KR101968043B1 - 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 지면에 설치되는 판재 형상의 베이스유닛; 상기 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 변위 가능하게 구비되는 가동유닛; 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이에 설치되어 상기 가동유닛을 수직방향으로 탄성 지지하면서 기울어짐을 가능하게 하는 밸런스유닛; 상기 가동유닛의 상부에 구비되어 편심된 위치에 설치된 구동축에 의해 선택적으로 회동되는 메인턴유닛; 상기 메인유닛의 상부에 구비되어 조향력을 입력받아 회동하는 것으로 상기 메인유닛의 중심 위치에 회전축으로 지지되어 규제 회동되는 서브턴유닛으로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 자율주행차량이나 실제 차량을 비롯하여 다양한 형태와 목적을 갖는 탑승기기를 탑재하여 운용할 수 있으며, 특히 탑승자의 움직임에 연동하여 주행과 기울어짐 그리고 조향을 위한 방향조정 동작이 복합적으로 구현됨에 따라 제품에 대한 만족도를 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.

Description

다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템{MultI-experienced virtual reality interaction module system}

본 발명은 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자로부터 조작을 입력받는 다양한 입력요소를 장착하여 이를 기초로 조향과 기울어짐 그리고 방향조정 등의 다양한 동작을 복합적으로 구현할 수 있도록 하여 다양한 콘텐츠와 시뮬레이터의 활용성을 높이고 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템에 관한 것이다.

최근 들어 정보통신기술(information and communications technology)과 컴퓨터(Computer)의 급속한 기술발전을 기초로 다양한 센서와 전자기기들 그리고 기구적인 메카니즘을 접목시켜 사용자에게 보다 편리하고 유용한 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 대표적으로 가상현현실(virtual reality)을 응용한 다양한 가상현실 장치가 제안되고 있다.

이러한 가상현실 장치는 동작구현기기에 컴퓨터를 연결하여 프로그램에 의한 가상 환경의 변화를 동작구현기기를 통하여 물리적인 변동을 나타나게 함으로써 사용자가 가상의 상황을 실제의 상황으로 인지하고 느낄 수 있도록 한 것으로, 구현 형태에 따라 6가지 정도로 나눠지는데 데스크탑형(Desktop Type), 투사형(Projected Type), 몰입형(Immersive Type), CAVE형(Computer-Assisted Virtual Environment Type), 원격조작형(Telepresence Type) 및 증강형(Augmented Type) 등이 있다.

데스크탑형 가상현실은 주로 산업 설계나 게임, 건축 등과 같은 분야에 사용되며 투사형 같은 경우는 주로 게임용으로 많이 사용되고, 몰입형은 사용자가 입체형 HMD(Head-Mounted Display)를 머리에 쓰고 컴퓨터가 가상으로 만든 공간에 활동하도록 만든것으로 주로 산업용으로 많이 쓰이며, CAVE형은 밀폐된 공간에서 다수의 사람들이 동시에 가상현실을 느낄 수 있도록 구현되어 있으며 주로 항공기의 모의 비행 및 군사용으로 많이 사용되고 있다. 그 외 원격조작형은 위험한 지역에 로봇을 보내 로봇을 통해 상호작용을 하도록 하는 일종의 원격환경이라 볼 수 있으며 증강형 가상현실은 실제 세계와 가상의 물체를 합성하는 경우로 산업분야나 의료 분야에 쓰일 것으로 예측하고 있다.

한편, 가상현실 체험을 위한 장치중 대표적인 것으로 사용자가 앉은 자세에서 대형의 스크린에서 보여지는 영상에 따라 의자, 자동차, 헬리콥터, 말 모양을 갖는 탑승기구가 위치 변위를 갖도록 한 탑승형이 널리 보급되어 있으며, 이러한 탑승형 시뮬레이션 장치는 의자나 말 모양의 탑승기구를 전·후·좌·우로 위치 변위시키거나 진동시키기 위해 다수의 유압 또는 공압 실린더를 탑승기구의 하부에 설치하고, 이들 실린더에 제어신호를 인가하여 다양한 동작을 구현하도록 하고 있다.

그러나 유압이나 공압 실린더를 이용한 탑승형 시뮬레이션 장치는 위치 제어신호를 공압 또는 유압 제어신호로 변환하여 하고 또한 압력 전달매체의 압축 조건이 충족되어야 하므로 설비가 복잡하고 제조비용이 높아지는 단점이 있으며, 이외에도 부피와 중량이 커짐에 따라 설치 장소에 제약을 받을 뿐만 아니라 동작 반응의 신속성이 떨어져 현실감을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1267964호의 ‘레이싱 코너링 시뮬레이션 장치’와, 대한민국 등록특허 제10-1267963호의 ‘커빙 시뮬레이션 장치’ 및 대한민국 등록특허 제10-1194699호의 ‘곡선트랙 시뮬레이션 장치’ 및 대한민국 등록특허 제10-1267965호의 ‘커브기능을 가진 실내 사이클 머신’ 및 대한민국 등록특허 제10-1530603호의 ‘전,후 이동이 가능한 커브트랙장치’ 및 대한민국 등록특허 제10-1534509호의 ‘커브트랙장치’ 를 제안하여 등록받은 바 있다.

상기와 같이 본 출원인이 출원하여 등록 받은 시뮬레이션 장치는 곡선트랙이나 코너링 및 커빙 등의 제한된 동작에 한정됨에 따라 다양한 동작구현이 불가하여 지속적인 재미와 흥미를 유발하기에는 부족한 단점이 있었다.

종래 기술로는 대한민국 등록 실용신안 제20-0184370호에서 '게임기와 연결된 자전거 운동 겸용의 승마 운동기구'가 제안된 바 있으나, 단순히 왕복운동하는 좌·우측 핸들과 회전운동하는 페달 및 스프링의 탄성에 의해 상·하 운동하는 안장으로 구성되어 실제 자전거의 주행에서 느끼는 움직임은 구현되지 못하는 단점이 있었다.

또 다른 종래 기술로는 대한민국 등록 실용신안 제20-0237973호에는 '사이클 머신'이 있으나, 이 역시 단순히 자전거를 실내에서 탈 수 있도록 자전거 바퀴와 맞닿는 3개의 롤러가 장착되어 자전거의 회전에 대한 반작용으로 역회전만 하는 기능이 구현되어 있어 동작이 단조롭고 제한적이어서 체험효과가 낮은 문제점이 있었다.

즉, 종래 기술에 따른 사이클 체감형 시뮬레이션 장치는 탑승자의 조향조작과 능동적인 움직임이 그대로 반영되지 못하고 단순히 조향력에 따른 소정각도로의 방향 전환 정도에 불과하여 체험만족도를 높이는데 한계가 있으며, 특히 고가의 액츄에이터를 복수 구비하여 동작을 구현 제어하는 방식이어서 탑승자가 갖는 이질감이 클 뿐만 아니라 경제적인 제작과 보급이 곤란하고 운동효과가 낮은 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2011-0049307호(2011.05.23.), ‘커브기능을 가진 실내 사이클 머신’ 및 대한민국 특허출원 제10-2013-0093027호(2013.08.05.), ‘커브트랙장치’및 대한민국 특허출원 제10-2015-0135092호(2015.09.24.), ‘체감형 시뮬레이터 장치’및 대한민국 특허출원 제10-2016-0148190호(2016.11.08.),‘가상현실 어트랙션 장치’등을 출원하여 등록받은 바 있다.

그러나, 본 출원인이 선 출원한 종래 기술은 탑승자로부터 조작력을 입력받아 조향력과 움직임 등에 연동하여 주행과 기울어짐 그리고 방향조절 등의 동작구현을 통해 체험효과를 높이도록 되어 있는 즉, 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 하고 있으나 사용 용도나 목적에 맞게 제작됨에 따라 경제적인 양산이 곤란하고 범용성을 갖는 장치로의 활용이 떨어지는 단점이 있었다.

등록특허공보 제10-1267965호(2013.05.21.), ‘커브기능을 가진 실내 사이클 머신’ 등록특허공보 제10-1194699호(2012.10.19.),‘곡선트랙 시뮬레이션 장치’ 공개특허공보 제10-2017-0036205호(2017.04.03.), 체감형 시뮬레이터 장치’ 등록특허공보 제10-1803507호(2017.11.24.),‘멀티플레이가 가능한 트레드밀’ 등록특허공보 제10-1778199호(2017.09.07.), 가상현실 어트랙션 장치’ 등록특허공보 제10-1748401호(2017.06.12.),‘가상현실 어트랙션 제어방법 및 시스템’

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자와 시스템간의 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 하여 조작력을 기초로 방향조절과 기울어짐의 동작구현을 복합적으로 구현가능하도록 하면서 사용용도나 목적에 맞는 다양한 탑승용 장비를 장착하여 운영될 수 있는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 지면에 설치되는 판재 형상의 베이스유닛; 상기 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 변위 가능하게 구비되는 가동유닛; 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이에 설치되어 상기 가동유닛을 수직방향으로 탄성 지지하면서 기울어짐을 가능하게 하는 밸런스유닛; 상기 가동유닛의 상부에 구비되어 편심된 위치에 설치된 구동축에 의해 선택적으로 회동되는 메인턴유닛; 상기 메인턴유닛의 상부에 구비되어 조향력을 입력받아 회동하는 것으로 상기 메인유닛의 중심 위치에 회전축으로 지지되어 규제 회동되는 서브턴유닛으로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 밸런스 유닛은, 상기 베이스유닛에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 가동유닛에 형성된 구멍에 슬라이드 끼움되는 가이드축 및 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이의 가이드축 일단에 끼워져 상기 가동유닛을 탄성지지하는 스프링으로 이루어진 밸런서; 상기 베이스유닛의 상면 중앙에 반구체로 돌출된 피벗 및 이에 상대하는 상기 가동유닛의 저면 중앙에 상기 피벗의 일부가 삽입되어 방향에 제한없이 기울어짐을 지지하는 반구홈의 홀더로 이루어진 틸팅부로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 가동유닛은 상부 일측의 편심 위치에 설치되어 선택적으로 정,역 방향의 구동력을 생성하는 메인모터 및 상기 메인모터에 연결되어 연동하는 것으로 상기 메인턴유닛의 하면에 연결되어 편심 회전시키는 구동축으로 이루어진 편심구동부를 구비하고;, 상기 메인턴유닛은 상기 구동축을 중심으로 회동될 때 상기 가동유닛의 상면에 구름 접촉되는 복수의 턴캐스터가 구비되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 서브턴유닛은 일측 상부로 돌출되어 좌,우 방향으로 회전 조향력을 입력받는 조향부; 상기 조향부에 연결되어 연동되는 것으로 상기 메인턴유닛에 형성된 관통된 윈도우를 통해 그 하측으로 돌출되게 구비되되 상기 조향부를 중심으로 일정간격 이격된 위치에서 좌,우 방향으로 이동되며 끝단부에 바퀴가 구비된 조향휠부; 상기 메인턴유닛의 하부에 고정 설치되는 것으로 벨트모터에 의해 순환 이동되는 것으로 상기 바퀴가 구름 접촉되는 트랙벨트를 구비한 조향트랙부로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 서브턴유닛은 그 상측에 사용자가 탑승하는 탑승좌석 및 탑승자가 조향 조작력을 작용하는 조향조작부를 구비한 탑승기기가 장착되되, 사용자로부터 작용하는 조향 조작력에 연동하여 상기 서브턴유닛의 회전각도를 검출하는 조향감지센서가 구비되고;, 상기 메인턴유닛은 상기 조향감지센서에 연결되어 검출정보를 인가받아 설정각도를 초과하는 경우 상기 편심구동부에 제어신호를 인가하여 메인턴유닛을 회전시키는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은, 사용자로부터 다양한 조작력을 입력받는 운동요소를 갖춘 탑승기기나 또는 차량 등을 탑재하여 주행과 기울어짐 그리고 조향을 위한 방향조정 동작을 복합적으로 구현가능하므로 다양한 게임요소를 가진 콘텐츠로나 시뮬레이터로의 개발 가능성을 높이고, 차별화된 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 외관을 나타낸 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 4 내지 도 8은 본 발명의 요부 구성을 설명하기 위한 부분 사시도,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 제어구성을 설명하기 위한 블록도,
도 12 및 도 15는 본 발명의 동작 구성을 나타낸 예시도,
도 16은 본 발명이 적용된 실시례를 나타낸 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 외관을 나타낸 사시도이다.

도면에는 지면에 설치되는 판재 형상이 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 수직 방향으로 탄력적으로 변위 가능하면서 전,후 및 좌,우 방향으로 기울어짐을 구현할 수 있도록 지지되는 가동유닛(20)과, 상기 가동유닛(20)의 상부에 구비되는 커버요소인 하우징(h)과, 상기 하우징(h)의 상부에 구비되어 사용자가 탑승할 수 있는 좌석과 조향 조작이 가능한 탑승기기(미도시)가 탑재되는 서브턴유닛(50)으로 이루어진 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도로서, 도 2는 도 1을 위에서 바라본 상태에서의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1을 아래측에서 바라본 상태에서의 분해사시도이다.

도면에는 지면에 설치되는 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상측에 간격을 두고 이격설치되는 것으로 밸런스유닛(30)에 의해 지지되는 가동유닛(20)과, 이 가동유닛(20)의 상부에 직사각통체의 하우징(h)내에 수용되는 것으로 개방된 하우징(h)의 상부측에 그 일부가 노출 구비되는 것으로 중심부에는 회전축(cs)이 마련되는 메인턴유닛(40)과, 상기 메인턴유닛(40)의 상부에 구비되어 회전축(cs)을 중심으로 회전되게 구비되는 것으로 일측 상부에는 조향력을 입력받기 위한 조향부(51)가 제공되는 판재 형상의 서브턴유닛(50)으로 이루어진 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 요부 구성을 설명하기 위한 부분 사시도로서, 도 4는 서브턴유닛(50)과 메인턴유닛(40)이 서로 분리된 상태에서 주요 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 서브턴유닛(50)과 메인턴유닛(40)이 조립된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5를 아래측에서 바라본 상태를 나타낸 사시도이고, 도 7은 메인턴유닛(40)의 주요 구성요소로를 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 서브턴유닛(50)을 회동시키기 위한 요소인 조향부(51) 및 조향휠부(53) 및 조향트랙부(41)의 연결 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도이다.

도면에는 후술할 탑승기기가 상부면에 장착되어 사용자가 조작하는 조향 조작력에 연동하여 좌,우 0~45도 각도 내에서 회전 변위를 갖는 서브턴유닛(50)과, 상기 서브턴유닛(50)의 하측에 위치되는 것으로 상기 가동유닛(20)에 설치된 구동력을 받아 회전되는 구동축(21b)에 의해 편심 회전되는 메인턴유닛(40)과, 상기 가동유닛(20)의 상부 일측에 설치되는 조향부(51) 및 이 조향부(51)에 연결되는 조향휠부(53) 및 이 조향휠부(53)의 일 요소와 구름 접촉되는 조향트랙부(41)로 이루어진 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도이다.

도면에는 지면에 설치되는 것으로 판재 형상으로 구비되되 선택적으로 높낮이 조절을 위한 부재가 구비되거나 또는 이동을 위한 바퀴 등이 구비될 수 있는 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 밸런스유닛(30)에 의해 수직방향으로 탄력 지지됨과 아울러 전,후 및 좌,우 방향으로 기울어짐 구현이 가능하도록 지지되는 가동유닛(20)과, 상기 가동유닛(20)의 상부에 간격을 두고 위치되되 상기 가동유닛(20)의 전방 또는 후방 어느 한쪽으로 편심되는 위치에 설치되는 편심구동부(21)에 의해 편심회전되는 메인턴유닛(40)과, 상기 메인턴유닛(40)의 상부에 구비되어 사용자로부터 조향력을 입력받기 위한 조향부(51)가 설치되는 것으로 사용자의 조작력에 연동하여 소정각도 좌,우 방향으로 회전되는 서브턴유닛(50)으로 이루어진 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

도 11은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템의 제어구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도면에는 서브턴유닛(50)의 회전 각도를 검출하는 조향감지센서(57)와, 이 조향감지센서(57)에서 검출된 각도정보를 인가받아 편심구동부(21)에 제어신호를 인가하여 메인턴유닛(40)을 좌측 또는 우측 방향으로 회전시키는 컨트롤러(55)를 포함하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

도 12 및 도 15는 본 발명의 동작 구성을 나타낸 예시도로서, 도 12는 서브턴유닛(50)의 회동 상태를 나타낸 사시도이고, 도 13은 서브턴유닛(50)이 설정치 이상으로 회동되었을 때 컨트롤러(55)의 제어신호를 인가받은 편심구동부(21)가 메인턴유닛(40)을 서브턴유닛(50)의 회동 방향에 대하여 추가 회동이 이루어지도록 한 상태를 나타낸 것이다.

그리고, 도 14는 서브턴유닛(50)과 메인턴유닛(40)을 탑재한 가동유닛(20)의 전,후 기울기를 설명하기 위한 것으로 도면에는 조향입력부가 위치한 쪽이 하향 기울어진 상태를 나타낸 것이고, 도 15는 서브턴유닛(50)과 메인턴유닛(40)을 탑재한 가동유닛(20)의 좌,우 방향으로의 기울기 동작을 설명하기 위한 것으로 도면에는 좌측 부분이 하향 기울어진 상태를 나타낸 것이다.

도 16은 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 적용된 일 실시례를 나타낸 사시도이다.

도면에는 서브턴유닛(50)의 상부에 사용자가 탑승하는 탑승좌석(110)과, 이 탑승좌석의 전방측에 구비되어 사용자가 조향 조작력을 가할 수 있도록 통상의 스티어링휠 등의 조작요소로 이루어진 조향조작부(130)가 마련된 탑승기기(100)가 설치되며, 사용자가 조향조작부(130)를 좌측 또는 우측으로 조향조작력을 가하면, 이 조향조작부(130)에 연결된 조향부(51) 및 조향휠부(53)가 조향트랙부(41)와의 상호 구름 접촉에 의해 수동조작에 의한 방향 전환이 이루어지고, 사용자가 몸을 전,후 또는 좌,우로 체중을 이동시키면 상기 가동유닛(20)은 밸런스유닛(30)에 의해 기울어짐 동작 연출이 가능한 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)이 도시되어 있다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)은, 상측으로 각종 구성요소가 설치되는 공간을 제공하도록 판재 형상으로 제공되는 것으로 지면에 설치되는 베이스유닛(10)과, 상기 베이스유닛(10)의 상부에 간격을 두고 수직 방향으로 탄성지지를 받도록 구비됨과 아울러 전,후 및 좌,우 방향으로 자유롭게 기울어질 수 있도록 구비되는 가동유닛(20)과, 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20) 사이에 설치되어 상기 가동유닛(20)을 수직 방향으로 탄성 지지하는 밸런서(31) 및 가동유닛(20)의 기울어짐을 구현하는 틸팅부(33)로 이루어진 밸런스유닛(30)과, 상기 가동유닛(20)의 상부에 간격을 두고 구비되어 편심된 위치에 설치된 편심구동부(21)에 의해 선택적으로 구동 회동되는 메인턴유닛(40)과, 상기 메인턴유닛(40)의 상부에 구비되어 조향력을 입력받아 회동하는 것으로 상기 메인턴유닛(40)의 중심 위치에 회전축(cs)으로 지지되어 좌,우 방향으로 회동되는 서브턴유닛(50)으로 구성된다.

베이스유닛(10)은 지면에 설치되는 판재 형상의 부재로서, 하면에는 지면에 안정되게 접촉될 수 있도록 받침부재가 구비되거나 수평 조절을 위한 높낮이조절부재 또는 이동을 위한 캐스터 등이 구비될 수 있으며, 후술할 가동유닛(20), 밸런스유닛(30), 메인턴유닛(40), 서브턴유닛(50)을 비롯한 탑승기기(100)가 설치되는 요소이다.

가동유닛(20)은 상기 베이스유닛(10)의 상부에 간격을 두고 설치되는 것으로 판재 형상의 부재로 제공되며, 후술할 밸런스유닛(30)을 구성하는 밸런서(31)와 틸팅부(33)에 의해 상·하 방향으로의 탄성 지지력을 작용받도록 구비됨과 아울러 전,후 및 좌,우 방향으로의 기울어짐이 가능하도록 구비되는 요소이다.

이러한 가동유닛(20)은 탑승기기(100)를 올려 놓을 수 있을 정도의 면적을 갖는 서브턴유닛(50) 및 메인턴유닛(40)을 거치하는 것으로 상면의 일부가 개방된 사각통체 형상의 커버요소인 하우징(h)에 의해 감싸지는 구성이다.

여기서 하우징(h)은 상기 가동유닛(20)과 메인턴유닛(40)의 사이에 배치되는 각종 구성부품이 외부에 노출되지 않도록 차폐시키는 요소이다.

한편, 본 발명에서의 가동유닛(20)은 상부 일측의 편심된 위치에 편심구동부(21)가 설치되며, 이때의 상기 편심구동부(21)는 후술할 컨트롤러(55)로부터 제어신호를 인가받아 정방향 또는 역방향으로의 회전 구동력을 생성하여 후술할 메인턴유닛(40)을 회동시키는 요소이다.

즉, 상기 가동유닛(20)은 후술할 조향부(51)와 반대되는 위치에 편심구동부(21)가 마련되는데, 이때의 상기 편심구동부(21)는 선택적으로 정,역 방향의 구동력을 생성하는 메인모터(21a)와, 이 메인모터(21a)에 연결되어 회전 구동력을 전달받아 회전하는 것으로 상기 메인턴유닛(40)의 하면에 연결되어 편심 회전시키는 구동축(21b)으로 이루어진다.

이때의 상기 구동축(21b)과 메인모터(21a)는 도면에서 보는 바와 같이 일체로 구비되거나 또는 상기 구동축(21b)만 상기 가동유닛(20)과 메인턴유닛(40)의 전방향 또는 후방향 어느 한쪽으로 치우치는 위치에 편심되게 설치하고, 이 구동축에 벨트나 기어 등의 동력전달요소를 이용하여 메인모터를 연결하는 것도 가능할 것이다.

밸런스유닛(30)은 크게 밸런서(31)와 틸팅부(33)로 구성된다.

상기 밸런서(31)는 상기 베이스유닛(10)에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 가동유닛(20)에 형성된 관통된 구멍을 통과하여 슬라이드 끼움되는 가이드축(31a)과, 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20) 사이의 가동유닛(20)의 일단에 끼워져 수직 방향으로 탄성지지력을 작용하는 스프링(31b)으로 구성된다. 이러한 밸런서(31)는 도면에서 보는 바와 같이 상기 가동유닛(20)을 안정되게 지지하여야 하므로 네모서리 측에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 틸팅부(33)는 상기 베이스유닛(10)의 상면 중앙에 구비되는 반구체로 돌출된 피벗(33a)과, 이 피벗(33a)과 상대하는 상기 가동유닛(20)의 저면 중앙에 위치되는 상기 제2커버(13)의 일부가 삽입되어 방향에 제한없이 기울어짐을 구현하는 반구형의 홈을 형성한 홀더(33b)로 구성된다.

메인턴유닛(40)은 상기 가동유닛(20)의 상부에 간격을 두고 설치되어 상기 편심구동부(21)에 의해 선택적으로 좌,우 방향으로 회동되는 요소로, 그 하면에는 상기 구동축(21b)을 중심으로 회동될 때 상기 가동유닛(20)의 상면에 구름접촉되는 복수의 턴캐스터(35)가 구비된다.

이때의 턴캐스터(35)는 도면에서 보는 바와 같이 상기 메인턴유닛(40)의 하면 테두리측에 설치되어 상기 메인턴유닛(40)의 회동시 타 부품과 위치 간섭되지 않도록 설치되어 있다.

서브턴유닛(50)은 상기 메인턴유닛(40)의 상부에 간격을 두고 배치되되, 상기 메인턴유닛(40)과는 회전축(cs)으로 회전 가능하게 연결 지지되는 구성으로, 그 상측에 사용자가 탑승하는 탑승좌석(110) 및 탑승자가 조향 조작력을 작용하는 조향조작부(130)를 구비한 탑승기기(100)가 장착되는 요소이다.

상기 회전축(cs)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 메인턴유닛(40)과 서브턴유닛(50)의 중심에 위치되어 있으며, 상기 서브턴유닛(50)이 상기 메인턴유닛(40)을 중심으로 자유롭게 회전될 수 있도록 베어링축이 사용된다.

한편, 상기 서브턴유닛(50)은 일측 상부로 조향부(51)가 구비되는데, 이때의 상기 조향부(51)는 상기 편심구동부(21)와는 반대되는 위치에 구비된다. 즉, 상기 조향부(51)가 도 1을 기준으로 우측에 위치하면 편심구동부(21)는 좌측으로 편심된 위치에 구비되는 것이 바람직하며, 이는 사탑승자가 조향력을 작용하여 서브턴유닛(50)이 소정각도 좌측 또는 우측으로 회동을 이룬 상태에서 설정각도 이상의 회전동작이 일어나면 편심구동부(21)가 동일한 방향으로 구동 회전하여 메인턴유닛(40)을 회전시킴으로써 탑승자가 급선회에 따른 체감을 높이도록 하기 때문이다.

상기 조향부(51)는 축요소로 제공되는데 도 8을 참조하면 일측에 링크(51a)로 연결된 조향휠부(53)의 종동축(53c)이 회전 가능하게 구비되며, 상기 조향부의 하단에는 구동기어(51b)가 일체로 구비된다. 그리고, 상기 조향휠부(53)는 상기 링크(51a)의 일측에 상단이 회전 가능하게 축끼움되는 종동축(53c)이 구비되고, 이 종동축(53c)의 일단에는 상기 구동기어(51b)와 기어교합되는 종동기어(53b)가 구비되고, 이 종동축(53c)의 끝단에는 바퀴(53a)가 구비된다.

상기 조향휠부(53)의 바퀴(53a)는 상기 메인턴유닛(40)의 하부에 고정 설치된 조향트랙부(41)에 구름 접촉되도록 구성되는데, 이때의 상기 조향트랙부(41)는 상기 바퀴(53a)가 구름 접촉하여 굴러갈 수 있도록 벨트모터(41b)에 의해 순환 이동되는 트랙벨트(41a)를 구비하는 구성이다.

이러한 조향트랙부(41)는 도 8을 참조하면 통상의 트래드밀과 유사한 구성으로, 무한궤도로 순환되는 트랙벨트(41a)가 한 쌍의 롤러에 감겨져 있는 구성이며, 이들 한 쌍의 롤러 중 어느 하나는 벨트모터(41b)에 연결되어 구동력을 전달받는 것에 의해 상기 트랙벨트(41a)는 구동 순환 이동된다.

한편, 상기 조향트랙부(41)의 트랙벨트(41a)에 접촉하여 굴러가는 바퀴(53a)를 구비한 조향휠부(53)는 조향부(51)와 연결되어 있으므로, 탑승자가 조향력을 작용하면 축요소인 조향부(51)가 시계 또는 반시계 방향으로 회전을 이루고, 이 회전에 의해 링크(51a)와 구동기어(51b)가 상기 조향휠부(53)와 연결되어 있으므로 결과적으로 상기 조향휠부(53)의 종동축(53c)을 회전시키고, 이 종동축(53c)의 회전에 의해 바퀴(53a)가 조향트랙부(41)의 트랙벨트(41a) 위에서 변위가 일어나게 된다.

또한, 본 발명에서의 서브턴유닛(50)은 탑승자로부터 작용하는 조향 조작력에 연동하여 상기 서브턴유닛(50)의 회전각도를 검출하는 조향감지센서(57)가 구비된다.

그리고, 상기 메인턴유닛(40)은 상기 조향감지센서(57)에 연결되어 검출정보를 인가받는 것으로 상기 서브턴유닛(50)이 설정된 각도를 초과한 각도 변위가 일어나는 경우 상기 편심구동부(21)에 제어신호를 인가하여 메인턴유닛(40)을 회동 방향으로 추가 급선회시키도록 제어하는 컨트롤러(55)를 포함한다.

한편, 본 발명에서의 상기 컨트롤러(55)는 상기 서브턴유닛(50)의 회전 각도를 기준으로 상기 편심구동부(21)의 메인모터(21a)를 제어하는 구성을 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상기 서브턴유닛(50)의 회전 각도와 함께 상기 트랙벨트(41a)의 속도를 검출하여 이를 기초로 편심구동부(21)를 구성하는 메인모터(21a)의 회전 각도와 회전 속도를 제어하는 것도 가능할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 서브턴유닛(50)의 상부에 다양한 형태와 기능을 가진 탑승기기(100)를 장치하여 사용할 수 있는 것으로, 탑승자가 조향조작력을 가하면 상기 조향조작력은 조향부(51)를 통해 조향휠부(53)에 전달되고, 상기 조향휠부(53)에 전달된 조향력은 바퀴(53a)를 통해 트랙벨트(41a)에 작용함에 따라 결과적으로 상기 조향부(51)의 바퀴(53a)는 조향력이 작용하는 방향으로 이동된다.

이러한 상태에서 상기 서브턴유닛(50)의 회전 각도는 조향감지센서(57)에 의해 실시간 감지되고 있으며, 감지정보는 컨트롤러(55)에 인가된다.

한편, 탑승자가 조향력을 크게 작용하는 경우 예컨대, 설정된 조향허용 각도가 15°일 때 탑승자가 조향력을 15°이상으로 작용하는 경우 조향감지센서(57)는 이를 감지하여 컨트롤러(55)에 감지정보를 인가하고, 상기 컨트롤러(55)는 상기 편심구동부(21)에 제어신호를 인가하여 상기 메인모터(21a)를 탑승자가 조작하는 조향 방향으로 메인모터(21a)를 구동시키면 탑승자는 급격한 선회에 따른 체감효과를 느낄 수 있게 된다.

또한, 탑승자는 탑승좌석에서 체중을 전,후 또는 좌,우 방향으로 이동시키면 밸런스유닛(30)을 구성하는 밸런서(31)에 의해 탑승좌석이 설치된 가동유닛(20) 전체에 대한 기울어짐 현상을 구현할 수 있으며, 틸팅부(33)를 구성하는 스프링(31b)에 의해 위치 복귀가 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명의 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템은 탑승자인 사용자와 시스템간의 상호 작용성을 갖는 인터랙션 기반으로 하여 조작력을 기초로 방향조절과 기울어짐의 동작구현을 복합적으로 구현 가능하도록 하면서 사용용도나 목적에 맞는 다양한 형태와 기능을 갖는 탑승기기를 장착할 수 있으므로, 경제적인 양산과 유지관리가 가능할 뿐만 아니라 콘텐츠 개발에 대한 자유도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템
10 : 베이스유닛 20 : 가동유닛
21 : 편심구동부 21a : 메인모터
21b : 구동축 30 : 밸런스유닛
31 : 밸런서 31a : 가이드축
31b : 스프링 33 : 틸팅부
33a : 피벗 33b : 홀더
35 : 턴캐스터 40 : 메인턴유닛
41 : 조향트랙부 45 : 컨트롤러
50 : 서브턴유닛 51 : 조향부
53 : 조향휠부 53a : 바퀴
55 : 조향트랙부 55a : 트랙벨트
55b : 벨트모터 57 : 조향감지센서
cs : 회전축 회전축 h : 하우징

Claims (5)

1. 지면에 설치되는 판재 형상의 베이스유닛;
   상기 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 변위 가능하게 구비되는 가동유닛;
   상기 베이스유닛과 가동유닛 사이에 설치되어 상기 가동유닛을 수직방향으로 탄성 지지하면서 기울어짐을 가능하게 하는 밸런스유닛;
   상기 가동유닛의 상부에 구비되어 편심된 위치에 설치된 구동축에 의해 선택적으로 회동되는 메인턴유닛;
   상기 메인턴유닛의 상부에 구비되어 조향력을 입력받아 회동하는 것으로 상기 메인턴유닛의 중심 위치에 회전축으로 지지되어 규제 회동되는 서브턴유닛;
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 밸런스 유닛은,
   상기 베이스유닛에 하단이 고정되고 상단은 수직방향으로 연장되어 상기 가동유닛에 형성된 구멍에 슬라이드 끼움되는 가이드축 및 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이의 가이드축 일단에 끼워져 상기 가동유닛을 탄성지지하는 스프링으로 이루어진 밸런서;
   상기 베이스유닛의 상면 중앙에 반구체로 돌출된 피벗 및 이에 상대하는 상기 가동유닛의 저면 중앙에 상기 피벗의 일부가 삽입되어 방향에 제한없이 기울어짐을 지지하는 반구홈의 홀더로 이루어진 틸팅부;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 가동유닛은 상부 일측의 편심 위치에 설치되어 선택적으로 정,역 방향의 구동력을 생성하는 메인모터 및 상기 메인모터에 연결되어 연동하는 것으로 상기 메인턴유닛의 하면에 연결되어 편심 회전시키는 구동축으로 이루어진 편심구동부를 구비하고,
   상기 메인턴유닛은 상기 구동축을 중심으로 회동될 때 상기 가동유닛의 상면에 구름 접촉되는 복수의 턴캐스터가 구비되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 서브턴유닛은 일측 상부로 돌출되어 좌,우 방향으로 회전 조향력을 입력받는 조향부;
   상기 조향부에 연결되어 연동되는 것으로 상기 메인턴유닛에 형성된 관통된 윈도우를 통해 그 하측으로 돌출되게 구비되되 상기 조향부를 중심으로 일정간격 이격된 위치에서 좌,우 방향으로 이동되며 끝단부에 바퀴가 구비된 조향휠부;
   상기 메인턴유닛의 하부에 고정 설치되는 것으로 벨트모터에 의해 순환 이동되는 것으로 상기 바퀴가 구름 접촉되는 트랙벨트를 구비한 조향트랙부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 가동유닛은 상부 일측의 편심 위치에 설치되어 선택적으로 정,역 방향의 구동력을 생성하는 메인모터 및 상기 메인모터에 연결되어 연동하는 것으로 상기 메인턴유닛의 하면에 연결되어 편심 회전시키는 구동축으로 이루어진 편심구동부를 구비하고,
   상기 서브턴유닛은 그 상측에 사용자가 탑승하는 탑승좌석 및 탑승자가 조향 조작력을 작용하는 조향조작부를 구비한 탑승기기가 장착되되, 사용자로부터 작용하는 조향 조작력에 연동하여 상기 서브턴유닛의 회전각도를 검출하는 조향감지센서가 구비되고,
   상기 메인턴유닛은 상기 조향감지센서에 연결되어 검출정보를 인가받아 설정각도를 초과하는 경우 상기 편심구동부에 제어신호를 인가하여 메인턴유닛을 회전시키는 컨트롤러;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중체험이 가능한 가상현실 인터랙션 모듈시스템.

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