KR100195705B1 - 시뮬레이터의 마우스구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시뮬레이터의 마우스구조에 관한 것으로, 손잡이(1)가 달린 플랫포옴(2)과, 이 플랫포옴(2)과 상응하는 형상으로 3개의 프레임(8a,8b,8c)이 결합되면서 각각 모우터(12)를 매개로 회동가능하게 설치된 베이스(8), 상기 플랫포옴(2)을 6자유도 운동가능하게 베이스(8)에 연결시키는 연결수단, 이 연결수단의 운동을 감지해서 콘트롤러로 입력시키는 운동감지수단을 갖춘 시뮬레이터의 마우스에 있어서, 상기 연결수단이 플랫포옴(2)의 각 꼭지점에 1조씩 삼각형상으로 짝을 이루어 회동수단을 매개로 회동가능하게 장착된 링크크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)와, 이 링크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)와 결합되어 링크의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 전환수단을 갖춘 것을 구조로 되어, 마우스의 원활한 6자유도 운동을 구현할 수 있으면서 전체적인 높이를 낮추어 콤팩트하게 구성시킬 수 있게 되어 있다.

Description

시뮬레이션 마우스 구조

제1도는 본 발명에 따른 시뮬레이터의 마우스구조를 개략적으로 나타내고 사시도이고,

제2도는 종래 기술에 따른 유압실린더를 유용한 6자유도 운동구 조물의 개략적인 구성도.

제3도는 종래 기술에 다른 시뮬레이션의 마우스구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 손잡이 2 : 플랫포옴

3a,3b,4a,5a,5b : 링크 6 : 유니버설죠인트

7 : 피니언기어 8 : 베이스

8a,8b,8c : 프레임 9 : 회동브라켓

9a : 핀 10 : 엔코더

11 : 모우터 12 : 모우터

13 : 엔코더

본 발명은 시뮬레이터의 입력장치의 하나인 마우스에 관한 것으로, 특히 전체 구조물의 높이를 대폭적으로 저감시켜 구조물을 간단하게 구성시킬 수 있도록 된 시뮬레이터의 마우스구조에 관한 것이다.

일반적으로 시뮬레이터는 사용자가 손으로 잡고서 조작할 수 있도록 된 입력장치와, 이 입력장치의 운동을 감지해서 화면으로 나타내거나 그대로 재현시키는 출력장치로 이루어져, 예컨대 비행중의 비행기 상태를 지상에서 그대로 재현시켜 조종사를 훈련시키는 데에 사용되고 있다.

상기한 시뮬레이터의 입력장치로서는 마우스를 사용하고 있고, 출력장치로서는 디스플레이어나 운동재현기를 사용하고 있는데, 이 운동 재현기나 마우스는 통상적으로 6자유도 운동(X축과 Y축 및 Z축의 변위와 각 축에서의 회전)을 구현할 수 있는 구조물로 구성되어 있다.

상기와 같은 6자유도의 운동을 구현하기 위해 종래에는 제2도에 도시된 것과 같이, 삼각형상을 한 플랫포옴(1)에 6개의 편로드 유압실린더(2)의 각 실린더로드(3)가 2개씩 인접하게 배치되어 하나의 조를 이루면서 3개조로 나뉘어져 부착되고, 실린더하부는 베이스(4)에 회동 가능하게 장착된 구조로 되어 있다.

이에 따라 압유공급원으로부터 압유을 공급받아 서어보밸브를 매개로 압유의 주입방향과 주입량을 결정해서 각 실린더에 주입함으로써, 6개의 실린더가 각기 다르게 신장되거나 수축되면서 실린더로드의 끝부위에 장착된 플랫포옴(1)이 6자유도를 갖고서 운동하게 된다.

상기한 구조로 된 6자유도 운동구조물은 유압실린더를 사용해서 6 자유도를 구현하고 있기 때문에 구조물의 전체적인 규모가 커지고, 또 6자유도 운동을 할 수 있는 범위가 실린더로드의 한정된 스트로크로 인해 좁은 범위로 제한을 받게 되므로, 특히 조작자가 손으로 잡고서 용이하게 조작할 수 있도록 가능한 한 크기를 작게 구성시키려는 마우스에는 부적합한 결점이 있었다.

상기한 종래의 유압실린더를 이용한 6자유도 운동구조물의 결점을 해소하기 위해 모우터와 기어 및 링크를 이용한 마우스가 제안되어 있는 바, 즉 제3도에 도시된 것과 같이 조작자가 손으로 잡을 수 있도록 된 손잡이(11)가 달린 삼격형상의 플랫포옴(12)의 각 꼭지점에 4각 형상을 이루는 링크기구(14,15,16)가 유니버설조인트(17)를 매개로 장착되고, 상기 링크기구(14,15,16)의 하부에 링크가 크로스되는 지점과 삼각형상을 한 베이스(18) 사이에는 선기어(19)가 각각 장착되어 있다.

그리고 상기 각 링크기구(14,15,16)는 2개의 링크(14a,14b; 15a,15b; 16a,16b)가 서로 상하부에서 죠인트되어 마름모형상을 이루게 되어 있는데, 즉 각 2개의 링크는 상부에서 유니버설죠인트(17)를 매개로 연결됨과 더불어 하부에서는 선기어(19)가 부착된 핀을 매개로 죠인트되게 되어 있으며, 각 링크(14a,14b,15a,15b,15c)의 하단에는 모우터(20)가 달린 유성기어(21)가 장착되면서 이 유성기어(21)는 상기 선기어(19)와 치합되어 있다.

또 상기 베이스(18)는 3개의 프레임(18a,18b,18c)이 서로 결합되어 삼각형상을 이루고, 각 프레임(18a,18b,18c)은 길이방향을 따른 축을 중심으로 하여 모우터(22)를 매개로 회전가능하게 장착되어 있는 한편, 각 모우터(20,22)에는 샤프트 엔코더(23)가 달려 있다.

이에 따라 조작자가 손잡이(11)를 손으로 잡고서 누르거나 비틀거나 하면, 3개의 링크기구(14,15,16)가 복합적으로 움직여서 6자유도 운동을 할 수 있게 되는데, 이와같은 운동과정에 각 샤프트 엔코드(23)는 링크의 운동을 감지해서 콘트롤러를 보내고, 콘트롤러에서는 입력된 신호를 파악하여 링크의 운동에 상응하는 출력신호를 운동재현기에 보내어 조작자의 플랫포옴의 조작운동과 동일한 운동을 재현시키게 된다.

한편 상기 모우터는 조작자의 조작운동과정에 역방향으로 부하를 걸어주기 위해 장착되어 실제상황과 가능한 한 근접되게 한 것이다.

상기한 마우스구조는 유압실린더를 사용하는 대신에 기구적으로 간단한 링크기구를 채용해서 운동반경을 크게 확장시킨 잇점이 있기는 하지만, 플랫포옴과 베이스사이에 마름모형상의 링크기구를 사용하고 있기 때문에 전체적인 높이가 아직도 높아서 구조물을 가능한 한 작게 구성시킬려는 측면에서는 미흡하다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명된 것으로, 플랫포옴과 베이스사이에 링크기구를 채용해서 운동반경을 확장시키되 전체적인 높이도 가능한 한 낮추어서 컴팩트하게 구성시킬 수 있도록 된 시뮬레이터의 마우스구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 손잡이가 달린 플랫포옴과, 이 플랫포옴과 상응하는 형상으로 3개의 프레임이 결합되면서 각각 모우터를 매개로 회동가능하게 설치된 베이스, 상기 플랫포옴을 6자유도 운동가능하게 베이스에 연결시키는 연결수단, 이 연결수단의 운동을 감지해서 콘트롤러를 입력시키는 운동감지수단을 갖춘 시뮬레이터의 마우스에 있어서, 상기 연결수단이 플랫포옴의 각 꼭지점에 1조씩 삼각형상으로 짝을 이루어 회동수단으로 매개로 회동가능하게 장착된 링크와, 이 링크와 결합되어 링크의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 전환수단을 갖춘 구조로 되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 회동수단이 유니버설죠인트로 이루어지고, 상기 전환수단이 베이스의 각 프레임에 호동가능하게 장착된 피니언기어를 갖추고서 이 피이언기어와 항상 치합되는 기어부가 각 링크의 안쪽면에 형성되며, 상기 각 링크의 길이방향을 따라 인내홈이 연장형성되면서 이 안내홈에 끼워지는 핀을 갖춘 회동브라켓이 피니언기어에 동축으로 회동가능하게 장착도는 한편, 상기 운동감시수단이 피니언기어의 회동축과 프레임의 길이방향축에 각각 장착된 엔코더로 이루어지고 있다.

이에 따른 조작자가 손잡이를 잡고서 누르거나 비틀거나 하면, 이 플랫포옴이 링크와 피니언기어를 매개로 6자유도 운동을 하면서 피니언기어의 운동이 엔코더로 감지되어 콘트롤러로 입력시켜 운동재현기로 동일하게 재현할 수 있을 뿐만 아니라 마우스의 높이도 현저하게 낮출 수 있게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 시뮬레이터의 마우스구조를 개략적으로 나타내는 사시도인 바, 조작자가 손으로 잡을 수 있도록 된 손잡이(1)가 달린 삼각형상의 플랫포옴(2)의 각 꼭지점에 2개의 링크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)가 1조씩 삼각형상으로 짝을 이루어 유니버설죠인트(6)를 매개로 장착되고, 각 링크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)의 안쪽면에는 길이방향을 따라 기어부가 형성되어, 각 링크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)가 래크기어를 형성함과 더불어 이 래크기어에 항상 치합되는 피니언기어(7)는 3각형상을 이루는 베이스(8)의 각 프레임(8a,8b,8c)에 회동가능하게 장착되어 있다.

그리고 상기 각 링크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)에는 길이방향을 따라 안내홈(3aa,4aa,5aa)이 길게 연장형성되고, 이 안내홈(3aa,4aa,5aa)에는 회동 브라켓(9)에 장착된 핀(9a)이 끼워져 랭크(3a,3b;4a,4b;5a,5b)와 피니언기어(7)가 항상 치합되도록 지지하게 되어 있으며, 상기 회동브라켓(9)의 다른쪽 끝부위는 피니언기어(7)에 동축으로 회동가능하게 설치되어 있다.

또한 상기 각 피니언기어(7)에는 피니언기어(7)의 회동각도를 감지하는 엔코더(10)가 설치됨과 더불어 이 엔코더(10)는 콘트롤러(도시되지 않음)와 전기적으로 연결되어, 상기 피니언기어(7)의 회동각도를 엔코더(10)를 매개로 콘토롤러가 인지해서 운동재현기에 상응하는 전기적인 신호를 출력하도록 되어 있고, 또 각 피니언기어(7)에는 실제상황과 근접되게 역방향 부하를 걸어주기 위한 모우터(11)가 설치되어 있다.

한편 상기 베이스(8)는 3개의 프레임(8a,8b,8c)이 서로 결합되어 3각 형상을 이루면서 각 프레임(8a,8b,8c)에는 길이방향을 따른 축을 중심으로 하여 모우터(12)를 매개로 회전가능하게 장착되어 있고, 각 모우터(12)에는 회동각도를 감지해서 콘트롤러로 전기적인 신호를 입력하는 엔코더(13)가 설치되어 있다.

이에 따라 조작자가 상기 손잡이(1)를 손으로 잡고서 누르거나 비틀거나 하면, 각 링크(3a,3b; 4a,4b,5a,5b)가 복합적으로 상하로 움직여서 6자유도 운동을 할 수 있게 되는데, 이와 같은 운동과정에서 각 링크와 치합된 피니언기어는 동시에 회동되면서 각 엔코더는 피니언기어의 회동각도를 감지하여 콘트롤러로 전기적인 신호를 보내고, 콘트롤러에서는 입력된 신호를 파악해서 링크(3a,3b; 4a,4b,5a,5b)의 운동에 상응하는 출력신호를 운동재현기에 보내어 조작자의 플랫포옴의 조작운동과 동일한 운동을 재현시키게 된다.

한편 상기한 6자유도 운동구조를 제3도를 참조하여 서술한 종래의 마우스와 비교하여 보면, 플랫포옴과 베이스사이에 링크기구를 채용한 점에서 유사하겠지만, 종래의 마우스는 마름모형상의 링크기구를 사용한 데에 빈해 본 발명에서는 3각형상의 링크기구를 사용하여 링크기구의 높이를 저감시킴으로써, 원활한 6자유도 운동을 구현하면서 마우스를 전체적으로 보다 콤팩트하게 구성시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따른 시뮬레이터의 마우스구조에 의하면, 사용자가 누르거나 비틀거나 해서 플랫포옴을 6자유도 운동으로 원활하게 구현시킬 수 있을 뿐만 아니라 플랫포옴의 운동을 적절히 감지해서 콘트롤러에 입력시켜 운동재현기로 재현할 수 있고, 또 마우스의 높이를 전체적으로 저감시켜 보다 콤팩트하게 구성시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 손잡이(1)가 달린 플랫포옴(2)과, 이 플랫포옴(2)과 상응하는 형상으로 3개의 프레임(8a,8b,8c)이 결합되면서 각각 모우터(12)를 매개로 회동가능하게 설치된 베이스(8), 상기 플랫포옴(2)의 각 꼭지점에 1조씩 삼각형상으로 짝을 이루어 유니버설죠인트(6)를 매개로 회동하게 장착된 링크(3a,3b,4a,4b,5a,5b), 이 링크(3a,3b,4a,4b,5a,5b)와 결합되어 링크의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 전환수단 및 상기 전환수단의 운동을 감지하여 콘트롤러로 입력시키는 운동감지수단을 갖춘 시뮬레이터의 마우스에 있어서, 상기 전환수단이 상기 베이스의 각 프레임 (8a,8b,8c)에 회동가능하게 장착되어 상기 링크(3a,3b,4a,4b,5a,5b)의 안쪽면에 형성된 기어부와 항상 치합되는 피니언기어(7)와, 상기 피니언기어(7)의 동축에 일단이 회동가능하게 장착되고 상기 링크(3a,3b,4a,4b,5a,5b)의 길이방향을 따라 형성된 안내홈에 삽입된 핀(9a)에 타단이 연결된 회동브라켓(9)으로 구성된 것을 특징으로 하는 시뮬레이터의 마우스 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 운동감지수단이 피니언기어(7)의 회동축과 프레임(8a,8b,8c)의 길이방향축에 각각 장칙된 엔코더(10,13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 시뮬레이터의 마우스 구조.