and there is no back electromotive force, and torque is applied by the maximum Lorentz force generated by the maximum current applied to the internal winding, that is, when the motor stops. This is when it is in a state of static equilibrium. This situation corresponds to a case where the
최대 회전속도가 고려되어야 하는 상황은, 첫째로 모터의 무부하 최대 회전속도 성능이 나타내는 회전속도-역기전력간 비례상수가 동작 조건에 비해 과도하여, 모터가 착용자의 동작에 저항하지 않고 순응하는 등 역으로 회전을 받게 되는 경우에서 유도되는 전원전압을 상쇄할 정도로 큰 값을 가지게 되는 상황이다. 둘째로 상술한 바와 같이, 착용자의 안전상의 이유로 인해 외골격 디바이스(100)에는 기계적 구속부를 갖는데, 가상공간과의 상호작용 결과로 외골격 디바이스(100)가 주도하여 인체의 상완을 움직이고 있는 상태에서 착용자가 아무런 저항을 하지 않아 상술한 기계적 구속부에 과도한 충격하중이나 피로 파손이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 모터의 최대 회전속도의 상한이 설정될 수 있다.The situation in which the maximum rotational speed must be considered is, first, that the proportionality constant between rotational speed and back electromotive force indicated by the motor's no-load maximum rotational speed performance is excessive compared to the operating conditions, so that the motor does not resist the wearer's motion but conforms to it, and vice versa. In the case of rotation, the value is large enough to offset the induced power voltage. Secondly, as described above, for reasons of safety of the wearer, the
본 발명의 일 실시예에서 모터(130)는 원하는 토크와 회전속도를 제어할 수 있도록 BLDC(Brushless Direct Current) 모터가 사용된다. 모터(130)에는 착용자에게 큰 출력 토크를 부여하기 위해 일정 감속비를 갖는 위성기어부(미도시)가 장착된다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에서 모터(130)에는 모터의 회전각을 측정하기 위한 센싱부로서 엔코더(encoder)가 장착된다. 엔코더는 모터의 회전각 측정을 통해 제1 및 제2 링크(110, 120)간 회전운동을 감지하기 위한 것이다. 엔코더는 수집한 회전각 정보를 제1 제어부(140)에 전달할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
도 6은 본 발명의 외골격 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram showing another embodiment of the exoskeleton device of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 프레임(1112)이 연결되고 제1 지지대(1114)가 형성된 제1 링크(1110)와, 제2 프레임(1122)이 연결되고 제2 지지대(1214)가 형성된 제2 링크(1120)가 회전가능하게 결합된다. 여기서 각 구성의 기능은 상술한 본 발명의 일 실시예에서 설명한 제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 기능과 같다. 또한, 도 6에 도시된 제1 링크(1110) 및 제2 링크(1120)의 결합부위에도 회전범위를 일정 각도로 제한하는 기계적 구속부가 형성된다.Referring to Figure 6, in another embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 링크(1110)와 제2 링크(1120)의 결합부위에 사용된 모터(1130)는 DC 모터가 사용된다. 모터(1130)에는 일정 감속비를 가진 기어박스와, 모터(1130)의 회전각을 측정하기 위한 센싱부로서 가변저항기(1135)(포텐셔미터)가 장착된다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, the
도 7은 본 발명에 따른 외골격 디바이스에 인가한 전압에 따른 토크 및 전류 변화 그래프이다.Figure 7 is a graph of torque and current changes according to the voltage applied to the exoskeleton device according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 외골격 디바이스(100)의 성능을 평가하기 위한 것이다. 도 7을 참조하면, 외골격 디바이스(100)에 전압을 점차 증가하여 인가할 때, 모터에 가해지는 토크 및 전류는 선형적으로 증가함을 확인할 수 있다. 이때, 토크는 외골격 디바이스(100)가 정적 평형상태에 있을 때 측정되었다.Figure 7 is for evaluating the performance of the
제1 제어부(140)는 외골격 디바이스(100)의 액츄에이터(모터)를 제어하는 것으로, 유선 또는 무선 방식으로 소프트웨어부(20)와 통신 연결되어 있다. 제1 제어부(140)는 액츄에이터(모터)의 회전각 정보를 제2 제어부(220)에 전달할 수 있고, 제2 제어부(240)로부터 받은 가상모델의 움직임에 따른 토크 값 정보를 전달받아 액츄에이터(모터)를 제어할 수 있다.The
도 8은 본 발명의 외골격 디바이스를 착용한 사용자의 상태와 이를 가상모델로 구현한 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델에서 어퍼암과 로워암이 가상객체와 상호작용하는 관계를 실험적으로 구성한 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the state of a user wearing the exoskeleton device of the present invention and the state implemented as a virtual model, and Figure 9 shows the upper arm and lower arm in the virtual model of the wearer of the exoskeleton device according to the present invention with the virtual object. This is a drawing that experimentally constructs an interactive relationship.
가상공간 제공부(200)는 외골격 디바이스(100)와 연동되어 가상모델을 형성하며, 가상모델이 활동할 수 있는 가상공간(또는 메타버스)을 형성하는 서버일 수 있다. 가상공간 제공부(200)는 가상모델에 작용하는 물리적 현상(예를 들어, 중력이나 관성 등)에 관한 부분을 처리하는 물리 엔진 소프트웨어를 포함할 수 있다. 여기서, 가상공간이란 컴퓨터 상에 형성된 가상의 컴퓨팅 환경일 수 있다. 가상모델이란 외골격 디바이스(100)를 착용한 인체의 전부 또는 일부를 가상공간에서 가공하여 구현한 가상의 모델을 의미한다.The
가상공간 제공부(200)는 제1 제어부(140)로부터 전달받은 모터의 회전각 정보를 전달받아 가상모델의 움직임을 처리할 수 있다.The virtual
가상공간 제공부(200)는 외골격 디바이스(100)를 장착한 착용자의 움직임에 따라 가상공간에서 가상모델의 움짐임을 구현하여 표시부(220)에 표시할 수 있다. 도 8의 (a) 내지 (c)에는 각각 외골격 디바이스(100)를 착용한 사용자가 팔을 아래로 펼 때, 팔을 대략 90˚ 로 접을 때, 팔을 90˚보다 작게 접을 때 가상모델(M)의 상태가 도시되어 있다.The
가상공간 제공부(200)는 가상모델이 가상객체와 접촉하며 물리적 상호작용이 발생될 수 있는 다양한 시뮬레이션 환경조건을 제공할 수 있다. 예를 들어, 가상공간 제공부(200)는 가상모델이 가상객체(예를 들어, 사과모양의 가상객체)를 들고 있는 조건(제1 환경조건), 고정된 가상객체(예를 들어, 벽 모양의 가상객체)에 부딪히는 조건(제2 환경조건), 날아오는 가상객체에 충돌하는 조건(제3 환경조건) 등의 시뮬레이션 환경조건을 제공할 수 있다.The
그러나, 착용자와 가상모델간 물리적 상호작용을 통해 실제감을 부여받기 위해서는, 상술한 제1 환경조건에서 가상모델이 가상객체를 들 때 착용자는 가상객체의 무게에 따라 무거운 정도를 달리 전달받아야 하고, 제2 환경조건에서 가상모델이 가상객체에 부딪힐 때 착용자는 반발력을 전달받아야 하며, 제3 환경조건에서 가상모델이 가상객체에 충돌할 때 착용자는 충격력 전달받을 필요가 있다.However, in order to provide a sense of reality through physical interaction between the wearer and the virtual model, when the virtual model lifts a virtual object in the first environmental condition described above, the wearer must receive different degrees of heaviness depending on the weight of the virtual object. When the virtual model collides with a virtual object in the 2nd environmental condition, the wearer needs to receive a repulsive force, and when the virtual model collides with a virtual object in the 3rd environmental condition, the wearer needs to receive an impact force.
도 9를 참조하면, 실험적으로 구현된 가상모델은, 고정된 어퍼암(U)과 회전가능한 로워암(L)으로 구성된다. 로워암(L)은 회전을 반복하면서 가상객체(O)와 충돌할 수 있다. 이때, 착용자의 팔은 계속 회전을 반복하는 것으로 실험되었으며, 따라서, 센싱부에서는 회전각 정보가 계속 수집된다. 도 9의 (a)에는 로워암(L)이 가상객체(O)와 충돌하지 않는 상태가 도시되어 있고, 도 9의 (b)에는 로워암(L)이 가상객체(O)와 충돌한 상태가 도시되어 있다. 도 9의 (c)에 도시된 그래프는 착용자의 움직임에 의해 로워암(L)과 센싱부의 회전 정보를 시간에 따라 나타낸 것으로, 여기서 라인 G1은 로워암(L)의 회전 정보에 따른 값이고, 라인 G2는 센싱부의 회전 정보에 따른 값이다. 라인 G1과 라인 G2가 일치하는 구간은 로워암(L)이 가상객체(O)에 충돌하지 않은 것을 의미하며, 라인 G1과 라인 G2가 일치하지 않는 구간은 로워암(L)이 가상객체(O)에 충돌한 것을 의미한다. 착용자는 계속 실제 로워암을 반복회전하므로 라인 G2는 시간에 따른 급격한 변화없이 이어져 있으나, 라인 G1은 급격한 계단 식의 급격한 변화부분이 있다. 따라서, 이 구간에서는 착용자에게 반발력 등이 작용될 필요가 있다.Referring to FIG. 9, the experimentally implemented virtual model consists of a fixed upper arm (U) and a rotatable lower arm (L). The lower arm (L) may collide with the virtual object (O) while repeatedly rotating. At this time, the experiment was conducted by repeatedly rotating the wearer's arm, and therefore rotation angle information is continuously collected in the sensing unit. Figure 9 (a) shows a state in which the lower arm (L) does not collide with the virtual object (O), and Figure 9 (b) shows a state in which the lower arm (L) collides with the virtual object (O). is shown. The graph shown in (c) of FIG. 9 shows rotation information of the lower arm (L) and the sensing unit over time due to the movement of the wearer. Here, line G1 is a value according to the rotation information of the lower arm (L), Line G2 is a value based on the rotation information of the sensing unit. The section where line G1 and line G2 match means that the lower arm (L) did not collide with the virtual object (O), and the section where line G1 and line G2 do not match means that the lower arm (L) collided with the virtual object (O ) means that it collided with. Since the wearer continuously rotates the actual lower arm repeatedly, line G2 continues without rapid change over time, but line G1 has a sharp step-like change. Therefore, in this section, a repulsive force or the like needs to be applied to the wearer.
도 10을 참조하면, 제2 제어부(240)는 가상모델 움직임 추정부(242), 가상모델 작용력 연산부(244), 및 토크정보 출력부(246)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the
가상모델 움직임 추정부(242)는 센싱부를 통해 제1 제어부(140)로부터 전달받은 모터의 회전각 정보를 전달받아 가상모델의 움직임을 추정한다. 여기서, 가상모델 움직임 추정부(242)는 가상모델과 가상객체간 가상의 작용력이 발생될 필요가 있는 구간을 추정한다.The virtual model
가상모델 작용력 연산부(244)는 가상모델의 시뮬레이션 환경에서 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 토크 값을 연산한다. 후술하겠으나, 이러한 토크 값은 외골격 디바이스(100)에 전달되는 것으로 가상모델 작용력 연산부(244)는 토크의 크기 뿐만아니라 방향도 고려하여 연산한다.The virtual model
본 발명의 일 실시예로, 가상모델 작용력 연산부(244)가, 고정된 가상객체에 대해 가상모델이 부딪혔을 때 반발력을 계산하는 과정을 살펴본다.In one embodiment of the present invention, we will look at the process by which the virtual model
가상모델이 회전하다가 가상객체에 닿았을 경우, 가상모델 작용력 연산부(244)는 그 충돌면(또는 지점)의 법선벡터(도 9의 (b)에 도시된 V 부분 참조)를 추출한다. 이때, 법선벡터의 방향에 따라 반발력이 작용하도록 토크방향을 계산한다. 예를 들어, 가상모델의 로워암이 위에서 아래로 회전하다가 가상객체에 부딪힌 경우 반발력은 그 반대방향으로 작용하도록 토크방향을 계산한다.When the virtual model rotates and touches a virtual object, the virtual model
한편, 토크 반발력의 크기는 가상모델이 가상객체와 충돌하는 동안 로워암이 회전한 각도의 크기 또는 회전한 속도 등에 따라 달라지도록 계산될 수 있다. 예를 들어, 로워암이 큰 각도로 회전되어 가상객체와 부딪힌 경우 큰 토크 값이 계산될 수 있다.Meanwhile, the size of the torque repulsion force can be calculated to vary depending on the size of the angle or rotation speed of the lower arm while the virtual model collides with the virtual object. For example, if the lower arm is rotated at a large angle and collides with a virtual object, a large torque value can be calculated.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예로, 가상모델 작용력 연산부(244)가, 가상모델이 가상객체를 들 때 무게감을 계산하는 과정을 살펴본다.Next, in another embodiment of the present invention, we will look at a process in which the virtual model
도 11은 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델이 서로 다른 무게를 가진 가상객체를 들었을 때 착용자의 가상모델의 팔 회전각에 따른 토크 값 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 11 is a graph showing the change in torque value according to the arm rotation angle of the wearer's virtual model of the exoskeleton device according to the present invention when the wearer's virtual model lifts virtual objects with different weights.
도 11에는 1 kg의 가상객체와 3 kg의 가상객체를 들었을 때 로워암의 회전각에 따른 토크 값 변화가 도시되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 가상모델이 1 kg 보다 3 kg의 가상객체를 들었을 때 더 큰 토크 값 변화가 나타나며, 로워암의 회전각은 대략 90˚ 일 때 가장 큰 토크 값이 나타난다. 따라서, 가상모델 작용력 연산부(244)는 가상모델의 자세(예를 들어, 로워암의 회전각) 및 가상객체의 다양한 무게에 따라 서로 다른 토크 값을 계산한다.Figure 11 shows the change in torque value according to the rotation angle of the lower arm when lifting a 1 kg virtual object and a 3 kg virtual object. As shown in Figure 11, a greater torque value change appears when the virtual model lifts a virtual object weighing 3 kg rather than 1 kg, and the largest torque value appears when the rotation angle of the lower arm is approximately 90°. Accordingly, the virtual model
다음으로, 본 발명의 다른 실시예로, 가상모델 작용력 연산부(244)가, 가상모델이 가상객체로부터 충격을 받을 때 충격력을 계산하는 과정을 살펴본다.Next, in another embodiment of the present invention, we will look at the process by which the virtual model
도 12는 본 발명에 따른 외골격 디바이스 착용자의 가상모델이 서로 다른 무게를 가진 가상객체로부터 받은 충격에 따른 가상모델의 팔 회전각 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 12 is a graph showing the change in the arm rotation angle of the virtual model of the wearer of the exoskeleton device according to the present invention according to the impact received from virtual objects with different weights.
도 12에는 가상모델이 1 kg의 가상객체로부터 충격을 받았을 때 로워암의 시간에 따른 회전각 변화와, 가상모델이 3 kg의 가상객체로부터 충격을 받았을 때 로워암의 시간에 따른 회전각 변화가 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 가상모델이 더 큰 무게를 가진 가상객체로부터 충격을 받았을 때 로워암의 회전각 변화가 급격하게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 가상모델 작용력 연산부(244)는 가상객체의 무게에 따른 로워암의 회전각 변화를 고려하여 서로 다른 토크 값을 계산한다.Figure 12 shows the change in rotation angle of the lower arm over time when the virtual model received an impact from a 1 kg virtual object, and the change in rotation angle of the lower arm over time when the virtual model received an impact from a 3 kg virtual object. It is shown. As shown in Figure 12, it can be seen that the rotation angle of the lower arm changes rapidly when the virtual model receives an impact from a virtual object with greater weight. Accordingly, the virtual model
한편, 상술한 가상모델의 자세, 회전속도, 무게 등을 고려한 회전각에 따른 토크 값 변화 정보(예를 들어, 도 11 및 도 12에 도시된 정보)를 별도의 저장부에 미리 저장하여, 현재 가상모델의 움직임에 적용할 수 있다.Meanwhile, the torque value change information according to the rotation angle (for example, the information shown in FIGS. 11 and 12) considering the posture, rotation speed, weight, etc. of the virtual model described above is stored in advance in a separate storage unit, and the current It can be applied to the movement of a virtual model.
한편, 본 발명에 따른 가상모델 작용력 연산부(244)는 상술한 시뮬레이션 환경 뿐만아니라, 가상모델과 외골격 디바이스 착용자간 실제감이 전달될 수 있는 있다면, 가상모델과 가상객체가 접촉하면서 발생되는 다양한 시뮬레이션 환경이 예상될 수 있다.Meanwhile, the virtual model
토크정보 출력부(246)는 가상모델 작용력 연산부(244)에서 연산된 토크 값 및 토크방향 정보를 제1 제어부(140)에 전달한다. 제1 제어부(140)는 토크정보 출력부(246)로부터 받은 정보를 액츄에이터(모터)에 전달하여 각 시뮬레이션 상황에서 반력, 무게감, 충격력 등이 작용하도록 액츄에이터를 제어한다. 한편, 토크정보 출력부(246)에서 출력되는 토크 값의 크기는 외골격 디바이스(100) 착용자의 안전을 고려하여 계산된 토크 값보다 작은 값으로 출력할 수 있다.The torque
이하, 본 발명에 따른 메타버스 인터페이스 장치의 작동 과정을 설명한다.Hereinafter, the operation process of the metaverse interface device according to the present invention will be described.
사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격 디바이스(100)를 팔에 착용한다. 외골격 디바이스(100)와 연동된 가상공간 제공부(200)는 가상모델을 형성하고 다양한 시뮬레이션 환경을 제공한다. 사용자가 외골격 디바이스(100)를 착용한 상태에서 팔을 회전하면 이에 따라 가상모델의 팔도 회전한다. 이때, 사용자가 팔을 움직이는 동안 외골격 디바이스(100)에 장착된 모터가 돌면서 센싱부가 모터의 회전각을 센싱한다. 그러면 제1 제어부(140)는 회전각 정보를 받아 가상공간 제공부(200)에 전달하여 가상모델의 움직임을 구현한다. 한편, 가상모델이 가상객체와 접촉하는 시뮬레이션 상황이 발생하면 가상모델 움직임 추정부(242)는 가상모델의 움직임 중 가상의 작용력이 발생될 구간을 추정하고, 가상모델 작용력 연산부(244)는 가상의 작용력, 즉 토크 정보를 연산하며, 토크정보 출력부(246)는 이 토크 정보를 제1 제어부(140)에 전달한다. 그러면 제1 제어부(140)는 모터를 제어하게 되고, 결국 반발력 등이 외골격 디바이스(100)에 부여된다.The user wears the
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to an embodiment shown in the attached drawings, but this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will be able to. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
100 : 외골격 디바이스
110 : 제1 링크
112 : 제1 프레임
113 : 결합홀
114 : 제1 지지대
120 : 제2 링크
122 : 제2 돌출부
123 : 결합돌출부
124 : 제2 지지대
130 : 모터
133 : 베어링
140 : 제1 제어부
200 : 가상공간 제공부
220 : 표시부
240 : 제2 제어부
242 : 가상모델 움직임 추정부
244 : 가상모델 작용력 연산부
246 : 토크정보 출력부100: exoskeleton device 110: first link
112: first frame 113: coupling hole
114: first support 120: second link
122: second protrusion 123: coupling protrusion
124: second support 130: motor
133: Bearing 140: First control unit
200: virtual space provision unit 220: display unit
240: second control unit 242: virtual model motion estimation unit
244: Virtual model force calculation unit 246: Torque information output unit
Claims (11)
상기 외골격 디바이스와 연동된 가상모델을 형성하고, 상기 가상모델이 가상객체와 상호작용하며 발생되는 시뮬레이션 환경을 제공하는 가상공간 제공부; 및
상기 가상모델의 움직임을 추정하고, 상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 연산된 토크 값을 상기 액츄에이터에 출력하는 제어부;를 포함하는,
메타버스 인터페이스 장치.An exoskeleton device having at least one actuator;
a virtual space providing unit that forms a virtual model linked to the exoskeleton device and provides a simulation environment generated by the virtual model interacting with virtual objects; and
A control unit that estimates the movement of the virtual model and outputs a torque value calculated by taking into account the virtual force generated in the relationship with the virtual object in the simulation environment to the actuator.
Metaverse interface device.
제1 프레임이 연결된 제1 링크;
제2 프레임이 연결된 제2 링크;
상기 제1 링크와 제2 링크에 장착되어 상기 제1 링크 또는 제2 링크를 회전시키는 모터; 및
상기 모터의 회전각을 센싱하는 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 1,
a first link to which the first frame is connected;
a second link to which the second frame is connected;
a motor mounted on the first link and the second link to rotate the first link or the second link; and
A metaverse interface device comprising a sensing unit that senses the rotation angle of the motor.
상기 모터에는 미리 설정된 일정 감속비를 가진 위성기어박스가 장착된 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 2,
A metaverse interface device, characterized in that the motor is equipped with a satellite gearbox with a preset constant reduction ratio.
상기 제1 링크 및 제2 링크는 서로 일정 범위에서만 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 2,
The metaverse interface device is characterized in that the first link and the second link are configured to rotate with each other only within a certain range.
상기 모터를 제어하는 제1 제어부;
상기 외골격 디바이스와 연동된 가상모델을 형성하고, 상기 가상모델이 가상객체와 상호작용하며 발생되는 시뮬레이션 환경을 제공하는 가상공간 제공부; 및
상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상객체와의 관계에서 발생되는 가상의 작용력을 고려하여 계산된 토크 정보를 상기 제1 제어부에 전달하는 제2 제어부;를 포함하고,
상기 토크 정보가 상기 외골격 디바이스의 착용자에게 전달되어 상기 가상모델과 외골격 디바이스간 물리적 상호작용이 가능한 것을 특징으로 하는,
메타버스 인터페이스 장치.An exoskeleton device having at least one motor and worn on the arm of the human body;
a first control unit that controls the motor;
a virtual space providing unit that forms a virtual model linked to the exoskeleton device and provides a simulation environment generated by the virtual model interacting with virtual objects; and
A second control unit transmitting torque information calculated in consideration of a virtual force generated in a relationship with the virtual object in the simulation environment to the first control unit,
Characterized in that the torque information is transmitted to the wearer of the exoskeleton device, allowing physical interaction between the virtual model and the exoskeleton device.
Metaverse interface device.
상기 제2 제어부는,
상기 인체가 움직일 때 상기 모터가 회전하는 회전각 정보를 받아 상기 가상모델의 움직임을 추정하는 가상모델 움직임 추정부; 및
상기 시뮬레이션 환경에서 상기 가상모델이 받을 것으로 예측되는 가상의 작용력에 따른 토크 정보를 계산하는 가상모델 작용력 연산부;를 포함하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 5,
The second control unit,
a virtual model motion estimation unit that receives rotation angle information at which the motor rotates when the human body moves and estimates the movement of the virtual model; and
A metaverse interface device comprising a virtual model force calculation unit that calculates torque information according to the virtual force predicted to be received by the virtual model in the simulation environment.
상기 시뮬레이션 환경 중, 고정된 가상객체에 대해 상기 가상모델이 부딪히는 환경의 경우, 상기 가상모델 작용력 연산부는 상기 가상모델과 가상객체의 충돌부위의 법선벡터를 추출하고, 상기 법선벡터의 방향으로 반발력이 작용하도록 토크 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 6,
In the simulation environment, in the case of an environment where the virtual model collides with a fixed virtual object, the virtual model force calculation unit extracts the normal vector of the collision area between the virtual model and the virtual object, and the repulsive force in the direction of the normal vector A metaverse interface device characterized in that it calculates the torque direction to act.
상기 가상모델이 고정된 가상객체와 충돌할 때 상기 가상모델 작용력 연산부는 가상모델의 회전 각도 또는 회전 속도를 고려하여 토크 값의 크기를 계산하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 8,
When the virtual model collides with a fixed virtual object, the virtual model force calculation unit calculates the magnitude of the torque value by considering the rotation angle or rotation speed of the virtual model.
상기 시뮬레이션 환경 중, 상기 가상모델이 가상객체를 드는 환경의 경우, 상기 가상모델 작용력 연산부는 가상객체의 무게에 따라 서로 다른 토크 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 6,
Among the simulation environments, in the case of an environment in which the virtual model lifts a virtual object, the virtual model force calculation unit calculates different torque values according to the weight of the virtual object.
상기 가상모델 작용력 연산부는 상기 가상모델의 자세, 회전속도 또는 무게를 고려하여 미리 저장된 가상객체의 회전각에 따른 토크 값 변화 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 6,
The virtual model force calculation unit is a metaverse interface device characterized in that it uses torque value change information according to the rotation angle of the virtual object stored in advance in consideration of the posture, rotation speed, or weight of the virtual model.
상기 제2 제어부는,
상기 가상모델 작용력 연산부에서 연산된 토크 값의 크기를 일정 비율만큼 줄여서 출력하는 토크정보 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메타버스 인터페이스 장치.According to claim 6,
The second control unit,
A metaverse interface device further comprising a torque information output unit that reduces the size of the torque value calculated by the virtual model force calculation unit by a certain ratio and outputs it.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220114220A KR20240035137A (en) | 2022-09-08 | 2022-09-08 | Metaverse interface device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220114220A KR20240035137A (en) | 2022-09-08 | 2022-09-08 | Metaverse interface device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240035137A true KR20240035137A (en) | 2024-03-15 |
Family
ID=90272719
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KR1020220114220A KR20240035137A (en) | 2022-09-08 | 2022-09-08 | Metaverse interface device |
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Country | Link |
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KR (1) | KR20240035137A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102225783B1 (en) | 2019-03-13 | 2021-03-15 | 한림대학교 산학협력단 | Haptic controller, and System and Method for providing haptic feedback using the haptic controller |
-
2022
- 2022-09-08 KR KR1020220114220A patent/KR20240035137A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102225783B1 (en) | 2019-03-13 | 2021-03-15 | 한림대학교 산학협력단 | Haptic controller, and System and Method for providing haptic feedback using the haptic controller |
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