KR100798353B1

KR100798353B1 - 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블

Info

Publication number: KR100798353B1
Application number: KR1020060091326A
Authority: KR
Inventors: 왕현민
Original assignee: 왕현민
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-01-28

Abstract

본 발명은 INS 및 GPS에 의하여 소정의 신호를 출력시키는 FCS(Flight Control System), 로봇 콘트롤러 등 비행기나 로봇의 특정 제어 알고리즘에 의한 프로그램이 탑재된 콘트롤러의 출력으로 제어 대상체의 자세가 정확히 제어되는지를 알기 위하여 사용하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블에 관한 것이다.

본 발명은 그 구조가 간단하고, 부피가 작으며, 경량체로 제작가능하여 설치 작업이 간편하도록 하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 모션 테이블의 중심에 지지축을 설치하고, 이를 중심으로 3분할된 지점에 볼 스크류의 상단을 고정하며, 볼 스크류의 하단을 서보 모우터의 회전축과 연결하고, 서보 모우터에는 콘트롤러의 출력신호가 공급되도록 하여서 된 것이다. 이에 따라 본 발명은 구조가 간결하게 되어 제작비용을 크게 절감할 수 있고, 진동 발생요소가 제거되어 별도의 설치 시공 공사가 불필요하게 되어 설치가 용이하고, 운반, 보관이 간편하게 되는 효과가 있다.

Description

제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블{Motion Table for Control Object Attitude Simulation }

도1은 종래의 비행체 자세 시뮬레이션용 모션 테이블을 보인 사시도.

도2는 본 발명에 의한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블을 보인 사시도.

도3은 본 발명에 의한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 볼 조인트 및 볼 스크류의 구성을 보인 단면 사시도.

도4은 본 발명에 의한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블의 구조를 보인 종단면도.

도5는 본 발명에 의한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블의 작동을 보인 설명도.

도6,7은 본 발명에 의한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블의 다른 실시예를 보인 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 모션 테이블 1' : 회전 모션 테이블

2, 19, 19', 20, 20', 21, 21' : 볼 조인트
3 : 지지대 4 : 중심축
5 : 지지관 6 : 나사부
7 : 볼 스크류 8,8',8" : 서보 모우터
9 : 케이싱 10 : 볼
11 : 볼 커플링 12 : 구름수단
13 : 고정부 14 : 축수부
15 : 지지축 16 : 레일
17 : 요홈 18 : 돌기

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본 발명은 INS 및 GPS에 의하여 소정의 신호를 출력시키는 FCS(Flight Control System), 로봇 콘트롤러 등 제어 장치의 출력으로 제어 대상체의 자세를 시뮬레이션 하기 위한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블에 관한 것으로, 특히 비행기나 로봇의 특정 제어 알고리즘에 의한 프로그램이 탑재된 콘트롤러의 출력으로 제어 대상체의 자세가 정확히 제어되는지를 알기 위하여 사용하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블에 관한 것이다.

일반적인 비행체 자세 시뮬레이션용 모션 테이블을 도 1로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 이는 제어 대상체에 해당하는 회전 테이블과, 이의 하방에 설치되어 회전 테이블을 수평면상에서 좌,우로 회동시키기 위한 제1모우터와, 회전 테이블이 가로축을 중심으로 피치각만큼 회동되도록 하기 위한 제2모우터로 구성된 것이다. 이는 FCS, 로봇 콘트롤러 등 제어 장치의 출력이 제1,2모우터에 선택적으로 또는 동시에 공급되도록 함으로써, 회전 테이블이 수평면상에서 소정각도로 회전되도록 하거나 소정의 피치각으로 회동되도록 함으로써, FCS, 로봇 콘트롤러 등 제어 장치의 출력으로 제어 대상체에 해당하는 회전 테이블이 정상적으로 움직이는 가를 확인할 수 있도록 한 것이다.

반면에 이는 모션 테이블의 좌,우 양측과 직하방에 모우터가 설치되어 있을 뿐만 아니라, 이들을 지지하기 위한 프레임이 구비되어야 하므로 그 자체로 부피가 크게 되고 중량이 무겁게 되어 운반, 설치, 보관이 쉽지 않은 문제가 있는 것이다.

뿐만 아니라, 이는 모션 테이블이 작동 시에 중량체인 각 요소들에 의하여 발생하는 자체 진동에 의하여 회전 테이블의 변위에 영향을 미치므로 별도의 공간을 마련하고, 진동하지 않도록 견고한 고정 상태로 시공하여야 하는 것이어서, 설치 작업이 더욱 어려운 문제점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 그 구조가 간단하며, 부피가 작고 경량체로 제작 가능하여 설치 작업이 간편한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모션 테이블의 중심에 지지 축을 설치하고, 이를 중심으로 3분할된 지점에 볼 스크류의 상단을 고정하며, 볼 스크류의 하단을 서보 모우터의 회전축과 연결하고, 서보 모우터에는 콘트롤러의 출력신호가 공급되도록 한 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블을 제안한다.

이에 따라 본 발명은 구조가 간결하게 되어 제작비용을 크게 절감할 수 있고, 진동 발생요소가 제거되어 별도의 설치 시공 공사가 불필요하게 되어 설치가 용이하고, 운반, 보관이 간편하게 되는 효과가 있다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구체적인 실시예를 도2 내지 도3에 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 모션 테이블(1)의 저면 중심에 볼 조인트(2)가 설치되어 있고, 볼 조인트(2)와 지지대(3) 중심에 세워 고정된 중심축(4)이 연결되어 있다.

아울러, 중심축(4)을 중심으로 하여 3분할된 각도의 균등 거리에 해당하는 모션 테이블(1) 저면과 지지대(3)에 각각 3 지점에 볼 조인트(19,19',20,20',21,21')가 설치되고, 모션 테이블(1) 저면의 지지관(5) 하단에는 나사부(6)가 고정되고, 전술한 나사부(6)와 결합된 볼 스크류(7)가 지지대(3)에 설치된 볼 조인트(19,20,21)를 관통하여 서보 모우터(8)의 회전축에 고정되고, 서보 모우터(8)의 케이싱(9)은 지지대(3)의 볼 조인트(19,20,21)에 체결되어 있으며, 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10) 외주에는 수직 방향의 요홈(17)이 형성되어 있고, 이와 볼 커플링(11)에는 요홈(17)에 맞물리는 돌기(18)가 형성되어 있으므로, 볼 조인트(19,20,21)가 수평상으로 회전될 수 없고 상하로만 회동 가능한 구조로 되어 있다.

아울러, 전술한 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10)은 진동 흡수가 가능한 합성수지로 제작되고, 이에 맞물리는 볼 커플링(11)은 금속으로 제작한다.

이와 같이 된 본 발명은 서보 모우터(8)가 회전하게 되면 서보 모우터(8)의 케이싱(9)은 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10)에 일체로 체결되어 있고, 볼(10)의 외주에 형성된 수직 방향의 요홈(17)과 이에 맞물리는 볼 커플링(11)에 형성된 돌기(18)에 의하여 회전이 불가능한 구조이므로 서보 모우터(8)의 회전축에 일체로 결합된 볼 스크류(7)가 회전을 하게 된다. 이러한 볼 스크류(7)의 회전은 나사부(6)를 수직 방향으로 상승 또는 하강시키게 되며 이러한 과정으로 나사부(6)가 승강되므로, 이에 일체로 고정된 지지관(5)이 승강되므로 모션 테이블(1)의 해당 지점이 승강될 수 있는 것이다.

특히, 이러한 본 발명에서는 FCS, 로봇 콘트롤러 등 제어 장치의 제어에 의하여 이동 제어 대상체의 자세를 시뮬레이션하기 위한 것이므로, 모션 테이블(1)의 중심이 움직이지 않도록 하여야 한다. 그러므로, 그 중심이 고정된 상태에서 모션 테이블(1)의 자세가 결정되어야 하므로, 자세의 변화를 위하여 연관 관계에 있는 3지점의 각도가 모두 변화되어야 하므로 3개의 서보 모우터(8)가 동시에 움직여야만 특정한 자세를 표현할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 이러한 경우에 도4,5로 보인 바와 같이 모션 테이블(1)과 지지대(3)에 세워진 볼 스크류(7)의 기립각도가 함께 변화하여야 하므로, 볼 조인트(19,20)를 사용하여 각도 변화를 수용하고 있는 것이다.

아울러, 도6으로 보인 바와 같이 필요에 따라 모션 테이블(1) 위에 회전 모션 테이블(1')을 설치하고, 이들 사이에 구름 수단(12)을 설치하고, 일정 간격을 유지할 수 있도록 중앙에 고정부(13)를 설치하고, 회전 모션 테이블(1')과 지지대(3)의 중심의 축수부(14)에 중심 지지축(15)을 관통 설치하고, 중심 지지축(15)과 서보 모우터(8')의 회전축을 연결하며, 서보 모우터(8')는 지지대(3)의 중심에 일치하도록 지지대(3)에 고정 설치할 수도 있다.

이러한 실시예에서는 모션 테이블(1)이 특정 자세를 시뮬레이션하게 되고, 그 위에 고정된 회전 모션 테이블(1')은 설정된 각도만큼 서보 모우터(8')에 의하여 회전하게 되므로 더욱 다양한 형태로 자세를 시뮬레이션하게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 제어 장치의 출력에 의하여 모션 테이블(1)의 자세를 시뮬레이션할 수 있게 됨은 물론이려니와, 서보 모우터(8)에 의하여 제어대상이 되는 모션 테이블(1)을 부분적으로 직접 승강시켜 자세를 형성하도록 하는 방식이므로 구조가 간결하게 되고, 전체 중량을 크게 줄 일 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에서는 볼 스크류(7)를 회전시키는 서보 모우터(8)가 모션 테이블(1)이나 지지대(3)에 직접 고정되는 것이 아니고, 볼 스크류(7)와 함께 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10) 부분에 고정되는 것이어서 볼(10) 부분에 의하여 진동 발생이 흡수되어 정숙한 상태로 가동하게 된다. 또한, 본 발명은 제어 대상체를 비행기로 상정할 수도 있고, 로봇으로 상정할 수도 있으며, 기타 다양한 종류의 제어대상 이동체를 상정할 수도 있는 것이어서, FCS 또는 로봇 자세 제어 장치외에도 다양한 제어 장치와 연결하여 목적하는 자세 제어가 이루어 지는 지의 여부를 검증하는 시뮬레이션이 가능하게 됨은 물론이다.

이상에서 제시한 본 발명의 실시예에서는 모션 테이블(1)과 지지대(3) 사이를 볼 스크류(7)를 중심으로 하여 볼 조인트(19,20,21) 나사부(6)등으로 연결하여 모션 테이블(1)의 중심이 유지되는 상태에서 모션 테이블(1)이 임의의 방향, 임의의 각도로 변화되는 자세 변화를 도모하였다. 아울러, 이러한 실시예 외에도 본 발명은 도7로 도시한 바와 같이 모션 테이블(1)의 저면 중심과 지지대(3) 중심을 지지축(15)으로 연결하되, 그 상단은 볼 조인트(2)로 체결하고, 이를 중심으로 균등 거리, 균등 각도에 있는 3점 위치에 볼 조인트(19,20,21)가 설치되는 저면의 해당 지점에 레일(16)을 설치하고, 이러한 레일(16)에 지지관(5) 상단이 끼워지고, 그 하단에 나사부(6)가 고정되며, 고정된 위치에서 회전하는 볼 스크류(7)가 전술한 나사부(6)에 결합된 형태로 되고, 볼 스크류(7)가 서보 모우터(8")에 의하여 회전되는 형태로 실시할 수도 있다.

이러한 실시예에 의하면 서보 모우터(8")의 회전에 따라 볼 스크류(7)가 회전하게 되고, 볼 스크류(7)의 회전에 따라 나사부(6)가 상승하거나 하강하면서 지지관(5)이 승강하므로, 모션 테이블(1)의 저면 3점에 설치된 레일(16) 내부에서 그 상단이 이동하면서 모션 테이블(1)이 임의의 방향, 임의의 각도로 자세가 변화되는 것이어서 전술한 바와 같이 각종 제어 장치에 의하여 자세를 변화시키는 시뮬레이션이 가능하게 된다.

이외에도 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태의 실시가 가능함은 물론이다.

이와 같이 하여 본 발명은 모션 테이블(1)을 하방에서 직접 승강시켜 자세를 형성하는 방식이므로 기존의 비행체 자세 시뮬레이션용 모션 테이블(1)에 비하여 그 부피를 크게 감소시킬 수 있게 되고, 프레임이 불필요하여 전체적인 중량이 크게 감소될 뿐만 아니라, 서보 모우터(8)의 작동시 발생되는 진동이 볼(10) 부분에 의하여 흡수되어 진동을 최소화함으로써, 모션 테이블(1)이 진동에 영향을 받지 않고 정확한 자세를 유지하게 되어 별도의 시공 장소를 마련하고 진동 흡수 구조로 별도 시공할 필요가 없으므로 시공비용을 절감할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims

모션 테이블(1)의 저면 중심에 설치된 볼 조인트(2)와, 볼 조인트(2)와 연결되고 지지대(3) 중심에 세워 고정된 중심축(4)과, 3분할된 각도의 균등 거리에 해당하는 모션 테이블(1) 저면과 지지대(3) 각각 3 지점에 설치된 볼 조인트(19, 19', 20, 20', 21, 21')와, 모션 테이블(1) 저면의 지지관(5) 하단에 형성된 나사부(6)와, 나사부(6)와 결합된 볼 스크류(7)가 지지대(3)에 설치된 볼 조인트(19,20,21)를 관통하여 회전축과 일체로 고정된 서보 모우터(8)가 구비됨을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.
제1항에 있어서,

전술한 서보 모우터(8)의 케이싱(9)은 전술한 지지대(3)의 볼 조인트(19,20,21)에 체결됨을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.
제2항에 있어서,

전술한 서보 모우터(8)의 케이싱(9)은 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10)과 일체로 체결되고, 전술한 볼(10)의 외주면에는 수직 방향의 요홈(17)이 하나 이상 형성되며, 볼 조인트(19,20,21)의 볼 커플링(11)에는 전술한 요홈(17)에 맞물리는 돌기(18)가 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.
제3항에 있어서,

전술한 볼 조인트(19,20,21)의 볼(10)은 진동 흡수가 가능한 합성수지로 제작되고, 이에 맞물리는 볼 커플링(11)은 금속으로 제작함을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.
제1항에 있어서,

전술한 모션 테이블(1) 위에 추가로 설치된 회전 모션 테이블(1')와, 이들 사이에 설치된 구름 수단(12)과, 이들이 일정 간격을 유지할 수 있도록 하기 위한 중앙의 고정부(13)와,

모션 테이블(1)과 지지대(3)의 중심의 축수부(14)에 관통 설치된 중심 지지축(15)과, 중심 지지축(15)과 연결된 회전축을 구비한 서보 모우터(8')를 구비함을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.
모션 테이블(1)의 저면 중심에 고정된 볼 조인트(2)와, 볼 조인트(2) 하단과 지지대(3) 중심을 연결하여서 된 중심 지지축(15)과, 이를 중심으로 균등 거리, 균 등 각도에 있는 3점 위치에 레일(16)을 설치하고, 이러한 레일(16)에 상단이 끼워지고, 그 하단에 나사부(6)가 고정된 지지관(5)과, 지지관(5)의 나사부(6)에 결합되고, 그 하단이 서보 모우터(8")의 회전축에 결합되어 회전하는 볼 스크류(7)가 구비됨을 특징으로 하는 제어 대상체 자세 시뮬레이션을 위한 모션 테이블.