KR100986602B1 - Simulator motion apparatus and system using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시뮬레이터 모션장치와 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구조가 간결, 단순하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 작동의 안정성이 확보되어 다양한 시뮬레이션 동작이 가능하면서도 소음과 진동을 유발하지 않는 시뮬레이터 모션장치와 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a simulator motion device and a system using the same. More specifically, the structure is simple and simple, and can be manufactured at low cost. Simulator motion device and a system using the same.
일반적으로, 시뮬레이터는 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 맞도록 동적 변화를 재현함으로써 사용자에게 가상 현실의 움직임을 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 장치로서, 비행 시뮬레이션이나 운전 시뮬레이션 등을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 최근에는 3차원을 체감할 수 있도록 하는 게임용이나 극장용 시뮬레이터 등으로 널리 활용되고 있다.In general, the simulator is a device that allows the user to feel the movement of the virtual reality as a reality by reproducing the dynamic change to match the virtual environment controlled by the computer, and can not only implement flight simulation or driving simulation but also recently It is widely used as a simulator for games or theaters that allows you to experience three dimensions.
전술한, 시뮬레이터의 일 예로는 대한민국 등록실용신안 등록번호 제20-0394790호에 나타난 바와 같은 3차원 체감용 시뮬레이터가 개시되어 있다. 이러한 시뮬레이터는 도1에 도시된 바와 같이 하부 플레이트(30), 작동부(20), 상부 플레이트(30), 지지부(40), 및 모션 콘트롤러(60)를 구비하고 있다.As an example of the above-described simulator, a three-dimensional haptic simulator is disclosed as shown in Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0394790. This simulator is provided with a
그리고, 작동부(20)는 막대형의 작동축(21), 감속기(22), 작동 엔코터(23), 및 작동 모터(24)를 구비한 것으로, 작동축(21)은 그 한 쪽이 감속기(22)에 결합되고 다른 쪽은 상부 지지대(31)에 결합되어 모션 콘트롤러(60)로부터 수신한 모션 데이터에 따라 작동 모터(24)가 작동되면 상하, 전후 및 좌우 방향으로 이동되면서 가상 현실의 움직임을 구현하게 된다. In addition, the actuating
하지만, 전술한 시뮬레이터는 작동축(21)를 포함하는 작동부(20)가 하단에 연결되는 연결블록에 의해 하부 플레이트(10)에 접속 지지되어 있으므로 작동축(21)의 동적 움직임에 대한 충격력과 하중이 하부 플레이트(10)에 직접 전달되면서 지면에 충격력이 작용됨과 동시에 심각한 수준의 소음과 진동을 유발하게 된다. 이에 따라, 전술한 시뮬레이터를 게임용이나 극장용 시뮬레이터 등으로 건축물의 실내에 설치할 경우 소음과 진동으로 인해 가상 현실의 움직임을 체감에 방해가 될 뿐만 아니라, 건축물의 내구성을 저해하고 많은 민원을 유발하는 단점이 있다. However, the above-described simulator is connected to the
한편, 시뮬레이터의 다른 예로는 대한민국 등록실용신안 등록번호 제20-0436586호에 나타난 바와 같은 게임용 시뮬레이터가 개시되어 있다. 이러한 시뮬레이터는 도2에 도시된 바와 같이 바닥에 고정되는 지지판(10), 지지판(10)에 수직으로 고정되는 거치대(20), 거치대(20)에 측면으로 핀고정되는 액추에이터(30), 액추에이터(30)에 설치되고 의자(50)을 구비한 모션베이스(40), 및 제어부(60)을 구비한다. 그리고, 액추에이터(30)는 서보모터(32), 볼스크류(34), 작동축(36), 및 하우징(38)으로 이루어진다.On the other hand, as another example of the simulator is disclosed a game simulator as shown in Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0436586. Such a simulator has a
이러한, 다른 예에 따른 시뮬레이터는 거치대(20)에 의해 액추에이터(30)가 측면에 지지됨에 따라 소음을 줄일 수는 있지만, 액추에이터가 지면과 이격된 고위치에 고정되므로 안정된 지지상태를 유지할 수 없고, 이로 인해 제어부(60)로부터 인가되는 모션 데이터에 따른 정확한 상하, 전후 및 좌우 방향의 작동이 불가능하여 가상 현실의 움직임을 효과적으로 구현할 수 없게 된다. Such a simulator according to another example can reduce noise as the
특히, 전술한 종래의 시뮬레이터들은 볼스크류, 작동축, 및 하우징으로 이루어지는 고가의 액추에이터를 적용하고 있으므로 제작비용이 지나치게 상승되는 단점이 있다. 그리고, 액추에이터는 구성부품이 많고 구조가 복잡하여 고장의 우려가 높을 뿐만 아니라 정기적으로 유지보수작업을 수행하여야 하므로 유지비용 및 운전비용의 상승을 초래하고 있다.
In particular, the above-described conventional simulators have a disadvantage in that the manufacturing cost is excessively increased because they apply an expensive actuator consisting of a ball screw, an operating shaft, and a housing. In addition, the actuator has a high number of components and a complicated structure, which is not only a high risk of failure, but also requires maintenance to be performed on a regular basis, resulting in an increase in maintenance and operating costs.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 구조가 간결, 단순하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 작동의 안정성이 확보되어 다양한 시뮬레이션 동작이 가능하면서도 소음과 진동을 유발하지 않도록 한 시뮬레이터 모션장치와 이를 이용한 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed in view of the above, the structure is simple, simple structure can be produced at a low cost, and the stability of the operation is possible to achieve a variety of simulation operations, while not causing noise and vibration and the same The purpose is to provide a used system.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 시뮬레이터 모션장치는, 3차원 움직임을 제공할 수 있도록 동작되는 시뮬레이터 모션장치에 있어서, 바닥면에 설치되는 모션 베이스; 상기 모션 베이스의 상측에 이격, 배치되는 모션 플랫폼; 상기 모션 플랫폼에 상측이 접속되는 복수의 작동봉: 상기 모션 베이스의 둘레에 일정 각도로 배치, 고정되는 복수의 모터장치; 상기 모터장치의 출력축에 일단이 접속되고 타단이 상기 작동봉의 하측에 접속되어 상기 작동봉을 각운동 및 병진운동 시키는 캠구동부; 및 입력신호에 따라 상기 모터장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the simulator motion device according to the present invention, the simulator motion device is operable to provide a three-dimensional movement, the motion base is installed on the bottom surface; A motion platform spaced apart from and disposed above the motion base; A plurality of operating rods having an upper side connected to the motion platform: a plurality of motor devices disposed and fixed at a predetermined angle around the motion base; A cam driving unit having one end connected to an output shaft of the motor device and the other end connected to a lower side of the operating rod to angular and translational movement of the operating rod; And a controller for controlling the driving of the motor device according to an input signal.
그리고, 상기 모터장치는 감속기를 구비한 서보모터로 구성되고, 상기 캠구동부는, 상기 감속기의 출력축에 하측이 접속되는 캠부재와, 상기 캠부재의 상측에 직교되게 설치되어 상기 작동봉의 하측이 접속되는 봉접속부재를 포함하여 구성될 수 있다.The motor device includes a servo motor having a reduction gear, and the cam driving portion includes a cam member having a lower side connected to an output shaft of the reduction gear, and is orthogonal to an upper side of the cam member and connected to a lower side of the operating rod. It may be configured to include a rod connecting member.
상기 캠부재의 상승각도가 90°를 초과하게 되면 이를 감지하여 상기 모터장치의 구동이 정지되도록 하는 신호를 제어부에 인가하는 제1 캠각도 감지부; 및 상기 캠부재의 하강각도가 설정된 하강범위를 초과하게 되면 이를 감지하여 상기 모터장치의 구동이 정지되도록 하는 신호를 제어부에 인가하는 제2 캠각도 감지부를 포함할 수 있다.A first cam angle detector for detecting a rising angle of the cam member when it exceeds 90 ° and applying a signal to the controller to stop driving of the motor device; And a second cam angle detector for detecting a falling angle of the cam member when the falling angle exceeds a predetermined falling range and applying a signal to the controller to stop driving of the motor device.
상기 작동봉은, 상기 모션 플랫폼의 저부에 링크 결합되는 제1 접속봉, 상기 봉접속부재에 링크 결합되는 제2 접속봉, 및 상기 제1 및 제2 접속봉 사이에 접속되는 연결봉을 구비하여 길이를 조정할 수 있도록 구성될 수 있다.The actuating rod has a first connecting rod coupled to the bottom of the motion platform, a second connecting rod coupled to the rod connecting member, and a connecting rod connected between the first and second connecting rods. It can be configured to be adjustable.
상기 모션 베이스는, 링 형상으로 형성되는 메인 지지대와, 상기 모터장치의 설치 부위에 해당되는 상기 메인 지지대의 내주면에 연결되는 지지부가 정삼각 형태를 갖도록 결합된 보강 지지대로 구성되고, 상기 모션 플랫폼은 상기 지지부와 평행하게 배치되고 저부에 작동봉 고정부재가 형성된 봉접속부와, 상기 봉접속부 사이에 연결되는 연결부로 구성되며, 상기 각 지지부에 대해 직교되는 방향으로 한 쌍의 상기 모터장치가 이격, 배치되고, 한 쌍의 상기 모터장치에 의해 작동되는 한 쌍의 상기 작동봉이 상기 작동봉 고정부재에 서로 마주보게 링크 결합될 수 있다.The motion base may include a main support formed in a ring shape and a reinforcing support coupled to a support portion connected to an inner circumferential surface of the main support corresponding to an installation portion of the motor device to have an equilateral triangle shape. A rod connecting portion disposed in parallel with the support portion and having a working rod fixing member formed at a bottom thereof, and a connecting portion connected between the rod connecting portions, and the pair of the motor devices spaced apart from each other in a direction orthogonal to each of the supporting portions. The pair of operating rods operated by the pair of motor devices may be linked to the operating rod fixing member so as to face each other.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템은 전술한 시뮬레이터 모션장치와, 상기 모션 플랫폼에 결합되는 탑승장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the system using the simulator motion device according to the present invention is characterized in that it comprises the above-described simulator motion device and a vehicle coupled to the motion platform.
상기 탑승장치는, 상기 모션 플랫폼에 결합되는 탑승 베이스; 상기 탑승 베이스에 결합되는 적어도 하나 이상의 의자; 및 상기 모터장치의 구동신호를 입력할 수 있는 조작부를 포함할 수 있다.The vehicle includes: a boarding base coupled to the motion platform; At least one chair coupled to the boarding base; And an operation unit for inputting a driving signal of the motor device.
그리고, 상기 탑승 베이스는 상기 의자를 전후, 좌우, 및 상하방향으로 이동, 가능하게 하는 의자 이동장치가 구비될 수 있다.
And, the boarding base may be provided with a chair moving device for moving, enabling the chair to move back and forth, left and right, and up and down direction.
본 발명의 시뮬레이터 모션장치와 이를 이용한 시스템은, 작동봉을 구동시키는 구동부가 종래와 같이 고가의 액추에이터에 의해 구성되지 않고 캠구동부에 의해 구성되므로 구조가 간결, 단순해지고 저렴한 비용으로 제작할 수 있다. 그리고, 간결, 단순한 캠 방식에 의해 구동되는 구조이므로 상대적으로 고장의 염려가 없어서 충분한 가동시간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The simulator motion device and the system using the same of the present invention can be manufactured with a simple, simple structure and low cost since the driving unit for driving the operating rod is constituted by a cam driving unit instead of an expensive actuator as in the related art. In addition, since the structure is driven by a simple and simple cam method, there is relatively no fear of failure, thereby ensuring sufficient operating time and reducing maintenance costs.
그리고, 시뮬레이터 모션장치의 작동과정에서 발생되는 동적 하중을 캠구동부가 지지 및 흡수하게 되므로 작동과정에서 바닥면으로 충격력이 전달되지 않아 건축물의 안전성을 해치지 않고 민원을 야기하지 않을 뿐만 아니라 소음과 진동의 저감으로 3차원 동적 움직임을 효과적으로 구현할 수 있다.In addition, since the cam driving part supports and absorbs the dynamic load generated during the operation of the simulator motion device, the impact force is not transmitted to the floor during the operation process, which does not harm the safety of the building and causes civil complaints and reduces noise and vibration. 3D dynamic movement can be effectively implemented.
또한, 제1 및 제2 캠각도 감지부에 의해 캠부재가 정해진 범위 내에서만 작동되므로 각 구성품의 파손, 전도, 이탈 등의 오작동을 사전에 차단할 수 있어서 안전성과 내구성을 현저히 향상시킬 수 있다.
In addition, since the cam member is operated only within a predetermined range by the first and second cam angle detectors, malfunctions such as breakage, fall, and departure of each component can be prevented in advance, thereby significantly improving safety and durability.
도1 및 도2는 종래 시뮬레이터 모션장치를 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 정면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 평면도
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치의 요부를 확대한 도면,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템을 나타내는 도면이다.1 and 2 are views for explaining a conventional simulator motion device,
3 is a perspective view showing a simulator motion device according to an embodiment of the present invention;
4 is a front view showing a simulator motion device according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a plan view showing a simulator motion device according to an embodiment of the present invention
6 is an enlarged view of main parts of a simulator motion apparatus according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram illustrating a system using a simulator motion apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 사시도, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 정면도, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 나타내는 평면도이다.Figure 3 is a perspective view showing a simulator motion device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a front view showing a simulator motion device according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a simulator motion according to an embodiment of the present invention It is a top view which shows an apparatus.
도3 내지 도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치(100)는 가상 환경에 맞도록 동적 변화를 구현하는 시뮬레이터와 같은 장치에 적용할 수 있는 3차원 구동장치로서, 모션 베이스(110) 및 모션 플랫폼(120)과, 복수의 작동봉(130), 모터장치(140), 캠구동부(150), 및 제어부(160)를 구비하여 3차원 움직임 즉, X축, Y축 및 Z축에 대해 각각 병진운동과 회전운동을 수행하도록 구성되어 있다.3 to 5, the
모션 베이스(110)는 도5에 도시된 바와 같이 설치공간의 바닥면에 설치되는 구성으로, 메인 지지대(111)와, 이 메인 지지대(111)의 내측에 접속되는 보강 지지대(112)를 구비한다.As shown in FIG. 5, the
메인 지지대(111)는 모터장치(140) 등이 설치되는 부분으로 시뮬레이터 모션장치의 기초 지지대의 역활을 수행하도록 "ㅁ" 자형 형강 "ㄷ" 자형 형강, 판재 등의 강재에 의해 다양한 형상으로 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 기계적 안정성과 모션 플랫폼(120)의 3차원 운동을 안정되게 지지할 수 있도록 원형의 링 형상으로 형성된다. 이때, 메인 지지대(111)의 직경은 공간적 제한을 받지 않는다면 가능한 큰 직경을 갖도록 형성하여 충분한 안착성을 확보함으로써 모션 플랫폼(120)의 3차원 운동시 요동 현상이 발생되지 않도록 한다.The
보강 지지대(112)는 구조적 안정성을 확보하기 위해 메인 지지대(111)에 보강재로 설치되는 것으로, 모터장치의 설치 부위에 해당되는 메인 지지대의 내주면에 연결되는 3개의 지지부(112a)를 구비하되, 이 지지부(112a)가 만나는 가상의 꼭지점이 메인 지지대(111)의 외부에 위치하는 정삼각 형태가 되도록 형성되어 있다. 그리고, 지지부(112a) 사이에는 보강을 위한 보조 연결부(112b)가 형성되어 있다.
모션 플랫폼(120)은 모션 베이스(110)의 상측에 이격, 배치되는 구성으로, 후술되는 탑승장치가 용이하게 설치되도록 구성되어 있다.The
그리고, 모션 플랫폼(120)은 보강 지지대(112)의 지지부(112a)와 평행하게 배치되고 저부에 작동봉 고정부재(123)가 형성된 봉접속부(121)와, 이 봉접속부(121) 사이에 연결되는 연결부(122)에 의해 6각형의 틀 형태로 형성된다. In addition, the
작동봉 고정부재(123)는 "∩" 자 단면 형상으로 형성된 몸체의 양 측면에 한 쌍의 핀삽입홀이 천공된 것으로, 이 핀삽입홀에 삽입되는 핀에 의해 한 쌍의 작동봉(130)이 서로 마주보게 링크 결합구조로 접속된다.The actuating
작동봉(130)은 도4에 도시된 바와 같이 캠구동부(150)의 회동동작에 따라 모션 플랫폼(120)에 실질적인 구동력을 작용하는 부분으로 상측 단부가 모션 플랫폼(120)측에 접속되고 하측 단부가 캠구동부(150)측에 접속된다. 그리고, 작동봉(130)은 모션 플랫폼(120)의 저부에 링크 결합되는 제1 접속봉(131), 캠구동부(150)에 링크 결합되는 제2 접속봉(132), 및 제1 및 제2 접속봉(131,132) 사이에 접속되는 연결봉(133)으로 이루어진다. As shown in FIG. 4, the
또한, 제1 및 제2 접속봉(131,132)은 접속 부위에 끼워져 원활한 회전동작을 수행할 수 있도록 링 형상의 링크(131a,132a)가 형성되어 있고, 이 링크(131a,132a)에는 회동시에 마찰저항이 최소화 되도록 윤활유인 그리스의 주입을 위한 윤활유 주입구(니뿔)가 설치되어 있다. 전술한 연결봉(133)은 분리 가능한 구조이므로 필요에 따라 연결봉의 길이를 조정하여 적용함으로써 모션 플랫폼(120)의 3차원 움직임의 범위를 조정할 수 있다.In addition, the first and second connecting
모터장치(140)는 모션 베이스(110)의 둘레에 일정 각도로 배치, 고정되는 것으로, 감속기(142)를 구비한 서보모터(141)로 구성되어, 보강 지지대(112)가 형성되는 부분에 해당되는 메인 지지대(111)측에 설치된다. 이때, 모터장치(140)는 각 지지부(112a)에 대해 직교되는 방향으로 설치되고, 하나의 지지부(112a)에는 2개의 모터장치(140)가 한 쌍을 이루도록 평행하게 이격, 배치된다. 그리고, 도3의 미설명 부호 143은 감속기(142)측에 결합되어 모션 베이스(110)측에 고정되는 모터 고정용 브라켓이다.The
캠구동부(150)는 모터장치(140)의 출력축에 일단이 접속되고 타단이 작동봉(130)에 접속되어 작동봉을 정역 회동시키는 구성으로, 캠부재(151)와 봉접속부재(152)를 구비한다.The
캠부재(151)는 직사각 막대 형태의 부재로서, 하측에 감속기(142)의 출력축에 접속되는 접속홀이 형성되어 있다. 봉접속부재(152)는 작동봉(130)의 하측이 접속되는 환봉 형태의 부재로서 캠부재(151)의 상측에 직교되게 돌출 형성되어 있다.The
제어부(160)는 입력신호에 따라 모터장치(140)의 구동을 제어하는 구성으로 통상 모션 콘트롤러로 호칭된다. 이 제어부(160)는 조작부(미도시), 컴퓨터(미도시), 감지부 등 외부에서 수신되는 신호에 따라 서보모터(141)의 구동을 제어하게 된다. 그리고, 제어부(160)는 도3에 도시된 바와 같이 모션 베이스(110)의 중앙에 설치되어 있지만, 이는 하나의 설치예에 불과하고 시뮬레이터 모션장치(100)의 작동에 장애가 되지않는 한 다양한 위치에 설치될 수 있다.The
첨부도면, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치의 요부를 확대한 도면이다.6 is an enlarged view of main parts of a simulator motion apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
한편, 본 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치(100)는 3차원 구동이 시행되는 과정에서 오조작이나 오동작으로 등으로 인한 안전사고를 방지할 수 있도록 캠부재(151)의 변위를 감지하는 제1 및 제2 캠각도 감지부(170,180)가 마련되어 있다.On the other hand, the
제1 캠각도 감지부(170)는 도6에 도시된 바와 같이 캠부재(151)의 상승각도(바닥면에 대해 상승방향으로의 회동각도)가 정해진 범위를 초과하여 회동하는지 여부를 감지하는 구성으로, 접촉레버가 바닥면에 대해 90°의 각도를 갖도록 캠부재(151)에 근접 설치되는 리미트 스위치로 구성된다. 이와 같이 설치된 제1 캠각도 감지부(170)는 캠부재(151)의 상승각도가 90°를 초과하게 되면 이를 감지하여 제어부(160)에 인가함으로써 모터장치(140)의 구동이 정지되도록 하여 전도, 이탈 등의 오작동을 사전에 차단할 수 있다.As shown in FIG. 6, the first
제2 캠각도 감지부(180)는 캠부재(151)의 하강각도가 정해진 범위를 초과하여 하강하는지의 여부를 감지하는 구성으로, 접촉레버가 바닥면과 동일한 각도를 갖도록 캠부재(151)에 근접 설치되는 리미트 스위치로 구성된다. 이와 같이 설치된 제2 갬각도 감지부(180)는 캠부재(151)의 하강각도가 설정된 하강범위를 초과하게 되면 이를 감지하여 제어부에 인가함으로써 모터장치(140)의 구동이 정지되도록 하여 캠부재(151)가 바닥에 충돌되지 않도록 한다.The second cam
그리고, 제1 및 제2 캠각도 감지부(170,180)는 캠부재(151)의 위치를 효과적으로 감지할 수 있다면 리미트 스위치 외에도 근접센서 등 다양한 감지장치를 적용할 수 있음은 물론이다. In addition, if the first and second
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치의 작용을 간략하게 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the simulator motion device according to an embodiment of the present invention.
도3을 참조하면, 외부로부터 제어부(160)에 입력신호가 수신되면, 제어부(160)는 각 서보모터(141)를 작동시키게 되고 서보모터(141)로부터 생성된 동력은 감속기(142)를 경유하면서 소정 감속비로 감속된 후 출력축으로 출력된다.Referring to FIG. 3, when an input signal is received from the outside of the
그리고, 출력축에 결합된 캠구동부(150)는 출력축의 회전방향에 따라 상승방향 및 하강방향으로 회동동작을 수행하게 되는데, 이때, 각각의 서보모터(141)는 제어부(160)의 구동신호에 따라 동일 방향 및/또는 서로 다른 방향으로 회동되므로 각 작동봉(130)을 동일 방향 및/또는 서로 다른 방향으로 승강시켜 3차원의 동적 움직임을 구현하게 된다.In addition, the
이러한 작동봉(130)의 승강동작을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 출력축이 정방향으로 회전되면 이에 접속된 캠부재(151)가 상승되고 이 캠부재(151) 상측의 봉접속부재(152)에 접속된 작동봉(130)에도 상승력이 작용된다. 이때, 작동봉(130)은 봉접속부재(152)와 작동봉 고정부재(123)에 링크 접속방식으로 결합되어 있으므로 승강동작과 함께 각운동을 하게 된다. More specifically, the lifting operation of the operating
그리고, 메인 지지대(111)에 서로 쌍을 이루며 평행하게 설치된 2개의 모터장치(140)로부터 동력을 전달받는 2개의 작동봉(130)은 모션 플랫폼(120)에 설치된 작동봉 고정부재(123)에 서로 마주보게 쌍을 이루도록 접속되어 있으므로 각 작동봉(130)은 인접하는 작동봉(130)의 움직임에 따라 수직 및/또는 경사방향으로 이동된다. 이와 같이 서로 쌍을 이루며 작동되는 3쌍의 작동봉(130)의 상호작용에 의하면 X축, Y축 및 Z축에 대해 각각 병진운동과 회전운동이 가능하게 되므로 3차원의 동적 움직임을 구현할 수 있다.In addition, the two operating
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치(100)는 작동봉(130)의 움직임이 정역 회동되는 캠부재(151)에 의해 수행되므로 구조가 간결하고 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 작동봉(130)의 동적 하중이 캠부재(151)에서 흡수되므로 작동과정에서 바닥면으로 충격력이 전달되지 않게 된다.As described above, the
그리고, 캠부재(151)의 상승각도가 정해진 범위를 초과할 경우, 제1 캠각도 감지부(170)가 이를 감지하여 제어부에 인가함으로써 모터장치(140)의 정지동작이 수행되도록 하므로 각 구성품의 파손, 전도, 이탈 등의 오작동을 사전에 차단할 수 있다. 또한, 캠부재(151)의 하강각도가 정해진 범위를 초과할 경우에는 제2 캠각도 감지부(180)가 이를 감지하여 모터장치(140)의 구동 정지동작이 수행되도록 함으로써 캠부재(151)가 바닥면에 충돌되지 않게 되고, 이로 인해 소음과 진동의 발생이 차단되고 내구성이 향상된다.In addition, when the rising angle of the
한편, 첨부도면 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템을 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 7 is a diagram showing a system using a simulator motion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도7을 참조하면, 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템(200)은 모션 베이스(110), 모션 플랫폼(120), 작동봉(130), 모터장치(140), 캠구동부(150), 및 제어부(160)를 구비한 시뮬레이터 모션장치(100)를 이용하여 가상 환경에 맞도록 동적 변화를 구현하는 장치로 구성한 것이다. Referring to FIG. 7, a
예컨대, 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템(200)은 탑승자나 탑승물이 올려지는 탑승장치(210)가 모션 플랫폼(120)의 상면에 결합된다. 이 탑승장치(210)는 모션 플랫폼(120)에 결합되는 탑승 베이스(211), 탑승 베이스(211)에 결합되는 의자(212), 및 모터장치(140)의 구동신호를 입력할 수 있도록 조이스틱, 버튼 등으로 구성되는 조작부(213)를 구비한다.For example, the
그리고, 탑승 베이스(211)는 의자(212)가 전후, 좌우, 및 상하방향으로 이동, 가능하도록 하는 의자 이동장치(220)가 구비될 수 있다. In addition, the
예컨대, 의자 이동장치(220)는 탑승 베이스(211)에 의자(212)가 이동 가능하게 접속되는 이동 레일(221)을 좌우방향으로 배치, 구성함으로써 모션 플랫폼(120)의 3차원 운동과 함께 의자(212)가 이동 레일(221)을 타고 이동되도록 할 수 있다. 그 외에도, 의자 이동장치(220)는 모터장치(미도시), 동력전달장치(미도시) 등으로 이루어지는 별도의 구동장치를 의자(212)에 구성하여, 의자(212)가 모션 플랫폼(120)과는 별개로 움직일 수 있도록 구성할 수 있다.For example, the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 시뮬레이터 모션장치와 이를 이용한 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
What has been described above is just one embodiment for implementing the simulator motion device and the system using the same, the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims Those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will have the technical idea of the present invention to the extent that various changes can be made.
100:시뮬레이터 모션장치 110:모션 베이스
111:메인 지지대 112:보강 지지대
120:모션 플랫폼 130:작동봉
140:모터장치 141:서보모터
142:감속기 150:캠구동부
151:캠부재 152:봉접속부재
160:제어부 170:제1 캠각도 감지부
180:제2 갬각도 감지부
200:시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템
211:탑승 베이스 212:의자
213:조작부 220:의자 이동장치100: simulator motion device 110: motion base
111: main support 112: reinforcing support
120: motion platform 130: operating rod
140: motor device 141: servo motor
142: reducer 150: cam drive unit
151: cam member 152: rod connecting member
160: controller 170: first cam angle detection unit
180: second delay angle detection unit
200: System using the simulator motion device
211: Boarding base 212: Chair
213: control unit 220: chair moving device
Claims (8)
바닥면에 설치되는 모션 베이스;
상기 모션 베이스의 상측에 이격, 배치되는 모션 플랫폼;
상기 모션 플랫폼에 상측이 접속되는 복수의 작동봉:
상기 모션 베이스의 둘레에 일정 각도로 배치, 고정되는 복수의 모터장치;
상기 모터장치의 출력축에 일단이 접속되고 타단이 상기 작동봉의 하측에 접속되어 상기 작동봉을 각운동 및 병진운동 시키는 캠구동부; 및
입력신호에 따라 상기 모터장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 모터장치는 감속기를 구비한 서보모터로 구성되고,
상기 캠구동부는, 상기 감속기의 출력축에 하측이 접속되는 캠부재와, 상기 캠부재의 상측에 직교되게 설치되어 상기 작동봉의 하측이 접속되는 봉접속부재를 포함하여 구성되되,
상기 캠부재의 상승각도가 90°를 초과하게 되면 이를 감지하여 상기 모터장치의 구동이 정지되도록 하는 신호를 제어부에 인가하는 제1 캠각도 감지부; 및
상기 캠부재의 하강각도가 설정된 하강범위를 초과하게 되면 이를 감지하여 상기 모터장치의 구동이 정지되도록 하는 신호를 제어부에 인가하는 제2 캠각도 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치.
In the simulator motion device that is operated to provide three-dimensional motion,
A motion base installed on the bottom surface;
A motion platform spaced apart from and disposed above the motion base;
A plurality of operating rods connected to the motion platform on the upper side:
A plurality of motor devices disposed and fixed at an angle around the motion base;
A cam driving unit having one end connected to an output shaft of the motor device and the other end connected to a lower side of the operating rod to angular and translational movement of the operating rod; And
A control unit for controlling the driving of the motor device according to the input signal,
The motor device is composed of a servo motor having a reducer,
The cam driving unit includes a cam member having a lower side connected to an output shaft of the reducer, and a rod connecting member installed at right angles to an upper side of the cam member and connected to a lower side of the operating rod.
A first cam angle detector for detecting a rising angle of the cam member when it exceeds 90 ° and applying a signal to the controller to stop driving of the motor device; And
And a second cam angle detector for detecting a falling angle of the cam member when the falling angle exceeds a predetermined falling range, and applying a signal to the controller to stop driving of the motor device.
상기 작동봉은, 상기 모션 플랫폼의 저부에 링크 결합되는 제1 접속봉, 상기 봉접속부재에 링크 결합되는 제2 접속봉, 및 상기 제1 및 제2 접속봉 사이에 접속되는 연결봉을 구비하여 길이를 조정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치.
The method of claim 1,
The actuating rod has a first connecting rod coupled to the bottom of the motion platform, a second connecting rod coupled to the rod connecting member, and a connecting rod connected between the first and second connecting rods. Simulator motion device, characterized in that configured to be adjusted.
상기 모션 베이스는, 링 형상으로 형성되는 메인 지지대와, 상기 모터장치의 설치 부위에 해당되는 상기 메인 지지대의 내주면에 연결되는 지지부가 정삼각 형태를 갖도록 결합된 보강 지지대로 구성되고,
상기 모션 플랫폼은 상기 지지부와 평행하게 배치되고 저부에 작동봉 고정부재가 형성된 봉접속부와, 상기 봉접속부 사이에 연결되는 연결부로 구성되며,
상기 각 지지부에 대해 직교되는 방향으로 한 쌍의 상기 모터장치가 이격, 배치되고, 한 쌍의 상기 모터장치에 의해 작동되는 한 쌍의 상기 작동봉이 상기 작동봉 고정부재에 서로 마주보게 링크 결합된 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치.
The method according to claim 1 or 4,
The motion base includes a main support formed in a ring shape and a reinforcing support coupled to a support portion connected to an inner circumferential surface of the main support corresponding to an installation portion of the motor device to have an equilateral triangle shape.
The motion platform is composed of a rod connecting portion disposed in parallel with the support portion and the operating rod fixing member is formed at the bottom, and a connecting portion connected between the rod connecting portion,
A pair of the motor device is spaced apart and arranged in a direction orthogonal to the respective support parts, a pair of the operating rods operated by a pair of the motor device is coupled to the operating rod fixing member facing each other link Simulator motion device characterized in that.
상기 모션 플랫폼에 결합되는 탑승장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템.
The simulator motion device of claim 1 or 4; And
System using a simulator motion device comprising a vehicle coupled to the motion platform.
상기 탑승장치는,
상기 모션 플랫폼에 결합되는 탑승 베이스;
상기 탑승 베이스에 결합되는 적어도 하나 이상의 의자; 및
상기 모터장치의 구동신호를 입력할 수 있는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템.
The method of claim 6,
The vehicle is,
A boarding base coupled to the motion platform;
At least one chair coupled to the boarding base; And
And a control unit for inputting a driving signal of the motor device.
상기 탑승 베이스는 상기 의자를 전후, 좌우, 및 상하방향으로 이동, 가능하게 하는 의자 이동장치가 구비된 것을 특징으로 하는 시뮬레이터 모션장치를 이용한 시스템.
The method of claim 7, wherein
The boarding base is a system using a simulator motion device, characterized in that the chair movement device for moving, enabling the chair to move back and forth, left and right, and up and down direction.
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