KR101916838B1 - 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치는, 지면에 설치되는 판재형상의 베이스유닛 및 이 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 설치되되 그 상부로 차량이 올려지는 탑재공간을 제공하는 가동유닛; 상기 베이스유닛과 가동유닛의 사이에 설치되어 차폭방향으로 기울어짐을 유도하는 롤링유닛 및 상·하 방향으로 탄성지지력을 작용하는 밸런스유닛; 상기 가동유닛의 상부에 설치되어 차량의 바퀴가 구름 접촉되는 것에 의해 순환 이동되는 트랙벨트 및 이 트랙벨트에 연결되어 연동 회전되어 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈을 구비한 관성유닛; 상기 가동유닛에 일단이 고정되고 타단은 트랙벨트와 위치 간섭없이 상기 차량의 전륜 또는 후륜측 차체하부를 고정 지지하도록 구비되어 조향방향에 따라 회전되게 구비되는 조향연동유닛으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치는, 실제 도로 주행환경과 유사한 물리적 주행환경의 구현을 통해 차량의 움직임을 능동적으로 구현 및 해석할 수 있으므로 이를 바탕으로 한 자율주행 빅데이터 수집이 가능할 뿐만 아니라 오락이나 기타 어려 콘텐츠로의 적용이 가능하므로 제품에 대한 만족도를 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
또한 여러 가지 환경의 주행을 하기 원하는 사용자라면 실제 운행시 느낄 수 있는 생생한 운전시의 느낌을 체감할 수 있기 때문에 다양한 게임요소를 가진 콘텐츠로의 활용이 가능하고, 차별화된 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 글로벌 자동차 시장을 대상으로 실제 주행과 유사한 환경을 제공하는 신뢰성 높은 자율주행 시뮬레이터의 개발을 통해 국산화가 가능할 뿐만 아니라 글로벌 자동차 시장을 대상으로 판로를 개척하여 수출할 경우 큰 재원창출이 기대되며, 자율주행 시장에 부합하는 인력에 대한 고용증대 및 4차 산업에 대비하여 국내외 산업 및 국가 기술경쟁력의 제고가 가능한 산업상 대단히 유용한 효과가 기대된다.

Description

자율 주행차량용 시뮬레이션 장치{simulation simulator for self-driving car}

본 발명은 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 도로 주행환경과 유사한 물리적 주행환경을 제공하여 차량의 다양한 움직임을 능동적으로 반영함으로써 높은 신뢰도를 보장할 수 있는 자율주행 관련 빅데이터의 수집을 가능하게 하고 오락이나 기타 여러 콘텐츠로의 활용이 가능한 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

최근 들어 정보통신기술(information and communications technology)를 기반으로 자율주행과 관련한 많은 기술이 개발되고 있으며, 자율 주행시스템은 도로맵 정보를 바탕으로 위성항법장치(GPS;,Global Positioning System)를 이용한 위치정보 및 각종 센서에서 취득한 신호를 이용하여 도로상에서 차량의 주행을 자동으로 제어하면서 운행시킬 수 있다.

이러한 자율 주행시스템을 기반으로 한 자율주행차량(self-driving car)은 운전자가 브레이크, 조향휠, 가속페달 등을 직접적으로 조작 제어하지 않아도 주행시 외부정보 감지 및 처리기능을 가지고 도로 및 그 주변 환경을 인식하여 주행경로를 자체적으로 결정하며 자체의 동력을 이용하여 독립적으로 주행하는 차량을 지칭하는 것으로, 이러한 자율 주행차량은 여러분양의 기술들을 필요로 하지만 가장 근본적인 기술은 안전하고 빠른 최적의 경로를 통해 주어진 목적지까지 자율적으로 주행해 가는 자율주행(Autonomous Navigation) 기술이다.

한편, 자율주행기술은 자율 주행차량에 장착된 센서의 탐지영역을 기준으로 전역경로계획(Global Path-Planning, GPP)과 지역경로계획(Local Path-Planning, LPP)과 같이 계층적으로 구분되며, 상기 전역경로계획은 숙고적인 계층으로서 미리 제공된 DEM(Digital Elevation Map)/DSM(Digital Surface Map) 및 FDB(Feature Data Base)를 기반으로 산이나 호수와 같은 대규모의 지형적 특성 그리고 임무위험도를 고려하여 주어진 목적지까지의 합리적인 경로설정을 오프라인상에서 수행하는 것을 뜻하며, 상기 지역경로계획은 보다 반응적인 계층으로서 다양한 센서를 통해 가장 최근에 획득한 대략 수십 미터 이내의 월드모델링 데이터로부터 지형의 경사도 및 거칠기(roughness)와 같은 지형정보와 다양한 장애물 정보를 추출하고 이를 활용하여 전역경로계획에서 생성한 다음 경유지까지의 이동경로를 안전성(safety)과 안정성(stability) 관점에서 실시간으로 설정하는 것을 뜻한다.

이러한 자율 주행차량은 안전성이 확보된다고 하여도 운전자가 개입하여 주행하는 일반차량 들과 혼재하여 도로를 주행해야 하므로, 예측 불가능한 상황이 발생하는 경우에도 능동적인 운행을 지속할 수 있는 대안이 요구되고 있으며, 이러한 대안중의 하나는 다양한 주행조건에서 자율주행을 실시하여 방대한 양의 빅데이터를 수집하고 이를 알고리즘화하는 것이다.

종래 기술에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이터는 실제 도로에서 운행시 사고발생의 위험이 크기 때문에 제한된 도로 또는 테스트용 도로에서 반복적으로 주행을 하여 데이터를 취득하거나, 또는 컴퓨터 해석(CAE)만으로 결과 값을 취득하는 방법이 있으나, 제한된 도로나 모의도로의 주행 테스트는 도로 조건등이 제한적이어서 다양한 변수를 적용한 데이터의 취득이 곤란하고, 컴퓨터 해석의 경우에는 실제 주행시의 결과값과 편차가 큰 문제점이 있었다.

즉, 자율 주행차량을 실제 도로에서 운행하는 경우 여러 복합적인 주행 환경을 조성하고, 그 조건하에서 주행데이터를 수집하여야 하나 현실적으로 많은 문제점이 있었다.

즉, 실제 도로에서 GPS가 동작하지 않은 상태로 주행이 이루어지도록 하거나, 또는 공사나 사고 등으로 인해 차량에 탑재된 지도 데이터와 실제 도로 환경이 다르도록 하여 주행테스트를 실시하거나, 또는 노면의 상태(빗길, 눈길, 흙길, 자갈길, 아스팔트, 비포장도로 등), 환경(눈,비, 바람 등), 온도 등에 따라 다른 주행조건을 부여해야 하는데, 이 모든 주행환경을 실제로 재현하기 위해서는 비용과 시간이 과도하게 요구될 뿐만 아니라 여러 제약조건이 많기 때문에 결과적으로 자율주행 데이터 수집에 많은 어려움이 있는 것이다.

또한, 일부 운전자들은 실제 예측이 곤란한 상황에서의 주행조건에서 운행을 하기를 원하고 있으나 실질적으로 구현할 수 없는 문제점이 있었고, 기존의 시뮬레이터들은 단순히 차량을 탑재한 상태에서 여러 가지 환경들을 디스플레이로만 구현됨에 따라 실제 차량의 주행에 따른 반응을 체감할 수 없는 단점으로 인해 자율 주행차량의 주행 품질을 개선시기 곤란한 문제점을 초래하고 있다.

공개특허공보 제10-2014-0144919호(2014.12.22.), ‘가상현실에서 변동되는 장애물 정보를 반영한 무인자동차의 자율 주행 시뮬레이션 시스템’ 공개특허공보 제10-2014-0144921호(2014.12.22.),‘가상현실을 이용한 무인 자동차의 자율 주행 시뮬레이션 시스템’ 등록특허공보 제10-1832918호(2018.02.21.), ‘자율주행 자동차 영상인식 주행시험 시뮬레이션 시스템’ 등록특허공보 제10-1647061호(2016.08.03.) ‘무인자율주행 차량의 주행경로 생성방법 및 장치’

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 주행환경을 물리적으로 구현 가능하도록 하여 자율주행 데이터의 확보시 비용과 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 실제 주행 환경에 따른 차량의 움직임이 발생되므로 자율 주행차량의 주행품질을 개선시킬 수 있는 데이터로의 활용이 가능하고, 오락 등의 콘텐츠로의 활용시 탑승자의 대리만족과 재미를 더해주는 신뢰성 높은 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 구조가 간소하여 경제적인 생산과 운영이 가능할 뿐만 아니라 설치면적이 제한적이어서 공간적 제약으로 인한 폐단을 해소하고 다양한 주행조건의 구현을 통한 자율 주행차량의 빅데이터 수집과 구축을 용이하게 실현시킬 수 있는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 아스팔트, 눈, 빗길, 흙길, 비포장 노면 등의 도로 조건별로 마찰계수를 유사하게 구현한 트랙벨트를 적용시킴으로써 실제 노면 주행과 유사한 주행조건에서의 데이터 수집 및 구축이 가능한 시뮬레이터의 제작을 가능하게 하고, 실제 차량의 조향장치와 동일한 조건의 조향장치를 적용하여 조향에 따른 차량의 움직임을 정확하게 재현할 수 있도록 하고, 실제 차량 또는 시뮬레이션용 차량을 탑재하여 전,후륜 구동에 따른 움직임을 재현할 수 있는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치는, 지면에 설치되는 판재형상의 베이스유닛 및 이 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 설치되되 그 상부로 차량이 올려지는 탑재공간을 제공하는 가동유닛; 상기 베이스유닛과 가동유닛의 사이에 설치되어 차폭방향으로 기울어짐을 유도하는 롤링유닛 및 상·하 방향으로 탄성지지력을 작용하는 밸런스유닛; 상기 가동유닛의 상부에 설치되어 차량의 바퀴가 구름 접촉되는 것에 의해 순환 이동되는 트랙벨트 및 이 트랙벨트를 구동 제어하는 기어모듈로 이루어진 관성유닛; 상기 가동유닛에 일단이 고정되고 타단은 트랙벨트와 위치 간섭없이 상기 차량의 전륜 또는 후륜측 차체하부를 고정 지지하도록 구비되어 조향방향에 따라 회전되게 구비되는 조향연동유닛으로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 롤링유닛은, 상기 베이스유닛의 상면 전,후 방향으로 복수 설치되는 것으로 반원기둥 형상으로 돌출되는 롤링축 및 상기 롤링축에 대응하는 상기 가동유닛의 저면에 고정 설치되는 것으로 상기 롤링축이 슬라이드 삽입될 수 있도록 대응되는 반원형의 홈을 형성한 롤링가이드로 구성되고;,

상기 밸런스유닛은 상기 베이스유닛에 하단부가 고정되고 상단부는 상기 가동유닛에 슬라이드 끼움되는 밸런스축 및 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이의 밸런스축 일단에 구비되어 탄성지지력을 작용하는 밸런스 스프링으로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 가동유닛은,차량을 올려 놓을 수 있을 정도의 면적을 갖는 판재형상의 가동프레임과; 상기 가동프레임의 좌,우측에 수직하게 설치되는 것으로 상기 트랙벨트를 순환 회전되게 지지하는 축이 설치되는 한 쌍의 사이드프레임과; 상기 한 쌍의 사이드프레임에 양단이 결합 고정되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜과 간섭되지 않도록 배치되는 것으로 상기 조향연동유닛이 설치되는 지지프레임으로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 가동유닛에 설치되어 회전되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜에 근접하는 위치에 차폭 방향으로 배치되는 구동축; 상기 구동축과 대응하는 차량의 후륜 또는 전륜측에 차폭방향으로 배치되어 회전 가능하게 구비되는 종동축; 상기 구동축과 종동축을 순환되도록 구비되는 것으로 상면에 차량의 전륜과 후륜이 구름접촉되는 트랙벨트; 상기 구동축에 연결되어 연동 회전되어 회전 속도비를 변환시키는 것으로는 상기 가동유닛의 일측에 설치되어 관성모멘트를 생성하는 기어모듈로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 조향연동유닛은, 차체의 하부 일측에 접촉하여 고정지지력을 작용하는 서포트 브라켓트와; 상기 서포트 브라켓트를 회전 가능하게 축지지하는 것으로 상기 가동유닛에 일단이 고정 설치되는 스러트 베어링으로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 기어모듈은, 외부 일측에 기어비 변속 조작이 가능하도록 구비된 변속레버와, 상기 기어모듈을 구성하는 기어 중 어느 하나의 기어에 축결합되어 일체로 회전되는 원판 형상의 무게추로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 관성유닛은 차량의 속도를 감지하는 차속센서로부터 감지정보를 인가받는 컨트롤러와, 이 컨트롤러로부터 제어신호를 인가받아 구동 회전되는 것으로 상기 구동축에 연결되어 선택적으로 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치는, 실제 도로 주행환경과 유사한 물리적 주행환경의 구현을 통해 차량의 움직임을 능동적으로 구현 및 해석할 수 있으므로 이를 바탕으로 한 자율주행 빅데이터 수집이 가능할 뿐만 아니라 오락이나 기타 어려 콘텐츠로의 적용이 가능하므로 제품에 대한 만족도를 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.

즉, 실제 도로주행을 하지 않고도 다양한 도로 주행환경을 구현할 수 있으므로 자율주행 백데이터 취합을 통한 자율 주행차량의 신뢰성 확보 및 돌발 상황시 예측 프로그램이 가능하여 데이터 수집을 기반으로 하는 사용자라면 이에 소요되는 비용과 시간을 획기적으로 절약하고 이를 겅험할 수 있는 콘텐츠 장비의 제작이 가능하다.

또한 여러 가지 환경의 주행을 하기 원하는 사용자라면 실제 운행시 느낄 수 있는 생생한 운전시의 느낌을 체감할 수 있기 때문에 다양한 게임요소를 가진 콘텐츠로의 활용이 가능하고, 차별화 된 재미와 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 글로벌 자동차 시장을 대상으로 실제 주행과 유사한 환경을 제공하는 신뢰성 높은 자율주행 시뮬레이터의 개발을 통해 국산화가 가능할 뿐만 아니라 글로벌 자동차 시장을 대상으로 판로를 개척하여 수출할 경우 큰 재원창출이 기대되며, 자율주행 시장에 부합하는 인력에 대한 고용증대 및 4차 산업에 대비하여 국내외 산업 및 국가 기술경쟁력의 제고가 가능한 산업상 대단히 유용한 효과가 기대된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 주행테스트를 위한 차량이 탑재된 상태를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 측면에서 바라본 도면,
도 3은 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 위에서 바라본 도면,
도 4는 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 아래측에서 바라본 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 나타낸 사시도,
도 6은 도 5를 정면에서 바라본 도면,
도 7은 도 5를 측면에서 바라본 도면,
도 8은 도 5의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도,
도 9는 도 8을 위에서 바라본 도면,
도 10은 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 요부 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도,
도 11은 도 10을 측면에서 바라본 도면,
도 12는 도 10을 아래측에서 바라본 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 관성유닛의 다른 실시례를 나타낸 사시도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 주행테스트를 위한 차량이 탑재된 상태를 나타낸 사시도이다.

도면에는, 실제 운행이 가능하거나 또는 조향과 바퀴 구동이 가능한 모형 차량(v)을 탑재한 상태에서 실제 도로 주행환경과 유사한 물리적 주행환경을 제공하는 것으로, 지면에 설치되는 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 구비되어 차량이 탑재되는 공간을 제공하는 가동유닛(20)과, 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20) 사이에 설치되어 차폭 방향의 기울어짐을 유도하는 롤링유닛(15) 및 상·하 방향으로의 탄성지지력을 작용하는 밸런스유닛(17)과, 상기 차량(v)의 구동 회전시 바퀴와의 접촉에 의해 순환 회전되는 트랙벨트(35) 및 이 트랙벨트(35)를 지지하는 축에 연결되어 관성 모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)을 구비한 관성유닛(30)과, 상기 트랙벨트(35)와의 위치 간섭없이 상기 가동유닛(20)에 일단이 고정되어 차량(v)의 전륜 또는 후륜측 차체 하부를 고정 지지하는 것으로 차량(v)의 조향 방향에 따라 회전시키는 조향연동유닛(27)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 2는 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 측면에서 바라본 도면이다.

도면에는 지면에 설치되는 것으로 하부에 받침부재(13)가 구비되는 판재형상의 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 구비되어 차량(v)의 폭방향으로 기울어짐과 상·하 방향으로의 탄성지지력을 받도록 구비되는 가동유닛(20)과, 차량(v)의 차폭 방향으로 좌,우 양측에 위치되는 사이드프레임(23) 및 차체 일부를 고정지지하기 위한 조향연동유닛(미도시)이 설치되는 지지프레임(25)이 구비되는 가동유닛(20) 그리고 상기 가동유닛(20)의 일측에 설치되어 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)을 포함하는 관성유닛(30)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 3은 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 위에서 바라본 도면이다.

도면에는, 차량(v)을 충분히 탑재할 수 있는 크기를 갖는 판재 형상의 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 상대적으로 감소된 크기로 구비되되 차량(v)의 차폭 방향 양측에 수직하게 돌출 구비되는 사이드프레임(23) 및 차체의 하부 일부를 고정지지하기 위해 상기 좌,우 설치된 사이드프레임(23)에 양단이 연결되는 지지프레임(25)을 구비한 가동유닛(20)과, 상기 차량(v)의 전륜이 구동회전시 지속적으로 구름 접촉이 일어날 수 있도록 순환구조로 된 트랙벨트(35) 및 이 트랙벨트(35)를 지지하는 축 상에 연결되어 관성 모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)을 구비한 관성유닛(30)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 4는 도 1의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 아래측에서 바라본 사시도이다.

도면에는, 각종 구성요소가 탑재될 수 있는 공간을 제공하는 판재형의 부재로 제공되되, 하면에는 전,후 간격을 두고 지면에 접촉되는 받침부재(13)가 구비된 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

한편, 본 발명에서의 받침부재(13)는 이동이 자유롭도록 바퀴 형태의 휠캐스터가 부가 구비되거나 또는 수평조절을 위해 높이조절이 가능하도록 구비될 수 있으며, 이외에도 차량(v)을 탑재한 상태에서 발생되는 진동이나 소음을 저감시킬 수 있도록 완충재로 감싸지는 것도 가능할 것이며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치를 나타낸 사시도이다.

도면에는, 하부에 지면에 접촉되는 받침부재(13)가 구비된 판재형상의 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 차폭방향으로 기울어짐이 가능하도록 구비되는 가동유닛(20)과, 이 가동유닛(20)에 제공되는 지지프레임(25)에 설치되어 차량의 차체 하부를 회전 가능하게 고정 지지하는 조향연동유닛(27)과, 차량의 구동회전시 바퀴와의 마찰에 의해 순환회전되는 트랙벨트(35) 및 이 트랙벨트(35)를 회전 가능하게 지지하는 축 상에 연결되어 관성 모멘트를 발생시키는 관성유닛(30)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 6은 도 5를 정면에서 바라본 도면이다.

도면에는, 받침부재(13)를 구비한 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 롤링유닛(15)과 밸런스유닛(17)에 의해 지지되는 가동유닛(20)과, 이 가동유닛(20)의 상부에 배치되어 차량의 차체 하부를 고정 지지하는 조향연동유닛(27)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 7은 도 5를 측면에서 바라본 도면으로서, 도면에서 보는 바와 같이 도 2에서 차량을 제외한 본 발명의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)를 나타낸 것이다.

그리고, 도 8은 도 5의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 9는 도 8을 위에서 바라본 도면이다. 도 8을 기준으로 차량이 탑재되는 제일 상부측으로부터 차체를 고정지지하기 위한 조향연동유닛(27)과, 이 조향연동유닛(27)을 지지하는 지지프레임(25)을 구비한 가동유닛(20)과, 이 가동유닛(20)에 좌,우 방향으로의 기울어짐과 승강방향의 탄성지지력을 제공하는 롤링유닛(15) 및 밸런스유닛(17)과, 상기 롤링유닛(15)과 밸런스유닛(17)을 사이에 두고 상기 가동유닛(20)의 하부에 배치되어 지면에 설치되는 받침부재(13)를 구비한 베이스유닛(10) 순으로 배치되는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 10은 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 요부 구성을 설명하기 위한 발췌 사시도이고, 도 11은 도 10을 측면에서 바라본 도면이며, 도 12는 도 10을 아래측에서 바라본 도면이다.

도면에는 차량이 탑재될 수 있는 면적의 크기를 갖는 가동유닛(20)과, 이 가동유닛(20)의 상부에 수직하게 설치되는 것으로 차량의 폭방향 양측에 배치되는 한 쌍의 사이드프레임(23)과, 상기 좌,우측에 배치된 사이드프레임(23)에 양단이 결합 고정되는 지지프레임(25)과, 상기 지지프레임(25)의 중앙에 배치되어 차량의 전륜 또는 후륜측 차체 하부를 회전 가능하게 고정 지지하는 조향연동유닛(27)과, 이 조향연동유닛(27)의 상기 차량의 폭방향 양측에 배치되는 한 쌍의 사이드프레임(23)의 전,후측에 베어링(미부호)에 의해 회전 가능하게 축설치되는 구동축(33)과 종동축(34) 그리고 이들 구동축(33)과 종동축(34)을 순환 회전되게 배치되어 차량의 전륜과 후륜이 마찰 접촉되는 트랙벨트(35)와, 상기 트랙벨트(35)을 회전 가능하게 지지하는 구동축(33)에 연결되어 관성모멘트를 발생시키도록 복수의 기어교합으로 이루어져 고회전비로 바꾸도록 되어 있는 기어모듈(31)을 갖는 관성유닛(30)으로 이루어진 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)가 도시되어 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치에서 관성유닛의 다른 실시례를 나타낸 사시도이다.

도면에는 차량이 탑재되는 공간을 제공하는 가동유닛(20)의 일측에 설치되어 회전 구동력을 생성하는 기어모듈(31)과, 상기 기어모듈(31)에 연결되어 구동력을 전달받아 회전되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜에 근접하는 위치에 차폭방향으로 배치되는 구동축(33)과, 상기 구동축(33)과 대응하는 차량의 후륜 또는 전륜측에 차폭방향으로 배치되어 회전 가능하게 구비되는 종동축(34)으로 이루어진 관성유닛(30)이 도시되어 있으며, 상기 기어모듈(31)은 외부 일측에 기어비 변속 조작이 가능하도록 구비된 변속레버(31h)와, 상기 기어모듈(31)을 구성하는 복수의 기어 중 적어도 어느 하나의 축에 결합되어 일체로 회전되는 원판 형상의 무게추(32)를 포함하는 관성유닛(30)이 도시되어 있다.

한편, 상기 관성유닛(30)은 탑재된 차량의 구동시 바퀴에서 전달되는 구동력에 의해 트랙벨트(35)가 회전되고, 이 트랙벨트(35)의 회전에 의해 구동축(33)에 연결된 기어모듈(31)이 관성모멘트를 일으키도록 되어 있는 것을 개시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 관성모멘트 효과를 발생시킬 수 있다면 공지의 다양한 기술이 적용되는 것도 가능할 것이다.

일례로, 상기 관성유닛은 차량의 속도를 감지하는 차속센서로부터 감지정보를 인가받는 컨트롤러와, 이 컨트롤러로부터 제어신호를 인가받아 구동 회전되는 것으로 상기 구동축에 연결되어 선택적으로 구동력을 전달하는 구동모터로 이루어질 수 있으며, 이러한 구성을 통해 차량의 속도에 따른 급격한 조향이나 제동시 트랙벨트의 속도를 구동모터를 이용하여 제어함으로써 결과적으로 차량의 바퀴와 트랙벨트 간의 슬립 현상을 강제적으로 구현시킬 수 있을 것이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 크게 각종 구성요소가 설치되는 공간을 제공하는 베이스유닛(10)과, 이 베이스유닛(10)의 상부에 구비되어 차량이 탑재되는 공간을 제공하는 가동유닛(20)과, 상기 가동유닛(20)을 차폭 방향으로 기울어짐이 가능하도록 하는 롤링유닛(15)과, 상기 가동유닛(20)을 승강 방향으로 탄력지지하는 밸런스유닛(17)과, 상기 차량의 바퀴와 접촉되는 트랙벨트(35)에 관성모멘트를 발생시키는 관성유닛(30) 그리고 상기 차량의 조향력에 연동하여 차량이 트랙벨트(35) 상에서 조향 현상이 일어나도록 하는 조향연동유닛(27)으로 구성된다.

베이스유닛(10)은 지면에 설치되는 판재형상의 부재로서, 하면에는 지면에 안정되게 접촉될 수 있도록 받침부재(13)가 구비된다.

이러한 베이스유닛(10)은 판재형상의 요소로 제공되며, 저면에는 지면에 안정된 구조로 위치될 수 있도록 지지하는 요소인 받침부재(13)가 구비된다.

가동유닛(20)은 상기 베이스유닛(10)의 상부에 간격을 두고 이격 설치되는 것으로 후술할 롤링유닛(15)과 밸런스유닛(17)에 의해 좌,우 기울어짐과 상·하 방향으로의 탄성지지력을 작용 받도록 구비된다.

이러한 가동유닛(20)은 차량을 올려 놓을 수 있을 정도의 면적을 갖는 판재형상의 가동프레임(21)과, 상기 가동프레임(21)의 좌,우측에 수직하게 설치되는 것으로 후술할 관성유닛(30)의 트랙벨트(35)를 순환회전되게 지지하는 구동축(33)과 종동축(34)이 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 사이드프레임(23)과, 상기 한 쌍의 사이드프레임(23)에 양단이 결합 고정되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜과 간섭되지 않도록 배치되는 것으로 후술할 조향연동유닛(27)이 설치되는 지지프레임(25)으로 구성된다.

이러한 가동유닛(20)은 후술할 롤링유닛(15)과 밸런스유닛(17)에 의해 상기 베이스유닛(10)의 상부에서 좌,우 기울어짐과 승강 방향으로의 탄성지지력을 작용받도록 구비된다.

롤링유닛(15)은 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20)의 사이에 설치되어 상기 가동유닛(20)이 차폭 방향으로 좌,우로 기울어질 수 있도록 지지하는 요소로서, 차량(v)의 길이 방향을 기준으로 중심선을 따라 상기 베이스유닛(10)의 상면에 고정 설치되는 롤링축(15a)과, 이에 상대하는 상기 가동유닛(20)의 하면에 고정 설치되는 롤링가이드(15b)로 구성된다.

상기 롤링축(15a)은 도 6에 나타내 보인 바와 같이 상측을 향하여 반원형상으로 돌출된 축 형태로 제공되고, 상기 롤링가이드(15b)는 상기 롤링축(15a)에 삽입되어 좌,우 기울어짐이 발생될 수 있도록 반원형의 홈이 가공된 축 형태로 제공된다.

요약하면, 본 발명에서는 바람직한 실시례로서 도면에 나타내 보인 바와 같이 상기 베이스유닛(10)의 상면 전,후 측에 반원기둥 형상으로 돌출되는 2개의 롤링축(15a)을 구비시키고, 상기 롤링축(15a)에 대응하는 상기 가동유닛(20)의 저면에 반원형의 홈을 형성한 2개의 롤링가이드(15b)를 형성한 구성을 제안하였다.

한편, 본 발명에서는 상기 롤링유닛(15)은 7에서 보는 바와 같이 차량(v)의 전륜과 후륜측에 대응하는 위치에 각각 구비되는 구성을 제안하였으나, 복수개 구비되는 것 외에도 차량의 길이 방향을 따라 길게 하나로 구비되는 것도 가능할 것이다.

밸런스유닛(17)은 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20)의 사이에 설치되어 상기 가동유닛(20)이 탑재된 차량의 조향이나 제동시 발생하는 슬립현상시 급격한 움직임을 완충시키고 기울어진 상태에서 위치 복원되도록 하는 요소로 크게 밸런스축(17a)과 밸런스 베어링(17b)으로 구성된다.

상기 밸런스축(17a)은 상기 베이스유닛(10)에 하단부가 고정되고, 상부 일단은 상기 가동유닛(20)에 형성된 관통구멍(미부호)을 슬라이드 끼움되어 통과하도록 배치되되 상기 가동유닛(20)이 이탈되지 않도록 가동유닛(20)을 통과한 상부측에는 이탈방지링 또는 핀 또는 기타 부속물이 결합되는 것이 바람직하다.

상기 밸런스 베어링(17b)은 상기 베이스유닛(10)과 가동유닛(20)의 사이에 위치되는 상기 밸런스축(17a)의 일단에 구비되어 상·하 방향으로 탄성 지지력을 작용하는 요소로, 통상의 코일 스프링이 사용되어도 무방하다.

이러한 구성의 밸런스유닛(17)은 상기 가동유닛(20)에 탑재되는 차량을 안정되게 지지할 수 있도록 차량의 앞쪽 좌,우와, 차량의 뒤쪽 좌,우측에 각각 총 네 곳에 설치되는 것을 제안하였으나, 이에 한정하지 않고 차량의 크기나 무게 또는 바퀴수에 따라 적절하게 증가시키는 것도 가능할 것이다.

이와 같은 구성의 밸런스유닛(17)은 상기 가동유닛(20)에 탑재된 차량(v)이 제동이나 조향시 발생하는 움직임에 대해 밸런스 베어링(17b)이 갖는 탄성력에 의해 상기 가동유닛(20)을 탄력적으로 지지하고 위치 복귀될 수 있도록 할 수 있다.

관성유닛(30) 상기 가동유닛(20)의 상부에 설치되어 차량(v)의 바퀴가 구름 접촉되는 것에 의해 순환 이동되는 트랙벨트(35)와, 이 트랙벨트(35)에 연결되어 연동회전되는 것으로 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)을 구비하여 이루어진다.

이러한 구성의 관성유닛(30)은 도면을 기준으로 차량의 후륜측에 배치되는 것으로 상기 차폭 방향으로 좌,우측에 설치된 한 쌍의 사이드프레임(23)에 양단이 회전 가능하게 설치되는 구동축(33)과, 상기 구동축(33)과 대응하는 차량의 전륜측에 차폭방향으로 배치되어 마찬가지로 한 쌍의 사이드프레임(23)에 회전 가능하게 설치되는 종동축(34)과, 상기 구동축(33)과 종동축(34)을 순환되도록 구비되는 트랙벨트(35)와, 상기 구동축(33)에 연결되어 연동 회전되는 것으로 복수의 기어교합으로 이루어져 회전 속도비를 변환시키는 것에 의해 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)과, 상기 기어모듈(31)의 기어비를 변속하도록 제공되는 기어변속레버(31h) 및 상기 기어모듈(31)을 구성하는 복수의 기어 중 어느 하나의 기어에 축결합되어 일체로 회전되는 원판 형상의 무게추(32)로 이루어진다.

상기 트랙벨트(35)는 흙길, 자갈길, 모래길, 젖은길, 빙판길 등의 표면 질감을 구현할 수 있도록 다양한 재질과 형태로 제공되고, 이를 교체 가능하도록 구비될 수 있으며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 기어모듈(31)은 관성모멘트를 발생시키기 위한 것으로 복수의 기어교합으로 이루어진 것으로, 입력 회전비를 10~300배로 가속하는 기어비를 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 무게추는 일종의 플라이휠 역할을 하는 요소로 안정된 관성력을 유지되게 하기 위한 요소로서, 상기 기어모듈(31)과 무게추(32)는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에서의 상기 관성유닛(30)은 차량(v)의 후륜측에 구성되는 것을 예시하였으나, 차량(v)의 전륜측에 구성되는 것도 가능하다.

조향연동유닛(27)은 상기 가동유닛(20)에 일단이 고정되고 타단은 상기 관성유닛(30)의 트랙벨트(35)와 위치 간섭없이 상기 차량(v)의 전륜 또는 후륜측 차체 하부를 고정 지지하도록 구비되어 조향 방향에 따라 연동회전되게 구비된다.

이러한 조향연동유닛(27)은 차체의 하부 일츠게 접촉하여 고정지지력을 작용하도록 수직하게 돌출 구비된 서포트 브라켓트(27b)와, 이 서포트 브라켓트(27b)를 회전 가능하게 축지지하는 것으로 상기 가동유닛(20)에 설치된 지지프레임(25)에 하단부가 고정 설치되는 스러스트 베어링(27a)으로 구성된다.

한편, 상기 조향연동유닛(27)은 도시하지는 않았으나 구동원에 의해 서포트 브라켓트(27b)의 높낮이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 가동유닛(20)의 상부에 차량(v)을 올려 놓을 때에는 상기 서포트 브라켓트(27b)의 높이를 낮추어 원활한 탑재 작업이 이루어지도록 하고, 탑재가 완료된 후에는 서포트 브라켓트(27b)의 높이를 상승 이동시키도록 구성될 수 있다.

이와 같은 구성의 조향연동유닛(27)은 탑재된 차량(v)이 앞바퀴가 좌측 또는 우측으로 조향이 이루어지면, 이에 연동하여 차량의 후미측이 반대측으로 이동되는 작용을 구현하게 된다.

일례로, 본 발명에서의 조향연동유닛(27)은 상기 트랙벨트(35)를 구름 접촉하여 가상 주행하는 차량(v)이 조향이나 제동시 발생하는 다양한 미끄러짐 현상을 물리적으로 구현 가능하게 함으로써 이를 기초로 한 차량의 자세제어와 관련한 데이터의 취득이 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량(v)이 조향연동유닛(27)에 의해 차체 하부가 고정된 상태에서 상기 차량(v)을 구동시키면, 상기 차량(v)의 바퀴가 구동 회전되는 것에 의해 이에 접촉하는 트랙벨트(35)가 연동하여 순환 회전된다.

이때 상기 트랙벨트(35)는 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈(31)에 연결되어 있으므로, 결과적으로 차량의 속도 증가에 따라 트랙벨트(35)에 작용하는 관성모멘트 역시 커지게 된다.

따라서, 차량(v)은 관성력이 작용하고 있는 트랙벨트(35)를 주행하는 상태를 이루게 되며, 이러한 상태에서 차량(v)에 조향력을 작용하게 되면 조향연동유닛(27)이 설치된 후륜을 중심으로 차체를 조향 방향으로 회전이 이루어지고, 이러한 동작구현시 차량(v)의 바퀴와 트랙벨트(35)에 작용하는 미끄럼 짐 현상을 실제와 유사하게 구현할 수 있으며, 이렇게 구현된 현상은 다양한 감지센서를 통해 수집할 수 있을 것이다.

또한, 차량(v)에 제동력을 작용시키면, 트랙벨트(35)에는 관성력이 작용하고 있는 상태에므로 실제 주행과 유사한 환경에서의 제동성능 및 노면에 따른 미끄럼 현상 등의 관찰이 가능하다.

따라서, 본 발명의 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치(1)는 실제 도로 주행환경과 유사한 물리적 주행환경의 제공이 가능하므로, 다양한 차량모델 예컨대, 조향모델, 엔진모델, 제동모델,변속모델, 현가모델, 차체모델, 타이어모델에 따른 조건을 반영하여 다양한 노면조건과 조향 및 제동상황에서의 데이터 수집이 가능하다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치
10 : 베이스유닛 11 : 베이스프레임
13 : 받침부재 15 : 롤링유닛
15a : 롤링축 15b : 롤링가이드
17 : 밸런스유닛 17a : 밸런스축
17b : 밸런스 스프링
20 : 가동유닛 21 :가동프레임
23 : 사이드프레임 25 : 지지프레임
27 : 조향연동유닛 27a : 스러스트 베어링
27b : 서포트 브라켓트
30 : 관성유닛 31 : 기어모듈
31h : 변속레버 32 : 무게추
33 : 구동축 34 : 종동축
35 : 트랙벨트 v : 차량

Claims (5)

1. 지면에 설치되는 판재형상의 베이스유닛 및 이 베이스유닛의 상부에 간격을 두고 설치되되 그 상부로 차량이 올려지는 탑재공간을 제공하는 가동유닛;
   상기 베이스유닛과 가동유닛의 사이에 설치되어 차폭방향으로 기울어짐을 유도하는 것으로 베이스유닛의 상면 전,후 방향으로 복수 설치되되 반원기둥 형상으로 돌출되는 롤링축 및 이 롤링축에 대응하는 가동유닛의 저면에 설치되어 상기 롤링축이 슬라이드 삽입되게 대응되는 반원형의 홈을 형성한 롤링가이드로 구성되는 롤링유닛 및 상·하 방향으로 탄성지지력을 작용하는 밸런스유닛;
   상기 가동유닛의 상부에 설치되어 차량의 바퀴가 구름 접촉되는 것에 의해 순환 이동되는 트랙벨트 및 이 트랙벨트에 연결되어 연동 회전되어 관성모멘트를 발생시키는 기어모듈을 구비한 관성유닛;
   상기 가동유닛에 일단이 고정되고 타단은 트랙벨트와 위치 간섭없이 상기 차량의 전륜 또는 후륜측 차체하부 일측에 접촉하여 고정 지지하도록 구비되는 서포트 브라켓트 및 이 서포트 브라켓트를 회전 가능하게 축지지하는 것으로 가동유닛에 일단이 고정설치되는 스러스트 베어링으로 구성된 조향연동유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 밸런스유닛은,
   상기 베이스유닛에 하단부가 고정되고 상단부는 상기 가동유닛에 슬라이드 끼움되는 밸런스축 및 상기 베이스유닛과 가동유닛 사이의 밸런스축 일단에 구비되어 탄성지지력을 작용하는 밸런스 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가동유닛은,
   차량을 올려 놓을 수 있을 정도의 면적을 갖는 판재형상의 가동프레임과;
   상기 가동프레임의 좌,우측에 수직하게 설치되는 것으로 상기 트랙벨트를 순환 회전되게 지지하는 축이 설치되는 한 쌍의 사이드프레임;
   상기 한 쌍의 사이드프레임에 양단이 결합 고정되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜과 간섭되지 않도록 배치되는 것으로 상기 조향연동유닛이 설치되는 지지프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 관성유닛은,
   상기 가동유닛에 설치되어 회전되는 것으로 차량의 전륜 또는 후륜에 근접하는 위치에 차폭 방향으로 배치되는 구동축;
   상기 구동축과 대응하는 차량의 후륜 또는 전륜측에 차폭방향으로 배치되어 회전 가능하게 구비되는 종동축;
   상기 구동축과 종동축을 순환되도록 구비되는 것으로 상면에 차량의 전륜과 후륜이 구름접촉되는 트랙벨트;
   상기 구동축에 연결되어 연동 회전되어 회전 속도비를 변환시키는 것으로는 상기 가동유닛의 일측에 설치되어 관성모멘트를 생성하는 기어모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 기어모듈은, 외부 일측에 기어비 변속 조작이 가능하도록 구비된 변속레버와, 상기 기어모듈을 구성하는 기어 중 어느 하나의 기어에 축결합되어 일체로 회전되는 원판 형상의 무게추;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행차량용 시뮬레이션 장치.
   

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