KR101212445B1

KR101212445B1 - 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치

Info

Publication number: KR101212445B1
Application number: KR1020120048421A
Authority: KR
Inventors: 권순열
Original assignee: (주)아레스
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-12-13

Abstract

본 발명은, 체험자가 고공강하 훈련을 수행하거나 가상현실에 대한 체험을 할 때 체험자를 상부로 부양시킨 상태에서 자세를 변환시키기 위한 모션베이스를 통해 장치를 보다 편리하고 단순화하여 제어하므로써, 동작시간을 단축시킬 수 있도록 하며 센싱을 보다 정확하게 수행할 수 있도록 한 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 내측에 고공강하 체험을 하기 위한 체험공간이 형성되고, 그 상, 하부에 고공강하 체험을 실시하기 위한 각 구성이 설치될 공간을 제공하는 본체와; 상기 체험공간의 상부에 설치되어 체험자를 견인하여 부양시키며 체험자의 고공강하 자세를 제어하는 모션베이스와; 상기 모션베이스의 상부 본체에 설치되어 모션베이스의 승강 및 모션베이스의 각도를 변환시켜 체험자의 고공강하 자세를 제어하기 위한 구동력을 제공하는 구동부와; 상기 본체의 하측에 설치되어 모션베이스에 의해 부양된 체험자의 부양을 보조하기 위한 상향풍을 생성하여 공급하는 팬유닛;을 포함하여 구성된다.

Description

고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치{Simulator apparatus for skydive virtual training and virtual reality experience}

본 발명은 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상세하게 설명하면, 체험자가 고공강하 훈련을 수행하거나 가상현실에 대한 체험을 할 때 체험자를 상부로 부양시킨 상태에서 자세를 변환시키기 위한 방법으로 모션베이스를 사용함으로, 장치를 보다 편리하고 정교하게 제어하고, 동작시간을 단축시킬 수 있도록 하며 센싱을 보다 정확하게 수행할 수 있도록 한 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 체험자의 자세를 변환시키기 위한 구동력으로 거꾸로 세운 모션베이스를 구동판 직상부에 설치하여 구동부의 구동력 전달거리를 단축시켜서 정밀하게 작동할 수 있도록 하며, 체험자의 체험감을 높이기 위하여 상향풍을 발생하는 송풍기를 하부에 위치하여, 자유강하 시는 상향풍을 불어서 인체가 부양되는 체감을 높이고, 필요시 하부의 팬의 풍향을 측면으로 전환하여 체험자가 항공기에서 이탈할 경우는 측면에서 바람이 불어오는 것을 체험하게 하도록 한 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치에 관한 것이다.

고공강하 모의훈련은 실제 비행기에서 고공 낙하하여 일정거리를 자유강하 한 후에, 정해진 고도에서 낙하산을 산개시키고 착지할 때까지의 과정에 대한 훈련을 시뮬레이터 장치에 의해 수행되도록 한 훈련을 의미한다. 이와 같은 고공강하 모의훈련은 실제 비행기를 운행하여 고공강하를 수행하는 훈련에 비해 적은 비용과 안전성이 확보되기 때문에 실제 고공강화 훈련을 최종단계로 두고 그 이전과정에서 체험자가 충분히 훈련되도록 하기 위한 장치이다.

이와 같은 고공강하 모의훈련은 대한민국 특허출원 제10-2001-14971호(고공강하 모의 훈련장치 및 그를 이용한 고공강하 훈련방법, 이하, 기출원발명)에 제시되어 있다.

상기 기출원발명은 훈련자가 모형의 비행기 동체에 탑승한 후 낙하하여 고공강하자세를 취하는 훈련을 수행할 수 있도록 구성된다. 이를 위해 상기 훈련자는 견인 및 회전수단에 의해 공중에서 부양된 상태를 유지하게 되며, 낙하되는 실제상황이 재현되도록 하기 위해 하측에 설치된 대형의 풍향발생수단에 의해 상향풍을 생성하게 된다.

이와 같은 기출원발명은 훈련자가 비행기 동체에 탑승 후부터 지상에 접지할 때까지 비행기 운행상태에서의 훈련환경을 제공하여 실제의 고공훈련과 같은 현실감있는 훈련효과를 기대할 수 있으며, 지상에서 안전하게 고공강하 훈련을 숙달시킴으로써 사고의 위험을 사전에 방지하도록 하여 주는 효과가 있다.

상기 기출원발명에 제시된 종래 기술은 훈련자 신체의 각 부분이 연결된 와이어가 각각의 구동수단과 연결되어 이들 각각의 와이어를 풀거나 감는 방법에 의해 훈련자의 훈련자세를 제어함으로 인해 제어가 대단히 복잡하게 수행되고 비행기 동체를 제작하여 들어올리고 내리는 장치를 구현함에 따른 높은 제작경비를 지출하게 되며, 각각의 와이어 승강에 의한 체험자의 자세를 유지하는 방법은 체험자의 의지에 따라서 와이어를 움직이는 것이 부정확해지는 문제점이 노출된다.

또한, 상기 기출원발명의 방식외에도 와이어를 승강시키기 위한 구동부가 양측으로 배치되어 도르레 등에 의해 와이어를 연결하여 훈련자의 자세를 변환시키는 구성이 제시되기도 하였지만 이러한 구성은 장치를 대형화시키기 때문에 설치공간이 비효율적이며, 훈련자의 하측에 설치된 팬은 상향풍을 발생시키기 위한 프로펠러가 훈련자의 육안으로 노출되기 때문에 회전되는 프로펠러에 의한 공포감을 조성하게 되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, 체험자가 고공강하 훈련을 수행하거나 가상현실에 대한 체험을 할 때 체험자를 상부로 부양시킨 상태에서 자세를 변환시키기 위한 모션베이스를 통해 장치를 보다 편리하고 정교하여 제어하므로써, 동작시간을 단축시킬 수 있도록 하며 센싱을 보다 정확하게 수행할 수 있도록 한 시뮬레이터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 체험자의 자세를 변환시키기 위한 모션베이스가 그 직상부에 설치된 구동부에 의해 동작되어 구동부의 설치공간이 효율적으로 운영할 수 있도록 하며, 체험자의 의지에 따라서 공중유영이 정교하게 이루어지도록 제어되고, 체험자의 체험감을 높이기 위하여 상향풍을 발생하는 송풍기를 하부에 위치하여, 자유강하 시는 상향풍을 불어서 인체가 부양되는 체감을 높이고, 필요시 하부의 팬의 풍향을 측면으로 전환하여 항공기에서 이탈할 경우는 측면에서 바람이 불어오는 것을 체험하게 하도록 한 시뮬레이터 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 내측에 고공강하 체험을 하기 위한 체험공간이 형성되고, 그 상, 하부에 고공강하 체험을 실시하기 위한 각 구성이 설치될 공간을 제공하는 본체와; 상기 체험공간의 상부에 설치되어 체험자를 견인하여 부양시키며 체험자의 고공강하 자세를 제어하는 모션베이스와; 상기 모션베이스의 상부 본체에 설치되어 모션베이스의 승강 및 모션베이스의 각도를 변환시켜 체험자의 고공강하 자세를 제어하기 위한 구동력을 제공하는 구동부와; 상기 본체의 하측에 설치되어 모션베이스에 의해 부양된 체험자의 부양을 보조하기 위한 상향풍을 생성하여 공급하는 팬유닛;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 모션베이스는: 구동부의 직하부에서 수평하게 배치된 구동판과; 상기 구동부에 설치되고 구동판과 결합되어, 수평하게 배치된 상기 구동판의 각도를 변환시키도록 한 구동기구와; 상기 구동판의 하측에 설치되며 하네스를 착용한 체험자의 어깨와 허리에 각각 결합되어, 체험자를 부양시키고 체험자의 자세를 변환시키기 위해 체험자를 견인하는 자세견인와이어;를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 구동기구는 3개의 액츄에이터가 구동부에 설치되고, 상기 액츄에이터가 구동판의 3지점에 결합되어 힌지 결합되어 구동판의 각도를 변환시키도록 한 구동력을 제공하도록 구성된다.

또한, 상기 자세견인와이어는: 구동판의 양측 전, 후단부에 일 끝단이 결합되고, 타측 끝단이 구동판 양측과 대응되는 체험자의 양측 어깨지점 하네스에 결합되어 구동판의 각도변환에 의해 체험자의 고공강하 체험자세가 제어되도록 하는 숄더와이어와; 상기 구동판의 후단부에 설치된 윈치에 일끝단이 결합되고, 타끝단이 체험자의 허리지점 하네스에 결합되어 윈치의 구동에 의해 체험자의 허리를 승강시켜 고공강하 체험자세가 제어되도록 하는 웨이스트와이어;를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 팬유닛은 본체의 하측에 상향풍을 공급하기 위한 공급통로가 형성되고, 상기 공급통로에는 상향풍을 생성하기 위한 프로펠러와 모터가 설치되며, 상기 프로펠러는 체험자 측으로 노출되지 않도록 하기 위해 공급통로가 절곡형성되고, 절곡형성된 측으로 연통되어 설치된다. 필요시 상향풍을 측면풍으로 전환하여 체험자의 측면으로 불도록 하여 비행기 동체에서 이탈할 경우에 체험감을 높이도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 본체에 체험공간의 하부에 설치되어 비행기에서 점프하여 고공강하 자세를 유지하는 체험을 실시하기 위한 강하발판이 갖추어지고, 상기 본체의 후면에 설치되어 체험자가 비행기에서 이탈을 시작할 때 강하발판을 사용하고 자유강하 자세가 된 후에는 강하발판을 후진시켜서 공중 유영 동작을 할 수 있는 공간을 확보하는 초기낙하유닛;을 더 포함하여 구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 구동부에 의해 동작되는 모션베이스에 의해 체험자의 자세가 제어되며, 상기 모션베이스의 구성에 의해 체험자를 견인하기 위한 와이어의 개수가 최소화되기 때문에 체험자의 자세제어가 보다 편리하고 단순화하여 제어되므로써 단순화된 제어장비에 따른 제작경비 절감 및 모션베이스의 3자유도 동작제어에 의하여 체험자의 자세제어를 보다 정밀하게 연동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모션베이스를 동작시키기 위한 구동부가 모션베이스의 직상부에 설치되므로써 구동부의 설치공간이 보다 효율적으로 운영될 수 있으며, 체험자의 부양을 보조하기 위한 팬의 프로펠러가 체험자의 육안으로 노출되지 않는 위치에 설치되어 안전하게 상향풍과 측면풍을 체험하면서 보다 실질적인 체험을 할 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 사시도.
도 2, 도 3은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 사용상태 예시도.
도 4, 도 5는 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 모션베이스 구동 예시도.
도 6, 도 7은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 추가실시예 예시도.

도 1은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 사시도, 도 2, 도 3은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 사용상태 예시도, 도 4, 도 5는 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 모션베이스 구동 예시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치는 본체(10), 모션베이스(20), 구동부(30), 팬유닛(40)으로 이루어진다. 여기서, 상기 시뮬레이터 장치는 군부대 등지에서 고공강하 훈련의 장비로 사용하거나 위락시설의 고공강하 시뮬레이터 체험장비로 사용되는 것으로 본 실시 예에서는 훈련이나 체험을 "체험"으로 통합하여 지칭하며, 훈련자와 체험자를 "체험자"로 통합하여 지칭하기로 한다.

상기 본체(10)는 내측에 고공강하 체험을 하기 위한 체험공간(S)이 형성되고, 그 상, 하부에 고공강하 체험을 실시하기 위한 각 구성이 설치될 공간을 제공한다.

상기 모션베이스(20)는 체험공간(S)의 상부에 설치되어 체험자를 견인하여 부양시키며 체험자의 고공강하 자세를 제어하게 된다.

상기 구동부(30)는 모션베이스(20)의 상부 본체(10)에 설치되어 모션베이스(20)의 승강 및 모션베이스(20)의 각도를 변환시켜 체험자의 고공강하 자세를 제어하기 위한 구동력을 제공하게 된다.

상기 팬유닛(40)은 본체(10)의 하측에 설치되어 모션베이스(20)에 의해 부양된 체험자의 부양을 보조하기 위한 상향풍을 생성하여 공급하도록 구성된다.

상기 모션베이스(20)는 구동판(21), 구동기구(22), 자세견인와이어(23)로 구성된다.

상기 구동판(21)은 구동부(30)의 직하부에서 수평하게 배치된다.

상기 구동기구(22)는 도 4(체험자 기준 정면도면), 도 5(체험자 기준 측면도면)에서와 같이 구동부(30)에 설치되고 구동판(21)과 결합되어, 수평하게 배치된 상기 구동판(21)의 각도를 변환시키도록 구성된다. 이때, 상기 구동기구(22)는 3개의 액츄에이터가 구동부(30)에 설치되고, 상기 액츄에이터가 구동판(21)의 3지점에 결합되어 힌지결합되어 구동판(21)의 각도를 변환시키도록 한 구동력을 제공하도록 구성된다.

상기 자세견인와이어(23)는 구동판(21)의 하측에 설치되며 하네스(H)를 착용한 체험자의 어깨와 허리에 각각 결합되어, 체험자를 부양시키고 체험자의 자세를 변환시키기 위해 체험자를 견인하도록 구성된다. 구체적으로, 상기 자세견인와이어(23)는 숄더와이어(24), 웨이스트와이어(25)로 구성된다.

상기 숄더와이어(24)는 구동판(21)의 양측 전, 후단부에 일 끝단이 결합되고, 타측 끝단이 구동판(21) 양측과 대응되는 체험자의 양측 어깨지점 하네스(H)에 결합되어 구동판(21)의 각도변환에 의해 체험자의 고공강하 체험자세가 제어되도록 구성된다.

상기 웨이스트와이어(25)는 구동부(30)의 후단부에 설치된 윈치(26)에 일끝단이 결합되고, 타끝단이 체험자의 허리지점 하네스(H)에 Y 형태로 결합되어 윈치(26)의 구동에 의해 체험자의 허리를 승강시켜 고공강하 체험자세가 제어되도록 구성된다.

상기 팬유닛(40)은 본체(10)의 하측에 상향풍을 공급하기 위한 공급통로(41)가 형성되고, 상기 공급통로(41)에는 상향풍을 생성하기 위한 프로펠러(42)와 모터(43)가 설치된다.

이때, 상기 프로펠러(42)는 체험자 측으로 노출되지 않도록 하기 위해 공급통로(41)가 절곡형성되고, 절곡형성된 측으로 연장되어 설치된다.

도면 중 부호 G는 체험자가 착용하기 위한 HMD 고글이며, 이 고글의 내측에는 체험자가 고공강하 실사영상을 시청하며 고공강하 동작을 체험하도록 하기 위한 구성이며, 이를 위해 상기 고글(G)은 내부의 모니터, 스크린으로 영상을 전송하기 위한 통상의 영상전송장치를 수반한다.

<추가실시예>

도 6, 도 7은 본 발명에 의한 시뮬레이터 장치의 추가실시예 예시도이다.

도면을 참조하면, 추가실시예의 시뮬레이터 장치는 비행기에서 낙하를 시작하는 현실감을 제공하기 위한 초기낙하유닛(50)을 추가로 제시한다. 이를 위해 상기 초기낙하유닛(50)은 강하발판(51), 측방 팬유닛(52)으로 이루어진다.

상기 강하발판(51)은 본체(10)의 체험공간(S) 하부에 설치된다. 이와 같은 강하발판(51)은 비행기의 동체에서 이탈하기 위하여 비행기 문에 서있는 상태를 체험하기 위한 장치로, 체험자가 체험장비를 착용하고 올라선 후, 체험이 시작되면 체험자는 강하발판(51)에서 약간의 점프하고, 이때 강하발판(51)이 후방으로 후퇴함과 동시에 상기 모션베이스(20)가 구동되어 체험자가 고공강하 자세를 유지하도록 하게 된다.

상기 측방 팬유닛(52)은 체험자가 비행기에서 낙하를 시작할 때 체험자의 측방에서 바람을 공급하여 낙하초기의 체험상황을 보다 실제와 유사하도록 하기 위한 구성이다.

상기와 같은 추가실시예의 구성에 의해 체험자는 비행기에 탑승한 상태에서 고공강하하고, 이후 낙하산에 의해 낙하하여 지상에 착지하는 전과정을 체험할 수 있게 된다.

10: 본체 20: 모션베이스
30: 구동부 40: 팬유닛
50: 초기낙하유닛

Claims

내측에 고공강하 체험을 하기 위한 체험공간(S)이 형성되고, 그 상, 하부에 고공강하 체험을 실시하기 위한 각 구성이 설치될 공간을 제공하는 본체(10)와; 상기 체험공간(S)의 상부에 설치되어 체험자를 견인하여 부양시키며 체험자의 고공강하 자세를 제어하는 모션베이스(20)와; 상기 모션베이스(20)의 상부 본체(10)에 설치되어 모션베이스(20)의 승강 및 모션베이스(20)의 각도를 변환시켜 체험자의 고공강하 자세를 제어하기 위한 구동력을 제공하는 구동부(30)와; 상기 본체(10)의 하측에 설치되어 모션베이스(20)에 의해 부양된 체험자의 부양을 보조하기 위한 상향풍을 생성하여 공급하는 팬유닛(40);을 포함하며,
상기 모션베이스(20)는, 구동부(30)의 직하부에서 수평하게 배치된 구동판(21)과; 상기 구동부(30)에 설치되고 구동판(21)과 결합되어, 수평하게 배치된 상기 구동판(21)의 각도를 변환시키도록 한 구동기구(22)와; 상기 구동판(21)의 하측에 설치되며 하네스(H)를 착용한 체험자의 어깨와 허리에 각각 결합되어, 체험자를 부양시키고 체험자의 자세를 변환시키기 위해 체험자를 견인하는 자세견인와이어(23);를 포함하고,
상기 자세견인와이어(23)는, 구동판(21)의 양측 전, 후단부에 일 끝단이 결합되고, 타측 끝단이 구동판(21) 양측과 대응되는 체험자의 양측 어깨지점 하네스(H)에 결합되어 구동판(21)의 각도변환에 의해 체험자의 고공강하 체험자세가 제어되도록 하는 숄더와이어(24)와; 상기 구동부(30)의 후단부에 설치된 윈치(26)에 일끝단이 결합되고, 타끝단이 체험자의 허리지점 하네스(H)에 결합되어 윈치(26)의 구동에 의해 체험자의 허리를 승강시켜 고공강하 체험자세가 제어되도록 하는 웨이스트와이어(25);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 구동기구(22)는
3개의 액츄에이터가 구동부(30)에 설치되고, 액츄에이터가 구동판(21)의 3지점에 결합되어 힌지결합되어 구동판(21)의 각도를 변환시키도록 한 구동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 팬유닛(40)은
본체(10)의 하측에 상향풍을 공급하기 위한 공급통로(41)가 형성되고, 상기 공급통로(41)에는 상향풍을 생성하기 위한 프로펠러(42)와 모터(43)가 설치되며, 상기 프로펠러(42)는 체험자 측으로 노출되지 않도록 하기 위해 공급통로(41)가 절곡형성되고, 절곡형성된 측으로 연장되어 설치된 것을 특징으로 하는 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 본체(10)에는 체험공간(S)의 하부에 설치되어 비행기에서 점프하여 고공강하 자세를 유지하는 체험을 실시하기 위한 강하발판(51)이 갖추어지고, 상기 본체(10)의 측면에 설치되어 체험자가 비행기에서 낙하를 시작할 때 체험자의 측면으로 바람을 공급하여 낙하초기의 체험상황을 제공하기 위한 측방 팬유닛(52)이 갖추어진 초기낙하유닛(50);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치.