KR20020088020A - 가상현실 체감형 게임 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상현실 게임 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 구동모터가 발생시키는 원운동의 회전운동을 직선으로 바꾸는 구동링크를 사용하여 가격이 저렴하고 간단한 구조로 생산이 용이하며 동일 하중을 움직이는데 작은 구동력으로 가능한 가상현실 체감형 게임 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 게임자가 가상현실 게임을 할 때 조이스틱이나 다른 조종장치를 상하좌우 또는 임의의 방향으로 이동하기 위해 조작하면, 메인 제어부는 동작신호를 인터페이스부로 송신하며, 인터페이스부는 동작신호를 기계를 구동시키기 위한 신호로 변환시켜 모션 콘트롤부로 송신하며, 모션 콘트롤부는 수신된 변환 신호로부터 움직임 신호를 추출하여 H/W 제어부로 송신하며, H/W 제어부는 움직임 신호에 따라 구동모터를 동작시키며, 구동링크는 구동모터가 동작하여 발생시키는 원운동의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 상부베이스와 하부베이스로 전달시켜서 게임기 본체를 게임자의 조작에 따라 상하좌우로 움직이는 것으로 게임자가 가상현실 게임을 실행중에 실제로 경험하는 듯한 효과를 낼 수 있는 가상현실 체감형 게임 시스템이다.

Description

가상현실 체감형 게임 시스템{Motion based game system using virtual reality}

본 발명은 가상현실 게임 시스템에 관한 것으로 특히 구동모터가 발생시키는 원운동의 회전운동을 직선으로 바꾸는 구동링크를 사용하여 종래의 복잡한 유압식 피스톤을 사용하여 구비된 게임기 보다 가격이 저렴하고 간단한 구조로 생산이 용이하며 구동력을 직접 전달하므로 동일 하중을 움직이는데 더 작은 구동력으로 가능한 가상현실 체감형 게임 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가상 현실이란 실제로 체험하기 어려운 상황을 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 만들어진 삼차원 가상공간(Three dimension virtual enviroment) 안에서 인간의 오감을 통한 상호작용을 실현하여 현실 세계에서의 활동 또는 공간적 물리적 제약에 의해 직접 경험하지 못하는 상황을 직접 체험할 수 있는 것이다.

가상현실과 연계되어 상황의 변화에 따라 체감할 수 있도록 하는 체감형 시뮬레이터는 계산 결과에 따라 속도, 가속도 등의 물리량을 조작자가 느끼도록 만드는 운동을 발생하여 실제와 유사한 상황을 실시간으로 재현하여 조작연습, 훈련 및 탑재장비의 개발 등에 활용되는 장비로써 가장 보편화된 가상현실 기기의 일종이다.

또한, 가상현실시스템(Virtual Reality System)은 사용자가 직접 3차원 그래픽 상황 속에 물리적으로 빠져들어 가는 듯한 시각과 청각, 그리고 신체적으로 체험하는 것과 같은 효과를 제공하여 실제로 경험하기 어려운 환경을 컴퓨터 그래픽을 통하여 경험하게 되는 시스템을 말하는 것으로, 가상현실시스템은 몸의 움직임을 검색하는 센서와 화상을 표시해주는 특수 안경인 헤드마운트 디스플레이(HMD)로 구성되어 있다. 가상현실시스템에서는 오른쪽 눈과 왼쪽 눈을 순간적으로 바꿔 가면서 스크린상에서 두 개의 화상을 보게 하고, 입체적인 위치감을 느끼게 하는 액정 셔터방식을 많이 쓰고 있다. 가상현실시스템은 게임기에 주로 적용했었고 최근에는 건축설계에 적용하거나 자동차, 항공기 연구, 개발에서도 응용하는 등 적용범위가 확대되고 있다.

한편, 종래의 일반적인 게임기는 사용자가 모니터 앞에서 간단한 조작기구를 사용하여 게임을 하는 것으로 게임자는 좌석에 않아 화면상으로 벌어지는 상황에 따라 버튼이나 간단한 조작기구를 사용하여 게임을 하므로 시각과 청각에 의한 게임을 즐길 수 있으나 게임의 상황이 실제로 게임자가 경험하는 것과 같은 체험을 할 수가 없었다.

또한, 종래의 가상 현실 게임시스템은 한국특허 10-0245001 가상 시뮬레이션 게임 시스템을 참조하면 게임 프로그램 CD를 이용하여 게임을 실행시키는 CD 게임기와, CD 게임기와 연결되어 게임진행을 화면으로 나타내는 모니터, CD 게임기와 직렬통신 인터페이스를 통하여 게임자가 게임을 조작을 하기 위한 조작수단과, 조작수단이 전방에 일체로 설치되고 오락자가 앉아서 게임 조작을 체험하도록 하기위한 움직이는 의자와, 조작수단의 조작신호에 의하여 화면의 게임진행과 연관해서 의자를 움직여 주는 의자요동수단과 보조장치로 게임의 효과음을 출력하는 스피커 등으로 이루어진다.

그러나 상술한 종래의 가상현실 게임기의 구동 형태는 복잡한 유압 피스톤을 사용하는 것이어서 가상현실 게임기를 제조하는 데에는 고액의 비용이 들며 유지 보수비용 또한 고비용이 소요되며, 따라서 소규모의 상업용에서 구비하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원운동을 하는 구동모터와 구동모터의 회전운동을 종운동인 직선운동으로 변환시키는 구동링크를 사용하여 가상현실 게임의 진행에 따라 게임기 본체를 구동시키는 것으로, 종래의 복잡하고 고가의 유압식 피스톤 방식의 보다 구조가 간단하고 비용이 절감되며, 가상 현실 게임을 실시할 때 게임자가 조이스틱이나 버튼으로 이루어진 입력부를 조작하여 상하좌우의 움직임 신호를 송신하면 게임 소프트웨어부의 메인 제어부는 동작신호를 송신하며 변환 및 모션제어부는 게임 구동부를 동작시키는 신호로 변환하여 상하좌우 이동신호를 H/W 제어부로 송신하고 H/W 제어부는 구동모터와 구동링크, 베이스를 수신된 신호에 따라 움직이도록 하여 게임기 본체에 앉아서 게임을 진행하는 게임자가 가상현실 게임의 진행을 실제로 체험하는 것과 같은 가상현실 체감형 게임 시스템을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 가상현실 체감형 게임 시스템의 구조를 도시한 개략도.

도 2는 도 1의 게임 소프트웨어부와 변환 및 모션제어부의 상세도.

도 3은 도 1의 게임 구동부를 상세히 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 가상현실 체감형 게임기의 외형을 도시한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 모니터(HMD) 11 : 게임 소프트웨어부

12 : 변환 및 모션제어부 13 : 게임 구동부

14 : 게임기 본체 20 : 메인 제어부

21 : 입력부 22 : 메모리

23 : 사운드 카드 24 : 그래픽 카드

25 : 인터페이스부 26 : 모션 콘트롤부

30 : H/W 제어부 31 : 구동모터 1

32 : 구동모터 2 33 : 구동링크 1

34 : 구동링크 2 35 : 상부베이스

36 : 하부베이스

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 화면으로 가상현실 게임을 디스플레이하는 모니터와, 가상현실 게임의 실행을 위한 게임 프로그램을 저장하고 가상현실 게임의 진행을 제어하는 게임 소프트웨어부와, 게임 소프트웨어부에서 입력되는 신호를 변환하여 동작제어 신호를 송신하는 변환 및 모션제어부와, 변환 및 모션제어부에서 입력되는 동작제어 신호에 따라 구동모터를 동작시키는 게임구동부와, 구동모터의 동작에 따라 게임자가 체감할 수 있는 게임기 본체를 포함한다.

또한, 본 발명의 게임 소프트웨어부는 여러 가지 가상현실 게임 프로그램을 로드할 수 있으며, 게임의 진행을 위한 버튼, 조이스틱으로 구성된 입력부와, 게임 프로그램을 저장하는 메모리와, 게임 프로그램을 시각적으로 모니터에 디스플레이되도록 색상을 지원하는 그래픽 카드와, 게임의 진행에 따라 효과음을 제공하는 사운드카드와, 메모리, 그래픽 카드, 사운드 카드의 전체적인 동작을 제어하는 메인 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 변환 및 모션 제어부는 게임 소프트웨어부에서 입력되는 가상현실 게임 제어신호를 변환시키는 인터페이스부와, 인터페이스부에서 변환시킨 신호를 수신하여 게임구동부를 실행시키는 제어신호를 송신하는 모션 콘트롤부를 더 포함하며, 게임 구동부는 변환 및 모션 제어부로부터 구동신호를 수신하며, 수신된 구동신호에 따라 구동모터의 동작을 제어하는 H/W 제어부와, 구동모터와 연결되어 동력을 전달하는 구동링크와, 구동링크와 연결되어 전달받은 동력으로 게임기 본체를 동작시키는 베이스를 더 포함한다.

또한, 게임기 본체는 게임자가 앉을 수 있는 의자와 의자 밑에는 게임자가 체감할 수 있도록 게임의 진행에 따라 움직이는 게임 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하며, H/W 제어부는 동시에 다수 개의 상기 구동모터를 제어할 수 있으며, 구동모터와 구동링크, 베이스는 다수 개로 구성되어 동력이 전달되며, 구동링크는 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 동력이 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 베이스는 게임기 본체와 연결되는 지지대로 구동링크로부터 전달받는 힘을 게임기 본체에 앉은 게임자가 체감할 수 있도록 지지하면서 전달하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 가상현실 체감형 게임 시스템의 구조를 도시한 개략도로 설명하면 다음과 같다.

구성은 특수 안경인 헤드마운트 디스플레이를 사용하여도 볼 수 있으며, 화면으로 가상현실 게임을 디스플레이하는 모니터(10), 가상현실 게임 프로그램의 저장과 가상현실 게임의 전체적인 진행을 제어하는 게임 소프트웨어부(11), 게임 소프트웨어부(11)로부터 입력되는 동작신호를 변환시켜 게임기 본체(14)의 동작 제어신호를 송신하는 변환 및 모션 제어부(12)와, 변환 및 모션 제어부(12)에서 입력되는 동작제어 신호에 따라 구동모터를 동작시켜 게임기 본체(14)를 가상현실 게임의 진행에 따라 게임자가 체감할 수 있도록 구동시킨다.

한편, 도 2는 본 발명의 게임 소프트웨어부(11)와 변환 및 모션제어부(12)를 상세히 도시한 것으로 설명하면 다음과 같다.

구성은 가상현실 게임 프로그램의 로딩과 가상현실 게임의 진행시에 게임자가 조작할 수 있는 버튼이나 조이스틱이 구비된 입력부(21)와, 게임 프로그램을 저장하며 명령에 따라 실행시키는 메모리(22)와, 가상현실 게임 프로그램의 진행에 따라 효과음을 제공할 수 있는 사운드 카드(23)와, 게임 프로그램을 시각적으로 모니터(10)에 표현 할 수 있도록 하는 그래픽 카드(24)와 가상현실 게임 프로그램의 실행과 사운드카드(23)의 동작과 그래픽 카드(24)의 전체적인 동작을 제어하는 메인 제어부(20)로 이루어진다. 또한, 메인 제어부(20)는 가상현실 게임 프로그램의 진행을 위해 게임자의 입력에 따른 동작의 구현을 위하여 동작신호를 인터페이스부(25)로 송신하며 인터페이스부(25)는 수신된 신호를 기계적인 동작을 지시하는 신호로 변환하여 모션 콘트롤부(26)로 송신한다. 모션 콘트롤부(26)는 입력부(21)에서 게임자가 버튼이나 조이스틱으로 상하좌우로 움직이는 입력을 하였을 경우에 입력된 동작을 기계적으로 구동시키기 위한 신호를 송신한다. 예를 들어 우측이동, 좌측이동, 위로이동, 아래로 이동 등의 동작 신호를 송신하는 것이다.

도 3은 본 발명의 게임 구동부(13)를 상세히 도시한 것으로 설명하면 다음과 같다. 구성은 H/W 제어부(30)와 구동모터(31, 32), 구동링크(33, 34), 상부 베이스(35), 하부 베이스(36)와 게임기 본체(14)로 이루어진다.

H/W 제어부(30)는 모션 콘트롤부(26)에서 입력되는 상하좌우로의 이동 명령을 수신하여 구동모터 1, 2(31, 32)를 동작시키는 것으로, 두 개의 구동모터 1, 2(31, 32)에 대하여 설명하면 하나의 구동모터 1(31)는 상하로 움직이는 작용을 위하여 사용하며, 다른 구동모터 2(32)는 좌우로 움직이는 동작을 위해 사용한다.

구동링크 1, 2(33, 34)는 구동모터 1, 2(31, 32)에 각각 연결되어 구동모터 1, 2(31, 32)의 동작에 따라 상하운동과 좌우운동을 할 수 있도록 하는 것으로 직선운동기구(straight line motion mechanism)로 이루어져서 구동모터 1, 2(31, 32)의 원운동의 회전운동을 종운동의 직선운동으로 바꾸어서 동력을 전달한다. 상부 베이스(35)와 하부 베이스(36)는 게임기 본체(14)와 연결되어 게임기 본체(14)를 지지하며 전달받은 동력으로 게임자가 게임의 진행에 따라 체감할 수 있도록 게임기 본체(14)를 구동시킨다.

한편, 게임기 본체(14)를 정밀하게 움직이도록 구현하는 데에는 다수의 구동모터와 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 구동링크를 다수 개를 사용하여 제어하면 게임기 본체(14)의 세밀한 동작의 제어도 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 가상현실 체감형 게임 시스템의 게임기 본체(14)와 게임 구동부(13)를 도시한 것으로 설명하면 다음과 같다.

게임기 본체(14)는 게임자가 가상현실 게임을 실시할 때 앉을 수 있는 좌석과 게임을 조작할 수 있는 조작기가 있으며, 하부는 게임의 조작에 따라 게임기 본체(14)를 구동시키기 위한 게임 구동부(13)의 개략도를 도시한 것으로, 원운동의 회전운동을 실시하는 구동모터 1, 2(31, 32)와, 구동모터 1, 2(31, 32)의 회전운동을 종운동의 직선운동으로 변환시키는 구동링크 1, 2(33, 34)와 게임기 본체(14)에 동력을 최종적으로 전달시키는 상부 베이스(35)와 하부 베이스(36)를 나타낸 것이다.

한편, 본 발명의 가상현실 체감형 게임시스템의 실행 동작을 설명하면 다음과 같다.

게임자가 게임기 본체(14)에 앉아서 게임 소프트웨어부(11)의 입력부(21)를 조작하여 가상현실 게임 프로그램의 시작신호를 전송하면, 메인 제어부(20)는 메모리(22)에 저장된 게임 프로그램을 실행시키며, 동시에 사운드 카드(23)와 그래픽 카드(24)가 동작하여 모니터(10)로 가상현실 게임 프로그램이 디스플레이되며, 효과음이 실행되어 게임자에게 청각적 효과를 제공한다.

다음 단계로 게임자가 가상현실 게임을 진행하는 것으로, 날아오는 적의 포탄을 피하기 위해 조이스틱이나 다른 조종장치를 상하좌우 또는 임의의 방향으로 이동하기 위해 조작하면, 메인 제어부(20)는 동작신호를 인터페이스부(25)로 송신하며, 인터페이스부(25)는 동작신호를 기계를 구동시키기 위한 신호로 변환시켜 모션 콘트롤부(26)로 송신하며, 모션 콘트롤부(26)는 수신된 변환 신호로부터 상하좌우의 움직임 신호를 추출하여 H/W 제어부(30)로 송신하며, H/W 제어부(30)는 상하좌우의 움직임 신호에 따라 구동모터 1, 2(31, 32)를 동작시키며, 구동링크 1, 2(33, 34)는 구동모터 1, 2(31, 32)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 상부베이스(35)와 하부베이스(36)로 전달시켜서 게임기 본체(14)를 게임자의 조작에 따라 상하좌우로 움직임이 가능하여 게임자가 가상현실 게임을 실행중에 실제로 체험하는 듯한 가상현실 체감형 게임 시스템이다. 이 때 상부 베이스(35)는 중심축의 윗부분에 구비되며 하부 베이스(36)는 중심축의 하부에 연결되어 있어서 상하좌우로 움직이는 것이다.

한편, 게임자가 가상현실 게임프로그램의 실시 중에 공격을 받았을 경우에는 게임자에게 충격이 전달되는 것 또한 H/W 제어부(30)의 동작을 제어함으로써 구동모터 1, 2(31, 32)의 회전력을 조절하고, 구동링크1, 2(33, 34)의 직선운동을 조절하여 충격을 받는 듯한 효과를 만들어 낼수 있으며, 게임자가 가상현실 게임을 진행하면서, 여러 번의 충격을 받음에 따라 상하좌우로 움직이는 속도는 감소되어 일정 충격을 받는 경우 가상현실 게임은 종료하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가상현실 체감형 게임 시스템으로 가상현실 게임의 진행을 게임자가 버튼이나 조이스틱을 사용하여 조작하면, 메인 제어부에서 게임구동부를 가상현실 게임의 진행에 맞추어 동작시키기 위해 신호를 송신하며, 변환 및 모션제어부에서는 하드웨어의 동작을 위하여 변환시키며, H/W 제어부에서는 입력된 상하좌우의 움직임 신호에 따라 원운동의 회전운동을 하는 구동모터를 구동시키며, 구동모터와 연결되어 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 구동링크와 게임기 본체에 연결된 베이스를 사용하여 가상현실 게임 프로그램의 진행에 따라 게임자가 실제로 느낄 수 있도록 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 다수의 구동모터를 작동시켜 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 구동링크를 사용하여 구동력을 전달하는 동작구조를 가지는 가상현실 체감형 게임 시스템으로 종래의 유압식 피스톤을 사용한 게임기보다 더 간단한 구조로 생산이 용이하고 비용이 절감되며 구동력을 직접 전달하므로 동일 하중을 움직이는데 더 작은 구동력으로 가능하며, 종래의 가상현실 게임 시스템의 경우 게임 프로그램이 바뀌면 게임구동부 또한 해당 게임 프로그램에 맞도록 새로 구성해야 하므로 비용이 많이 들지만, 본 발명의 가상현실 체감형 게임 시스템은 구조도 간단하며 여러 가지의 가상현실 게임에 범용으로 사용할 수 있어서 적은 비용으로도 가상현실 게임을 즐길 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 화면으로 가상현실 게임을 디스플레이하는 모니터와, 가상현실 게임의 실행을 위한 게임 프로그램을 저장하고 상기 가상현실 게임의 진행을 제어하는 게임 소프트웨어부와, 상기 게임 소프트웨어부에서 입력되는 신호를 변환하여 동작제어 신호를 송신하는 변환 및 모션제어부와, 상기 변환 및 모션제어부에서 입력되는 동작제어 신호에 따라 구동모터를 동작시키는 게임구동부와, 상기 구동모터의 동작에 따라 게임자가 체감할 수 있는 게임기 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 게임 소프트웨어부는,

   여러 가지 상기 가상현실 게임 프로그램을 로드할 수 있으며, 게임의 진행을 위한 버튼, 조이스틱으로 구성된 입력부와, 상기 게임 프로그램을 저장하는 메모리와, 상기 게임 프로그램을 시각적으로 상기 모니터에 디스플레이되도록 색상을 표시하는 그래픽 카드와, 상기 게임의 진행에 따라 효과음을 제공하는 사운드카드와, 상기 메모리, 상기 그래픽 카드, 상기 사운드 카드의 전체적인 동작을 제어하는 메인 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 변환 및 모션 제어부는,

   상기 게임 소프트웨어부에서 입력되는 제어 신호를 상기 게임 구동부의 동작을 위한 신호로 변환시키는 인터페이스부와, 상기 인터페이스부에서 변환시킨 신호를 수신하여 상기 게임구동부를 실행시키는 동작 신호를 송신하는 모션 콘트롤부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 게임 구동부는,

   상기 변환 및 모션 제어부로부터 구동신호를 수신하며, 상기 수신된 구동신호에 따라 구동모터의 동작을 제어하는 H/W 제어부와, 상기 구동모터와 연결되어 동력을 전달하는 구동링크와, 상기 구동링크와 연결되어 전달받은 동력으로 게임기 본체를 동작시키는 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 게임기 본체는 게임자가 앉을 수 있는 의자와 상기 의자 밑에는 상기 게임자가 체감할 수 있도록 게임의 진행에 따라 움직이는 상기 게임 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 시스템.
6. 제 6항에 있어서,

   상기 H/W 제어부는 동시에 다수 개의 상기 구동모터를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 구동모터와 상기 구동링크, 상기 베이스는 다수 개로 구성되어 동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 구동링크는 상기 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 베이스는 게임기 본체와 연결되는 지지대로 상기 구동링크로부터 전달받는 힘을 상기 게임기 본체에 앉은 게임자가 체감할 수 있도록 지지하면서 전달하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감형 게임 시스템.