WO2019225831A1 - Virtual reality-based levitation simulation system - Google Patents

Virtual reality-based levitation simulation system Download PDF

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WO2019225831A1
WO2019225831A1 PCT/KR2019/000883 KR2019000883W WO2019225831A1 WO 2019225831 A1 WO2019225831 A1 WO 2019225831A1 KR 2019000883 W KR2019000883 W KR 2019000883W WO 2019225831 A1 WO2019225831 A1 WO 2019225831A1
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WO
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virtual reality
user
driving
pedal
roller
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/000883
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
강원철
송가영
Original Assignee
Kang Won Chul
Song Ga Young
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Filing date
Publication date
Application filed by Kang Won Chul, Song Ga Young filed Critical Kang Won Chul
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
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    • G06F2203/01Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/012Walk-in-place systems for allowing a user to walk in a virtual environment while constraining him to a given position in the physical environment

Definitions

  • the present invention relates to a virtual reality-based sliding and flotation simulation system using a head mounted display, which raises or lowers a body by stepping on a pedal provided in the body while the user is on a body fixed to the ground through a stand.
  • a virtual reality-based media suitable for the lifting operation through the head-mounted display device worn by the user relates to a lift simulation system that can perform a realistic virtual downhill and flotation simulation.
  • a type such as clothes or devices that are worn or carried by a user
  • the downhill and flotation experience is generally made by installing a sturdy wire between two trees or props, and fastening the trolley connected to the passenger on the wire. For example, the report goes to.
  • Such downhill and flotation experiences are constructed within the scope of not damaging the natural environment, and do not require a separate power device, so they are eco-friendly from installation to operation, and they fly in the air while drinking fresh air in nature.
  • the popularity is increasing recently.
  • the above-described experience facility requires at least 50m of installation space, and therefore, there is a problem that cannot be installed in an indoor site, an area with a small installation space, and an outdoor site with many obstacles that are a risk factor for experience.
  • the downhill and flotation experiences are carried out from a high position, so those who experience complaints of fear of heights or who are concerned about equipment safety issues are practically unable to board. As a result, both children and their parents did not have a satisfactory haptic effect.
  • the user can lift or lower the body by stepping on the pedal provided in the body while the user is on the body fixed to the ground through the stand, but the user can wear the head-mounted display device based on virtual reality By providing media, there is a need to develop a lift simulation system that can perform realistic virtual downhill and flotation simulation.
  • the present invention has been made to overcome the problems of the above technology, and a main object of the present invention is to provide a system capable of simulating levitation through the user's rolling action through the device and the head-mounted display that the user can climb It is done.
  • Another object of the present invention is that the levitation simulation is driven through the user's rolling action, it is possible to continuously exercise a variety of leg areas such as thighs and calves, giving an effective exercise induction effect to adult patients such as lack of exercise or diabetes To provide configurations.
  • Another object of the present invention is to provide auxiliary components that can maintain a sense of lift even when the main body reaches the maximum height.
  • Another object of the present invention is to provide a structure that can provide an auxiliary means for warning the safety of the user after reaching the maximum height.
  • the body is provided with a saddle seated by the user as supported by the stand;
  • An elevating driving body for elevating and driving the body by generating a driving force through a user's foot rolling operation via a pedal provided to be capable of elevating both sides of the body;
  • a head mounted display mounted to a head of a user, the head mounted display including a display unit configured to display a virtual reality image to the user;
  • a controller configured to differentially provide the virtual reality image to the user based on the lift driving of the lift driver.
  • the elevating drive body is to generate a driving force through the pedal provided to the user to step, including a support plate provided on the lower portion of the pedal, and a spring for elastically supporting the support plate and the pedal.
  • the elevating drive unit is to generate a driving force through the pedal provided to the user to step, the drive unit having a pedal shaft for supporting the pedal to be driven rotationally, and generated through the rotation of the pedal In the state provided with a link for transmitting the driven force, and a rotation conversion unit for rotating the pinion by converting the driving force transmitted through the link to the rotary motion through the crank arm, and the rack engaged with the pinion on one side
  • the drive unit comprises a lifting unit for lifting the body in the vertical direction.
  • the body which is provided in the direction facing the user seated on the saddle, a handle, a handle box to which the handle is rotatably mounted, and the handle in a state in which the handle box is supported from the main body.
  • a handle assembly including a support for moving the box from the initial position to the front, rear, left, and right sides is provided, and the controller is provided with a direction applying module for varying the direction of the virtual reality image based on the manipulation of the handle. do.
  • It can provide a system that can simulate the levitation through the user's rolling motion through the device and the head mounted display that the user can ride,
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of the levitation simulation system of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
  • Figure 3a is a conceptual diagram showing another embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
  • Figure 3b is a conceptual diagram showing an extended embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view and an enlarged view showing one embodiment of the levitation simulation system of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the use of the additional configuration of the levitation simulation system of the present invention.
  • Figure 6 is an example of the screen shown through the display in the levitation simulation system of the present invention.
  • Figure 7 is another example of the screen shown through the display in the levitation simulation system of the present invention.
  • FIG. 8 is an illustration showing an embodiment for obtaining a drive ratio of each roller in the present invention.
  • handle box 123 support portion
  • roller drive unit 134 belt piece
  • shock absorber 152 flywheel
  • rack 300 head mounted display
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of the levitation simulation system of the present invention.
  • the simulation system of the present invention is a head mounted display which is installed on the ground by a stand to allow a user to ride, and which is mounted on the head of a user and lifted by a user's operation, and which is worn on the user's head. It is configured to include (300) (Head Mount Display).
  • the head mounted display 300 refers to a headset for providing a VR that can be easily checked in the surroundings, and includes a microprocessor inside the display 310 as a base or wirelessly or wired with an external processor device. It is connected to the device, and may include a variety of sensors and controllers 400 and the configuration such as a strap or hat that can be worn on the head.
  • the boarding device may further include a separate controller 400 for its own lift control or drive sensing, but preferably the controller 400 is provided on the head mounted display 300 equipped with a microprocessor.
  • the head mounted display 300 may also be configured to allow overall control.
  • the boarding device is a body 100 is provided with a saddle 110 that can be seated by the user, the input unit protruding to one side of the body 100 to roll the foot in the state of hanging the user's foot to generate a lift drive
  • the body through the power transmission unit for transmitting the power generated through the input horizontally, the power converter for converting the direction of the horizontally transmitted power to the vertical motion and the cylinder to move up and down based on the converted power through the power converter
  • An elevating drive body 200 including an elevating control unit for elevating 100, and a stand for fixing a structure in which the above-described body 100 and the elevating drive body 200 are coupled to the ground.
  • Body 100 is provided with a saddle 110 that can be mounted to the buttocks of the user, in the case of the body 100 is basically provided in a state spaced apart from the ground through the combination of the lifting drive 200 and the stand That is, it means a housing having a space therein so that the components of the lifting drive 200 can be provided therein.
  • the body 100 When the user is seated on the saddle 110 in the state having the saddle 110 while being capable of elevating driving, the body 100 may be provided to have various shapes if there is no problem in driving. Of course, horses, unicorns, rockets, etc. can have a variety of shapes.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention
  • Figure 3a is a conceptual diagram showing another embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention
  • 3B is a conceptual diagram illustrating an extended embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention.
  • the elevating drive unit 200 serves as a kind of drive unit 210 that provides a driving force for elevating the body 100 in a state fixed to the ground via a stand.
  • a rotating frame having both ends exposed to the outside while passing through the side of the body 100, and the pedal provided to the user to step on both ends of the rotating frame
  • a user control unit provided with a crank arm for generating a rotational driving force in the rotating frame through the elevating driving of 211, and a pinion 231 provided on one side of the rotating frame to rotate together with the rotating frame;
  • the rack 241 is engaged with the pinion 231 and is vertically extended in a state in which the gear is provided on one side, and includes a lift controller having a lift frame for lifting the body 100 in a vertical direction. do.
  • crank arm that is rotatably mounted perpendicularly to the main axis, and a pedal 211 that is provided on the top of the crank arm to roll the foot.
  • the pedal 211 is configured as an elongated board, and at least one pinion 231 is provided at left and right sides of the lower end of the pedal 211, and the rack 241 is positioned at a position corresponding to the pinion 231 on the crank arm. ) Is attached to the rack 241, the pinion 231 to generate a rotational force.
  • the pedal 211 in the direction of applying the force to the foot descends while the pinion 231 rotates the rack 241 at the corresponding position. This will occur.
  • the rotational driving force generated in this way rotates the rack 241 located at the center portion again, and when rotating in one direction through a lifting control unit having a pinion 231 lifting up and down by the rack 241, the pinion 231 is rotated.
  • It has a structure that can be lifted by the length.
  • the pedal 211 since the pedal 211 can always promote safety when the user's foot is seated, the pedal 211 further forms a foot mounting part provided with a velcro 510 as shown in FIG. 3B, thereby providing a velcro 510.
  • it may be equipped with a safety configuration to prevent the foot from being separated from the pedal 211 by tying the foot through.
  • two types of racks 241 may be placed on the pedal 211 so that the user may operate through a separate button or manually change the position of the pedal 211 to change the direction of the entire driving force.
  • a ratchet capable of temporarily releasing the coupling of the rack 241 and the pinion 231 is provided in the elevating control unit, and has a separate button for controlling the ratchet, and further, the rack 241 through the ratchet.
  • a pin shock absorber 151 shock absorber for preventing the descending at high speed when the release of the pinion 231 is further provided, as well as having a structure capable of rising as well as falling.
  • FIG. 3B may be further applied as a configuration for more dynamic driving.
  • a link 220 for transmitting the driving force of the pedal 211 may be provided.
  • the link 220 has one bevel gear in cooperation with the pedal shaft 214 in a state in which two bevel gears are provided. Rotates the longitudinally extending shaft.
  • the shaft is preferably provided in a rectangular column shape, the shaft is provided with two bevel gears, the bevel gear was fixed by drilling a rectangular groove in the bevel gear to receive or transmit the rotational force from the bevel gear.
  • a separate bearing may be further provided around the groove of the bevel gear as shown in the drawing, and thus, the bearing may be configured to have a more easy structure of lifting and lowering of the square pillar-shaped shaft.
  • One bevel gear is connected to the crank to elevate the main body, where the crank portion replaces the existing lifting unit 240 configuration, the structure that can transmit the force in one direction to receive the rotational force through the bevel gear
  • the freewheel 520 may be applied as a gear of. Therefore, when the crank rotates through the freewheel 520, the main body can be continuously raised and lowered, thereby providing a more dynamic driving effect than a conventional structure capable of only raising or lowering, and providing a structure capable of infinite rotation. Of course it is.
  • the pedal 211 since the pedal 211 is fixed to the body 100, the actual lifting and lowering is performed based on the axis, thereby preventing the pedal 211 from being excessively far away, wherein the pedal 211 further includes a foot of the user. Consists of a plurality of velcro (510) structure to enable a stable fixation on the foot to raise the foot on the pedal 211 and to fill the velcro (510) structure that can be fixed to the foot without being significantly affected by the user's foot size Of course it can be equipped.
  • the lifting drive 200 is to generate a driving force through the pedal 211 provided so that the user can step, and the support plate 213 provided in the lower portion of the pedal 211 and ,
  • a driving unit 210 including a spring 212 elastically supporting the support plate 213 and the pedal 211, a link 220 for transmitting a driving force generated by lifting and lowering the pedal 211, and a link
  • It is provided with a rotation conversion unit 230 for rotating the pinion 231 by converting the driving force transmitted through the 220 to the rotary motion through the crank arm, and a rack 241 to be engaged with the pinion 231 to be elevated.
  • the lifting unit 240 for elevating the body 100 in the vertical direction.
  • the elevating drive 200 is composed of two axes, the first axis extending to the left and right of the body 100 in a fixed state by the stand, and this first It consists of a 2nd axis orthogonally installed from the center of a 1st axis orthogonal to an axis.
  • the first axis may be referred to as a power transmission unit
  • the second axis may be referred to as a power conversion unit.
  • One end of each of the power transmission units is provided with one input unit.
  • the input unit refers to the configuration of the pedal 211 that can be easily seen on a bicycle, etc., which serves to convert this into driving force when the user's foot is rolled in various ways.
  • it consists of a pedal 211 which provides an area where the foot can be rolled, and a crank arm on which the pedal 211 can rotate.
  • the crank arm is mounted on the first axis and can be rotated or moved up and down, thereby generating a driving force through rotation or up and down movement.
  • the lifting driving unit 200 generates a driving force through the pedal 211 provided to be stepped on by the user, and supports the pedal shaft 214 supporting the pedal 211 so as to be rotationally driven.
  • the drive unit 210 and the link 220, the link 220 for transmitting the driving force generated through the rotation of the pedal 211, and the drive force transmitted through the link 220 is converted to the rotational motion through the crank arm pinion 231 Rotation conversion unit 230 for rotating), and the lifting unit 240 for elevating the body 100 in the vertical direction in a state provided with a rack 241 to be elevated in engagement with the pinion 231 on one side.
  • the power transmission unit will be described as forming the first shaft as follows.
  • the power transmission unit includes a crank journal extending to the left and right sides of the body 100, and positioned on the center of the crank journal, at least one pair of crank webs which are formed in a droplet shape and protrude to one side with respect to the axis of the crank journal. It consists of a crank pin which connects a portion projecting from the axis of the crank journal in the crank web.
  • crank journal refers to a first axis having a large meaning.
  • the crank arm rotates by pressing the pedal 211
  • the crank journal serves to rotate together.
  • the crank web provided in the central portion of the crank journal is also rotated, in particular, the crank pin connecting the crank web is equipped with a second shaft and a power converter, which will be described later, the second shaft as the crank journal rotates.
  • it is a matter of course that it is easy to have a structure that is connected only through the crank web in a state where the crank journal penetrates between the crank webs so as to facilitate the vertical movement of the second axis.
  • a method of implementing a lift using a cylinder or an air injection method may be applied, and of course, this may be changed as needed.
  • the rack 241 is provided with a lifting guide that surrounds the rack 241 along the path in which the rack 241 is lifted (in this case, the pinion 231 can freely enter and exit the lift guide). It should also have a configuration.) Of course, it is possible to further secure the stability through the configuration to hold the position so that the rack 241 can move only in the elevated position.
  • the user operation unit since it is difficult for the user operation unit to continuously drive the pedal 211 of the levitation simulation system continuously, the user operation unit stores the rotational force when the rotational driving force is generated to assist the driving, and the rotational inertia by the stored rotational force
  • a fly wheel 152 may be further provided to the pinion 231.
  • the fly wheel 152 may use a known fly wheel 152, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • Figure 4 is a perspective view and an enlarged view showing one embodiment of the levitation simulation system of the present invention
  • Figure 5 is a conceptual diagram showing an embodiment of the use with the addition of additional configuration of the levitation simulation system of the present invention
  • Figure 6 Is an example of a screen seen through the display in the levitation simulation system of the present invention
  • Figure 7 is another example of a screen seen through the display in the levitation simulation system of the present invention.
  • the body 100 may be provided with a handle assembly 120 in which the inclination changes according to the user's operation.
  • the handle assembly 120 includes the handle 121, the handle box 122 to which the handle 121 is rotatably mounted, and the handle box 122 to front, rear, left and right while supporting the handle box 122 from the main body. It may be composed of a support 123 to move, the handle 121 itself can be rotated only, but through this support 123 of the handle 121 can be moved forward, backward, left and right, of course. That is, the support 123 may pull the handle 121 forward or backward or move the handle 121 itself to a certain range in addition to the basic rotation function of the handle 121, such as the handle 121 attached to the fighter cockpit. It can provide a structure that can be.
  • the handle 121 may be provided with a separate operation button and a brake lever (in this case, a known brake configuration should be included.).
  • the controller 400 may include a tilt application module for tilting and providing a virtual reality image based on the driving of the handle 121. Accordingly, the user may twist the body or move the body by moving the handle 121. You can freely change directions in virtual reality without having to rotate it.
  • Such a system can be utilized by a plurality of users to meet together in virtual reality, for this purpose, an avatar database for creating and storing a user's virtual reality avatar, and remotely connected to other simulation systems to other users in the virtual reality image.
  • a multi-applicator for outputting a virtual reality avatar of the user; and an interaction determination unit for determining whether a collision of the avatar moved according to the displacement of the front, rear, left, and right directions of the pedal 211 and the handle 121 is inclined from the initial position;
  • the multi-access module may include a collision application unit for moving the virtual reality avatar away from the virtual reality image according to the driving speed of the pedal 211 when determining the interaction.
  • the controller 400 includes a height sensor for measuring the height of the body 100, a pedal 211 driving determination sensor for determining whether the pedal 211 is driven, and a maximum height determination of the body 100.
  • a sensory maintenance module may be provided to control the rising speed of the virtual reality image.
  • the body 100 when the body 100 is raised to the maximum, even if the pedal 211 is further manipulated, it is no longer possible to feel physically elevated. Therefore, in this case, if the user wants to further increase, the user may need to control the virtual reality image provided through the head mounted display 300 worn by the user so that the user can feel that he continues to rise.
  • the rising speed of the virtual reality image is controlled so that the virtual reality image may be raised by the driving of the pedal 211.
  • the saddle 110 has a belt 131 fixed around the user's torso, and both sides are wound from one belt 131, and the belt 131 is rotated from the left and right sides of the user seated in the saddle 110.
  • a roller driving unit 133 for providing a rotational force to the roller 132.
  • the belt 131 is to allow the user to freely move the body to a certain level by releasing a portion in a state where the user's body is fixed, and forcibly controlling the left and right unwinding of the belt 131 to tilt the user slightly. It can also be controlled to provide a sense of direction to the user or to provide effects such as wind pressure.
  • the sensory retention module has a configuration corresponding to the saddle 110 and the belt 131 controller for controlling the driving of the roller driver 133 when the maximum lifting height of the body 100 is reached, and guide information to be displayed in the virtual reality image.
  • a guide database may be stored, and a guide display unit for synthesizing and displaying guide information in a virtual reality image according to driving of the roller driver 133 may be provided.
  • the user before reaching the maximum height, the user can feel a sufficient lift just by lifting the body 100 itself without having to control the saddle 110, but after the body 100 reaches the maximum height. There is a problem that there is no configuration that can receive a separate physical feeling.
  • controlling the unwinding of the belt 131 may provide a user with a rising sense of realism, and may further display additional guidance information on the virtual reality image to provide a more lively rising feeling through this guidance information.
  • additional guidance information may be displayed on the virtual reality image to provide a more lively rising feeling through this guidance information.
  • the guide information may include a phrase or an image to be provided to the user, and further, one of the background elements such as a cloud or a bird may be provided as the guide information.
  • the guide information acts as a kind of object, and as the guide information is synthesized and displayed on the virtual reality image, the user can feel a more vivid realism.
  • the belt control part controls the rotation of the roller drive part 133 using the following formula (1).
  • A denotes the y-axis based on the y-axis.
  • the distance the handle 121 is moved from the initial position B is the distance the handle 121 is moved from the initial position relative to the x-axis
  • a is a roller between 1 and 10 in consideration of the specifications of the roller 132 ( 132) the correction constant, Is the number of revolutions of the roller 132 located on the left per minute, Is the rotational speed of the roller 132 located on the right per minute, b means the rotational constant.
  • the initial position means an initial state of the handle 121 and a non-driven state in which the handle 121 is not touched, that is, a position in which the handle 121 stands directly in the handle box 122 without tilting.
  • the handle 121 forms three-dimensional virtual coordinates so that the left and right, depending on how much the handle 121 is tilted in the range in which the handle 121 (the handle box 122) can be moved.
  • the distance can be derived in the forward and backward directions.
  • the rollers 132 located on the left and right through these displacements the rollers on the opposite side where the body is pulled when the user's body is pulled (ie, the user's body is pulled as the belt 131 is pulled out). (132) can be wound more to prevent torso deflection, and in some cases, it can be used to induce torso deflection, on the contrary, this control can provide the user with more realistic control.
  • this control can provide the user with more realistic control.
  • the driving of the roller drive unit 133 can be differentially controlled by utilizing the x and y coordinates, which consist of two axes having the x axis in the left and right directions and the y axis in the front and rear directions. Of course it can.
  • FIG. 8 is an illustration showing an embodiment for obtaining a drive ratio of each of the rollers 132 in the present invention.
  • the coordinate system we need to find is left and right and front and back. This means a range of movement of the handle 121 that may occur when the handle 121 is operated. As mentioned above, the handle 121 moves left and right from the handle box 122 to control the direction or pull up and down by pulling back and forth. As a result, when the user moves the handle 121, the position change of the handle 121 occurs at the two coordinates described above.
  • the basic coordinates form an x, y coordinate system with the initial position of the handle 121 as (0,0) and the center of the handle 121 as the origin when the handle 121 is viewed from above.
  • y is a virtual line that can be divided into left and right coordinate system
  • the x-axis is a virtual line that is a standard that can divide x, y coordinate system back and forth.
  • this x, y coordinate system the position where the handle 121 is moved from the initial position of the handle 121 is displayed, where A is the position where the handle 121 is moved based on the initial position of the handle 121, It can be understood as an x value indicating how far the space has been moved with respect to the y-axis dividing the left and right, that is, how much the space has been moved left or right with respect to the initial position.
  • B represents a y value that can determine how much the handle 121 has moved from the initial position based on the x-axis dividing the x, y coordinate system back and forth, that is, how far forward or rearward the base position has been moved. (At this time, the unit of distance to be used can be arbitrarily designated.) Therefore, if A and B are used, it is possible to derive by considering the vector value actually moved.
  • the area may be divided left and right through the y-axis and the area may be divided back and forth through the x-axis, and thus, the driving ratio of the roller 132 may be calculated in consideration of how much the two-dimensional coordinates move up, down, left, and right.
  • A is moved by 5 to the right (+) from the initial position, and B is assumed to be moved by 3 to the front (+). You can apply the formula of.
  • a is a roller 132 correction constant between 0 and 1 in consideration of the specifications of the roller 132, where the specifications of the roller 132 is the torque of the drive unit 210 for driving the roller 132 or the roller 132
  • the value considering the friction coefficient between the band and the like can be applied. In this example, the description is limited to the case where the value a is 5.
  • b is a constant for converting the driving value derived in advance so that the actual rotation speed of the roller 132 per minute may appear, which may be specified through a user setting or a basic setting of the device. For example, if you set b to 30, Is 22.5 rpm, 11.4 rpm is derived.
  • the actual rpm may be adjusted by adjusting the b value.
  • the guide display unit may control the perspective of the guide information to be displayed on the virtual reality image using Equation 2 below.
  • D is a perspective constant between 1 and 10, Indicates the initial area of the guide information.
  • the virtual reality image is not a simple 2D image, and thus such perspective display is required in addition to the direction information that the user observes.
  • a 3D image it can actually provide perspective by changing to 2D using height and width and giving an additional depth value to provide a sense of distance or depth, but the actual height in this perspective If the and width do not change, there is a problem that only small dots appear to move.
  • D a perspective constant
  • the absolute difference value of is used, which basically means the degree of inclination of the user in the seat plate through the driving ratio of the inner roller driving unit 133, and thus, in addition to the head mounted display 300, the inclined external tilt is additionally considered.
  • the absolute difference value of is used, which basically means the degree of inclination of the user in the seat plate through the driving ratio of the inner roller driving unit 133, and thus, in addition to the head mounted display 300, the inclined external tilt is additionally considered.
  • the guide information has an area of 14.25, which is increased from 10, which was the original area, and this area is enlarged based on the center of the initial area so that the information is enlarged more than the existing area even if the z value does not change. As it can be seen, it causes visual illusion and enables the application of perspective through the change of area.
  • the belt 131 is provided at one side of the belt piece 134 divided into at least three, and the two wire 135 and each wire 135 located between the belt piece 134 as a stretchable material. It may be provided with a tension sensor 136 to measure the first tension and the second tension. That is, when the belt piece 134 is divided into three, the wire 135 and the tension sensor 136 located between each can measure the tension on the left and right sides (in the first tension and the second tension), respectively.
  • the sensory retention module is provided with a tilt control unit which tilts the virtual reality image to the left and right according to the height of the tension, thereby enabling control through tension.
  • the saddle 110 a plurality of pressure sensors 137 for detecting the pressure of the buttocks of the user is preferably provided at equal intervals in the left and right direction of the saddle 110, further, the sensory maintenance module, A risk database storing risk information to be displayed in the virtual reality image, an information synthesizing unit synthesizing risk information into the virtual reality image when the pressure measured by the pressure sensor 137 is lower than a predetermined reference pressure, and a height of the pressure
  • it may be provided with a display control unit for controlling the frequency of displaying the risk information and the speed at which the risk information is moved.
  • the belt 131 is further unwinded or further wound to provide a sense of lift. If you imagine the appearance of the user while riding a bicycle, the user may speed up or When tilted to one side, the saddle 110 is often seen dropping the buttocks continue running.
  • a fan assembly 140 including a fan 141 for generating wind and a fan moving part 142 to which the fan 141 is rotatably mounted is provided around the saddle 110 in the body 100.
  • the sensor holding module also controls the fan moving unit 142 according to the change of the front, rear, left, and right angular displacements, the height of the first and second tension differences, and the height of the pressure. It may further include a rotation control unit for controlling the inclination of the fan 141.
  • the fan assembly 140 for generating a wind around the user so as to increase the realism, and also change the direction
  • the fan assembly 140 can be rotated so that the fan assembly 140 can be rotated so as to give an effect in response to the situation indicated in the speed change and the virtual reality image.
  • the display control unit controls the frequency of the risk information is displayed using the following equation (3),
  • J is the frequency at which risk information is displayed per minute
  • Silver first tension Silver second tension
  • G is the distance from the initial position of the fan 141 relative to the center of the body 100
  • H is from the initial position of the fan 141 to the current position of the fan 141 Means changed distance.
  • the risk information is needed when providing a lift through other configurations, after reaching the maximum height of the body 100 as mentioned above.
  • tension is generated.
  • the tension may be kg, but it is usually expressed by dividing the measured kg value into a certain range by dividing it into steps such as 1,2,3,4, ..., 10. It is common.
  • the inclination of the fan 141 changes according to a change in the direction of the user's operation. Therefore, the inclination of the fan 141 may determine whether the user is performing a dangerous operation in which the user can be pulled to one side.
  • the ratio of the position changed from the initial position of the fan 141 based on the three-dimensional coordinates As a result, this ratio represents a value between 0 and 1. Therefore, the information can be used to control the frequency of displaying the risk information.
  • the first tension is 15 kg (for example, the system is configured to mark up the tension level every 3 kg, this is 5 levels)
  • the second tension is 12 kg (4 levels)
  • the first tension and the second tension are 3 kg (one step), respectively, and the distance to the initial position of the fan 141 is 3 (this is a three-dimensional coordinate with the center of the body 100 as (0,0,0)). In this case, the distance from the center of the body 100 to the position of the fan 141 is measured.) Assuming that the distance changed to the current position of the fan 141 is 2, D is (2/3).
  • the frequency of displaying risk information per minute is 2.7, which can be displayed three times per minute when rounded.
  • Is the speed at which the hazard information moves E is the pressure measured by the pressure sensor 137 ( Is F is the mean of E from the initial state to the present, t is the time from the time when the initial hazard information was displayed, Is the distance changed from the initial hazard information to the current hazard information, Means the speed of initial risk information movement.
  • the risk information itself can be configured to be moved within the virtual reality image. This is not to place the risk information on one side, but to allow the risk information to continuously move to attract the user's attention. Like the effects used in the opening of the risk information, this risk information can provide the effect of passing by water, which can help the user's perception.
  • the pressure measured by the pressure sensor 137 is 60kgf
  • the user does not remove the buttocks from the initial state to the present
  • the average degree is 60kgf
  • the changed distance is 100m
  • the moving speed of the initial danger information is 15km / h
  • the initial danger Assuming that the last time is 30 minutes from the time when the information is displayed, the speed at which the risk information moves is as follows.
  • the user removes the buttocks this If the value is 15km / h, this value is 30km / h, which is twice the speed of the existing, so that the danger information can be displayed at a very high speed, of course, to guide the danger.
  • the risk information is first moved to a speed at which the risk information is moved.
  • the dangerous information is displayed to pass quickly on the screen, so that the user can prevent a dangerous posture through recognition of the dangerous information.

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Abstract

A virtual reality-based levitation simulation system is disclosed. The virtual reality-based levitation simulation system according to the present invention comprises: a body supported by a stand and having a saddle on which a user sits; an elevation-driving body generating a driving force through a foot-tapping action of the user by means of pedals that can be elevated on both sides of the body, thereby driving the elevation of the body; a head mount display mounted on a head part of the user, and comprising a display unit for displaying a virtual reality image to the user; and a controller for differentially providing the virtual reality image to the user on the basis of the elevation-driving of the elevation-driving body.

Description

가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템VR based levitation simulation system
본 발명은 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 활강 및 부양 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 스탠드를 통해 지면에 고정된 몸체에 사용자가 올라 탄 상태로 몸체에 구비된 페달을 밟아 몸체를 상승 또는 하강시킬 수 있되, 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 승강 동작에 어울리는 가상현실 기반의 미디어를 제공함으로써 현실감 있는 가상의 활강 및 부양 시뮬레이션을 진행할 수 있는 승강 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality-based sliding and flotation simulation system using a head mounted display, which raises or lowers a body by stepping on a pedal provided in the body while the user is on a body fixed to the ground through a stand. Although, but it is possible to provide a virtual reality-based media suitable for the lifting operation through the head-mounted display device worn by the user relates to a lift simulation system that can perform a realistic virtual downhill and flotation simulation.
최근 VR기술의 발전을 통해 대형 매장이나 오락시설에서 VR헤드셋과 사용자가 탑승 혹은 장착이 가능한 VR기기를 활용하여 가상현실에서 다양한 체험을 할 수 있는 기반이 마련되었으며, 일부는 이미 상용화되어 우리 생활 주변에 다양한 형태로 한 자리를 차지하고 있다.Recently, the development of VR technology has provided the foundation for various experiences in virtual reality using VR headsets and VR devices that users can ride or install in large stores or entertainment facilities. Occupies a place in various forms.
특히 VR기기의 경우, 사용자가 직접 착용하거나 혹은 휴대한 상태로 활용하는 옷이나 기기 등과 같은 타입과, 대형으로 설치되어 사용자가 탑승하거나 혹은 VR기기가 설치된 구역에서 활용하는 등의 방식으로 사용되는 타입이 존재한다. In particular, in the case of a VR device, a type such as clothes or devices that are worn or carried by a user, and a type that is installed in a large size and used in a space where a user boards or a VR device is used. This exists.
또, VR과는 별개로 활강을 체험할 수 있는 방법으로서, 일반적으로 활강 및 부양 체험은 양편의 나무 또는 지주대 사이로 튼튼한 와이어를 설치하여 탑승자와 연결된 트롤리(Trolley)를 와이어에 걸어 빠른 속도로 반대편으로 이동하는 레포츠를 그 예로 들 수 있다. 이와 같은 활강 및 부양 체험은 자연환경을 훼손하지 않는 범위 내에서 시공이 이루어지고, 별도의 동력장치가 필요하지 않아 설치부터 운영까지 친환경적이며, 자연 속에서 맑은 공기를 마시며 하늘을 날고, 자연과 어우러져 호흡할 수 있는 프로그램으로 최근 들어 인기가 상승해가고 있는 추세이다.In addition, as a way to experience downhill, apart from VR, the downhill and flotation experience is generally made by installing a sturdy wire between two trees or props, and fastening the trolley connected to the passenger on the wire. For example, the report goes to. Such downhill and flotation experiences are constructed within the scope of not damaging the natural environment, and do not require a separate power device, so they are eco-friendly from installation to operation, and they fly in the air while drinking fresh air in nature. As a program to breathe in harmony, the popularity is increasing recently.
그러나 상술한 체험 시설은 최소 50m 이상의 설치 공간을 필요로 하여, 실내, 설치 공간이 좁은 지역, 체험에 위험 요인이 되는 장애물이 많은 실외 부지에서는 설치될 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 활강 및 부양 체험은 높은 위치에서 체험이 진행되므로 고소공포증을 호소하거나, 장비 안전 문제를 염려하는 체험자의 경우 실질적으로 탑승이 어렵고, 아동의 경우 안전문제를 고려하여 체험 시 보호자를 동반하여 탑승하게 되어 아동과 보호자 모두 만족스러운 체감 효과를 얻지 못하는 문제점이 있었다.However, the above-described experience facility requires at least 50m of installation space, and therefore, there is a problem that cannot be installed in an indoor site, an area with a small installation space, and an outdoor site with many obstacles that are a risk factor for experience. In addition, the downhill and flotation experiences are carried out from a high position, so those who experience complaints of fear of heights or who are concerned about equipment safety issues are practically unable to board. As a result, both children and their parents did not have a satisfactory haptic effect.
아울러, 체험자의 숙련도 부족이나, 체험 장비의 불량 등으로 인하여 안전사고가 자주 발생되고, 안전사고 발생 시 신속한 처리가 어려운 문제점이 있었다.In addition, safety accidents are frequently generated due to lack of skill of the experienced person or failure of experience equipment, and it is difficult to promptly handle a safety accident.
이러한 문제를 해결하기 위해 실제 활강이나 부양은 이루어지지 않지만, 활강 및 부양을 가상으로 체험할 수 있는 VR과의 연계기술을 일부 업체에서 개발하여 활용하고 있되, 아직은 기술개발이 미비하여 대형 이벤트 체험장 등에서만 활용이 가능할 뿐, 가정 등에서 사용자가 직접 이러한 시스템을 구비하여 활용하기는 어렵다는 단점을 가지고 있다.In order to solve these problems, there is no actual downhill or flotation, but some companies have developed and utilized the linkage technology with VR that can virtually experience the downhill and flotation. It can only be used, it has a disadvantage that it is difficult for the user to use such a system directly at home.
이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 대한민국 등록특허 제 10-1829285호 ‘가상 현실 기반 활강 체험 시스템’이 있다. 그러나, 상기 선행기술을 통해 공지된 활강 체험 서비스 제공 시스템은 여전히 높은 곳에 체험용 시스템 장비를 설치한 상태에서 사용이 가능하므로, 일반 사용자들이 해당 시스템을 구비하여 활용하기에는 다소 문제가 있다.In order to solve this problem, there is a Republic of Korea Patent No. 10-1829285 'Virtual reality-based downhill experience system'. However, since the prior art experience service providing system known through the prior art can still be used in a state where the system equipment for experience is installed at a high level, there is a problem that general users have a system to utilize.
다른 선행기술로서 대한민국 등록특허 제 10-1731513호 ‘낙하훈련 시뮬레이션 시스템’이 있다. 그러나, 상기 선행기술을 통해 공지된 시뮬레이션 시스템의 경우, 그 구성이 현저하게 간편해져 일반 사용자들도 충분히 구비할 수 있을 정도로 구성이 단순화 되었으나, 장치의 특성상 낙하 이외의 상승과 관련된 시뮬레이션을 진행하기는 어렵다는 문제점을 가지고 있어 용도가 한정적이라는 문제가 존재한다.Another prior art is the Republic of Korea Patent No. 10-1731513 'fall training simulation system'. However, in the case of the simulation system known through the prior art, the configuration is remarkably simple, and the configuration is simplified enough to be provided by general users, but due to the characteristics of the device, the simulation related to the rise other than the fall is not performed. There is a problem that the use is limited because of the difficulty.
따라서 스탠드를 통해 지면에 고정된 몸체에 사용자가 올라 탄 상태로 몸체에 구비된 페달을 밟아 몸체를 상승 또는 하강시킬 수 있되, 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이 장치를 통해 승강 동작에 어울리는 가상현실 기반의 미디어를 제공함으로써 현실감 있는 가상의 활강 및 부양 시뮬레이션을 진행할 수 있는 승강 시뮬레이션 시스템을 개발할 필요성이 대두된다.Therefore, the user can lift or lower the body by stepping on the pedal provided in the body while the user is on the body fixed to the ground through the stand, but the user can wear the head-mounted display device based on virtual reality By providing media, there is a need to develop a lift simulation system that can perform realistic virtual downhill and flotation simulation.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 사용자가 올라탈 수 있는 기기와 헤드 마운트 디스플레이를 통해 사용자의 발구르기 동작을 매개로 공중부양을 시뮬레이션 할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the problems of the above technology, and a main object of the present invention is to provide a system capable of simulating levitation through the user's rolling action through the device and the head-mounted display that the user can climb It is done.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 발구르기 동작을 통해 공중부양 시뮬레이션이 구동되므로, 지속적으로 허벅지나 종아리 등 다양한 다리 부위를 운동시킬 수 있어 운동 부족이나 당뇨 등의 성인병 환자들에게 효과적인 운동 유도 효과를 부여하는 구성들을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is that the levitation simulation is driven through the user's rolling action, it is possible to continuously exercise a variety of leg areas such as thighs and calves, giving an effective exercise induction effect to adult patients such as lack of exercise or diabetes To provide configurations.
본 발명의 다른 목적은 본체가 최대 높이에 도달하였을 때에도 계속해서 상승감을 유지할 수 있는 보조 구성들을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide auxiliary components that can maintain a sense of lift even when the main body reaches the maximum height.
본 발명의 또 다른 목적은 최대 높이에 도달한 이후 사용자의 안전을 경고할 수 있는 보조 수단을 제공할 수 있는 구조를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a structure that can provide an auxiliary means for warning the safety of the user after reaching the maximum height.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템은, 스탠드에 의해 지지되는 것으로서 사용자가 착석하는 안장이 구비된 몸체; 상기 몸체의 양 측부에 승강 가능하게 구비된 페달을 매개로 상기 사용자의 발구르기 동작을 통해 구동력을 발생시켜 상기 몸체를 승강 구동하는 승강 구동체; 사용자의 두부(頭部)에 장착되는 것으로서 상기 사용자에게 가상현실(Virtual Reality) 이미지를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이; 상기 승강 구동체의 승강 구동을 기반으로 상기 사용자에게 상기 가상현실 이미지를 차등 제공하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the virtual reality-based levitation simulation system according to the present invention, the body is provided with a saddle seated by the user as supported by the stand; An elevating driving body for elevating and driving the body by generating a driving force through a user's foot rolling operation via a pedal provided to be capable of elevating both sides of the body; A head mounted display mounted to a head of a user, the head mounted display including a display unit configured to display a virtual reality image to the user; And a controller configured to differentially provide the virtual reality image to the user based on the lift driving of the lift driver.
나아가, 상기 승강 구동체는, 사용자가 밟을 수 있도록 구비된 상기 페달을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 상기 페달의 하부에 구비되는 받침판과, 상기 받침판과 상기 페달 사이를 탄성 지지하는 스프링을 포함하는 구동부와, 상기 페달의 승강을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크 및, 상기 링크를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언을 회전시키는 회전 변환부와, 상기 피니언과 맞물려 승강되는 랙을 일 측에 구비한 상태에서 상기 몸체를 수직 방향으로 승강시키는 승강부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the elevating drive body is to generate a driving force through the pedal provided to the user to step, including a support plate provided on the lower portion of the pedal, and a spring for elastically supporting the support plate and the pedal. A drive unit, a link for transmitting a driving force generated through lifting and lowering of the pedal, a rotation converting unit for rotating the pinion by converting the driving force transmitted through the link into a rotary motion through a crank arm, and being engaged with the pinion and being lifted. It characterized in that it comprises a lifting unit for elevating the body in the vertical direction in a state provided with a rack on one side.
더하여, 상기 승강 구동체는, 사용자가 밟을 수 있도록 구비된 상기 페달을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 상기 페달이 회전 구동될 수 있도록 지지하는 페달 축을 구비한 구동부와, 상기 페달의 회전을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크 및, 상기 링크를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언을 회전시키는 회전 변환부와, 상기 피니언과 맞물려 승강되는 랙을 일 측에 구비한 상태에서 상기 몸체를 수직 방향으로 승강시키는 승강부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the elevating drive unit is to generate a driving force through the pedal provided to the user to step, the drive unit having a pedal shaft for supporting the pedal to be driven rotationally, and generated through the rotation of the pedal In the state provided with a link for transmitting the driven force, and a rotation conversion unit for rotating the pinion by converting the driving force transmitted through the link to the rotary motion through the crank arm, and the rack engaged with the pinion on one side It characterized in that it comprises a lifting unit for lifting the body in the vertical direction.
덧붙여, 상기 몸체에는, 상기 안장에 착석된 상기 사용자가 바라보는 방향에 구비되는 것으로서, 핸들과, 상기 핸들이 회전 가능하게 장착되는 핸들박스 및, 상기 핸들박스를 상기 본체로부터 지지한 상태에서 상기 핸들박스를 초기 위치로부터 전후좌우로 이동시키는 지지부를 포함하는 핸들 어셈블리가 구비되고, 상기 컨트롤러는, 상기 핸들의 조작을 기반으로 상기 가상현실 이미지의 방향을 가변 처리하는 방향 적용모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the body, which is provided in the direction facing the user seated on the saddle, a handle, a handle box to which the handle is rotatably mounted, and the handle in a state in which the handle box is supported from the main body. A handle assembly including a support for moving the box from the initial position to the front, rear, left, and right sides is provided, and the controller is provided with a direction applying module for varying the direction of the virtual reality image based on the manipulation of the handle. do.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템에 의하면,According to the virtual reality-based levitation simulation system according to the present invention,
1) 사용자가 올라탈 수 있는 기기와 헤드 마운트 디스플레이를 통해 사용자의 발구르기 동작을 매개로 공중부양을 시뮬레이션 할 수 있는 시스템을 제공할 수 있고,1) It can provide a system that can simulate the levitation through the user's rolling motion through the device and the head mounted display that the user can ride,
2) 사용자의 발구르기 동작을 통해 공중부양 시뮬레이션이 구동되므로, 지속적으로 허벅지나 종아리 등 다양한 다리 부위를 운동시킬 수 있어 운동부족이나 당뇨 등의 성인병 환자들에게 효과적인 운동유도 효과를 부여할 수 있는 구성들을 제공할 뿐 아니라,2) Since the levitation simulation is driven by the user's foot rolling motion, it is possible to continuously exercise various leg parts such as the thigh or calf so that it can give effective exercise induction effect to adult patients such as lack of exercise or diabetes. Not only provide them,
3) 본체가 최대 높이에 도달하였을 때에도 계속해서 상승감을 유지할 수 있는 보조 구성들을 제공할 수 있는 구성을 제공 가능하며,3) It is possible to provide a configuration that can provide auxiliary components that can continue to maintain a sense of lift even when the body reaches the maximum height,
4) 최대 높이에 도달한 이후 사용자의 안전을 경고할 수 있는 보조 수단을 제공할 수 있는 강화된 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.4) It has the effect of providing a reinforced structure that can provide an auxiliary means to warn the user of safety after reaching the maximum height.
도 1은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 개략적인 구조를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a schematic structure of the levitation simulation system of the present invention.
도 2는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달 구동의 일 실시예를 도시한 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
도 3a는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달 구동의 다른 실시예를 도시한 개념도.Figure 3a is a conceptual diagram showing another embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
도 3b는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달 구동의 확장된 실시예를 도시한 개념도.Figure 3b is a conceptual diagram showing an extended embodiment of the pedal drive for lifting the body of the present invention.
도 4는 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 일 실시예를 도시한 사시도 및 확대도.4 is a perspective view and an enlarged view showing one embodiment of the levitation simulation system of the present invention.
도 5는 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 추가 구성을 부가한 사용 실시예를 도시한 개념도.5 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the use of the additional configuration of the levitation simulation system of the present invention.
도 6은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템에서 디스플레이를 통해 보여지는 화면의 일 예시.Figure 6 is an example of the screen shown through the display in the levitation simulation system of the present invention.
도 7은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템에서 디스플레이를 통해 보여지는 화면의 다른 예시.Figure 7 is another example of the screen shown through the display in the levitation simulation system of the present invention.
도 8은 본 발명에서 롤러 각각의 구동비를 구하는 실시예를 도시한 예시이다.8 is an illustration showing an embodiment for obtaining a drive ratio of each roller in the present invention.
* 도면 부호의 설명 *Explanation of Reference Numbers
100: 몸체 110: 안장100: body 110: saddle
120: 핸들 어셈블리 121: 핸들120: handle assembly 121: handle
122: 핸들박스 123: 지지부122: handle box 123: support portion
131: 벨트 132: 롤러131: belt 132: roller
133: 롤러 구동부 134: 벨트편133: roller drive unit 134: belt piece
135: 와이어 136: 장력센서135: wire 136: tension sensor
137: 압력센서 140: 팬 어셈블리137: pressure sensor 140: fan assembly
141: 팬 142: 팬 이동부141: fan 142: fan moving part
151: 쇽 업소버 152: 플라이 휠151: shock absorber 152: flywheel
200: 승강 구동체 210: 구동부200: lifting drive 210: driving unit
211: 페달 212: 스프링211: Pedal 212: Spring
213: 받침판 214: 페달 축213: support plate 214: pedal shaft
220: 링크 230: 회전 변환부220: link 230: rotation converter
231: 피니언 240: 승강부231: pinion 240: lift
241: 랙 300: 헤드 마운트 디스플레이241: rack 300: head mounted display
310: 디스플레이 400: 컨트롤러310: display 400: controller
510: 벨크로 520: 프리휠510: Velcro 520: freewheel
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and like reference numerals in each of the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 개략적인 구조를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic structure of the levitation simulation system of the present invention.
본 발명의 시뮬레이션 시스템은, 사용자가 탑승할 수 있도록 지면에 스탠드에 의해 기립 설치된 것으로서, 사용자의 조작에 의해 승강하는 탑승 장치와, 사용자의 두부에 착용하는 것으로서, 가상현실 컨텐츠를 제공하는 헤드 마운트 디스플레이(300)(Head Mount Display)를 포함하여 구성된다.The simulation system of the present invention is a head mounted display which is installed on the ground by a stand to allow a user to ride, and which is mounted on the head of a user and lifted by a user's operation, and which is worn on the user's head. It is configured to include (300) (Head Mount Display).
여기서 헤드 마운트 디스플레이(300)는 주변에서 쉽게 확인할 수 있는 VR제공을 위한 헤드셋을 의미하는 것으로서, 디스플레이(310)를 기본으로 포함한 상태에서 내부에 마이크로프로세서가 구비되거나 혹은 외부의 프로세서 장치와 무선 혹은 유선으로 연결된 장치이며, 각종 센서와 컨트롤러(400) 및 두부에 착용할 수 있는 끈이나 모자 등의 구성을 포함할 수 있음은 물론이다.Here, the head mounted display 300 refers to a headset for providing a VR that can be easily checked in the surroundings, and includes a microprocessor inside the display 310 as a base or wirelessly or wired with an external processor device. It is connected to the device, and may include a variety of sensors and controllers 400 and the configuration such as a strap or hat that can be worn on the head.
나아가 탑승 장치는 자체적인 승강 제어나 구동 센싱을 위해 별도의 컨트롤러(400)를 더 구비할 수도 있겠으나, 바람직하게는 마이크로프로세서가 구비된 헤드 마운트 디스플레이(300)에 컨트롤러(400)를 구비하도록 하여 이 헤드 마운트 디스플레이(300)를 통해 전체적인 제어가 이루어질 수 있도록 하는 구성도 가능하다.Furthermore, the boarding device may further include a separate controller 400 for its own lift control or drive sensing, but preferably the controller 400 is provided on the head mounted display 300 equipped with a microprocessor. The head mounted display 300 may also be configured to allow overall control.
보다 상세한 탑승 장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the configuration of a more detailed boarding device as follows.
먼저, 탑승 장치는 사용자가 착석할 수 있는 안장(110)이 구비된 몸체(100)와, 몸체(100)의 일 측에 돌출되어 사용자의 발을 건 상태에서 발을 굴러 승강구동을 발생시키는 입력부, 입력부를 통해 발생한 동력을 수평으로 전달하는 동력 전달부와, 수평으로 전달된 동력의 방향을 수직 운동으로 변환하는 동력 변환부 및 동력 변환부를 통해 변환된 동력을 기반으로 승강하는 실린더를 통해 몸체(100)를 승강시키는 승강 제어부를 포함하는 승강 구동체(200), 상술한 몸체(100) 및 승강 구동체(200)를 결합한 구조체를 지면에 고정시키는 스탠드를 구비하는 것을 특징으로 한다.First, the boarding device is a body 100 is provided with a saddle 110 that can be seated by the user, the input unit protruding to one side of the body 100 to roll the foot in the state of hanging the user's foot to generate a lift drive The body through the power transmission unit for transmitting the power generated through the input horizontally, the power converter for converting the direction of the horizontally transmitted power to the vertical motion and the cylinder to move up and down based on the converted power through the power converter ( An elevating drive body 200 including an elevating control unit for elevating 100, and a stand for fixing a structure in which the above-described body 100 and the elevating drive body 200 are coupled to the ground.
몸체(100)는 사용자의 둔부가 안착될 수 있는 안장(110)을 구비하는 것으로서, 몸체(100)의 경우 기본적으로는 승강 구동체(200)와 스탠드의 결합체를 통해 지면으로부터 이격된 상태로 구비되는 것이며, 승강 구동체(200)의 구성들이 내부에 구비될 수 있도록 내부에 공간을 갖는 하우징을 의미한다. Body 100 is provided with a saddle 110 that can be mounted to the buttocks of the user, in the case of the body 100 is basically provided in a state spaced apart from the ground through the combination of the lifting drive 200 and the stand That is, it means a housing having a space therein so that the components of the lifting drive 200 can be provided therein.
이 몸체(100)는 승강 구동이 가능하면서 안장(110)을 구비한 상태에서 사용자가 안장(110)에 착석하였을 때, 구동에 문제가 없다면 다양한 형상을 갖도록 구비될 수 있으며, 그 예시로서 황소나 말, 유니콘, 로켓 등 다양한 형상을 갖출 수 있음은 물론이다.When the user is seated on the saddle 110 in the state having the saddle 110 while being capable of elevating driving, the body 100 may be provided to have various shapes if there is no problem in driving. Of course, horses, unicorns, rockets, etc. can have a variety of shapes.
도 2는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달(211) 구동의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 3a는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달(211) 구동의 다른 실시예를 도시한 개념도이며, 도 3b는 본 발명의 본체 상승을 위한 페달(211) 구동의 확장된 실시예를 도시한 개념도 이다.2 is a conceptual diagram showing an embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention, Figure 3a is a conceptual diagram showing another embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention, 3B is a conceptual diagram illustrating an extended embodiment of driving the pedal 211 for raising the main body of the present invention.
나아가 승강 구동체(200)는 스탠드를 매개로 지면에 고정된 상태에서 몸체(100)를 승강시키는 구동력을 제공하는 일종의 구동부(210) 역할을 하는 것이다.Furthermore, the elevating drive unit 200 serves as a kind of drive unit 210 that provides a driving force for elevating the body 100 in a state fixed to the ground via a stand.
승강 구동체(200)의 일 실시예로서, 몸체(100)의 측부를 관통한 상태로 양 단부가 외부로 노출되는 회동 프레임과, 상기 회동 프레임의 양 단부에 사용자가 밟을 수 있도록 구비된 상기 페달(211)의 승강 구동을 매개로 상기 회동 프레임에 회전 구동력을 발생시키는 크랭크 암이 구비된 사용자 조작부와, 회동 프레임의 일 측에 구비되어 상기 회동 프레임의 회전 시 함께 회전하는 피니언(231)과, 상기 피니언(231)에 맞물려 승강되는 랙(241) 기어가 일 측에 구비된 상태에서 수직 연장된 것으로서 상기 몸체(100)를 수직 방향으로 승강시키는 승강 프레임을 구비한 승강 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the elevating drive 200, a rotating frame having both ends exposed to the outside while passing through the side of the body 100, and the pedal provided to the user to step on both ends of the rotating frame A user control unit provided with a crank arm for generating a rotational driving force in the rotating frame through the elevating driving of 211, and a pinion 231 provided on one side of the rotating frame to rotate together with the rotating frame; The rack 241 is engaged with the pinion 231 and is vertically extended in a state in which the gear is provided on one side, and includes a lift controller having a lift frame for lifting the body 100 in a vertical direction. do.
또한, 페달(211)을 발판과 같이 활용하는 것으로서, 이 페달(211)을 시소 형태로 밟았을 때, 회전력을 생성할 수 있도록 한다.In addition, by using the pedal 211 as a footrest, when the pedal 211 is pressed in the form of a seesaw, it is possible to generate a rotational force.
기본적으로 메인 축에 수직하게 교차되어 회전 가능하게 장착되는 크랭크 암과, 이 크랭크 암의 상부에 구비되어 발을 구를 수 있는 페달(211)이 위치한다. 페달(211)은 기다란 보드와 같은 구성이되, 이 페달(211)의 하단에는 좌우측에 적어도 하나씩의 피니언(231)이 구비되고, 크랭크 암에서 이 피니언(231)에 대응되는 위치에 랙(241)이 부착되어 랙(241),피니언(231) 결합에 의해 회전력을 발생시키게 되는 것이다.Basically, there is a crank arm that is rotatably mounted perpendicularly to the main axis, and a pedal 211 that is provided on the top of the crank arm to roll the foot. The pedal 211 is configured as an elongated board, and at least one pinion 231 is provided at left and right sides of the lower end of the pedal 211, and the rack 241 is positioned at a position corresponding to the pinion 231 on the crank arm. ) Is attached to the rack 241, the pinion 231 to generate a rotational force.
즉, 사용자가 페달(211)에 올라 양 발을 구르게 되면, 발에 힘을 주는 방향의 페달(211)이 하강하면서 해당 위치의 피니언(231)이 랙(241)을 회전시키게 되면서 반복적으로 회전이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 회전 구동력은 다시 중앙부위에 위치한 랙(241)을 회전시키게 되며, 이 랙(241)에 걸려 승강되는 피니언(231)을 구비한 승강 제어부를 통해 한쪽 방향으로 회전 시 피니언(231)의 길이만큼 승강될 수 있는 구조를 갖게 된다. 다만, 페달(211)은 항상 사용자의 발이 안착되어 있어야 안전을 도모할 수 있으므로, 페달(211)에는 도 3b에 나타난 예시와 같이 벨크로(510)가 구비된 발 장착부를 더 형성하여 벨크로(510)를 통해 발을 묶어 발이 페달(211)로부터 이탈하지 않도록 하는 안전 구성을 갖출 수도 있음은 물론이다.That is, when the user rolls up the pedal 211 and rolls both feet, the pedal 211 in the direction of applying the force to the foot descends while the pinion 231 rotates the rack 241 at the corresponding position. This will occur. The rotational driving force generated in this way rotates the rack 241 located at the center portion again, and when rotating in one direction through a lifting control unit having a pinion 231 lifting up and down by the rack 241, the pinion 231 is rotated. It has a structure that can be lifted by the length. However, since the pedal 211 can always promote safety when the user's foot is seated, the pedal 211 further forms a foot mounting part provided with a velcro 510 as shown in FIG. 3B, thereby providing a velcro 510. Of course, it may be equipped with a safety configuration to prevent the foot from being separated from the pedal 211 by tying the foot through.
여기서 하강제어를 위해서는 페달(211)에 2 종류의 랙(241)을 두어 사용자가 별도의 버튼을 통해 조작하거나 혹은 수동으로 페달(211)의 위치를 변경시켜 전 구동력의 방향을 변경시킬 수 있으며, 더 나아가 아예 승강 제어부에 랙(241)과 피니언(231)의 결합을 일시적으로 해제할 수 있는 래칫을 두고, 이 래칫을 제어할 수 있는 별도의 버튼을 구비하며, 더 나아가 래칫을 통해 랙(241)과 피니언(231)의 결합 해제 시 빠른 속도로 하강하는 것을 방지하기 위한 쇽 업소버(151)(shock absorber)를 더 구비토록 함으로써 상승뿐만 아니라 하강도 가능한 구조를 갖출 수 있게 됨은 물론이다. In order to control the lowering, two types of racks 241 may be placed on the pedal 211 so that the user may operate through a separate button or manually change the position of the pedal 211 to change the direction of the entire driving force. Furthermore, a ratchet capable of temporarily releasing the coupling of the rack 241 and the pinion 231 is provided in the elevating control unit, and has a separate button for controlling the ratchet, and further, the rack 241 through the ratchet. ) And a pin shock absorber 151 (shock absorber) for preventing the descending at high speed when the release of the pinion 231 is further provided, as well as having a structure capable of rising as well as falling.
나아가 더욱 다이내믹한 구동을 위한 구성으로서, 도 3b와 같은 실시예가 더욱 적용될 수도 있다.Furthermore, the embodiment as shown in FIG. 3B may be further applied as a configuration for more dynamic driving.
이것은 페달(211)을 회전시키는 방식에서 변형된 실시예로서, 페달 축(214)을 구비하여 페달(211)이 회전 구동될 수 있는 구동부(210)를 구비하는 것은 동일하되, 이 구동부(210)의 구성이 몸체(100)의 측부 일 측에 고정된 상태로 회전할 수 있도록 구성한다. 나아가 페달(211)의 구동력을 전달하는 링크(220)가 구비될 수 있는데, 이 링크(220)는 두 개의 베벨기어를 구비한 상태에서 하나의 베벨기어가 페달 축(214)과 연동되어 회전력을 전달받아 길이방향으로 뻗은 축을 회전시킨다. 이 때 축은 사각 기둥 형상으로 구비되는 것이 바람직한데, 이 축은 두 개의 베벨기어를 구비한 것이되, 베벨기어로부터 회전력을 전달받거나 혹은 전달하기 위해 베벨기어에도 사각형 형상의 홈을 뚫어 고정하였다. 나아가, 베벨기어의 홈 주변에는 도면에 도시된 것처럼 별도의 베어링을 더 구비할 수 있으며, 따라서 베어링을 통해 이 사각 기둥 형상의 축의 승강이 더욱 용이한 구조를 갖도록 구성할 수 있다.(물론 베벨기어가 회전 가능하면서도 일정한 높이를 유지할 수 있도록 별도의 받침 및 고정수단을 구비하고, 축 역시도 과도하게 승강되지 않아 베벨기어로부터 빠져나가지 않을 정도의 승강범위를 가지는 것이 바람직하다.) 또, 축에 구비된 다른 하나의 베벨 기어는 본체를 승강시키는 크랭크와 연결되는데, 여기서 크랭크 부위는 기존의 승강부(240) 구성을 대체하는 것으로서 베벨기어를 통해 회전력을 전달받는 것이 한 쪽 방향으로만 힘을 전달할 수 있는 구조의 기어로서 프리휠(520)이 적용될 수 있다. 따라서 프리휠(520)을 통해 크랭크가 회전하게 되면 본체를 계속해서 승강시킬 수 있어 기존의 상승 또는 하강만 가능한 구조보다 더욱 다이내믹한 구동 효과를 낼 수 있을 뿐만 아니라, 무한 회동이 가능한 구조를 제공할 수 있게 됨은 물론이다.This is an embodiment modified in the manner of rotating the pedal 211, it is the same as having a drive unit 210 that can be driven to rotate the pedal 211 by the pedal shaft 214, the drive unit 210 The configuration of the configuration to be able to rotate in a fixed state on one side of the body 100. Furthermore, a link 220 for transmitting the driving force of the pedal 211 may be provided. The link 220 has one bevel gear in cooperation with the pedal shaft 214 in a state in which two bevel gears are provided. Rotates the longitudinally extending shaft. At this time, the shaft is preferably provided in a rectangular column shape, the shaft is provided with two bevel gears, the bevel gear was fixed by drilling a rectangular groove in the bevel gear to receive or transmit the rotational force from the bevel gear. Furthermore, a separate bearing may be further provided around the groove of the bevel gear as shown in the drawing, and thus, the bearing may be configured to have a more easy structure of lifting and lowering of the square pillar-shaped shaft. It is preferable to have a separate support and fixing means so as to maintain a fixed height, and the shaft also has a lifting range such that the shaft is not excessively lifted so as not to escape from the bevel gear.) One bevel gear is connected to the crank to elevate the main body, where the crank portion replaces the existing lifting unit 240 configuration, the structure that can transmit the force in one direction to receive the rotational force through the bevel gear The freewheel 520 may be applied as a gear of. Therefore, when the crank rotates through the freewheel 520, the main body can be continuously raised and lowered, thereby providing a more dynamic driving effect than a conventional structure capable of only raising or lowering, and providing a structure capable of infinite rotation. Of course it is.
또한, 페달(211)이 몸체(100)에 고정된 상태에서 실질적인 승강은 축을 기준으로 행해지기 때문에 페달(211)이 과도하게 멀어지는 것을 방지할 수도 있으며, 여기서 추가로 페달(211)에는 사용자의 발에 안정적인 고정이 가능하도록 복수의 벨크로(510) 구조로 구성되어 발을 페달(211)에 올린 후 이 벨크로(510)를 채우는 것으로 사용자의 발 사이즈에 큰 영향을 받지 않고도 발을 고정시킬 수 있는 구조를 갖출 수 있음은 물론이다.In addition, since the pedal 211 is fixed to the body 100, the actual lifting and lowering is performed based on the axis, thereby preventing the pedal 211 from being excessively far away, wherein the pedal 211 further includes a foot of the user. Consists of a plurality of velcro (510) structure to enable a stable fixation on the foot to raise the foot on the pedal 211 and to fill the velcro (510) structure that can be fixed to the foot without being significantly affected by the user's foot size Of course it can be equipped.
즉, 간단한 구조 변경을 통해 회전을 통한 승강 구성을 자유롭게 변경할 수 있어 모듈식으로 구조를 변경하여 제공되거나 혹은 사용자에 의해 원하는 구조로 변경하여 활용 가능하도록 제공될 수 있다.That is, it is possible to freely change the lifting configuration through the rotation through a simple structure change can be provided to change the structure in a modular form or to be used by changing to the desired structure by the user.
구성을 다시 한 번 정리하면, 승강 구동체(200)는, 사용자가 밟을 수 있도록 구비된 페달(211)을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 페달(211)의 하부에 구비되는 받침판(213)과, 받침판(213)과 페달(211) 사이를 탄성 지지하는 스프링(212)을 포함하는 구동부(210)와, 페달(211)의 승강을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크(220) 및, 링크(220)를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언(231)을 회전시키는 회전 변환부(230)와, 피니언(231)과 맞물려 승강되는 랙(241)을 일 측에 구비한 상태에서 몸체(100)를 수직 방향으로 승강시키는 승강부(240)를 포함하는 것이라 이해할 수 있음은 물론이다.Once again the configuration, the lifting drive 200 is to generate a driving force through the pedal 211 provided so that the user can step, and the support plate 213 provided in the lower portion of the pedal 211 and , A driving unit 210 including a spring 212 elastically supporting the support plate 213 and the pedal 211, a link 220 for transmitting a driving force generated by lifting and lowering the pedal 211, and a link ( It is provided with a rotation conversion unit 230 for rotating the pinion 231 by converting the driving force transmitted through the 220 to the rotary motion through the crank arm, and a rack 241 to be engaged with the pinion 231 to be elevated. Of course, it can be understood to include the lifting unit 240 for elevating the body 100 in the vertical direction.
승강 구동체(200)의 다른 실시예로서, 승강 구동체(200)는 2 개의 축으로 구성되되, 스탠드에 의해 고정된 상태에서 몸체(100)의 좌우로 연장된 제 1 축과, 이 제 1 축과 직교하여 제 1 축의 중심으로부터 기립 설치되는 제 2 축으로 구성된다. 여기서 제 1 축은 동력 전달부, 제 2 축은 동력 변환부라고 할 수 있다.As another embodiment of the elevating drive 200, the elevating drive 200 is composed of two axes, the first axis extending to the left and right of the body 100 in a fixed state by the stand, and this first It consists of a 2nd axis orthogonally installed from the center of a 1st axis orthogonal to an axis. Here, the first axis may be referred to as a power transmission unit, and the second axis may be referred to as a power conversion unit.
동력 전달부의 양 단부에는 각각 하나씩의 입력부가 구비된다.One end of each of the power transmission units is provided with one input unit.
입력부는 자전거 등에서 쉽게 볼 수 있는 페달(211) 구성을 의미하는데, 이는 사용자의 발을 사용하여 발을 다양한 방식으로 구르게 되면, 이것을 구동력으로 변환시키는 역할을 한다. 이미 공지된 것으로서, 발을 구를 수 있는 면적을 제공하는 페달(211)과, 이 페달(211)이 회전할 수 있는 크랭크 암으로 구성된다. 크랭크 암은 제 1 축에 장착되어 회전되거나 혹은 상하로 움직일 수 있는 것으로서, 회전 또는 상하 운동을 통해 구동력을 생성하게 된다.The input unit refers to the configuration of the pedal 211 that can be easily seen on a bicycle, etc., which serves to convert this into driving force when the user's foot is rolled in various ways. As is already known, it consists of a pedal 211 which provides an area where the foot can be rolled, and a crank arm on which the pedal 211 can rotate. The crank arm is mounted on the first axis and can be rotated or moved up and down, thereby generating a driving force through rotation or up and down movement.
다시 정리하면, 승강 구동체(200)는, 사용자가 밟을 수 있도록 구비된 페달(211)을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 페달(211)이 회전 구동될 수 있도록 지지하는 페달 축(214)을 구비한 구동부(210)와, 페달(211)의 회전을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크(220) 및, 링크(220)를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언(231)을 회전시키는 회전 변환부(230)와, 피니언(231)과 맞물려 승강되는 랙(241)을 일 측에 구비한 상태에서 몸체(100)를 수직 방향으로 승강시키는 승강부(240)를 포함 할 수 있다.In other words, the lifting driving unit 200 generates a driving force through the pedal 211 provided to be stepped on by the user, and supports the pedal shaft 214 supporting the pedal 211 so as to be rotationally driven. The drive unit 210 and the link 220, the link 220 for transmitting the driving force generated through the rotation of the pedal 211, and the drive force transmitted through the link 220 is converted to the rotational motion through the crank arm pinion 231 Rotation conversion unit 230 for rotating), and the lifting unit 240 for elevating the body 100 in the vertical direction in a state provided with a rack 241 to be elevated in engagement with the pinion 231 on one side. Can be.
여기서는 크랭크 암을 회전시켜 구동력을 생성하는 구성을 기준으로 설명하되, 이것은 하나의 예시를 기준으로 설명하는 것으로서, 후술할 다른 구성으로 대체될 수 있고, 각 구성에 따라 필요한 추가 구성들이 더 구비될 수 있음은 물론이다. 이에 대한 추가 설명은 후술할 내용에서 필요한 구성들에 따라 설명을 추가하도록 한다.Herein, a description will be given based on a configuration of generating a driving force by rotating the crank arm, which is described based on one example, and may be replaced with another configuration to be described below, and additional configurations may be further provided according to each configuration. Of course. Additional description thereof will be added according to the components required in the following description.
나아가 제 1 축을 형성하는 것으로서 동력 전달부에 대해 설명하면 다음과 같다. 동력 전달부는 몸체(100)의 좌우로 연장되는 크랭크 저널과, 이 크랭크 저널의 중심부위에 위치하는 것으로서, 물방울 형상으로 형성되어 크랭크 저널의 축을 기준으로 일 측으로 돌출되게 장착되는 적어도 한 쌍의 크랭크 웹과, 크랭크 웹에서 크랭크 저널의 축으로부터 돌출된 부위를 연결하는 크랭크 핀으로 구성된다. Furthermore, the power transmission unit will be described as forming the first shaft as follows. The power transmission unit includes a crank journal extending to the left and right sides of the body 100, and positioned on the center of the crank journal, at least one pair of crank webs which are formed in a droplet shape and protrude to one side with respect to the axis of the crank journal. It consists of a crank pin which connects a portion projecting from the axis of the crank journal in the crank web.
여기서 크랭크 저널은 큰 의미의 제 1 축을 뜻하는 것으로서, 페달(211)을 밟아 크랭크 암이 회전하게 되면, 함께 회전되는 역할을 한다. 이 때, 크랭크 저널의 중앙 부위에 구비되는 크랭크 웹도 함께 회전하게 되는데, 여기서 특히 크랭크 웹을 연결하는 크랭크 핀에는 제 2 축이자 후술할 동력 변환부가 장착되게 되어 크랭크 저널이 회전함에 따라 제 2 축이 상하로 움직일 수 있게 되는 것이다. 여기서 제 2 축의 상하 회동운동을 용이하게 할 수 있도록 크랭크 웹 사이에는 크랭크 저널이 관통된 상태에서 크랭크 웹을 통해서만 연결되는 구조를 갖추는 것이 용이한 구조임은 물론이다.Here, the crank journal refers to a first axis having a large meaning. When the crank arm rotates by pressing the pedal 211, the crank journal serves to rotate together. At this time, the crank web provided in the central portion of the crank journal is also rotated, in particular, the crank pin connecting the crank web is equipped with a second shaft and a power converter, which will be described later, the second shaft as the crank journal rotates. You can move up and down. Here, it is a matter of course that it is easy to have a structure that is connected only through the crank web in a state where the crank journal penetrates between the crank webs so as to facilitate the vertical movement of the second axis.
이 외에도 실린더를 사용하거나 공기 주입방식을 통해 승강을 구현하는 방법이 적용될 수 있음은 물론이며, 이는 필요에 따라 얼마든지 변경 가능함은 물론이다.In addition, a method of implementing a lift using a cylinder or an air injection method may be applied, and of course, this may be changed as needed.
다만, 랙(241)의 주변에는, 랙(241)이 승강되는 경로를 따라 랙(241)을 둘러싸는 승강 가이드를 구비하도록 하여(이 경우 승강 가이드 내부에 피니언(231)이 자유롭게 드나들 수 있는 구성도 갖추어야 할 것이다.) 랙(241)이 승강하는 위치에서만 이동할 수 있도록 위치를 잡아주는 구성을 통해 안정성을 더욱 확보할 수 있음은 물론이다.However, the rack 241 is provided with a lifting guide that surrounds the rack 241 along the path in which the rack 241 is lifted (in this case, the pinion 231 can freely enter and exit the lift guide). It should also have a configuration.) Of course, it is possible to further secure the stability through the configuration to hold the position so that the rack 241 can move only in the elevated position.
또한, 사용자 조작부에는 사용자가 연속으로 항상 이 공중부양 시뮬레이션 시스템의 페달(211)을 구동하기는 힘들기 때문에, 구동을 보조할 수 있도록 회전 구동력 발생 시 회전력을 저장하고, 저장된 회전력에 의한 회전관성을 상기 피니언(231)에 전달하는 플라이 휠(152)을 더 구비할 수 있다. 이 플라이 휠(152)은 공지의 플라이 휠(152)을 사용 가능하며, 따라서 상세한 설명은 생략토록 한다.In addition, since it is difficult for the user operation unit to continuously drive the pedal 211 of the levitation simulation system continuously, the user operation unit stores the rotational force when the rotational driving force is generated to assist the driving, and the rotational inertia by the stored rotational force A fly wheel 152 may be further provided to the pinion 231. The fly wheel 152 may use a known fly wheel 152, and thus detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 일 실시예를 도시한 사시도 및 확대도이고, 도 5는 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 추가 구성을 부가한 사용 실시예를 도시한 개념도이며, 도 6은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템에서 디스플레이를 통해 보이는 화면의 일 예시이고, 도 7은 본 발명의 공중부양 시뮬레이션 시스템에서 디스플레이를 통해 보이는 화면의 다른 예시이다.Figure 4 is a perspective view and an enlarged view showing one embodiment of the levitation simulation system of the present invention, Figure 5 is a conceptual diagram showing an embodiment of the use with the addition of additional configuration of the levitation simulation system of the present invention, Figure 6 Is an example of a screen seen through the display in the levitation simulation system of the present invention, Figure 7 is another example of a screen seen through the display in the levitation simulation system of the present invention.
나아가, 몸체(100)에는 사용자의 조작에 따라 기울기가 변화하는 핸들 어셈블리(120)가 구비될 수 있다.In addition, the body 100 may be provided with a handle assembly 120 in which the inclination changes according to the user's operation.
핸들 어셈블리(120)는 핸들(121)과, 핸들(121)이 회전 가능하게 장착되는 핸들박스(122) 및, 핸들박스(122)를 본체로부터 지지한 상태에서 핸들박스(122)를 전후좌우로 이동시키는 지지부(123)로 구성될 수 있으며, 핸들(121) 자체는 회전만 가능하지만, 이 지지부(123)를 통해 핸들(121)의 전후좌우로의 이동이 가능해 짐은 물론이다. 즉, 지지부(123)는 전투기 조종석에 부착된 핸들(121)과 같이 핸들(121)의 기본적인 회전기능 외에 핸들(121)을 앞이나 뒤로 당기거나 혹은 핸들(121) 자체를 좌우로 일정 범위 이동시킬 수 있는 구조를 제공할 수 있게 된다.The handle assembly 120 includes the handle 121, the handle box 122 to which the handle 121 is rotatably mounted, and the handle box 122 to front, rear, left and right while supporting the handle box 122 from the main body. It may be composed of a support 123 to move, the handle 121 itself can be rotated only, but through this support 123 of the handle 121 can be moved forward, backward, left and right, of course. That is, the support 123 may pull the handle 121 forward or backward or move the handle 121 itself to a certain range in addition to the basic rotation function of the handle 121, such as the handle 121 attached to the fighter cockpit. It can provide a structure that can be.
또한 핸들(121)에는 별도의 조작버튼 및 브레이크 레버(이 경우 공지의 브레이크 구성이 포함되어야 할 것이다.) 등이 구비될 수 있다.In addition, the handle 121 may be provided with a separate operation button and a brake lever (in this case, a known brake configuration should be included.).
이에 따라 컨트롤러(400)는, 핸들(121)의 구동을 기반으로 가상현실 이미지를 기울여 제공하는 기울기 적용모듈을 구비할 수 있으며, 따라서 사용자는 핸들(121)을 이동시키는 것으로 몸을 틀거나 본체를 회전시킬 필요 없이 가상현실 내에서 방향을 자유롭게 바꿀 수 있게 된다.Accordingly, the controller 400 may include a tilt application module for tilting and providing a virtual reality image based on the driving of the handle 121. Accordingly, the user may twist the body or move the body by moving the handle 121. You can freely change directions in virtual reality without having to rotate it.
나아가, 이러한 시스템은 다수의 사용자가 함께 가상현실에서 만나 함께 활용도 가능하며, 이를 위해 사용자의 가상현실 아바타를 생성 및 저장하는 아바타 데이터베이스와, 다른 시뮬레이션 시스템과 원격으로 연결되어 상기 가상현실 이미지에 다른 사용자의 가상현실 아바타를 출력하는 멀티 적용부 및, 페달(211)의 구동속도 및 핸들(121)이 초기 위치로부터 기울어진 전후좌우 각 변위에 따라 이동된 아바타의 충돌여부를 판단하는 상호작용 판단부와, 상호작용 판단 시 페달(211)의 구동속도 고저에 따라 가상현실 이미지에서 가상현실 아바타를 멀어지게 이동시키는 충돌 적용부를 포함하는 다중 접속 모듈을 구비할 수 있다.Furthermore, such a system can be utilized by a plurality of users to meet together in virtual reality, for this purpose, an avatar database for creating and storing a user's virtual reality avatar, and remotely connected to other simulation systems to other users in the virtual reality image. A multi-applicator for outputting a virtual reality avatar of the user; and an interaction determination unit for determining whether a collision of the avatar moved according to the displacement of the front, rear, left, and right directions of the pedal 211 and the handle 121 is inclined from the initial position; The multi-access module may include a collision application unit for moving the virtual reality avatar away from the virtual reality image according to the driving speed of the pedal 211 when determining the interaction.
일종의 온라인 게임처럼 가상현실 내부에서 해당 시뮬레이션 시스템을 사용하는 다양한 유저들이 만나 서로를 쫒거나 함께 비행하는 기분을 느낄 수 있도록 한다. 또한, 연결된 각 아바타들의 이동을 통해 가상현실 이미지 내부에서 다른 아바타들과의 상호작용인 부딪힘을 판단할 수 있으되, 이 때 실제 작용 반작용에 의한 효과를 주기 위해 가상현실 아바타를 움직이고 있는 페달(211)의 구동속도와 핸들(121)의 전후좌우 변화에 따라 가상현실 아바타의 이동 방향 및 충돌 시 튕겨져 나가는 방향과 그 힘을 계산할 수 있으며, 이에 따라 가상현실 이미지가 부딪힌 아바타와 떨어지는 느낌을 받을 수 있도록 뒤로 밀려나는 이미지를 출력하고, 동시에 부딪힌 가상현실 아바타도 반대 측으로 날려 보내도록 변화시키는 구성을 갖추도록 하여 실감나는 이미지의 제공이 가능함은 물론이다.As a kind of online game, various users who use the simulation system inside the virtual reality meet to meet each other and feel like flying together. In addition, it is possible to determine the impact of the interaction with the other avatars in the virtual reality image through the movement of each of the connected avatars, the pedal 211 moving the virtual reality avatar in order to give an effect by the actual reaction reaction According to the driving speed of the handle 121 and the front, rear, left, and right of the change of the moving direction of the virtual avatar and the direction of the bouncing during the collision and the force can be calculated, accordingly, the virtual reality image to fall back to get a feeling of falling with the avatar hit It is possible to provide a realistic image by outputting the image to be pushed out, and at the same time having a configuration that changes the virtual reality avatar to be blown to the opposite side.
나아가, 컨트롤러(400)는 몸체(100)의 상승된 높이를 측정하는 높이 센서와, 페달(211)의 구동여부를 판단하는 페달(211) 구동 판단센서 및, 몸체(100)의 최대 높이 도달 판단 시, 페달(211)의 구동여부를 통해 가상현실 이미지의 상승 속도를 제어하는 감각 유지모듈이 구비될 수 있다.Furthermore, the controller 400 includes a height sensor for measuring the height of the body 100, a pedal 211 driving determination sensor for determining whether the pedal 211 is driven, and a maximum height determination of the body 100. When the pedal 211 is driven, a sensory maintenance module may be provided to control the rising speed of the virtual reality image.
즉, 몸체(100)가 최대로 올라간 경우에는 더 페달(211)을 조작하더라도 물리적으로 승강되는 느낌을 더 이상 받을 수가 없다. 따라서 이때에 사용자가 더욱 상승을 원하는 경우에는 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이(300)를 통해 제공되는 가상현실 이미지를 제어하여 계속해서 상승한다고 느낄 수 있도록 해야 할 것이다.That is, when the body 100 is raised to the maximum, even if the pedal 211 is further manipulated, it is no longer possible to feel physically elevated. Therefore, in this case, if the user wants to further increase, the user may need to control the virtual reality image provided through the head mounted display 300 worn by the user so that the user can feel that he continues to rise.
이에 따라 몸체(100)의 최대 높이 도달을 판단하였을 때 계속해서 페달(211)이 구동되는 경우에는 가상현실 이미지의 상승 속도를 제어하여 가상현실 이미지라도 이 페달(211)의 구동에 따라 상승되는 것을 따라갈 수 있도록 하는 장치를 제공한다.Accordingly, when the pedal 211 is continuously driven when it is determined that the maximum height of the body 100 is reached, the rising speed of the virtual reality image is controlled so that the virtual reality image may be raised by the driving of the pedal 211. Provides a device to follow.
또한 안장(110)에는 사용자의 몸통에 둘러 고정하는 벨트(131)와, 하나의 벨트(131)에서 양 측이 권취되는 것으로서, 안장(110)에 착석된 사용자의 좌우측에서 회전을 통해 벨트(131)를 인출하도록 구비된 롤러(132) 및, 롤러(132)에 회전력을 제공하는 롤러 구동부(133)를 구비할 수 있다.In addition, the saddle 110 has a belt 131 fixed around the user's torso, and both sides are wound from one belt 131, and the belt 131 is rotated from the left and right sides of the user seated in the saddle 110. ) And a roller driving unit 133 for providing a rotational force to the roller 132.
여기서 벨트(131)는 사용자의 몸을 고정시킨 상태에서 일부를 풀어주어 사용자가 몸을 일정 수준 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 것이며, 또한 벨트(131)의 좌우 풀어짐 정도를 강제로 제어하여 사용자를 약간 기울이도록 제어할 수도 있어 사용자에게 방향감을 제공하거나 풍압 등의 효과를 제공할 때에 활용되는 구성이다.Here, the belt 131 is to allow the user to freely move the body to a certain level by releasing a portion in a state where the user's body is fixed, and forcibly controlling the left and right unwinding of the belt 131 to tilt the user slightly. It can also be controlled to provide a sense of direction to the user or to provide effects such as wind pressure.
나아가 감각 유지모듈에는 이 안장(110)과 대응되는 구성으로서 몸체(100)의 최대 승강높이 도달 시 롤러 구동부(133)의 구동을 제어하는 벨트(131) 제어부와, 가상현실 이미지에 표시될 안내정보가 저장된 안내 데이터베이스 및, 롤러 구동부(133)의 구동에 따라 가상현실 이미지에 안내정보를 합성하여 표시하는 안내 표시부를 구비할 수 있다.Furthermore, the sensory retention module has a configuration corresponding to the saddle 110 and the belt 131 controller for controlling the driving of the roller driver 133 when the maximum lifting height of the body 100 is reached, and guide information to be displayed in the virtual reality image. A guide database may be stored, and a guide display unit for synthesizing and displaying guide information in a virtual reality image according to driving of the roller driver 133 may be provided.
즉, 최대높이 도달 이전에는 이 안장(110)을 굳이 제어할 필요 없이 몸체(100) 자체가 승강되는 것만으로도 사용자는 충분한 상승느낌을 받을 수 있지만, 몸체(100)가 최대 높이에 도달한 이후에는 별도의 물리적인 상승느낌을 받을 수 있는 구성이 없다는 문제가 있다.That is, before reaching the maximum height, the user can feel a sufficient lift just by lifting the body 100 itself without having to control the saddle 110, but after the body 100 reaches the maximum height. There is a problem that there is no configuration that can receive a separate physical feeling.
따라서 이러한 문제의 해결을 위해 벨트(131)를 활용하도록 하는 것이다.Therefore, to solve this problem is to use the belt 131.
또한, 벨트(131)의 풀어짐을 제어하는 것은 사용자에게 상승하는 현장감을 제공할 수 있으며, 나아가 가상현실 이미지에도 별도의 안내정보를 더 표시하여 이 안내정보를 통해 더욱 생동감 있는 상승 느낌을 제공할 수 있음은 물론이다.In addition, controlling the unwinding of the belt 131 may provide a user with a rising sense of realism, and may further display additional guidance information on the virtual reality image to provide a more lively rising feeling through this guidance information. Of course.
여기서 안내정보라 함은 사용자에게 제공할 문구나 이미지 등이 포함될 수도 있으며, 더 나아가서는 구름이나 새 등과 같이 배경요소 중 하나가 이 안내정보로서 제공될 수도 있다. 다시 말해 안내정보는 일종의 객체와 같은 역할을 하여 이 안내정보가 가상현실 이미지에 합성되어 표시됨에 따라 사용자는 더욱 생생한 현장감을 느낄 수 있다.Here, the guide information may include a phrase or an image to be provided to the user, and further, one of the background elements such as a cloud or a bird may be provided as the guide information. In other words, the guide information acts as a kind of object, and as the guide information is synthesized and displayed on the virtual reality image, the user can feel a more vivid realism.
이 때, 벨트 제어부는, 다음의 수학식 1을 사용하여 롤러 구동부(133)의 회전을 제어한다.At this time, the belt control part controls the rotation of the roller drive part 133 using the following formula (1).
수학식 1.Equation 1.
Figure PCTKR2019000883-appb-I000001
Figure PCTKR2019000883-appb-I000001
Figure PCTKR2019000883-appb-I000002
Figure PCTKR2019000883-appb-I000002
Figure PCTKR2019000883-appb-I000003
Figure PCTKR2019000883-appb-I000003
Figure PCTKR2019000883-appb-I000004
Figure PCTKR2019000883-appb-I000004
Figure PCTKR2019000883-appb-I000005
Figure PCTKR2019000883-appb-I000005
여기서,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000006
은 좌측에 위치하는 롤러 구동부(133)의 구동수치,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000007
은 우측에 위치하는 롤러 구동부(133)의 구동수치, 핸들(121)의 횡단면을 기준으로 할 때, 좌우 방향의 x축과 전후 방향의 y축을 갖는 x,y좌표에서 A는 y축을 기준으로 상기 초기 위치로부터 상기 핸들(121)이 이동한 거리, B는 x축을 기준으로 상기 초기 위치로부터 상기 핸들(121)이 이동한 거리, a는 롤러(132)의 스펙을 고려한 1 부터 10 사이의 롤러(132) 보정상수를 의미하고,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000008
은 1 분당 좌측에 위치하는 롤러(132)의 회전 수,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000009
은 1 분당 우측에 위치하는 롤러(132)의 회전 수, b는 회전상수를 의미한다.
here,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000006
Is the driving value of the roller drive unit 133 located on the left side,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000007
In the x, y coordinates having the x-axis in the left and right directions and the y-axis in the front-rear direction when the drive value of the roller drive unit 133 located on the right side and the cross section of the handle 121 are referred to, A denotes the y-axis based on the y-axis. The distance the handle 121 is moved from the initial position, B is the distance the handle 121 is moved from the initial position relative to the x-axis, a is a roller between 1 and 10 in consideration of the specifications of the roller 132 ( 132) the correction constant,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000008
Is the number of revolutions of the roller 132 located on the left per minute,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000009
Is the rotational speed of the roller 132 located on the right per minute, b means the rotational constant.
초기 위치라 함은 핸들(121)의 최초 상태이자 핸들(121)을 건드리지 않은 미 구동상태, 즉 핸들박스(122)에서 핸들(121)이 기울어지지 않고 바로 서있는 위치를 의미한다.The initial position means an initial state of the handle 121 and a non-driven state in which the handle 121 is not touched, that is, a position in which the handle 121 stands directly in the handle box 122 without tilting.
이 초기 위치에서 핸들(121)은 3차원의 가상 좌표를 형성하여 핸들(121)(핸들박스(122))이 움직일 수 있는 범위에서 핸들(121)이 얼마만큼 기울어져 있는지에 따라 좌,우,전,후 방향으로 거리가 도출될 수 있다. 이러한 변위들을 통해 좌우에 위치한 롤러(132)의 회전 정도를 달리하게 되면, 사용자의 몸통 쏠림(즉, 벨트(131)가 풀어져 나온 것에 따라 사용자의 몸통이 쏠리는 것)시 몸통이 쏠린 반대 측의 롤러(132)를 더욱 많이 감아 몸통 쏠림을 방지할 수 있으며, 경우에 따라서는 이와 반대로 오히려 몸통 쏠림을 유도하는 데 활용할 수도 있어 이러한 제어를 통해 사용자에게 더욱 현실감 있는 제어가 가능한 구성을 제공할 수 있음은 물론이다.In this initial position, the handle 121 forms three-dimensional virtual coordinates so that the left and right, depending on how much the handle 121 is tilted in the range in which the handle 121 (the handle box 122) can be moved. The distance can be derived in the forward and backward directions. By varying the degree of rotation of the rollers 132 located on the left and right through these displacements, the rollers on the opposite side where the body is pulled when the user's body is pulled (ie, the user's body is pulled as the belt 131 is pulled out). (132) can be wound more to prevent torso deflection, and in some cases, it can be used to induce torso deflection, on the contrary, this control can provide the user with more realistic control. Of course.
그러나 수학식 1을 보면 알 수 있듯이 실질적으로는 좌우 방향의 x축과 전후 방향의 y축을 갖는 2개의 축으로 이루어진 x,y좌표를 활용하는 것으로도 이러한 롤러 구동부(133)의 구동을 차등 제어할 수 있음은 물론이다.However, as can be seen from Equation 1, the driving of the roller drive unit 133 can be differentially controlled by utilizing the x and y coordinates, which consist of two axes having the x axis in the left and right directions and the y axis in the front and rear directions. Of course it can.
도 8은 본 발명에서 롤러(132) 각각의 구동비를 구하는 실시예를 도시한 예시이다.8 is an illustration showing an embodiment for obtaining a drive ratio of each of the rollers 132 in the present invention.
도 8을 참조하여 롤러(132) 각각의 구동비를 구하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.(본 수학식은 몸통 쏠림이 발생하였을 때, 반대 측에 위치한 롤러(132)를 감아 몸통 쏠림을 방지하는 구성을 기본으로 하며, 이와 반대되는 효과를 주기 위해서는 수학식 1에서 A값의 범위에 따라 다르게 표시된 수학식을 반대로 적용하면 된다.)Referring to Figure 8 will be described how to obtain the driving ratio of each of the rollers 132. (This equation is when the body tilt occurs, the roller 132 located on the opposite side to prevent the body tilt It is based on the configuration, and in order to give the opposite effect, the equation expressed differently according to the range of A value in Equation 1 can be reversed.)
먼저, 우리가 구해야 할 좌표계는 좌우 방향과 전후 방향이다. 이는 핸들(121)의 조작 시 발생할 수 있는 핸들(121)의 이동범위를 의미하는데, 앞서 언급한 바와 같이 핸들(121)은 핸들박스(122)로부터 좌우로 움직여 방향을 제어하거나 전후로 당기는 것으로 승강을 제어할 수 있으며, 따라서 사용자가 핸들(121)을 움직일 때에는 상술한 두 가지 좌표에서 핸들(121)의 위치변화가 발생하게 된다.First, the coordinate system we need to find is left and right and front and back. This means a range of movement of the handle 121 that may occur when the handle 121 is operated. As mentioned above, the handle 121 moves left and right from the handle box 122 to control the direction or pull up and down by pulling back and forth. As a result, when the user moves the handle 121, the position change of the handle 121 occurs at the two coordinates described above.
따라서 기본 좌표는 핸들(121)의 초기 위치를 (0,0)으로 두고 핸들(121)을 위에서 보았을 때의 핸들(121)의 정 중앙을 원점으로 하는 x,y좌표계를 형성하되, y축은 x,y좌표계를 좌우로 나눌 수 있는 기준이 되는 가상의 선이며, x축은 x,y좌표계를 전후로 나눌 수 있는 기준이 되는 가상의 선을 의미한다. 이 x,y좌표계에 핸들(121)의 초기 위치로부터 핸들(121)이 움직인 위치를 표시하되, 여기서 A는 이 핸들(121)이 움직인 위치를 핸들(121)의 초기 위치를 기준으로, 공간을 좌우로 나누는 y축을 기준으로 얼마나 이동하였는지, 다시 말해 초기 위치를 기준으로 좌측 또는 우측으로 얼마나 이동되었는지를 나타내는 x값으로 이해할 수 있다.Therefore, the basic coordinates form an x, y coordinate system with the initial position of the handle 121 as (0,0) and the center of the handle 121 as the origin when the handle 121 is viewed from above. , y is a virtual line that can be divided into left and right coordinate system, and the x-axis is a virtual line that is a standard that can divide x, y coordinate system back and forth. In this x, y coordinate system, the position where the handle 121 is moved from the initial position of the handle 121 is displayed, where A is the position where the handle 121 is moved based on the initial position of the handle 121, It can be understood as an x value indicating how far the space has been moved with respect to the y-axis dividing the left and right, that is, how much the space has been moved left or right with respect to the initial position.
또, B는 x,y좌표계를 전후로 나누는 x축을 기준으로 핸들(121)이 초기 위치로부터 얼마나 이동하였는지, 다시 말해 초기 위치를 기준으로 전방 또는 후방으로 얼마나 이동되었는지를 판단할 수 있는 y값을 나타내는 것이다.(이 때 기준이 될 거리의 단위는 임의로 지정 가능하다.) 따라서, A와 B를 활용하면 실질적으로 이동한 벡터 값을 고려하여 도출할 수 있게 된다.In addition, B represents a y value that can determine how much the handle 121 has moved from the initial position based on the x-axis dividing the x, y coordinate system back and forth, that is, how far forward or rearward the base position has been moved. (At this time, the unit of distance to be used can be arbitrarily designated.) Therefore, if A and B are used, it is possible to derive by considering the vector value actually moved.
정리하면, y축을 통해 영역을 좌우로 나누고, x축을 통해 영역을 전후로 나눌 수 있어 따라서 2차원 좌표에서 상하좌우로 얼마나 이동하였는지를 고려하여 롤러(132)의 구동비를 연산할 수 있게 된다.In summary, the area may be divided left and right through the y-axis and the area may be divided back and forth through the x-axis, and thus, the driving ratio of the roller 132 may be calculated in consideration of how much the two-dimensional coordinates move up, down, left, and right.
따라서 도면과 같이 A가 초기 위치를 기준으로 우측(+)로 5만큼 이동하였다 가정하고, B는 전방(+)으로 3만큼 이동하였다고 가정하면, A값이 0보다 크므로
Figure PCTKR2019000883-appb-I000010
의 수식을 적용할 수 있다.
Therefore, as shown in the drawing, A is moved by 5 to the right (+) from the initial position, and B is assumed to be moved by 3 to the front (+).
Figure PCTKR2019000883-appb-I000010
You can apply the formula of.
이 때, 생각해야 할 점은, 우측으로 5만큼 기울어졌다는 것은 현재 사용자의 몸이 우측으로 5만큼 이동해 있으므로, 실제로 왼쪽에 위치한 롤러 구동부(133)를 5를 당길 수 있을 정도로 구동시켜 롤러(132)를 당겨주게 되면 사용자를 원래 중앙의 위치로 이동할 수 있도록 유도할 수 있다. 여기서 a는 롤러(132)의 스펙을 고려한 0 부터 1 사이의 롤러(132) 보정상수로서, 여기서 롤러(132)의 스펙은 롤러(132)를 구동시키는 구동부(210)의 토크나 롤러(132)와 밴드와의 마찰계수 등이 고려된 값이 적용될 수 있음은 물론이다. 본 예시에서는 a값이 5인 경우로 한정하여 설명한다.At this time, it should be considered that since the inclination of the user to the right by 5 is currently moving by 5 to the right, the roller driving unit 133 located on the left side is actually driven enough to pull 5 roller 132. Pulling in will induce the user to move to the original center position. Here, a is a roller 132 correction constant between 0 and 1 in consideration of the specifications of the roller 132, where the specifications of the roller 132 is the torque of the drive unit 210 for driving the roller 132 or the roller 132 Of course, the value considering the friction coefficient between the band and the like can be applied. In this example, the description is limited to the case where the value a is 5.
따라서
Figure PCTKR2019000883-appb-I000011
은 3/(3+1)= 0.75,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000012
은 3/(3+2.5)= 0.38이 도출된다.
therefore
Figure PCTKR2019000883-appb-I000011
Silver 3 / (3 + 1) = 0.75,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000012
3 / (3 + 2.5) = 0.38 is derived.
이에 따라 구동수치인
Figure PCTKR2019000883-appb-I000013
Figure PCTKR2019000883-appb-I000014
에 각각 동일한 회전상수인 b를 곱하는 것으로 실질적인 1 분당 롤러(132)의 회전수를 구할 수 있다.
Accordingly, the driving value
Figure PCTKR2019000883-appb-I000013
and
Figure PCTKR2019000883-appb-I000014
By multiplying b by the same rotation constant, respectively, the actual rotation speed of the roller 132 per minute can be obtained.
다시 말해, b는 앞서 도출된 구동수치를 실제 1분 당 롤러(132)가 회전할 회전수로 나타날 수 있도록 변환하는 상수이며, 이는 사용자의 설정이나 기기의 기본 세팅 등을 통해 지정될 수 있다. 예를 들어 b값을 30으로 지정하게 되면,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000015
은 22.5rpm,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000016
은 11.4rpm 이 도출된다. 여기서 b값이 변화함에 따라 실제로 롤러(132)의 1분당 회전되는 회전수가 변경될 수 있으므로, b값을 조절하는 것으로 실질적인 rpm을 조절할 수 있음은 물론이다.
In other words, b is a constant for converting the driving value derived in advance so that the actual rotation speed of the roller 132 per minute may appear, which may be specified through a user setting or a basic setting of the device. For example, if you set b to 30,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000015
Is 22.5 rpm,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000016
11.4 rpm is derived. Here, as the b value changes, since the rotation speed of the roller 132 may be actually changed per minute, the actual rpm may be adjusted by adjusting the b value.
따라서 상술한 방식의 롤러(132) 제어를 통해 롤러(132)의 구동으로 사용자를 서포트할 수 있다.(이는 우측으로 회전 시 몸이 우측으로 쏠리기 때문이며, 따라서 좌측으로 일정 수준 벨트(131)를 더 감아줌으로써 사용자의 몸이 원래 위치로 돌아올 수 있도록 유도하여 기존의 상태에서 사용자는 중력의 영향으로 더 좌측으로 몸을 기울이려 하기 어렵지만(기기에서 떨어질 것 같은 느낌을 받게 된다.) 이 경우 벨트(131)가 사용자를 계속해서 잡아주기 때문에 사용자가 보다 적극적으로 좌측으로 더 몸을 기울이려 할 수 있도록 하면서도 안전성을 추구할 수 있다.) 또한, 한 쪽의 롤러(132)만 구동시키는 것이 아닌, 양 쪽의 롤러(132)를 실제 사용자의 몸의 쏠림에 따라 이에 비례하여 롤러(132)의 회전을 제어하게 되므로, 한 쪽의 롤러(132)만 일방적으로 움직이는 경우와 비교하면 보다 현실적인 좌우 피드백을 이룰 수 있는 구성을 제공할 수 있다.Therefore, it is possible to support the user by driving the roller 132 through the control of the roller 132 in the above-described manner. (This is because the body is pulled to the right when rotating to the right. By further winding it induces the user to return to the original position, in the conventional state, the user is less likely to tilt to the left due to the influence of gravity (the feeling of falling from the device), but in this case the belt ( 131 continues to hold the user, so that the user can be more aggressively leaning to the left while pursuing safety.) Also, not only driving one roller 132, Since the roller 132 on the side controls the rotation of the roller 132 in proportion to the actual user's body tilt, only one roller 132 moves unilaterally. Compared it wo can provide a configuration that can achieve a more realistic feedback left.
나아가 안내 표시부는, 다음의 수학식 2를 사용하여 가상현실 이미지에 표시될 안내정보의 원근을 제어할 수 있다.Furthermore, the guide display unit may control the perspective of the guide information to be displayed on the virtual reality image using Equation 2 below.
수학식 2,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000017
Equation 2,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000017
여기서, Q는 안내정보의 원근 제어를 위해 증감된 면적, D는 1 내지 10 사이의 원근 상수,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000018
는 안내정보의 초기 면적을 의미한다.
Where Q is an area increased or decreased for perspective control of the guide information, D is a perspective constant between 1 and 10,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000018
Indicates the initial area of the guide information.
즉, 가상현실 이미지에 안내정보를 합성할 때에, 가상현실 이미지는 단순한 2D 이미지가 아니므로, 사용자가 주시하는 방향정보 이외에도 이러한 원근표시가 필요하다. 특히 3D이미지를 제공하더라도 실질적으로는 높이와 폭을 사용하는 2D로 변경하고, 거리감 혹은 깊이감을 제공할 수 있는 추가적인 깊이값을 부여하는 것으로도 원근감을 제공할 수는 있겠지만, 이 원근감에 있어 실제 높이와 폭이 변화하지 않으면 작은 점이 이동하는 것으로 밖에 보이지 않는다는 문제점을 갖는다.That is, when synthesizing the guide information into the virtual reality image, the virtual reality image is not a simple 2D image, and thus such perspective display is required in addition to the direction information that the user observes. In particular, even if a 3D image is provided, it can actually provide perspective by changing to 2D using height and width and giving an additional depth value to provide a sense of distance or depth, but the actual height in this perspective If the and width do not change, there is a problem that only small dots appear to move.
또한 사용자 조작에 의한 좌우 변경이나 회전 변경 시 일시적으로 객체들이 크게 표현되어야 할 때(너무 한 쪽으로 방향이 치우치면 위험하다는 정보를 급하게 띄울 필요가 있다.)에는 단순히 깊이값의 조작만으로는 객체가 과도하게 빠르게 다가오는 것으로 처리할 수밖에 없으므로 이는 실제로 사용자가 바라보았을 때 자연스럽지 못하다는 문제점을 갖는다. 즉, 기본적으로 깊이값이 움직인다는 가정을 두더라도 폭과 높이는 변화되어야 할 것이며, 특히 가상공간의 경우에는 단순히 표시되는 2D 이미지를 확대시키는 것만으로도 이와 유사한 결과물을 도출할 수 있다. 다시 말해, 이미지의 높이와 폭의 크기를 키워 임시적으로 이미지를 키워 마치 원근이 제어된 것처럼 보이도록 하는 효과를 제공하는 것이다.In addition, when an object needs to be largely expressed temporarily when changing left and right by a user's manipulation (it is necessary to hurriedly inform that it is dangerous if the direction is oriented too far), simply controlling the depth value makes the object excessively fast. This has to be dealt with as an upcoming problem, which is not natural when the user actually looks at it. In other words, even if it is assumed that the depth value is basically moved, the width and height should be changed, and in the case of virtual space, similar results can be derived by simply enlarging the displayed 2D image. In other words, by increasing the height and width of the image, the image is temporarily grown to provide the effect that the perspective appears to be controlled.
또한 D라는 원근 상수를 두어, 사용자의 세팅에 의해 어느 수준 이상의 배율을 설정할 것인지도 지정이 가능하며, 여기서 D의 값은 1부터 10 사이의 값을 사용하되, 큰 값을 사용할수록 원근제어 시 확대되는 정도가 더 커지게 된다.In addition, by setting a perspective constant called D, it is possible to specify which level to set the magnification higher than the user's setting, where the value of D uses a value between 1 and 10. Will be greater.
특히 여기서
Figure PCTKR2019000883-appb-I000019
의 차이 절대값을 활용하였는데, 이는 기본적으로 내 롤러 구동부(133)의 구동비를 통해 좌판에서 사용자가 기울어진 정도를 의미하며, 따라서 헤드 마운트 디스플레이(300)와는 별도로 추가로 기울어진 외부 기울기를 고려하여 실제 기울어진 기울기에 따라 원근 제어 시 이 기울기를 통해(좌우 기울어진 정도의 차이이므로) 이미지의 기울기를 결정하여, 안내정보를 이루는 이미지의 픽셀들의 원근 투영에 의한 이미지 확대 시 해당 면적의 변화 비율을 조절할 수 있음은 물론이다.
Especially here
Figure PCTKR2019000883-appb-I000019
The absolute difference value of is used, which basically means the degree of inclination of the user in the seat plate through the driving ratio of the inner roller driving unit 133, and thus, in addition to the head mounted display 300, the inclined external tilt is additionally considered. To determine the inclination of the image through this inclination (because it is the difference between left and right inclination) when controlling perspective according to the actual inclination inclination. Of course you can adjust.
앞선 수학식 1의 예시를 이어,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000020
가 10이고, D도 10이었다고 가정하면, Q는 10(0.37)*(20tan(0.19)) = 3.7*(3.85) = 14.25로 도출된다.
Following the example of Equation 1 above,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000020
Is 10 and D is 10, Q is 10 (0.37) * (20tan (0.19)) = 3.7 * (3.85) = 14.25.
따라서 이 경우 안내정보는 최초 면적이었던 10보다 증가된 14.25의 면적을 갖게 되며, 이 면적은 되도록 최초 면적의 중심을 기준으로 확대되어 표시되도록 함으로써 z값이 변화하기 않더라도 기존의 면적보다 크게 확대되어 사용자에게 보이므로, 시각적 착각을 불러 일으켜 면적 변화를 통한 원근감의 적용이 가능해지는 것이다.Therefore, in this case, the guide information has an area of 14.25, which is increased from 10, which was the original area, and this area is enlarged based on the center of the initial area so that the information is enlarged more than the existing area even if the z value does not change. As it can be seen, it causes visual illusion and enables the application of perspective through the change of area.
또한, 벨트(131)는, 적어도 3개로 분할된 벨트편(134)과, 신축성 재질로서 벨트편(134) 사이에 위치하는 2개의 와이어(135) 및 각각의 와이어(135)의 일 측에 구비되어 제 1 장력과 제 2 장력을 측정하는 장력센서(136)를 구비할 수 있다. 즉, 벨트편(134)이 3개로 분할되면 각각의 사이에 위치한 와이어(135)와 장력센서(136)는 좌우측의 장력을 각각(제 1 장력과 제 2 장력으로) 측정할 수 있다.In addition, the belt 131 is provided at one side of the belt piece 134 divided into at least three, and the two wire 135 and each wire 135 located between the belt piece 134 as a stretchable material. It may be provided with a tension sensor 136 to measure the first tension and the second tension. That is, when the belt piece 134 is divided into three, the wire 135 and the tension sensor 136 located between each can measure the tension on the left and right sides (in the first tension and the second tension), respectively.
이에 따라 감각 유지모듈은, 장력의 고저에 따라 가상현실 이미지를 좌우로 기울여 제공하는 기울임 제어부가 구비되어 장력을 통한 제어도 가능함은 물론이다.Accordingly, the sensory retention module is provided with a tilt control unit which tilts the virtual reality image to the left and right according to the height of the tension, thereby enabling control through tension.
또한 안장(110)에는, 사용자의 둔부가 닿는 압력을 감지하는 복수의 압력센서(137)가 바람직하게는 안장(110)의 좌우 방향에 동일한 간격을 두고 구비될 수 있으며, 나아가 감각 유지모듈은, 가상현실 이미지에 표시될 위험정보가 저장된 위험 데이터베이스와, 압력센서(137)에서 측정된 압력이 기 지정된 기준 압력보다 낮을 시 가상현실 이미지에 위험정보를 합성하는 정보 합성부 및, 압력의 고저를 기반으로 위험정보의 표시되는 빈도와 위험정보가 이동되는 속도를 제어하는 표시 제어부를 구비할 수 있다.In addition, the saddle 110, a plurality of pressure sensors 137 for detecting the pressure of the buttocks of the user is preferably provided at equal intervals in the left and right direction of the saddle 110, further, the sensory maintenance module, A risk database storing risk information to be displayed in the virtual reality image, an information synthesizing unit synthesizing risk information into the virtual reality image when the pressure measured by the pressure sensor 137 is lower than a predetermined reference pressure, and a height of the pressure As such, it may be provided with a display control unit for controlling the frequency of displaying the risk information and the speed at which the risk information is moved.
앞선 구성에 따르면 몸체(100)의 최대 높이 도달 이후 벨트(131)를 풀거나 더 감는 것으로 상승감을 계속해서 제공한다고 하였는데, 자전거 등을 타고 주행할 때에 사용자의 모습을 상상해 본다면, 사용자는 속도를 내거나 한 쪽으로 기울였을 때, 종종 안장(110)에서 둔부를 떨어뜨려 주행을 이어가는 모습을 보인다.According to the above configuration, after the maximum height of the body 100 is reached, the belt 131 is further unwinded or further wound to provide a sense of lift. If you imagine the appearance of the user while riding a bicycle, the user may speed up or When tilted to one side, the saddle 110 is often seen dropping the buttocks continue running.
다만, 이러한 자세는 실제감을 느끼는 데에는 효과적이겠으나, 안전상의 문제가 발생할 우려가 있으므로, 사용자에게 지속적으로 다시 안장(110)에 착석할 것을 안내하는 구성이 필요할 것이며, 이것이 바로 표시 제어부이다.However, such a posture may be effective to feel a sense of reality, but there may be a safety problem. Therefore, a configuration for guiding the user to be constantly seated on the saddle 110 may be required, and this is a display controller.
더 나아가 몸체(100)에서 상기 안장(110) 주변에는, 바람을 발생시키는 팬(141)과, 팬(141)이 회전 가능하게 장착되는 팬 이동부(142)를 포함하는 팬 어셈블리(140)가 구비되고, 감각 유지모듈에도 시간의 흐름에 따라 상기 핸들(121)의 초기 위치로부터 전후좌우 각 변위의 변화와 제 1,2 장력 차이의 고저 및 압력의 고저에 따라 팬 이동부(142)를 제어하여 상기 팬(141)의 기울기를 제어하는 회동 제어부를 더 구비할 수 있다.Furthermore, a fan assembly 140 including a fan 141 for generating wind and a fan moving part 142 to which the fan 141 is rotatably mounted is provided around the saddle 110 in the body 100. The sensor holding module also controls the fan moving unit 142 according to the change of the front, rear, left, and right angular displacements, the height of the first and second tension differences, and the height of the pressure. It may further include a rotation control unit for controlling the inclination of the fan 141.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 몸체(100)가 최대 높이로 이동되었을 때, 계속해서 상승감을 제공하기 위해, 보다 현실성을 높일 수 있도록 사용자 주변에 바람을 발생시키는 팬 어셈블리(140)를 두고, 또한 방향전환이나 속도변화 및 가상현실 이미지에서 표시된 상황과 대응하여 이펙트를 줄 수 있도록 이 팬 어셈블리(140)를 회동시킬 수 있는 구성도 갖추게 하는 것이다.That is, as described above, when the body 100 is moved to the maximum height, in order to continue to provide a sense of lift, the fan assembly 140 for generating a wind around the user so as to increase the realism, and also change the direction In addition, the fan assembly 140 can be rotated so that the fan assembly 140 can be rotated so as to give an effect in response to the situation indicated in the speed change and the virtual reality image.
이 때, 표시 제어부는, 다음의 수학식 3을 사용하여 상기 위험정보가 표시되는 빈도를 제어하고,At this time, the display control unit controls the frequency of the risk information is displayed using the following equation (3),
수학식 3,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000021
Equation 3,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000021
여기서, J는 1분당 위험정보가 표시되는 빈도,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000022
은 제 1 장력,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000023
은 제 2 장력,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000024
은 초기 상태에 측정된 제 1 장력,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000025
은 초기 상태에 측정된 제 2 장력, G는 몸체(100)의 중심을 기준으로 팬(141)의 초기 위치까지의 거리, H는 팬(141)의 초기 위치로부터 팬(141)의 현재 위치까지의 변화된 거리를 의미한다.
Where J is the frequency at which risk information is displayed per minute,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000022
Silver first tension,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000023
Silver second tension,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000024
Is the first tension measured at the initial state,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000025
Is the second tension measured in the initial state, G is the distance from the initial position of the fan 141 relative to the center of the body 100, H is from the initial position of the fan 141 to the current position of the fan 141 Means changed distance.
위험정보는 앞서 언급한 바와 같이 몸체(100)의 최대 높이 도달 이후, 다른 구성들을 통해 승강감을 제공할 때에 필요하다. 특히 벨트(131)의 제어 이후에는 사용자의 몸이 한 쪽으로 과도하게 쏠릴 우려도 있을뿐더러, 사용자가 자의에 의해서도 몸을 한 쪽으로 과도하게 쏠리도록 할 수도 있다. 이 때 장력이 발생하게 되는데, 여기서 장력은 kg값을 사용할 수도 있겠지만, 보통 측정된 kg값을 일정한 범위로 나누어 1,2,3,4,...,10 단계와 같은 단계로 나누어 표현하는 것이 일반적이다.The risk information is needed when providing a lift through other configurations, after reaching the maximum height of the body 100 as mentioned above. In particular, after the control of the belt 131, there is a possibility that the user's body is excessively oriented to one side, and the user may be excessively leaned to one side even by his own will. In this case, tension is generated. In this case, the tension may be kg, but it is usually expressed by dividing the measured kg value into a certain range by dividing it into steps such as 1,2,3,4, ..., 10. It is common.
나아가, 팬(141)의 기울기의 경우, 사용자의 조작에 의한 방향 변화에 따라 그 기울기가 변동하는 것이므로, 이들을 활용하면 사용자가 몸이 한 쪽으로 쏠릴 수 있는 위험한 조작을 수행하고 있는지를 판단할 수 있으며, 특히 3차원 좌표를 기준으로 팬(141)의 초기 위치로부터 변화된 위치의 비율을
Figure PCTKR2019000883-appb-I000026
로 나타내었으며, 이에 따라 이 비율은 0부터 1 사이의 값을 나타내게 된다. 따라서 이러한 정보들을 활용하여 위험정보가 표시되는 빈도를 제어할 수 있다.
Furthermore, in the case of the inclination of the fan 141, the inclination of the fan 141 changes according to a change in the direction of the user's operation. Therefore, the inclination of the fan 141 may determine whether the user is performing a dangerous operation in which the user can be pulled to one side. In particular, the ratio of the position changed from the initial position of the fan 141 based on the three-dimensional coordinates
Figure PCTKR2019000883-appb-I000026
As a result, this ratio represents a value between 0 and 1. Therefore, the information can be used to control the frequency of displaying the risk information.
예를 들어, 제 1 장력이 15kg(예를 들어 본 시스템은 3kg마다 장력 단계를 올려 표기하도록 구성되어 있다고 가정하면 이는 다시 말해 5단계 이다.), 제 2 장력이 12kg(4단계), 초기의 제 1 장력과 제 2 장력은 각각 3kg(1단계), 팬(141)의 초기 위치까지의 거리가 3(이는 몸체(100)의 중심을 (0,0,0)으로 두고 전체를 3차원 좌표로 잡았을 때, 몸체(100)의 중심에서 팬(141)의 위치까지의 거리를 측정한 값이다.), 팬(141)의 현재 위치까지 변화된 거리가 2라고 가정하면, D는 (2/3)*((5+4)/(1+1)) = 0.6*4.5 = 2.7이 혹은 (2/3)*((15+12)/(3+3)) = 0.6*4.5 = 2.7이 도출된다. 예시는 공교롭게도 동일한 빈도가 도출되었으나 이 두 값은 다른 수치가 도출될 수도 있으므로 원하는 용도에 따라 단계를 사용할 것인지 장력 값을 그대로 사용할 것인지를 미리 결정하여야 할 것이다. 따라서 분당 위험정보가 표시되는 빈도는 2.7로서, 반올림하면 분당 3회의 위험정보가 표시되도록 할 수 있다.For example, if the first tension is 15 kg (for example, the system is configured to mark up the tension level every 3 kg, this is 5 levels), the second tension is 12 kg (4 levels) The first tension and the second tension are 3 kg (one step), respectively, and the distance to the initial position of the fan 141 is 3 (this is a three-dimensional coordinate with the center of the body 100 as (0,0,0)). In this case, the distance from the center of the body 100 to the position of the fan 141 is measured.) Assuming that the distance changed to the current position of the fan 141 is 2, D is (2/3). ) * ((5 + 4) / (1 + 1)) = 0.6 * 4.5 = 2.7 or (2/3) * ((15 + 12) / (3 + 3)) = 0.6 * 4.5 = 2.7 do. Although the same frequency is derived from the example, the two values may be different, so it is necessary to decide in advance whether to use the step or the tension value according to the intended use. Therefore, the frequency of displaying risk information per minute is 2.7, which can be displayed three times per minute when rounded.
나아가 수학식 4를 사용하여 상기 위험정보가 이동되는 속도를 제어할 수 있다.Furthermore, the speed at which the risk information is moved can be controlled using Equation 4.
수학식 4,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000027
Equation 4,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000027
여기서,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000028
는 현재 위험정보가 이동하는 속도, E는 압력센서(137)에서 측정된 압력(E가 0인 경우에는
Figure PCTKR2019000883-appb-I000029
Figure PCTKR2019000883-appb-I000030
로 간주한다.), F는 초기 상태로부터 현재까지의 E의 평균, t는 초기 위험 정보가 표시된 시각으로부터 현재까지의 시간,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000031
은 초기 위험정보로부터 현재 위험정보까지 변화된 거리,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000032
는 초기 위험정보의 이동하는 속도를 의미한다.
here,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000028
Is the speed at which the hazard information moves, E is the pressure measured by the pressure sensor 137 (
Figure PCTKR2019000883-appb-I000029
Is
Figure PCTKR2019000883-appb-I000030
F is the mean of E from the initial state to the present, t is the time from the time when the initial hazard information was displayed,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000031
Is the distance changed from the initial hazard information to the current hazard information,
Figure PCTKR2019000883-appb-I000032
Means the speed of initial risk information movement.
특히 위험정보 자체도 가상현실 이미지 내에서 이동되도록 구성할 수 있는데, 이는 위험정보를 한 쪽에 위치시키는 것이 아닌, 위험정보가 계속해서 이동하도록 하여 사용자의 이목을 끌 수 있도록 하는 것이며, 특히 영화 스타워즈의 오프닝에서 사용된 효과처럼 이러한 위험정보가 물 흐르듯이 지나가는 효과를 제공할 수 있어 사용자의 인지에 더욱 도움을 줄 수 있다.In particular, the risk information itself can be configured to be moved within the virtual reality image. This is not to place the risk information on one side, but to allow the risk information to continuously move to attract the user's attention. Like the effects used in the opening of the risk information, this risk information can provide the effect of passing by water, which can help the user's perception.
예를 들면, 압력센서(137)에서 측정된 압력이 60kgf이고, 초기 상태로부터 현재까지 사용자가 둔부를 떼지 않아 평균도 60kgf이며, 변화된 거리는 100m, 초기 위험정보의 이동 속도는 15km/h, 초기 위험 정보가 표시된 시각으로부터 지난 시간은 30분이라 가정하였을 때 위험정보가 이동하는 속도는 다음과 같다.For example, the pressure measured by the pressure sensor 137 is 60kgf, the user does not remove the buttocks from the initial state to the present, the average degree is 60kgf, the changed distance is 100m, the moving speed of the initial danger information is 15km / h, the initial danger Assuming that the last time is 30 minutes from the time when the information is displayed, the speed at which the risk information moves is as follows.
60(0.1)/(60*0.5)+15 = 15.2km/h60 (0.1) / (60 * 0.5) +15 = 15.2 km / h
다만, 사용자가 둔부를 떼어
Figure PCTKR2019000883-appb-I000033
Figure PCTKR2019000883-appb-I000034
인 15km/h가 되었다면, 이 값은 30km/h로 기존의 2배에 해당하는 속도가 되어 매우 빠른 속도로 위험정보가 표시되도록 함으로써 위험을 안내할 수 있음은 물론이다.
However, the user removes the buttocks
Figure PCTKR2019000883-appb-I000033
this
Figure PCTKR2019000883-appb-I000034
If the value is 15km / h, this value is 30km / h, which is twice the speed of the existing, so that the danger information can be displayed at a very high speed, of course, to guide the danger.
다시 말해 안장(110)의 압력을 활용하여, 사용자가 실제로 둔부를 떼고 있는 경우에는 최초로 위험정보가 이동되는 속도로 이동시키되, 이 때 위험정보가 이동되는 최초 속도를 0으로 지정하게 되면, 사용자가 둔부를 떼었을 때에는 위험정보가 화면에 빠르게 지나가도록 표시됨으로써 사용자로 하여금 위험정보의 인식을 통해 위험한 자세를 방지할 수 있음은 물론이다.In other words, by using the pressure of the saddle 110, when the user actually removes the buttocks, the risk information is first moved to a speed at which the risk information is moved. When the buttocks are removed, the dangerous information is displayed to pass quickly on the screen, so that the user can prevent a dangerous posture through recognition of the dangerous information.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.As described so far, the configuration and operation of the virtual reality-based levitation simulation system according to the present invention has been described in the above description and drawings, but this is merely described as an example and the spirit of the present invention is not limited to the above description and the drawings. And, of course, various changes and modifications are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention.

Claims (10)

  1. 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템에 있어서,In virtual reality-based levitation simulation system,
    스탠드에 의해 지지되는 것으로서 사용자가 착석하는 안장이 구비된 몸체;A body having a saddle seated by the user as supported by the stand;
    상기 몸체의 양 측부에 승강 가능하게 구비된 페달을 매개로 상기 사용자의 발구르기 동작을 통해 구동력을 발생시켜 상기 몸체를 승강 구동하는 승강 구동체;An elevating driving body for elevating and driving the body by generating a driving force through a user's foot rolling operation via a pedal provided to be capable of elevating both sides of the body;
    사용자의 두부(頭部)에 장착되는 것으로서 상기 사용자에게 가상현실(Virtual Reality) 이미지를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드 마운트 디스플레이;A head mounted display mounted to a head of a user, the head mounted display including a display unit configured to display a virtual reality image to the user;
    상기 몸체에서 상기 안장에 착석된 상기 사용자가 바라보는 방향에 구비되는 것으로서, 핸들과, 상기 핸들이 회전 가능하게 장착되는 핸들박스 및, 상기 핸들박스를 상기 몸체에 지지한 상태에서 상기 핸들박스를 초기 위치로부터 전후좌우로 이동시키는 지지부를 포함하는 핸들 어셈블리;As provided in the direction of the user seated on the saddle in the body, the handle box, the handle box to which the handle is rotatably mounted, and the handle box in the state supporting the handle box to the body initially A handle assembly including a support for moving back, forth, left and right from a position;
    상기 승강 구동체의 승강 구동을 기반으로 상기 사용자에게 상기 가상현실 이미지를 차등 제공하는 것으로서, As to differentially provide the virtual reality image to the user based on the lifting drive of the lifting drive,
    상기 핸들의 조작을 기반으로 상기 가상현실 이미지의 방향을 가변 처리하는 방향 적용모듈과,A direction application module configured to variably process a direction of the virtual reality image based on the manipulation of the handle;
    상기 몸체의 상승된 높이를 측정하는 높이 센서와, 상기 페달의 구동여부를 판단하는 페달 구동 판단센서를 포함한 상태에서 상기 몸체의 최대 높이 도달 판단 시 상기 페달의 구동여부를 통해 상기 가상현실 이미지의 상승 속도를 제어하는 감각 유지모듈을 구비한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.When the height of the body is determined to reach the maximum height in the state including a height sensor for measuring the height of the body and a pedal drive determination sensor for determining whether the pedal is driven or not, the virtual reality image is raised through A virtual reality-based levitation simulation system comprising a; controller having a sensory maintenance module for controlling the speed.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 승강 구동체는,The lifting drive body,
    사용자가 밟을 수 있도록 구비된 상기 페달을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 상기 페달의 하부에 구비되는 받침판과, 상기 받침판과 상기 페달 사이를 탄성 지지하는 스프링을 포함하는 구동부와,A driving unit for generating a driving force through the pedal provided to be stepped on by a user, including a support plate provided below the pedal, and a spring for elastically supporting the support plate and the pedal;
    상기 페달의 승강을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크 및,A link for transmitting a driving force generated through lifting and lowering of the pedal,
    상기 링크를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언을 회전시키는 회전 변환부와,A rotation converter converting the driving force transmitted through the link into a rotational motion through a crank arm to rotate the pinion;
    상기 피니언과 맞물려 승강되는 랙을 일 측에 구비한 상태에서 상기 몸체를 수직 방향으로 승강시키는 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual lift-based levitation simulation system, characterized in that it comprises a lifting unit for elevating the body in the vertical direction in a state having a rack that is engaged with the pinion is elevated.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 승강 구동체는,The lifting drive body,
    사용자가 밟을 수 있도록 구비된 상기 페달을 매개로 구동력을 발생시키는 것으로서, 상기 페달이 회전 구동될 수 있도록 지지하는 페달 축을 구비한 구동부와,A driving unit for generating a driving force through the pedal provided to be stepped on by a user, the driving unit having a pedal shaft for supporting the pedal to be driven in rotation;
    상기 페달의 회전을 통해 발생된 구동력을 전달하는 링크 및,A link for transmitting a driving force generated through the rotation of the pedal,
    상기 링크를 통해 전달된 구동력을 크랭크 암을 통해 회전 운동으로 변환하여 피니언을 회전시키는 회전 변환부와,A rotation converter converting the driving force transmitted through the link into a rotational motion through a crank arm to rotate the pinion;
    상기 피니언과 맞물려 승강되는 랙을 일 측에 구비한 상태에서 상기 몸체를 수직 방향으로 승강시키는 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual lift-based levitation simulation system, characterized in that it comprises a lifting unit for elevating the body in the vertical direction in a state having a rack that is engaged with the pinion is elevated.
  4. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 컨트롤러는,The controller,
    상기 사용자의 가상현실 아바타를 생성 및 저장하는 아바타 데이터베이스와,An avatar database for creating and storing the virtual reality avatar of the user;
    다른 상기 시뮬레이션 시스템과 원격으로 연결되어 상기 가상현실 이미지에 다른 사용자의 가상현실 아바타를 출력하는 멀티 적용부 및,A multi applicator remotely connected to the other simulation system and outputting a virtual reality avatar of another user to the virtual reality image;
    상기 페달의 구동속도 및 상기 핸들이 초기 위치로부터 기울어진 전후좌우 각 변위에 따라 이동된 상기 아바타의 충돌여부를 판단하는 상호작용 판단부와,An interaction determination unit for determining whether the avatar is collided according to the driving speed of the pedal and the displacement of the front, rear, left, and right sides of the steering wheel from the initial position;
    상기 상호작용 판단 시 상기 페달의 구동속도 고저에 따라 상기 가상현실 이미지에서 상기 가상현실 아바타를 멀어지게 이동시키는 충돌 적용부를 포함하는 다중 접속 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual reality-based levitation simulation, characterized in that it comprises a multi-access module including a collision application unit for moving the virtual reality avatar away from the virtual reality image according to the high and low driving speed of the pedal when determining the interaction. system.
  5. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 안장은,The saddle is
    사용자의 몸통에 둘러 고정하는 벨트와,A belt that wraps around your body,
    하나의 상기 벨트에서 양 측이 권취되는 것으로서, 상기 안장에 착석된 사용자의 좌우측에서 회전을 통해 상기 벨트를 인출하도록 구비된 롤러 및,A roller which is wound on both sides of one belt, the roller being provided to pull out the belt through rotation on the left and right sides of the user seated on the saddle;
    상기 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동부를 구비하고,It is provided with a roller drive unit for providing a rotational force to the roller,
    상기 감각 유지모듈은,The sensory maintaining module,
    상기 몸체의 최대 승강높이 도달 시 상기 롤러 구동부를 구동시키는 벨트 제어부와,A belt control unit for driving the roller driving unit when the maximum lifting height of the body is reached;
    상기 가상현실 이미지에 표시될 안내정보가 저장된 안내 데이터베이스 및,A guide database in which guide information to be displayed on the virtual reality image is stored;
    상기 롤러 구동부의 구동에 따라 상기 가상현실 이미지에 안내정보를 합성하고 원근감을 부여하는 안내 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual reality-based levitation simulation system characterized in that it comprises a guide display unit for synthesizing the guide information to the virtual reality image in accordance with the driving of the roller drive unit to give a perspective.
  6. 제 5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 벨트 제어부는,The belt control unit,
    다음의 수학식 1에서 도출된 구동수치를 통해 좌측 롤러 구동부와 우측 롤러 구동부의 구동수치 비율인 구동비를 도출하여, 상기 구동비의 고저에 따라 상기 롤러 구동부의 구동을 차등 제어하고,Deriving a driving ratio which is a ratio of driving values of the left roller driving unit and the right roller driving unit through the driving value derived from Equation 1 below, differentially controlling the driving of the roller driving unit according to the height of the driving ratio,
    수학식 1.Equation 1.
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000035
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000035
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000036
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000036
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000037
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000037
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000038
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000038
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000039
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000039
    (여기서,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000040
    은 좌측에 위치하는 롤러 구동부의 구동수치,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000041
    은 우측에 위치하는 롤러 구동부의 구동수치, 핸들의 횡단면을 기준으로 할 때, 좌우 방향의 x축과 전후 방향의 y축을 갖는 x,y좌표에서 A는 y축을 기준으로 상기 초기 위치로부터 상기 핸들이 이동한 거리, B는 x축을 기준으로 상기 초기 위치로부터 상기 핸들이 이동한 거리, a는 롤러의 스펙을 고려한 1 부터 10 사이의 롤러 보정상수를 의미하고,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000042
    은 1 분당 좌측에 위치하는 롤러의 회전 수,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000043
    은 1 분당 우측에 위치하는 롤러의 회전 수, b는 회전상수를 의미한다.)
    (here,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000040
    Is the driving value of the roller drive unit located on the left side,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000041
    In the x, y coordinates having the x-axis in the left-right direction and the y-axis in the front-rear direction when the reference is made to the driving value of the roller drive unit located on the right side and the cross section of the handle, A is the handle from the initial position relative to the y-axis. The distance moved, B is the distance the handle is moved from the initial position relative to the x axis, a means a roller correction constant between 1 and 10 in consideration of the specifications of the roller,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000042
    Is the number of revolutions of the roller on the left per minute,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000043
    Is the rotational speed of the roller located on the right side per minute, b is the rotational constant.)
    상기 안내 표시부는,The guide display unit,
    다음의 수학식 2를 사용하여 상기 안내정보의 면적을 증감시켜 원근감을 부여하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual reality-based levitation simulation system, characterized in that to give a perspective by increasing or decreasing the area of the guide information using the following equation (2).
    수학식 2,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000044
    Equation 2,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000044
    (여기서, Q는 안내정보의 원근 제어를 위해 증감된 면적, D는 원근감을 부여 시 기준이 될 1 내지 10 사이의 원근 상수,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000045
    는 안내정보의 초기 면적을 의미한다.)
    Where Q is the area increased or decreased for perspective control of the guide information, D is the perspective constant between 1 and 10,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000045
    Indicates the initial area of the guide information.)
  7. 제 6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 벨트는,The belt,
    적어도 3개로 분할된 벨트편과, 신축성 재질로서 상기 벨트편 사이에 위치하는 2개의 와이어 및 각각의 상기 와이어의 일 측에 구비되어 각각 제 1 장력과 제 2 장력을 측정하는 장력센서를 구비하고,A belt piece divided into at least three, two wires positioned between the belt pieces as an elastic material, and a tension sensor provided on one side of each of the wires to measure a first tension and a second tension, respectively,
    상기 감각 유지모듈은,The sensory maintaining module,
    상기 제 1,2 장력 차이의 고저에 따라 상기 가상현실 이미지를 좌우로 기울여 제공하는 기울임 제어부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual reality-based levitation simulation system, characterized in that the tilt control is provided to tilt the virtual reality image to the left and right according to the height of the first and second tension difference.
  8. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 안장에는,In the saddle,
    상기 사용자의 둔부가 닿는 압력을 감지하는 복수의 압력센서가 복수 개로 구비되고,A plurality of pressure sensors for detecting the pressure of the buttocks of the user is provided with a plurality,
    상기 감각 유지모듈은,The sensory maintaining module,
    상기 가상현실 이미지에 표시될 위험정보가 저장된 위험 데이터베이스와,A risk database storing risk information to be displayed on the virtual reality image;
    상기 압력센서에서 측정된 압력이 기 지정된 기준 압력보다 낮을 시 상기 가상현실 이미지에 상기 위험정보를 합성하는 정보 합성부 및,An information synthesizing unit synthesizing the risk information on the virtual reality image when the pressure measured by the pressure sensor is lower than a predetermined reference pressure;
    상기 압력의 고저를 기반으로 상기 위험정보의 표시되는 빈도와 상기 위험정보가 이동되는 속도를 제어하는 표시 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.And a display controller for controlling the frequency of displaying the dangerous information and the speed at which the dangerous information is moved based on the height of the pressure.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 몸체에서 상기 안장 주변에는,Around the saddle in the body,
    바람을 발생시키는 팬과,Fan to generate wind,
    상기 팬이 회전 가능하게 장착되는 팬 이동부를 포함하는 팬 어셈블리가 구비되고,Is provided with a fan assembly including a fan moving part to which the fan is rotatably mounted,
    상기 감각 유지모듈은,The sensory maintaining module,
    시간의 흐름에 따라 상기 핸들의 초기 위치로부터 전후좌우 각 변위의 변화와 상기 제 1,2 장력 차이의 고저 및 상기 압력의 고저에 따라 상기 팬 이동부를 제어하여 상기 팬의 기울기를 제어하는 회동 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.A rotation control unit for controlling the tilt of the fan by controlling the fan moving part according to the change of the front, rear, left, right, and right displacement of the handle and the height of the first and second tension differences and the height of the pressure according to the passage of time. Virtual reality-based levitation simulation system, characterized in that it comprises.
  10. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 표시 제어부는,The display control unit,
    다음의 수학식 3을 사용하여 장력을 매개로 상기 위험정보가 표시되는 빈도를 제어하고,Using the following equation (3) to control the frequency of the risk information is displayed via the tension,
    수학식 3,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000046
    Equation 3,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000046
    (여기서, J는 1분당 위험정보가 표시되는 빈도,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000047
    은 제 1 장력,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000048
    은 제 2 장력,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000049
    은 초기 상태에 측정된 제 1 장력,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000050
    은 초기 상태에 측정된 제 2 장력, G는 몸체의 중심을 기준으로 팬의 초기 위치까지의 거리, H는 팬의 초기 위치로부터 팬의 현재 위치까지의 변화된 거리를 의미한다.)
    (Where J is the frequency at which risk information is displayed per minute,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000047
    Silver first tension,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000048
    Silver second tension,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000049
    Is the first tension measured at the initial state,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000050
    Is the second tension measured in the initial state, G is the distance from the initial position of the fan relative to the center of the body, and H is the changed distance from the initial position of the fan to the current position of the fan.)
    다음의 수학식 4를 사용하여 상기 위험정보가 이동하는 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 공중부양 시뮬레이션 시스템.Virtual reality-based levitation simulation system, characterized in that for controlling the speed at which the risk information moves using the following equation (4).
    수학식 4,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000051
    Equation 4,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000051
    (여기서,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000052
    는 현재 위험정보가 이동하는 속도, E는 압력센서에서 측정된 압력(E가 0인 경우에는
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000053
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000054
    로 간주한다.), F는 초기 상태로부터 현재 까지의 E의 평균, t는 초기 위험 정보가 표시된 시각으로부터 현재 까지의 시간,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000055
    은 초기 위험정보로부터 현재 위험정보까지 변화된 거리,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000056
    는 초기 위험정보의 이동하는 속도를 의미한다.)
    (here,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000052
    Is the speed at which the hazard information moves, E is the pressure measured by the pressure sensor (
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000053
    Is
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000054
    F is the mean of E from the initial state to the present, t is the time from the time when the initial hazard information is displayed,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000055
    Is the distance changed from the initial hazard information to the current hazard information,
    Figure PCTKR2019000883-appb-I000056
    Means the speed of initial risk information movement.)
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