KR100470966B1 - 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Abstract

사용자의 조작에 따른 변위 내지 회동 범위를 크게 증대시켜서 보다 실감난 시뮬레이션이 이루어질 수 있도록 하며 다양한 종류의 이동체 시뮬레이션에 적용할 수 있는 시뮬레이션 시스템. 본 발명의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 탑승부는 적어도 그 하측 외주면이 구면으로 되어 있으며, 그 내부에 사용자가 앉는 시트와 사용자가 시뮬레이션 시스템을 조작할 수 있게 해주는 조작부와 상기 시트의 전방에 배치되는 디스플레이를 구비한다. 지지수단은 시뮬레이션 진행 중에 탑승부를 회전가능하게 지지하기 위한다. 탑승부 하방에는 휠 어셈블리가 설치되는데, 휠 어셈블리에는 탑승부의 하방 양측에서 탑승부에 대해 서로 다른 방향에서 회전 토크를 인가하기 위한 두 개의 휠이 설치된다. 상기 두 개 이상의 휠 각각에 대응하여 구동모터가 마련되며, 이 구동모터는 조작부의 조작에 따라 휠을 구동시키게 된다. 두 개의 휠만을 구비하는 간단한 구조로써 3축 방향으로 자유자재로 회전하는 느낌을 구현할 수 있게 되며, 다양한 응용 시스템에 채용될 수 있다는 특징이 있다.

Description

시뮬레이션 시스템{Simulation System}

본 발명은 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 조작에 따라 여러 가지 상황을 재현하는 시뮬레이션 구동 장치에 관한 것이다.

시뮬레이션은 실제로 일어날 수 있는 상황을 가상적으로 컴퓨터로 모형화하여 조작자에게 간접적인 체험을 제공하는 것으로, 예를 들면 비행 시뮬레이션, 드라이빙 시뮬레이션 등이 있다. 이러한 시뮬레이션 구동에 있어서는 조작자가 현실감과 생동감을 실제상황과 근접하게 느낄 수 있도록 여러 가지 상황들을 정교하게 재현하는 것이 중요하다. 이처럼 시뮬레이션 장치가 실제에 보다 근접한 상황을 연출하도록 하기 위해서는, 조작자의 조작에 따라 화면이 변화하도록 하기 위한 소프트웨어와 이에 따른 자동차나 비행기 등 운동체의 수리적 모델에 근거한 운동을 즉시 만들어주기 위한 하드웨어 즉 메커니즘을 개발하는 것이 관건이 된다.

종래의 시뮬레이션 장치의 일 예로서, 예컨대 PC용 비행 시뮬레이션에 있어서와 같이 운동체의 운동을 위한 메커니즘이 별도로 마련되지 않은 채 소프트웨어에 의해 화면만이 변화하는 것을 들 수 있는데, 이러한 형태의 시뮬레이션은 운동체 내지 사용자의 물리적인 움직임이 전혀 없기 때문에 실감난 시뮬레이션이 어렵다. 운동체 내지 사용자의 물리적인 움직임을 수반하는 시뮬레이션 장치도 여러 형태가 제시된 바가 있는데, 게임기 분야에서 그 예를 들면 공개특허 01-83829호(발명의 명칭: 가상 시뮬레이션 오락 시스템), 등록실용신안 제0173399호(고안의 명칭: 가상 현실용 3차원 시뮬레이터), 등록실용신안 제0217665호(고안의 명칭: 오락 기용 의자의 다변형 장치), 등록실용신안 제0226651호(고안의 명칭: 시뮬레이션 의자 작동장치), 미합중국 특허 제5,240,417호(자전거 타기 시뮬레이션 시스템 및 그 방법)에 기재된 것들을 들 수 있다. 이와 같은 종래의 시뮬레이션 장치에 있어서는, 사용자의 조작에 따라 모터나 유압장치를 구동하여 사용자의 의자 등이 변위 또는 회동하도록 되어 있지만, 변위 또는 회동 범위가 상당히 제한되어 실감난 시뮬레이션이 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 조작에 따른 변위 내지 회동 범위를 크게 증대시켜서 보다 실감난 시뮬레이션이 이루어질 수 있도록 하며 다양한 종류의 이동체 시뮬레이션에 적용할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 탑승부는 하측 외주면이 구면으로 되어 있으며, 그 내부에 사용자가 앉는 시트와 사용자가 시뮬레이션 시스템을 조작할 수 있게 해주는 조작부와 상기 시트의 전방에 배치되는 디스플레이를 구비한다. 지지수단은 상기 탑승부 하측에 설치되어 시뮬레이션 진행 중에 탑승부를 회전가능하게 지지한다. 지지수단은 탑승부에 대해 서로 다른 방향에서 회전 토크를 인가하기 위한 두 개의 휠과, 각각이 상기 두 개의 휠 각각에 대응하여 마련되며 상기 조작부의 조작에 따라 상기 휠을 구동시키기 위한 구동모터을 구비한다.

일 실시예에 있어서, 상기 지지수단은 시뮬레이션 진행 중에 상기 탑승부를 회전가능하게 지지하는 지지부와, 상기 탑승부 하방에 설치되며 상기 휠과 상기 구동모터를 구비하는 휠 어셈블리로 구분될 수 있다.

휠 어셈블리 하방에서는 시스템 설치면에 고정되어 설치되는 하부 프레임이 더 마련될 수 있다. 이와 같은 경우 휠 어셈블리는 상기 하부 프레임 상에서 회동가능하게 설치되는데, 여기서 회동을 선택적으로 단속하기 위한 하부 지지대를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 휠 각각은 그 회전면이 탑승부 구면 중심을 포함하도록 설치되는 것이 바람직하다.

일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 그 상측 내주면이 탑승부를 수용할 수 있도록 탑승부 외주면의 곡률에 대응하는 곡률이 부여된 오목면 형태로 되어 있고, 상기 오목면에 다수의 공기 주입구가 형성되어 있는 지지대와, 상기 공기 주입구에 접속되어 있으며 압축공기를 공급하기 위한 콤프레서를 구비한다. 탑승부가 동작할 때, 탑승부는 콤프레서로부터 공기 주입구를 통해 공급되는 압축공기에 의해 지지된다. 그렇지만, 이러한 실시예가 변형된 실시예에 있어서는, 상기 지지부가 그 상측 내주면이 탑승부를 수용할 수 있도록 탑승부 외주면의 곡률에 대응하는 곡률이 부여된 오목면 형태로 되어 있으며 상기 오목면에 다수의 베어링이 설치되고 시스템 설치면에 견고하게 고정되는 지지대에 의해 구현된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 설명 및 도면에 있어서, 동일하거나 대응하는 부재에 대해서 는 가급적 동일한 참조번호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 시뮬레이션 시스템의 일 실시예를 보여준다. 도 1의 시뮬레이션 시스템은 탑승부(10)와, 지지대(30)와, 휠 어셈블리(50)와, 하부 프레임(80)을 구비한다.

바람직한 실시예에 있어서, 탑승부(10)는 구면체 즉, 구 형태로 되어 있으며, 그 내부에는 사용자가 앉을 수 있고 안전벨트가 부착된 시트(12)와, 사용자가 시스템을 조작할 수 있게 해주는 조작부(14)와, 시트(12)의 전방에 배치되는 디스플레이(16)가 설치된다. 상기 조작부(14)는 리모콘 형태로 되어 있을 수도 있고, 조이스틱이나 조종간 형태로 되어 있을 수도 있다. 한편, 탑승부(10) 측면에는 사용자가 출입할 수 있는 도어(미도시됨)가 마련된다. 이와 같은 탑승부(10)는 금속 재질 소재를 사용하여 제작할 수도 있지만, 무게를 가볍게 하여 회전 관성을 줄이기 위해 엔지니어링 플래스틱이나 여타의 경량 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

지지대(30)는 시뮬레이션 진행 중에 탑승부(10)를 회전가능하게 지지하기 위한 것으로서, 본 실시예에 따르면 지지대(30)는 휠 어셈블리(50)를 수용할 수 있도록 중심부가 비어 있고 상측 내주면(32)은 탑승부(10)를 수용할 수 있도록 탑승부(10) 외주면의 곡률에 대응하는 곡률이 부여된 오목면 형태로 되어 있다. 아울러, 지지대(30)의 상측 내주면(32)에는 다수의 공기 노즐(34) 내지 공기 주입구가 촘촘하게 정렬되어 배치되어 있는데, 이러한 공기 노즐(34) 내지 공기 주입구는 콤프레서(도 1에는 미도시됨)에 접속되어 있어서, 시스템 동작 중에 콤프레서로부터의 압축공기를 탑승부(10) 측으로 송풍함으로써 탑승부(10)가 이러한 압축공기 에 의해 부양되거나 적어도 탑승부(10)와 지지대(30)간의 공기층에 의해 지지되도록 하게 된다. 다른 한편으로, 탑승부(10)의 상부에는 탑승부(10)가 상방으로 이탈하는 것을 방지하기 위한 상부 지지대(70)가 마련되는 것이 바람직하다.

휠 어셈블리(50)는 탑승부(10) 하방에서 지지대(30) 내측에 설치된다. 바람직한 실시예에 있어서, 휠 어셈블리(50)는 설치면에 고정된 원반형의 하부 프레임(80) 상에 회동가능하게 설치된다. 즉, 휠 어셈블리(50)와 하부 프레임(80)은 축(미도시됨)과 베어링(미도시됨)을 매개로 하여 접속되며, 이에 따라 외력에 의한 토크가 인가되면 휠 어셈블리(50)는 하부 프레임(80) 상에서 회동할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 결합 방식은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 구체적인 기재는 생략한다. 한편, 휠 어셈블리(50) 저면에는 하부 지지대(82)가 설치되며, 하부 지지대(82)는 모터나 솔레노이드에 의해 상승 또는 하강함으로써 선택적으로 휠 어셈블리(50)를 견고하게 설치면에 고정시킬 수 있도록 해준다.

본 실시예에 있어서, 휠 어셈블리(50)에는 두 개의 휠(52, 56)이 설치되는데, 이들 휠(52, 56) 각각은 그에 대응하여 마련되는 구동모터(54, 58)에 의해 구동되어 탑승부(10)의 회전 방향 및 속도를 조절하게 된다. 즉, 두 휠(52, 56)의 회전방향 및 상대회전속도에 따라 탑승부(10)는 서로 다른 방향 및 속도로 회전하게 되며, 사용자는 시트(12)를 중심으로 상정할 수 있는 좌표계에 있어 x, y, z 세 축 중 어느 한 축 또는 이들이 복합화된 임의의 축을 중심으로 회전하는 것을 경험하게 된다.

휠(52, 56)은 전체적으로 또는 적어도 그 표면이 압축고무와 같이 탑승부(10) 외주면과의 마찰계수가 큰 소재를 사용하여 제작된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 휠(52, 56)은 그 회전면이 탑승부(10) 구면 중심을 포함하도록 회전축이 설정된다. 한편, 휠(52, 56)을 구동하는 구동모터(54, 58)는 후술하는 바와 같이 프로그램 및 사용자의 조작부(14) 조작에 의해 제어된다. 이와 같이 프로그램 및 사용자의 조작부(14) 조작에 의해 구동모터(54, 58)를 구동하기 위해, 탑승부(10)에는 제1 송수신 모듈(18)이 설치되고, 휠 어셈블리(50)에는 제1 송수신 모듈(18)과 무선으로 신호를 송수신하는 제2 송수신 모듈(60)이 설치된다.

바람직한 실시예에 있어서는 시뮬레이션 시스템에 두 개의 휠(52, 56)만을 채용하고 두 개의 휠(52, 56)의 상대회전속도를 제어함으로써 탑승부(10)의 회전 방향을 제어하고 두 휠(52, 56)의 회전속도를 제어함으로써 탑승부(10)의 회전 속도를 제어하며 다른 한편으로 탑승부(10)가 회전 관성을 가지기 때문에, 탑승부(10)의 회전 속도 및 위치를 정확히 파악하는 것이 긴요하다. 따라서, 탑승부(10)의 어느 한 지점 예컨대 그 중심점에 가까운 시트(12) 내부 지점에는 탑승부(10)의 각운동을 감지하기 위한 자이로(gyroscope) 센서(20)가 마련된다. 여기서, 각가속도계를 추가적으로 마련할 수도 있다.

도 2는 도 1의 시뮬레이션 시스템의 전기적 구성을 보여준다.

제1 제어부(100)는 조작부(14)로부터의 명령과 자이로 센서(20)로부터의 감지 데이터에 응답하여 시스템을 제어한다. 제1 메모리(102)는 제1 제어부(100) 상에서 구동되는 프로그램과 디스플레이(16)에 표시할 영상 데이터를 저장하며, 제2 메모리(104)는 시스템 동작 과정에서 발생되는 임시 데이터를 일시적으로 저장한다. 디스플레이(16)는 제1 제어부(100)가 제공하는 영상 데이터를 받아들여 이에 상응한 영상, 예컨대 자동차나 비행기와 같은 운동체의 전방 배경 영상이나 무기나 운동체 상태 또는 시뮬레이션 과정에서 사용자에게 제공되는 여타 정보를 표시함으로써 가상의 동적 체험이 가능하게 해준다. 제1 변복조부(106)는 휠 어셈블리(50) 내에 있는 제2 제어부(120)에 전송할 데이터를 변조하여 제1 안테나(미도시됨)를 통해 전송하고, 제1 안테나(미도시됨)를 통해 제2 제어부(120)로부터 받아들인 데이터를 복조하여 제1 제어부(100)에 제공한다.

이와 같은 제1 제어부(100), 조작부(14), 자이로 센서(20), 제1 메모리(102), 제2 메모리(104), 디스플레이(16) 및 제1 변복조부(106)는 도 1에 도시된 탑승부(10) 내에 마련되며, 전지(108)로부터 전력을 공급받아 동작하게 된다. 조작부(14)가 리모콘 형태로 되어 있는 경우에는, 조작부(14)에 대해 별도의 전지가 설치됨은 물론이다. 전지(108)는 시스템이 정지해있는 동안에 탑승부(10)의 하단면에 마련되는 충전부(110)를 통해 휠 어셈블리(50)의 상부면에 구비된 급전부(112)를 통해 충전된다.

제2 제어부(120)는 제1 제어부(100)의 지시에 따라 제1 및 제2 구동모터(54, 58)를 구동하여 휠(52, 56)이 회전되도록 한다. 아울러, 제2 제어부(120)는 제1 제어부(100)의 지시에 따라 하부지지대 구동부(84), 예컨대 모터나 솔레노이드를 구동하여 도 1에 도시된 하부지지대(82)가 상승하거나 하강하도록 하게 된다. 제2 변복조부(122)는 제1 제어부(100)로부터 전송된 데이터를 복조하여 제2 제어부(120)에 제공하고, 제1 제어부(100)에 전송할 데이터를 변조하여 제2 안테나(미도시됨)를 통해 전송한다. 콤프레서(124)는 제2 제어부(120)의 제어 하에 압축공기를 발생하여 공기 노즐(34) 내지 공기 주입구에 공급한다.

이와 같은 시뮬레이션 시스템은 다음과 같이 동작한다.

시스템이 대기 상태에 있을 때에는 도 1에 도시된 바와 같이 탑승부(10)가 지지대(30) 내주면(32) 상에 안착된 위치에 있게 된다. 이와 같은 상태에서 탑승부(10)의 충전부(110)는 휠 어셈블리(50)의 급전부(112)에 접촉을 유지하며, 이에 따라 전지(108)가 충전된다.

사용자가 시트(12)에 착석하고 안전벨트를 맨 상태에서 조작부(14)를 조작하여 시뮬레이션을 시작하면, 제1 제어부(100)의 지시에 따라 제2 제어부(120)는 콤프레서(124)를 구동하게 되며 노즐(34)로부터 압축공기가 분출된다. 이에 따라 탑승부(10)가 공기압에 의해 상승하거나, 적어도 탑승부(10)와 지지대(30) 내주면(32) 사이의 공기층으로 인해 탑승부(10)가 지지대(30) 내주면(32) 상에서 미끄럼 운동을 할 수 있을 정도로 마찰 저항이 감소하게 된다.

이어서 사용자가 조작부(14)를 조작하여 운동체 회전을 요하는 명령을 인가하면, 제1 제어부(100)는 제2 제어부(120)를 통해 구동모터들(54, 58)을 구동하게 되며 각각의 휠(52, 54)은 해당 구동모터(54, 58)의 회전에 따라 같이 회전하게 된다. 휠(52, 54)이 회전하면, 해당 휠(52, 54)과 탑승부(10) 표면과의 마찰력으로 인해 휠(52, 54)의 회전력이 탑승부(10)에 전달되고, 이에 따라 탑승부(10)가 회전하게 된다. 휠(52, 54) 회전 속도 및 회전량과 이에 따른 탑승부(10) 회전량은 조 작부(14) 조작량에 따라 달라지며, 구체적인 이들간의 상관관계는 제1 메모리(100)에 저장되어 있는 프로그램 및 데이터에 의해 정의된다. 구체적인 상관관계는 탑승부(10) 및 휠(52, 54)의 크기와, 휠(52, 54)과 탑승부(10) 표면과의 마찰력과, 시뮬레이션 종류 등에 따라 달라지므로 여기서는 별도로 예시하지 않는다.

시뮬레이션 진행 과정에서 디스플레이(16)에는 전방 배경 영상 등이 실시간으로 갱신되어 표시되며 이에 따라 사용자는 실감있는 시뮬레이션을 할 수 있게 된다. 시뮬레이션이 종료되면, 탑승부(10)는 다시 도 1에 도시된 바와 같이 지지대(30) 내주면(32) 상에 안착된 위치에 있게 되며, 탑승부(10)의 전지(108)는 재충전된다.

휠(52, 54)의 회전에 따른 탑승부(10)의 회전 원리를 도 3g 내지 도 3h를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 3a 내지 도 3h는 시스템의 저면도로서, 편의상 휠(52, 54)과 탑승부(10)만을 도시하였다.

먼저, 설명의 편의를 위해 좌표축 및 회전 방향을 다음과 같이 정의한다. 도 1에 표시된 바와 같이 사용자가 시트(12)에 착석한 상태에서 오른쪽을 x축, 시트(12) 정면 방향을 y축, 그리고 위쪽을 z축이라 정의한다. 한편, 탑승부(10)의 중심점으로부터 +x축을 중심으로 한 반시계 방향 회전을 "+r_x방향 회전", +y축을 중심으로 한 반시계 방향 회전을 "+r_y방향 회전", +x축을 중심으로 한 반시계 방향 회전을 "+r_z방향 회전"이라 칭한다.

먼저, 도 3a 및 도 3b와 같이 휠들(52, 54)이 동일한 속도로 그리고 동일한 방향으로 회전하는 경우, 탑승부(10)는 x축을 중심으로 회전한다. 특히 도 3a와 같이 휠들(52, 54)이 탑승부(10) 저면을 전방쪽으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 +r_x방향으로 회전하고, 도 3b와 같이 휠들(52, 54)이 탑승부(10) 저면을 후방쪽으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 -r_x방향으로 회전한다,

한편, 도 3c 및 도 3d와 같이 휠들(52, 54)이 동일한 속도로 서로 다른 방향으로 회전하는 경우, 탑승부(10)는 z축을 중심으로 회전한다. 구체적으로, 도 3c와 같이 휠(52)이 탑승부(10) 저면을 후방쪽으로 밀고 휠(56)이 탑승부(10) 저면을 전방쪽으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 +r_z방향으로 회전한다. 이에 반해서, 도 3d와 같이 휠(52)이 탑승부(10) 저면을 전방쪽으로 밀고 휠(56)이 탑승부(10) 저면을 후방쪽으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 +r_z방향으로 회전하게 된다.

한편, 탑승부(10)를 y축을 중심으로 회전하도록 하고자 하는 경우에는, 먼저 하부지지대 구동부(84)를 구동하여 하부지지대(82)를 상승시켜서 하부지지대(82)를 설치면으로부터 분리되도록 함으로써, 휠 어셈블리(50)가 외력에 의해 쉽게 회동할 수 있는 상태로 만든다. 이와 같은 상태에서 두 휠(52, 56)을 도 3d와 같은 방향으로 회전시키면 탑승부(10)와 휠 어셈블리(50)의 무게 차이로 인한 회전관성 차이로 인해, 도 3e와 같이 탑승부(10)가 아닌 휠 어셈블리(50)가 회동하고 휠축 방향이 변화하게 되어 도 3f 또는 도 3g와 같은 상태에 이르게 된다. 휠축 방향이 도 3f 또는 도 3g와 같이 되면 다시 하부지지대 구동부(84)를 구동하여 하부지지대(82)를 하강시켜서 하부지지대(82)가 설치면에 고정되도록 한다.

이와 같은 상태에서, 휠들(52, 54)이 동일한 속도로 그리고 동일한 방향으로 회전하는 경우, 탑승부(10)는 y축을 중심으로 회전한다. 특히 도 3f와 같이 휠들(52, 54)이 탑승부(10) 저면을 우측쪽으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 -r_y방향으로 회전하고, 도 3g와 같이 휠들(52, 54)이 탑승부(10) 저면을 좌측으로 미는 경우에는 탑승부(10)가 +r_y방향으로 회전한다,

대부분의 응용분야 예컨대 자동차나 오토바이 운전 시뮬레이션이나 비행기 조종 시뮬레이션 또는 롤러 코스터와 같은 경우에 있어서는 급격한 y축 중심 회전 즉, 좌우 방향의 롤링은 거의 없으며, y축 중심 회전은 다른 축 중심의 회전과 복합적으로 나타나는 것이 일반적이다. 따라서, 아래에서 설명하는 바와 같이 복합적 회전(즉, 임의의 축을 중심으로 한 회전)에 의해 원하는 회전을 구현할 수 있기 때문에, 실제 시뮬레이션 진행 과정에서는 순수한 y축 중심 회전이 불필요할 수도 있다. 이와 같은 응용분야에 있어서는 하부 프레임(80) 및 하부 지지대(82)가 생략될 수 있다.

도 3a 내지 도 3g에 있어서는 두 휠(52, 54)이 동일한 속도로 회전하는 경우을 중심으로 설명하였지만, 두 휠(52, 54)이 서로 다른 속도로 회전하도록 함으로써 복합적 회전(즉, 임의의 축을 중심으로 한 회전)을 구현할 수 있다. 예컨대 도 3h와 같이 휠(52)이 정지해 있거나 느린 속도로 움직이는 반면 휠(54)이 동일한 방향으로 그렇지만 훨씬 빠른 속도로 회전하는 경우, 회전축이 지속적으로 변화하면서 탑승부(10)는 복잡한 회전 궤적을 그리게 된다. 이때, 두 휠(52, 54)의 회전 속도 차이를 적절한 감소시킨다면, 임의의 방향으로 경사진 회전축을 중심으로 탑승부(10)를 회전시킬 수 있다. 또한, 두 휠(52, 56)이 서로 다른 방향으로 회전하면서 회전속도 차이가 존재하는 경우에는 탑승부(10)의 회전 궤적은 더욱 복잡해질 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 제1 메모리(102)에는 구동모터(54, 58) 구동에 따른 탑승부(10)의 전형적인 가감속 프로파일 데이터가 저장되어 있으며, 제1 제어부(100)는 이러한 프로파일 데이터와 조작부(14)로부터의 명령, 그리고 자이로 센서(20)의 감지 데이터에 따라 구동모터(54, 58)의 회전 방향 및 회전 속도를 변화시키게 된다.

도 4는 본 발명에 의한 시뮬레이션 시스템의 다른 실시예를 보여준다. 도 1의 실시예에 있어서는 탑승부(10)가 지지대(30) 내에서 공기부양 방식으로 지지되어 회전가능한 상태에 있는 것과 달리, 도 4의 시스템에 있어서는 볼 베어링(304)을 매개로 하여 지지된다. 여기서, 지지대(230)는 시스템 설치면에 견고하게 고정되며, 그 내부에는 볼 베어링(234)를 수용하기 위한 그루브(232)가 형성되어 있다. 도 4에 도시된 시뮬레이션 시스템의 다른 특징은 도 1에 도시된 것과 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 상부지지대(70)에도 볼 베어링이 채용될 수도 있음은 물론이다. 한편, 볼 베어링은 금속 재질로 되어 있을 수도 있지만, 탑승부(10)의 손상과 소음을 감소시키기 위해 합성수지 등의 재질로 되어 있을 수도 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 이상의 설명에서는 탑승부가 전체적으로 구면체 형태로 되어 있는 것으로 기술하였으나, 이러한 실시예가 변형된 실시예에 있어서는 하측 외주면만이 구면으로 되어 있고, 상부 또는 그밖의 일부분이 개방되어 있을 수도 있다. 한편, 이상의 설명에서는 휠이 2개 설치되는 것으로 기술하였지만, 그 이상의 휠을 설치하여 탑승부를 구동하는 것도 당연히 가능하다. 특허청구범위 기재에 있어 "2개의 휠을 구비한다"는 표현은 2개를 초과하는 휠을 사용하는 것을 제외하는 것이 아니며 이를 포함하는 의미로 사용한다. 다른 한편으로, 두 개의 제어부가 하나로 통합될 수도 있으며, 탑승부 또는 휠 어셈블리 중 제어부가 설치되지 않는 부분에는 신호 송수신을 매개하기 위한 간단한 인터페이스 장치만이 설치될 수도 있다. 다른 한편으로, 탑승부(10)가 지지대(30, 230)에 안착된 상태에서 휠(52, 56)이나 모터(54, 58)에 과도한 하중이 가해지는 것을 방지하기 위해 휠(52, 56) 및 모터(54, 58) 또는 휠 어셈블리(50)가 승하강될 수 있게 하는 것도 가능하다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 사용자가 비행기나 우주선, 자동차, 오토바이와 같은 탑승 이동체를 직접 타고 운전하거나 롤러 코스터를 타는 것을 실감나게 시뮬레이션할 수 있다. 특히, 3축 방향으로 자유자재로 회전하는 느낌을 두 개의 휠만으로 구현할 수 있게 되어, 구조가 매우 간단하다는 장점이 있다. 이와 같은 본 발명의 시스템은 게임 시스템 뿐만이 아니라 조종사 훈련용 비행 시뮬레이션 시스템이나 여타의 이동체 테스트 내지 훈련용 시스템에 채용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 시뮬레이션 시스템의 일 실시예를 보여주는 도면.

도 2는 도 1의 시뮬레이션 시스템의 전기적 구성을 보여주는 블록도.

도 3a 내지 도 3h는 휠의 회전 방향에 따른 탑승부의 회전 방향을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 의한 시뮬레이션 시스템의 또 다른 실시예를 보여주는 도면.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 탑승부 12: 시트

14: 조작부 16: 디스플레이

18: 제1 송수신 모듈 20: 자이로 센서

30, 230: 지지대 34: 공기 노즐

50: 휠 어셈블리 52, 56: 휠

54, 58: 구동모터 60: 제2 송수신 모듈

70: 상부 지지대 80: 하부 프레임

82: 하부 지지대 234: 볼 베어링

Claims (6)

1. 하측 외주면이 구면으로 되어 있으며, 그 내부에 사용자가 앉는 시트와 상기 사용자가 시뮬레이션 시스템을 조작할 수 있게 해주는 조작부와 상기 시트의 전방에 배치되는 디스플레이를 구비하는 탑승부; 및

   상기 탑승부 하측에 설치되어 시뮬레이션 진행 중에 상기 탑승부를 회전가능하게 지지하며, 상기 탑승부에 대해 서로 다른 방향에서 회전 토크를 인가하기 위한 두 개의 휠과 각각이 상기 두 개의 휠 각각에 대응하여 마련되며 상기 조작부의 조작에 따라 상기 휠을 구동시키기 위한 구동모터을 구비하는 지지수단;

   을 구비하는 시뮬레이션 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지수단이

   시뮬레이션 진행 중에 상기 탑승부를 회전가능하게 지지하는 지지부; 및

   상기 탑승부 하방에 설치되며, 상기 휠과 상기 구동모터를 구비하는 휠 어셈블리;

   를 구비하는 시뮬레이션 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 휠 어셈블리 하방에서 상기 시스템 설치면에 고정되어 설치되는 하부 프레임;

   을 더 구비하며,

   상기 휠 어셈블리는 상기 하부 프레임 상에서 회동가능하게 설치되며, 회동을 선택적으로 단속하기 위한 하부 지지대를 더 구비하는 시뮬레이션 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 휠 각각은 그 회전면이 상기 탑승부 구면 중심을 포함하도록 설치되는 시뮬레이션 시스템.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 지지부가

   그 상측 내주면이 상기 탑승부를 수용할 수 있도록 상기 탑승부 외주면의 곡률에 대응하는 곡률이 부여된 오목면 형태로 되어 있고, 상기 오목면에 다수의 공기 주입구가 형성되어 있는 지지대; 및

   상기 공기 주입구에 접속되어 있으며 압축공기를 공급하기 위한 콤프레서;

   를 구비하며, 상기 탑승부가 동작할 때 상기 콤프레서로부터 상기 공기 주입구를 통해 공급되는 압축공기에 의해 상기 탑승부가 지지되는 시뮬레이션 시스템.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 지지부가

   그 상측 내주면이 상기 탑승부를 수용할 수 있도록 상기 탑승부 외주면의 곡률에 대응하는 곡률이 부여된 오목면 형태로 되어 있고, 상기 오목면에 다수의 베어링이 설치되고 상기 시스템 설치면에 견고하게 고정되는 지지대;

   를 구비하는 시뮬레이션 시스템.