KR101969442B1

KR101969442B1 - Swimming Simulator

Info

Publication number: KR101969442B1
Application number: KR1020180024142A
Authority: KR
Inventors: 구칠효
Original assignee: 주식회사 바로텍시너지
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-04-16

Abstract

The present invention relates to a swimming simulator capable of practicing both treading and freestyle types by switching vertically or horizontally and naturally guiding movements of the shoulder and the pelvis during swimming. A direction of a direction changing drive body can be switched vertically or horizontally by driving a direction switching drive motor so that the treading exercise can be performed in a vertical standing state and the freestyle exercise can be performed in a horizontal lying state. Therefore, the swimming simulator can be used for various types of swimming exercises.

Description

수영 시뮬레이터 {Swimming Simulator}Swimming simulator {Swimming Simulator}

본 발명은 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수직 또는 수평으로 전환하여 입영과 자유형을 모두 연습할 수 있으며, 수영 동작 시 어깨와 골반의 움직임을 자연스럽게 가이드할 수 있는 수영 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a simulator, and more particularly, to a swim simulator capable of practicing both an entrance and a freehand by switching vertically or horizontally, and naturally guiding the movement of the shoulder and the pelvis during a swimming operation.

일반적으로 수영은 손과 발을 사용하여 물속에서 헤엄치는 것을 말한다. 최근 생존 수영의 중요성이 커지면서 생존 수영 교육에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 생존 수영법은 물에 빠졌을 때 구조되기까지 에너지를 덜 소비하면서 가능한 한 오래 물 위에 떠 있을 수 있도록 하는 방법이다.Swimming generally refers to swimming in the water using hands and feet. As the importance of survival swimming increases, interest in swimming education for survival is increasing. Survival swimming is a way to float on the water for as long as possible while consuming less energy until it is rescued when it falls into the water.

이처럼 생존 수영은 물에 빠졌을 때 생명과 직결되기 때문에 학생은 물론 일반인에 이르기까지 다양한 계층에게 필요한 교육으로 각광받고 있다.As such, living swimming is directly related to life when falling into the water, so it is attracting attention to education for various classes from students to general people.

그러나 수영은 물속에서 교육이 이루어지기 때문에 수영 시설이 없으면 제대로된 교육이 이루어질 수 없다는 문제가 있다.However, since swimming is carried out in water, there is a problem that proper education can not be achieved without swimming facilities.

이와 관련해서 대한민국 등록특허공보 제10-1564841호에는 다양한 수영 자세로 자전거를 타면서, 수영장이 아니라도 수영을 연습할 수 있도록 하는 수영 연습 및 수영 동작 자전거가 공지되어 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1564841 discloses swimming practice and swimming bikes that allow a user to practice swimming without swimming in a variety of swim attitudes.

그러나 수영 자세로 자건거를 타면서 수영을 연습하기 때문에 수영 연습 효율이 떨어지고, 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.However, since swimming practice is practiced while riding a bicycle with a swimming posture, the efficiency of the swimming practice deteriorates, and there is a problem that it is difficult to know whether the practicing swimming posture is correct posture.

아울러 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0136699호에는 수영 동작을 실제 수영에 유사하게 구현할 수 있도록 함으로써 신체의 여러 부위에 대해 뛰어난 운동과를 제공하는 수영 동작 구현 운동기구가 공지되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0136699 discloses a swing motion exercise device that provides swing motion similar to an actual swim so as to provide excellent motion for various parts of the body.

그러나 이 공지 기술도 연습하는 수영 자세가 올바른 자세인지 알 수 없다는 문제가 있다.However, this technique has a problem that it is impossible to know whether the swimming posture to practice is correct posture.

이에 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2017-0024229호(입식 수영 시뮬레이터)에서 가상현실을 배경으로 착용한 로봇팔과 로봇다리의 동작을 따라서 수영 연습할 수 있도록 하여, 물밖에 실감나게 입영 동작 훈련을 할 수 있는 기술을 제안하였다.Therefore, the applicant of the present invention has been able to practice swimming according to the motion of a robot arm and a robot leg worn in the background of a virtual reality in Korean Patent Application No. 10-2017-0024229 (standing swimming simulator) And the like.

그러나 입식으로 사용자가 서서 입영 훈련만 할 수 있으므로, 그 용도가 제한적일 뿐만 아니라, 어깨와 엉덩이의 부자연스러운 움직임을 초래한다는 문제를 발견하게 되었다.However, since the user can stand and exercise only in the standing position, it is not only limited in its use but also causes unnatural movements of the shoulders and hips.

이에 본 출원인은 입영 뿐만 아니라 사용자가 수평으로 업드린 상태에서 자유영 훈련을 할 수 있도록 함과 동시에 어깨와 엉덩이의 움직임을 가이드해주는 축 역할을 하는 모터의 개수를 늘려 더욱 자연스러운 움직임으로 수영 훈련을 할 수 있는 기술을 안출하게 되었다.The present applicant has been able to exercise freely in a state where the user is upright in the horizontal position as well as in the exercise, and to increase the number of motors serving as a shaft for guiding the movement of the shoulders and hips, Technology.

KRKR 10-156484110-1564841 B1B1 KRKR 10-2013-013669910-2013-0136699 AA

본 발명의 목적은 시뮬레이터를 수직 또는 수평으로 전환할 수 있도록 하여 서서하는 입영뿐만 아니라, 수평으로 업드린 상태에서 하는 자유영을 선택적으로 연습할 수 있는 수영 시뮬레이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a swimming simulator capable of selectively exercising free standing in a state of being raised horizontally as well as standing and standing by allowing the simulator to be switched vertically or horizontally.

아울러 본 발명의 목적은 어깨와 엉덩이 관절의 움직임을 가이드하는 모터의 개수를 늘리고, 모터를 관절의 움직임 부위에 복수 배치하여 자연스런 수영 동작과 자유영 연습 시 비틀림 회전이 가능한 수영 시뮬레이터를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a swimming simulator capable of increasing the number of motors for guiding the movement of the shoulder and hip joints and arranging a plurality of motors in the movement regions of the joints to perform a natural swimming operation and a twist rotation in free exercise.

본 발명은 하부에 복수의 캐스터(10)가 설치되어 지지대 역할을 하는 한 쌍의 받침대(110)와, 상기 받침대(110)를 횡으로 연결해주는 연결판(120)과, 상기 받침대(110)의 중앙부에서 상부 방향으로 세워지는 수직기둥(130)과, 상기 수직기둥(130)의 상부에 설치되는 축결합구(140)와, 상기 축결합구(140) 상에 설치되는 방향전환 구동모터(150)가 구비된 하부베이스 몸체(100); 상기 하부베이스 몸체(100)의 상부에 위치하는 횡기둥(210)과, 상기 횡기둥(210)의 내측 중앙에서 전방으로 돌출되게 형성되는 베드 고정프레임(220)과, 상기 횡기둥(210)의 양옆에서 전방으로 돌출되게 형성되는 축고정 프레임(240)과, 상기 축고정 프레임(240)의 외측으로 돌출되어 상기 방향전환 구동모터(150)에 축결합되는 구동축(250)과, 상기 횡기둥(210)의 상부 중앙에서 상부 방향으로 돌출되는 하네스 고정기둥(280)과, 상기 하네스 고정기둥(280)에서 전면으로 돌출되는 하네스 고정부(290)가 구비되어 상기 방향전환 구동모터(150)의 회전에 의해 수직 또는 수평으로 구동하는 방향전환 구동체(200); 상기 베드 고정프레임(220)의 전면에서 이격되게 배치되며 사용자의 허리를 지지하는 허리 지지판(310)과, 상기 허리 지지판(310)의 후면에서 상기 베드 고정프레임(220)의 사이에 형성되는 베어링 하우징(320)과, 상기 베어링 하우징(320)의 하부에 설치되는 상체구동 모터(330)와, 상기 상체구동 모터(330)의 상부에서 상부 방향으로 연장되는 구동축(250)과, 상기 구동축(250)의 끝단에서 결합되어 상기 구동축(250)에 의해 회전하는 어깨 지지판(350)과, 상기 어깨 지지판(350)의 후방 상부에 형성되는 로봇팔 상부 고정판(360)을 구비하여 상기 상체구동 모터(330)의 회전에 따라 사용자의 몸통 롤링 동작을 가이드 해주는 상체 회전부(300); 상기 로봇팔 상부 고정판(360)의 전면에 한 쌍이 설치되어 사용자의 어깨 후면에 3축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 어깨 후면 구동부(410) 및 어깨 하부 구동부(420)와, 상기 어깨 하부 구동부(420)의 측면에 설치되어 어깨 측면에서 2축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 제1어깨측면 구동부(430) 및 제2어깨측면 구동부(440)를 구비하여, 상기 로봇팔 상부 고정판(360)의 전면에 한 쌍이 설치되어 사용자의 어깨와 팔꿈치 및 팔목에 착용이 가능하며, 사용자의 팔 동작을 최대한 자연스럽게 가이드해주는 로봇팔 조립체(400); 및 상기 횡기둥(210)의 중앙 하부에 설치되며, 사용자의 골반이 3축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 둔부 구동부(620)와 골반 회전부(630)가 둔부 후방에 구비하여, 한 쌍이 설치되어 사용자의 허벅지와 종아리 및 발목에 착용 가능하며, 사용자의 다리 동작을 로터리킥이 가능하도록 유도해주는 로봇다리 조립체(600);를 포함한다.The present invention relates to a caster according to the present invention which includes a pair of cradles 110 provided with a plurality of casters 10 at a lower portion thereof to serve as supports, a connecting plate 120 connecting the cradles 110 laterally, A vertical pillar 130 vertically installed at a central portion thereof, an axial coupling hole 140 provided at an upper portion of the vertical pillar 130, a direction switching drive motor 150 installed on the axial coupling hole 140, (100); A transverse post 210 located at the upper portion of the lower base body 100, a bed fixing frame 220 formed to protrude forward from an inner center of the transverse post 210, A drive shaft 250 protruding outward from the shaft fixing frame 240 and axially coupled to the direction switching drive motor 150, And a harness fixing part 290 protruding from the harness fixing column 280 to the front of the harness fixing part 280 so that the rotation of the direction switching driving motor 150 A direction switching actuator (200) which is driven vertically or horizontally; A waist supporting plate 310 spaced apart from the front of the bed fixing frame 220 and supporting a waist of a user and a bearing housing 310 formed between the back fixing surface of the waist supporting plate 310 and the bed fixing frame 220, A driving shaft 250 extending upward from the upper portion of the upper body driving motor 330 and a driving shaft 250 extending upward from the upper side of the upper body driving motor 330. The driving shaft 250 is connected to the driving shaft 250, And a robot arm upper fixing plate 360 formed at a rear upper portion of the shoulder support plate 350 to rotate the upper body driving motor 330. [ An upper body rotating part 300 for guiding a body rolling operation of the user in accordance with the rotation of the upper body part 300; A shoulder rear drive unit 410 and a shoulder lower drive unit 420 which are provided on the front surface of the robot arm upper fixed plate 360 so as to be movable in three axes on the back of a user's shoulder, A shoulder side driving part 430 and a second shoulder side driving part 440 provided on the side surface of the robot arm upper fixing plate 360 so as to be movable in two axes from the side of the shoulder, A robot arm assembly 400 which is installed in a pair and can be worn on the user's shoulders, elbows and wrists, and guides the movement of the user's arms naturally as much as possible; And a pair of pelvis rotation parts 630 and a pelvis rotation part 630 provided at the center of the transverse pillar 210 and provided at the rear of the buttocks so that the pelvis of the user can move in three axes, And a robot leg assembly 600 that can be worn on the thighs, calves, and ankles of the user, and guides the user's leg motion to enable a rotary kick.

아울러 본 발명의 상기 방향전환 구동체(200)는, 상기 횡기둥(210)의 양단에 형성된 상기 축고정 프레임(240)이 전방을 향해 돌출된 상태로 상기 구동축(250)이 상기 축결합구(140)에 축결합되며, 상기 횡기둥(210)은 상기 수직기둥(130)보다 후방에서 횡으로 가로지르도록 형성되어, 상기 하네스 고정기둥(280)을 중심으로 양 옆에 사용자의 수영동작을 위한 공간부(270)가 형성된다.The driving shaft 250 may be connected to the shaft coupling frame 240 in a state in which the shaft fixing frame 240 formed at both ends of the transverse column 210 protrudes forward, And the horizontal pillar 210 is transversely transverse to the vertical pillar 130 so as to be transversely transverse to the vertical pillar 130. The horizontal pillar 210 is disposed on both sides of the harness fixing pillar 280, The space portion 270 is formed.

나아가 본 발명의 방향전환 구동체(200)는, 상기 횡기둥(210)의 하부 양옆에서 하부 방향으로 돌출되게 형성되며, 내측에 복수의 무게추(262)가 설치되는 밸런스 프레임(260)을 더 포함한다.The directional switching body 200 of the present invention further includes a balance frame 260 protruding downward from both sides of the lower side of the transverse column 210 and having a plurality of weight weights 262 disposed inside thereof .

또한, 본 발명의 상기 상체 회전부(300)는, 상기 베어링 하우징(320)의 상단에 스토퍼핀(322)이 돌출 형성되고, 상기 구동축(250) 상에서 상기 스토퍼핀(322)이 형성된 위치에 설치되는 스토퍼(370)가 구비되며, 상기 스토퍼(370)에는 스토퍼 돌기(372)가 형성되고, 상기 구동축(250)의 회전 시 상기 스토퍼 돌기(372)가 상기 스토퍼핀(322)에 걸려서 상체가 회전할 수 있는 각도 범위 내로 회전이 제한된다.The upper body rotating part 300 of the present invention may be constructed such that a stopper pin 322 protrudes from the upper end of the bearing housing 320 and is installed at a position where the stopper pin 322 is formed on the drive shaft 250 A stopper protrusion 372 is formed in the stopper 370 and the stopper protrusion 372 is caught by the stopper pin 322 when the drive shaft 250 rotates so that the upper body is rotated The rotation is limited within an allowable angular range.

한편 본 발명의 상기 하박 조절부(470)의 끝단에 링크 구조를 통해 아래팔이 스컬링 동작이 가능하도록 해주는 종축 회전부(500)가 설치되되, 상기 종축 회전부(500)는, 상기 하박 조절부(470)의 끝단에 고정되는 고정 링크(510)와, 상기 고정 링크(510)의 일단에 설치되는 제1유동 링크(520)와, 상기 고정 링크(510)의 타단에 설치되는 제2유동 링크(530)와, 'T' 형상으로 세 개의 접점 중 일자형의 두 개의 접점에 상기 제1유동 링크(520)와 상기 제2유동 링크(530)이 각각 연결되는 제3유동 링크(540)와, 상기 제3유동 링크(540)의 나머지 하나의 접점에 사용자의 손을 고정하는 손 고정대(550)가 구비되어 링크 구조를 통해 아래팔이 스컬링 동작이 가능하도록 한다.The vertical rotation unit 500 is provided at the end of the bottom control unit 470 to allow the lower arm to perform a scalling operation through the link structure. The vertical rotation unit 500 includes the bottom control unit A first link 520 installed at one end of the fixed link 510 and a second link 450 installed at the other end of the fixed link 510, A third flow link 540 in which the first flow link 520 and the second flow link 530 are connected to two contact points of a single one of three contacts in a 'T' shape, A hand fastener (550) for fixing the user's hand to the other one of the contacts of the third flow link (540) is provided to allow the lower arm to perform a scalling operation through the link structure.

아울러 본 발명의 상기 로봇팔 조립체(400)는, 상기 제2어깨측면 구동부(440)의 하부에 설치되어 상박이 안착되어 사용자의 상박 길이에 따라 길이 조절이 가능한 상북 조절부(450)와, 상기 상북 조절부(450)의 하부에 설치되어 팔꿈치가 1축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 팔꿈치 관절부(460)와, 상기 팔꿈치 관절부(460)의 하부에 설치되어 사용자의 하박 길이에 따라 길이 조절이 가능한 하박 조절부(470)를 더 포함한다.In addition, the robot arm assembly 400 of the present invention includes a second upper arm adjusting unit 450 installed at a lower portion of the second shoulder side driving unit 440 and having an upper arm positioned to adjust the length according to the upper arm length of the user, An elbow joint portion 460 provided at a lower portion of the upper and lower control portion 450 to allow the elbow to move in a single axis direction and an elbow joint portion 460 installed at a lower portion of the elbow joint portion 460, And further includes a bottom drop control part 470.

또한, 본 발명의 상기 로봇다리 조립체(600)는, 상기 둔부 구동부(620)의 제1골반 모터(622)에는 제1골반 축(624)이 구비되고, 상기 골반 회전부(630)의 제2골반 모터(632)에 제2골반 축(633)과 제3골반 모터(634)에 제3골반 축(635)이 각각 구비되어, 상기 제1골반 축(624), 상기 제2골반 축(633) 및 상기 제3골반 축(635)이 3축을 이루되, 서로 번갈아가면서 링크되어 회전 가능하게 연결된다.The robot leg assembly 600 of the present invention is characterized in that the first pelvis motor 622 of the buttock driving unit 620 is provided with a first pelvis axis 624 and the second pelvis axis 624 of the hip- The second pelvis axis 633 and the third pelvis axis 634 are respectively provided to the motor 632 and the third pelvis motor 634 so that the first pelvis axis 624 and the second pelvis axis 633, And the third pelvic axis 635 are connected to each other in a rotatable manner while being alternately linked with each other in three axes.

본 발명은 방향전환 구동체(200)를 방향전환 구동모터(150)의 구동에 의해 수직 또는 수평으로 방향을 전환할 수 있도록 하여, 수직으로 세워진 상태에서는 입영 연습을 할 수 있고, 수평으로 눕혀진 상태에서는 자유영 연습을 선택적으로 할 수 있기 때문에 여러 종류의 수영 연습에 사용할 수 있는 효과가 있다.The present invention can turn the direction-switching drive body (200) vertically or horizontally by driving the direction-switching drive motor (150), so that it is possible to exercise in a standing state in a vertically erected state, There is an effect that can be used for various kinds of swimming practice because it is possible to exercise free exercise in the state.

나아가 본 발명은 방향전환 구동체(200)의 축고정 프레임(240)이 횡기둥(210)의 양단에서 전면으로 돌출된 상태에서 구동축(250)이 하부베이스 몸체(100)의 축결합구(140)에 설치되고, 횡기둥(210)이 수직기둥(130)의 후방으로 이격된 상태로 수직기둥(130)을 가로지르도록 형성되어 하네스 고정기둥(280)을 중심으로 양 옆에 빈 공간인 공간부(270)가 형성되도록 하여, 사용자의 수영 연습 시 팔 동작에 간섭이 없도록 하는 공간이 확보되는 효과가 있다.The driving shaft 250 is inserted into the shaft coupling hole 140 of the lower base body 100 in a state where the shaft fixing frame 240 of the direction switching actuator 200 protrudes from both ends of the horizontal shaft 210 to the front side, And the horizontal pillar 210 is formed to cross the vertical pillar 130 in a state where the horizontal pillar 210 is spaced apart from the vertical pillar 130. The vertical pillar 130 is spaced apart from the vertical pillar 130, So that a space for preventing interference with arm movement can be secured at the time of user's swimming practice.

또한, 본 발명은 상체 회전부(300)의 상체 구동축(340) 상에 스토퍼(370)를 설치하고, 베어링 하우징(320)의 상단에 스토퍼핀(322)을 형성하여, 스토퍼(370)에 형성된 스토퍼 돌기(372)에 의해 상체 구동축(340)의 회전 반경이 제한되도록 하고, 어깨 지지판(350)도 상체 구동축(340)의 회전 반경 안에서만 회전되도록 함으로써, 수영 동작 시 몸통의 과도한 회전으로 인한 사용자의 부상을 방지하는 효과가 있다.A stopper 370 is provided on the upper body drive shaft 340 of the upper body rotation part 300 and a stopper pin 322 is formed on the upper end of the bearing housing 320. The stopper 370, The rotation radius of the upper body drive shaft 340 is restricted by the protrusion 372 and the shoulder support plate 350 is also rotated only within the rotation radius of the upper body drive shaft 340 so that the user's injury . &Lt; / RTI >

한편, 본 발명은 로봇팔 조립체(400)가 사용자의 어깨 후면에 제1어깨 모터(412)와 제2어깨 모터(424) 및 제3어깨 모터(434)를 통해 3개의 축과, 사용자의 어깨 측면에 제4어깨 모터(436)와 제5어깨 모터(444)를 통해 2개의 축이 사용자의 어깨의 형상과 관절의 움직임에 대응하도록 총 5개의 축 움직임을 구현하여 사용자의 수영 동작 시 어깨 관절이 최대한 자유롭게 움직일 수 있도록 해주는 효과가 있다.In the meantime, the present invention is characterized in that the robot arm assembly 400 has three shafts on the back of the user's shoulders through a first shoulder motor 412, a second shoulder motor 424 and a third shoulder motor 434, A fifth shoulder motor 434 and a fifth shoulder motor 444 are provided on the side of the shoulder joint to implement a total of five axis movements so that the two axes correspond to the shape of the user's shoulder and the movement of the joint, This has the effect of allowing you to move freely as much as possible.

아울러 본 발명은 상북 조절부(450)와 하박 조절부(470)의 길이를 조절을 통해 사용자의 사용자의 팔 길이에 따라 따라 팔꿈치 관절부(460)와 종축 회전부(500)의 위치를 조절할 수 있도록 함으로써, 초등학생부터 성인에 이르기까지 다양한 사용자가 사용할 수 있는 범용성이 있다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the positions of the elbow joint part 460 and the longitudinal axis rotation part 500 can be adjusted according to the arm length of the user by adjusting the lengths of the upper and lower control parts 450 and 470 , And the versatility that can be used by various users from elementary school to adult.

한편, 본 발명은 종축 회전부(500)에서 제1유동 링크(520)와 제2유동 링크(530) 및 제3유동 링크(540)가 링크 구조로 전후좌우 유동이 가능하며, 손 고정대(550)가 제3유동 링크(540)에 회전 가능하게 설치됨으로써, 사용자가 손 고정대(550)를 파지한 채 입영 팔동작 시 스컬링 동작을 자연스럽고 부드럽게 구현할 수 있는 효과가 있다.The first and second flow links 520 and 530 and the third flow link 540 can flow back and forth and left and right in the longitudinal axis rotation part 500 and the hand rest 550, Is rotatably installed on the third flow link 540, the user can smoothly and smoothly perform the scarring operation during the operation of the arm while grasping the hand rest 550.

나아가 본 발명은 제1골반 축(624)과, 제2골반 축(633) 및 제3골반 축(635)이 사용자의 둔부 후방에서 이격되게 위치하면서 제1골반 축(624), 제2골반 축(633) 및 제3골반 축(635)이 서로 번갈아가면서 링크되어 회전 가능하게 연결함하여, 3개의 축 움직임을 구현하여 사용자의 수영 동작 시 골반 관절이 최대한 자유롭게 움직이면서 로터리 킥을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.The first pelvis axis 624 and the second pelvis axis 633 and the third pelvis axis 635 are positioned apart from the back of the user's buttocks and are spaced from the first pelvis axis 624, The third pelvis axis 633 and the third pelvis axis 635 are alternately linked and rotatably connected to each other so as to implement three axis movements so that the pelvic joint can be freely moved while the user is swiming, .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 이등각 투상도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 우측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 방향전환 구동체(200)가 지면에 대하여 수평으로 회전 된 것을 나타낸 우측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 사용자가 로봇팔 조립체(400)와 로봇다리 조립체(600)를 착용한 상태에서 방향전환 구동체(200)의 회전을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 하부베이스 몸체(100)의 삼등각 투상도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 방향전환 구동체(200)와 상체 회전부(300)의 삼등각 투상도.
도 8은 도 7의 평면도.
도 9은 도 8의 우측면 기준 삼등각 투상도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(400)의 삼등각 투상도.
도 11는 도 10의 후면 기준 삼등각 투상도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(400)의 착용 모습을 나타낸 도면.
도 13은 종축 회전부(500)의 링크 구조에 따른 움직임을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(600)의 사시도.
도 15는 도 14의 후면 기준 사시도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(600)의 착용 모습을 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 콘솔 데스크(30)와 컨트롤 랙(40)의 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a two-sided projection view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention; Fig.
2 is a front view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention;
3 is a right side view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
4 is a right side view showing that the direction switching actuator 200 is rotated horizontally with respect to the ground in the swimming simulator according to the embodiment of the present invention.
5 is a view showing rotation of a direction switching actuator 200 when a user wears a robot arm assembly 400 and a robot leg assembly 600 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
6 is a triangulation view of a lower base body 100 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a triangular projection view of the direction switching actuator 200 and the upper body rotating part 300 in the swimming simulator according to the embodiment of the present invention. FIG.
8 is a plan view of Fig.
Fig. 9 is a right triangular reference triangular projection view of Fig. 8;
FIG. 10 is a triangulated projection view of a robotic arm assembly 400 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figure 11 is a rear triangular angular projection view of Figure 10;
12 is a view showing a state in which a robot arm assembly 400 is worn in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing a movement according to the link structure of the vertical axis rotary part 500;
14 is a perspective view of a robot leg assembly 600 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
15 is a rear reference perspective view of Fig.
16 is a view showing a state in which a robot leg assembly 600 is worn in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.
17 is a perspective view of the console desk 30 and the control rack 40 in the swimming simulator according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 이등각 투상도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 우측면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 방향전환 구동체(200)가 지면에 대하여 수평으로 회전 된 것을 나타낸 우측면도이다.FIG. 2 is a front view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a right side view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a right side view showing that the direction switching actuator 200 is rotated horizontally with respect to the ground in the swimming simulator according to the embodiment of the present invention.

하부베이스 몸체(100)는 사용자의 하중을 지지하는 지지대 역할을 하도록 지면에 세워진다. 방향전환 구동체(200)는 하부베이스 몸체(100)의 상부에 설치된다. 방향전환 구동체(200)는 하부베이스 몸체(100)에서 수직기둥(130)의 상부에 설치된 방향전환 구동모터(150)에 의해 지면과 수평을 이루도록 회전할 수 있다. 즉 사용자가 연습 하고자 하는 수영 종류에 따라 방향전환 구동체(200)를 조작할 수 있다.The lower base body 100 is mounted on the ground to serve as a support for supporting the load of the user. The direction switching actuator 200 is installed on the upper portion of the lower base body 100. The direction switching actuator 200 may be rotated by the direction switching driving motor 150 installed on the upper portion of the vertical column 130 in the lower base body 100 to be horizontal with the ground. That is, the user can operate the direction-switching drive body 200 in accordance with the type of swimming to be practiced.

방향전환 구동체(200)에는 수직기둥(130)을 가로지르는 횡기둥(210)이 형성되고, 횡기둥(210)의 중앙 상부에는 상체 회전부(300)가 설치된다. 상체 회전부(300)에서 상부측의 양옆에는 한 쌍의 로봇팔 조립체(400)가 설치된다. 아울러 횡기둥(210)의 중앙 하부에는 한 쌍의 로봇다리 조립체(600)가 설치된다.A transverse post 210 is formed across the vertical pillar 130 in the directional switching body 200 and an upper body rotating part 300 is provided at an upper center of the transverse pillar 210. A pair of robot arm assemblies 400 are installed on the upper side of the upper body rotation part 300. In addition, a pair of robot leg assemblies 600 are installed at the lower center of the transverse pillar 210.

한편, 횡기둥(210)의 중앙 상부에는 하네스 고정기둥(280)의 수직으로 세워지며, 하네스 고정기둥(280)의 끝단에는 전방을 향하여 하네스 고정부(290)가 형성된다. 하네스 고정기둥(280)과 하네스 고정부(290)는 전체적으로 'ㄱ' 형상을 이룬다.On the other hand, a harness fixing part 290 is formed at the upper end of the harness fixing column 280 toward the front. The harness fixing post 280 and the harness fixing portion 290 are formed in a generally "a" shape.

사용자는 안전 하네스를 입고, 양 어깨와 팔에 로봇팔 조립체(400)를 착용하며, 양 다리를 로봇다리 조립체(600)에 착용한 상태로, 눈에 헤드 마운트 디스플레이(20)를 쓰게 된다. 이 상태에 안전 하네스를 고리를 이용해 하네스 고정부(290)와 연결해준다.The user wears the safety harness, wears the robot arm assembly 400 on both shoulders and arms, and wears the both legs on the robot leg assembly 600, thereby wearing the head mount display 20 in the eye. In this state, the safety harness is connected to the harness fixing portion 290 using a collar.

사용자의 눈높이와 대응되는 위치에는 트래킹 센서가 위치할 수 있다. 이때 트래킹 센서는 사용자의 머리 높이를 인식하여, 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 가상현실 배경에서 물 높이의 기준점을 잡아주는 역할을 한다. 즉 트래킹 센서를 기준으로 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 가상현실 배경에서 물속과 물밖을 판단하게 된다.A tracking sensor may be positioned at a position corresponding to the user ' s eye level. At this time, the tracking sensor recognizes the head height of the user and plays a role of catching the reference point of the water height on the virtual reality background outputted from the head mount display 10 worn by the user. That is, it judges the water and water out of the virtual reality background outputted from the head mount display 10 based on the tracking sensor.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 하부베이스 몸체(100)의 삼등각 투상도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 방향전환 구동체(200)와 상체 회전부(300)의 삼등각 투상도, 도 7은 도 6의 평면도, 도 8은 도 9의 우측면 기준 삼등각 투상도이다.FIG. 5 is a triangular projection view of a lower base body 100 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of a swim simulator according to an embodiment of the present invention. Fig. 7 is a plan view of Fig. 6, and Fig. 8 is a right triangular reference triangular projection view of Fig.

하부베이스 몸체(100)는 사용자의 하중을 지지하는 한 쌍의 이격된 받침대(110)와, 각 받침대(110)의 중앙에서 상부 방향으로 새워지는 수직기둥(130)과, 이격된 받침대(110)의 중앙을 연결해주는 연결판(120)이 일체로 형성된다. 이때 받침대(110)는 평행하게 놓인 굵은 막대형상이며, 연결판(120)은 넓은 판 형상으로 형성된다.The lower base body 100 includes a pair of spaced pedestals 110 for supporting a load of a user, vertical columns 130 that are upwardly positioned at the center of each pedestal 110, spaced pedestals 110, A connecting plate 120 connecting the center of the connecting plate 120 is integrally formed. At this time, the pedestal 110 is in the form of a thick rod placed in parallel, and the connecting plate 120 is formed in a wide plate shape.

하부베이스 몸체(100)는 내부에 프레임 구조를 이루고, 외부에는 판재로 마감된다. 아울러 하부베이스 몸체(100)는 위에서 바라보았을 때 받침대(110)와 연결판(120)이 'H' 형상을 이루어진다. 그래서 하부베이스 몸체(100)는 경량이면서도, 사용자의 하중을 안정적으로 지지하는 있는 구조를 취하게 된다.The lower base body 100 has a frame structure inside and is closed with a sheet material on the outside. In addition, when viewed from above, the lower base body 100 has the 'H' shape of the pedestal 110 and the connecting plate 120. Thus, the lower base body 100 is lightweight and has a structure for stably supporting the user's load.

받침대(110)의 하부와 연결판(120)의 하부에는 복수의 캐스터(10)가 설치된다. 캐스터(10)는 바퀴 역할을 하는 것으로 받침대(110)와 연결판(120)에서 서로 간격이 이격된 상태로 설치된다. 하부베이스 몸체(100)는 캐스터(10)를 통해 설치 장소의 손쉬운 이동이 가능하다. 캐스터(10)에는 회전잠금장치가 구비되어 원하는 장소로 하부베이스 몸체(100)를 이동 시킨 후, 더 이상 이동할 수 없도록 고정할 수 있다.A plurality of casters (10) are installed on the lower portion of the pedestal (110) and the lower portion of the connecting plate (120). The caster 10 serves as a wheel, and the caster 10 and the connecting plate 120 are spaced apart from each other. The lower base body 100 can be easily moved through the caster 10. The caster 10 is provided with a rotation locking device to move the lower base body 100 to a desired place, and then to fix the lower base body 100 so that it can no longer be moved.

한편, 수직기둥(130)의 상단에는 축결합구(140)가 설치된다. 두 개의 축결합구(140) 중 어느 하나의 외측에는 방향전환 구동모터(150)가 설치된다. 방향전환 구동모터(150)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다. 방향전환 구동모터(150)의 축에는 축방향 전환부(152)가 설치된다. 축방향 전환부(152)에는 기어가 내장되어 방향전환 구동모터(150)의 구동력 방향을 수직에서 수평으로 전환해준다. 그래서 방향전환 구동모터(150)에 축결합되는 후술할 구동축(250)이 전후 방향으로 회전할 수 있게 해준다.On the other hand, an axial coupling hole 140 is formed at an upper end of the vertical column 130. A direction change drive motor 150 is installed outside one of the two shaft joints 140. The direction switching drive motor 150 is electrically connected to the MCU to receive power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal. An axial direction switching unit 152 is provided on the shaft of the direction switching drive motor 150. [ A gear is built in the axial direction switching unit 152 to switch the driving force direction of the direction switching drive motor 150 from vertical to horizontal. Thus, the drive shaft 250, which will be described later, which is shaft-coupled to the direction switching drive motor 150, can be rotated in the forward and backward directions.

방향전환 구동체(200)는 사용자가 연습하는 수영 종류에 따라서 지면에 대하여 수직으로 세워지거나, 지면에 대하여 수평으로 눕혀진다. 방향전환 구동체(200)가 지면에 대하여 수직으로 세워진 상태에서는 입영 연습이 이루어지고, 지면에 대하여 수평으로 눕혀진 상태에서는 자유영 연습이 이루어질 수 있다.The direction-switching drive body 200 is erected perpendicular to the ground or lying horizontally with respect to the ground, depending on the type of swimming the user is practicing. In the state in which the direction-switching drive body 200 is erected perpendicular to the paper surface, the practice of entry is performed, and in the state where the paper is laid horizontally with respect to the paper, free-running practice can be performed.

방향전환 구동체(200)는 수직기둥(130)의 양단을 가로지르도록 형성된 횡기둥(210)과, 횡기둥(210)의 전면 중앙에서 전방을 향해 돌출되는 베드 고정프레임(220)과, 횡기둥(210)의 상면 중앙에서 상부 방향으로 돌출되는 하네스 고정기둥(280)과, 횡기둥(210)의 하면 양단에서 하부 방향으로 돌출되는 밸런스 프레임(260)이 구비된다.The direction switching actuator 200 includes a transverse column 210 formed to cross both ends of the vertical column 130, a bed fixing frame 220 protruding forward from the front center of the transverse column 210, A harness fixing column 280 protruding upward from the center of the upper surface of the column 210 and a balance frame 260 protruding downward from both ends of the lower surface of the horizontal column 210 are provided.

베드 고정프레임(220)의 전면에는 후술할 상체 회전부(300)와 로봇다리 조립체(600)가 고정되는 베드 고정판(230)이 설치된다. 베드 고정판(230)의 상부에는 상체 회전부 장착부(232)가 형성되고, 하부에는 로봇다리 장착부(234)가 형성된다.The bed fixing frame 220 is provided at its front surface with a bed fixing plate 230 to which an upper body rotating part 300 and a robot leg assembly 600 to be described later are fixed. An upper body rotation part mounting part 232 is formed on the upper part of the bed fixing plate 230 and a robot leg mounting part 234 is formed on the lower part.

횡기둥(210)의 양단에는 전방으로 돌출되도록 축고정 프레임(240)이 형성된다. 각 축고정 프레임(240)의 외측에는 구동축(250)이 외측으로 돌출된다. 구동축(250)은 제자리에서 헛돌 수 있도록 축결합구(140)에 삽입된다. 이 상태에서 구동축(250) 중 방향전환 구동모터(150) 측에 위치한 것은 축방향 전환부(152)에 삽입되어 방향전환 구동모터(150)의 구동력을 전달받는다. 이를 통해 방향전환 구동체(200)는 방향전환 구동모터(150)의 회전에 따라 수직 또는 수평으로 회전할 수 있다.At both ends of the transverse pillar 210, an axis fixing frame 240 is formed so as to protrude forward. The driving shaft 250 protrudes outward from the outer side of each of the shaft fixing frames 240. The drive shaft 250 is inserted into the shaft coupling hole 140 so as to be sloped in place. In this state, the drive shaft 250, which is located on the side of the direction switching drive motor 150, is inserted into the axial direction switching portion 152 and receives the driving force of the direction switching drive motor 150. Accordingly, the direction switching actuator 200 can rotate vertically or horizontally according to the rotation of the direction switching drive motor 150.

밸런스 프레임(260)은 중공형의 사각 프레임 형상으로 하단이 폐쇄돼도록 형성된다. 밸런스 프레임(260)은 구동축(250)과 무게중심을 일치시켜주기 위한 것으로 내부에 복수의 무게추(262)가 위치한다. 이를 통해 방향전환 구동체(200)의 수직 또는 수평으로 회전시 구동축(250)에 걸리는 부하가 최소화된다. 예를 들어 무게추(262)의 무게는 약 50kg로 형성되나, 이는 방향전환 구동체(200)의 설계에 따라 구동축(250)과의 무게중심 일치를 위해 달라질 수 있다. 이때 무게추(262)를 밸런스 프레임(260)에서 가감하는 방식으로 무게를 조절할 수 있다.The balance frame 260 is formed in the shape of a hollow square frame so that the lower end thereof is closed. The balance frame 260 is provided to coincide the center of gravity with the drive shaft 250, and a plurality of weight weights 262 are disposed therein. Thus, the load applied to the drive shaft 250 when the direction-switching actuator 200 is rotated vertically or horizontally is minimized. For example, the weight 262 may be about 50 kg in weight, but it may be varied to match the center of gravity of the weight 250 with the drive shaft 250 according to the design of the direction-switching actuator 200. At this time, the weight 262 can be adjusted by the balance frame 260.

한편, 횡기둥(210)은 사용자가 수영 동작을 행할 때 간섭이 없도록 공간부(270)가 형성된다. 횡기둥(210)의 양단에 형성된 축고정 프레임(240)은 전방으로 돌출되도록 형성되고, 축고정 프레임(240)의 외측으로 돌출되도록 형성된 구동축(250)은 축결합구(140)에 삽입된다. 이 상태에서 횡기둥(210)은 수직기둥(130)보다 후방에서 횡으로 가로지르도록 형성된다. 그래서 하네스 고정기둥(280)을 중심으로 양옆에 빈 공간인 공간부(270)가 형성되게 된다. 이를 통해 사용자가 수영 연습 과정에서 이루어지는 팔 동작 시 방향전환 구동체(200)에 의한 간섭이 없게 된다.Meanwhile, the horizontal pillar 210 is formed with a space portion 270 so that there is no interference when the user performs a swim operation. The shaft fixing frame 240 formed at both ends of the transverse pillar 210 is formed to protrude forward and the driving shaft 250 protruded outside the shaft fixing frame 240 is inserted into the shaft coupling hole 140. In this state, the transverse pillar 210 is formed so as to transversely cross the vertical pillar 130 from the rear. Therefore, a space 270, which is an empty space, is formed on both sides of the harness fixing post 280. Thereby, there is no interference by the direction switching drive body 200 when the user operates the arm during the swimming practice.

상체 회전부(300)는 상체구동 모터(330)의 몸통의 롤링 동작을 가이드 해주는 역할을 한다. 상체 회전부(300)는 베드 고정판(230)의 상부에 형성된 상체 회전부 장착부(232)에 나사결합으로 견고하게 고정된다.The upper body rotating part 300 serves to guide the rolling motion of the body of the upper body driving motor 330. [ The upper body rotating part 300 is firmly fixed to the upper body rotating part mounting part 232 formed on the upper part of the bed fixing plate 230 by screwing.

상체 회전부(300)는 하부측에는 사용자의 허리가 지지되는 허리 지지판(310)이 설치된다. 상체 회전부(300)의 상부측에는 후술할 로봇팔 조립체(400)가 장착되는 로봇팔 상부 고정판(360)이 설치된다.The upper body rotation part 300 is provided at its lower side with a waist supporting plate 310 supporting the user's waist. A robot arm upper fixing plate 360 on which a robot arm assembly 400 to be described later is mounted is installed on the upper side of the upper body rotation unit 300.

허리 지지판(310)은 베드 고정판(230)에서 전방으로 이격되게 배치되며, 베드 고정판(230)과 허리 지지판(310)의 사이에는 베어링 하우징(320)이 설치된다. 베어링 하우징(320)에는 베어링이 내장된다.The waist supporting plate 310 is spaced forward from the bed fixing plate 230 and a bearing housing 320 is provided between the bed fixing plate 230 and the waist supporting plate 310. The bearing housing 320 is provided with bearings.

베어링 하우징(320)의 상단에는 서로 이격되게 형성된 스토퍼핀(322)이 상부 방향으로 돌출 형성된다.At the upper end of the bearing housing 320, a stopper pin 322 formed to be spaced apart from each other is protruded upward.

그리고 베어링 하우징(320)의 하부에는 상체구동 모터(330)가 설치된다. 상체구동 모터(330)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다. 상체구동 모터(330)의 상부에는 상체 구동축(340)이 상부 방향으로 연장된다. 상체 구동축(340)은 상체구동 모터(330)에 의해 회전된다.An upper body driving motor 330 is installed below the bearing housing 320. The upper body drive motor 330 is electrically connected to the MCU to receive power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal. The upper body drive shaft 340 extends upward in the upper part of the upper body drive motor 330. The upper body drive shaft 340 is rotated by the upper body drive motor 330.

상체 구동축(340)의 끝단에는 사용자의 어깨를 지지해는 어깨 지지판(350)이 설치된다. 어깨 지지판(350)은 상체구동 모터(330)의 구동에 따라 좌우 방향으로 회전할 수 있다. 사용자가 수영 동작을 할 때 몸통의 좌우로 회전하게 되는데, 이에 대응되도록 어깨 지지판(350)이 회전할 수 있다.A shoulder support plate 350 is provided at an end of the upper body drive shaft 340 to support a user's shoulder. The shoulder support plate 350 can be rotated in the left-right direction according to the driving of the upper body drive motor 330. When the user performs the swim operation, the user rotates to the left and right of the body, and the shoulder support plate 350 can rotate to correspond to the swing motion.

어깨 지지판(350)의 후방에는 로봇팔 상부 고정판(360)가 설치된다. 로봇팔 상부 고정판(360)에는 후술할 로봇팔 조립체(400)가 양옆에 각각 설치된다.A robot arm upper fixing plate 360 is provided at the rear of the shoulder supporting plate 350. A robot arm assembly 400 to be described later is installed on both sides of the robot arm upper fixing plate 360.

베어링 하우징(320)에 내장되는 베어링은 테이퍼롤러베어링으로 로봇팔 상부 고정판(360)에 설치되는 로봇팔 조립체(400)의 무게로 인해 상체구동 모터(330)에 전달되는 하중을 줄여주어 어깨 지지판(350)이 원활하게 회전하도록 해준다.The bearings housed in the bearing housing 320 are tapered to reduce the load transmitted to the upper body driving motor 330 due to the weight of the robot arm assembly 400 mounted on the upper arm 360 of the robot arm, 350 to rotate smoothly.

한편, 상체 구동축(340) 상에서 베어링 하우징(320)의 상부에는 스토퍼(370)가 설치된다. 스토퍼(370)의 하부에는 스토퍼 돌기(372)가 돌출된다. 도 7의 확대도를 참조하여 설명하면 상체 구동축(340)이 회전하게 되면 그에 따라 스토퍼(370)에 형성된 스토퍼 돌기(372)도 같이 회전하게 된다. 스토퍼 돌기(372)는 상체 구동축(340)이 회전 시 좌우 방향으로 각 40도 이상 회전하는 것을 방지해준다. 즉 상체 구동축(340)이 회전할 때 좌우 방향 중 어느 한 쪽이 40도 이상에 다다르면 스토퍼 돌기(372)가 스토퍼핀(322)에 걸려서 회전이 제한되게 된다. 이를 통해 사용자의 몸통이 실체 회전할 수 있는 각도만큼 움직임의 범위를 제한하게 된다. 그래서 사용자 몸통의 과도한 회전으로 인한 부상을 예방해준다.On the other hand, a stopper 370 is provided on the upper portion of the bearing housing 320 on the upper body drive shaft 340. A stopper projection 372 protrudes from the lower portion of the stopper 370. Referring to the enlarged view of FIG. 7, when the upper body drive shaft 340 rotates, the stopper protrusion 372 formed on the stopper 370 rotates accordingly. The stopper protrusion 372 prevents the upper body drive shaft 340 from rotating more than 40 degrees in the left-right direction when rotating. That is, when the upper body drive shaft 340 rotates, if one of the left and right directions reaches 40 degrees or more, the stopper protrusion 372 is caught by the stopper pin 322 and rotation is restricted. This limits the range of motion by the angle at which the user's torso can rotate. This prevents injury from excessive rotation of the user's body.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(400)의 삼등각 투상도, 도 10는 도 9의 후면 기준 삼등각 투상도, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇팔 조립체(400)의 착용 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a triangular angle projection view of a robot arm assembly 400 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a rear triangular angular projection view of FIG. 9, and FIG. 11 is a perspective view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing a state in which the robot arm assembly 400 is worn.

로봇팔 조립체(400)는 한 쌍으로 전술한 로봇팔 상부 고정판(360)에 각각 설치되어, 사용자가 양 팔과 어깨에 착용하는 것으로 수영 동작에 따른 팔의 움직임을 가이드해준다.The robot arm assemblies 400 are mounted on the above-described robot arm upper fixing plate 360 as a pair, and are worn on both arms and shoulders by the user, thereby guiding the movement of the arm according to the swimming motion.

어깨 후면 구동부(410)의 제1어깨 모터(412)가 로봇팔 상부 고정판(360)에 설치되며, 제1어깨 모터(412)의 축에는 어깨 벨트(414)가 설치된다. 제1어깨 모터(412)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.A first shoulder motor 412 of the shoulder rear drive unit 410 is mounted on the robot arm upper fixing plate 360 and a shoulder belt 414 is mounted on the axis of the first shoulder motor 412. The first shoulder motor 412 is electrically connected to the MCU to receive power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal.

어깨 하부 구동부(420)의 어깨 하부 하우징(422)은 어깨 후면 구동부(410)의 하부에서 이격되게 위치한다. 어깨 하부 하우징(422)에는 제2어깨 모터(424)가 설치된다. 제2어깨 모터(424)도 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.The shoulder lower housing 422 of the shoulder lower driving part 420 is positioned apart from the lower part of the shoulder rear driving part 410. A shoulder lower housing 422 is provided with a second shoulder motor 424. The second shoulder motor 424 is also electrically connected to the MCU so that the second shoulder motor 424 is rotated by the control signal.

어깨 하부 하우징(422)의 전면에는 어깨 지지판 고정구(426)가 형성된다. 어깨 지지판 고정구(426)는 전술할 로봇팔 상부 고정판(360)에 설치된다. 어깨 지지판 고정구(426)의 후면에는 어깨 벨트(414)와 연결되어 제1어깨 모터(412)의 구동력을 전달받는 어깨 벨트 구동축(428)이 설치된다. 이를 통해 제1어깨 모터(412)의 회전에 의해 로봇팔 조립체(400)의 전체가 상하 방향으로 회전(도면의 a1 참조)할 수 있게 된다. 아울러 제2어깨 모터(424)를 축으로 하여 어깨 후면 구동부(410)를 제외한 로봇팔 조립체(400) 전체가 전후 방향으로 회전(도면의 a2 참조)할 수 있게 된다.A shoulder support plate fixture 426 is formed on the front surface of the shoulder lower housing 422. The shoulder support plate fastener 426 is installed on the robot arm upper fixing plate 360 described above. A shoulder belt driving shaft 428 connected to the shoulder belt 414 and receiving the driving force of the first shoulder motor 412 is provided on the rear surface of the shoulder supporting plate fastener 426. The rotation of the first shoulder motor 412 allows the entire robot arm assembly 400 to rotate in the vertical direction (see a1 in the drawing). The whole of the robot arm assembly 400 excluding the shoulder rear drive unit 410 can be rotated in the forward and backward directions (refer to a2 in the drawing) about the second shoulder motor 424 as an axis.

한편, 어깨 벨트(414)를 통해 제1어깨 모터(412)의 구동력을 어깨 벨트 구동축(428)에 전달해줌으로써 제2어깨 모터(424)와 제3어깨 모터(434)의 위치로 인한 간섭을 차단해준다. 즉 어깨 벨트 구동축(428)에 모터가 위치하게 되면, 이 모터로 인하여 제2어깨 모터(424)와 제3어깨 모터(434)의 사이 간격이 더 벌어져야 되고, 그에 따라 제1어깨측면 구동부(430)와 제2어깨측면 구동부(440)가 사용자의 어깨에 밀착이 어렵고, 모터의 크기로 인한 간섭이 발생하게 되는데, 어깨 벨트(414)를 이용하면서 제1어깨 모터(412)를 상부에 배치함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.By transmitting the driving force of the first shoulder motor 412 to the shoulder belt driving shaft 428 through the shoulder belt 414, interference due to the positions of the second shoulder motor 424 and the third shoulder motor 434 is blocked It does. That is, when the motor is placed on the shoulder belt driving shaft 428, the gap between the second shoulder motor 424 and the third shoulder motor 434 must be further widened by the motor so that the first shoulder side driving portion 430 and the second shoulder side driving unit 440 are difficult to come into close contact with the shoulder of the user and interference due to the size of the motor occurs. The shoulder belt 414 is used to place the first shoulder motor 412 This problem can be solved.

제1어깨측면 구동부(430)는 어깨 하부 구동부(420)에서 외측에 설치되는 것으로 제1어깨측면 프레임(432)에 제3어깨 모터(434)와 제4어깨 모터(436)가 설치된다. 제3어깨 모터(434)와 제4어깨 모터(436) 또한 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.The first shoulder side drive part 430 is installed outside the shoulder lower drive part 420 and the third shoulder motor 434 and the fourth shoulder motor 436 are installed on the first shoulder side frame 432. The third shoulder motor 434 and the fourth shoulder motor 436 are also electrically connected to the MCU to receive power, and are rotated in the normal and reverse directions by a control signal.

이때 제3어깨 모터(434)는 사용자의 어깨 후면을 지지하도록 축의 각도가 고정되고, 제4어깨 모터(436)는 사용자의 어깨 상부 측면을 지지하도록 축의 각도가 고정된다. 이를 위해 제1어깨측면 프레임(432)이 각진 유선형으로 형성되게 된다.At this time, the angle of the shaft is fixed so that the third shoulder motor 434 supports the back of the user's shoulder, and the angle of the shaft is fixed so that the fourth shoulder motor 436 supports the upper side of the shoulder of the user. For this, the first shoulder side frame 432 is angularly formed.

여기서, 제3어깨 모터(434)는 사용자의 어깨 축이 상하 방향으로 회전(도면의 a3 참조)할 수 있도록 해주며, 제4어깨 모터(436)는 사용자의 어깨 축이 전후 방향으로 회전(도면의 a4 참조)할 수 있도록 해준다.Here, the third shoulder motor 434 allows the user's shoulder axis to rotate in a vertical direction (see a3 in the figure), and the fourth shoulder motor 436 allows the user's shoulder axis to rotate in the forward and backward direction (See a4 in Fig.

제4어깨 모터(436)의 축에는 제1어깨 스토퍼(438)가 형성된다. 제1어깨 스토퍼(438)는 암수 한 쌍으로 제4어깨 모터(436)가 어깨 관절의 움직임 허용 범위 내에서 움직일 수 있도록 사용자 어깨의 회전 각도록 제한해주는 역할을 한다.A first shoulder stopper 438 is formed on the axis of the fourth shoulder motor 436. The first shoulder stopper 438 serves to limit the rotational angle of the user's shoulder so that the fourth shoulder motor 436 can move within the permissible motion range of the shoulder joint by a pair of male and female.

제2어깨측면 구동부(440)는 제1어깨측면 구동부(430)의 측면에 설치되는 것으로 제2어깨측면 프레임(442)이 제4어깨 모터(436)와 제5어깨 모터(444)를 연결 및 고정해주는 역할을 한다. 제5어깨 모터(444)는 사용자의 어깨 측면 즉 상박의 상부를 지지하도록 축의 각도가 고정된다. 이를 위해 제2어깨측면 프레임(442)이 유선형으로 형성되게 된다. 제5어깨 모터(444) 또한 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.The second shoulder side drive part 440 is installed on the side of the first shoulder side drive part 430 and the second shoulder side frame part 442 connects the fourth shoulder motor 436 and the fifth shoulder motor 444, It plays a role of fixing. The fifth shoulder motor 444 is fixed at an angle of the shaft so as to support the shoulder side of the user, that is, the upper part of the upper lip. The second shoulder side frame 442 is formed in a streamlined shape. The fifth shoulder motor 444 is also electrically connected to the MCU to receive power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal.

한편 제5어깨 모터(444)의 축에는 제2어깨 스토퍼(448)가 형성된다. 제2어깨 스토퍼(448)도 암수 한 쌍으로 제5어깨 모터(444)가 어깨 관절의 움직임 허용 범위 내에서 움직일 수 있도록 사용자의 전후 방향 어깨 회전 각도를 제한해주는 역할을 한다. 제5어깨 모터(444)는 사용자의 어깨 축이 전후 방향으로 회전(도면의 a5 참조)할 수 있도록 해준다.On the other hand, a second shoulder stopper 448 is formed on the axis of the fifth shoulder motor 444. The second shoulder stopper 448 also serves to limit the rotation angle of the shoulder in the forward and backward directions so that the fifth shoulder motor 444 can move within the motion allowable range of the shoulder joint. The fifth shoulder motor 444 allows the user's shoulder axis to rotate in the forward and backward direction (see a5 in the figure).

사용자의 어깨 후면에는 제1어깨 모터(412), 제2어깨 모터(424) 및 제3어깨 모터(434)에 의한 3개의 축이 적용되며, 사용자의 어깨 측면에는 제4어깨 모터(436)와 제5어깨 모터(444)의 2개의 축이 적용되게 된다. 사용자의 어깨는 후면에 3개의 축 방향으로 움직일 수 있고, 측면에 2개의 축 방향으로 움직일 수 있기 때문에 로봇팔 조립체(400)를 착용한 사용자의 어깨 관절의 최대한 자유롭게 움직일 수 있게 된다. 사용자는 로봇팔 조립체(400)를 착용한 채 어깨 관절을 자유롭게 움직일 수 있기 때문에, 최대한 자연스럽게 수영 동작을 연습할 수 있다. 즉 로봇팔 조립체(400)는 수영 동작 시 사용자의 어깨 관절의 자유도를 최대한으로 구현할 수 있게 된다.Three shafts of a first shoulder motor 412, a second shoulder motor 424 and a third shoulder motor 434 are applied to the back of the shoulder of the user, and a fourth shoulder motor 436 Two axes of the fifth shoulder motor 444 are applied. Since the shoulder of the user can move in three axial directions on the rear side and can move in two axial directions on the side, it is possible to move the shoulder joint of the user wearing the robot arm assembly 400 as freely as possible. Since the user can freely move the shoulder joint while wearing the robot arm assembly 400, it is possible to practice the swimming motion as natural as possible. That is, the robot arm assembly 400 can maximize the degree of freedom of the user's shoulder joint in the swimming operation.

제5어깨 모터(444)에는 상북 조절부(450)가 하부를 향하도록 수직으로 설치된다. 상북 조절부(450)는 제5어깨 모터(444)의 축에서 헛돌도록 설치된 상박 연결대(452)와, 상박 연결대(452)의 하부에서 내측 방향으로 돌출되도록 상박 고정대(454)가 구비된다. 상박 고정대(454)는 완만한 각도의 'ㄷ'형상으로 형성되어 사용자의 상박을 지지해준다. 상박 고정대(454)에 버클이나 고정 벨트를 달아, 이를 통해 사용자의 상박을 상박 고정대(454)에 밀착되도록 할 수 있다.The fifth shoulder motor 444 is vertically installed such that the upper north adjusting portion 450 faces downward. The upper north adjusting portion 450 is provided with an upper link connecting portion 452 provided on the axis of the fifth shoulder motor 444 and a top fixing portion 454 protruding inward from the lower portion of the upper link connecting portion 452. The upper legs 454 are formed in a 'C' shape at a gentle angle to support the user's upper bust. A buckle or a fixing belt may be attached to the upper fixture 454 so that the upper edge of the user may be brought into close contact with the upper fixture 454.

팔꿈치 관절부(460)는 제5어깨 모터(444)에서 하방으로 이격되도록 위치한다. 팔꿈치 관절부(460)는 팔꿈치 연장대(462)가 상부 방향으로 연장되어, 상박 연결대(452)에 길이 조절 가능하도록 설치된다. 팔꿈치 연장대(462)의 위치를 사용자의 상박 길이에 맞춰서 조절할 수 있다. 이때 팔꿈치 관절부(460)에 설치된 팔꿈치 모터(464)가 사용자의 팔꿈치에 오도록 팔꿈치 연장대(462)의 위치를 조절해준다. 팔꿈치 모터(464)는 전후 방향(도면의 b1 참조)으로 회전한다. 이때 팔꿈치 모터(464)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으고, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다. The elbow joint 460 is positioned downwardly from the fifth shoulder motor 444. The elbow joint portion 460 is installed so that the elbow extension portion 462 extends upward and the length of the elbow joint portion 452 is adjustable. The position of the elbow extender 462 can be adjusted according to the length of the upper arm of the user. At this time, the position of the elbow extender 462 is adjusted so that the elbow motor 464 installed on the elbow joint portion 460 comes to the user's elbow. The elbow motor 464 rotates in the forward and backward directions (see b1 in the figure). At this time, the elbow motor 464 is electrically connected to the MCU, receives power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal.

팔꿈치 관절부(460)의 하부에는 하박 조절부(470)가 설치된다. 하박 조절부(470)의 상부에는 제1하박 조절대(472)가 위치하며, 상단이 팔꿈치 모터(464)에서 헛돌도록 설치된다. 제1하박 조절대(472)의 하부에는 슬라이딩 방식으로 제2하박 조절대(474)가 설치된다. 제1하박 조절대(472)와 제2하박 조절대(474)는 사용자의 하박 길이에 맞춰 그 길이를 조절할 수 있다. 제2하박 조절대(474)의 위치를 사용자의 하박 길이에 맞춰 준 후 나사를 체결하여 고정하게 된다. 제1하박 조절대(472)와 제2하박 조절대(474)의 내측에는 사용자의 하박이 위치한다. 제2하박 조절대(474)의 끝단에는 후술할 종축 회전부(500)가 설치된다.The lower knuckle adjusting portion 470 is provided below the elbow joint portion 460. The lower arm adjusting portion 470 is provided on the upper portion thereof with a first lower arm adjusting portion 472, and the upper portion thereof is installed in an idle state in the elbow motor 464. A second lower knob adjuster 474 is installed on the lower portion of the first lower knuckle adjuster 472 in a sliding manner. The first onesacking adjustable band 472 and the second onesacking adjustable band 474 can adjust the length thereof in accordance with the length of the user's bottom hat. The position of the second lower arm adjusting base 474 is adjusted to the length of the lower half of the user, and then the screws are fastened and fixed. On the inner side of the first onesacking adjustable band 472 and the second onesacking adjustable band 474, the user's drop is positioned. A vertical axis rotation part 500 to be described later is installed at an end of the second lower knuckle adjusting part 474.

도 12는 종축 회전부(500)의 링크 구조에 따른 움직임을 나타낸 도면이다.12 is a view showing a movement according to the link structure of the vertical axis rotary part 500. FIG.

종축 회전부(500)는 입영 팔동작 시 팔자로 쓰다듬기 동작(스컬링)을 구현하기 위한 것으로 제2하박 조절대(474)의 끝단에 고정되는 막대 형상의 고정 링크(510)와, 고정 링크(510)의 양단에 각각 설치되는 제1유동 링크(520) 및 제2유동 링크(530)와, 제1유동 링크(520)와 제2유동 링크(530)에 설치되는 제3유동 링크(540)와, 사용자가 손으로 파지하는 손 고정대(550)가 구비된다.The vertical axis rotation part 500 is for realizing stroking operation as a wrist motion in the operation of the insertion arm, and includes a rod-shaped fixed link 510 fixed to the end of the second lower knob adjustment rod 474, And a third flow link 540 installed at the first flow link 520 and the second flow link 530. The first flow link 520 and the second flow link 530 are installed at both ends of the first flow link 510 and the second flow link 530, And a hand holding unit 550 which the user holds by hand.

제1유동 링크(520)도 막대 형상으로 일단이 고정 링크(510)의 일측에 회전 가능하도록 설치된다. 제2유동 링크(530) 또한 막대 형상으로 일단이 고정 링크(510)의 타측에 회전 가능하도록 설치된다.The first flow link 520 also has a rod shape and is rotatably installed at one end of the fixed link 510 at one end. The second flow link 530 is also rod-shaped and rotatably installed on the other side of the fixed link 510 at one end.

제3유동 링크(540)는 'T' 형상으로 세 개의 접점이 형성된다. 세 개의 접점 중 일자로 위치한 두 개의 접점은 각각 제1유동 링크(520)의 타단과, 제2유동 링크(530)의 타단이 각각 회전 가능하도록 설치된다. 제3유동 링크(540)의 나머지 하나의 점점에는 손 고정대(550)가 회전 가능하게 설치된다.The third flow link 540 is formed with three contacts in a 'T' shape. The two contact points located at one of the three contact points are respectively installed so that the other end of the first flow link 520 and the other end of the second flow link 530 can rotate, respectively. A hand rest 550 is rotatably installed at a point of the remaining one of the third flow links 540.

사용자가 손 고정대(550)를 파지한 채 스컬링 동작을 하게 되면, 제1유동 링크(520)와 제2유동 링크(530) 및 제3유동 링크(540)가 링크 구조에 의해 전후 좌우 움직임과 동시에 손 고정대(550)도 회전하게 되면서 스컬링 동작을 자연스러우면서 부드럽게 구현할 수 있게 된다.The first and second flow links 520 and 530 and the third flow link 540 are moved in the forward and backward left and right directions by the link structure, At the same time, the hand fixing unit 550 is rotated, so that the sculing operation can be performed smoothly and smoothly.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(600)의 사시도, 도 14는 도 13의 후면 기준 사시도, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 로봇다리 조립체(600)의 착용 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a perspective view of a robot leg assembly 600 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention, FIG. 14 is a rear reference perspective view of FIG. 13, and FIG. 15 is a perspective view of a robot leg assembly 600 As shown in Fig.

로봇다리 조립체(600)는 한 쌍으로 전술한 로봇다리 장착부(234)에 각각 설치되어, 사용자가 둔부와 허벅지 및 다리에 착용하는 것으로 수영 동작에 따른 다리의 움직임을 가이드해준다.The robot leg assemblies 600 are installed in the pair of the robot leg mounting portions 234, respectively, and guide the movement of the legs according to the swimming motion by the user wearing the buttocks, thighs, and legs.

로봇다리 고정판(610)은 경사지게 형성되어 로봇다리 장착부(234)에 나사 체결로 견고하게 설치된다. 로봇다리 고정판(610)은 육각으로 형성된다. 로봇다리 고정판(610)의 외측에는 직각으로 접혀진 2개의 골반 모터 고정판(614)이 형성된다. 골반 모터 고정판(614)에는 제2골반 모터(632)와 제3골반 모터(634)가 각각 설치된다. 제2골반 모터(632)와 제3골반 모터(634)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.The robot leg fixing plate 610 is formed obliquely and is firmly fixed to the robot leg mounting portion 234 by screwing. The robot leg fixing plate 610 is formed at a hexagonal angle. Two pelvis motor fixing plates 614 folded at right angles are formed on the outside of the robot leg fixing plate 610. The pelvis motor fixing plate 614 is provided with a second pelvis motor 632 and a third pelvis motor 634, respectively. The second pelvis motor 632 and the third pelvis motor 634 are electrically connected to the MCU to receive power, and are rotated in the forward and reverse directions by a control signal.

아울러 로봇다리 고정판(610)의 측면에는 하방으로 연장되게 둔부 연장판(612)이 형성된다. 로봇다리 고정판(610)에서 육각의 변 중 두개의 변에는 골반 모터 고정판(614)이 형성되고, 하나의 변에는 둔부 연장판(612)이 하방으로 연장 형성된다. 이때 각각의 골반 모터 고정판(614)과 둔부 연장판(612)은 한 변씩 건너띄도록 형성된다.A buttock extension plate 612 is formed on the side surface of the robot leg fixing plate 610 so as to extend downward. A pelvis motor fixing plate 614 is formed on two sides of the hexagonal sides of the robot leg fixing plate 610 and a hip extension plate 612 is extended downward on one side. At this time, each of the pelvis motor fixing plate 614 and the buttock extension plate 612 are formed so as to be skipped by one side.

둔부 연장판(612)에는 둔부 구동부(620)가 설치된다. 둔부 연장판(612)에서 하부에는 제1골반 모터(622)가 설치된다. 제1골반 모터(622) 또한 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.The buttock extension 612 is provided with a buttock driver 620. A first pelvis motor 622 is provided below the hip extension plate 612. The first pelvis motor 622 is also electrically connected to the MCU so that the pelvis motor 622 is rotated by the control signal.

제1골반 모터(622)의 축에는 둔부 벨트(626)가 설치된다. 둔부 벨트(626)는 둔부 연장판(612)의 상부에 위치한 골반 벨트 구동축(636)에 연결된다. 제1골반 모터(622)의 구동력이 둔부 벨트(626)에 의해 골반 벨트 구동축(636)으로 전달된다. 둔부 벨트(626)의 경로에는 아이들러(638)가 설치되어 둔부 벨트(626)의 떨림을 잡아준다.A hip belt 626 is provided on the axis of the first pelvis motor 622. The buttock belt 626 is connected to the pelvis belt drive shaft 636 located at the upper portion of the buttock extension plate 612. The driving force of the first pelvis motor 622 is transmitted to the pelvis belt driving shaft 636 by the hip belt 626. [ An idler 638 is provided on the path of the buttock belt 626 to keep the buttock belt 626 from shaking.

골반 모터 고정판(614)에는 골반 회전부(630)가 설치되는데, 제2골반 모터(632)와 제3골반 모터(634)가 각각 설치된다. 이때 골반 모터 고정판(614)이 육각으로 형성됨에 따라 제2골반 모터(632)와 제3골반 모터(634)의 축 방향이 서로 다르게 위치하게 된다.The pelvis motor fixing plate 614 is provided with a pelvis rotation part 630, and a second pelvis motor 632 and a third pelvis motor 634 are installed. At this time, since the pelvis motor fixing plate 614 is formed at a hexagonal shape, the axial directions of the second pelvis motor 632 and the third pelvis motor 634 are different from each other.

아울러 제2골반 모터(632)에는 유선형의 'ㄴ' 형상의 제2골반 축(633)이 설치되고, 제3골반 모터(634)에는 유선형의 'ㄴ' 형상의 제3골반 축(635)이 설치된다. 아울러 제1골반 모터(622)에도 유선형의 'ㄴ' 형상의 제1골반 축(624)이 설치된다. 제1골반 축(624)과 제2골반 축(633) 및 제3골반 축(635)은 끝단이 서로 번갈아가면서 링크되어 회전 가능하도록 연결된다. 이때 제1골반 축(624)과 제2골반 축(633) 및 제3골반 축(635)은 회전 시 서로 간섭되지 않도록 외측으로 만곡진 형태가 된다. 아울러 제1골반 축(624)과 제2골반 축(633) 및 제3골반 축(635)의 중앙은 후술할 허벅지 연장 프레임(640)의 끝단에 형성된 골반3축 연결대(642)와 각각 연결된다.The second pelvis motor 633 is provided with a streamlined second pelvic shaft 633 and the streamlined third pelvic shaft 635 is connected to the second pelvic motor 632. [ Respectively. The first pelvis motor 622 is also provided with a streamlined first pelvic axis 624. The first pelvis axis 624, the second pelvis axis 633, and the third pelvis axis 635 are linked so that their ends are alternately linked and rotatable. At this time, the first pelvis axis 624, the second pelvis axis 633, and the third pelvis axis 635 are outwardly curved so as not to interfere with each other during rotation. The centers of the first pelvis axis 624, the second pelvis axis 633 and the third pelvis axis 635 are connected to the pelvis three-axis linkage 642 formed at the end of the thigh extension frame 640 .

제1골반 모터(622)의 회전에 따라 제1골반 축(624)이 회전하게 되고(도면의 c1 참조), 제2골반 모터(632)의 회전에 따라 제2골반 축(633)이 회전하게 된다.(도면의 c2 참조) 아울러 제3골반 모터(634)의 회전에 따라 제3골반 축(635)이 회전하게 된다. 사용자가 로봇다리 조립체(600)를 착용하게 되면, 사용자의 골반 움직임을 3축으로 구현할 수 있게 된다. 즉 사용자가 로봇다리 조립체(600)를 착용 한 채 로터리 킥 동작이 가능하도록 해주게 된다.The first pelvis shaft 624 rotates in accordance with the rotation of the first pelvis motor 622 and the second pelvis shaft 633 rotates in accordance with the rotation of the second pelvis motor 632 (See c2 in the drawing). In addition, as the third pelvis motor 634 rotates, the third pelvis shaft 635 rotates. When the user wears the robot leg assembly 600, the pelvis movement of the user can be realized in three axes. That is, the user is allowed to perform the rotary kick operation while wearing the robot leg assembly 600.

한편, 사용자의 수영 동작에 간섭되지 않도록 로봇다리 고정판(610)은 사용자의 둔부의 후방에 위치하게 된다.Meanwhile, the robot leg fixing plate 610 is positioned behind the buttocks of the user so as not to interfere with the swimming operation of the user.

허벅지 연장 프레임(640)은 둔부에서 허벅지를 향하도록 만곡된 형상으로 형성된다. 허벅지 연장 프레임(640)의 끝단에는 골반3축 연결대(642)가 형성된다.The thigh extension frame 640 is formed in a curved shape from the buttocks toward the thighs. At the end of the thigh extension frame 640, a pelvis three-axis linkage 642 is formed.

허벅지 측면 지지판(650)은 허벅지 연장 프레임(640)에서 하방으로 연장되도록 형성된다. 허벅지 측면 지지판(650)에는 내측을 향하도록 'ㄱ' 형상의 무릎 지지판(660)이 형성된다. 무릎 지지판(660)에는 사용자의 무릎이 지지된다.The thigh side support plate 650 is formed to extend downward from the thigh extension frame 640. A 'K' shaped knee support plate 660 is formed on the thigh side support plate 650 so as to face inward. A knee of the user is supported on the knee support plate 660.

허벅지 측면 지지판(650)의 끝단에는 무릎 모터(670)가 설치된다. 무릎 모터(670)의 회전에 의해 사용자의 무릎이 전후 방향(도면 상의 d1 참조)으로 움직일 수 있게 된다. 무릎 모터(670)는 MCU와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어 신호에 의해 정역회전하게 된다.A knee motor 670 is provided at an end of the thigh side support plate 650. The knee motor 670 rotates to allow the user's knee to move in the forward and backward direction (see d1 in the drawing). The knee motor 670 is electrically connected to the MCU to receive power, and is rotated in the forward and reverse directions by a control signal.

허벅지 측면 지지판(650)의 끝단에는 하방으로 연장되어 사용자의 종아리를 지지하는 종아리 지지판(680)이 설치된다. 종아리 지지판(680)에는 완만한 경사를 가지도록 외측으로 벌어진 'ㄷ' 형상의 종아리 고정대(690)가 설치된다. 종아리 고정대(690)는 슬라이딩 방식으로 종아리 지지판(680)에서 이동이 가능하다. 종아리 고정대(690)에는 버클이나 고정 벨트를 달아, 이를 통해 사용자의 종아리를 종아리 고정대(690)에 밀착되도록 할 수 있다.At the end of the thigh side support plate 650, a calf support plate 680 extending downward and supporting a user's calf is provided. The calf support plate 680 is provided with a 'c' shaped calf support base 690 which is opened to the outside so as to have a gentle slope. The calf mount 690 is movable in the calf support plate 680 in a sliding manner. The calf rests 690 may be provided with a buckle or a fastening belt to allow the user's calf to come into close contact with the calf rests 690.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터의 이등각 투상도, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 수영 시뮬레이터에서 콘솔 데스크(30)와 컨트롤 랙(40)의 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a swimming simulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a perspective view of a console desk 30 and a control rack 40 in a swimming simulator according to an embodiment of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이 수영 연습 상태의 모니터링을 위한 콘솔 데스크(30)와 전술한 하부베이스 몸체(100), 상체 회전부(300), 로봇팔 조립체(400) 및 로봇다리 조립체(600)를 제어하기 위한 복수의 MCU와 컴퓨터가 구비되는 컨트롤 랙(40)이 구비된다.The robot arm assembly 400 and the robot leg assembly 600 are controlled as shown in FIG. 16 by monitoring the console desk 30 for monitoring the swimming exercise state and the above-described lower base body 100, the upper body rotation unit 300, And a control rack 40 having a plurality of MCUs and a computer.

콘솔 데스크(30)는 책상에 복수의 모니터가 구비되며, 관리자가 앉을 수 있는 의자가 같이 마련된다. 책상에는 하나의 키보드, 마우스로 두 대 이상의 컴퓨터를 제어할 수 있도록 해주는 KVM 스위치가 구비되며, 네트워크 허브도 마련된다.The console desk 30 is provided with a plurality of monitors on a desk and a chair capable of sitting by an administrator. The desk has a keyboard, a KVM switch that allows you to control two or more computers with a mouse, and a network hub.

컴퓨터는 가상현실 신호를 처리하여 헤드 마운트 디스플레이(20)에 출력해주는 컴퓨터와 트래킹 센서의 신호를 처리해주는 컴퓨터가 설치될 수 있다.The computer may be provided with a computer for processing the virtual reality signal and outputting it to the head mount display 20 and a computer for processing signals of the tracking sensor.

헤드 마운트 디스플레이(10)는 안경처럼 사용자의 머리에 착용하는 영상출력기구로, 컴퓨터로 처리된 수영장, 강, 바다, 침몰선 근처 등의 특정 배경 공간 영상을 사용자의 눈앞에 보여준다. 이때 배경 공간 영상은 물이 포함되어 있다면 해변, 호수 등 다양한 가상현실 배경이 사용될 수 있다.The head mount display 10 is a video output device that is worn on a user's head like a spectacle, and displays a specific background space image such as a computer-processed swimming pool, river, sea, At this time, if the background space image includes water, various virtual reality backgrounds such as beaches and lakes can be used.

헤드 마운트 디스플레이(10)는 사용자의 눈앞에 컴퓨터로 처리된 가상현실 배경 공간 영상을 보여주면서 현실감 있는 3D 영상을 제공하게 된다.The head mount display 10 provides a realistic 3D image while displaying a computer-processed virtual reality background space image in front of the user's eyes.

또한, 헤드 마운트 디스플레이(10)에는 자이로스코프, 가속도센서, 자력계 등이 내장되어 센서들의 신호로 사용자의 머리 움직임을 검출하여, 이를 컴퓨터로 처리하여 가상현실 배경 공간 영상 출력시 사용한다.In addition, a gyroscope, an acceleration sensor, a magnetometer, and the like are built in the head mount display 10, and the user's head movement is detected by the signals of the sensors.

10 : 캐스터 20 : 헤드 마운트 디스플레이
30 : 콘솔 데스크 40 : 컨트롤 랙
100 : 하부베이스 몸체
110 : 받침대
120 : 연결판 130 : 수직기둥
140 : 축결합구
150 : 방향전환 구동모터 152 : 축방향 전환부
200 : 방향전환 구동체
210 : 횡기둥 220 : 베드 고정프레임
230 : 베드 고정판
232 : 상체 회전부 장착부 234 : 로봇다리 장착부
240 : 축고정 프레임
250 : 구동축 260 : 밸런스 프레임 262 : 무게추
270 : 공간부 280 : 하네스 고정기둥 290 : 하네스 고정부
300 : 상체 회전부
310 : 허리 지지판 320 : 베어링 하우징 322 : 스토퍼핀
330 : 상체구동 모터 340 : 상체 구동축 350 : 어깨 지지판
360 : 로봇팔 상부 고정판 370 : 스토퍼 372 : 스토퍼 돌기
400 : 로봇팔 조립체
410 : 어깨 후면 구동부
412 : 제1어깨 모터 414 : 어깨 벨트
420 : 어깨 하부 구동부
422 : 어깨 하부 하우징 424 : 제2어깨 모터
426 : 어깨 지지판 고정구 428 : 어깨 벨트 구동축
430 : 제1어깨측면 구동부
432 : 제1어깨측면 프레임
434 : 제3어깨 모터 436 : 제4어깨 모터 438 : 제1어깨 스토퍼
440 : 제2어깨측면 구동부
442 : 제2어깨측면 프레임
444 : 제5어깨 모터 448 : 제2어깨 스토퍼
450 : 상박 조절부
452 : 상박 연결대 454 : 상박 고정대
460 : 팔꿈치 관절부
462 : 팔꿈치 연장대 464 : 팔꿈치 모터
470 : 하박 조절부
472 : 제1하박 조절대 474 : 제2하박 조절대
500 : 종축 회전부
510 : 고정 링크 520 : 제1유동 링크 530 : 제2유동 링크
540 : 제3유동 링크 550 : 손 고정대
600 : 로봇다리 조립체
610 : 로봇다리 고정판
612 : 둔부 연장판
620 : 둔부 구동부
622 : 제1골반 모터 624 : 제1골반 축
626 : 둔부 벨트
630 : 골반 회전부
632 : 제2골반 모터 633 : 제2골반 축
634 : 제3골반 모터 635 : 제3골반 축
636 : 골반 벨트 구동축 638 : 아이들러
640 : 허벅지 연장 프레임 642 : 골반3축 연결대
650 : 허벅지 측면 지지판
660 : 무릎 지지판 670 : 무릎 모터 680 : 종아리 지지판
690 : 종아리 고정대10: CASTER 20: HEAD MOUNT DISPLAY
30: Console Desk 40: Control Rack
100: Lower base body
110: pedestal
120: connecting plate 130: vertical column
140:
150: Direction switching drive motor 152: Axial direction switching section
200: Directional switching actuator
210: transverse pillar 220: bed fixing frame
230: bed fixing plate
232: upper body rotating part mounting part 234: robot leg mounting part
240: Axis fixing frame
250: drive shaft 260: balance frame 262:
270: space portion 280: harness fixing column 290: harness fixing portion
300: upper body rotation part
310: waist support plate 320: bearing housing 322: stopper pin
330: upper body drive motor 340: upper body drive shaft 350: shoulder support plate
360: upper plate of robot arm upper plate 370: stopper 372: stopper projection
400: Robot arm assembly
410: shoulder rear driving part
412: first shoulder motor 414: shoulder belt
420: Shoulder lower driving part
422: shoulder lower housing 424: second shoulder motor
426: Shoulder support plate fastener 428: Shoulder belt drive shaft
430: first shoulder lateral drive
432: first shoulder side frame
434: third shoulder motor 436: fourth shoulder motor 438: first shoulder stopper
440: second shoulder lateral drive
442: 2nd shoulder side frame
444: fifth shoulder motor 448: second shoulder stopper
450:
452: Upper limb 454: Upper limb
460: elbow joint
462: elbow extension stand 464: elbow motor
470:
472: first onesail adjuster 474: second onset adjuster
500:
510: fixed link 520: first flow link 530: second flow link
540: third flow link 550: hand rest
600: Robot leg assembly
610: Robot leg fixing plate
612: Hip extension plate
620:
622: first pelvis motor 624: first pelvis axis
626: Buttock belt
630: pelvic rotation part
632: second pelvis motor 633: second pelvis axis
634: third pelvis motor 635: third pelvis axis
636: Pelvic belt drive shaft 638: Idler
640: thigh extension frame 642: pelvis 3-axis connecting rod
650: Thigh side support plate
660: knee support plate 670: knee motor 680: calf support plate
690: Calf Stands

Claims

하부에 복수의 캐스터(10)가 설치되어 지지대 역할을 하는 한 쌍의 받침대(110)와, 상기 받침대(110)를 횡으로 연결해주는 연결판(120)과, 상기 받침대(110)의 중앙부에서 상부 방향으로 세워지는 수직기둥(130)과, 상기 수직기둥(130)의 상부에 설치되는 축결합구(140)와, 상기 축결합구(140) 상에 설치되는 방향전환 구동모터(150)가 구비된 하부베이스 몸체(100);
상기 하부베이스 몸체(100)의 상부에 위치하는 횡기둥(210)과, 상기 횡기둥(210)의 내측 중앙에서 전방으로 돌출되게 형성되는 베드 고정프레임(220)과, 상기 횡기둥(210)의 양옆에서 전방으로 돌출되게 형성되는 축고정 프레임(240)과, 상기 축고정 프레임(240)의 외측으로 돌출되어 상기 방향전환 구동모터(150)에 축결합되는 구동축(250)과, 상기 횡기둥(210)의 상부 중앙에서 상부 방향으로 돌출되는 하네스 고정기둥(280)과, 상기 하네스 고정기둥(280)에서 전면으로 돌출되는 하네스 고정부(290)가 구비되어 상기 방향전환 구동모터(150)의 회전에 의해 수직 또는 수평으로 구동하는 방향전환 구동체(200);
상기 베드 고정프레임(220)의 전면에서 이격되게 배치되며 사용자의 허리를 지지하는 허리 지지판(310)과, 상기 허리 지지판(310)의 후면에서 상기 베드 고정프레임(220)의 사이에 형성되는 베어링 하우징(320)과, 상기 베어링 하우징(320)의 하부에 설치되는 상체구동 모터(330)와, 상기 상체구동 모터(330)의 상부에서 상부 방향으로 연장되는 구동축(250)과, 상기 구동축(250)의 끝단에서 결합되어 상기 구동축(250)에 의해 회전하는 어깨 지지판(350)과, 상기 어깨 지지판(350)의 후방 상부에 형성되는 로봇팔 상부 고정판(360)을 구비하여 상기 상체구동 모터(330)의 회전에 따라 사용자의 몸통 롤링 동작을 가이드 해주는 상체 회전부(300);
상기 로봇팔 상부 고정판(360)의 전면에 한 쌍이 설치되어 사용자의 어깨 후면에 3축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 어깨 후면 구동부(410) 및 어깨 하부 구동부(420)와, 상기 어깨 하부 구동부(420)의 측면에 설치되어 어깨 측면에서 2축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 제1어깨측면 구동부(430) 및 제2어깨측면 구동부(440)를 구비하여, 상기 로봇팔 상부 고정판(360)의 전면에 한 쌍이 설치되어 사용자의 어깨와 팔꿈치 및 팔목에 착용이 가능하며, 사용자의 팔 동작을 최대한 자연스럽게 가이드해주는 로봇팔 조립체(400); 및
상기 횡기둥(210)의 중앙 하부에 설치되며, 사용자의 골반이 3축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 둔부 구동부(620)와 골반 회전부(630)가 둔부 후방에 구비하여, 한 쌍이 설치되어 사용자의 허벅지와 종아리 및 발목에 착용 가능하며, 사용자의 다리 동작을 로터리킥이 가능하도록 유도해주는 로봇다리 조립체(600);를 포함하는 수영 시뮬레이터.
A pair of pedestals 110 having a plurality of casters 10 installed at a lower portion thereof and serving as supports, a connecting plate 120 for transversely connecting the pedestals 110, A vertical shaft 130 mounted on the vertical shaft 130 and a shaft coupling hole 140 provided on the vertical shaft 130 and a direction switching drive motor 150 installed on the shaft coupling hole 140 A lower base body 100;
A transverse post 210 located at the upper portion of the lower base body 100, a bed fixing frame 220 formed to protrude forward from an inner center of the transverse post 210, A drive shaft 250 protruding outward from the shaft fixing frame 240 and axially coupled to the direction switching drive motor 150, And a harness fixing part 290 protruding from the harness fixing column 280 to the front of the harness fixing part 280 so that the rotation of the direction switching driving motor 150 A direction switching actuator (200) which is driven vertically or horizontally;
A waist supporting plate 310 spaced apart from the front of the bed fixing frame 220 and supporting a waist of a user and a bearing housing 310 formed between the back fixing surface of the waist supporting plate 310 and the bed fixing frame 220, A driving shaft 250 extending upward from the upper portion of the upper body driving motor 330 and a driving shaft 250 extending upward from the upper side of the upper body driving motor 330. The driving shaft 250 is connected to the driving shaft 250, And a robot arm upper fixing plate 360 formed at a rear upper portion of the shoulder support plate 350 to rotate the upper body driving motor 330. [ An upper body rotating part 300 for guiding a body rolling operation of the user in accordance with the rotation of the upper body part 300;
A shoulder rear drive unit 410 and a shoulder lower drive unit 420 which are provided on the front surface of the robot arm upper fixed plate 360 so as to be movable in three axes on the back of a user's shoulder, A shoulder side driving part 430 and a second shoulder side driving part 440 provided on the side surface of the robot arm upper fixing plate 360 so as to be movable in two axes from the side of the shoulder, A robot arm assembly 400 which is installed in a pair and can be worn on the user's shoulders, elbows and wrists, and guides the movement of the user's arms naturally as much as possible; And
A pair of a buttock driving unit 620 and a pelvis rotating unit 630 provided at the center of the transverse pillar 210 and provided at the rear of the buttocks to move the user's pelvis in three axes, And a robot leg assembly (600) that can be worn on the thighs, calf, and ankle and guides a user's leg motion to enable a rotary kick.

제1항에 있어서,
상기 방향전환 구동체(200)는,
상기 횡기둥(210)의 양단에 형성된 상기 축고정 프레임(240)이 전방을 향해 돌출된 상태로 상기 구동축(250)이 상기 축결합구(140)에 축결합되며, 상기 횡기둥(210)은 상기 수직기둥(130)보다 후방에서 횡으로 가로지르도록 형성되어, 상기 하네스 고정기둥(280)을 중심으로 양 옆에 사용자의 수영동작을 위한 공간부(270)가 형성되는 수영 시뮬레이터.
The method according to claim 1,
The direction-switching actuator (200)
The drive shaft 250 is axially coupled to the shaft coupling 140 in a state where the shaft fixing frame 240 formed at both ends of the transverse shaft 210 protrudes forward, And a space portion 270 for a user's swimming motion is formed on both sides of the harness fixing post 280 with respect to the vertical post 130.

제1항에 있어서,
방향전환 구동체(200)는,
상기 횡기둥(210)의 하부 양옆에서 하부 방향으로 돌출되게 형성되며, 내측에 복수의 무게추(262)가 설치되는 밸런스 프레임(260)을 더 포함하는 수영 시뮬레이터.
The method according to claim 1,
In the direction-switching drive body 200,
Further comprising a balance frame (260) formed to protrude downward from both sides of the lower part of the transverse post (210) and provided with a plurality of weights (262) inside.

제1항에 있어서,
상기 상체 회전부(300)는,
상기 베어링 하우징(320)의 상단에 스토퍼핀(322)이 돌출 형성되고, 상기 구동축(250) 상에서 상기 스토퍼핀(322)이 형성된 위치에 설치되는 스토퍼(370)가 구비되며, 상기 스토퍼(370)에는 스토퍼 돌기(372)가 형성되고, 상기 구동축(250)의 회전 시 상기 스토퍼 돌기(372)가 상기 스토퍼핀(322)에 걸려서 상체가 회전할 수 있는 각도 범위 내로 회전이 제한 되는 수영 시뮬레이터.
The method according to claim 1,
The upper body rotation part 300 includes:
A stopper pin 322 is protruded from the upper end of the bearing housing 320 and a stopper 370 is provided at a position where the stopper pin 322 is formed on the drive shaft 250. The stopper 370, The stopper protrusion 372 is formed and the stopper protrusion 372 is caught by the stopper pin 322 when the drive shaft 250 rotates and the rotation of the stopper protrusion 372 is limited to an angle range within which the upper body can rotate.

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제1항에 있어서,
상기 로봇팔 조립체(400)는,
상기 제2어깨측면 구동부(440)의 하부에 설치되어 상박이 안착되어 사용자의 상박 길이에 따라 길이 조절이 가능한 상북 조절부(450)와, 상기 상북 조절부(450)의 하부에 설치되어 팔꿈치가 1축으로 움직임이 가능하도록 구비되는 팔꿈치 관절부(460)와, 상기 팔꿈치 관절부(460)의 하부에 설치되어 사용자의 하박 길이에 따라 길이 조절이 가능한 하박 조절부(470)를 더 포함하는 수영 시뮬레이터.
The method according to claim 1,
The robot arm assembly (400)
A second upper shoulder portion 450 installed at a lower portion of the second shoulder side driving portion 440 so as to be adjustable in length according to a length of an upper end of the user, An elbow joint part (460) provided so as to be able to move in one axis, and a lower hammock adjusting part (470) installed at a lower part of the elbow joint part (460) and capable of adjusting the length according to the length of the hammock of the user.

제1항에 있어서,
상기 로봇다리 조립체(600)는,
상기 둔부 구동부(620)의 제1골반 모터(622)에는 제1골반 축(624)이 구비되고, 상기 골반 회전부(630)의 제2골반 모터(632)에 제2골반 축(633)과 제3골반 모터(634)에 제3골반 축(635)이 각각 구비되어, 상기 제1골반 축(624), 상기 제2골반 축(633) 및 상기 제3골반 축(635)이 3축을 이루되, 서로 번갈아가면서 링크되어 회전 가능하게 연결되는 수영 시뮬레이터.
The method according to claim 1,
The robot leg assembly (600)
The first pelvis motor 622 of the hip portion driving unit 620 is provided with a first pelvis axis 624 and the second pelvis axis 632 of the pelvis rotation unit 630 is provided with a second pelvis axis 633, The third pelvic axis 634 is provided with a third pelvic axis 635. The first pelvic axis 624, the second pelvis axis 633 and the third pelvic axis 635 form three axes A swimming simulator rotatably linked with each other while alternating with each other.

제6항에 있어서,
상기 하박 조절부(470)의 끝단에 링크 구조를 통해 아래팔이 스컬링 동작이 가능하도록 해주는 종축 회전부(500)가 설치되되,
상기 종축 회전부(500)는,
상기 하박 조절부(470)의 끝단에 고정되는 고정 링크(510)와, 상기 고정 링크(510)의 일단에 설치되는 제1유동 링크(520)와, 상기 고정 링크(510)의 타단에 설치되는 제2유동 링크(530)와, 'T' 형상으로 세 개의 접점 중 일자형의 두 개의 접점에 상기 제1유동 링크(520)와 상기 제2유동 링크(530)이 각각 연결되는 제3유동 링크(540)와, 상기 제3유동 링크(540)의 나머지 하나의 접점에 사용자의 손을 고정하는 손 고정대(550)가 구비되어 링크 구조를 통해 아래팔이 스컬링 동작이 가능한 수영 시뮬레이터.The method according to claim 6,
A vertical axis rotation part 500 is provided at an end of the lower knob adjustment part 470 to enable a lower arm to perform a scalling operation through a link structure,
The vertical axis rotation unit 500 includes:
A first link 520 installed at one end of the fixed link 510 and a second link 520 installed at the other end of the fixed link 510, A second flow link 530 and a third flow link 530 in which the first flow link 520 and the second flow link 530 are connected to two contact points of a single one of three contacts in a ' 540 and a hand fixed to a user's hand at a contact point of the other of the third floating links 540 so that the lower arm can perform scalling operation through the link structure.