KR101682436B1 - L1 호흡법 연동 g벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터 - Google Patents

L1 호흡법 연동 g벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 사용자의 가슴을 압박하고, 조종력 재현 반력 장치의 반력을 제어하고, 모니터의 가시 범위를 제어하며, 더욱이 사용자의 L-1호흡 유무에 따라 액츄에이터, 조종력 재현 반력 장치, 모니터의 제어 강도를 가변함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있으며, 사용자의 생활습관, 신체능력에 따라 서로 다른 값을 가진 제어신호로서 동일한 상대적 G값을 제공함으로써, 사용자의 특성에 맞는 G포스의 체험이 가능한 L1호흡법 연동 G벨트 장치에 관한 것으로서, 사용자가 착석하는 시트; 상기 시트의 일측에 구비되는 샤프트; 상기 샤프트의 일측 단부에 결합되어 상기 샤프트를 회동시키는 액츄에이터; 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 회동에 따라 감기거나 풀리는 G벨트; 상기 G벨트의 일측에 결합되는 G패드; 상기 G벨트의 일측에 결합되는 G센서; 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 액츄에이터를 구동시켜 상기 G패드가 상기 사용자의 가슴을 압박하는 정도를 조절한다.

Description

L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터{Aircraft simulator having G-belt}
본 발명은, L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 사용자의 가슴을 압박하고, 조종력 재현 반력 장치의 반력을 제어하고, 모니터의 가시 범위를 제어하며, 더욱이 사용자의 L-1호흡 유무에 따라 액츄에이터, 조종력 재현 반력 장치, 모니터의 제어 강도를 가변함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있으며, 사용자의 생활습관, 신체능력에 따라 서로 다른 값을 가진 제어신호로서 동일한 상대적 G값을 제공함으로써, 사용자의 특성에 맞는 G포스의 체험이 가능한 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터에 관한 것이다.
비행 훈련은 통상 이론 교육, 신체 내성 훈련, 실전 비행 훈련의 세 단계로 이루어지고 있다. 이론 교육은 가속도에 대한 기본적인 지식을 습득하는 과정으로서, 지상에서 학술 강의로 진행된다. 이론 교육 후에는 원심 가속 장비 탑승을 통한 신체적 내성 훈련이 진행되는데, 이 과정에서 조종사는 가속도에 대한 신체적 체험과 신체적 내성 증진을 위한 L-1 호흡법을 학습한다. 이 두 과정을 마친 조종사만이 실제 비행 훈련에 투입될 수 있는데, 조종사는 이론 교육 및 신체 내성 훈련을 통해 배운 가속도에 대한 지식 및 내성 기법을 실제 비행에 적용하게 된다.
그러나, 현재의 가속도 훈련 체계는 몇 가지 제한점이 존재한다. 먼저, 원심 가속 장비를 활용한 신체 내성 훈련 과정에서 조종사는 단지 물리적 힘에 의한 가속도에만 노출될 뿐 변화하는 외부 환경에 대한 시각적 정보가 없다. 또한, 물리적 힘이 가해졌을때 신체에 어떠한 변화가 발생되는지에 대한 체감적 정보를 얻는 것이 상당히 제한적이다.
또한, 종래에는 G포스 상황에서 L1호흡법을 실시할 경우 신체에 어떠한 변화가 있는지, 외부 환경에 어떠한 변화가 있는지 시뮬레이션 단계에서 이를 체감할 수 있는 방법이 없어 실제 비행 훈련시에 이를 체험해야 하므로 만일의 사태에 대비하기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 시뮬레이션 상황에 따라 신체에 느껴지는 변화, 예를 들어 호흡 곤란, 근력 저하, 가시 범위 감소 등의 신체적 변화를 체감할 수 있는 장치의 개발이 필요로 하게 되었고, 또한, 이러한 G포스 상황에서 L1호흡법에 따라 외부 환경, 신채 내부의 변화를 체감할 수 있는 장치의 개발이 필요로 하게 되었다.
KR10-1350267(등록번호) 2014.01.06
본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 사용자의 가슴을 압박함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 L1호흡법 연동 G벨트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 조종력 재현 반력 장치의 반력을 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 L1호흡법 연동 G벨트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 모니터의 가시 범위를 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 L1호흡법 연동 G벨트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 L-1호흡 유무에 따라 액츄에이터, 조종력 재현 반력 장치, 모니터의 제어 강도를 가변함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 L1호흡법 연동 G벨트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 생활습관, 신체능력에 따라 서로 다른 값을 가진 제어신호로서 동일한 상대적 G값을 제공함으로써, 사용자의 특성에 맞는 G포스의 체험이 가능한 L1호흡법 연동 G벨트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 사용자가 착석하는 시트; 상기 시트의 일측에 구비되는 샤프트; 상기 샤프트의 일측 단부에 결합되어 상기 샤프트를 회동시키는 액츄에이터; 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 회동에 따라 감기거나 풀리는 G벨트; 상기 G벨트의 일측에 결합되는 G패드; 상기 G벨트의 일측에 결합되는 G센서; 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 액츄에이터를 구동시켜 상기 G패드가 상기 사용자의 가슴을 압박하는 정도를 조절한다.
본 발명의 상기 G센서는 상기 사용자의 복부 움직임 정보를 상기 제어부에 제공하고, 상기 제어부는 상기 G센서의 센싱값을 토대로 상기 사용자의 호흡 상태를 판별한다.
본 발명은, 상기 시트의 전방에 구비되는 조종력 재현 반력 장치;를 더 포함하며, 상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 제어하되, 상기 사용자의 호흡 상태에 따라 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 가변시킨다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 사용자의 호흡 상태가 L-1호흡을 제대로 수행하고 있지 않은 것으로 판단되면 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 더욱 강하게 설정한다.
본 발명은, 상기 시트의 전방에 구비되는 모니터;를 더 포함하며, 상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 모니터의 가시 범위를 상기 모니터의 외곽으로부터 제한하여 제어하되, 상기 사용자의 호흡 상태에 따라 상기 모니터의 가시 범위를 가변시킨다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 사용자의 호흡 상태가 L-1호흡을 제대로 수행하고 있지 않은 것으로 판단되면 상기 모니터의 가시 범위를 더욱 제한한다.
본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 사용자의 가슴을 압박함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력을 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 모니터(400)의 가시 범위를 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 L-1호흡 유무에 따라 액츄에이터(130), 조종력 재현 반력 장치(300), 모니터(400)의 제어 강도를 가변함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 생활습관, 신체능력에 따라 서로 다른 값을 가진 제어신호로서 동일한 상대적 G값을 제공함으로써, 사용자의 특성에 맞는 G포스의 체험이 가능한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터의 사시도.
이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 사용자가 착석하는 시트(11)와, 시트(11)의 일측에 구비되는 샤프트(120)와, 샤프트(120)의 일측 단부에 결합되어 샤프트(120)를 회동시키는 액츄에이터(130)와, 샤프트(120)에 결합되어 샤프트(120)의 회동에 따라 감기거나 풀리는 G벨트(110)와, G벨트(110)의 일측에 결합되는 G패드(100)와, G벨트(110)의 일측에 결합되는 G센서(200)와, 액츄에이터(130)의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
시트(11)는, 좌판 및 좌판의 후방에서 상방으로 형성되는 등판을 포함하여 구성되어서 사용자가 착석할 수 있도록 구성된다.
시트(11)의 일측, 바람직하게는 시트(11)의 후방 또는 시트(11)의 등판 내측으로는 샤프트(120)가 회동 가능하게 구비되며, 샤프트(120)의 외주연에 일단이 결합된 G벨트(110)가 시트(11)의 전방으로 노출된다.
또한, 시트(11)의 일측에는 액츄에이터(130)가 구비되며, 액츄에이터(130)는 시트(11)의 일측에 결합되거나 또는 시트(11)가 안착된 콕핏(10)의 일측에 결합될 수 있다.
콕핏(10)은 시트(11)가 안착될 수 있도록 시트(11)의 안착 공간을 제공하며, 비행 시뮬레이터의 외형을 이루는 역할을 한다. 이러한 콕핏(10)의 내측으로는 조종력 재현 반력 장치(300)가 더 구비될 수 있으며, 콧핏의 내측 또는 상부로 모니터(400)가 구비될 수 있다. 한편 콕핏(10) 내부에는 액츄에이터(130)의 구동력을 제어하거나 G센서(200)로부터 센싱값을 전송받아 처리하는 제어부가 구비될 수 있다.
샤프트(120)는, G벨트(110)를 감거나 푸는 동작으로서 G벨트(110)에 결합된 G패드(100)가 사용자의 가슴을 압박할 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위하여 시트(11)의 일측에 회동 가능하게 구비되어서 그 일단이 액츄에이터(130)에 결합된다.
이러한 샤프트(120)는 시트(11)의 후방 또는 시트(11)의 등판 내부 양측 사이드에 쌍으로 구비되어서 G벨트(110)를 두 샤프트(120)에서 동시에 감거나 풀 수 있도록 구성되며, 이를 통해 G벨트(110)에 결합된 G패드(100)가 어느 한 쪽 방향으로 쏠리지 않고 사용자의 가슴을 압박할 수 있도록 한다.
액츄에이터(130)는, 샤프트(120)의 일단에 결합되어서 샤프트(120)를 회동시킴으로써 샤프트(120)의 외주연에 결합된 G벨트(110)가 감기거나 풀리도록 하는 역할을 한다. 이러한 액츄에이터(130)는 제어부의 제어에 의해 구동되며, 제어 오류시 사용자의 가슴을 과하게 압박할 경우에 대비하여 자체적으로 일정 수준의 회전 반발력 이상에서 구동이 멈추도록 안전회로가 구비될 수 있다. 또한, 액츄에이터(130)는 샤프트(120)와 마찬가지로 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.
G벨트(110)는, 샤프트(120)의 외주연에 일단이 결합되어 샤프트(120)의 회동에 따라 샤프트(120)에 감기거나 풀리게 되며, 일측에 G패드(100)가 연결되어서 감김 동작시 사용자의 가슴을 조여 압박할 수 있도록 구성된다. 이러한 G벨트(110)는 하나의 샤프트(120)에서 다른 샤프트(120)까지 일체로 구성될 수 있으나, 샤프트(120)와의 결합을 견고히 하고 사용자의 착용시 편리성을 도모하기 위하여 두 개의 G벨트(110)가 하나의 세트로 구성되어 각각의 G벨트(110)의 일측 단부가 두 샤프트(120)에 각각 결합되고, 두 G벨트(110)의 타측 단부에 G패드(100)가 결합되는 구성으로 이루어질 수 있다. 이때 G패드(100)는 좌우 두개의 조각으로 구성되어 각각의 G패드(100)가 두 G벨트(110)에 결합되고, G패드(100) 상호간을 결합하는 방식으로 착용할 수 있고, G패드(100)가 하나의 조각으로 구성된 경우 G패드(100)의 일측 단부는 두 G벨트(110) 중 하나에 결합되고, G패드(100)의 타측 단부는 두 G벨트(110) 중 나머지 하나의 G벨트(110)에 탈착 가능한 형태로 구성될 수 있다.
한편, G벨트(110)는 사용자의 가슴을 균일하게 압박할 수 있도록 복수개가 마련되어 G패드(100)의 상하 부위에 고르게 결합될 수 있다.
G패드(100)는, G벨트(110)의 일측에 결합되어 G벨트(110)가 샤프트(120)에 감길 때 사용자의 가슴을 압박하는 역할을 하며, 이를 위하여 넓은 면을 갖는 두꺼운 패드 형상으로 형성된다. 이러한 G패드(100)는 하나의 조각으로 구성되어 일측은 G벨트(110)에 결합되고 다른 일측은 G벨트(110)에 탈착 가능하도록 구성되거나, 또는 두 개의 조각으로 구성되어 각각의 타측 단부가 G벨트(110)에 각각 결합되고, 두 G패드(100)의 일측 단부끼리 결합하는 방식으로 구성될 수 있다.
G센서(200)는, G벨트(110) 또는 G패드(100)의 일측에 결합되어서 사용자의 들숨 날숨시 변화하는 G값을 이용하여 사용자의 호흡 상태를 감지하는 역할을 한다. 이러한 G센서(200)는 사용자의 배 부위에 위치되는 것이 바람직하며, 이는 L-1호흡법의 특성상 가슴보다는 배 부위의 위치 변화를 측정하는 것이 L-1호흡의 측정에 용이하기 때문이다.
조종력 재현 반력 장치(300)는, 시트(11)의 전방에 구비되는 손잡이와 페달을 포함하여 구성되며, 시뮬레이션상 G값에 따라 반력이 가변됨으로써 사용자로 하여금 실제 비행기를 조종할때와 유사한 조종 반력을 제공하는 역할을 한다. 이러한 조종력 재현 반력 장치(300)는 급선회 등 비행기에 작용하는 외력이 큰 경우 강한 반력을 제공하는 등의 동작을 하게 되며, 하술할 제어부의 동작에 따라 그 반력이 가변된다.
모니터(400)는, 시트(11)의 전방에 구비되어 시뮬레이션 영상을 출력하는 역할을 하며, 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 가시범위가 가변된다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 사람은 강한 G포스를 받을수록 주변 배경이 어두워지는 특성이 있는데, 이를 구현하기 위하여 시뮬레이션상 G포스가 발생되는 경우에는 모니터(400) 외곽 부분이 어두워지고, 더욱 강한 G포스가 발생될수록 모니터(400)의 외곽 부분에서 모니터(400)의 중앙부를 향하여 어두워지는 부위가 넓어지도록 제어된다. 이러한 모니터(400)는 하술할 제어부의 동작에 따라 가시 범위가 가변된다.
제어부는, 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 액츄에이터(130)를 구동시켜 사용자의 가슴이 압박될 수 있도록 하며, 또한, G값을 토대로 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력을 가변시키거나 모니터(400)의 가시 범위를 가변시키는 역할을 한다.
이러한 제어부는 사용자의 현재 상태에 따라 액츄에이터(130)의 구동력, 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력, 모니터(400)의 가시 범위를 추가로 제어하게 되는데, 이때 사용자의 현재 상태에 대한 정보로서 G센서(200)를 통하여 사용자의 호흡 상태를 판별한다.
실제 비행시 강한 G포스를 받을 때 L-1 호흡법을 실시하게 되면 G포스에 대한 내성이 생기고 보다 넓은 시야의 확보 및 보다 큰 근력을 낼 수 있는 상태가 된다.
본 발명에서는 이러한 실제 비행 상황을 재현하기 위하여, 시뮬레이션상 설정된 G값에 따라 제어부가 각 구성들의 구동력을 제어하되, G센서(200)를 통해 입력받은 값을 분석한 결과 사용자가 현재 L-1호흡을 수행하고 있는 것으로 판단되면 액츄에이터(130)의 구동력을 약하게 조정하거나 소량 역방향으로 구동하여 가슴의 압박을 해제하며, 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력을 약하게 조정하고, 모니터(400)의 가시 범위를 보다 넓게 조정한다.
그러나, G센서(200)를 통해 입력받은 값을 분석한 결과 사용자가 현재 L-1호흡을 수행하고 있지 않은 것으로 판단되면, 액츄에이터(130)의 구동력을 강하게 조정하여 사용자의 가슴을 보다 압박하고, 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력을 강하게 조정하며, 모니터(400)의 가시 범위를 보다 좁게 조정한다. 이로서 사용자는 시뮬레이션 도중 L-1호흡을 할 때와 하지 않을 때의 차이를 보다 명확히 체험할 수 있게 된다.
한편, 실제 비행시 느끼는 G포스의 값은 사용자들마다 달라질 수 있는데, 이를 좀 더 상세히 설명하면, G포스는 센서에 의해 측정되는 절대G 값과, 사용자의 생활습관, 신체적 특성에 따라 가변되는 상대적G 값으로 구분되는데, 비행 훈련시 느껴지는 신체의 변화 훈련을 위해서는 사용자별로 동일한 G포스가 느껴지도록 하여야 한다.
따라서, 본 발명에서는 사용자의 생활습관, 신체적 특성에 따른 상대적G 값을 동일하게 하기 위하여 생활변수 및 생리변수를 설정하고, 이에 따른 바이오 내성치, L-1호흡 내성치를 계산하여 체감비를 추정함으로써, 각 구성을 체감비에 따라 제어하여 사용자별로 동일한 시뮬레이션이 적용될 수 있도록 하였다.
먼저, 바이오 내성치의 계산을 위하여 제어부는 사전에 각 사용자들의 생활습관, 신체적 특성 등의 변수를 입력받으며, 이때 입력받는 생활변수는 음주 정도, 흡연량, 흡연 기간, 피로도, 운동량 정보가 포함되며, 생리변수는 혈압 및 근력이 포함된다. 각 생활변수 및 생리변수의 항목들은 그 정도에 따라 0 이상 100 이하의 값이 설정된다.
생활변수의 값 설정의 일례를 다음 표에 도시하였다.
종류 음주정도 흡연량 흡연 기간 피로도 운동량
범위 값 범위 값 범위 값 범위 값 범위 값
값 무음주 0 비흡연 0 비흡연 0 상쾌 0 매일 0
미취 30 반갑이하 30 1년이하 30 경피로 30 주3일이상 30
경취 60 반갑이상 60 1~3년 60 중피로 60 주1~3일 60
만취 100 한갑이상 100 3년이상 100 과피로 100 거의안함 100
한편, 상리변수의 값 설정의 일례를 다음 표에 도시하였다.
종류 최고혈압 최저혈압 근력
범위 값 범위 값 범위 값
값 150~160 100 100~110 100 상 0
140~149 60 90~99 50 중 50
130~139 30 80~89 0 하 100
120~129 0 70~79 0
110~119 0 60~69 50
100~109 30 50~59 100
또한, 생활변수 및 생리변수들은 그 중요도에 따라 가중치가 설정되는데, 이때 설정되는 가중치는 생활변수 및 생리변수 모두의 가중치를 합한 값이 1.0이 되도록 적절히 조정된다.
이러한 바이오 내성치는 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같이, 신체 능력의 저하를 야기하는 항목일수록 높은 값이 적용된 것을 알 수 있다.
바이오 내성치의 계산식은 다음과 같이 정의된다.
바이오 내성치의 최대값을 kBIOmax, 각 생활변수의 값에 각 생활변수의 가중치를 곱한 결과값의 합을 kLmL, 각 생리변수의 값에 각 생리변수의 가중치를 곱한 결과값의 합을 kPmP라 할 때, 바이오 내성치 kBIO는,
Figure 112015042659006-pat00001
로 정의된다.
즉, 바이오 내성치는 각 생활변수의 값과 각 생활변수의 가중치를 곱한 결과값에 비례하고, 각 생리변수의 값과 각 생리변수의 가중치를 곱한 결과값의 합에 비례하게 되는 것이다.
한편, L-1호흡 내성치의 계산을 위하여 제어부는 G센서(200)를 통해 실시간으로 사용자의 L-1호흡 유무를 입력받는다. 또한, G센서(200)의 변화량을 토대로 호흡량을 추정하며, 이러한 정보를 토대로 L-1호흡 내성치를 계산하게 되는데, L-1호흡 내성치의 정의는 다음과 같다.
L-1호흡에 의해 센서에 추정되는 호흡량을 SL1(t), L-1호흡 실시 중 현재 시간을 tnow, L-1호흡이 내성 변화에 영향을 미치는 시간을 told라 할 때, L-1호흡에 의한 내성치 BL1은,
Figure 112015042659006-pat00002
로 정의되며, BL1의 값은 1.0 이상 1.5 이하의 값을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 조종사가 충실히 L-1호흡을 실시할 경우 L-1호흡 내성치가 증가하게 되며, L-1호흡 내성치가 증가할수록 상대적 G값이 감소하여 동일 조건에서 G포스에 견디기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 체감비는 L-1호흡 내성치에 반비례하게 된다.
이러한 바이오 내성치 및 L-1호흡 내성치와 상대적 G값의 상관관계를 토대로 절대적 G값(GA)에 대한 상대적 G값(GR)의 계산은 다음과 같다.
Figure 112015042659006-pat00003
즉, 상대적 G값은 바이오 내성치에 비례하고, L-1호흡 내성치에 반비례하게되며, 이러한 정보를 토대로, 사용자별 동일한 G포스의 체감을 위해서는 상대적 G값을 통일해야 하므로, 결과적으로 제어부의 최초 제어 신호에 체감비의 역수, 즉, 바이오 내성치의 역수 및 L-1호흡 내성치를 곱하여 최종 제어 신호를 생성함으로써 상대적 중력 체감이 이루어질 수 있도록 한다.
이러한 제어 신호의 값은, 최초 제어 신호의 값을 CS, 최종 제어 신호의 값을 CE라 할 때,
Figure 112015042659006-pat00004
와 같이 정의될 수 있다.
따라서, 이러한 방법으로 제어부의 액츄에이터(130) 구동력, 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력, 모니터(400)의 가시 범위를 조절하게 되며, 사용자들의 반응을 피드백하여 각 변수들의 가중치 및 값을 상세 조정함으로써 시뮬레이션이 진행될수록 더욱 정확한 상대적 G값을 제공할 수 있게 된다.
한편, 상대적 G값에 의해 가변 제어되는 G벨트(110)의 압박은 조종사가 G벨트(110)로부터 미세한 압박을 받을 경우 조종사의 복장으로 인해 그 영향을 거의 느낄 수 없는 문제가 있다. 따라서, 상대적 G값이 1.0 이하인 경우에는 액츄에이터(130)의 구동을 실시하지 않는다. 반면, 상대적 G값이 7.0 이상인 경우에는 액츄에이터(130)의 구동을 더이상 강하게 실시하지 않게 되는데, 실제 비행기의 경우 최신 전투기를 제외한 대부분의 전투기의 한계 G값이 7.0G까지이기 때문이다.
이를 토대로 하여 상대적 G값과 사용자가 G벨트(110)와 G패드(100)를 통해 체감으로 느끼는 심리적 강도와의 관계를 로그함수가 되도록 하여 다음과 같은 수식으로 표현하였다. 이때 조종사가 가장 민감하게 감각을 느낄 수 있는 상대적 G값은 3.0G가 되도록 하였다.
1) GR≤1.0 인 경우
Figure 112015042659006-pat00005
2) 1.0 ＜ GR ≤ GRfeel 인 경우
Figure 112015042659006-pat00006
3) GRfeel ＜ GR ≤ GRmax 인 경우
Figure 112015042659006-pat00007
4) GRmax ＜ GR 인 경우
Figure 112015042659006-pat00008
이때, Fbelt는 G벨트(110)에 작용하는 힘, Fbeltmax는 G벨트(110)에 작용하는 최대 힘, Fbeltfeel은 조종사가 감각할 수 있는 G벨트(110)의 최소 힘, GR은 상대적 G값, GRmax는 상대적 G값의 최대값, GRfeel은 조종사가 민감하게 감각할 수 있는 상대적 G값을 나타낸다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 사용자의 가슴을 압박함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 조종력 재현 반력 장치(300)의 반력을 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션 상황에 따른 G포스의 값에 따라 모니터(400)의 가시 범위를 제어함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 L-1호흡 유무에 따라 액츄에이터(130), 조종력 재현 반력 장치(300), 모니터(400)의 제어 강도를 가변함으로써, 실제 비행기를 조종하는듯한 체감을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 사용자의 생활습관, 신체능력에 따라 서로 다른 값을 가진 제어신호로서 동일한 상대적 G값을 제공함으로써, 사용자의 특성에 맞는 G포스의 체험이 가능한 효과가 있다.
10 : 콕핏 11 : 시트
100 : G패드 110 : G벨트
120 : 샤프트 130 : 액츄에이터
200 : G센서 300 : 조종력 재현 반력 장치
400 : 모니터

Claims (6)

  1. 사용자가 착석하는 시트;
    상기 시트의 일측에 구비되는 샤프트;
    상기 샤프트의 일측 단부에 결합되어 상기 샤프트를 회동시키는 액츄에이터;
    상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 회동에 따라 감기거나 풀리는 G벨트;
    상기 G벨트의 일측에 결합되는 G패드;
    상기 G벨트의 일측에 결합되어 상기 사용자의 복부 움직임 정보를 측정하는 G센서;
    상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 액츄에이터를 구동시켜 상기 G패드가 상기 사용자의 가슴을 압박하는 정도를 조절하되, 상기 G센서로부터 입력받은 측정값을 토대로 상기 사용자의 호흡 상태를 판별하는 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트의 전방에 구비되는 조종력 재현 반력 장치;
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 제어하되, 상기 사용자의 호흡 상태에 따라 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 가변시키는 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 G센서로부터 입력받은 상기 G센서의 변화량을 토대로 추정되는 호흡량을 SL1(t),
    L-1호흡 실시 중 현재 시간을 tnow,
    L-1호흡이 내성 변화에 영향을 미치는 시간을 told라 할 때,
    Figure 112016076115843-pat00010

    인 L-1 호흡에 의한 내성치 BL1을 계산하고,
    상기 L-1 호흡에 의한 내성치 BL1의 크기에 반비례하도록 상기 조종력 재현 반력 장치의 반력을 가변하는 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트의 전방에 구비되는 모니터;
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 시뮬레이션 상황에 따른 G값을 토대로 상기 모니터의 가시 범위를 상기 모니터의 외곽으로부터 제한하여 제어하되, 상기 사용자의 호흡 상태에 따라 상기 모니터의 가시 범위를 가변시키는 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
    L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 G센서로부터 입력받은 상기 G센서의 변화량을 토대로 추정되는 호흡량을 SL1(t),
    L-1호흡 실시 중 현재 시간을 tnow,
    L-1호흡이 내성 변화에 영향을 미치는 시간을 told라 할 때,
    Figure 112016076115843-pat00011

    인 L-1 호흡에 의한 내성치 BL1을 계산하고,
    상기 L-1 호흡에 의한 내성치 BL1의 크기에 반비례하도록 상기 모니터의 가시 범위를 가변하는 L1 호흡법 연동 G벨트 장치가 구비된 비행 시뮬레이터.
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