KR101947701B1 - Input control method by weight estimation of load of motion platform - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for controlling input by estimating a load and the weight of a motion platform to control the size of motion input driving the motion platform by estimating the weight of a passenger. The method for controlling input by estimating the load and weight of a motion platform uses a system. The system comprises: a control unit (100); a signal control unit (200) comprising an input gain schedule module (17) and an input gain calculation module (18) and increasing and decreasing a signal; and a motion input generating unit (19) generating the motion input of the motion platform in accordance with a signal level transmitted from the signal control unit (200). The control unit (100) comprises: a motion platform device/electronic unit (12); a torque obtaining unit (13) obtaining information on a torque value and a load value from the motion platform device/electronic unit (12); a load-torque polynomial module (14) calculating a load-torque polynomial by receiving the load value and the torque value from the torque obtaining unit (13); a load-torque relation module (16) calculating a load-torque relation by receiving the load and torque values from the torque obtaining unit (13); and a load estimation module (15) estimating the load of the passenger.

Description

모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법{Input control method by weight estimation of load of motion platform}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input control method,

본 발명은 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 탑승자의 무게를 추정하여 모션플랫폼을 구동하는 모션 입력의 크기를 제어하도록 한 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an input control method for estimating the weight of a motion platform, and more particularly, to an input control method for estimating a weight of an occupant to control the size of a motion input for driving the motion platform, And a control method.

일반적으로, (가상 현실)모션플랫폼은 콘텐츠와 연동되어 있는 모션 데이터 또는 물리 엔진에서 발생하는 객체의 동역학 정보를 입력으로 사용하여 탑승자에게 운동감을 전달한다. 모션플랫폼을 구동하는 모션 입력은 동일 콘텐츠 조건에서 항상 동일한 값을 가지기 때문에 탑승자의 체중이 증가함에 따라 모션플랫폼에 작용하는 관성 부하가 증가하게 된다. Generally, a (virtual reality) motion platform transmits motion sense to an occupant by using motion data linked with contents or dynamics information of an object generated in a physical engine. Since the motion input driving the motion platform always has the same value under the same content condition, the inertial load acting on the motion platform increases as the occupant's weight increases.

특허 공개번호 10-2016-0113491호(모션플랫폼 시스템)에 따르면, "모션 플랫폼 시스템이 개시된다. 모션 플랫폼 시스템은 사용자의 머리 움직임에 따른 영상을 제공하는 광시야각 디스플레이, 사용자가 탑승하는 패러글라이딩 하네스, 사용자가 조종하는 조종 손잡이 브레이크, 패러글라이딩 하네스가 고정되는 상단 프레임, 상단 프레임을 지지하는 스탠드 구조물 및 영상에 대한 콘텐츠를 재생하는 컴퓨팅 장치를 포함한다."라고 개시된 바가 있다.According to Patent Publication No. 10-2016-0113491 (Motion Platform System), "a motion platform system is disclosed. A motion platform system includes a wide viewing angle display that provides an image according to the movement of a user's head, a paragliding harness , A steering handle brake to be controlled by a user, a top frame to which the paragliding harness is fixed, a stand structure to support the top frame, and a computing device to reproduce contents for the image.

종래의 모션플랫폼시스템은 높은 관성 부하가 모션플랫폼의 응답 성능을 떨어트려 탑승자에게 멀미를 발생시킨다. 또한, 기구 및 링크부의 강도 저하를 야기하며 지면 비고정형 모션플랫폼의 몸체를 흔들어 충격을 발생시킨다. 따라서 탑승자의 체중에 따라 모션 입력을 제어하는 제어방법이 요구된다.Conventional motion platform systems cause motion sickness to passengers because of the high inertial load degrading the response performance of the motion platform. Further, the strength of the mechanism and the link portion is lowered, and the body of the non-stationary motion platform is shaken to generate an impact. Therefore, a control method for controlling the motion input according to the weight of the passenger is required.

더욱이, 지속적으로 발생하는 충격과 진동이 피로하중으로 작용하여 기구의 구조적 내구성이 낮아질 것이 자명하고, 설치의 범용성을 고려하면 바닥면적을 증가시키거나 단단히 고정시키는 것(Anchoring)이 불가능한 문제점이 있다.Moreover, it is obvious that the structural durability of the mechanism will be lowered due to continuous impacts and vibrations acting as fatigue loads, and there is a problem in that it is impossible to increase the floor area or anchor it firmly considering the versatility of the installation.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하고, 필요성을 충족시키기 위한 것으로, 탑승장의 무게를 추정하여 모션플랫폼을 구동하는 모션 입력의 크기를 제어하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an input control method through load weight estimation of a motion platform for controlling the size of a motion input for driving a motion platform by estimating the weight of a boarding pass, There is a purpose.

상기 목적을 구현하기 위한 본 발명은 탑승자(11)가 탑승하도록 구성된 모션플랫폼기구/전장부(12)와, 상기 모션플랫폼기구/전장부(12)로부터 하중값과 토크값에 대한 정보를 획득하는 토크획득부(13)와, 상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 다항식을 연산하는 하중-토크다항식모듈(14)과, 상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 관계식을 연산하는 하중-토크 관계식 모듈(16)과, 상기 하중-토크 다항식모듈(14)로부터 하중-토크 다항식의 연산 결과를 전달받고 상기 하중-토크 관계식 모듈(16)로부터 하중-토크 관계식의 연산결과를 전달받아서 탑승자의 하중을 추정하는 하중추정모듈(15)로 이루어진 제어부(100)와, 상기 하중추정모듈(15)로부터 전달된 하중값을 토대로 입력게인의 스케쥴을 반영하는 입력게인스케쥴모듈(17)과, 상기 하중값을 토대로 입력게인을 계산하는 입력게인계산모듈(18)로 이루어져 신호의 증감을 수행하는 신호조절부(200)와, 상기 신호조절부(200)로부터 전달된 신호레벨대로 모션플랫폼의 모션 입력을 생성하는 모션 입력생성부(19)로 이루어진 시스템구성을 이용하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법으로 구현된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of controlling a vehicle comprising the steps of: acquiring information about a load value and a torque value from a motion platform mechanism / Torque polynomial module 14 for calculating a load-torque polynomial by receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13, and a load-torque polynomial module 14 for receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13, Torque relation polynomial module 14 receives a result of calculation of a load-torque polynomial from the load-torque polynomial module 14, and calculates a load-torque relationship between the load- And a load estimation module (15) for receiving the calculation result of the load-torque relationship from the load estimation module (16) and estimating the load of the occupant, and a controller Reflect the schedule of A signal adjusting unit 200 for adjusting an input signal and calculating an input gain based on the input value and an input gain schedule module 17 and an input gain calculating module 18 for calculating an input gain based on the load value, And a motion input generating unit 19 for generating a motion input of the motion platform according to the transmitted signal level.

구체적으로, 상기 토크획득부(13)는 더미테스트(dummy test; 모형실험)를 통하여 토크데이터를 획득하고; 상기 하중추정모듈(15)은 서보모터(servo motor)에 작용하는 토크를 이용하여 탑승자의 하중을 추정하여 1)모션 큐(motion cue)에 하중(weight)에 따른 게인(gain)을 적용시키거나, 2)하이(high)/로우(low) 하중(weight)용 모션큐(motion cue)를 선택하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the torque obtaining unit 13 obtains torque data through a dummy test (model test); The load estimation module 15 estimates a load of a passenger by using a torque acting on a servo motor 1) applies a gain to a motion cue according to a weight, And 2) selecting a motion cue for a high / low load weight.

실시예에서, 상기 모션큐(motion cue)의 작업비용을 고려하여 1)번 방법을 우선적으로 적용시킨다.In the embodiment, the method 1) is preferentially applied considering the operation cost of the motion cue.

실시예에서, 상기 하중추정모듈(15)은 서보모터 부하 측정을 통한 탑승자 무게 추정 알고리즘과 모션 입력 결정 알고리즘으로 구성되고; 1)서보모터 부하 추정 알고리즘은 시험을 통해 획득한 탑승자 무게별 모터 부하 테이블을 다항 회귀방법을 통해 적합한 차수의 다항식을 도출하고, 도출된 수식을 이용해 모터 부하는 측정하여 탑승자 무게를 추정하며, 더불어 모션플랫폼 기구부의 동역학 관계를 통해 구해진 탑승자 무게와 비교하여 타당성을 검증하며; 2)모션 입력 결정 알고리즘은 모션 입력을 결정하기 위해 기준 체중 값과 최대 체중 값을 설정하며, 추정된 체중이 기준 체중 값 이하에서는 모션 입력의 크기를 100%로 적용하며, 추정된 체중이 체중 값 이상 최대 체중 값 이하일 때는 체중의 증가에 따른 게인값을 적용해 모션 입력을 감소시키며, 최대 체중 값 이상일 때는 모션 입력의 크기를 0%로 만들어 움직임을 제한하고, 경고 메시지를 전달하는 것을 더 포함하는 것이다.In an embodiment, the load estimation module 15 comprises a passenger weight estimation algorithm and a motion input determination algorithm via servomotor load measurement; 1) The servo motor load estimation algorithm derives a polynomial of an appropriate order through the polynomial regression method of the motor load table by the weight of the passenger acquired by the test, estimates the weight of the passenger by measuring the motor load using the derived formula, Verifying validity against the weight of the passenger obtained through the dynamic relationship of the motion platform mechanism; 2) The motion input decision algorithm sets the reference weight value and the maximum weight value to determine the motion input. If the estimated weight is below the reference weight value, the motion input size is applied as 100% When the weight value is equal to or greater than the maximum weight value, applying the gain value according to the weight increase to reduce the motion input, and when the weight value is greater than the maximum weight value, setting the motion input size to 0% will be.

실시예에서, 상기 서보모터 부하 추정 알고리즘은 정지 위치(Settled Position)로 구동되는 단계 S1; HMD(head mounted display; 헤드 마운트 표시장치)의 턴온여부를 판단하는 단계 S2; HMD가 턴온된 상태라면 중립 위치(Neutral Position)로 변경되는 단계 S3; 동작위치(On Position)인지 여부를 판단하는 단계 S4; 동작위치(On Position)라면 중립 상태(Neutral State)로 구동되는 단계 S5; 하중을 추정하는 하중추정알고리즘(Weight Estimation Algorithm)을 수행하는 단계 S6; 반복횟수(Iteration) = 1로 설정하는 단계 S7을 진행한 다음, 축(Axis) = 1로 설정하는 단계 S8; 토크값을 요구하는 단계 S9; 50ms 동안 응답을 대기하는 단계 S10과 토크값을 수신하는 단계 S11; 축(Axis) = 3인지 여부를 판단하는 단계 S12; 축(Axis) = 3이라면 다항방정식(Polynomial Equation)을 연산하는 단계 S13을 더 포함하는 것이다.In an embodiment, the servo motor load estimation algorithm is driven at a set position; A step S2 of judging whether the HMD (head mounted display) is turned on; Step S3 where the HMD is changed to a neutral position if the HMD is turned on; A step S4 of judging whether or not it is an operating position (On Position); Step S5, which is driven to a neutral state if it is an On position; Performing a load estimation algorithm (Weight Estimation Algorithm) for estimating a load S6; Step S8 of setting the axis number Axis = 1 after proceeding to step S7 in which the number of iterations Iteration = 1 is set; Step S9 of requesting a torque value; Step S10 for waiting for a response for 50 ms and step S11 for receiving a torque value; A step S12 of judging whether the axis Axis = 3; And a step S13 of calculating a polynomial equation if the axis Axis = 3.

실시예에서, 상기 모션 입력 결정 알고리즘은, 반복횟수(Iteration) = 10인지 여부를 판단하는 단계 S14; 반복횟수가 10이라면 지금까지 하중값에 대한 처리결과를 표준화(nomalization)하는 단계 S15; 지금까지 하중값에 대한 처리결과에 따른 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value)을 추출하는 단계 S16; 상기 단계 S16의 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value) 없이 하중값에 대한 처리결과에 따른 평균값을 추출하는 단계 S17과; 지금까지 처리결과에 따른 하중값을 게인에 적용시키는 단계 S18을 더 포함하는 것이다.In an embodiment, the motion input determining algorithm includes: a step S14 of judging whether or not the iteration number (Iteration) = 10; If the number of repetitions is 10, a step S15 for normalizing the processing result on the load values up to now; A step S16 of extracting a minimum value (Min. Value) and a maximum value (Max. Value) according to the processing result on the load value up to now; A step S17 of extracting an average value according to a processing result on the load value without the minimum value and the maximum value of the step S16; And a step S18 of applying the load value according to the processing result to the gain so far.

본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 본 발명의 제어방법을 통해서 모션플랫폼의 응답성을 보장하고 피로하중 및 충격을 방지하는 장점이 있다.Advantageous effects of the present invention are that the responsiveness of the motion platform is ensured and the fatigue load and shock are prevented through the control method of the present invention.

도 1은 본 발명에 따라서 무게추정을 통한 입력제어방법을 구현하기 위한 시스템구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 무게추정의 흐름을 나타낸 순서도.
1 is a block diagram illustrating a system configuration for implementing an input control method through weight estimation according to the present invention;
2 is a flowchart showing a flow of weight estimation according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 해결수단인 서보모터 부하 측정을 통한 탑승자 무게 추정 알고리즘과 모션 입력 결정 알고리즘으로 구성된다.First, it is composed of an occupant weight estimation algorithm and a motion input decision algorithm through servomotor load measurement, which is a solution of the present invention.

1)모터 부하 추정 알고리즘1) Motor load estimation algorithm

시험을 통해 획득한 탑승자 무게별 모터 부하 테이블을 다항 회귀방법을 통해 적합한 차수의 다항식을 도출한다. 도출된 수식을 이용해 모터 부하는 측정하여 탑승자 무게를 추정한다. 더불어 모션플랫폼 기구부의 동역학 관계를 통해 구해진 탑승자 무게와 비교하여 타당성을 검증한다.The polynomial of the appropriate order is derived by the polynomial regression method of the motor load table according to the passenger weight obtained by the test. The motor load is measured using the derived formula to estimate the occupant weight. In addition, the validity is verified by comparison with the weight of the passenger obtained through the dynamics relationship of the motion platform mechanism.

2)모션 입력 결정 알고리즘2) Motion input decision algorithm

모션 입력을 결정하기 위해 기준 체중 값과 최대 체중 값을 설정한다. 추정된 체중이 기준 체중 값 이하에서는 모션 입력의 크기를 100%로 적용한다. 추정된 체중이 체중 값 이상 최대 체중 값 이하일 때는 체중의 증가에 따른 게인값을 적용해 모션 입력을 감소시킨다. 최대 체중 값 이상일 때는 모션 입력의 크기를 0%로 만들어 움직임을 제한하고, 경고 메시지를 전달한다.The reference weight value and the maximum weight value are set to determine the motion input. If the estimated weight is below the reference weight value, the magnitude of the motion input is 100%. When the estimated body weight is below the maximum body weight value, the gain value according to the body weight is applied to reduce the motion input. When the maximum weight value is exceeded, the size of the motion input is set to 0% to limit the movement and transmit a warning message.

이때, 게인값을 적용하는 이유를 살펴보면, 체중 증가에 따른 모션플랫폼 시스템의 관성 부하 증가를 낮추기 위해 모션플랫폼을 움직이는 신호인 모션 입력의 값에 게인값을 적용하여 모션플랫폼의 움직임을 감소시키는 작용효과를 가져온다.The reason for applying the gain value is to reduce the movement of the motion platform by applying a gain value to the value of the motion input, which is a signal that moves the motion platform, in order to lower the inertia load increase of the motion platform system due to the weight increase. Lt; / RTI >

도 1은 본 발명에 따라서 무게추정을 통한 입력제어방법을 구현하기 위한 시스템구성을 나타낸 블록도로서, 탑승자의 무게정보를 측정하는 대상인 탑승자(11)와, 상기 탑승자(11)가 탑승하도록 구성된 모션플랫폼기구/전장부(12)와, 상기 모션플랫폼기구/전장부(12)로부터 하중값과 토크값에 대한 정보를 획득하는 토크획득부(13)가 구비된다. 이때, 상기 토크획득부(13)는 더미테스트(dummy test; 모형실험)를 통하여 토크데이터를 획득하는데, 더미테스트를 통하여 토크데이터를 획득하는 이유는 추가적인 센서 없이 탑승자의 무게를 추정하기 위해 더미테스트를 수행하고 더미 무게에 따른 모터 토크 데이터를 획득하며, 더미 테스트는 모션플랫폼에 작용하는 하중을 더미(바벨 원판)를 이용해 증가시키면서 변하는 토크를 저장한다.FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration for implementing an input control method through weight estimation according to the present invention. The system includes a passenger 11 as an object for measuring weight information of a passenger, And a torque acquiring section 13 for acquiring information about a load value and a torque value from the motion platform mechanism / At this time, the torque obtaining unit 13 obtains torque data through a dummy test (model test). The reason for obtaining the torque data through the dummy test is that a dummy test And obtains motor torque data according to the dummy weight, and the dummy test stores the varying torque while increasing the load acting on the motion platform using a dummy (barbell disc).

상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 다항식을 연산하는 하중-토크다항식모듈(14)과, 상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 관계식을 연산하는 하중-토크 관계식 모듈(16)과, 상기 하중-토크 다항식모듈(14)로부터 하중-토크 다항식의 연산 결과를 전달받고 상기 하중-토크 관계식 모듈(16)로부터 하중-토크 관계식의 연산결과를 전달받아서 탑승자의 하중을 추정하는 하중추정모듈(15)로 이루어진 제어부(100)를 구비한다.A load-torque polynomial module 14 for receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13 to calculate a load-torque polynomial, and a load-torque polynomial module 14 for receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13, Torque relationship polynomial from the load-to-torque polynomial module 14 and receives a load-torque polynomial calculation result from the load-torque polynomial module 14 and a load- And a load estimation module (15) for receiving the calculation result of the driver and estimating the load of the passenger.

이때, 상기 하중추정모듈(15)은 서보모터(servo motor)에 작용하는 토크를 이용하여 탑승자의 하중을 추정하여 1)모션 큐(motion cue)에 하중(weight)에 따른 게인(gain)을 적용시키거나, 2)하이(high)/로우(low) 하중(weight)용 모션큐(motion cue)를 선택하는데, 모션큐(motion cue)의 작업비용을 고려하여 1)번 방법을 우선적으로 적용시킨다. 참고로, 모션큐(motion cue)는 모션 플랫폼(Motion Platform)을 움직이는 입력신호를 의미하므로 모션큐는 모션 입력 데이터라고 할 수 있고, 하이(high)/로우(low) 하중(weight)용 모션큐(motion cue)는 본 발명의 기술인 무게에 따라 게인 값을 계산하여 모션 입력을 감소시키는 방법이 아닌, 고하중/저하중 용 모션 입력 데이터를 각각 만들어서 추정된 탑승자 하중에 따라 모션 입력 데이터를 불러오는 방법을 의미한다.At this time, the load estimation module 15 estimates the load of the occupant by using the torque acting on the servo motor, and 1) applies a gain according to the weight to the motion cue Or 2) selecting a motion cue for high / low loads. The method 1) is preferentially applied considering the operation cost of the motion cue . For reference, a motion cue refers to an input signal for moving a motion platform, so that a motion cue can be referred to as motion input data, and a motion cue for a high / low load motion queue the motion cue is not a method of reducing the motion input by calculating the gain value according to the weight of the present invention, but rather a method of generating the motion input data for the high load / low load and loading the motion input data according to the estimated occupant load .

상기 하중추정모듈(15)로부터 전달된 하중값을 토대로 입력게인의 스케쥴을 반영하는 입력게인스케쥴모듈(17)과, 상기 하중값을 토대로 입력게인을 계산하는 입력게인계산모듈(18)로 이루어져 신호의 증감을 수행하는 신호조절부(200)가 구비된다. 이때, 입력게인의 스케쥴은 추정된 무게에 따른 게인값의 계산 알고리즘을 의미한다.An input gain schedule module 17 that reflects the schedule of the input gain based on the load value transmitted from the load estimation module 15 and an input gain calculation module 18 that calculates the input gain based on the load value, And a signal regulating unit 200 for performing the increase / decrease of the signal. In this case, the schedule of the input gain means a calculation algorithm of the gain value according to the estimated weight.

상기 신호조절부(200)로부터 전달된 신호레벨대로 모션플랫폼의 모션 입력을 생성하는 모션 입력생성부(19)를 포함하여 구성된다.And a motion input generating unit 19 for generating a motion input of the motion platform according to the signal level transmitted from the signal adjusting unit 200.

이러한 시스템구성을 토대로 무게추정을 통한 입력제어방법의 주요 특징들을 살펴보도록 한다.The main features of the input control method based on weight estimation will be described based on the system configuration.

본 발명의 무게추정은 1)더미테스트(dummy test)를 통해서 토크데이터를 획득하는데, 더미테스트의 모형으로는 바벨을 이용하였고, 2)다항회귀[Polynomial Regression; 종속변수(dependent variable)가 독립변수 (independent variables)의 다항식으로 표시되는 경우의 회귀분석]를 이용하여 표 1과 같이 3번째 다항식을 계산한다.The weight of the present invention is obtained by 1) obtaining a torque data through a dummy test, using a barbell as a dummy test model, and 2) using a polynomial regression. The third polynomial is calculated as shown in Table 1 by using the regression analysis in which the dependent variable is represented by a polynomial of independent variables.

Figure 112017082938125-pat00001
Figure 112017082938125-pat00001

본 발명은 표 2에 나타낸 바와 같이 3)더미테스트를 통해서 제어방법을 검증하는 특징을 가진다.The present invention has the feature of verifying the control method through 3) dummy test as shown in Table 2.

Figure 112017082938125-pat00002
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Figure 112017082938125-pat00003
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Figure 112017082938125-pat00004
Figure 112017082938125-pat00004

Figure 112017082938125-pat00005
Figure 112017082938125-pat00005

여기서, 수학식 1과 같이 다항방정식을 정의하고, 이 다항방정식을 매트릭스 형식으로 수학식 2와 같이 수정하며, 수학식 3과 같이 최소제곱법(least square estimation)으로 풀게 된다.Here, a polynomial equation is defined as shown in Equation (1), the polynomial equation is corrected in a matrix form as shown in Equation (2), and is solved by least squares estimation as shown in Equation (3).

본 발명은 표 3과 표 4에 나타낸 바와 같이 4)자코비안(Jacobian)에 의해서 계산된 토크와 비교하여 검증하는 특징을 가진다. 이때, 더미테스트 데이터(Dummy Test Data) 및 하중추정값(Weight Estimation Value)의 신뢰성을 위해 자코비안(Jacobian)을 이용한 하중계산식과 비교하고, 결과의 비교를 위해 다항방정식은 첫번째 다항식으로 적용시켰는데, 이러한 과정이 필요한 이유는 더미 테스트로 획득한 데이터의 신뢰성을 확보하기 위해 수학적으로 계산된 결과값(자코비안을 이용한 계산 결과)과 비교하는 것이며, 발명자는 초기값을 제외하고 동일한 경향을 확인하였다.The present invention is characterized by comparing with the torque calculated by 4) Jacobian as shown in Tables 3 and 4. For the reliability of the dummy test data and the weight estimation value, the load equation using Jacobian is compared with the load equation. For comparison of the results, the polynomial equation is applied as the first polynomial, The reason why this process is necessary is to compare the mathematically calculated result (calculation result using Jacobian) in order to secure the reliability of the data obtained by the dummy test, and the inventor confirmed the same trend except for the initial value.

Figure 112017082938125-pat00006
Figure 112017082938125-pat00006

Figure 112017082938125-pat00007
Figure 112017082938125-pat00007

본 발명은 5)하중신호의 입출력비를 나타내는 게인(gain)을 계산하여 제어신호를 생성하는 특징을 가진다.The present invention has a feature that 5) a control signal is generated by calculating a gain indicating an input / output ratio of a load signal.

표 5에 나타낸 바와 같이, 추정 하중(Estimated Weight)이 기준치(Reference Value)를 초과할 때 게인(Gain)을 적용하여 모션큐(Motion Cue)를 선형적으로 감소시키고, 추정 하중(Estimated Weight)이 임계치(Critical Value)를 초과할 때 모션큐(Motion Cue)를 0으로 제거하고, 경고 메시지를 전달한다.As shown in Table 5, when the estimated weight exceeds the reference value, the motion cue is linearly reduced by applying a gain, and the estimated weight When the critical value is exceeded, the motion cue is cleared to zero and a warning message is transmitted.

Figure 112017082938125-pat00008
Figure 112017082938125-pat00008

도 2는 본 발명에 따른 무게추정의 흐름을 나타낸 순서도로서, 단계 S1 내지 S5는 전 처리과정이고, S8 내지 S13은 주 처리과정이며, S14 내지 S17은 후 처리과정이다.FIG. 2 is a flow chart showing the flow of weight estimation according to the present invention. Steps S1 to S5 are pre-processing, S8 to S13 are main processing, and S14 to S17 are post-processing.

또한, 상기 탑승자 무게 추정 알고리즘은 단계 S1 내지 단계 S13으로 구체화되고, 상기 모션 입력 결정 알고리즘은 단계 14 내지 단계 18로 구체화된다.Further, the occupant weight estimation algorithm is embodied in steps S1 to S13, and the motion input determination algorithm is embodied in steps 14 to 18.

도 2를 참조하면, 정지 위치(Settled Position)로 구동되는 단계 S1을 진행한 다음, HMD(head mounted display; 헤드 마운트 표시장치)의 턴온여부를 판단하는 단계 S2를 수행한다.Referring to FIG. 2, in step S1, which is driven at a set position, a step S2 of determining whether the HMD (head mounted display) is turned on is performed.

HMD가 턴온된 상태라면 중립 위치(Neutral Position)로 변경되는 단계 S3을 진행한 다음, 동작위치(On Position)인지 여부를 판단하는 단계 S4를 수행한다.If the HMD is turned on, the process proceeds to step S3 where it is changed to the neutral position, and then, step S4 is performed to determine whether the HMD is in the On position.

동작위치(On Position)라면 중립 상태(Neutral State)로 구동되는 단계 S5를 진행한 다음, 하중을 추정하는 하중추정알고리즘(Weight Estimation Algorithm)을 수행하는 단계 S6을 수행한다.If it is the On position, the process proceeds to step S5, which is driven in a neutral state. Then, a load estimation algorithm (Weight Estimation Algorithm) for estimating the load is performed.

반복횟수(Iteration) = 1로 설정하는 단계 S7을 진행한 다음, 축(Axis) = 1로 설정하는 단계 S8을 수행한다.The process proceeds to step S7 in which the number of iterations = 1 is set, and then step S8 is performed in which the axis Axis = 1 is set.

토크값을 요구하는 단계 S9를 진행한 다음, 50ms 동안 응답을 대기하는 단계 S10과 토크값을 수신하는 단계 S11을 차례로 수행한다.Step S9 for requesting a torque value, and then step S10 for waiting for a response for 50 ms and step S11 for receiving a torque value are sequentially performed.

축(Axis) = 3인지 여부를 판단하는 단계 S12를 진행한 다음, 축(Axis) = 3이라면 다항방정식(Polynomial Equation)을 연산하는 단계 S13을 수행한다.A step S12 for determining whether the axis Axis = 3 is carried out, and if the axis Axis = 3, a step S13 for calculating a polynomial equation is performed.

반복횟수(Iteration) = 10인지 여부를 판단하는 단계 S14를 진행한 다음, 반복횟수가 10이라면 지금까지 하중값에 대한 처리결과를 표준화(nomalization)하는 단계 S15를 수행한다.The process proceeds to step S14 where it is determined whether or not the number of iterations is 10, and if the number of iterations is 10, a step S15 is performed to nomalize the process results for the load values up to now.

지금까지 하중값에 대한 처리결과에 따른 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value)을 추출하는 단계 S16를 진행한 다음, 상기 단계 S16의 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value) 없이 하중값에 대한 처리결과에 따른 평균값을 추출하는 단계 S17과, 지금까지 처리결과에 따른 하중값을 게인에 적용시키는 단계 S18을 차례로 수행한다.The minimum value and the maximum value of the step S16 are calculated in step S16 by extracting the minimum value and the maximum value according to the processing result of the load value up to now. step S17 of extracting an average value according to the processing result on the load value without performing the step S17 and step S18 of applying the load value according to the processing result to the gain in this order.

11 ; 탑승자 12 ; 모션플랫폼기구/전장부
13 ; 토크획득부 14 ; 하중-토크 다항식 모듈
15 ; 하중추정모듈 16 ; 하중-토크 관계식 모듈
17 ; 입력게인스케쥴모듈 18 ; 입력게인계산모듈
19 ; 모션 입력생성부
11; Occupant 12; Motion Platform Mechanism / Full Book
13; A torque obtaining section 14; Load-torque polynomial module
15; A load estimation module 16; Load-torque relationship module
17; An input gain schedule module 18; Input gain calculation module
19; The motion-

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 탑승자(11)가 탑승하도록 구성된 모션플랫폼기구/전장부(12)와, 상기 모션플랫폼기구/전장부(12)로부터 하중값과 토크값에 대한 정보를 획득하는 토크획득부(13)와, 상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 다항식을 연산하는 하중-토크다항식모듈(14)과, 상기 토크획득부(13)로부터 하중값과 토크값을 전달받아서 하중-토크 관계식을 연산하는 하중-토크 관계식 모듈(16)과, 상기 하중-토크 다항식모듈(14)로부터 하중-토크 다항식의 연산 결과를 전달받고 상기 하중-토크 관계식 모듈(16)로부터 하중-토크 관계식의 연산결과를 전달받아서 탑승자의 하중을 추정하는 하중추정모듈(15)로 이루어진 제어부(100)와, 상기 하중추정모듈(15)로부터 전달된 하중값을 토대로 입력게인의 스케쥴을 반영하는 입력게인스케쥴모듈(17)과, 상기 하중값을 토대로 입력게인을 계산하는 입력게인계산모듈(18)로 이루어져 신호의 증감을 수행하는 신호조절부(200)와, 상기 신호조절부(200)로부터 전달된 신호레벨대로 모션플랫폼의 모션 입력을 생성하는 모션 입력생성부(19)로 이루어진 시스템구성을 이용하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법에 있어서,
상기 토크획득부(13)는 더미테스트(dummy test; 모형실험)를 통하여 토크데이터를 획득하고;
상기 하중추정모듈(15)은 서보모터(servo motor)에 작용하는 토크를 이용하여 탑승자의 하중을 추정하여 1)모션 큐(motion cue)에 하중(weight)에 따른 게인(gain)을 적용시키거나, 2)하이(high)/로우(low) 하중(weight)용 모션큐(motion cue)를 선택하도록 하되;
상기 하중추정모듈(15)은 서보모터 부하 측정을 통한 탑승자 무게 추정 알고리즘과 모션 입력 결정 알고리즘으로 구성되고;
1)서보모터 부하 추정 알고리즘은 시험을 통해 획득한 탑승자 무게별 모터 부하 테이블을 다항 회귀방법을 통해 적합한 차수의 다항식을 도출하고, 도출된 수식을 이용해 모터 부하는 측정하여 탑승자 무게를 추정하며, 더불어 모션플랫폼 기구부의 동역학 관계를 통해 구해진 탑승자 무게와 비교하여 타당성을 검증하며;
2)모션 입력 결정 알고리즘은 모션 입력을 결정하기 위해 기준 체중 값과 최대 체중 값을 설정하며, 추정된 체중이 기준 체중 값 이하에서는 모션 입력의 크기를 100%로 적용하며, 추정된 체중이 체중 값 이상 최대 체중 값 이하일 때는 체중의 증가에 따른 게인값을 적용해 모션 입력을 감소시키며, 최대 체중 값 이상일 때는 모션 입력의 크기를 0%로 만들어 움직임을 제한하고, 경고 메시지를 전달하는 것을 더 포함하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법.
A motion platform mechanism / full length section 12 configured to mount the occupant 11; a torque obtaining section 13 for obtaining information on a load value and a torque value from the motion platform mechanism / total length section 12; A load-torque polynomial module 14 for receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13 to calculate a load-torque polynomial, a load-torque polynomial module 14 for receiving a load value and a torque value from the torque obtaining section 13, Torque relationship polynomial from the load-torque polynomial module 14 and receives a result of the calculation of the load-torque polynomial from the load-torque polynomial module 14 and calculates a load- And a load estimation module 15 for receiving the calculation result and estimating the load of the passenger, an input gain schedule module 15 for reflecting the schedule of the input gain based on the load value transmitted from the load estimation module 15, (17) And an input gain calculation module 18 for calculating an input gain on the basis of the signal level of the motion platform 200. The signal controller 200 adjusts the motion level of the motion platform according to the signal level transmitted from the signal controller 200, A method for controlling an input through a load weight estimation of a motion platform using a system configuration including a motion input generating unit (19)
The torque obtaining unit 13 obtains torque data through a dummy test (model test);
The load estimation module 15 estimates a load of a passenger by using a torque acting on a servo motor 1) applies a gain to a motion cue according to a weight, 2) select a motion cue for a high / low weight;
The load estimation module 15 is constituted by an occupant weight estimation algorithm and a motion input decision algorithm through servo motor load measurement;
1) The servo motor load estimation algorithm derives a polynomial of an appropriate order through the polynomial regression method of the motor load table by the weight of the passenger acquired by the test, estimates the weight of the passenger by measuring the motor load using the derived formula, Verifying validity against the weight of the passenger obtained through the dynamic relationship of the motion platform mechanism;
2) The motion input decision algorithm sets the reference weight value and the maximum weight value to determine the motion input. If the estimated weight is below the reference weight value, the motion input size is applied as 100% When the weight value is equal to or greater than the maximum weight value, applying the gain value according to the weight increase to reduce the motion input, and when the weight value is greater than the maximum weight value, setting the motion input size to 0% Input control method by estimating load weight of motion platform.
청구항 3에 있어서,
상기 서보모터 부하 추정 알고리즘은,
정지 위치(Settled Position)로 구동되는 단계 S1;
HMD(head mounted display; 헤드 마운트 표시장치)의 턴온여부를 판단하는 단계 S2;
HMD가 턴온된 상태라면 중립 위치(Neutral Position)로 변경되는 단계 S3;
동작위치(On Position)인지 여부를 판단하는 단계 S4;
동작위치(On Position)라면 중립 상태(Neutral State)로 구동되는 단계 S5;
하중을 추정하는 하중추정알고리즘(Weight Estimation Algorithm)을 수행하는 단계 S6;
반복횟수(Iteration) = 1로 설정하는 단계 S7을 진행한 다음, 축(Axis) = 1로 설정하는 단계 S8;
토크값을 요구하는 단계 S9;
50ms 동안 응답을 대기하는 단계 S10과 토크값을 수신하는 단계 S11;
축(Axis) = 3인지 여부를 판단하는 단계 S12;
축(Axis) = 3이라면 다항방정식(Polynomial Equation)을 연산하는 단계 S13을 더 포함하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법.
The method of claim 3,
The servo motor load estimation algorithm includes:
A step S1 driven by a settled position;
A step S2 of judging whether the HMD (head mounted display) is turned on;
Step S3 where the HMD is changed to a neutral position if the HMD is turned on;
A step S4 of judging whether or not it is an operating position (On Position);
Step S5, which is driven to a neutral state if it is an On position;
Performing a load estimation algorithm (Weight Estimation Algorithm) for estimating a load S6;
Step S8 of setting the axis number Axis = 1 after proceeding to step S7 in which the number of iterations Iteration = 1 is set;
Step S9 of requesting a torque value;
Step S10 for waiting for a response for 50 ms and step S11 for receiving a torque value;
A step S12 of judging whether the axis Axis = 3;
And a step S13 of calculating a polynomial equation if the axis Axis = 3.
청구항 3에 있어서,
상기 모션 입력 결정 알고리즘은,
반복횟수(Iteration) = 10인지 여부를 판단하는 단계 S14;
반복횟수가 10이라면 지금까지 하중값에 대한 처리결과를 표준화(nomalization)하는 단계 S15;
지금까지 하중값에 대한 처리결과에 따른 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value)을 추출하는 단계 S16;
상기 단계 S16의 최소값(Min. value)과 최대값(Max. value) 없이 하중값에 대한 처리결과에 따른 평균값을 추출하는 단계 S17과;
지금까지 처리결과에 따른 하중값을 게인에 적용시키는 단계 S18을 더 포함하는 모션플랫폼의 부하 무게 추정을 통한 입력제어방법.
The method of claim 3,
Wherein the motion input decision algorithm comprises:
A step S14 of judging whether or not the iteration number (Iteration) = 10;
If the number of repetitions is 10, a step S15 for normalizing the processing result on the load values up to now;
A step S16 of extracting a minimum value (Min. Value) and a maximum value (Max. Value) according to the processing result on the load value up to now;
A step S17 of extracting an average value according to a processing result on the load value without the minimum value and the maximum value of the step S16;
And a step S18 of applying the load value according to the processing result to the gain so far.
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