KR20200047149A - 실시간으로 작동하는 체험 유닛 - Google Patents

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KR20200047149A
KR20200047149A KR1020180129247A KR20180129247A KR20200047149A KR 20200047149 A KR20200047149 A KR 20200047149A KR 1020180129247 A KR1020180129247 A KR 1020180129247A KR 20180129247 A KR20180129247 A KR 20180129247A KR 20200047149 A KR20200047149 A KR 20200047149A
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정용찬
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주식회사 상화
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Abstract

실시간으로 작동하는 체험 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간으로 작동하는 체험 유닛은 실시간으로 탑승객에게 가상 현실에 따른 컨텐츠를 제공하고 모션에 따른 안정적인 작동이 이루어지는 실시간으로 작동하는 체험 유닛을 제공한다.

Description

실시간으로 작동하는 체험 유닛{Real-time operating experience units}
본 발명은 3D 게임 엔진의 UI(user Interface)를 이용하여 복수의 로봇 암(Robot Arm)을 실시간으로 제어할 수 있는 것으로서, 보다 상세하게는 실시간으로 작동하는 체험 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 반복적인 작업이 수행되는 자동화 생산라인 또는 제조현장에서는 제조용 로봇이 사용된다.
상기 제조용 로봇은 자동차, 반도체 또는 전기전자와 같이 다양한 산업 현장에서 사용되고 있으나, 작업자와의 충돌 또는 상기 로봇 암의 파손을 방지하기 위해 다양한 안정 장비가 구비된 조건에서 사용되고 있다.
최근에는 제조현장을 벗어나 의료, 공연, 영화, 놀이동산, 광고 분야 에서와 같이 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 로봇이 사용되고 있으며, 일 예로 광고용 홍보 효과를 위한 로봇 암이 사용되고 있다.
또한 상기 로봇 암 중 영상과 함께 물리적 움직임을 제공하는 가상현실 장비에도 사용되고 있다. 여기서 가상현실(Virtual Reality, VR)이란 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 생성하고, 가상현실을 체험하는 사람이 실제 주변 상황 또는 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 의미한다.
이러한 가상현실은 인공현실, 사이버 공간, 가상세계, 가상환경, 합성환경, 인공환경 등으로도 불리고 있다.
가상현실의 사용 목적은 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고도 실제 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 하는 것으로서, 최근에는 교육, 고급 프로그래밍, 원격조작 등의 분야에 응용되고 있다.
상기 로봇 암은 일 예로 제조현장에서 사용될 때 정해진 구간에서 사전에 입력된 경로를 따라 움직이면서 반복적인 작업을 수행하게 된다.
이 경우 단순 반복 작업에는 로봇 암이 유리할 수 있으나, 각종 공연, 영화, 놀이동산, 광고 분야 에서와 같이 다양한 상황에 따라 다양한 모션으로 구동할 경우에는 제한이 따르게 된다.
일 예로 최근에는 각종 테마파크에 로봇 암을 이용한 놀이기구 또는 체험기구가 등장하고 있으며, 복수의 탑승객이 상기 로봇 암에 탑승하여 다양한 체험을 경험하고 있다.
이와 같이 사용되는 로봇 암은 탑승객이 직접적으로 이동을 조정할 수 있는 수준에 까지 발전하고 있는데, 복수의 탑승객이 상호 간에 대전 또는 미션을 실행하면서 조정을 할 때 실시간으로 이동이 끊기지 않고 안정적으로 작동할 수 있는 조건과, 다양한 콘텐츠를 상기 탑승객에게 제공하여 작동 가능한 수준을 요구하고 있다.
대한민국등록특허 제10-1673978호(1026년 11월 2일)
본 발명의 실시 예들은 복수의 로봇 암에 대한 실시간 제어 및 시뮬레이션된 모션 데이터에 대한 제어를 안전하게 수행할 수 있으며, 탑승객에게 다양한 가상 현실 컨텐츠를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛은 복수의 탑승객이 서로 마주보며 각각 이격된 위치에서 탑승 하기 위해 구비된 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)과, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 일단이 연결되고, 타단이 지면에 지지된 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)과, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)에 구비된 센서부(130, 130a)와, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 작동 영역(operating area)에서 움직이도록 상기 탑승객에 의해 조작이 이루어지는 조작부(140, 140a)를 포함하는 체험 유닛(100); 상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승한 후에 상기 탑승객의 안면에 착용되어 가상현실 영상을 제공하는 영상 유닛(200, 200a); 상기 체험 유닛(100)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)이 한계 작동 영역(Limit operating area)에서 시간에 따라 다양한 모션으로 이동 되도록 이동 궤적을 계산하고, 상기 영상 유닛(200, 200a)을 통해 상기 탑승객에게 표시되는 가상현실 영상과 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 통해 제공되는 3차원 움직임을 서로 간에 매칭시키기 위해 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)이 구비된 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300); 및 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)에서 전송된 데이터의 이상 유무를 판단한 후에 실시간으로 피드백을 통해 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)의 오작동을 방지하는 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)이 구비된 브릿지 플랫폼(400); 및 상기 브릿지 플랫폼(300)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 체험 유닛(100)의 시작과 종료 또는 위급 상황을 제어하는 운영 유닛(500)을 포함한다.
상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)은 탑승객이 탑승할 수 있는 복수개의 탑승 시트(111, 111a)가 구비되고, 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에는 조작부(140, 140a)가 각각 구비되되, 상기 조작부(140, 140a)에는 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a) 중 어느 하나의 탑승 시트에 구비되어 상기 각각의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동을 조작하기 위한 제1 조작부(141, 141a)를 포함한다.
상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)은 소정의 무게를 갖고 연결된 제1 지지부(121, 121a); 상기 제1 지지부(121, 121a)에서 방사 형태로 다수개가 연장되고 고정부재(2)를 매개로 바닥에 고정된 제2 지지부(122, 122a)를 포함한다.
상기 센서부(130, 130a)는 서로 마주보며 위치된 탑승체 유닛(110, 110a)의 현재 위치에 대한 상호 간의 상대적인 공간 인식과, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션에 따른 서로 간의 상대 위치에 따른 거리를 감지하는 제1 센서(131, 131a); 상기 영상 유닛(200, 200a)에 구비되어 상기 탑승객의 음성을 감지하기 위한 제2 센서(132, 132a); 상기 탑승객의 체온과 맥박을 감지하기 위한 제3 센서(133, 133a); 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 움직임에 따른 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 제4 센서(134, 134a)를 포함한다.
상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)은 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에 의해 계산된 최소 이동 궤적을 상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)으로 전송하되, 상기 탑승객에 의한 조작부(140, 140a)의 조작 방향과 조작 유무에 따라 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 시간에 따라 가속 또는 감속으로 속도 가변이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 각각 위치된 현 위치를 기준으로 상기 조작부(140, 140a)가 전방 또는 상측 또는 우측 또는 시계 방향으로 조작될 경우 양의 방향으로 정의되고, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 증가되며, 상기 조작부(140, 140a)가 후방 또는 하측 또는 좌측 또는 반 시계 방향으로 조작될 경우 음의 방향으로 정의하며, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 감소되며, 상기 조작부(140, 140a)가 정지 상태로 조작될 경우 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동 속도가 감소되다가 정지되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 유닛(200, 200a)은 중력 방향을 기준으로 상기 영상 유닛(200, 200a)의 움직임에 따라 발생된 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)를 더 포함하고, 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)로부터 전달된 데이터와, 상기 제4 센서(134, 134a)를 통해 감지된 데이터를 각각 실시간으로 전달받아 현재 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션과 탑승객의 시야 변화에 따라 상기 영상 유닛(200, 200a)에 표시되는 가상현실 영상에 대한 보정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에 탑승한 탑승객 각각의 시야에 따른 영상 보정을 실시하여 상기 영상 유닛(200, 200a)에 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)과 실시간으로 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션에 따른 각종 데이터가 실시간으로 피드백되기 위한 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)을 더 포함한다.
상기 체험 유닛(100)에는 상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 각각 탑승하기 위해 구비된 탑승대(800, 800a)가 구비되고, 상기 탑승대(800, 800a)에는 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 향해 전후 방향으로 상기 탑승대(800, 800a)를 이동시키기 위한 실린더 유닛(810, 810a)이 구비된다.
본 발명의 실시 예들은 복수의 탑승객이 실시간으로 로봇 암 유닛의 모션에 따른 가상 현실 컨텐츠를 다양하게 체험하고, 로봇 암 유닛의 모션에 따른 가속과 감속이 부드럽게 이루어지므로 충격 발생이 최소화 될 수 있어 만족도가 향상된다.
본 발명의 실시 예들은 로봇 암 유닛이 모션에 따라 배경 유닛을 통해 추가 적인 컨텐츠를 제공할 수 있어 탑승객들은 보다 다양하고 역동적인 가상 현실 이미지를 체험할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛에 구비된 센서부의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영상 유닛을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛의 시간에 따른 목표 속도를 일 예로 도시한 그래프.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛에 구비된 탑승대와 실린더 유닛을 도시한 도면.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛의 구성을 도시한 블록도 이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛을 도시한 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 실시간으로 작동되는 체험 유닛에 구비된 센서부의 구성을 도시한 블록도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예는 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 복수의 탑승객이 탑승한 상태로 실시간으로 조작을 실시하고, 각종 콘텐츠(게임, 영화, 공간 탐험)를 경험할 수 있도록 3D게임 엔진을 기반으로 다양한 그래픽 화면과 시뮬레이션을 통한 로봇 암의 모션 구동을 손쉽게 실시 및 체험할 수 있다.
본 실시 예는 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)을 제어하기 위해 후술할 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)과 체험 유닛 플랫폼(150, 150a) 사이에 브릿지 플랫폼(400)을 구성하여 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)에서 설정된 모션 데이터가 상기 브릿지 플랫폼(400)에 의해 한번 더 제어된 후에 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)의 모션 제어가 이루어진다.
상기 브릿지 플랫폼(400)은 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)에서 모션 불가능한 데이터가 입력될 경우 상기 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)에 데이터가 전송되지 않도록 제어가 가능하여 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)에 대한 정확한 작동과 안전 사고 발생을 예방할 수 있다.
이와 같이 상기 브릿지 플랫폼(400)이 구비될 경우 로봇 암 유닛(120, 120a)의 모션에 따른 안정성이 향상되고, 각종 긴급 상황에서도 체험자의 안전 사고 발생을 최소화 할 수 있다.
또한 본 실시 예는 로봇 암 유닛(120, 120a)이 2기 또는 3기 이상인 경우에도 각각 실시간으로 모션 제어가 가능해지고, 개별 로봇 암 유닛의 모션에 따른 한계성과 모션 도중 충돌이 발생되기 이전에 안전하게 제어할 수 있다.
참고로 전술한 모션(motion)은 다축으로 이루어진 로봇 암 유닛(120, 120a)이 시간에 따라 소정의 속도로 이동 또는 회전이 이루어지는 움직임(movement) 또는 동작을 의미한다.
이를 위해 본 실시 예는 복수의 탑승객이 서로 마주보며 각각 이격된 위치에서 탑승 하기 위해 구비된 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)과, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 일단이 연결되고, 타단이 지면에 지지된 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)과, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)에 구비된 센서부(130, 130a)와, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 작동 영역(operating area)에서 움직이도록 상기 탑승객에 의해 조작이 이루어지는 조작부(140, 140a)를 포함하는 체험 유닛(100)이 구비된다.
그리고 상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승한 후에 상기 탑승객의 안면에 착용되어 가상현실 영상을 제공하는 영상 유닛(200, 200a)과, 상기 체험 유닛(100)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)이 한계 작동 영역(Limit operating area)에서 시간에 따라 다양한 모션으로 이동 되도록 이동 궤적을 계산하고, 상기 영상 유닛(200, 200a)을 통해 상기 탑승객에게 표시되는 가상현실 영상과 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 통해 제공되는 3차원 움직임을 서로 간에 매칭시키기 위해 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)이 구비된 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300) 및 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)에서 전송된 데이터의 이상 유무를 판단한 후에 실시간으로 피드백을 통해 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)의 오작동을 방지하는 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)이 구비된 브릿지 플랫폼(400)이 구비된다.
또한 상기 브릿지 플랫폼(40)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 체험 유닛(100)의 시작과 종료 또는 위급 상황을 제어하는 운영 유닛(500)을 포함한다.
상기 체험 유닛(100)은 도면 기준으로 모두 4명의 탑승객이 탑승 가능한 복수개의 탑승 시트(111, 111a)가 구비되고, 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에는 조작부(140, 140a)가 각각 구비된다.
상기 탑승 시트(111, 111a)에는 탑승객이 이탈되지 않도록 어깨를 선택적으로 구속하는 안전 바(112, 112a)가 구비된다. 상기 안전 바(112, 112a)는 상기 브릿지 플랫폼(400)에 의해 작동이 제어된다.
본 실시 예는 복수의 탑승객이 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승한 후에 안면에 영상 유닛(200, 200a)을 착용하고 가상 현실 컨텐츠를 경험하는데, 상기 영상 유닛(200, 200a)은 일 예로 머리 장착형 가상현실 장비(HMD: Head Mounted Display)로 한정하여 설명하나 다른 장비로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
상기 HMD는 사용자가 360도 가상현실 영상을 시각으로 관람하기 위한 플랫폼 중 가장 범용적으로 사용되는 것으로 머리에 장착한 후 고개를 움직이거나 시야의 방향을 전환하여 전방위로 가상 현실 영상을 관람할 수 있는 인터페이스를 갖는 장비를 말한다.
탑승객은 탑승 시트(111, 111a)에 앉은 상태로 상기 영상 유닛(200, 200a)을 안면에 착용할 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동에 따른 3차원 영상을 영상 유닛(200, 200a)를 통해 서로 실시간으로 체험할 수 있다.
상기 영상 유닛(200, 200a)에는 카메라 유닛(50, 50a)이 구비되어 있어 서로 마주보며 이격된 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 움직임에 따른 데이터를 실시간으로 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)으로 제공한다.
상기 영상 유닛(200, 200a)은 중력 방향을 기준으로 상기 영상 유닛(200, 200a)의 움직임에 따라 발생된 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)를 더 포함한다.
상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)는 일 예로 가속도 센서와 자이로 센서가 사용되며 유사 기능을 하는 다른 센서가 사용될 수 있다.
탑승체 유닛(110, 110a)은 탑승객의 시야와 다른 각도와 회전 시간으로 작동된다. 이 경우 탑승객이 착용한 영상 유닛(200, 200a)으로 보여지는 영상은 1인칭 시점으로 탑승체 유닛(110, 110a)의 물리적인 모션에 의해 발생된 차이만큼 시야 역보정이 필요하게 된다.
본 실시 예는 탑승객에게 안정적인 시야 확보를 위해 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션에 따라 발생된 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 제4 센서(134, 134a)가 구비되어 있어 상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)와 함께 영상 유닛(200, 200a)을 통해 탑승객에게 제공되는 영상의 불안정성을 최소화 할 수 있어 탑승객의 만족도를 향상시킬 수 있다.
상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)와 제4 센서(134, 134a)의 작동 관계는 센서부(130, 130a)를 설명하면서 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 조작부(140, 140a)에는 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a) 중 어느 하나의 탑승 시트에 구비되어 상기 각각의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동을 조작하기 위한 제1 조작부(141, 141a)를 포함한다.
조작부(140, 140a)는 한 명의 탑승객 만이 로봇 암 유닛(120, 120a)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어 체험 유닛(100)이 게임형으로 사용될 경우 1명은 조작을 담당하고, 다른 1명은 무기에 대한 조작을 담당하며, 다른 1명은 방어를 위한 조작을 담당하고, 다른 1명은 모션에 필요한 다른 조작을 담당하도록 제2 내지 제n 조작부로 구성된다.
상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)은 소정의 무게를 갖고 연결된 제1 지지부(121, 121a)와, 상기 제1 지지부(121, 121a)에서 방사 형태로 다수개가 연장되고 고정부재(2)를 매개로 바닥에 고정된 제2 지지부(122, 122a)를 포함한다.
상기 로봇 암 유닛(120, 120a)은 복수의 탑승객이 탑승하므로 다양한 모션에 따라 하중이 다양하게 발생되고, 모션의 방향에 따라 순간적으로 집중 하중이 발생된다.
본 실시 예는 이러한 로봇 암 유닛(120, 120a)의 모션에 따른 안정적인 지지를 위해 원통 형태로 제1 지지부(121, 121a)가 구비된다. 상기 제1 지지부(121, 121a)는 톤 단위의 무게를 지지하고, 후술할 제2 지지부(122, 122a)의 안정적인 설치를 위해 구비된다.
상기 제2 지지부(122, 122a)는 일 예로 도면에 도시된 바와 같이 소정의 길이로 연장된 플레이트가 사용되고, 고정부재(2)에 의해 바닥에 고정된다.
상기 제2 지지부(112, 112a)는 방사 형태로 연장되므로 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)이 전후방 또는 좌우측 또는 상하측 어느 방향으로 이동하는 경우에도 집중 하중이 분산되므로 로봇 암 유닛(120, 120a)이 좌굴되거나 불안정하게 이동되는 현상이 예방된다.
상기 센서부(130, 130a)는 서로 마주보며 위치된 탑승체 유닛(110, 110a)의 현재 위치에 대한 상호 간의 상대적인 공간 인식과, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션에 따른 서로 간의 상대 위치에 따른 거리를 감지하는 제1 센서(131, 131a)와, 상기 영상 유닛(200, 200a)에 구비되어 상기 탑승객의 음성을 감지하기 위한 제2 센서(132, 132a)와, 상기 탑승객의 체온과 맥박을 감지하기 위한 제3 센서(133, 133a)와, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 움직임에 따른 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 제4 센서(134, 134a)를 포함한다.
상기 제1 센서(131, 131a)는 일 예로 공간센서가 사용되므로 서로 마주보며 상대적으로 움직이는 로봇 암 유닛(120, 120a)의 정확한 모션을 감지할 수 있다.
상기 제1 센서(131, 131a)는 이격 거리에 따른 깊이와 공간을 인식하고, 가상 현실에 대한 데이터를 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)으로 전송한다.
상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)은 입력된 데이터를 기반으로 서로 간에 상대 이동하는 로봇 암 유닛(120, 120a)의 모션에 따른 이동 궤적을 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에서 연산한다.
제2 센서(132, 132a)는 일 예로 마이크가 사용되고, 탑승객이 사용하는 다양한 음성 데이터가 입력될 경우 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에서 데이터 베이스화 시켜 저장한다.
일 예로 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 긴급 상황에서 자주 사용되는 표현을 사전에 저장하고, 탑승객이 로봇 암 유닛(120, 120a)이 작동 도중에 n회 반복적으로 사용할 경우 위급 상황으로 판단하는 데이터로 사용된다.
이 경우 로봇 암 유닛(120, 120a)은 운영 유닛(500)에 의해 긴급 정지될 수 있어 안전 사고를 사전에 예방할 수 있다.
상기 제3 센서(133, 133a)는 상기 탑승객이 손으로 파지하는 안전 바(112, 112a)에 구비되므로 현재 탑승객의 신체 정보 데이터가 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)으로 제공된다.
일 예로 상기 탑승객의 체온 또는 맥박이 기준 체온 또는 기준 맥박을 급격히 초과 하여 안정화되지 못할 경우 위급 상황으로 판단하는 데이터로 사용된다. 이 경우 로봇 암 유닛(120, 120a)은 운영 유닛(500)에 의해 긴급 정지될 수 있어 안전 사고를 사전에 예방할 수 있다.
제4 센서(134, 134a)는 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)와 동일한 가속도 센서 또는 자이로 센서가 사용된다.
유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)로부터 전달된 데이터와, 상기 제4 센서(134, 134a)를 통해 감지된 데이터를 각각 실시간으로 전달받아 현재 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션과 탑승객의 시야 변화에 따라 상기 영상 유닛(200, 200a)에 표시되는 가상현실 영상에 대한 보정을 실시간으로 실시한다.
특히 본 실시 예는 탑승객이 착용한 영상 유닛(200, 200a)으로 표시되는 가상현실 영상에 대한 응답성과 안정성이 동시에 향상되도록 후술할 브릿지 플랫폼(400)이 아닌 유저 인터페이스 플랫폼(300)에서 시야 역보정이 이루어진다.
상기 시야 역보정은 탑승객의 다양한 움직임에 따른 안정적인 시야를 제공할 수 있고, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션을 가능하게 하므로 탑승객은 보다 역동적인 가상 현실을 실시간으로 체험할 수 있다.
시야 역보정은 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에서 제어되며, 일 예로 탑승객이 현재 유지하고 있는 시야에 따라 상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)에서 감지된 데이터에서 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 현재 모션에 따라 상기 제4 센서(134, 134a)에서 감지된 데이터의 차이를 연산(감산)하여 시야 역보정이 이루어진다.
본 실시 예는 탑승객의 다양한 시야각과 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션에 따른 시야각을 연산함으로써 상기 탑승객에게 보다 현실성 있는 영상을 제공할 수 있다.
상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에 탑승한 탑승객 각각의 시야에 따른 영상 보정을 실시하여 상기 영상 유닛(200, 200a)에 실시간으로 시야 역보정을 통한 안정성 있는 가상 현실 영상을 제공한다.
상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)은 3차원 게임 엔진이 사용되고, 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에 의해 한 쌍의 로봇 암(120, 120a)의 다양한 모션에 따른 이동 경로가 계산된 후에 상기 브릿지 플랫폼(400)으로 전송된다.
그리고 상기 이동 경로는 브릿지 플랫폼(400)에서 상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)과 실시간으로 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션에 따른 각종 데이터가 실시간으로 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)을 경유하여 상기 한 상의 로봇 암(120, 120a)의 모션으로 피드백 된다.
특히 본 실시 예는 상기 유저 인터페이스 플랫폼(300)에 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)이 구비되므로 상기 탑승체 유닛(110, 110a)을 통해 전달된 실시간 데이터가 대부분 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)을 통해 피드백 되지 않는 조건에서도 실시간으로 제어된다.
상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)의 위치는 탑승체 유닛(110, 110a)의 작동에 따라 보다 빠르게 반응하고 제어할 수 있으므로 응답성이 향상되고, 복수의 탑승체 유닛이 구비되는 경우에도 다양한 모션에 대한 연산과 제어가 가능해진다.
첨부된 도 5를 참조하여 설명하며, X축은 탑승체 유닛의 모션에 따른 시간을 나타낸 것이고, Y축은 목표 속도를 나타낸 것이다.
유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)은 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에 의해 계산된 최소 이동 궤적을 상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)으로 전송하되, 상기 탑승객에 의한 조작부(140, 140a)의 조작 방향과 조작 유무에 따라 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 시간에 따라 가속 또는 감속으로 속도 가변이 이루어진다.
일 예로 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 각각 위치된 현 위치를 기준으로 상기 조작부(140, 140a)가 전방 또는 상측 또는 우측 또는 시계 방향으로 조작될 경우 양의 방향으로 정의되고, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 증가되며 그래프의 우측 상부로 이동하는 기울기(P1)를 갖는 이동 궤적이 발생된다.
특히 본 실시 예는 P1위치에서 이동 궤적이 우측 하부로 이동하여 P2위치까지 이동된다. 상기 P1위치 까지는 탑승객이 조작부(140, 140a)를 이용하여 전방 또는 상측 또는 우측 또는 시계 방향으로 조작한 경우에 해당된다.
일 예로 상기 조작부(140, 140a)가 후방 또는 하측 또는 좌측 또는 반 시계 방향으로 조작될 경우 음의 방향으로 정의하며, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 감소되며, 상기 그래프의 우측 하부인 P2를 향해 이동하는 기울기를 갖는 이동 궤적이 발생된다.
여기서 P1위치는 시간을 기준으로 보다 세부적으로 구간화 시킬 경우 제1 위치(P1a)와 제2 위치(P1b)로 세분화 되고, 상기 제1 위치(P1a)에서 제2 위치(P1b)로 이동되는 구간에서 시간에 따른 속도의 감속이 이루어진다.
즉 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)는 이동 속도가 시간에 따라 감속되면서 급격하게 속도 변화가 발생되지 않으므로 탑승 시트(111, 111a)의 덜컥거림이나 충격 발생이 최소화 되므로 부드러운 감속이 유지된다.
따라서 탑승객이 노인이나 여성 및 어린이일 경우에도 충격으로 인한 쇼크 또는 어지러움 또는 멀미 발생을 방지할 수 있어 안전한 탑승이 이루어진다.
상기 탑승체 유닛(110, 110a)은 사용자가 조작부(140, 140a)를 조작하여 후방 또는 하측 또는 좌측 또는 반 시계 방향으로 조작할 경우 P2위치로 이동되며 시간에 따른 속도 변화가 기울기로 도시된 바와 같이 빨라지므로 탑승객이 탑승 시트(111, 111a)에서 역동적인 움직임을 체험할 수 있다.
일 예로 상기 조작부(140, 140a)가 정지 상태로 조작될 경우 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동 속도가 감소되다가 최종적으로 정지되고, 그래프로 도시하지 않았으나 시간에 따른 속도 변화가 없이 수평 방향으로 수평하게 연장된다.
상기 체험 유닛(100, 100a)과 상기 유저 인터페이스 플랫폼(300, 300a)은 조작부(140, 140a)의 조작에 따른 데이터가 서로 간에 유선 또는 무선 중에 어느 하나로 선택되는 통신 방식을 통해 실시간으로 데이터 전송이 이루어지도록 구성된다.
상기 통신 방식은 현재 사용되는 대부분의 유선 또는 무선 방식이 모두 적용 가능하며, 인터넷 연결 방식으로의 결합도 가능할 수 있다.
브릿지 플랫폼(400)은 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)과 12ms의 속도로 데이터의 송신과 수신이 이루어지고, 상기 운영 유닛(500)으로 부터 실시간으로 데이터 전송이 이루어지도록 연결된다.
상기 브릿지 플랫폼(400)은 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)이 한계 작동 영역(operating area)을 벗어나거나, 작동 중에 서로 간에 근접하여 충돌 영역으로 근접할 경우 충돌 가능 상태로 판단하는 등의 전반적인 모션 및 안전 관련된 데이터에 대한 처리가 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)을 통해 구현된다.
상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)은 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)의 모션이 실제 탑승객에 의해 작동되는 조작부(140, 140a)의 조작에 따른 명령과 일치하는지 여부와, 상기 로봇 암 유닛(120, 120a)의 실제 모션에 따른 이동 궤적이 정확하게 일치하는지 판단한다.
만약 불일치할 경우 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)으로 제어 신호를 출력하여 오차 범위가 최소화 되도록 제어하고, 피드백 되는 신호를 다시 입력 받아 정확하게 모션이 이루어지는지 판단하여 조작에 따른 실제 모션이 일치하도록 제어한다.
이를 통해 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)의 안정적인 작동과 함께 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 안정적인 거동을 동시에 도모할 수 있다.
상기 운영 유닛(500)은 탑승객이 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에 탑승하기 이전 또는 탑승이 모두 종료된 이후 또는 위급 상황을 제어하기 위해 구비되고, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 비상 정지를 위해 운영된다.
따라서 탑승객이 위급한 상황에 처할 경우 즉시 탑승체 유닛(110, 110a)의 작동을 중지시킬 수 있다.
본 실시 예는 상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)과 실시간으로 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션에 따른 각종 데이터가 실시간으로 피드백되기 위한 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)을 더 포함한다.
상기 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)은 탑승체 유닛(110, 110a)의 작동에 필요한 제어 명형을 상기 브릿지 플랫폼(400)에 구비된 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)과 서로 피드백하면서 작동된다.
첨부된 도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 체험 유닛(100)에는 상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 각각 탑승하기 위해 구비된 탑승대(800, 800a)가 구비되고, 상기 탑승대(800, 800a)에는 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 향해 전후 방향으로 상기 탑승대(800, 800a)를 이동시키기 위한 실린더 유닛(810, 810a)이 구비된다.
상기 탑승대(800, 800a)는 탑승객이 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승하기 이전에는 실린더 유닛(810, 810a)이 작동되지 않으므로 복수의 탑승객이 상기 탑승체 유닛(110, 110a)에 안전하게 탑승할 수 있다.
탑승객이 모두 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승한 이후에는 상기 실린더 유닛(810, 810a)이 작동되고, 상기 탑승대(800, 800a)는 상기 탑승체 유닛(100, 110a)에서 소정의 거리로 이격된다.
상기 실린더 유닛(810, 810a)과 함께 상기 탑승대(800, 800a)의 양측면(이동 방향)에는 상기 실린더 유닛(810, 810a)의 안정적인 이동을 가이드 하기 위해 봉 형태로 이루어진 슬라이딩 바(820, 820a)와, 상기 슬라이딩 바(820, 820a)에 삽입된 슬라이딩 홀더(830, 830a)가 구비되어 있어 이동에 따른 안정적인 슬라이딩을 가능하게 한다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 100a : 체험 유닛
110, 110a : 탑승체 유닛
120, 120a : 로봇 암 유닛
130, 130a : 센서부
140, 140a : 조작부
150, 150a : 체험 유닛 플랫폼
200, 200a : 표시 유닛
300 : 유저 인터페이스 플랫폼
400 : 브릿지 플랫폼
500 : 운영 유닛

Claims (10)

  1. 복수의 탑승객이 서로 마주보며 각각 이격된 위치에서 탑승 하기 위해 구비된 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)과, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 일단이 연결되고, 타단이 지면에 지지된 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)과, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)에 구비된 센서부(130, 130a)와, 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 작동 영역(operating area)에서 움직이도록 상기 탑승객에 의해 조작이 이루어지는 조작부(140, 140a)를 포함하는 체험 유닛(100);
    상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 탑승한 후에 상기 탑승객의 안면에 착용되어 가상현실 영상을 제공하는 영상 유닛(200, 200a);
    상기 체험 유닛(100)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)이 한계 작동 영역(Limit operating area)에서 시간에 따라 다양한 모션으로 이동 되도록 이동 궤적을 계산하고, 상기 영상 유닛(200, 200a)을 통해 상기 탑승객에게 표시되는 가상현실 영상과 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 통해 제공되는 3차원 움직임을 서로 간에 매칭시키기 위해 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)이 구비된 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300);
    상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)에서 전송된 데이터의 이상 유무를 판단한 후에 실시간으로 피드백을 통해 상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)의 오작동을 방지하는 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)이 구비된 브릿지 플랫폼(400); 및
    상기 브릿지 플랫폼(300)과 실시간으로 데이터 전송이 가능하도록 유선 또는 무선 방식 중의 어느 한 방식으로 연결되고, 상기 체험 유닛(100)의 시작과 종료 또는 위급 상황을 제어하는 운영 유닛(500)을 포함하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)은 탑승객이 탑승할 수 있는 복수개의 탑승 시트(111, 111a)가 구비되고, 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에는 조작부(140, 140a)가 각각 구비되되,
    상기 조작부(140, 140a)에는 상기 복수개의 탑승 시트(111, 111a) 중 어느 하나의 탑승 시트에 구비되어 상기 각각의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동을 조작하기 위한 제1 조작부(141, 141a)를 포함하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로봇 암 유닛(120, 120a)은 소정의 무게를 갖고 연결된 제1 지지부(121, 121a);
    상기 제1 지지부(121, 121a)에서 방사 형태로 다수개가 연장되고 고정부재(2)를 매개로 바닥에 고정된 제2 지지부(122, 122a)를 포함하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부(130, 130a)는 서로 마주보며 위치된 탑승체 유닛(110, 110a)의 현재 위치에 대한 상호 간의 상대적인 공간 인식과, 상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 다양한 모션에 따른 서로 간의 상대 위치에 따른 거리를 감지하는 제1 센서(131, 131a);
    상기 영상 유닛(200, 200a)에 구비되어 상기 탑승객의 음성을 감지하기 위한 제2 센서(132, 132a);
    상기 탑승객의 체온과 맥박을 감지하기 위한 제3 센서(133, 133a);
    상기 탑승체 유닛(110, 110a)의 움직임에 따른 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 제4 센서(134, 134a)를 포함하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스(user interface) 플랫폼(300)은 상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)에 의해 계산된 최소 이동 궤적을 상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)으로 전송하되, 상기 탑승객에 의한 조작부(140, 140a)의 조작 방향과 조작 유무에 따라 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 시간에 따라 가속 또는 감속으로 속도 가변이 이루어지는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)이 각각 위치된 현 위치를 기준으로 상기 조작부(140, 140a)가 전방 또는 상측 또는 우측 또는 시계 방향으로 조작될 경우 양의 방향으로 정의되고, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 증가되며,
    상기 조작부(140, 140a)가 후방 또는 하측 또는 좌측 또는 반 시계 방향으로 조작될 경우 음의 방향으로 정의하며, 상기 한 쌍의 탑승체(110, 110a)의 이동 속도가 감소되며,
    상기 조작부(140, 140a)가 정지 상태로 조작될 경우 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 이동 속도가 감소되다가 정지되는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 영상 유닛(200, 200a)은 중력 방향을 기준으로 상기 영상 유닛(200, 200a)의 움직임에 따라 발생된 기울어진 각도와, 시간당 회전하는 각도를 감지하는 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)를 더 포함하고,
    상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 상기 영상 유닛 감지 센서(210, 210a)로부터 전달된 데이터와, 상기 제4 센서(134, 134a)를 통해 감지된 데이터를 각각 실시간으로 전달받아 현재 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션과 탑승객의 시야 변화에 따라 상기 영상 유닛(200, 200a)에 표시되는 가상현실 영상에 대한 보정을 실시하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스 플랫폼 연산 유닛(310)은 복수개의 탑승 시트(111, 111a)에 탑승한 탑승객 각각의 시야에 따른 영상 보정을 실시하여 상기 영상 유닛(200, 200a)에 실시간으로 제공하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 브릿지 플랫폼 연산 유닛(410)과 실시간으로 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)의 모션에 따른 각종 데이터가 실시간으로 피드백되기 위한 체험 유닛 플랫폼(150, 150a)을 더 포함하는 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 체험 유닛(100)에는 상기 탑승객이 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)에 각각 탑승하기 위해 구비된 탑승대(800, 800a)가 구비되고,
    상기 탑승대(800, 800a)에는 상기 한 쌍의 탑승체 유닛(110, 110a)을 향해 전후 방향으로 상기 탑승대(800, 800a)를 이동시키기 위한 실린더 유닛(810, 810a)이 구비된 실시간으로 작동하는 체험 유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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