KR100700888B1 - 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 시뮬레이션장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가속도 변화를 체감시키고 평형감을 자극하여 평형상태를 깨뜨리는 것에 의해 사용자의 조작을 유도하여 현실감을 배가시켜 시뮬레이션 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

상술한 본원 발명의 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치는, 원심력에 의한 가속도의 크기 변환 효과를 제공하는 원심력제공부와; 사용자에게 미치는 가속도의 방향을 변화시키기 위한 수평 회전 운동을 수행하는 수평회전 부 와; 사용자의 가속 및 감속 동작을 유도하는 반원형의 핏칭(pitching)부와; 회전 조작유도를 위한 롤링(rolling) 및 스크린 기능을 가지는 롤링부와; 상기 롤링부의 내측에 안착되어 사용자의 시뮬레이션 제어조작신호를 생성하여 출력하는 조종석부; 및 제어부;를 포함하여 구성되어, 실제적인 기울기 변환 및 가속도 변화에 의한 관성을 체험할 수 있도록 함으로써 현심감을 배가시키고, 시선유도, 가감속변환 균형 상태 변환에 의한 사용자의 시뮬레이션 조작을 유도하는 것에 의해 시뮬레이션 효과를 극대화시키는 효과를 제공한다.

시뮬레이션장치, 핏칭부, 롤링부, 수평회전부, 영상투사기, 자이로효과

Description

사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치{A simulation apparatus having a function of guiding user's controlling behavior}

도 1은 종래기술의 자동차 운전용 시뮬레이터를 나타내는 도면이고,

도 2는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치 중 자동차 운전 연습용 시뮬레이션 장치의 구성도이며,

도 3은 도 2의 운전 연습용 시뮬레이션 장치 중 원심력 제공부(1)의 다단로드(5)와 베이스(6)의 상세 구성을 나타내는 도면이고,

도 4는 상기 원심력 제공부(1)의 베이스(6) 상부에 탑재되는 수평회전부(10)와 핏칭부(14)의 결합 상태를 나타내는 도면이며,

도 5는 상기 수평회전부(10)와 핏칭부(14)와, 롤링부(19) 및 조종석부(30)의 상세 구성을 나타내는 도면이고,

도 5a는 롤링부(19)의 웨이트슬립코터(24)가 웨이트내부에 부착된 것을 나타내는 도면이며,

도 6은 상기 조종석부의 상세 구성을 나타내는 도면이고,

도 7은 가속과 감속 조작시 중심이동기(4)의 구동과 복원을 나타내는 도면이고,

도 8은 클러치 단속조작에 따른 중심이동기(4)의 관성작용을 나타내는 도면 이며,

도 9는 가속페달 가압시 중심이동기(4)의 각 기어포지션별 구동력에 차이를 나타내며, 페달 가압시 이동거리와 페달 이완시 복원거리를 화살표 길이로 나타내는 도면이고,

도 10은 시뮬레이션 장치에서의 곡선 주행시 사용자의 시선이동을 나타내는 도면이며,

도 11은 도 2 내지 도 9의 운전연습장치에서 사용자 시선을 진행방향으로 유도하여 사용자 운전 조작을 유도하는 작용을 나타내는 도면이고,

도 12는 적합한 운전조작과 적합하지 않은 운전 조작에 따른 시각 효과의 일 실시 예를 나타내는 도면이며,

도 13은 롤링부(19)의 롤링 기능을 설명하기 위한 핏칭부(14)와 롤링부(19)의 개략적인 도면이고,

도 14는 롤링부(19)의 작용에 의한 사용자의 좌우 균형 제어를 나타내는 도면이며,

도 15는 롤링부(19)의 작용에 의한 조향조작의 유도를 나타내는 도면이고,

도 16은 곡선 주행에서의 조향장치 조작 유도를 위한 시선유도와 롤링부(19)의 웨이트 슬리퍼(23)의 동작을 나타내는 도면이며,

도 17은 사용자가 느끼는 원심력 작용방향의 전환 과정을 나타내는 도면이고,

도 18은 어시스트 모드로의 시작단계를 나타내는 도면이며,

도 19은 중심이동기내 리니어모터에 대한 상세한 구성을 나타내는 도면이고,

도 20은 사용자의 가속조작에 따른 불균형 제공 및 가속도감 제공을 위한 동작을 나타내는 도면이며,

도 21은 감속과정에 의한 사용자의 중심이동을 위한 조종석부(30)의 이동 상태를 나타내는 도면이고,

도 22는 감속과정에 따른 조종석부(30) 및 원심력구동부(1)의 작동 상태를 나타내는 도면이며,

도 23은 핏칭부(14) 및 조종석부(32)의 중심이동기(43)의 작동에 의한 사용자의 가감속유도 및 제어과정을 나타내는 도면이고,

도 23a는 핏칭모터에 의한 가감속 및 기어포지션 유도 과정을 개념적으로 나타내는 도면이며,

도 24는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치에 의한 후진 주행을 위한 시뮬레이션 효과를 나타내는 도면이고,

도 25는 본원 발명의 다양한 변형 실시예를 나타내는 도면이다,

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1: 원심력 구동부 2: 회전구동모터

3: 기어열 4: 회전축

5: 다단로드 6: 베이스

7: 에어자키 8: 에어탱크

8a: 에어컨트롤러 9: 에어콤프레서

10: 수평회전부

11: 수평회전기어 13: 수평회전모터

14: 핏칭부 15: 핏칭모터

16: 핏칭기어 17: 핏칭프레임

18: 핏칭부베어링 19: 롤링부

20: 롤링축 21: 롤링프레임

22: 스크린바스켓 23: 웨이트슬리퍼

24: 슬립모터 25: 슬립레일

26: 요잉모터 27: 조종석부 안착홈

28: 위치감지센서 29a,29b: 완충멈치

30: 조종석부

31: 조종석 32: 조향장치

32a: 윈드닥트 33: 가속장치

34: 조종석 35: 진동기

36: 스피커 37: 조종석부에어자키

38: 영상투사기제어판 39: 영상투사기 방향 제어모터

40: 지지대 41: 영상투사기

42: 롤러 43: 중심이동기

44: 자석레일 45: 턴테이블

본원 발명은 시뮬레이션장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가속도 변화감의 체감 및 불균형 발생에 의해 조작유도에 의해 현실감을 배가시키고 시뮬레이셔 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

일반적으로 시뮬레이터(simulator)는 시뮬레이션(simulation) 영상 및 조정 데이터에 따라 영상을 출력하는 컴퓨터 프로그래밍을 컴퓨터 장치가 실행하여 해당 시뮬레이션 프로그램에 적용된 영상을 스크린에 투사한 후 사용자에 의한 조향, 속도 제어 장치 등의 사용자 제어 장치의 동작을 인식하여 스크린 투영 영상 내에서 사용자 제어 장치 동작에 따라 영상을 변환시켜 줌으로써 사용자가 실제 장치를 동작시키는 것과 같은 효과를 제공하여 자동차, 오토바이, 항공기 등을 사용자가 실제로 조종하는 것과 같은 느낌을 가지도록 함으로써, 가상체험 게임 또는 자동차, 항공기 등의 조종 연습 등을 수행할 수 있도록 한다.

도 1은 상술한 바와 같은 종래기술의 시뮬레이션 장치 중 자동차 운전용 시뮬레이터를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 자동차 운전용 시뮬레이터 장치는, 시뮬레이션 영상을 출력하는 표시화면과 조향장치를 구비한 부스가 전면에 설치되고, 사용자용 좌석이 배치되며, 좌석의 저부 전면에는 가속도 제어를 위한 브레이크, 액셀 페달 등의 가속제어장치가 설치되고, 자동차 운전용 시뮬레이션 프로그램 데 이터를 구동하는 컴퓨터 장치는 부스 또는 좌석의 내측에 배치되어 자동차 운전용 시뮬레이터의 기능을 제어하도록 구성되는 것이 일반적이다.

즉, 상술한 구성을 가지는 종래기술의 자동차 운전용 시뮬레이션 장치는 내부의 컴퓨터 장치가 사용자에 의해 조향장치, 가속 제어장치를 통해 입력된 신호를 입력받아서 사용자의 조작기능에 따라 프로그램에 내장된 각종 코스와 연동된 화면영상을 변환하여 출력하여 줌으로써 사용자가 실제의 자동차를 운전하는 것과 같은 효과를 제공한다. 그리고 요철 등의 경우에는 좌석에 진동을 제공하고, 회전의 경우에는 좌석을 좌우로 기울기 변환 운동을 시켜줌으로써 실제감을 더욱 향상시키고자 하였다.

그러나 상술한 도 1의 자동차 운전용 시뮬레이션 장치와 같은 종래 기술의 시뮬레이션 장치는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫 째, 사용자(게이머 또는 훈련 대상자)의 운전 조작을 컴퓨터 장치가 인식하여 그에 상응하는 운전 모드를 화상으로 생성하는 방식이었기 때문에 그래픽 비용이 과다하게 발생하는 문제점을 가진다.

둘 째, 출력되는 화면 영상이 운전자 눈위치에 고정 설치된 카메라 앵글에 담긴 화면만을 출력하여 주기 때문에 직진 고속도로나 소실점이 크게 치우치지 않은 완만한 커브에서나 사용자가 실제감을 느낄 수 있을 뿐 급커브의 경우에는 시야 의 한계를 나타내는 문제점을 가진다.

셋 째, 상술한 종래기술의 시뮬레이션 장치는 진동, 기울기 변화에 의해 사용자의 신체 감각을 자극하는 것이나, 시뮬레이션 장치가 이차원 평면상에 고정되 어 있기 때문에 단순한 진동, 또는 기울기 변화만을 제공하며, 사용자 몸무게 이상의 중력과 관성의 변화를 발생시키지 못하므로 사용자가 순간적인 자세 변화는 느낄 수 있으나 실제 조종하는 것과 같은 지속적인 관성작용을 느낄 수 없는 문제점을 가진다. 즉 종래기술의 시뮬레이션 장치는 사용자 제어 조작에 의한 근유과 혈관에 가해지는 텐션감이나 중력감(G: 관성감, 가속도감), 자기 체중 이상의 지속적인 중력감을 제공하지 못하기 때문에 실제와 조작의 감각을 제공하지 못하고 조종자 입장이 아닌 승객 입장의 감각만을 제공하여 시뮬레이션의 교육효율성을 저하시키는 문제점을 가진다.

넷 째, 상술한 종래기술의 시뮬레이션 장치는 클러치 등에 의한 변속 과정 시 실제의 느낌과는 달리 일정 가속 과정 이후 산출된 속도 값을 근거로 하여 변속과정을 수행하기 때문에 사용자가 클러치 조작에 따른 가속도 변화의 느낌을 제공하지 못하여 적절한 변속타이밍과 같은 운전기술을 체감하지 못하는 문제점을 가진다.

다섯 째, 상술한 종래기술의 시뮬레이션 장치는 사용자의 조작에 따른 화면 영상의 착시, 단편 적인 진동, 또는 기울기 변화 등에 의해 사용자를 자극하는 등 사용자의 조작에 의한 관성 반응만을 표현하고 있고, 사용자의 조작 이전에 사용자의 평형 감각을 유지하는 세반고리관을 자극하는 관성작용에 의한 저항감을 느낄 수 없으므로 승객 입장의 체감만을 제공하고 있어 사용자의 조종감에 의한 균형감을 표현하지 못하는 문제점을 가진다.

즉, 상술한 바와 같은 종래기술의 시뮬레이션 장치가 가지는 문제점들은 사 용자들로 하여금 시뮬레이션 장치의 조작 중에 실제감을 상실시켜 어지러움 또는 멀미의 원인이 된다. 따라서 시뮬레이션 장치가 실제적인 조종 대상 장치의 운동을 반영하지 못하게 됨으로써 시뮬레이션 장치에 의한 실제감의 느낌이 감소되고 이로 인해 사용자의 실제 기능 숙달 효과가 현저히 저하되는 문제점을 가진다.

따라서 본원 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시뮬레이션 장치에 자이로 효과, 원심력 효과 등에 의한 3차원 가속도 변화 효과를 적용하여 사용자가 시뮬레이션 장치에 의한 게임, 훈련 등을 수행하는 경우 인체의 세반고리관과 같은 평형 감각 기관들을 자극하여 실제 시뮬레이션 대상 장치를 조작하는 것과 같은 위치 변환 감, 지속적인 가속도 변환 감을 느낄 수 있도록 함으로써 자동차는 물론 오토바이, 선박, 항공기, 놀이기구 등의 가상현실성을 극대화시킬 수 있도록 하고, 또한 상술한 평형 감각 기관의 자극에 의해 사용자의 조작을 유도함으로써 시뮬레이션 장치에 의한 실제 조종 훈련이 가능하게 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

부연 설명하면 본원 발명은 달리는 상태의 중력(가속도, 관성력)의 작용과 그 작용방향을 재현하기 위한 수평회전 운동(턴테이블 운동)을 하는 장치상에 시뮬레이터를 설치하여 원심력을 이용 중력감(가속도감, 관성감)을 체감케 하고, 조종석의 방향을 움직여 실제 운전시 차량에 가해지는 모든 방향의 관성력(중력, 가속도) 혹은 쏠림 현상을 느끼게 함과 동시에 작용되는 관성력 또는 기울기의 크기를 가변시키는 것에 의해 사용자의 제어조작(운전조작)에 대응하는 관성에 대한 저항 력을 체감케 함으로써 시뮬레이션 효과를 극대화시킬 수 있도록 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치는,

회전 운동을 제공하고 회전 반경을 제어하여 원심력에 의한 가속도의 크기 변환 효과를 제공하는 원심력제공부와;

상기 원심력제공부의 상부 말단부에 설치되어 사용자에게 작용하는 가속도의 방향을 변화시키기 위한 수평회전운동을 제공하는 수평회전부와;

상기 수평회전부의 상부의 고정된 점 상에 접하여 상기 고정점에 접촉된 상태로 전후 방향으로 회전되어 사용자의 가속 및 감속 동작을 유도하는 반원형의 핏칭(pitching)부와;

사용자가 내측에 탑승하고, 내측면은 스크린으로 기능하는 구형상으로 상기 반원형의 핏칭부의 양단부에서 수평회전 운동 및 진동 운동 가능하게 설치되어 사용자의 균형을 변화시켜 조향 조작을 유도하는 롤링부와;

상기 롤링부의 내측에 사용자가 탑승하도록 안착되어 사용자의 시뮬레이션 조작신호를 출력하는 조종석부와;

상기 각 구성을 제어하여 시뮬레이션을 수행하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 원심력제공부는,

원운동을 위한 회전 동력을 제공하는 회전구동모터와;

상기 회전구동모터와 기어열에 의해 결합되어 회전되는 회전축과;

상기 회전축에서 결합되어 길이변환되는 다단 로드와;

상기 다단 로드의 단부에서 상기 핏칭부가 전후 방향 및 수평 방향 회전 운동되도록 설치되는 베이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스는,

상기 다단 로드의 길이 변환을 위한 구동력을 제공하기 위하여 상기 로드의 말단 로드에 결합되는 에어자키(air jack)와;

상기 에어자키로 압축 공기를 공급하는 에어탱크(air tank)와;

상기 에어탱크로부터 에어자키로 유입되는 공기의 유압을 제어하는 에어컨틀롤러와;

상기 에어탱크의 압축공기를 주입하는 에어콤프레서(compressor);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 수평회전부는,

상기 베이스의 상부에서 회전 가능하게 설치되어 상기 핏칭부가 전후 회전 되도록 결합되는 원판형 기어 형상의 수평회전기어와;

상기 수평회전기어와 기어결합되는 기어에 의해 수평 회전 동력을 제공하는 수평회전모터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 핏칭부는,

상기 수평회전부 상에 결합되는 핏칭모터와;

상기 핏칭모터에 의해 회전되는 핏칭기어와;

상기 핏칭기어에 의해 전후 방향으로 회전도록 내측면에 래크 기어가 형성되고, 상기 롤링부가 상기 롤링축에 의해 상기 전후 방향에 수직 방향으로 롤링 가능하게 결합되는 원호 형상의 핏칭 프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 롤링부는,

상기 핏칭부의 핏칭프레임 양단부에 회전가능하게 결합되는 롤링축과;

상기 롤링축에 의해 지지되며, 외주면에 래크 기어가 형성되는 원고리형 롤링프레임과;

상기 롤링프레임 대응 외주면에 형성되어 상기 롤링프레임을 덮는 롤링부 가이더에 의해 상기 롤링 프레임 상에 안착되고, 상기 롤링부 가이더의 상부에는 슬립레일이 형성되며, 상기 슬립레일의 상부에는 슬립모터에 의해 상기 슬립레일 상을 이동하는 웨이트 슬리퍼가 장착되고, 상기 롤링프레임 상에서 상기 요잉모터에 의해 회전되도록 결합되고 내측면 저면에는 양측에 위치감지 센서가 배열되는 조종석부 안착홈이 형성되며, 상기 조종석부 안착홈의 양단부의 외주면 상에는 완충멈 치가 부착되는 스크린바스켓;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 조종석부는,

조향장치, 가속제어장치를 구비한 조종석과;

상기 조종석의 하부에서 영상투사방향 제어 모터에 의해 상기 조종석과 독립적으로 회전되도록 결합되는 영상투사기 제어판과;

상기 영상투사기 제어판에서 연장된 지지대에 의해 상기 좌석의 상부 위치에서 상기 롤링부의 내측면에 시뮬레이션 영상을 투영하는 영상투사기와;

상기 영상투사 지지판의 하부에 설치되어 조종석의 중심이동을 위한 리니어모터가 내장된 중심이동기(43)가 롤러(42)에 의해 스크린바스켓 저면 조정석 안착홈에 설치된다.

상기 조정석 아착홈의 길이방향을 따라 중심이동기(43)내부의 리니어모터 구동을 위한 자석레일(44)이 설치된다.

상기 조종석부는 또한 상기 영상투사기 제어판과 상기 조종석의 사이에서 상기 조종석에 경사로 및 요철에 의한 충격을 발생시키는 조종석진동기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 조종석은 등받침에 엔진 RPM에 따른 진동을 발생시키는 진동기가 설치되며, 상기 조향장치의 상부에는 가속 및 감속 효과를 위한 에어를 분사하는 에어분사기가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 영상투사기 제어판은 곡선 구간 영상 투영시 상기 곡선 구간에 대응하는 사용자의 조향 동작을 유도하기 위하여 상기 영상 투영기의 투영 영상을 좌석의 중앙에서 곡선방향으로 일정 각도 회전되도록 상기 영상투사기를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 조정석의 핸들조향에 있어서 사용자의 핸들조향으로 인한 원심력의 작용방향을 전환해주는 요잉모터(26)는 영상으로 제공되는 코너의 규모와 프로그램이 요구하는 조향각에 따라 조향핸들의 조작양에 대비하여 요잉각도를 달리한다.

즉 저속시엔 핸들 움직임에 비해 요잉반응이 적은 언더스티어 효과를 또 고속시엔 그와반대인 오버스티어 효과로 쏠림현상을 강조하는등의 요잉모터의 작동을 프로그램이 제어한다.

상술한 본원 발명에서 수평회전은 수평회전부에 의해 핏칭부와 롤링부가 수평 회전 운동하는 것을 말하고, 롤링은 핏칭부 상에서 조종석이 웨이트 슬리퍼의 이동에 의해 핏칭프레임을 축으로 하여 뱅크각을 형성하기 위한 진동 운동을 하는 것을 말하며, 핏칭은 상기 핏칭프레임이 핏칭모터와 핏칭 기어에 의해 전후 방향으로 구름 운동하는 것에 의해 조정석이 전후 방향으로 움직이는 기울기 변화를 말한다.

상술한 본원 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.

정지되어 있거나 움직이고 있는 중에 각각의 균형 상태를 그대로 유지하려는 속성이 있으며 이를 물리적으로는 관성의 법칙이라 하고 생명체에서는 평형유지 본능이라 한다. 또 조종이라 함은 이 두 가지가 하나되어 같이 호흡을 맞추는 것이므로 운전자의 평형본능이 각 조종매체에 의해 차량에 전달되어 행해지는 우리몸의 중심이동의 연장형태가 된다. 자전거, 자동차 등의 탈것에 익숙한 사용자에게 있어서 운전을 가능하게 하는 것도 상술한 관성의 법칙과 평형유지 본능에 의한 반사 작용에 의한다. 따라서 초보자가 처음 대하는 자동차, 자전거 등을 운전하는 것에 두려움을 느끼는 것은 운전 조작에 따르는 관성의 변화와 평형상태의 불균형 감에 따른 반사작용에 익숙하지 않은 것에 기인하는 것이다. 따라서 시뮬레이션 장치에 있어서 움직임(사용자의 조작)을 유도하도록 하는 자극들을 제공하고 이에 따라 본능적으로 대처하게 함으로써 사용자의 조작을 유도한다면 교육적으로 메뉴얼에 집착된 암기식의 조종법 교육보다 탁월하고도 자연스러운 조종훈련을 가능하게 한다. 즉 시뮬레이션이라는 사이버 공간에선 체계적인 환경 설정이 자유롭기 때문에 프로그램에 의한 정해진 공간이라면 더욱 운전자의 평형상태를 자극시켜 본능적인 반응(운전조작, 제어조작)을 이끌어 낼 수 있게 되는 것이다.

상술한 본원 발명은 상술한 특징을 제공하는 것으로서 차량운전 시뮬레이션 등의 시뮬레이션 장치에 적용되어 조종응답(반응)을 그래픽이나 좌석의 움직임으로 표현하던 기존 방식을 떠나 관성 작용의 재현만이 아닌 조종으로 생긴 관성작용에 대한 저항감을 재현하여 실 조정감을 체감하고 사용자(운전자)의 평형감을 자극하여 중심이동을 유도하는 방식에 의해 마치 자전거에서의 핸들조작과 같은 본능적인 동작을 이끌어 내는 사용자 제어 동작 유도 기능을 제공하는 것에 의해 시뮬레이션 효과를 극대화시킨다.

이하 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치 중 자동차 운전 연습용 시뮬레이션 장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 자동차 운전 연습용 시뮬레이션 장치는, 사용자에게 원심력에 의한 지속적인 가속도 작용효과를 제공하기 위한 원심력제공부(1)가 구비되고, 원심력제공부(1)에는 사용자의 가속도 방향 전환을 위한 수평회전부(10)가 설치된다. 수평회전부(10)의 상부에는 수평회전부 상에서 전후 회전 되는 것에 의해 전후 방향의 기울기가 가변되는 핏칭부(14)가 설치되고, 핏칭부(14)에는 핏칭부(14)의 전후 회전 방향에 수직으로 진동하도록 롤링부(19)가 설치되며, 롤링부(19)의 내측에는 시뮬레이션 제어를 위한 조종석부(30)가 안착되는 구조를 가진다. 그리고 도면에는 미 도시되어 있으나 상기 각 구성요소와 제어신호선으로 연결되어 시뮬레이션 동작을 위한 제어신호를 출력하는 것에 의해 상기 시뮬레이션 장치의 각 구성을 제어하며 상기 조종석부(30)로부터 인가되는 사용자 조종 제어 신호에 따라 상기 시뮬레이션 장치를 제어하는 제어부로서의 컴퓨터 장치(또는 프로그램 보드) 등이 조종석부(30) 또는 원심력 제공부(1)의 베이스(6) 등의 특정 위치에 탑재된다.

상기 원심력 제공부(1)는 회전구동모터(2)와 기어열(3)에 의해 전달되는 회 전 구동 모터의 구동력에 의해 회전되는 회전판(45)과 회전축(4)에 결합되어 회전축에 따라 원운동하는 다단로드(5)와, 다단로드(5)의 말단부에 장착되어 회전판에 의해 회전됨으로써 사용자에게 원심력에 의한 가속도 효과를 제공할 수 있도록 핏칭부(14)와 조종석부(30)가 내측에 설치된 롤링부(19)가 탑재되는 베이스(6)를 포함하여 구성된다.

다음으로 도 3 내지 도 9를 참조하여 본원 발명의 시뮬레이션 장치의 일 실시 예에 따르는 도 2의 운전연습장치의 구성 및 각 구성요소의 결합관계를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 원심력 제공부(1) 중 다단로드(5)와 베이스(6)의 상세 구성을 나타내는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다단로드(5)의 말단에는 베이스(6)가 고정되며, 베이스(6)의 내측에는 다단로드(5)의 길이를 가변시키기 위한 에어자키(7)가 다단로드(6)의 말단 로드와 결합되고, 에어자키(7)에는 에어를 주입하기 위한 에어콤프레서(air compressor)(9)를 구비한 에어탱크(8) 및 에어탱크(8)로 에어자키(7)로 유입되는 에어의 유압을 제어하는 에어컨트롤러(8a)가 구성된다. 에어자키(7)는 시뮬레이션 장치의 제어를 위한 컴퓨터 장치 또는 프로그램 보드의 제어 명령에 따라 제어되는 에어컨트롤러(8a)에 의해 다단로드(5)의 길이를 가변시키고 이로 인해 원심력의 크기가 조절되어 사용자가 가속도(또는 중력)의 작용 및 그 크기의 변화를 느끼도록 동작한다.

도 4는 원심력 제공부(1)의 베이스(6) 상부에 탑재되는 수평회전부(10)와 핏칭부(14)의 결합 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 수평회전부(10)와 핏칭부(14) 와, 롤링부(19) 및 조종석부(30)의 상세 구성을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 도 3의 구조를 가지는 베이스(6)의 상부면에는 핏칭부(14)를 수평 방향에서 회전시키는 것에 의해 원심력제공부(1)에서 제공되는 원심력 방향에 대하여 사용자의 위치를 회전시키는 것에 의해 사용자에게 작용되는 가속도(힘)의 방향을 반전시키는 수평회전부(10)가 탑재되고, 수평회전부(10)의 상부에는 윈심력에 의해 가속도 작용 선상에서 회전되는 것에 의해 사용자의 전후 방향의 기울어짐을 제어함으로써 사용자의 가속도, 감속도 조작을 유도하는 핏칭부(14)가 결합된다.

수평회전부(10)는 베이스(6)의 상부면에 수평 회전 가능하게 고정설치되고 원주면 상에 기어가 형성되는 원판형의 수평회전기어(11)와 수평회전기어(11)와 결합되는 기어(12)가 축부에 형성되어 시뮬레이션을 위한 컴퓨터 장치 또는 프로그램 보드에 의해 구동된 원심력 제공부(1)가 제공하는 원심력에 의한 사용자의 가속도 체감 방향을 변화시키기 위하여 상기 수평회전기어(11)를 회전시키는 수평회전모터(13)를 포함하여 구성된다.

그리고 수평회전기어(11)의 상부면에는 수평회전부(10) 상에 결합되는 핏칭모터(15)와, 핏칭모터(15)에 의해 회전되는 핏칭기어(16)와, 핏칭기어(16)에 의해 전후 방향으로 회전도록 내측면에 래크 기어가 형성되고, 롤링부(19)가 롤링축(20)에 의해 핏칭부(14)의 전후 회전 방향에 수직 방향으로 롤링 가능하게 결합되는 원호 형상의 핏칭 프레임(17)과, 핏칭프레임(17)의 하부에서 핏칭프레임의 전후 방향 회전을 원활하게 유도하기 위하여 수평회전기어(11)의 상부면에 설치되는 핏칭롤 러(18)를 포함하여 구성된다. 상술한 구성 중 롤링부, 핏칭부는 자이로 운동과 같은 회전 및 구름 운동에 의해 가속도의 방향 및 크기, 균형 변환 효과를 제공한다.

상술한 구성을 가지는 핏칭부(14)는 컴퓨터 또는 프로그램 보드의 제어에 따라 핏칭모터(15)가 핏칭기어(16)를 회전시키고, 핏칭프레임(17)을 수평회전기어(11)의 상부면에서 회전시키는 것에 의해 사용자의 전후 방향의 균형을 변화시키고 이에 따라 사용자의 가속 또는 감속 조쟉을 유도한다. 사용자는 전후 방향의 기울기 변화에 따라 가속 또는 감속을 수행하게 되고 적절한 가속 또는 감속이 수행되는 경우 원심력에 대항하는 균형감을 체감하게 된다.

그리고 핏칭부(14)의 핏칭프레임(17)의 양단부 각각에는 롤링축(20)이 회전가능하게 결합된다. 핏칭프레임(17)의 양단부에 결합되는 롤링축(20)은 핏칭 프레임(17)의 선상에서 롤링축(20)에 의해 좌우로 진동할 수 있도록 부착되는 스크린바스켓(22)이 장착된다.

스크린바스켓(22)은 두 개의 롤링축(20)이 지름 방향의 양단부에 고정결합되고 외주면에 래크 기어가 형성되는 원고리형 롤링프레임(21)에 의해 지지된다. 이러한 구성을 가지는 스크린바스켓(22)은 롤링프레임(21)의 대응 외주면에서 롤링프레임을 덮도록 형성된 롤링부 가이더(22a)에 의해 롤링 프레임 상에 안착 된다. 그리고 롤링부 가이더(22a)의 상부에는 두 개의 슬립레일(25)이 형성되며, 슬립레일(25) 각각의 상부에는 슬립모터(24)에 의해 슬립레일(25) 상을 이동하는 웨이트 슬리퍼(23)가 장착된다. 웨이트 슬리퍼(23)는 위치 이동되는 것에 의해 스크린바스켓(22)을 핏칭프레임의 롤링축(20)을 중심으로 기울어지게 하여 사용자에게 좌우 기울기를 느낄 수 있도록 하며 이에 의해 사용자의 조향 동작을 유도한다.

또한 스크린바스켓(22)에는 롤링프레임(210)의 외주면에 형성된 래크기어와 맞물리는 요잉 기어를 구비한 요잉모터(26)가 외측면에 부착되며, 요잉모터(26)가 롤링프레임(21) 상에서 스크린바스켓(22)을 회전시킨다. 상기 요잉모터(21)는 스크린바스켓(22)의 회전에 따른 평형상태 유지를 위하여 회전시에도 항상 좌우로 대칭되는 무게를 제공하도록 짝수개가 일정 이격각을 가지고 방사상으로 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

핸들조작으로 인한 스크린바스켓(22)이 롤링프레임(21) 상에서 회전되면 원심력제공부(1)에 의하여 가해지는 가속도의 사용자 체감 방향이 변화되게 된다. 그리고 스크린바스켓(22)의 내측면 저면에는 양측에 위치감지센서(28)가 배열되는 조종석부 안착홈(27)이 일정 길이를 가지고 형성된다.

다음으로 도 6은 조종석부(30)의 상세 구성을 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 조종석부(30)는 조향장치(32), 클러치 패달(33a), 브레이크 패달(33b), 가속 패달(33c)을 포함하는 구성되는 가속제어장치(33)를 구비한 조종석(31)이 구비된다. 조종석부(30)는 또한 영상투사기 제어판과 조종석의 사이에서 조종석에 경사로 및 요철에 의한 충격을 발생시키는 조종석에어자키(37)를 구비한다. 그리고 조종석(31)의 등 받침에는 엔진 RPM에 따른 효과를 느낄 수 있도록 하기 위한 진동기(35)가 설치되며, 조향장치(32)의 상부에는 속도체감 효과를 더욱 실감나게 하기 위하여 에어를 분사하는 에어분사기로서의 윈드닥트(32a)가 구비된다.

그리고 조정석부(30)에는 효과음 스피커가 구비된다.

조종석(31)의 하부에는 외주면 상에서 영상투사방향 제어모터(39)에 의해 조종석(31)과 독립적으로 회전되도록 결합되는 영상투사기 제어판(38)이 구비된다. 조종석(31)의 상부 위치에는 영상투사기 제어판(38)에서 연장된 지지대(40)에 의해 롤링부(19)의 스크린바스켓(22) 내측면에 시뮬레이션 영상을 투영하는 영상투사기(41)가 구비된다. 그리고 영상투사기 제어판(38)의 하부에는 스크린바스켓(22)의 저면에 형성된 조종석부 안착홈(27)의 길이 방향을 따르는 조종석의 전후 방향 중심이동을 실행하는 중심이동기(42)가 구비되며, 도 19에 도시된 자석레일(44)을 따라 이동할 수 있도록 리니어 모터가 내장된다.

도7은 상기 리니어 모터의 구동력으로 작동되는 중심이동기(43)의 각 페달조작에 따른 반응을 나타낸다.

도 8은 클러치페달 조작의 반응을 나타내는데 실제 차량운전에서 동력을 끊었을때의 타력주행 효과를 재현하기 위해 클러치페달 가압조작은 상기 리니어 모터의 전원을 끊는것에 의해 표현하는데, 이때 조정석이 회전판(45)위에 설치된 특성상 원심력에 의해 조정석 전체의 무게가 중력방향으로 복원되려함을 일정시간 저지할 수 있다.또 상기 리니어 모터에 전원을 연결할때는 다시말해 클러치페달의 이완시 반클러치 효과를 위해 리니어모터, 전자석으로 가는 전류의 전압을 조절하는 볼륨효과를 구비하여 부드러운 동력전달을 수행한다.

도 9는 중심이동기(43)의 각 기어 포지션별 구동력과 복원력의 차이를 나타낸 것인데, 보다 상세하게는 상기 중심이동기 내부의 리니어 모터는 가속페달의 가 압력에 상응한 자기력을 발생하여 조정석을 자석레일을 따라 이동시키고, 가압 해제시엔 페달의 이완양 만큼을 자석레일을 따라 복원시키는 특성으로 구성한다.

이때, 리니어 모터의 자기력에 의해 구동되는 조정석의 이동거리와 복원거리는 저속기어일수록 크고 고속기어로 갈수록 작아지는데, 이 차이는 실제 차량엔진에서의 변속비(기어비)에 준한다.

또한, 가속페달의 가압 해제시 복원되는 중심기어는 도8에 나타낸 클러치 타력주행시의 복원속도보다는 빠르다. 이것은 복원시키는 자기력이 원심력을 이겨낼 수 있게 구성되어야 함을 말하며, 상기와 같은 가속페달의 복원특성은 실제 차량운전에 있어서 가속중 가속페달을 이완시켰을때 나타나는 엔진브레이크 현상을 표현하기 위함이다.

도9에 표시된 (a),(b),(c)는 각 기어포지션별 구동력인데, 자세히 말하면 가속페달을 가압하지 않은 상태에서의 중심이동기 위치이다. 이것은 실제차량에서 아이들링상태의 엔진rpm을 반영한다.

그리고 영상투사기 제어판은 곡선 구간 영상 투영시 영상 투영기의 투영 영상이 좌석의 중앙에세 곡선 방향으로 일정 각도 치우치도록 회전되는 것에 의해 상기 곡선 구간에 대응하는 사용자의 시선을 유도하고 이로 인한 조향 동작을 유도한다.

상술한 도 2 내지 도 9의 운전연습장치와 같은 본원 발명의 시뮬레이션 장치는 시선유도, 회전유도, 가감속유도, 기어변속유도(변속유도), 가속도감(중력감(G: gravity), 가속감(Acceleration), 감속감(deceleration)), 관성력감(inertia)을 제공하는 것에 의해 현실성을 제공한다.

상술한 시선유도는 하나의 영상을 시뮬레이션 사용자의 균형감에 기준점이 될 수 있도록 사용자 시선의 유도 방향으로 투사하고, 조향장치 및 가속장치의 오조작, 정상 조작에 따라 영상효과를 제공하는 것을 말한다.

회전유도는 시뮬레이션 사용자를 한쪽으로 기울어지는 불균형을 제공하는 것에 의해 이에 상응한 평형 유지를 위한 본능적인 동작을 유도하는 것을 말한다. 이러한 회전유도는 시선유도와 함께 조향 및 가속장치의 제어연습에 사용된다.

가속유도는 평형상태의 사용자의 균형 상태를 뒤로 기울어진 느낌을 제공하는 것에 의해 가속 패달을 조작하도록 유도하는 것을 말한다.

감속 유도의 경우에는 가속 유도와 반대의 경우로서 앞으로 기울어진 느낌과 같은 평형상태에 대한 위기 상황을 제공하는 것에 의해 슬로틀 이완 또는 브레이크 패달을 조작하도록 유도하는 것을 말한다.

기어변속유도는 현재의 운전모드로는 힘이 딸리거나 엔진 소음만 부담스러울 뿐 더 이상 중심이동(가속)이 불가능함을 영상효과와 함께 그 답답함을 느끼도록 하는 것에 의해 기어변속을 유도하는 것을 말한다.

즉, 상술한 도 2 내지 도 9의 구성을 가지는 운전연습장치는 원심력제공부(1)에 의해 지속적인 가속도의 변화를 느끼게 하며, 수평회전부(10), 핏칭부(14), 롤링부(19)에 의해 사용자의 평형감을 자극하고, 영상투사기(32)의 투영영 상 위치 변경 및 영상효과에 의해 오조작 또는 정상조작 상태를 나타내는 것에 의해 시선유도, 회전유도, 가감속유도, 기어변속유도(변속유도), 가속도감(중력감(G: gravity), 가속감(Acceleration), 감속감(deceleration))의 제공 등을 수행하는 것에 의해 사용자의 운전 조작을 유도하고 실제 운전을 하는 것과 같은 시뮬레이션 효과를 제공한다.

이하, 본원 발명의 다른 첨부 도면을 참조하여 도 2 내지 도 9의 구성을 가지는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치의 작용을 상세히 설명한다.

도 10은 시뮬레이션 장치에서의 곡선 주행시 사용자의 느낌을 나타내는 도면이고, 도 11은 도 2 내지 도 9의 운전연습장치에서 사용자 시선을 진행방향으로 유도하여 사용자 운전 조작을 유도하는 작용을 나타내는 도면이며, 도 12는 적합한 운전조작과 적합하지 않은 운전 조작에 따른 시각 효과의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 10에서 (a)는 종래 시뮬레이션 상에서 사용자의 한정된 시야를 빗대어 나타낸 도면이며, (b)는 곡선 주행시에 사용자의 시선이 고정된 경우에서의 진행 경로에 대한 잔상(회전반경에 대한 공간지각) 효과를 나타내는 도면이고, (c)는 사용자의 운전조작 유도를 위하여 앞사람이 시선을 진행 방향으로 유도하여도 가능함을 나타내는 도면이다.

일반적으로 곡선 구간을 운전하는 경우에는 운전자는 미리 진행 방향으로 시 선을 변경한 후 핸들을 진행방향으로 조작하게 되며, 핸들 조작에 의해 차량이 곡선 주행을 시작하게 되면 운전자의 뇌에는 진행 경로에 대한 잔상이 남아 있어 사용자의 시선보다 넓은 시야를 가지고 운전하는 것과 같은 효과를 가지게 된다.

그러나 종래기술의 시뮬레이션 장치의 경우에는 사용자의 시선이 도 10 (a)와 같이 한점에 시선이 집중된다. 따라서 곡선 주행의 경우 특히 급한 곡선을 가지는 곡선 길을 주행하는 경우에 사용자(시뮬레이션 운전자)가 조향장치(핸들)(32)를 진행 방향으로 돌리기 전에는 투영 영상이 진행방향을 투사하지 않게 되어 갈 곳을 미리 볼 수 없게 된다. 그리고 사용자가 조향장치(32)를 진행 방향으로 돌리는 것에 의해 도 10 (b)와 같이 투영 영상이 진행 방향을 투사하여도 사용자의 시선은 도 10 (a)의 시선집착 위치에 고정되게 된다. 이러한 경우 도 10 (b)에 점선으로 도시된 바와 같이 사용자에게는 주행 환경에 대한 잔상을 잃게 된다. 주행환경에 대한 잔상을 잃게 되면 시뮬레이션 사용자는 실제의 차량을 운전하는 것과 같은 느낌을 상실하게 된다. 이 경우 도 10 (c)와 같이 앞사람의 진행 방향의 시점을 뒤사람(운전자)의 시점에서 이동된 위치에 투사하여 주는 경우 실제의 주행과 같은 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치는 도 11에 도시된 바와 같이 사용자가 곡선 주행 시뮬레이션을 수행하는 경우에는 운전연습장치의 컴퓨터 또는 프로그램 보드는 영상투사방향제어모터(39)(도 6 참조)를 구동하여 영상투사기제어판(38)(도 6 참조)을 곡선로의 진행 방향으로 회전시킴과 동시에 영상투사기(10)를 통해 회전된 위치의 영상을 스크린바스켓(22)의 내측면에 투사하게 된다. 도 11에서와 같이 곡선 주행시 미리 진행 방향의 영상을 사용자 진행 방향으로 치우쳐진 위치에 투사하여 주는 경우 사용자는 시선 방향을 진행 방향으로 돌리게 되고 이에 의해 주행환경에 대한 잔상을 유지할 수 있게 되며, 또한 진행 방향이 곡선으로 실제로 인식(회전 공간 지각)하게 되어 조향장치(32)를 진행방향으로 돌리는 것이 유도된다. 여기서 영상투사기의 진행 방향의 영상 투사 위치는 운전자의 운전습관을 실혐적으로 조사하는 것에 의해 가장 일반적인 곡선 주행시의 시선 방향의 영상 및 위치로 설정할 수 있다.

상술한 도 11에서와 같은 작용에 의하여 사용자의 운전 조작이 유도된 후 사용자의 운전 조작이 적당하게 수행된 경우와 적당하지 않게 수행된 경우에 따라서 투영 영상에 대한 시각 효과를 변화시키는 것에 의해 사용자의 운전 조작 능력을 향상시킬 수 있다. 이 경우 가속패달, 브레이크 패달, 클러치 패달의 정상 또는 오조작도 반영될 수 있다.

도 12는 상술한 바와 같은 사용자의 조향 및 가속장치의 제어에 따르는 운전조작의 적합 또는 부적합을 나타내는 시각효과의 일 실시 예를 나타낸다. 이를 더욱 상세히 설명하면 도 12에서 도 12 (a)는 핸들의 과조작시 줌인과 페이드 아웃 효과를 제공하고 화면 영상을 어둡게 하는 것에 의해 사용자가 핸들 과조작을 인식하도록 한다. 도 12 (b)는 정상조작시의 투영 영상으로서 이는 아무런 시각 효과 없이 정상적으로 진행 방향의 영상을 출력한다. 도 12의 (c)는 미조작시의 시각 효과로서 줌아웃과 페이드인 효과를 줌과 동시에 화면이 흐려지도록 한다. 도 12 (d)의 경우에는 필요하지 않은 핸들 조작이 발생한 경우의 시각 효과의 일 예로서 화 면을 같은 화면을 겹상으로 처리 분리되는 느낌이 되도록 출력하는 것에 의해 사용자가 불필요한 핸들 조작을 인식하도록 한다. 상술한 도 12의 시각 효과는 본원 발명의 시각 효과의 일 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐 본원 발명은 이외에도 다양한 시각 효과를 구현할 수 있다.

상술한 시각 효과의 특징을 설명하면 실제운전시에 오조작이나 과조작 등의 운전모드는 당사자가 도로 상황의 인식에 있어 심적으로 짧고 좁은 시야로 도로 상황을 인식한 결과인 것이므로 상기와 같이 불안을 유발시키는 시선이동이나 집착된 영상 등의 프로그램 제공으로 똑같은 동작을 이끌어 낼 수 있게 되는 것이다. 따라서 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치의 경우에는 차량방향이 담아내는 화상생성 방식의 기존시스템과 달리 운전자의 목표 시점을 제공하는 균형의 기준점 역할의 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다. 즉 본원 발명에 적용되는 시각 이미지는 단수의 운전모드 영상이며 운전 영상 내에는 사고나 불안한 상태의 운전시야가 함께 프로그램된다. 따라서 이러한 영상 사용자에게 목표와 기준점을 제공하는 영상인것이다. 다시말해 조종을 유도하기 위하여 시선을 유도하는 영상인 것이다.

는 기능을 제공한다. 이는 종래기술의 시뮬레이션 장치처럼 정면에 고정된 화면만으로 급커브나 유턴과 같은 고개를 돌려야될 정도의 시선 이동을 제공하지 못하는 한계를 극복하게 한다. 이 때 영상투사기는 사용자의 시선 유도 기능과 시야의 한계를 극복할 수 있도록 주사방향 가변형 빔프로젝터가 바람직하다.

다음으로 원근 유도의 경우 불안한 균형 상태의 초보운전자가 시선을 멀리보 고 싶어도 잘 되지 않는 것은 운전자 본인의 균형상태를 그대로 반영하기 때문이즉, 좌우 유도의 경우에는 운전자의 시야의 원근과 좌우 시점 이동을 유도하 다. 즉 균형이 편안하므로 멀리볼수 있는 경우거나 멀리 볼 겨를도 없는 불안한 상태임을 말해준다. 이를 착안하여 조종석의 중심이동상태가 프로그램이 요구하는 최적균형의 위치인가 여부를 위치감지센서가 인식출력화면의 광원을 어둡게 한다거나 촛점을 흐리거나 줌인, 아웃 등의 디지털 효과를 제공하는 것에 의해 사용자(초보자)가 자신의 조종상태를 스스로 모니터링할 수 있게 한다.

다음으로 도 13은 본원 발명의 회전유도, 가감속유도, 기어변속유도(변속유도), 가속도감(중력감(G: gravity), 가속감(Acceleration), 감속감(deceleration))의 제공 등을 위한 롤링부(19)의 롤링을 나타내기 위한 핏칭부(14)와 롤링부(19)의 개략적인 도면이고, 도 14는 롤링부(19)의 작용에 의한 사용자의 좌우 균형 제어를 나타내는 도면이며, 도 15는 롤링부(19)의 작용에 의한 조향조작의 유도를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하여 도 13 및 도 14를 설명하면, 도 13에 도시된 바와 같이, 핏칭부(14)에 핏칭프레임(17)(핏칭축)을 중심으로 흔들림 운동(롤링) 가능하게 결합되는 롤링부(19)는 롤링부 가이더(25) 상에서 슬립모터에 의해 이동되는 두 개의 웨이트 슬리퍼(23)의 위치 이동으로 좌우 평형 상태를 깨뜨린다. 즉 웨이퍼슬리퍼(23)의 위치이동에 의해 도 14와 같이 롤링부(19)가 기울어진 상태를 가지게 되고 이는 시뮬레이션 사용자에게는 롤링각도 범위 내에서 좌우 평형 상태의 불균형 감으로 작용한다.

도 14에서와 같은 사용자의 좌우 불균형감은 제공되는 영상과 더불어 사용자로 하여금 조향장치의 조작을 유도한다. 즉, 도 15 (a)에 도시된 바와 같이 균형 상태에 있는 상태에서 우측 웨이트 슬리퍼(23)를 도 15 (b)에서와 같이 롤링부 가이더(22a) 상에서 ㄱ의 위치로 이동시키면 도 5의 스크린바스켓(22)이 좌로 기울어지게 되어 사용자의 균형을 좌측으로 기울어지도록 유도한다. 이 경우 사용자는 조향장치(32)를 우측으로 돌리게 되고, 조향장치의 조작 양에 따라 요잉모터의 구동으로 롤릴바스켓(22)이 수평 상태가 될 때까지 사용자가 조향 조작을 해서 스크린바스켓(22)이 회전하여 두 웨이트슬리퍼가 롤링축을 중심으로 좌우 대칭되도록 위치시켜 이로 인해 사용자가 좌우 균형감을 느끼게 된다. 이 후, 조향장치(핸들) 조작의 복원을 유도하기 위하여 컴퓨터 또는 프로그램보드에 의해 좌측 웨이트 슬리퍼(23)를 최초에 있던 위치로 복원시키게 되며 이 경우 스크린바스켓(22)이 우로 기울어지게 됨으로써 사용자는 다시 조향장치를 좌로 돌려서 스크린바스켓(22)을 수평상태로 유지하려고 하게 되어, 코너링을 마치고 직선주행으로 복원된다.

상술한 바와 같은 도 10 내지 도 12의 영상투사기에 의한 시선유도와 영상효과 및 도 13 내지 도 15의 롤링부(19)가 함께 작동하여 사용자의 곡선 주행에 따른 조향장치의 조작유도가 더욱 실제감을 가지도록 유도된다.

도 16은 곡선 주행에서의 조향장치 조작 유도를 위한 시선유도와 롤링부(19)의 웨이트 슬리퍼(23)의 동작을 나타내는 도면이다.

먼저 조향장치 조작 유도 및 코너링 표현 특성을 설명하면 다음과 같다.

기존 시뮬레시션의 가상 운전시 코너링을 맞이하는 게이머는 초보운전자의 서투른 급핸들 조작을 연상케 하듯 핸들 꺽는 타이밍에만 집착하게 된다 따라서 적절한 조작량에 대한 예측이 어렵고, 또한 조작량 만큼 차체에 발생하는 관성에 대한 저항감을 느낄 수 없으므로 균형 감각에 의한 조향 동작의 유도가 불가능하게 된다. 이는 오토바이가 코너링 시 코너 진입 동시에 운전자의 체중이 먼저 이동되어 뱅크각을 만들어 내는 것이나 시뮬레이션 장치에서는 코너링 진입시에 장치의 동작에 의해 수동적으로 뱅크각이 형성되는 것과 동일하다. 따라서 시뮬레이션 장치가 사용자의 핸들 조작을 유도하려면 영상 표현 특성에서 언급한 시점 이동 유도와 함께 좌 우로 평형상태를 자극하여야 한다. 이에 의해 코너 규모에 따라 균형 및 조작속도를 달리하여 사용자를 자극하는 것에 의해 사용자의 코너 규모에 따른 조향장치의 조작 및 코너링을 위한 중심 이동을 유도할 수 있게 된다. 즉 오토바이의 경우에는 몸과 함께 오토바이를 기울여야만 해결될 환경을 제공하고, 스키나 수상스키의 경우에는 슬라럼 동작을 유도하여 자연스러운 중심이동이 코너링의 실체임을 교육시킬 수 있고, 사용자는 균형 감각에 따른 조향의 효과를 느낄 수 있게 된다.

상술한 바의 관점에서 도 16을 참조하여 조향 장치의 조작을 설명하면 도 16 (a)에 도시된 바와 같이, 우로 굽은 곡선로의 진입 시점에서는 사용자의 시선을 우측으로 유도하기 위하여 영상투사기(41)가 ㄱ의 위치로 회전되어 도 16 (b)에서와 같이 진행 방향의 영상을 스크린바스켓(22)의 내측면에서 사용자의 우측 방향에 투사하게 된다. 이 때, 롤링부 가이더(22a)(도 5 참조) 상의 우측 웨이트슬리퍼(23)가 ㄴ의 위치로 이동되어 도 16 (b)와 같이 배치된다. 이 경우 도 14 (a)와 같이 조종석이 좌로 쏠리는데 이때 조종자는 이미 영상의 시각정보로 코너상황을 인식했기에 평형상태에 대한 위기의식과 더해져 우측으로 조향장치(32)를 돌리게 됨으로 도 16 (c)와 같이 좌우 웨이트슬리퍼(23)가 서로 롤링축에 대칭되는 위치가 되도록 요잉모터가 핸들조작량만큼 스크린 바스켓(22)을 회전시킨다. 이때 영상의 투사방향이 이동되는 것은 스크린바스켓(22)의 회전으로 조종석과 영상투사기가 함께 이동되기 때문이다.

다음으로 우회전 조작이 완료된 상황에서 직선로에 진입한 경우에는 조향장치(핸들)(32)의 복원을 위해 시뮬레이션 장치의 컴퓨터 또는 프로그램 보드가 우측 웨이트 슬리퍼(23)를 ㅁ(최초)의 위치로 이동시켜 도 14 (b)와 같이 스크린바스켓(22)을 기울이는 것에 의해 사용자를 우측으로 쏠리도록 한다. 이에 따라 사용자가 조향장치(32)를 좌측으로 돌리면, 스크린바스켓(22)의 회전으로 두 웨이트 슬리퍼(23)가 최초의 위치로 원위치 되는 것에 의해 스크린바스켓(22)이 수평을 이루게 되고, 스크린바스켓(22)의 내측면에서 사용자의 시선 정면에는 직선주로 영상이 투영되어 직선 주행을 실시하게 되며, 이러한 과정에 의해 곡선 주행을 하던 시뮬레이션 사용자의 직선 진입에 의한 조향장치의 복원조작이 유도된다.

상술한 도 10 내지 도 16에 의한 사용자의 조향동작의 유도 과정은 원심력구동부(1)와 수평회전부(10) 및 롤링모터(25)에 의한 롤링프레임(21) 상에서의 스크린바스켓(22)의 회전에 의한 가속도감과 공간지각을 제공하는 것에 의해 시뮬레이션 사용자에게 더욱 현실감을 제공할 수 있다.

도 17은 도 10 내지 도 16에서 사용자가 느끼는 가속도감의 가속도 변화 제 어 과정을 나타내는 것으로서, 사용자가 우회전을 하는 경우에는 도 17의 (a)에서와 같이 핸들조작에 의한 요잉모터(26)를 구동시켜서 원심력제공부(1)에 의해 제공되는 원심력을 사용자를 좌측으로 당기는 힘으로 작용하도록 스크린바스켓(22)의 위치를 회전시키고, 좌회전을 하는 경우에는 도 17의 (b)에서와 같이 요잉모터(26)를 제어하여 원심력제공부(1)에 의해 제공되는 원심력을 사용자를 우측으로 당기는 힘으로 작용하도록 스크린바스켓(22)의 위치를 회전시킨다. 이렇게 하는 것에 의해 곡선주행을 연습하는 사용자는 더욱 실감있는 주행감을 느끼게 된다. 도 17에서 (c)는 스크린바스켓(22)을 180도 회전시켜서 급제동시 노면마찰력으로 인한 관성작용을 재현하기 위함인데 이때는 스크린바스켓(22)의 회전이 아닌 수평회전부의 작동에 의한 회전이다.

본원 발명의 시뮬레이터는 사용자가 탑승한 후 일정한 원심력에 도달할 때까지 사용자의 조작이 아닌 시작프로그램의 도움으로 기동된다. 이를 어시스트모드라 하는데

도 18은 어시스트모드일때 사용자 몸이 느끼는 균형의 변화 즉 정지된 평형상태가 움직이는 평형상태로 전환되는 과정을 문잔에 비유하여 나타낸 그림이다.

상기 어시스트모드의 종료는 본 프로그램의 시작인 것인데, 사용자는 어시스트모드에서의 평형감을 유지하려는 본능 때문에 이후의 각종 평형 방해 자극의 유도에 반응하는 것이다.

상술한 어시스트 모드는 출발 정지 기능을 더욱 현실적으로 표현할 수 있도록 한다. 예를 들면 정지상태의 초보자의 경우에는 정지상태의 균형상태를 유지하 려 하는 것에 의해 출발이 어려워지고 또한 달리는 상태에 초보자의 경우에는 달리는 상태의 균형을 유지하려 하기 때문에 정지가 어색하게 느껴지게 된다. 이는 앞에서 설명한 관성의 법칙과 평형유지 본능에 기인한다. 따라서 출발상태의 경우에는 단지 원래 달리던 자신이 다시 달리는 상태로 느끼게 하고, 정지 상태의 경우에는 다음의 출발을 위한 대기 상태로 느끼게 하는 것에 의해 출발과 정지에 따른 사용자의 균형 제어를 훈련시킬 수 있게 된다.

예로 들면 적신호를 보며 정지선을 50m 앞둔 상황일 때, 숙달된 운전자의 경우에는 아주 정차하는 것이 아니라 적신호가 바뀌는 순간까지 예측하며 시야를 그대로 멀리 유지하게 하고, 설사 신호가 바뀌지 않는 경우라도 정지선 앞에 급정지하지 않고 부드럽게 안착되는 상황과 같이, off 개념의 브레이킹이 아닌 pause 개념의 브레이킹을 수행하도록 유도할 수 있는 것이다.

이를 위하여 본원 발명의 경우에는 원심력 제공부의 회전운동의 시작에서 끝나기 전까지 같은 회전수를 유지하고 첫 기동시 그 회전수가 될 때까지는 어시스트 모드로 조종을 대신하므로 출발시 0 ~ 10km와 정지시 10km ~0 km의 가속도 감이 아닌 1km ~ 10km 가속감 또는 10km ~ 1km의 감속감을 제공하여 마치 라디오의 볼륨을 졸이면 굳이 끄지 않아도 조종할 수 있는 것과 같이 pause 개념의 브레이킹 조작을 유도한다. 즉, 1km ~ 10km 나 -1km ~10km 역시 출발이고, 10km ~ 1km 나 10km ~ -1km 역시 정지 개념과 같은 느낌을 전달하게 되므로 자전거를 타는 것과 같이 항상 움직이는 상태를 유지하여 사용자의 조작을 지속 적인 조작을 유도할 수 있게 된다.

도 20은 사용자의 가속조작에 상응한 원심력 증가를 위한 축의 연장과정을 나타내는 도면이다.

시뮬레이션 조작시(가속패달의 가압크기 조절) 가속되는 경우에도 상술한 바와 같이 제 2 중심이동기의 구동력으로 조종석부 안착홈(27)에 위치된 조종석부(30)를 운전자의 뒷 방향으로 이동시키는 것에 의해 사용자의 중심이 앞으로 기울어지게 되며 이로 인해 사용자가 원심력에 대한 저항감을 느끼는 것에 의해 가속도 운동에 의한 관성(가속도감)을 느끼도록 한다. 또한 가속 조작시의 속도감의 효과를 크게 하기 위하여 시뮬레이션 장치의 컴퓨터 또는 프로그램보드는 원심력제공부(1)의 다단로드(5)를 길게 연장시켜 원심력제공부(1)에 의한 원심력의 크기를 크게 하는 것에 의해 더욱 속도감을 느끼도록 동작하게 된다. 이때 다단로드(5)의 길이의 조절은 조종석부(30)의 조종석부 안착홈(27) 내에서의 이동크기는 조종석부 안착홈(27)에 부착된 다수의 위치감지센서(28)에 의해 조종석부(30)의 위치가 감지되고 이에 따라 도 20에 도시된 바와 같이 에어컨트롤러(8a)가 에어 압력을 제어하여 에어자키(7)를 구동시키는 것에 의해 다단로드(5)의 길이가 적절한 원심력을 가지도록 가변 된다.

상술한 바와 같은 가속도감을 위한 제어에 더하여 본원 발명은 감속도감을 위한 불균형 및 감속도감을 제공할 수 있다.

도 21은 감속과정에 의한 사용자의 감속조작에 따른 조종석부(30)의 이동 상태를 나타내는 도면이고, 도 22는 감속과정에 따른 조종석부(30) 및 원심력구동부(1)의 작동 상태를 나타내는 도면이다.

도 21에 도시된 바와 같이 시뮬레이션 사용자가 브레이크 패달(33b)를 가압하는 것에 의해 감속조작이 수행되는 경우 중심이동기(43)의 리니어모터는 가압량에 준한 이동거리를 자석레일을 따라 이동하는데 이때 우리 몸이 느끼는 균형감을 문잔에 비유한 그림이다. 이 경우 감속도감을 더욱 효과적으로 제공하기 위해 시뮬레이션 장치의 컴퓨터 또는 프로그램보드는 사용자의 감속조작에 따라 에어컨트롤러(8a)를 제어하여 다단로드(5)를 수축시켜 원심력을 작게한다. 그리고 조종석부(30)가 특정 위치까지 앞으로 이동하는 경우에는 수평회전부(10)의 수평회전기어(11)를 회전시키는 것에 의해 핏칭부(14)와 롤링부(19) 전체를 180도 회전시켜 원심력이 사용자의 등방향으로 작용하도록 함으로써 감속효과를 극대화시킨다.

도 22는 상술한 도 21의 감속과정을 위치센서의 위치별로 적용한 일 예를 나타낸다.

도 22 (a)는 정상 주행상태로 조종석부(30)가 D의 위치에 위치된 상태에서 브레이크 패달의 가압에 의한 감속작용이 진행되는 사용자가 뒤로 느끼는 관성을 작게 하기 위하여 다단로드(5)의 길이가 짧아지는 것을 나타낸다.

그리고 도 22 (b)의 경우에는 가속과정에 의해 조종석부(30)가 뒤로 이동되어 F위치의 위치센서에 위치된 상태를 나타내는 것으로서 이 경우에는 다단로드(5)를 길게 연장하는 것에 의해 가속도감 효과를 더욱 크게 한다.

다음으로 도 22 (c)의 경우에는 A위치센서에 위치되는 경우 수평회전부(10)를 구동시켜 핏칭부(14)를 회전시키는 것에 의해 사용자의 위치를 수평방향에서 180도 회전시켜 원심력이 사용자의 반대 방향으로 작용하게 함으로써 감속도감의 효과를 크게한 것을 나타낸다. 이 때, 조종석부(30)가 A위치를 벗어나는 경우 수평회전부(10)의 수평회전기어(11)가 180도 더 회전되어 회전된 좌석이 원위치로 복귀된다.

상술한 바와 같은 가속 및 감속 작용의 경우 위치센서의 위치검출 값은 조종석부(30)의 윈드닥트(32a)를 통해 분출되는 바람의 세기를 조절하여 가감속효과를 극대화시키도록 하는데 또한 사용된다.

다음으로 상술한 도 2의 운전연습장치에서 핏칭부(14)를 제어하는 것에 의해 사용자의 가감속을 위한 제어 동작을 유도할 수 있다.

도 23은 핏칭부(14) 및 조종석부(32)의 중심이동기(43)의 작동에 의한 사용자의 가감속유도 과정을 나타내는 도면이다.

도 23 (a)에 도시된 바와 같이 핏칭부(14)의 핏칭모터(15)를 구동시켜 핏칭부를 전방향으로 구름운동시키는 것에 조종석부(30)까 뒤로 눕는 상태고 되고 이에 의해 정속 주행 상태에서 원심력과 평형상태를 이룬 사용자의 균형을 깨뜨린다. 이에 따라 사용자는 뒤 방향으로 쏠림과 동시에 영상의 시각자극과 더불어 저속이라는 느낌을 가지게 됨으로 가속을 위한 가속페달 조작을 유도하게 된다.

사용자가 가속패달(33a)을 조작하게 되면 도 23 (b)에 도시된 바와 같이 다단로드(5)가 연장되어 원심력이 커지므로 사용자는 속도를 몸으로 느낄수 있다.

도 23 (c)에선 가속중인 사용자의 평형상태를 앞쪽으로 깨뜨려 감속을 유도하려는 핏칭모터의 회전과 이로 인한 핏칭각도의 변화이다. 또한 이때 제공되는 영상의 시각효과와 함께 사용자는 지나친 가속감을 인식하는 것에 의해 감속조작을 유도한다.

이 후 사용자에 의해 브레이크패달(33b)가 가압되는 것에 의해 감속조작이 수행되면, 도 23에 도시된 바와 같이 조종석부(30)의 중심이동기(43)가 동작하여 조종석부(30)의 위치를 앞쪽으로 이동시키고, 원심력제공부(1)의 다단로드(5)를 수축시키는 것에 의해 감속도 감을 더욱 느끼게 한다.

그리고 도 23 (f)에 도시된 바와 같이, 조종석부(30)가 도 22 (c)의 A위치와 같은 특정 위치에 위치되는 경우에는 수평회전부(10)의 수평회전기어(11)를 회전시켜 사용자의 위치를 도 23 (g)와 같이 180도 반전시키는 것에 의해 원심력이 사용자의 반대 방향으로 작용하도록 하여 감속감을 극대화시킨다.

정지시(브레이크 조작시)에는 수평회전부(10)의 수평회전기어(11)를 180도 더 회전시켜 조종석부를 원위치시키고 원심력제공부의 회전을 멈추는 것에 의해 원심력을 제거한다. 또한 감속만을 위한 브레이크 조작시 좌석을 상술한 바와 같이 앞으로 당겨주고 일정 위치 이상이 되는 경우 좌석을 180도 회전시켜 윈심력이 역방향으로 향하게 함으로써 정지감을 느끼도록 할 수도 있다.

상술한 바와 같은 정지 상태에서 핏칭모터(15)에 의한 가속유도 동작(조종석부를 기울이는 동작)이 운전자로 하여금 브레이크 동작을 멈추게 유도하며, 운전자가 브레이크 동작을 멈추게 되면 180도 재회전 되어 복원된다.

이를 더욱 상세히 설명하면 핏칭모터(15)의 회전 방향에 따라 운전자의 평형 상태를 앞 뒤로 자극하여 각각 감속 및 가속 조작을 유도한다. 그리고 핏칭모터(15)의 구동은 프로그램 영상에 내장되어 있는 동작 신호를 수신받아 작동한다. 만약 사용자가 가 감속 조작을 하지 않을 경우 핏칭모터(15)의 유도 작용에 의한 몸의 불균형과 그에 따라 영상의 디지털 효과로 초점이 흐려지거나 어두운 화면을 유발한다. 여기서 오조작, 과조작 및 미조작은 조종석부가 프로그램이 요구하는 평형 위치와 일치하는 지의 여부로 판단한다. 즉 위치감지센서(28)가 조종석부의 위치를 감지하여 원심력제공부 및 베이스로 전송하여 해당 신호 값에 따라 원심력 제공부의 회전수 및 다단로드의 길이를 제어하는 것에 의해 해당 조작량 만큼의 가속도 감의 변화를 느끼도록 한다. 단 브레이크 조작은 상술한 바와 같다.

본원 발명은 또한 기어 변속에 대한 시뮬레이션 효과를 제공한다.

종래기술의 시뮬레이션의 경우에는 고속 기어 변속시 영상 진행 속도만을 높여 줌으로써 속도감에 대한 착시를 제공한다. 그러나 이러한 착시 현상은 체감되는 변속감이 없으므로 그 효과가 미미하다. 그리고 실제 운전의 경우 변속은 엔진출력을 효과적으로 이용하기 위한 엔진 회전수와 구동바퀴 회전수와의 비율을 효율적으로 제어하게 되는데 이러한 효과는 상술한 관성작용에 대항하는 저항력을 감소시키거나 증가시킴으로써 체감되도록 할 수 있다. 즉 사용자가 기어 변속 타이밍을 놓치거나 거르는 경우 과도한 엔진소리 또는 더이상의 가속의 한계를 체감하는 것과 같은 불균형 상태를 제공하여 기어 변속의 필요성을 느낄 수 있도록 한다. 도 23a는 상술한 바와 같은 기어 조작에 따른 본원 발명의 시뮬레이션 장치의 동작상태를 나타내는 것으로서 기어 변속 시점의 상태에서의 관성력(G)의 작용 방향, 스크린바스켓의 상태, 조종석부의 위치의 일 예를 나타낸다. 이 경우 3 단 주행의 경우에는 균형상태를 제공하고 1 ,2 단 주행 상태의 경우에는 불균형 상태를 제공하는 것에 사용자는 저속기어에서의 답답함을 느낄 수 있게 된다. 상술한 불균형 상태는 핏칭 모터에 의해 달성된다.

본원 발명의 시뮬레이션 장치는 후진 주행 시뮬레이션을 수행할 수도 있다.

도 24는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치에 의한 후진 주행을 위한 시뮬레이션 효과를 나타내는 도면이다.

도 24에 도시된 바와 같이 후진 주행을 수행하는 경우 본원 발명의 시뮬레이션 장치의 일 실시 예에 따르는 운전연습장치는 수평회전기어(11)를 회전시켜 사용자의 방향을 원심력의 방향으로 향하도록 하고, 영상투사기(41)를 조종석(31)에 대하여 180도 회전시키는 것에 의해 사용자의 뒤 방향의 스크린바스켓(22)의 내측면에 투사한다.

이에 따라 사용자는 앞방향으로 작용하는 원심력을 느끼면서 고개를 돌려 뒤 방향에 투영된 영상을 보며 주행하게 되어 후진 주행 연습을 수행할 수 있게 된다. 그리고 후진 주행시에도 상술한 도 10 내지 도 23에서 설명한 시선유도, 가속유도, 회전유도, 어시스트 모드 등의 효과가 제공된다.

본원 발명의 첨부 도면을 이용한 설명에서 본원 발명의 시뮬레이션 장치를 운전연습장치로 하여 설명하였으나, 상술한 본원 발명의 시뮬레이션 장치는 이에 한정되는 것은 아니며, 수상스키, 스키, 스노보드 등의 레포츠 기구의 시뮬레이션, 롤러코스트 등의 놀이기구의 시뮬레이션, 오토바이 등의 주행장치의 테스트용 시뮬레이션, 항공기 선박 등의 시뮬레이션 및 오락기 등으로 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 25는 본원 발명의 다양한 변형 실시예를 나타내는 도면이다.

도 25 (a)에 도시된 바와 같이 본원발명이 오토바이, 스키, 수상스키 등의 레포츠 기구의 시뮬레이션에 적용되는 경우에는 조종석부에 조향장치로서 십자센서(60)를 부가하여 구성할 수 있다.

그리고 도 25 (b)와 같이 본원 발명이 롤러코스트 등의 놀이기구용 또는 항공기 등의 시뮬레이션으로 적용되는 경우에는 입체영상 또는 써클비젼을 위하여 복수개의 영상투사기를 사용할 수 있다. 단 롤러코스트 효과의 경우에는 조향장치 및 가속장치를 구비하지 않아도 된다.

다음으로 도 25 (c)와 같이 본원 발명이 교육 및 테스트 용으로 적용되는 경우에는 강사석을 위한 조종석부 및 테스트를 위한 균형 데이터 출력장치를 추가 구성할 수도 있다.

상술한 설명에서와 상술한 본원 발명은 운전조작이 실시간 원심력의 크기와 작용방향 전환 등의 반응을 나타나고 자이로 효과(원심력 구동부의 지속적인 회전, 롤링부의 롤링 및 수평회전)의 특성상 일시적이 아닌 지속적인 가속도감, 중력감,관성감을 느끼게 되어 시뮬레이션 사용자의 평형상태의 유지를 위한 지속적인 조작 상태를 유도할 수 있게 된다.

또한 상술한 본원 발명은 평형상태의 운전자를 전후 좌우로 균형을 깨뜨려 중심이동의 동기를 부여하여 프로그램이 원하는 동작을 유도하지만, 특징적으로 사용자의 조종은 평형자극 이전에 화면상의 시각 자극에 먼저 예측되어 조작됨으로 평형자극을 위한 시뮬레이션의 기계적 유도작용은 상기 예측 조종에 의한 중심이동 과 타이밍을 같이 할때 비로소 시뮬레이션 조작의 일체감을 느끼게 되어 현실감을 배가시킨다.

상술한 본원 발명은 시뮬레이션 장치는 가감속에 따른 균형 상태의 변화와 원심력에 의한 가감속도감 및 가감속도 변환감을 제공하며, 곡선경로에 대한 조작시 시선유도를 수행하는 것에 의해 시뮬레이션 장치의 실제감을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

또한 상술한 본원 발명은 사용자의 균형 상태를 강제적으로 변화시킴으로써 평형유지 본능에 의한 제어조작을 수행하도록 하는 것에 의해 시뮬레이션에 의한 습득하고자 하는 시뮬레이션 대상물의 조작기능 습득을 자연스럽게 수행하도록 함으로써 시뮬레이션 효과를 극대화시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (11)

1. 회전 운동을 제공하고 회전 반경을 제어하여 원심력에 의한 가속도의 크기 변환 효과를 제공하는 원심력제공부와;

   상기 원심력제공부의 상부 말단부에 설치되어 상부 말단부에 설치되어 사용자에게 작용하는 가속도의 방향을 변화시키기 위한 수평회전운동을 제공하는 수평회전부와;

   상기 수평회전부의 상부의 고정된 점 상에 접하여 상기 고정점에 접촉된 상태로 전후 방향으로 회전되어 사용자의 가속 및 감속 동작을 유도하는 반원형의 핏칭(pitching)부와;

   사용자가 내측에 탑승하고, 내측면은 스크린으로 기능하는 구형상으로 상기 반원형의 핏칭부의 양단부에서 수평회전 운동 및 진동 운동 가능하게 설치되어 사용자의 균형을 변화시켜 조향 조작을 유도하는 롤링부와;

   상기 롤링부의 내측에 사용자가 탑승하도록 안착되어 사용자의 시뮬레이션 조작신호를 출력하는 조종석부와;

   상기 각 구성을 제어하여 시뮬레이션을 수행하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원심력제공부는,

   원운동을 위한 회전 동력을 제공하는 회전구동모터와;

   상기 회전구동모터와 기어열에 의해 결합되어 회전되는 회전축과; 상기 회전축에서 결합되어 길이변환되는 다단 로드와;

   상기 다단 로드의 단부에서 상기 핏칭부가 전후 방향 및 수평 방향 회전 운동되도록 설치되는 베이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 베이스는,

   상기 다단 로드의 길이 변환을 위한 구동력을 제공하기 위하여 상기 로드의 말단 로드에 결합되는 에어자키(air jack)와;

   상기 에어자키로 압축 공기를 공급하는 에어탱크(air tank)와;

   상기 에어탱크로부터 에어자키로 유입되는 공기의 유압을 제어하는 에어컨틀롤러와;

   상기 에어탱크의 압축공기를 주입하는 에어콤프레서(compressor);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 수평회전부는,

   상기 베이스의 상부에서 회전 가능하게 설치되어 상기 핏칭부가 전후 회전 되도록 결합되는 원판형 기어 형상의 수평회전기어와;

   상기 수평회전기어와 기어결합되는 기어에 의해 수평 회전 동력을 제공하는 수평회전모터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 핏칭부는,

   상기 수평회전부 상에 결합되는 핏칭모터와;

   상기 핏칭모터에 의해 회전되는 핏칭기어와;

   상기 핏칭기어에 의해 전후 방향으로 회전도록 내측면에 래크 기어가 형성되고, 상기 롤링부가 상기 롤링축에 의해 상기 전후 방향에 수직 방향으로 롤링 가능하게 결합되는 원호 형상의 핏칭 프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 롤링부는,

   상기 핏칭부의 핏칭프레임 양단부에 회전가능하게 결합되는 롤링축과;

   상기 롤링축에 의해 지지되며, 외주면에 래크 기어가 형성되는 원고리형 롤링프레임과;

   상기 롤링프레임 대응 외주면에 형성되어 상기 롤링프레임을 덮는 롤링부 가이더에 의해 상기 롤링 프레임 상에 안착되고, 상기 롤링부 가이더의 상부에는 슬립레일이 형성되며, 상기 슬립레일의 상부에는 슬립모터에 의해 상기 슬립레일 상을 이동하는 웨이트 슬리퍼가 장착되고, 상기 롤링프레임의 래크기어와 맞물리는 요잉 기어를 구비한 요잉모터가 부착되어 상기 롤링프레임 상에서 상기 요잉모터에 의해 회전되도록 결합되고 내측면 저면에는 양측에 위치감지 센서가 배열되는 조종석부 안착홈이 형성되며, 상기 조종석부 안착홈의 양단부의 외주면 상에는 조종석부 이동수단이 부착되는 스크린바스켓;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 조종석부는,

   조향장치, 가속제어장치를 구비한 조종석과;

   상기 조종석의 하부에서 영상투사방향 제어 모터에 의해 상기 조종석과 독립적으로 회전되도록 결합되는 영상투사기 제어판과;

   상기 영상투사기 제어판에서 연장된 지지대에 의해 상기 좌석의 상부 위치에서 상기 스크린바스켓의 내측면에 시뮬레이션 영상을 투영하는 영상투사기와;

   상기 영상투사 지지판의 하부에 설치되어 상기 롤링부의 조종석부 안착홈의 길이 방향을 따르는 상기 조종석의 전후 방향 이동을 구동시키는 전방중심이동기와;

   상기 전방중심이동기의 저면에서 상기 조종석부 안착홈을 관통하여 상기 롤링부의 외측면으로 돌출되어 상기 후방중심이동기와 연동되어 상기 조종석을 상기 조종석부 안착홈의 길이 방향을 따라 전후 방향을 이동시켜 변속 체감 효과를 제공하는 후방중심이동기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 조종석부는, 상기 영상투사기 제어판과 상기 조종석의 사이에서 상기 조종석에 경사로 및 요철에 의한 충격을 발생시키는 조종석진동기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
9. 제 7항에 있어서, 상기 조종석은 등 받침에는 진동을 발생시키는 진동기가 설치되며, 상기 조향장치의 상부에는 가속 및 감속 효과를 위한 에어를 분사하는 에어분사기가 구비된 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
10. 제 7항에 있어서, 상기 영상투사기 제어판은 곡선 구간 영상 투영시 상기 곡 선 구간에 대응하는 사용자의 조향 동작을 유도하기 위하여 상기 영상 투영기의 투영 영상을 좌석의 중앙에서 곡선방향으로 일정 각도 회전되도록 상기 영상투사기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 조종적부 중심이동수단의 각 기어 포지션별 기어비에 준하는 구동모터의 구동력 및 복원력의 구분과 선택을 위한 변속장치와 구동모터 전원라인의 단속에 의한 클러치 단속효과의 동력전달장치기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 제어 동작 유도 기능을 가지는 시뮬레이션 장치.

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