WO2021107281A1

WO2021107281A1 - 사용자 모션 연동형 스키 연습 장치

Info

Publication number: WO2021107281A1
Application number: PCT/KR2020/003688
Authority: WO
Inventors: 주상현; 김세환
Original assignee: (주)플레이솔루션
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-06-03
Also published as: KR20210065224A

Abstract

본 발명은 슬로프 시뮬레이터를 이용하여 스키 연습을 진행하는 사용자의 동작을 센싱하여 사용자의 모션 정보를 획득한 후, 이를 기초로 스키 연습의 진행에 필요한 다양한 정보를 산출하여 사용자가 스키와 관련된 다양한 자세 및 속도 조절을 연습할 수 있도록 제공하는 사용자 모션 연동형 스키 연습 장치에 관한 것이다.

Description

사용자 모션 연동형 스키 연습 장치

본 발명은 스키 연습 장치에 관한 것으로, 특히 슬로프 시뮬레이터를 이용하여 스키 연습을 진행하는 사용자의 동작을 센싱하여 사용자의 모션 정보를 획득한 후, 이를 기초로 스키 연습의 진행에 필요한 다양한 정보를 산출하여 스키 연습에 이용할 수 있도록 하는 사용자 모션 연동형 스키 연습 장치에 관한 것이다.

근래에 들어 여가 시간이 많이 늘어나면서 레저 활동을 즐기는 인구 또한 크게 증가하고 있다. 다양한 레저 활동 중, 스키 및 스노보드 등은 동계 스포츠를 대표하는 레저 활동 중 하나로서, 참여 인구가 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 스키 및 스노보드 등의 동계 스포츠 기술을 습득하거나 즐기기 위해서는 한정된 기간인 겨울에 직접 스키장을 방문해야만 하기 때문에, 이용할 수 있는 기간이 짧고 비용도 많이 소요되며 즐기는 것 또한 용이하지 않은 문제점이 있었다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해 근래에는 실내 등 좁은 공간에서 스키 연습을 가능하게 해주는 장치가 제안되었는데, 이러한 스키 연습 장치로 대한민국 등록특허공보 제10-1724340호 "경사 조절이 가능한 스키 연습 장치"가 있다.

상기 등록특허는 구동 롤러의 회전에 따라 무한궤도 운동을 하는 회전벨트를 이용하는 스키 연습 장치를 제안하고 있다. 하지만, 상기 등록특허의 방식과 같이 롤러 구동 수단을 제어하는 경우, 외부인이나 영상에 매칭된 프로그램에 의해 롤러 구동 수단의 속도가 결정되기 때문에 사용자가 스키 연습 또는 스키 게임을 하기 위하여 정해진 속도에 맞춰서 사용자 본인의 자세 및 속도를 조절해야 한다. 이 경우, 정해진 속도에 따라 사용자가 움직여야 하므로 다양한 자세 및 속도 조절 연습을 할 수 없는 것은 물론, 넘어지는 경우에 대한 안전 문제, 사용자의 속도 조작에 따라 영상 장치에서의 스키 시뮬레이션을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제 10-1724340호 (2017. 04. 03)

(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제 10-2019-0114724호 (2019. 10. 10)

(특허문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제 10-1327947호 (2013. 11. 13)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 동작을 센싱하고 분석하여 사용자의 속도에 맞춰 스키 연습 장치의 구동 속도를 가변적으로 조절함으로써 사용자가 스키와 관련된 다양한 자세 및 속도 조절을 연습할 수 있도록 해주는 사용자 모션 연동형 스키 연습 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스키 연습 장치는 구동 롤러의 회전에 따라 무한궤도 운동을 하는 회전벨트가 베이스 프레임에 설치되어 사용자가 스키 연습을 수행할 수 있도록 하는 슬로프 시뮬레이터가 구비된 스키 연습 장치에 있어서, 상기 슬로프 시뮬레이터의 상부 일측에 설치되어, 사용자의 스키 연습에 따른 운동 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 사용자 모션 정보를 검출하는 이미지 센싱 기반의 센싱장치와; 상기 센싱장치를 통하여 검출되는 사용자 모션 정보를 분석하여 슬로프 시뮬레이터의 구동을 제어하는 제어장치;를 포함한다.

상기 센싱장치는 슬로프 시뮬레이터의 회전벨트 위에서 스키 연습을 진행하는 사용자의 영상을 촬영하는 카메라 유닛과, 상기 카메라 유닛을 통해 촬영되는 영상을 분석하여 사용자의 위치, 자세, 속력을 포함하는 사용자 모션 정보를 획득하는 센싱 처리유닛을 포함한다.

여기서, 상기 센싱 처리유닛은 카메라 유닛을 통해 촬영되는 이미지에서 슬로프 시뮬레이터에 위치한 사용자 동작 영역을 검출하고, 상기 검출된 사용자 동작 영역에 사용자가 위치하는 경우 사용자가 이용하는 스키 장비의 패턴 또는 스키 장비에 부착된 마커의 패턴을 검출하며, 상기 검출된 패턴의 위치 및 각도 정보를 분석하여 사용자의 위치, 자세, 속력을 포함하는 사용자 모션 정보를 검출하게 된다.

한편, 상기 제어장치는 슬로프 시뮬레이터에 구비된 구동 롤러의 회전 속도를 감속 또는 가속하는 감속 및 가속 구간을 설정한 후, 상기 센싱장치에서 검출된 사용자 모션 정보를 분석하여, 사용자 모션 정보 및 슬로프 시뮬레이터의 감속 및 가속 구간에 따른 구동 롤러의 제어 속력을 결정하고, 결정된 구동 롤러 제어 속력에 따라 구동 롤러를 제어하게 된다.

도한, 상기 제어장치는 슬로프 시뮬레이터에서 무한궤도 운동을 하는 회전벨트가 위로 올라가는 방향을 기준으로 아래쪽을 가속 구간으로, 위쪽을 감속 구간으로 설정하여, 사용자가 슬로프 시뮬레이터의 가속 구간인 아래쪽에 위치하게 되면 구동 롤러를 가속시켜 사용자를 위로 올려주고, 사용자가 슬로프 시뮬레이터의 감속 구간인 위쪽 방향에 위치하게 되면 구동 롤러를 감속시켜 사용자가 위로 더 이상 올라가지 않도록 하되, 상기 슬로프 시뮬레이터의 감속 구간 상단을 급정지 구간으로 설정하여, 사용자가 급정지 구간에 위치하는 경우 안전을 위해 시뮬레이터의 구동 롤러를 정지시키게 된다.

뿐만 아니라, 상기 제어장치는 슬로프 시뮬레이터의 감속 및 가속 구간이 설정되면, 상기 센싱장치에서 검출된 사용자 모션 정보에 포함된 사용자의 위치와 자세 및 속력 정보와, 현재 슬로프 시뮬레이터의 감속 및 가속 구간과 현재 구동 롤러의 속력을 확인하여, 사용자가 슬로프 시뮬레이터의 아래 또는 위쪽 방향에서 중앙 위치에 근접할 수 있도록 구동 롤러의 제어 속력을 결정하게 된다.

한편, 상기 슬로프 시뮬레이터의 일측에는 프로젝터 및 스크린이 구비되고, 상기 제어장치에는 프로젝터를 통하여 스크린에 투영할 가상 스키장의 백그라운드 영상과 스키 시뮬레이션 영상을 생성하는 영상처리부와, 상기 영상처리부를 통하여 생성된 백그라운드 영상과 스키 시뮬레이션 영상을 프로젝터를 통해 스크린에 투영시켜 표출하는 실감장치 제어부가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 사용자 모션 연동형 스키 연습 장치는 사용자의 동작을 센싱하고 분석하여 사용자의 동작에 따라 스키 연습 장치의 롤러 구동 수단의 속도가 가변적으로 변경되므로, 사용자가 직접 스키와 관련된 다양한 자세 및 속도 조절을 연습할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스키 연습을 하는 사용자의 속도가 느려지거나 넘어지는 경우에 대하여 롤러 구동 속도가 느려지거나 정지하게 됨으로써 사용자의 안전이 확보될 수 있으며, 영상 장치와 결합 시 사용자의 자세 및 동작과 운동 상태에 따라 연동되는 스키 시뮬레이터 및 스크린 스키를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 발명에 따른 스키 연습 장치의 설치 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 스키 연습 장치의 전체적인 동작 과정을 나타낸 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 센싱장치를 통해 이루어지는 사용자 모션 정보를 검출하는 과정을 나타낸 흐름도,

도 4는 본 발명에 따라 획득 이미지에서 검출영역을 확인하는 일례,

도 5는 본 발명에 따라 사각형 형태의 마커가 검출된 일례,

도 6은 본 발명에 따라 패턴 정보를 기반으로 모션 정보를 검출하는 일례,

도 7은 본 발명에 따른 슬로프 시뮬레이터에서 감속 및 가속 구간의 측면 일례,

도 8은 본 발명에 따른 슬로프 시뮬레이터의 감속 및 가속 구간의 평면 일례를 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 제어장치를 통해 이루어지는 구동 롤러 속력 결정 과정을 나타낸 흐름도,

도 10은 본 발명에 따라 사용자 안전을 위한 감속 및 가속 구간을 변경하는 과정을 나타낸 흐름도,

도 11은 본 발명에 따른 가속 및 감속 구간의 변경 일례,

도 12는 본 발명에 따라 구동 롤러의 속력을 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스키 연습 장치의 설치 구성도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스키 연습 장치는 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)가 구비된 슬로프 시뮬레이터(100)와, 사용자의 운동 모션에 대한 이미지를 획득하고 분석하여 사용자 모션에 관한 정보를 산출하는 이미지 센싱 기반의 센싱장치(200)와, 상기 센싱장치(200)를 통하여 산출되는 사용자 모션 정보에 따라 슬로프 시뮬레이터(100)의 동작을 제어하는 제어장치(300)를 포함한다. 또한, 스키 연습 장치에는 프로젝터(400), 스크린(450)과 이외에도 바람 생성장치, 조명장치, 안개 분사 장치(도시 안 됨) 등이 더 포함되어, 체험형 가상 스키 시뮬레이터 또는 스크린 스키와 같은 형태로 구성될 수 있다.

상기 슬로프 시뮬레이터(100)는 사용자가 스키 연습(본 발명에서 명칭되는 스키 연습은 스키 게임, 스노보드 연습, 스노보드 게임, 썰매 연습, 썰매 게임 등 스키장에서 행할 수 있는 활강 운동과 관련된 모든 동작을 총칭한다)을 수행하도록 하는 장치이다. 이 슬로프 시뮬레이터(100)는 구동 롤러(130)의 회전에 따라 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)가 베이스 프레임(110)에 설치되어, 이 회전벨트(120)가 스키장의 슬로프 역할을 하여 사용자가 스키 연습을 할 수 있도록 제공된다. 상기 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러(130)는 롤러 구동수단(140)에 의해 속도가 제어되어 회전벨트(120)의 회전 속도를 조절하게 되며, 베이스 프레임(110)의 하부에는 회동 브라켓(151)과 프레임 승강수단(152)으로 이루어진 경사 조절부(150)가 구비되어 베이스 프레임(110)의 높이를 조절하게 된다. 상기 롤러 구동수단(140) 및 경사 조절부(150)는 제어장치(300)에 의해 그 동작이 제어되어, 사용자가 스키 연습을 하는 슬로프 시뮬레이터(100)의 높이 및 회전벨트(120)의 구동 속도를 조절하게 된다.

상기 센싱장치(200)는 슬로프 시뮬레이터(100)의 상부에 설치되어 슬로프 시뮬레이터(100)를 통하여 스키 연습을 하는 사용자의 운동에 대한 이미지를 취득하여 분석하고 이를 기초로 스키 연습의 진행에 필요한 다양한 정보를 산출하는 이미지 센싱장치(200)이다. 이 센싱장치(200)에는 카메라 유닛과 센싱 처리유닛이 구비되는데, 카메라 유닛은 슬로프 시뮬레이터(100) 영역을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하고, 센싱 처리유닛은 상기 카메라 유닛으로부터 취득된 이미지를 전달받아 설정된 기준에 따라 이미지 분석을 수행하며 슬로프 시뮬레이터(100)의 제어를 위한 정보와 스키 연습 장치를 이용한 스키 연습에 필요한 정보를 산출하게 된다. 본 발명의 실시 예에서 상기 센싱 처리유닛은 카메라 유닛을 통해 촬영한 이미지를 분석하여, 이미지상의 객체에 대한 센싱을 하는 방식으로 슬로프 시뮬레이터(100) 영역을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 취득하여 분석함으로써 슬로프 시뮬레이터 상에 있는 사용자의 위치, 사용자의 자세, 사용자의 속력을 산출하게 된다.

상기 제어장치(300)는 센싱장치(200)를 통하여 산출되는 정보에 기초하여 슬로프 시뮬레이터(100)의 동작을 제어하는 기능을 수행하게 된다. 본 발명의 실시 예에서 상기 제어장치(300)에는 슬로프 제어부가 구비되는데, 이 슬로프 제어부는 센싱장치(200)로부터 전송되는 정보에 기초하여 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러(130) 회전 속력 및 경사 조절부(150)의 높이를 조절하게 된다. 한편, 제어장치(300)에는 영상처리부 및 실감장치 제어부가 포함될 수 있는데, 영상처리부는 가상의 스키장에 관한 영상, 선수, 관객 등에 관한 영상 등의 백그라운드 영상과, 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 상태와 사용자의 위치 및 자세, 속력에 따른 시뮬레이션 영상을 생성하기 위하여 영상 데이터에 대한 미리 설정된 프로그램에 따른 처리를 수행하게 된다. 또한, 실감장치 제어부는 프로젝터(400), 스크린(450), 바람 생성장치, 조명장치, 안개 분사 장치 등을 제어하게 된다.

이하에서는 상기의 구성으로 이루어진 스키 연습 장치를 통하여 사용자의 스키 연습이 이루어지는 과정에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스키 연습 장치의 전체적인 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.

단계 S100 : 먼저, 스키 연습 장치가 턴온되면 슬로프 시뮬레이터(100)가 초기 설정 상태에 따라 구동을 시작하며, 사용자는 슬로프 시뮬레이터(100)의 회전벨트(120) 위에서 스키 연습을 진행하게 된다.

단계 S110 : 슬로프 시뮬레이터(100)가 구동되면, 슬로프 시뮬레이터(100)의 상부 일측에 설치된 센싱장치(200)는 카메라 유닛을 통해 회전벨트(120) 위에서 스키 연습을 하는 사용자의 동작 이미지를 획득하게 된다.

단계 S120 : 사용자의 동작 이미지를 획득하는 센싱장치(200)는 센싱 처리유닛을 통해 획득된 이미지를 분석하여 스키 연습을 하는 사용자의 위치, 자세, 속력 등의 사용자 모션 정보를 검출하게 된다. 도 3은 센싱장치를 통해 이루어지는 사용자 모션 정보를 검출하는 과정을 나타낸 것으로, 사용자 모션 검출 과정은 검출영역 확인단계(S121), 패턴 검출단계(S123), 사용자 모션 정보 검출단계(S124)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 검출영역 확인단계(S121)에서 센싱장치(200)는 슬로프 시뮬레이터(100)의 사용자 동작 영역을 확인하여 사용자가 있는지 판별한 후. 사용자가 슬로프에 있다면(S122), 패턴 검출단계(S123)를 수행하게 된다. 만약, 검출영역에서 사용자가 슬로프에 없는 경우, 패턴 검출을 하지 않고, 이미지 획득 과정(S110)에서 구해지는 다음 이미지에서 검출영역을 확인하게 된다. 도 4는 획득 이미지에서 검출영역을 확인하는 일례를 나타낸 것으로, 슬로프 시뮬레이터 영역(빨간색 사각형)을 지정하여, 스키나 스노보드, 썰매 등에 부착한 마커가 검출되는 경우 사용자가 슬로프에 있는 것으로 판단하여 패턴 검출단계(S123)로 넘어가며, 마커가 검출되지 않는 경우 이미지 획득단계(S110)로 돌아가게 된다.

다음으로, 패턴 검출단계(S123)에서 센싱장치(200)는 마커가 검출됨에 따라 슬로프 시뮬레이터(100)의 사용자 동작 영역에 사용자가 있다고 판단되는 경우, 마커의 패턴을 검출하게 된다. 도 5는 사각형 형태의 마커가 검출된 일례를 나타낸 것으로, 도 5에서는 사각형 마커를 스키 장비에 부착하여 검출하였지만, 이는 원형 마커나 스키 장비(예를 들면, 스키 플레이트, 스노보드의 형태, 썰매 등)의 장비 패턴을 인식하는 형태로 이루어질 수도 있다.

이후, 모션 정보 검출단계(S124)에서 센싱장치(200)는 검출한 패턴의 위치 및 각도 정보를 기반으로 사용자의 위치, 자세, 속력 등의 모션 정보를 검출하게 되는데, 도 6은 패턴 정보를 기반으로 모션 정보를 검출하는 일례를 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 모션 정보를 검출하는 일례로, 왼쪽 및 오른쪽 스키 플레이트에 마커가 부착되어 마커의 패턴이 검출되었다고 가정하는 경우, 획득된 이미지 프레임의 시간(t)과 왼쪽 스키 플레이트의 마커의 중심점 위치 및 각도(Lx(t), Ly(t), Langle(t))와, 오른쪽 스키 플레이트의 마커의 중심점 위치 및 각도(Rx(t), Ry(t), Rangle(t))를 이용하여, 사용자의 위치(Px(t), Py(t)), 사용자의 속력(Vx(t), Vy(t))은 다음의 수학식을 통하여 검출된다.

(여기에서, Px(t-dt), Py(t-dt) : 이전 프레임에서 검출된 사용자의 x,y 방향 위치, dt: 이전 프레임과 현재 프레임간의 시간 차이)

상기 과정을 통하여 검출되는 사용자 모션 정보는 제어장치(300)로 전송된다.

단계 S130 : 한편, 제어장치(300)는 슬로프 시뮬레이터(100)의 속도를 제어하기 전에 감속 및 가속 구간을 설정하게 되는데, 이러한 감속 및 가속 구간 설정은 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)에 위치한 구간에 따라서 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러 제어 속력을 빠르거나 느리게, 또는 멈추도록 하기 위한 감속 및 가속 구간을 설정하는 과정이다. 본 발명의 실시 예에서 상기 감속 및 가속 구간은 슬로프 시뮬레이터(100)에서 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)가 위로 올라가는 방향을 기준으로 아래쪽을 가속 구간, 위쪽을 감속 구간으로 설정하게 된다.

도 7은 이러한 슬로프 시뮬레이터에서 감속 및 가속 구간의 측면 일례이고, 도 8은 슬로프 시뮬레이터의 감속 및 가속 구간의 평면 일례를 나타낸 것이다. 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 슬로프 시뮬레이터(100)에서 회전벨트(120)가 컨베이어 벨트와 같은 형태의 구동 롤러로 회전하면, 사용자는 위로 올라가는 방향으로 이동되게 된다. 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)의 아래 방향(가속 구간)에 위치하게 되면 빠르게 롤러를 회전하여 줌으로써 사용자를 위로 올려주고, 사용자가 시뮬레이터의 위쪽(감속 구간) 방향에 위치하게 되면 롤러를 감속시키거나 멈추게 함으로써 사용자가 위로 더 이상 올라가지 못하게 한다. 한편, 사용자의 안전을 위해 감속구간의 상단에 급정지 구간을 설정하여 사용자가 급정지 구간에 위치한 경우, 시뮬레이터의 구동 롤러를 바로 정지시키게 된다.

본 발명의 실시 예에서는 슬로프 중심을 기준으로 아래 방향을 가속 구간으로, 위쪽 방향을 감속 구간으로 설정하였지만, 이는 반드시 중심점을 기준으로 감속 및 가속 구간을 지정하는 것으로 한정되지 않으며 슬로프의 크기나 경사도 등에 따라 적절히 변경될 수 있다.

단계 S140 : 상기의 과정을 통하여 감속 및 가속 구간이 설정되면, 제어장치(300)는 센싱장치(200)에서 전송된 사용자 모션 정보를 분석하여 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러 제어 속력을 결정하게 된다. 제어장치(300)는 사용자의 위치, 자세, 속력 등의 모션 정보와 현재 슬로프 시뮬레이터(100)의 롤러 속력 등의 동작 상태를 확인하여, 사용자가 시뮬레이터의 앞, 뒤 방향에서 중앙 위치에 근접할 수 있도록 구동 롤러(130)의 제어 속력을 결정하게 된다. 도 9는 제어장치를 통해 이루어지는 구동 롤러 속력 결정 과정을 나타낸 것으로, 사용자 모션 정보 확인단계(S141), 감속 및 가속 구간 변경단계(S142), 구동 롤러 속력 결정단계(S143)로 이루어져 있다.

먼저, 사용자 모션 정보 확인단계(S141)에서 제어장치(300)는 센싱장치(200)에서 검출된 사용자 모션 정보를 확인하게 된다. 즉, 제어장치(300)는 사용자 모션 정보에 포함된 현재 사용자의 위치, 자세, 속력 등의 정보를 확인하여, 이를 토대로 이전에 설정된 가속 및 감속 구간을 변경하고, 구동 롤러(130)의 속력을 결정하게 된다.

감속 및 가속 구간 변경단계(S142)에서 제어장치(300)는 상기 과정에서 확인된 사용자 모션 정보와, 현재 슬로프 시뮬레이터(100)의 롤러 구동 속력을 확인하여 가속 및 감속 구간을 변경하게 된다. 만약, 롤러가 빠르게 구동되어 속력이 빠른 상태에서, 사용자가 스키 등의 속력을 줄여 슬로프의 위 방향으로 끌려 올라가게 되면 끌려 올라가는 속도가 빠르기 때문에 사용자의 안전을 위해 롤러의 속력을 빠르게 감속시켜 주어야 한다. 도 10은 사용자 안전을 위한 감속 및 가속 구간 변경 과정을 나타낸 것으로, 먼저 구동 롤러가 구동되는 속력을 확인하고(S421), 속력이 기준 속력보다 빠른 경우(S422), 현재 설정된 가속 구간을 줄이고 감속 구간을 늘리게 된다(S422). 만약, 속력이 빠르지 않다면(S421), 현재 감속 구간을 확인하여(S424), 현재 설정된 감속 구간이 초기 감속 및 가속 구간 설정단계에서 설정한 처음 감속 구간보다 크다면(S425), 현재 설정된 가속 구간은 늘리고 감속 구간은 줄이게 된다(S426). 반면, 현재 감속 구간이 처음 감속 구간보다 크지 않다면 가속 구간 및 감속 구간에 대한 변경은 하지 않게 된다(S427). 상기 과정에서 가속 구간 및 감속 구간은 회전벨트(120)의 속도를 결정하는 롤러의 속도에 따라 적절하게 변경될 수 있는데, 도 11의 좌측은 구동 롤러의 속도가 기준 속도보다 빠를 때 감속 구간이 증가된 일례를 나타낸 것이고, 우측은 구동 롤러의 속도가 기준 속도보다 느릴 때 가속 및 감속 구간이 설정된 일례를 나타낸 것이다. 한편, 상기 감속 및 가속 구간 변경 과정은 사용자 안전을 위한 과정으로, 사용자의 동작에 의해 스키 연습 장치의 롤러 속도가 가변적으로 변경되는 기능이 기본적으로 구비되어 있으므로, 이러한 가속 및 감속 구간 변경 과정은 생략될 수도 있다.

다음으로, 구동 롤러 속력 결정단계(S143)에서는 센싱장치(200)에서 검출한 사용자 모션 정보와, 설정된 가속 및 감속 구간에 의해 구동 롤러(130)의 속력을 결정하게 된다. 도 12는 구동 롤러의 속력을 결정하는 과정을 나타낸 것으로, 먼저 사용자의 위치를 확인한 후(S431), 사용자의 위치가 가속 구간에 있는 경우(S432), 사용자의 속력과 위치를 확인하여(S433), 사용자의 속력과 위치에 따라 구동 롤러(130)의 가속 및 감속 정도를 결정하게 된다(S434). 만약, 사용자의 위치가 감속 구간에 있다면(S435), 사용자의 속력과 위치를 확인하여(S436), 사용자의 속력과 위치에 따라 구동 롤러(130)의 감속 정도를 결정하게 된다(S437). 또한, 사용자의 위치가 급정지 구간에 도달하는 경우(S438), 안전을 위해 구동 롤러(130)를 빠르게 감속하여 정지시키게 되며(S439), 가속이나 감속이 필요없는 경우 구동 롤러(130)를 현재 구동 속도로 계속 구동하게 된다(S440). 한편, 사용자 모션 정보를 검출하는 센싱장치(200)에 이상이 발생하여 오감지 등에 의해 모션 정보가 나타나지 않는 경우에도 사용자의 안전을 위해 구동 롤러(130)를 빠르게 감속하여 정지하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서 가속 구간에서는 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)의 아래쪽에 위치함에 따라 그에 비례하여 가속의 정도가 커지고, 모션 정보에서 검출되는 사용자의 내려가는 속력이 빠름에 따라 가속의 정도 또한 커지며, 올라가는 속력이 빠름에 따라 감속이 커지는 PD 제어를 수행하게 된다. 이에 비해, 감속 구간에서는 모션 정보에서 사용자의 내려가는 속력이 빠름에 따라 감속의 정도는 작아지고, 올라가는 속력이 빠름에 따라 감속의 정도가 커지는 D 제어를 실시하게 된다. 또한, 급정지구간이나, 사용자가 위로 올라가는 속력이 빠르게 검출되는 경우 또는 사용자의 모션 정보가 검출되지 않는 경우는 구동 롤러(130)를 빠르게 감속하여 정지하게 된다.

단계 S150 : 상기 과정을 통하여 제어장치(300)에 의해 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러 제어 속력이 결정되면, 제어장치(300)는 결정된 구동 롤러(130)의 가속, 감속 정도에 따라 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러(130)의 속력을 롤러 구동수단(140)을 통해 변경하여 제어하게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 구동 롤러(130)의 회전에 따라 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)를 이용하는 슬로프 시뮬레이터(100)에서 사용자의 모션에 대한 이미지를 취득하고, 취득된 이미지를 분석함으로써 이를 기초로 스키 연습 진행에 필요한 여러 가지 다양한 정보를 산출하며, 이를 토대로 사용자의 속도 및 위치에 맞춰 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러(130) 속도를 조절함으로써 사용자의 다양한 자세 및 속도 조절 연습을 가능하게 한다.

이러한 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

[부호의 설명]

100 : 슬로프 시뮬레이터 110 : 베이스 프레임

120 : 회전벨트 130 : 구동 롤러

140 : 롤러 구동수단 150 : 경사 조절부

151 : 회동 브라켓 152 : 프레임 승강수단

200 : 센싱장치 300 : 제어장치

400 : 프로젝터 450 : 스크린

Claims

구동 롤러(130)의 회전에 따라 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)가 베이스 프레임(110)에 설치되어 사용자가 스키 연습을 수행할 수 있도록 하는 슬로프 시뮬레이터(100)가 구비된 스키 연습 장치에 있어서,

상기 슬로프 시뮬레이터(100)의 상부 일측에 설치되어, 사용자의 스키 연습에 따른 운동 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 사용자 모션 정보를 검출하는 이미지 센싱 기반의 센싱장치(200)와;

상기 센싱장치(200)를 통하여 검출되는 사용자 모션 정보를 분석하여 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동을 제어하는 제어장치(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 1항에 있어서,

상기 센싱장치(200)는

상기 슬로프 시뮬레이터(100)의 회전벨트 위에서 스키 연습을 진행하는 사용자의 영상을 촬영하는 카메라 유닛과,

상기 카메라 유닛을 통해 촬영되는 영상을 분석하여 사용자의 위치, 자세, 속력을 포함하는 사용자 모션 정보를 획득하는 센싱 처리유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 2항에 있어서,

상기 센싱 처리유닛은

상기 카메라 유닛을 통해 촬영되는 이미지에서 슬로프 시뮬레이터(100)에 위치한 사용자 동작 영역을 검출하고,

상기 검출된 사용자 동작 영역에 사용자가 위치하는 경우 사용자가 이용하는 스키 장비의 패턴 또는 스키 장비에 부착된 마커의 패턴을 검출하며,

상기 검출된 패턴의 위치 및 각도 정보를 분석하여 사용자의 위치, 자세, 속력을 포함하는 사용자 모션 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 3항에 있어서,

상기 센싱 처리유닛은 사용자가 이용하는 왼쪽 및 오른쪽 스키 장비에 마커가 부착되어 마커의 패턴이 검출되는 경우,

이미지 프레임의 시간(t)과 왼쪽 스키 플레이트의 마커의 중심점 위치 및 각도(Lx(t), Ly(t), Langle(t))와, 오른쪽 스키 플레이트의 마커의 중심점 위치 및 각도(Rx(t), Ry(t), Rangle(t))를 이용하여, 사용자의 위치(Px(t), Py(t)), 사용자의 속력(Vx(t), Vy(t))을 다음의 수학식을 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.

[수학식]

(여기에서, Px(t-dt), Py(t-dt) : 이전 프레임에서 검출된 사용자의 x,y 방향 위치, dt: 이전 프레임과 현재 프레임간의 시간 차이)
제 1항에 있어서,

상기 제어장치(300)는 슬로프 시뮬레이터(100)에 구비된 구동 롤러(130)의 회전 속도를 감속 또는 가속하는 감속 및 가속 구간을 설정한 후,

상기 센싱장치(200)에서 검출된 사용자 모션 정보를 분석하여, 사용자 모션 정보 및 슬로프 시뮬레이터(100)의 감속 및 가속 구간에 따른 구동 롤러(130)의 제어 속력을 결정하고, 결정된 구동 롤러 제어 속력에 따라 구동 롤러(130)를 제어하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제어장치(300)는 슬로프 시뮬레이터(100)에서 무한궤도 운동을 하는 회전벨트(120)가 위로 올라가는 방향을 기준으로 아래쪽을 가속 구간으로, 위쪽을 감속 구간으로 설정하여, 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)의 가속 구간인 아래쪽에 위치하게 되면 구동 롤러(130)를 가속시켜 사용자를 위로 올려주고, 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)의 감속 구간인 위쪽 방향에 위치하게 되면 구동 롤러(130)를 감속시켜 사용자가 위로 더 이상 올라가지 않도록 하되,

상기 슬로프 시뮬레이터(100)의 감속 구간 상단을 급정지 구간으로 설정하여, 사용자가 급정지 구간에 위치하는 경우 안전을 위해 시뮬레이터의 구동 롤러(130)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제어장치(300)는 슬로프 시뮬레이터(100)의 감속 및 가속 구간이 설정되면,

상기 센싱장치(200)에서 검출된 사용자 모션 정보에 포함된 사용자의 위치와 자세 및 속력 정보와, 현재 슬로프 시뮬레이터(100)의 감속 및 가속 구간과 현재 구동 롤러(130)의 속력을 확인하여, 사용자가 슬로프 시뮬레이터(100)의 아래 또는 위쪽 방향에서 중앙 위치에 근접할 수 있도록 구동 롤러(130)의 제어 속력을 결정하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 7항에 있어서,

상기 제어장치(300)는 사용자 모션 정보와 슬로프 시뮬레이터(100)의 구동 롤러 속력을 확인하여 가속 및 감속 구간을 변경하되,

상기 구동 롤러(130)의 속력이 기준 속력보다 빠른 경우, 현재 설정된 가속 구간을 줄이고 감속 구간은 늘리며,

상기 구동 롤러(130)의 속력이 기준 속력보다 속력이 빠르지 않은 경우, 현재 감속 구간을 확인하여, 현재 감속 구간이 초기에 설정한 처음 감속 구간보다 크다면, 현재 설정된 가속 구간을 늘리고 감속 구간은 줄이며,

현재 감속 구간이 처음 감속 구간보다 크지 않다면 가속 및 감속 구간을 유지하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

상기 제어장치(300)는

상기 센싱장치(200)에서 검출된 사용자 모션 정보에 포함된 사용자의 현재 위치를 확인한 후,

사용자의 현재 위치가 가속 구간에 있는 경우, 사용자의 속력과 위치를 확인하여 구동 롤러(130)의 가속 및 감속 정도를 결정하고,

사용자의 현재 위치가 감속 구간에 있는 경우, 사용자의 속력과 위치를 확인하여, 구동 롤러(130)의 감속 정도를 결정하며,

사용자의 위치가 감속 구간의 상단에 설정된 급정지 구간에 도달하는 경우, 안전을 위해 구동 롤러(130)를 빠르게 감속하여 정지시키도록 구동 롤러(130)의 속력을 결정하는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 9항에 있어서,

상기 제어장치(300)는

상기 센싱장치(200)에 이상이 발생하여 센싱장치(200)를 통하여 모션 정보가 검출되지 않으면, 사용자의 안전을 위해 구동 롤러(130)를 빠르게 감속하여 정지시키는 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.
제 1항에 있어서,

상기 슬로프 시뮬레이터(100)의 일측에는 프로젝터(400) 및 스크린(450)이 구비되고,

상기 제어장치(300)에는 프로젝터(400)를 통하여 스크린(450)에 투영할 가상 스키장의 백그라운드 영상과 스키 시뮬레이션 영상을 생성하는 영상처리부와, 상기 영상처리부를 통하여 생성된 백그라운드 영상과 스키 시뮬레이션 영상을 프로젝터를 통해 스크린에 투영시켜 표출하는 실감장치 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 스키 연습 장치.