KR100979172B1

KR100979172B1 - 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터

Info

Publication number: KR100979172B1
Application number: KR1020100016828A
Authority: KR
Inventors: 신동호
Original assignee: 신동호
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2010-08-31

Abstract

본 발명은 게임용 시뮬레이터의 의자나 3차원 입체영상 상영관의 의자 등이 장착된 모션베이스에 결합되어 모션베이스의 3차원 운동을 유도함으로써 의자에 착석한 사용자가 가상현실이나 스릴감을 체감할 수 있도록 하는 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터는 모션베이스 저면에 볼결합되는 지지대에 의해 모션베이스의 x축 직선운동, y축 직선운동이 제한되면서 모션베이스 저면에 이중으로 핀결합되는 3개의 액추에이터에 의해 모션베이스의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도되도록 한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터는 수평으로 배치되는 볼스크류를 따라 이동하는 이동블록에 의해 하부이동체와 상부이동체가 이루는 '◇'형상의 수직높이가 변경되면서 z축 방향으로 운동하게 되는 액추에이터가 제공됨에 따라, 액추에이터의 설치높이가 축소되어 모션베이스의 높이가 낮아질 수 있게 된다. 이에 따라, 모션베이스의 3차원 운동이 보다 안정되게 이루어지고, 사용자의 안전도 보다 효과적으로 보장할 수 있게 되며, 3차원 입체영상 상영관의 의자에도 적용되어 3차원 입체영상을 보다 실감나게 체험할 수 있게 되는 것이다.

Description

3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터{Apparatus for producing three-dimension motion and simulator thereof}

본 발명은 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 게임용 시뮬레이터의 의자나 3차원 입체영상 상영관의 의자 등이 장착된 모션베이스에 결합되어 모션베이스의 3차원 상의 3축운동을 유도하여 의자에 착석한 사용자가 가상현실을 체감할 수 있도록 하는 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터에 관한 것이다.

시뮬레이터는 각종 게임장치나 훈련장치에 적용되어 게임장치나 훈련장치에서 제공하는 영상에 따라 움직이면서 사용자에게 가상현실이나 스릴감을 체감할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 시뮬레이터는 현재 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있는데, 일반적으로 사용자가 착석하게 되는 의자가 상면에 장착된 모션베이스가 다수개의 액추에이터와 결합되어 각각의 액추에이터의 작동에 따라 모션베이스가 움직이도록 하는 구성으로 이루어지게 된다.

이와 같은 시뮬레이터와 관련하여 본 출원인은 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0394790호 "3차원 체감용 시뮬레이터", 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0528665호 "시뮬레이터" 등을 출원한 바 있다.

여기서, 상기 "3차원 체감용 시뮬레이터"는 하면에 이동용 바퀴가 부착되고 상면에 복수 개의 하부 지지대가 설치된 하부 플레이트; 작동축의 한쪽에 감속기가 결합되면서 작동 엔코더가 내장된 작동 모터와 연결되어 작동되고 상기 하부 플레이트의 각 하부 지지대와 결합되는 작동부; 상기 하부 플레이트의 위로 이격되면서 하면에 설치된 상부 지지대가 상기 작동축의 다른쪽과 결합되는 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트의 상면 양쪽에 연직으로 받침대가 세워지고 이 받침대의 한쪽은 회전 엔코더가 내장된 회전 모터와 결합된 지지부; 상기 지지부의 양쪽 받침대인 다른쪽에 결합되고 연결체의 연결로 회전 모터에 의해 회전되는 의자; 및 상기 작동축을 상하로 이동시키는 작동 모터와 의자를 회전시키는 회전 모터에 연결되고 이 모터들를 동작시키는 모션데이타를 전송하는 모션 콘트롤러로 구성된다.

그리고, 상기 "시뮬레이터"는 인체가 탑재될 수 있도록 의자를 가지는 모션베이스; 상기 모션베이스와 이격되는 하부베이스; 그 일단은 상기 모션베이스에 결합되며, 그 타단은 상기 하부베이스에 결합되며, 신장 및 수축되어 상기 하부베이스에 대하여 상기 모션베이스를 상승, 하강, 전후좌우 기울어짐으로 상대운동 가능하게 하는 복수개의 유동축; 상판과, 하판과, 그 일단은 상기 상판과 결합되며 그 타단은 상기 하판에 결합되며 신장 및 수축될 수 있으며 상기 유동축과 같은 개수를 가지는 미니축을 포함하는 조이스틱부재; 상기 조이스틱부재의 각 미니축에 결합되며, 그 각 미니축의 신장길이와 수축길이를 감지하여 그에 상응하는 정보를 송출하는 센서부; 상기 센서부로부터 송출된 정보를 저장하는 메모리부; 상기 메모리부에 저장된 상기 조이스틱부재의 각 미니축의 움직임에 대한 정보와 대응되게 상기 유동축이 움직이도록 상기 유동축의 신장 및 수축을 제어하는 제어부로 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래 시뮬레이터는 시뮬레이터를 구성하는 거치대와 액추에이터의 상세 단면도가 도시된 도 1에서와 같이 작동축(유동축)과 결합된 서보모터로 이루어진 액추에이터(30)의 하단이 하부베이스(하부플레이트) 상면에 고정된 하부지지대(110)에 직렬로 고정되는 구성이어서, 상기 하부지지대(110)의 설치를 위한 별도의 공간이 요구되어 상기 하부지지대(110)의 높이만큼 시뮬레이터 전체 높이가 높아지게 되었다.

여기서, 상기 액추에이터는 상하단이 하부베이스(하부플레이트) 및 모션베이스에 핀고정되어 작동축(유동축)의 상하이동에 따라 자유롭게 회전하면서 모션베이스의 3차원운동을 구현하게 된다. 그러나, 상기와 같이 액추에이터는 양단이 고정되어 지지되는 구성이어서 작동축(유동축)의 상하이동에 따라 하부베이스(하부플레이트) 및 모션베이스 사이를 움직이는 과정에서 과도한 굽힘력이나 인장 및 압축력이 액추에이터에 부가되면서 움직임이 불안정하게 되는 등의 문제가 발생하여 액추에이터의 지지가 안정되지 못하였다.

또한, 상기와 같이 하부지지대(110)의 설치에 의해 시뮬레이터의 전체 높이가 높아지는 한편, 액추에이터가 불안정하게 지지됨으로써 액추에이터의 작동에 따라 움직이는 모션베이스의 안정성도 동시에 낮아지는 문제점이 있었다.

그리고, 종래의 시뮬레이터는 상기 액추에이터는 6개 구비하여 모션베이스의 3차원운동을 구현하였는데, 이에 따라 시뮬레이터의 구성이 복잡하게 되고, 제작비용이 증대되었다.

이를 개선한 것으로, 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0436586호 "게임용 시뮬레이터"가 안출되어 있다.

상기 "게임용 시뮬레이터"는 도 2에서와 같이 바닥에 고정되는 평판형태의 지지판(10)와, 지지판(10)에 수직으로 고정되는 거치대(20)와, 거치대(20)에 측면으로 핀고정되는 액추에이터(30)와, 액추에이터(30)의 상단이 핀고정되고 상측에 의자(50)가 설치된 모션베이스(40) 및 제어부(60)로 구성되는데, 액추에이터(30)가 거치대(20)에 의해 측면에서 지지됨에 따라, 종래의 시뮬레이터과 달리 액추에이터(30)가 안정되게 지지되고, 모션베이스(40)의 안정성도 증대되었다.

또한, 세개의 액추에이터(30)에 의해 모션베이스(40)의 상하운동, 좌우회전 및 전후회전의 3축운동이 구현됨에 따라, 6개의 액추에이터를 구비하는 종래의 시뮬레이터와 달리 시뮬레이터의 구성이 보다 단순화되고, 제조비용이 절감되는 장점이 있었다.

그러나, 상기의 "게임용 시뮬레이터"는 액추에이터가 수직으로 배치되는 구성임에 따라, 액추에이터와 결합되는 모션베이스(40)의 높이가 여전히 높아져 모션베이스(40)의 운동이 불안정하게 되고, 이에 따라 모션베이스(40)의 의자(50)에 착석한 사용자의 안전이 보장되지 못하는 문제점을 여전히 안고 있었다.

그리고, 상기와 같이 모션베이스(40)의 설치높이가 높음에 따라 현재 대중화되고 있는 3차원 입체영상 상영관의 의자에 적용할 수 없어 그 활용도가 낮아지는 문제점도 동시에 가지고 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 액추에이터가 수평으로 배치되는 구동모터와 볼스크류로 이루어짐에 따라, 액추에이터의 설치높이가 축소되고, 액추에이터와 결합되는 모션베이스의 높이가 낮아져 모션베이스의 운동 안정성과 사고 안전성이 높아질 수 있는 새로운 형태의 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 모션베이스의 높이가 낮아짐에 따라 3차원 입체영상 상영관의 의자에 적용되어 관객들에게 실감나게 3차원 입체영상 체험을 제공할 수 있는 새로운 형태의 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 모션베이스 저면에 볼결합되는 지지대에 의해 모션베이스의 x축 직선운동, y축 직선운동이 제한되면서 모션베이스 저면에 이중으로 핀결합되는 3개의 액추에이터에 의해 모션베이스의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도될 수 있는 새로운 형태의 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 설치면으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 모션베이스의 운동을 유도하는 3차원 운동 유도장치에 있어서, 상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 모션베이스 저면의 정해진 지점에 핀(pin)결합된 상단부로 이루어진 다수개의 액추에이터로 구성된 구동기구; 상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 다수개의 액추에이터와 이격되어 상기 모션베이스 저면에 결합된 상단부로 이루어지고, z축 방향으로 승강하게 되는 지지대; 및 상기 구동기구의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지며, 상기 지지대에는 상기 설치면에 고정되고 상하방향으로 삽입홀이 형성된 고정체와, 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 고정체의 삽입홀에 삽입되어 상하방향으로 이동하게 되고 상단이 상기 모션베이스와 볼결합하게 되는 이동바가 구비되는 것을 특징으로 한다.

삭제

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 구동기구는 z축 방향으로 운동하는 액추에이터를 구비하고, 상기 지지대는 z축 방향의 길이가변형으로 이루어져, 상기 지지대에 의해 구속된 상기 모션베이스의 상기 액추에이터와 핀결합된 지점이 상기 액추에이터의 작동에 따라 상하운동하면서 상기 모션베이스의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 구동기구는 상기 모션베이스 저면에 서로 이격되어 삼각형 형태로 배치되는 3개의 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 액추에이터는 중앙에 관통홀이 형성된 블록의 양측으로 핀형 돌출단이 형성된 제1결합핀과, 상기 제1결합핀의 관통홀에 관통되게 삽입되어 상기 제1결합핀과 직교하게 되는 제2결합핀으로 이루어진 두 개의 결합핀에 의해 상기 모션베이스 저면에 이중으로 핀결합되되, 상기 제1결합핀은 상기 모션베이스의 롤(roll) 회전운동을 유도하게 되고, 상기 제2결합핀은 상기 모션베이스의 피치(pitch) 회전운동을 유도하게 되는 것을 특징으로 한다.

삭제

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 액추에이터는 상기 설치면에 고정되는 고정블록과; 서로 결합되어 '∨' 형상을 이루는 일자형 하부브래킷의 하단이 고정핀에 의해 일괄적으로 상기 고정블록의 상면에 핀결합되어 이루어지는 하부이동체와; 서로 결합되어 '∧' 형상을 이루는 일자형 상부브래킷의 상단이 결합핀에 의해 일괄적으로 상기 모션베이스의 저면에 핀결합되되, 하단이 상기 하부이동체의 상단과 연결핀에 의해 핀결합되어 상기 하부이동체와 함께 '◇' 형상을 이루게 되는 상부이동체와; 상기 하부이동체의 일측 하부브래킷과 상기 상부이동체의 일측 상부브래킷 중에서 선택된 어느 하나에 결합되는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전축과 접속하여 수평하게 배치되는 볼스크류 및; 상기 하부이동체의 타측 하부브래킷과 상기 상부이동체의 타측 상부브래킷 중에서 선택된 어느 하나에 결합되어 상기 구동모터의 반대편에 배치되고, 상기 볼스크류에 관통되게 삽입되는 이동블록을 포함하여, 상기 구동모터와 일체로 회전하는 상기 볼스크류를 따라 상기 이동블록이 수평이동하여 상기 하부이동체와 상부이동체가 이루는 '◇' 형상의 수직높이가 변경되면서 상기 액추에이터의 z축 방향 운동이 유도되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 고정블록의 상면은 정해진 각도만큼 경사진 경사면이 양측으로 형성되어 '∨' 형상으로 이루어져, 상기 하부이동체의 하강이 제한되도록 하되, 상기 고정블록의 상면을 이루는 양측 경사면에는 각각 충격흡수용 패드가 부착되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 고정블록은 정해진 위치에 근접센서가 설치되도록 하고, 상기 하부이동체와 상부이동체 중에서 선택된 어느 하나는 센서감지용 브래킷이 설치되도록 하여, 상기 근접센서에 의해 상기 센서감지용 브래킷이 감지되면서 상기 하부이동체와 상부이동체의 정위치 및 상기 하부이동체와 상부이동체의 하강거리가 제어되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치에서 상기 구동기구는 게임용 시뮬레이터의 의자와 3차원 입체영상 상영관의 의자 중에서 선택된 어느 하나가 상부에 장착된 모션베이스와 결합되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 시뮬레이터에 있어서, 설치면 상에 고정되는 하부프레임; 상기 하부프레임에서 상측으로 이격된 위치에 설치되고, 상부에 의자가 장착된 모션베이스; 상기 하부프레임에 고정된 하단부와 상기 모션베이스 저면의 정해진 지점에 핀(pin)결합된 상단부로 이루어진 다수개의 액추에이터로 구성된 구동기구; 상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 다수개의 액추에이터와 이격되어 상기 모션베이스 저면에 결합된 상단부로 이루어지고, z축 방향으로 승강하게 되는 지지대; 및 상기 구동기구의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지며, 상기 지지대에는 상기 설치면에 고정되고 상하방향으로 삽입홀이 형성된 고정체와, 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 고정체의 삽입홀에 삽입되어 상하방향으로 이동하게 되고 상단이 상기 모션베이스와 볼결합하게 되는 이동바가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터에서 상기 하부프레임은 저면에 높이조절이 가능한 받침구가 설치되도록 하고, 상기 모션베이스는 '┘'형 프레임으로 이루어진 발판체가 상기 의자의 전방으로 설치되어 사용자가 상기 발판체를 통해 상기 의자에 착석할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터에서 상기 모션베이스는 정해진 길이의 바(bar)형상으로 이루어져 상기 의자의 측면에 핀결합되도록 하고, 다수개의 분사노즐이 정해진 간격으로 형성되어 공기가 분사되도록 하며, 정해진 각도범위내에서 회전하되 수평한 상태에서 상기 의자에 착석한 사용자의 이탈이 방지되도록 하는 레버형 안전손잡이를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터에 의하면, 게임용 시뮬레이터의 의자가 장착된 모션베이스에 적용되어 의자에 착석한 사용자에게 실감나는 가상현실 체험이나 스릴감을 제공할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 3차원 운동 유도장치 및 그를 이용한 시뮬레이터는 액추에이터의 설치위치가 축소되어 액추에이터와 결합되는 모션베이스의 운동 안정성과 사고 안전성이 향상되는 효과를 가지게 되고, 이에 따라 3차원 입체영상 상영관의 의자에 적용되어 관객들에게 실감나는 3차원 입체영상 체험을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래 시뮬레이터를 구성하는 거치대와 액추에이터의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 2는 종래 게임용 시뮬레이터의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 정면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 측면도;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 평면도;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터의 평면도;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 고정블록의 정면도;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 하부이동체와 상부이동체의 정면도;
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 서로 결합된 구동모터, 볼스크류, 이동블록의 정면도;
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터가 결합되는 '┼'형 이중 결합핀의 정면도;
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터의 정면도;
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터의 측면도이다.

본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치(100) 및 그를 이용한 시뮬레이터(400)는 게임용 시뮬레이터의 의자나 3차원 입체영상 상영관의 의자 등이 장착된 모션베이스(200)에 결합되어 모션베이스(200)의 3차원 운동을 유도함으로써 의자에 착석한 사용자가 가상현실이나 스릴감을 체감할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치(100) 및 그를 이용한 시뮬레이터(400)는 도 3에서와 같이 모션베이스(200) 저면에 볼결합되는 지지대(40)에 의해 모션베이스(200)의 x축 직선운동, y축 직선운동이 제한되면서 모션베이스(200) 저면에 이중으로 핀결합되는 3개의 액추에이터(30)에 의해 모션베이스(200)의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

특히, 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치(100) 및 그를 이용한 시뮬레이터(400)는 액추에이터(30)를 이루는 구동모터(34)와 볼스크류(35)가 수평으로 배치되어 액추에이터(30)의 설치높이가 축소되는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치(100) 및 그를 이용한 시뮬레이터(400)는 수평으로 배치되는 볼스크류(35)를 따라 이동하는 이동블록(36)에 의해 '◇'형상을 이루는 하부이동체(32)와 상부이동체(33)의 수직높이가 변경되면서 액추에이터(30)가 z축 방향으로 운동하도록 한다.

이에 따라, 액추에이터(30)와 결합되는 모션베이스(200)의 높이가 낮아져 모션베이스(200)의 운동 안정성과 사고 안전성이 높아지게 되고, 이로써, 3차원 입체영상 상영관의 의자에도 적용될 수 있게 되어 관객들에게 실감나는 3차원 입체영상 체험을 제공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 13에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 3차원 운동 유도장치, 시뮬레이터 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 운동 유도장치의 구성을 보여주기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 고정블록의 정면도이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 하부이동체와 상부이동체의 정면도이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터를 이루는 서로 결합된 구동모터, 볼스크류, 이동블록의 정면도이며, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터가 결합되는 '┼'형 이중 결합핀의 정면도이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터의 정면도이며, 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터의 측면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치(100)는 도 3 내지 도 6에서와 같이 구동기구(20), 지지대(40), 컨트롤러(60)를 포함한다.

여기서, 본 발명의 3차원 운동 유도장치(100)는 모션베이스(200)와 결합되어 모션베이스(200)의 3차원 운동을 유도하게 되는데, 이와 같은 모션베이스(200)의 상부에는 게임용 시뮬레이터의 의자나, 3차원 입체영상 상영관의 의자가 장착될 수 있다.

구동기구(20)는 모션베이스(200)와 결합되는 다수개의 액추에이터(30)로 이루어져 모션베이스(200)의 3차원 운동을 유도하게 되는데, 각각의 액추에이터(30)는 3차원 운동 유도장치(100)가 설치되는 설치면(300)에 고정된 하단부(30a)와 모션베이스(200) 저면의 정해진 지점에 핀(pin)결합된 상단부(30b)로 이루어진다.

여기서, 각각의 액추에이터(30)는 작동시 z축 방향(상하방향)으로 운동하여 액추에이터(30)가 핀결합된 지점의 모션베이스(200) 부위를 z축 방향으로 운동시키게 되는데, 각각의 액추에이터(30)는 서로 독립적으로 작동하여 각각의 액추에이터(30)의 z축 방향 운동은 서로 달라지게 된다.(즉, 각 액추에이터(30)의 z축 방향 변위, 속도, 가속도는 서로 독립적으로 결정된 값을 가지게 된다.)

이에 따라, 각 지점의 모션베이스(200) 부위가 z축 방향으로 운동하는 정도가 달리지면서 모션베이스(200)의 3차원 운동이 유도되게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동기구(20)는 3개의 액추에이터(30)가 모션베이스(200) 저면에 서로 이격되어 삼각형 형태로 배치되도록 함으로써, 모션베이스(200)의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도되도록 한다.

이를 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동기구(20)는 도 7과 도 11에서와 같이 각 액추에이터(30)가 서로 직각을 이루는 두개의 결합핀(334)에 의해 모션베이스(200) 저면에 이중으로 핀결합되도록 한다. 이에 따라, 일측 결합핀(334)은 모션베이스(200)의 롤(roll) 회전운동을 유도하게 되고, 타측 결합핀(334)은 모션베이스(200)의 피치(pitch) 회전운동을 유도하게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동기구(20)는 도 7 내지 도 11에서와 같이 상기와 같은 두개의 결합핀(334)이 중앙에 관통홀이 형성된 블록(222)의 양측으로 핀형 돌출단(224)이 형성된 제1결합핀(22)과, 제1결합핀(22)의 관통홀에 관통되게 삽입되어 제1결합핀(22)과 직교하게 되는 제2결합핀(24)으로 이루어져, 두개의 결합핀(334)은 '┼'자 형상을 이루도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터(30)는 도 7 내지 도 11에서와 같이 고정블록(31), 하부이동체(32), 상부이동체(33), 구동모터(34), 볼스크류(35), 이동블록(36)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

고정블록(31)은 정해진 크기의 블록(block) 형상으로 이루어져 설치면에 고정되는 것으로, 이와 같은 고정블록(31)의 상면은 도 8에서와 같이 정해진 각도만큼 경사진 경사면(312)이 양측으로 형성되어 '∨' 형상으로 이루어져, 하부이동체(32)의 하강이 제한되도록 한다.

그리고, 고정블록(31)의 상면을 이루는 양측 경사면(312)에는 각각 충격흡수용 패드(314)가 부착되어 하부이동체(32)의 하강에 의한 고정블록(31)과 하부이동체(32)의 접촉시 고정블록(31)과 하부이동체(32)의 손상이나 파손이 방지되도록 한다.

한편, 고정블록(31)의 정해진 위치에는 도 7에서와 같이 근접센서(37)가 설치된다.

하부이동체(32)는 도 4와 도 9에서와 같이 서로 결합되어 '∨' 형상을 이루는 일자형 하부브래킷(322)의 하단이 고정핀(324)에 의해 일괄적으로 고정블록(31)의 상면에 핀결합되어 이루어지는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부이동체(32)는 '∨' 형상의 한쌍의 일자형 하부브래킷(322)이 전후방향으로 이격되게 설치되어 고정핀(324)에 의해 전후방향 두쌍의 하부브래킷(322) 하단이 일괄적으로 고정블록(31)의 상면에 핀결합되도록 한다.

여기서, 고정핀(324)은 고정블록(31)의 상면 중앙부, 즉 고정블록(31)의 양측 경사면(312) 사이에 전후방향으로 설치된다.

상부이동체(33)는 도 4와 도 9에서와 같이 서로 결합되어 '∧' 형상을 이루는 일자형 상부브래킷(332)의 상단이 결합핀(334)에 의해 일괄적으로 모션베이스(200)의 저면에 핀결합되어 이루어지는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부이동체(33)는 '∧' 형상의 한쌍의 일자형 상부브래킷(332)이 전후방향으로 이격되게 설치되어 결합핀(334)에 의해 전후방향 두쌍의 상부브래킷(332) 상단이 일괄적으로 모션베이스(200)의 저면에 핀결합되도록 한다.

이와 같은 상부이동체(33)의 하단은 서로 대응하는 하부이동체(32)의 상단과 각각 연결핀(336)에 의해 핀결합되게 되는데, 이에 따라 상부이동체(33)와 하부이동체는 서로 결합되어 '◇' 형상을 이루게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터(30)는 하부이동체(32)나 상부이동체에 센서감지용 브래킷(38)이 설치되도록 하는데, 이와 같은 센서감지용 브래킷(38)은 고정블록(31)에 설치된 근접센서(37)에 의해 감지되어 하부이동체(32)와 상부이동체(33)가 정위치되도록 하거나, 하부이동체(32)와 상부이동체(33)의 하강시 하강거리가 제한되도록 한다.

구동모터(34)는 하부이동체(32)의 일측 하부브래킷(322)과 상부이동체(33)의 일측 상부브래킷(332) 중에서 선택된 어느 하나에 결합될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동모터(34)는 도 4와 도 7에서와 같이 일측 하부브래킷(322)과 일측 상부브래킷(332)이 서로 핀결합되는 부위에 고정되어 일측 하부브래킷(322)과 일측 상부브래킷(332)과 일체로 이동하게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동모터(34)는 도 10에서와 같이 회전축(342)이 수평하게 배치되도록 설치된다.

볼스크류(35)는 도 10에서와 같이 구동모터(34)의 회전축(342)과 접속하여 수평하게 배치되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼스크류(35)는 도 4에서와 같이 서로 결합된 하부브래킷(322)과 상부브래킷(332) 사이에 수평하게 배치된다.{즉, '◇' 형상의 수평 대각선방향으로 설치된다.}

이동블록(36)은 볼스크류(35)의 관통되게 삽입되어 볼스크류(35)를 따라 이동하게 되는 것으로, 이와 같은 이동블록(36)은 구동모터(34)의 반대편에서 하부이동체(32)의 타측 하부브래킷(322)과 상부이동체(33)의 타측 상부브래킷 중에서 선택된 어느 하나에 결합될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동블록(36)은 도 7과 도 10에서와 같이 타측 하부브래킷(322)과 타측 상부브래킷(332)이 서로 핀결합되는 부위에 고정되어 타측 하부브래킷(322)과 타측 상부브래킷(332)과 일체로 이동하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터(30)는 구동모터(34)와 일체로 회전하는 볼스크류(35)를 따라 이동블록(36)이 수평이동하여 하부이동체(32)와 상부이동체(33)가 이루는 '◇' 형상의 수직높이{즉, '◇'형상의 수직대각선 길이}가 변경되면서 액추에이터(30)의 z축 방향 운동이 유도된다.

지지대(40)는 도 4에서와 같이 설치면(300)에 고정된 하단부(30a)와 다수개의 액추에이터(30)와 이격되어 모션베이스(200) 저면에 볼(ball)결합된 상단부(30b)로 이루어진다.

여기서, 지지대(40)는 z축 방향의 길이가변형으로 이루어지는데, 이를 위하여 지지대(40)는 도 4 내지 도 6에서와 같이 고정체(42)와 이동바(44)를 포함하는 구성을 가진다.

고정체(42)는 설치면(300)에 고정되고, 상하방향으로 삽입홀(422)이 형성된다.

이동바(44)는 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어진 것으로, 고정체(42)의 삽입홀(422)에 삽입되어 상하방향으로 이동하게 된다. 이와 같은 이동바(44)의 상단은 모션베이스(200)와 볼결합하게 되어 이동바(44)와 결합된 지점의 모션베이스(200) 부위가 3차원 운동할 수 있도록 하면서, 이동바(44)는 모션베이스(200)의 3차원 운동에 대응하여 상하방향의 z축 방향으로 이동하게 된다. 이와 같은 이동바(44)는 이동시 고정체(42)의 삽입홀(422)로 삽입되는 길이를 달리하게 되는데, 이에 따라 지지대(40)는 z축 방향의 길이가변형으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 운동 유도장치(100)는 전방에는 2개의 액추에이터(30)가 서로 이격되게 설치되도록 하고, 후방에는 1개의 액추에이터(30)가 2개의 액추에이터(30) 사이에 위치되도록 설치되도록 하는데, 지지대(40)는 전방에 설치되는 2개의 액추에이터(30) 사이에 설치되도록 한다.

컨트롤러(60)는 구동기구(20)의 작동을 제어하여 모션베이스(200)의 3차원 운동을 유도하게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤러(60)는 구동기구(20)를 이루는 3개의 액추에이터(30)의 동작을 개별적으로 제어하게 되는데, 이에 따라 각 액추에이터(30)의 하부이동체(32)와 상부이동체(33)가 이루는 '◇'형상의 수직높이는 각 액추에이터 별로 달라지게 된다. 이로써 각 액추에이터(30)와 결합되는 지점의 모션베이스(200) 부위의 z축 방향 운동이 달라지면서 모션베이스(200)는 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동을 수행하게 된다.

여기서, 지지대(40)는 모션베이스(200)의 x축 직선운동 및 y축 직선운동을 제한하면서 모션베이스(200)가 전후방향이나 좌우방향으로 쓰러지는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 3차원 운동 유도장치(100)를 이용한 시뮬레이터(400)의 바람직한 실시예가 도 12와 도 13에 도시되어 있는데, 이와 같은 시뮬레이터(400)는 하부프레임(300), 모션베이스(200), 구동기구(20), 지지대(40), 컨트롤러(60)를 구비하여 이루어진다.

하부프레임(300)은 시뮬레이터(400)가 설치되는 설치면 상에 고정되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부프레임(300)은 저면에 높이조절이 가능한 받침구(320)가 설치되어 사용자의 신체조건이나 시뮬레이터(400)가 설치되는 공간의 조건에 따라 높이조절이 가능하도록 한다.

모션베이스(200)는 하부프레임(300)에서 상측으로 이격된 위치에 설치되는 것으로, 본 발명의 3차원 운동 유도기구(100)를 이루는 구동기구(20)와 지지대(40)가 하부프레임(300)과 모션베이스(200) 사이에 배치되어 모션베이스(200)의 3차원 운동을 유도하게 된다.

여기서, 모션베이스(200)는 도 13에서와 같이 '┘'형 프레임으로 이루어진 발판체(260)가 설치되어 사용자가 발판체(260)를 통해 모션베이스(200) 상측으로 올라갈 수 있도록 한다.

이와 같은 모션베이스(200)의 상부에는 의자(220)가 장착되는데, 사용자는 의자(220)의 전방으로 배치되는 발판체(260)를 통해 의자(220)에 용이하게 착석할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모션베이스(200)는 도 12에서와 같이 정해진 길이의 바(bar)형상으로 이루어져 의자(220)의 측면에 핀결합되는 레버형 안전손잡이(240)를 구비하게 되는데, 이와 같은 레버형 안전손잡이(240)는 정해진 각도범위내에서 회전하게 된다. 즉, 레버형 안전손잡이(240)는 수직으로 세워진 상태에서 사용자가 의자(220)에 착석이 가능하도록 하고, 수평으로 눕혀진 상태에서 의자(220)에 착석한 사용자의 이탈이 방지되도록 한다. 이와 같은 레버형 안전손잡이(240)는 의자(220)의 양측방으로 한쌍이 설치되어 의자(220)에 착석한 사용자의 전방으로 회전하여 수평으로 눕혀지게 된다.

그리고, 레버형 손잡이(240)는 정해진 각도범위에서 회전할 수 있는 별도의 팔걸이(244)를 더 구비하여 레버형 안전손잡이(240)가 수평으로 눕혀지게 되면, 팔걸이(244)가 사용자의 몸 방향으로 회전하여 고정되도록 함으로써 사용자의 팔이 팔걸이(244)에 걸리거나 사용자가 팔걸이(244)를 잡음으로써 시뮬레이터(400)에 탑승한 사용자의 안전이 보장될 수 있도록 한다.

여기서, 레버형 안전손잡이(240)는 다수개의 분사노즐(242)이 정해진 간격으로 형성되어 공기가 분사되도록 할 수 있는데, 이는 시뮬레이터(400)를 통해 구현되는 가상현실이 보다 실감나게 사용자에게 전달될 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 구동기구(20)와 지지대(40) 및 컨트롤러(60)의 구성과 작용은 상술된 3차원 운동 유도기구(100)와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 운동 유도기구 및 그를 이용한 시뮬레이터를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

20 : 구동기구 22 : 제1결합핀
24 : 제2결합핀 30 : 액추에이터
30a : 하단부 30b : 상단부
31 : 고정블록 312 : 경사면
314 : 충격흡수용 패드 32 : 하부이동체
322 : 하부브래킷 324 : 고정핀
33 : 상부이동체 332 : 상부브래킷
334 : 결합핀 336 : 연결핀
34 : 구동모터 342 : 회전축
35 : 볼스크류 36 : 이동블록
37 : 근접센서 38 : 센서감지용 브래킷
40 : 지지대 40a : 하단부
40b : 상단부 42 : 고정체
422 : 삽입홀 44 : 이동바
60 : 컨트롤러 100 : 3차원 운동 유도장치
200 : 모션베이스 220 : 의자
240 : 레버형 안전손잡이 242 : 분사노즐
244 : 팔걸이 260 : 발판체
300 : 하부프레임 320 : 받침구
400 : 시뮬레이터 1 : 설치면

Claims

설치면으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 모션베이스의 운동을 유도하는 3차원 운동 유도장치에 있어서,
상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 모션베이스 저면의 정해진 지점에 핀(pin)결합된 상단부로 이루어진 다수개의 액추에이터로 구성된 구동기구;
상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 다수개의 액추에이터와 이격되어 상기 모션베이스 저면에 결합된 상단부로 이루어지고, z축 방향으로 승강하게 되는 지지대; 및
상기 구동기구의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지며,
상기 지지대에는 상기 설치면에 고정되고 상하방향으로 삽입홀이 형성된 고정체와, 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 고정체의 삽입홀에 삽입되어 상하방향으로 이동하게 되고 상단이 상기 모션베이스와 볼결합하게 되는 이동바가 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 구동기구는 z축 방향으로 운동하는 액추에이터를 구비하고,
상기 지지대는 z축 방향의 길이가변형으로 이루어져,
상기 지지대에 의해 구속된 상기 모션베이스의 상기 액추에이터와 핀결합된 지점이 상기 액추에이터의 작동에 따라 상하운동하면서 상기 모션베이스의 z축 직선운동, 롤(roll) 회전운동 및 피치(pitch) 회전운동의 3축운동이 유도되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
제 3항에 있어서,
상기 구동기구는 상기 모션베이스 저면에 서로 이격되어 삼각형 형태로 배치되는 3개의 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
제 3항에 있어서,
상기 액추에이터는 중앙에 관통홀이 형성된 블록의 양측으로 핀형 돌출단이 형성된 제1결합핀과, 상기 제1결합핀의 관통홀에 관통되게 삽입되어 상기 제1결합핀과 직교하게 되는 제2결합핀으로 이루어진 두 개의 결합핀에 의해 상기 모션베이스 저면에 이중으로 핀결합되되,
상기 제1결합핀은 상기 모션베이스의 롤(roll) 회전운동을 유도하게 되고, 상기 제2결합핀은 상기 모션베이스의 피치(pitch) 회전운동을 유도하게 되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
삭제
삭제
제 1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액추에이터는 상기 설치면에 고정되는 고정블록과;
서로 결합되어 '∨' 형상을 이루는 일자형 하부브래킷의 하단이 고정핀에 의해 일괄적으로 상기 고정블록의 상면에 핀결합되어 이루어지는 하부이동체와;
서로 결합되어 '∧' 형상을 이루는 일자형 상부브래킷의 상단이 결합핀에 의해 일괄적으로 상기 모션베이스의 저면에 핀결합되되, 하단이 상기 하부이동체의 상단과 연결핀에 의해 핀결합되어 상기 하부이동체와 함께 '◇' 형상을 이루게 되는 상부이동체와;
상기 하부이동체의 일측 하부브래킷과 상기 상부이동체의 일측 상부브래킷 중에서 선택된 어느 하나에 결합되는 구동모터와;
상기 구동모터의 회전축과 접속하여 수평하게 배치되는 볼스크류 및;
상기 하부이동체의 타측 하부브래킷과 상기 상부이동체의 타측 상부브래킷 중에서 선택된 어느 하나에 결합되어 상기 구동모터의 반대편에 배치되고, 상기 볼스크류에 관통되게 삽입되는 이동블록을 포함하여,
상기 구동모터와 일체로 회전하는 상기 볼스크류를 따라 상기 이동블록이 수평이동하여 상기 하부이동체와 상부이동체가 이루는 '◇' 형상의 수직높이가 변경되면서 상기 액추에이터의 z축 방향 운동이 유도되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
제 8항에 있어서,
상기 고정블록의 상면은 정해진 각도만큼 경사진 경사면이 양측으로 형성되어 '∨' 형상으로 이루어져, 상기 하부이동체의 하강이 제한되도록 하되,
상기 고정블록의 상면을 이루는 양측 경사면에는 각각 충격흡수용 패드가 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
제 8항에 있어서,
상기 고정블록은 정해진 위치에 근접센서가 설치되도록 하고,
상기 하부이동체와 상부이동체 중에서 선택된 어느 하나는 센서감지용 브래킷이 설치되도록 하여,
상기 근접센서에 의해 상기 센서감지용 브래킷이 감지되면서 상기 하부이동체와 상부이동체의 정위치 및 상기 하부이동체와 상부이동체의 하강거리가 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
제 1항에 있어서,
상기 구동기구는 게임용 시뮬레이터의 의자와 3차원 입체영상 상영관의 의자 중에서 선택된 어느 하나가 상부에 장착된 모션베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도장치.
시뮬레이터에 있어서,
설치면 상에 고정되는 하부프레임;
상기 하부프레임에서 상측으로 이격된 위치에 설치되고, 상부에 의자가 장착된 모션베이스;
상기 하부프레임에 고정된 하단부와 상기 모션베이스 저면의 정해진 지점에 핀(pin)결합된 상단부로 이루어진 다수개의 액추에이터로 구성된 구동기구;
상기 설치면에 고정된 하단부와 상기 다수개의 액추에이터와 이격되어 상기 모션베이스 저면에 결합된 상단부로 이루어지고, z축 방향으로 승강하게 되는 지지대; 및
상기 구동기구의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지며,
상기 지지대에는 상기 설치면에 고정되고 상하방향으로 삽입홀이 형성된 고정체와, 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 고정체의 삽입홀에 삽입되어 상하방향으로 이동하게 되고 상단이 상기 모션베이스와 볼결합하게 되는 이동바가 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터.
제 12항에 있어서,
상기 하부프레임은 저면에 높이조절이 가능한 받침구가 설치되도록 하고,
상기 모션베이스는 '┘'형 프레임으로 이루어진 발판체가 상기 의자의 전방으로 설치되어 사용자가 상기 발판체를 통해 상기 의자에 착석할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,
상기 모션베이스는 정해진 길이의 바(bar)형상으로 이루어져 상기 의자의 측면에 핀결합되도록 하고, 다수개의 분사노즐이 정해진 간격으로 형성되어 공기가 분사되도록 하며, 정해진 각도범위내에서 회전하되 수평한 상태에서 상기 의자에 착석한 사용자의 이탈이 방지되도록 하는 레버형 안전손잡이를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 운동 유도기구를 이용한 시뮬레이터.