KR102144903B1 - 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 가상 현실 체험을 위한 기본 기구 구조는 유사하고, 그 위에 다양한 종류의 탑승물을 교체하여 설치함으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 제조 비용도 낮출 수 있는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 본 발명은 X축 방향으로 서지 모션(surge motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 스웨이 모션(sway motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 요우 모션(yaw motion)을 제공하는 하부 모듈; 상기 하부 모듈 상에 장착되어 X축 방향으로 피치 모션(pitch motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 롤 모션(roll motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 히브 모션(heave motion)을 제공하는 상부 모듈; 및 상기 상부 모듈에 탑재되어 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션이 가능한 탑승물을 포함하는, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터를 개시한다.

Description

탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터{Boarding Interchangeable Virtual Reality Experience Simulator}

본 발명의 실시예는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터에 관한 것이다.

가상 현실 시뮬레이터는 시뮬레이션 프로그램과 연동하여 모터 크로스, 자전거, 웨이크 보드, 패러글라이딩, 자동차, 탱크, 헬기, 잠수함, 항공기, 우주선, 롤러코스터 등의 여러 환경에 대한 가상 현실을 구현하는 장치이다. 이러한 가상 현실 시뮬레이터는 실제의 상황과 조건에 맞는 속도감과 현장감을 구현하고, 모터 크르스와 같은 모터 바이시클을 모의할 경우 주행 자세에 따른 중력 체감을 구현함으로써, 사용자로 하여금 실제 환경에 대한 가상 체험 효과를 얻도록 한다.

가상 현실 시뮬레이터를 구현하기 위해 가상 현실 상황을 연출하는 영상과 함께 연출된 상황에서 사용자에게 실제 체험감을 주는 기구 부재가 요구된다. 기구 부재는 어느 한쪽으로 기울어지거나 상승 또는 하강하는 다양한 동작을 통해 실제로 모터 바이시클을 운전하거나 자전거에 탑승한 것과 같은 체험감을 사용자에게 줄 수 있다.

기구 부재는 실제 모터 바이시클을 운전하거나 자전거에 탑승함으로써 느낄 수 있는 동작들을 기계적인 자유도를 활용하여 구현할 수 있어야 한다.

기구 부재는 체험감을 극대화하고 다양한 실제 환경을 구현하기 위해 다양한 자유도를 갖는 한편, 다양한 자유도로 인해 유발될 수 있는 각종 안전 사고에 대한 대책을 포함해야 한다.

한편, 현재 다양한 종류의 가상 체험을 위한 시뮬레이터가 개발되고 있으나, 모터 크로스, 자전거, 웨이크 보드, 패러글라이딩, 자동차, 탱크, 헬기, 잠수함, 항공기, 우주선, 롤러코스터와 같은 다양한 가상 체험을 위한 시뮬레이터마다 기구 부재를 달리하여 설계 및 제작해야 함으로써, 가상 체험을 위한 시뮬레이터의 제조가 어려울 뿐만 아니라 제조 비용도 높은 문제가 있었다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 가상 현실 체험을 위한 기본 기구 구조는 유사하고, 그 위에 다양한 종류의 탑승물을 교체하여 설치함으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 제조 비용도 낮출 수 있는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터는 X축 방향으로 서지 모션(surge motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 스웨이 모션(sway motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 요우 모션(yaw motion)을 제공하는 하부 모듈; 상기 하부 모듈 상에 장착되어 X축 방향으로 피치 모션(pitch motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 롤 모션(roll motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 히브 모션(heave motion)을 제공하는 상부 모듈; 및 상기 상부 모듈에 탑재되어 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션이 가능한 탑승물을 포함할 수 있다.

상기 탑승물은 모터 크로스, 웨이크 보드, 산악 자전거 또는 패러글라이딩일 수 있다.

상기 하부 모듈은 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임 상에 설치되어 X축 방향으로 서지 모션되는 X축 서지 모션부; 상기 X축 서지 모션부 상에 설치되어 Y축 방향으로 스웨이 모션되는 Y축 스웨이 모션부; 상기 Y축 스웨이 모션부 상에 설치되어 Z축 방향으로 요우 모션되는 Z축 요우 모션부; 상기 베이스 프레임과 상기 Z축 요우 모션부의 사이에 설치되어 상기 X축 서지 모션부, 상기 Y축 스웨이 모션부 및 상기 Z축 요우 모션부의 각각이 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션되도록 하는 하부 액튜에이터를 포함할 수 있다.

상기 하부 액튜에이터는 상기 베이스 프레임의 제1영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제1영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제1액튜에이터; 상기 베이스 프레임의 제2영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제2영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제2액튜에이터; 및 상기 베이스 프레임의 제3영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제3영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제3액튜에이터를 포함할 수 있고, 상기 Z축 요우 모션부의 상기 제1,2,3영역은 120도의 각도로 배열될 수 있다.

상기 베이스 프레임의 제1,2,3영역과 상기 제1,2,3액튜에이터의 각 결합 영역은 베이스 베어링을 포함하고, 상기 Z축 요우 모션부의 제1,2,3영역과 상기 제1,2,3액튜에이터의 각 결합 영역은 로드 엔드 베어링을 포함할 수 있다.

상기 상부 모듈은 상기 Z축 요우 모션부 상에 설치된 상부측 고정 플레이트; 상기 상부측 고정 플레이트 상에 위치된 상부측 베이스 프레임; 및 상기 상부측 베이스 프레임으로부터 수직 방향으로 연장 설치되어 상기 상부측 베이스 프레임이 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션되도록 하는 상부 액튜에이터를 포함할 수 있다.

상기 상부 액튜에이터는 상기 상부측 베이스 프레임의 제1영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제1영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제1액튜에이터; 상기 상부측 베이스 프레임의 제2영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제2영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제2액튜에이터; 및 상기 상부측 베이스 프레임의 제3영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제3영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제3액튜에이터를 포함하고, 상기 상부측 베이스 프레임의 상기 제1,2,3영역은 120도의 각도로 배열될 수 있다.

상기 상부측 고정 플레이트의 제1,2,3영역에는 상기 제1,2,3액튜에이터의 샤프트가 각각 결합되는 방진 댐퍼가 설치될 수 있다.

상기 방진 댐퍼는 상기 상부측 고정 플레이트에 고정된 하우징; 상기 하우징의 내측에 설치된 고무 패드; 상기 하우징의 내측으로서 상기 고무 패드 상에 설치된 볼 조인트 하우징; 및 상단은 상기 샤프트에 결합되고 하단은 상기 하우징을 관통하여 상기 볼 조인트 하우징에 결합되는 볼 조인트를 포함할 수 있다.

본 발명은 가상 현실 체험을 위한 기본 기구 구조가 유사하고, 그 위에 다양한 종류의 탑승물을 교체하여 설치함으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 제조 비용도 낮출 수 있는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터를 제공한다.

특히, 본 발명은 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션을 제공하는 하부 모듈과, 하부 모듈에 설치되어 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션을 제공하는 상부 모듈을 제공함으로써, 결국 상부 모듈에 탑재되는 탑승물에 6축 모션 즉, 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션을 모두 제공할 수 있는 가상 현실 체험 시뮬레이터를 제공한다. 더욱이, 본 발명은 상부 모듈 상에 탑재되는 탑승물만 교체하면 다양한 가상 현실 체험이 가능함으로써, 범용성이 우수하고 제조 비용이 낮은 가상 현실 체험 시뮬레이터를 제공한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터의 구성을 도시한 개략도 및 컨트롤 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터를 도시한 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터 중에서 하부 모듈을 도시한 사시도, 평면도 및 측면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터 중에서 상부 모듈을 도시한 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터 중 상부 모듈의 방진 댐퍼를 도시한 사시도, 평면도, 측면도 및 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

일례로, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러)는 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)의 구성을 도시한 개략도 및 컨트롤 시스템을 도시한 개략도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)의 상부에는 다양한 탑승물(101,102,103,104)이 교체되어 설치될 수 있다. 일례로, 탑승물은 모터 크로스(101), 웨이크 보드(102), 산악 자전거(103) 또는 패러글라이딩(104)일 수 있으나, 본 발명에서 탑승물(101,102,103,104)의 종류를 한정하지 않는다. 다른 예로, 탑승물은 자동차, 탱크, 헬기, 잠수함, 항공기, 우주선, 롤러코스터 등일 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)는 다수개가 설치되어 구동될 수 있으며, 이때 하나의 제어부(105), 예를 들면, 유무선 통신 가능한 모바일 디바이스, 태블릿 컴퓨터 또는 개인용 컴퓨터에 의해 다수의 시뮬레이터(100)가 동시에 모니터링 및 제어될 수 있다. 더불어, 사용자 안전을 위해 사용자를 보호 및 지지하는 다양한 안전 와이어 및 안전 서포트 등이 추가적으로 시뮬레이터(100)의 주변이나 상부에 설치될 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)를 도시한 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.

도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)는 하부 모듈(110) 및 상부 모듈(130)을 포함할 수 있다. 물론, 본 발명의 시뮬레이터(100)는 상술한 바와 같이 상부 모듈(130)에 탑재되는 탑승물(101,102,103,104)을 더 포함할 수 있으나, 도면에서는 생략되어 있다.

하부 모듈(110)은 기본적으로 X축 방향으로 서지 모션(surge motion), X축 방향에 대략 직각인 Y축 방향으로 스웨이 모션(sway motion) 및 X,Y축 방향에 대략 직각인 Z축 방향으로 요우 모션(yaw motion)을 상부 모듈(130)에 제공할 수 있다.

상부 모듈(130)은 하부 모듈(110) 상에 장착되어 X축 방향으로 피치 모션(pitch motion), X축 방향에 대략 직각인 Y축 방향으로 롤 모션(roll motion) 및 X,Y축 방향에 대략 직각인 Z축 방향으로 히브 모션(heave motion)을 탑승물(101,102,103,104)에 제공할 수 있다.

여기서, 상부 모듈(130)은 하부 모듈(110)로부터 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션을 제공받음으로써, 결국 상부 모듈(130) 위의 탑승물(101,102,103,104)은 6축 모션 즉, 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션을 모두 제공받을 수 있다.

상기 6축 모션을 좀더 구체적으로 설명하면, 서지 모션, 스웨이 모션 및 히브 모션은 직선 운동을 포함할 수 있고, 롤 모션, 피치 모션 및 요우 모션은 회전 운동을 포함할 수 있다.

일례로, 직선 운동인 서지 모션은 X축 방향, 예를 들면, 종방향 왕복 운동으로 볼 수 있다. 또한, 직선 운동인 스웨이 모션은 Y축 방향, 예를 들면, 좌우(폭)방향 왕복 운동으로 볼 수 있다. 또한, 직선 운동인 히브 모션은 Z축 방향, 예를 들면, 수직(상하)방향 왕복 운동으로 볼 수 있다.

더불어, 롤 모션, 피치 모션 및 요우 모션은 상술한 직선 운동의 축을 기준으로 회전하는 운동으로 볼 수 있다. 일례로, 롤 모션은 X축 방향을 기준으로 하는 회전 운동으로서 좌,우측이 상,하 방향으로 회전하는 운동으로 볼 수 있다. 또한, 피치 모션은 Y축 방향을 기준으로 하는 회전 운동으로서 전,후측이 상,하 방향으로 회전하는 운동으로 볼 수 있다. 또한, 요우 모션은 Z축 방향을 기준으로 하는 회전 운동으로서 전,후,좌,우측이 수평 방향으로 회전하는 운동으로 볼 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명은 가상 현실 체험을 위해 6축 모션이 자유로운 기본 기구 구조는 유사하고, 그 위에 다양한 종류의 탑승물(101,102,103,104)을 교체하여 설치함으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 제조 비용도 낮출 수 있는 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)를 제공할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100) 중에서 하부 모듈(110)을 도시한 사시도, 평면도 및 측면도이다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100) 중에서 하부 모듈(110)은 베이스 프레임(111), X축 서지 모션부(112), Y축 스웨이 모션부(113), Z축 요우 모션부(114) 및 하부 액튜에이터(115)를 포함할 수 있다.

베이스 프레임(111)은 대략 평판 형태로 형성될 수 있으며, 시뮬레이터(100)의 이동을 위해 하부에 설치된 다수의 바퀴(1111)를 포함할 수 있다.

X축 서지 모션부(112)는 베이스 프레임(111) 상에 설치되어 X축 방향으로 서지 모션을 제공할 수 있다. 이를 위해, X축 서지 모션부(112)는 베이스 프레임(111) 상에 설치된 X축 베이스 플레이트(1121), X축 베이스 플레이트(1121) 상에 상호간 일정 거리 이격되어 설치된 한쌍의 X축 레니어 가이드 레일(1122), X축 레니어 가이드 레일(1122)에 각각 결합되어 X축 방향으로 이동 가능한 X축 리니어 가이드 블럭(1123), X축 리니어 가이드 블럭(1123) 상에 설치된 판상의 X축 탑 플레이트(1124)를 포함할 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만 베이스 프레임(111) 상의 X축 탑 플레이트(1124)의 X축을 따른 직선 운동은 하부 액튜에이터(115)의 동작에 의해 구현될 수 있다.

Y축 스웨이 모션부(113)는 X축 서지 모션부(112) 즉, X축 탑 플레이트(1124) 상에 설치되어 Y축 방향으로 스웨이 모션을 제공할 수 있다. 이를 위해, Y축 스웨이 모션부(113)는 X축 탑 플레이트(1124) 상에 상호간 일정 거리 이격되어 설치된 한쌍의 Y축 레니어 가이드 레일(1131), Y축 레니어 가이드 레일(1131)에 각각 결합되어 Y축 방향으로 이동 가능한 Y축 리니어 가이드 블럭(1132), Y축 리니어 가이드 블럭(1132) 상에 설치된 판상의 Y축 탑 플레이트(1133)를 포함할 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만 X축 스웨이 모션부(113) 즉, X축 탑 플레이트(1124) 상의 Y축 탑 플레이트(1133)의 Y축을 따른 직선 운동은 하부 액튜에이터(115)의 동작에 의해 구현될 수 있다.

Z축 요우 모션부(114)는 Y축 스웨이 모션부(113) 즉, Y축 탑 플레이트(1133) 상에 설치되어 Z축 방향으로 요우 모션을 제공할 수 있다. 이를 위해, Z축 요우 모션부(114)는 Y축 탑 플레이트(1133) 상에 설치된 다수의 Z축 회전 베어링(1141), Z축 회전 베어링(1141) 상에 설치된 대략 원판 형태의 Z축 플레이트(1142)를 포함할 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만 Z축 요우 모션부(114) 즉, Y축 탑 플레이트(1133) 상의 Z축 플레이트(1142)의 Z축 회전 운동은 하부 액튜에이터(115)의 동작에 의해 구현될 수 있다.

하부 액튜에이터(115)는 베이스 프레임(111)과 Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142)의 사이에 설치되어 X축 서지 모션부(112), Y축 스웨이 모션부(113) 및 Z축 요우 모션부(114)의 각각이 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션되도록 할 수 있다.

여기서, Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142) 상에 상부측 고정 플레이트(131)가 고정 부재로 설치되며, 이러한 상부측 고정 플레이트(131) 상에 상부 모듈(130)이 설치될 수 있다.

한편, 상술한 하부 액튜에이터(115)는 제1,2,3액튜에이터(1151,1152,1153)를 포함할 수 있다.

제1액튜에이터(1151)는 베이스 프레임(111)의 제1영역과 Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142)의 제1영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축될 수 있다. 일례로, 제1액튜에이터(1151)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

제1액튜에이터(1151)는 베이스 프레임(111)의 제2영역과 Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142)의 제2영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축될 수 있다. 일례로, 제2액튜에이터(1152)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

제3액튜에이터(1153)는 베이스 프레임(111)의 제3영역과 Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142)의 제3영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축될 수 있다. 일례로, 제3액튜에이터(1153)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

여기서, Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142)의 제1,2,3영역은 예를 들면 대략 120도의 각도로 배열될 수 있다. 더욱이, 베이스 프레임(111)의 제1,2,3영역 역시 예를 들면, 대략 120도의 각도로 배열될 수 있다. 또한, 한정하는 것은 아니지만, 제1액튜에이터(1151)의 길이 방향은 X,Y축에 대하여 경사진 방향일 수 있고, 제2액튜에이터(1152)의 길이 방향은 역시 X축에 수평하고, Y축에 직각일 수 있으며, 제3액튜에이터(1153)의 길이 방향은 X,Y축에 대하여 경사진 방향일 수 있다.

이러한 제1,2,3액튜에이터(1151,1152,1153)의 독립적인 동작에 의해 X축 서지 모션부(112)의 서지 운동, Y축 스웨이 모션부(113)의 스웨이 운동 및/또는 Z축 요우 모션부(114)의 요우 운동이 구현될 수 있고, 이에 따라 하부 모듈(110)의 서지 운동, 스웨이 운동 및 요우 운동이 가능해질 수 있다.

계속해서, 제1,2,3액튜에이터(1151,1152,1153)의 결합 구조는 모두 동일하므로, 대표 액튜에이터를 예로 하여 설명한다. 먼저, 베이스 프레임(111)은 가장 자리(즉, 각각의 제1,2,3영역)에 상부 방향으로 돌출되어 설치된 베어링 브라켓(1112)을 포함할 수 있다. 또한, 베어링 브라켓(1112)은 상단에 설치된 베어링(1113)을 포함할 수 있다. 또한, Z축 플레이트(1142)는 가장 자리(즉, 각각의 제1,2,3영역)에 하부 방향으로 돌출되어 설치된 고정 샤프트 홀더(1143)를 포함할 수 있다. 또한 고정 샤프트 홀더(1143)는 하단에 설치된 로드 엔드 베어링(1144)을 포함할 수 있다. 더불어, 액튜에이터의 일단 즉, 조인트(115A)가 베어링 브라켓(1112)의 베어링(1113)에 결합되고, 액튜에이터의 타단 즉, 고정 샤프트(115B)가 샤프트 홀더(1143)의 로드 엔드 베어링(1144)에 결합될 수 있다. 여기서, 액튜에이터의 샤프트가 전,후진 하여 그 길이가 조정될 수 있다. 또한, 엑튜에이터의 조인트(115A)는 베어링(1113)을 통해 회전될 수 있고, 액튜에이터의 고정 샤프트(115B)는 로드 엔드 베어링(1144)을 통해 회전될 수 있다. 결과적으로, 액튜에이터의 일단 및 타단은 소정 각도 자유롭게 회전될 수 있다.

따라서, 결국 제1,2,3액튜에이터(1151,1152,1153)의 독립적인 신축 동작에 의해 X축 서지 모션부(112)의 서지 운동, Y축 스웨이 모션부(113)의 스웨이 운동 및/또는 Z축 요우 모션부(114)의 요우 운동이 구현될 수 있고, 결론적으로 하부 모듈(110)의 서지 운동, 스웨이 운동 및 요우 운동이 가능해질 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100) 중에서 상부 모듈(130)을 도시한 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.

도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100) 중에서 상부 모듈(130)은 상부측 고정 플레이트(131)(도 3a 내지 도 3c 참조), 상부측 베이스 프레임(132), 상부측 액튜에이터 하우징(133) 및 상부 액튜에이터(134)를 포함할 수 있다.

상부측 고정 플레이트(131)는, 상술한 바와 같이, Z축 요우 모션부(114) 즉, Z축 플레이트(1142) 상에 고정될 수 있다.

상부측 베이스 프레임(132)은 상부측 고정 플레이트(131) 상에 위치될 수 있으며, 이는 소정 높이의 갭을 가지며 상부측 고정 플레이트(131)로부터 대체로 이격될 수 있다.

상부측 액튜에이터 하우징(133)은 상부측 베이스 프레임(132)으로부터 수직 방향으로 연장 설치되어, 액튜에이터를 수용 및 고정할 수 있다. 일례로, 상부측 액튜에이터 하우징(133)은 상부 액튜에이터(134)를 포함할 수 있다.

제1상부측 액튜에이터 하우징(1331)은 상부측 베이스 프레임(132)의 제1영역에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)로부터 상부 방향 즉, 수직 방향으로 연장될 수 있다.

제2상부측 액튜에이터 하우징(1332)은 상부측 베이스 프레임(132)의 제2영역에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)로부터 상부 방향 즉, 수직 방향으로 연장될 수 있다.

제3상부측 액튜에이터 하우징(1333)은 상부측 베이스 프레임(132)의 제1영역에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)로부터 상부 방향 즉, 수직 방향으로 연장될 수 있다.

상부 액튜에이터(134)는 상부측 액튜에이터 하우징(133)에 결합되어 상부측 베이스 프레임(132)이 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션되도록 한다.

즉, 상술한 상부 액튜에이터(134)는 제1,2,3상부 액튜에이터(1341,1342,1343)를 포함할 수 있다.

제1상부 액튜에이터(1341)는 상부측 베이스 프레임(132)의 제1영역 즉, 제1상부측 액튜에이터 하우징(1331)에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)의 제1영역을 향하여 수직 방향으로 신축될 수 있다. 여기서, 제1상부 액튜에이터(1341)는 대체로 제1상부측 액튜에이터 하우징(1331)에 결합되어 상부 방향으로 일정 길이 연장된 형태를 하나 하부 방향으로 소정 길이 연장되어 신축되는 제1샤프트(1341A)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제1상부 액튜에이터(1341)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

제2상부 액튜에이터(1342)는 상부측 베이스 프레임(132)의 제2영역 즉, 제2상부측 액튜에이터 하우징(1332)에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)의 제2영역을 향하여 수직 방향으로 신축될 수 있다. 여기서, 제2상부 액튜에이터(1342)는 대체로 제2상부측 액튜에이터 하우징(1311)에 결합되어 상부 방향으로 일정 길이 연장된 형태를 하나 하부 방향으로 소정 길이 연장되어 신축되는 제2샤프트(1342A)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2상부 액튜에이터(1342)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

제3상부 액튜에이터(1343)는 상부측 베이스 프레임(132)의 제3영역 즉, 제3상부측 액튜에이터 하우징(1333)에 결합되어 상부측 고정 플레이트(131)의 제3영역을 향하여 수직 방향으로 신축될 수 있다. 여기서, 제3상부 액튜에이터(1343)는 대체로 제3상부측 액튜에이터 하우징(1333)에 결합되어 상부 방향으로 일정 길이 연장된 형태를 하나 하부 방향으로 소정 길이 연장되어 신축되는 제3샤프트(1343A)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3상부 액튜에이터(1343)는 전동 실린더, 유압 실린더 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.

여기서, 상부측 베이스 프레임(132)의 제1,2,3영역은 예를 들면 대략 120도의 각도로 배열될 수 있다. 또한, 제1,2,3상부측 액튜에이터 하우징(1331,1332,1333) 역시 예를 들면 대략 120도의 각도로 배열될 수 있다. 더욱이, 상부측 고정 플레이트(131)의 제1,2,3영역 역시 예를 들면, 대략 120도의 각도로 배열될 수 있다. 또한, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2,3상부측 액튜에이터 하우징(1331,1332,1333) 및 제1,2,3상부 액튜에이터(1341,1342,1343)의 길이 방향은 모두 수직 방향일 수 있다.

한편, 상부측 고정 플레이트(131)의 제1,2,3영역에는 제1,2,3상부 액튜에이터(1341,1342,1343)의 제1,2,3샤프트(1341A,1342B,1343C)가 각각 결합되는 제1,2,3방진 댐퍼(141,142,143)가 설치될 수 있다. 즉, 상부 베이스 프레임(132)은 상부측 고정 플레이트(131)로부터 일정 거리 이격되어 있으나, 실질적으로 제1,2,3상부 액튜에이터(1341,1342,1343)의 제1,2,3샤프트(1341A,1342B,1343C)가 상부측 고정 플레이트(131) 상의 제1,2,3방진 댐퍼(141,142,143)에 결합되어 있음으로써, 상부측 베이스 프레임(132)의 위치가 상부측 고정 베이스 프레임(111) 상에서 유지될 수 있다.

따라서, 제1,2,3상부 액튜에이터(1341,1342,1343)의 독립적인 신축 동작에 의해 상부 모듈(130) 또는 상부 모듈(130)에 탑재된 탑승물(101,102,103,104)의 X축 방향 피치 모션,Y축 방향 롤 모션 및 Z축 방향 히브 모션이 구현될 수 있다. 물론, 탑승물(101,102,103,104)은 하부 모듈(110)의 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션에 의해 6축으로 움직일 수 있다.

5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터(100) 중 상부 모듈(130)의 방진 댐퍼(141,142,143)를 도시한 사시도, 평면도, 측면도 및 단면도이다. 여기서, 제1,2,3방진 댐퍼(141,142,143)의 구조는 는 모두 동일하므로, 하나의 방진 댐퍼를 예로 하여 설명한다.

방진 댐퍼(141)는 하우징(1411), 고무 패드(1415), 볼 조인트 하우징(1417) 및 볼 조인트(1418)를 포함할 수 있다. 또한, 방진 댐퍼(141)는 다수의 오링(1418A, 1418B)을 포함할 수 있다

하우징(1411)은 상부측 고정 플레이트(131)에 고정되는 하부 고정 플레이트(1412), 하부 고정 플레이트(1412)의 둘레로부터 상부 방향으로 연장된 측부 고정 플레이트(1413) 및 측부 고정 플레이트(1413)를 덮는 상부 고정 플레이트(1414)를 포함할 수 있다.

고무 패드(1415)는 하우징(1411)의 내측에 설치되며, 대체로 하부 고정 플레이트(1412) 위에 위치될 수 있다. 여기서, 고무 패드(1415)의 상면은 대략 평평하고, 하면에는 다수의 엠보싱(1416)(돌기)이 형성되며, 다수의 엠보싱(1416)이 하부 고정 플레이트(1412) 상에 위치될 수 있다.

볼 조인트 하우징(1417)은 하우징(1411)의 내측으로서 대체로 고무 패드(1415) 상에 설치될 수 있다. 볼 조인트 하우징(1417)은 대략 "∩"의 형태로 고무 패드(1415)를 덮을 수 있다.

볼 조인트(1418)는 상단이 샤프트에 결합되고 하단은 하우징(1411)을 관통하여 볼 조인트 하우징(1417)에 결합될 수 있다. 여기서, 상부 고정 플레이트(1414) 및 볼 조인트(1418)는 이물질 유입 방지 커버(1419C)로 덮일 수 있다.

한편, 오링(1419A,1419B)은 볼 조인트 하우징(1417)의 측부와 측부 고정 플레이트(1413)의 사이에 위치되어 하우징(1411) 측부 충격을 방지하는 측부 오링(1419A)과, 볼 조인트 하우징(1417)의 상부와 상부 고정 플레이트(1414)의 사이에 위치되어 하우징(1411) 상부 충격을 방지하는 상부 오링(1419B)을 포함할 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명은 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션을 제공하는 하부 모듈(110)과, 하부 모듈(110)에 설치되어 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션을 제공하는 상부 모듈(130)을 제공함으로써, 결국 상부 모듈(130)에 탑재되는 탑승물(101,102,103,104)에 6축 모션 즉, 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션을 모두 제공할 수 있는 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)를 제공할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 상부 모듈(130) 상에 탑재되는 탑승물(101,102,103,104)만 교체하면 다양한 가상 현실 체험이 가능함으로써, 범용성이 우수하고 제조 비용이 낮은 가상 현실 체험 시뮬레이터(100)를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100; 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터
101,102,103,104; 탑승물 105; 제어부
110; 하부 모듈 111; 베이스 프레임
1111; 바퀴 1112; 베어링 브라켓
1113; 베어링 112; X축 서지 모션부
1121; X축 베이스 플레이트 1122; X축 리니어 가이드 레일
1123; X축 리니어 가이드 블럭 1124; X축 탑 플레이트
113; Y축 스웨이 모션부 1131; Y축 리니어 가이드 레일
1132; Y축 리니어 가이드 블럭 1133; Y축 탑 플레이트
114; Z축 요우 모션부 1141; Z축 회전 베어링
1142; Z축 플레이트 1143; 고정 샤프트 홀더
1144; 로드 엔드 베어링 115; 하부 액튜에이터
1151; 제1액튜에이터 115A; 조인트
115B: 고정 샤프트 1152; 제2액튜에이터
1153; 제3액튜에이터 130; 상부 모듈
131; 상부측 고정 플레이트 132; 상부측 베이스 프레임
133; 상부측 액튜에이터 하우징 1331; 제1상부측 액튜에이터 하우징
1332; 제2상부측 액튜에이터 하우징 1333; 제3상부측 액튜에이터 하우징
134; 상부 액튜에이터 1341; 제1상부 액튜에이터
1341A; 제1샤프트 1342; 제2상부 액튜에이터
1342A; 제2샤프트 1343; 제3상부 액튜에이터
1343A: 제3샤프트 141; 제1방진 댐퍼
1411; 하우징 1412; 하부 고정 플레이트
1413; 측부 고정 플레이트 1414; 상부 고정 플레이트
1415; 고무 패드 1416; 엠보싱
1417; 볼 조인트 하우징 1418; 볼 조인트
1419A; 측부 오링 1419B: 상부 오링
142; 제2방진 댐퍼 143; 제3방진 댐퍼

Claims (9)

1. X축 방향으로 서지 모션(surge motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 스웨이 모션(sway motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 요우 모션(yaw motion)을 제공하는 하부 모듈;
   상기 하부 모듈 상에 장착되어 X축 방향으로 피치 모션(pitch motion), X축 방향에 직각인 Y축 방향으로 롤 모션(roll motion) 및 X,Y축 방향에 직각인 Z축 방향으로 히브 모션(heave motion)을 제공하는 상부 모듈; 및
   상기 상부 모듈에 탑재되어 서지 모션, 스웨이 모션, 요우 모션, 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션이 가능한 탑승물을 포함하고,
   상기 하부 모듈은
   베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임 상에 설치되어 X축 방향으로 서지 모션되는 X축 서지 모션부;
   상기 X축 서지 모션부 상에 설치되어 Y축 방향으로 스웨이 모션되는 Y축 스웨이 모션부;
   상기 Y축 스웨이 모션부 상에 설치되어 Z축 방향으로 요우 모션되는 Z축 요우 모션부;
   상기 베이스 프레임과 상기 Z축 요우 모션부의 사이에 설치되어 상기 X축 서지 모션부, 상기 Y축 스웨이 모션부 및 상기 Z축 요우 모션부의 각각이 서지 모션, 스웨이 모션 및 요우 모션되도록 하는 하부 액튜에이터를 포함하고,
   상기 상부 모듈은
   상기 Z축 요우 모션부 상에 설치된 상부측 고정 플레이트;
   상기 상부측 고정 플레이트 상에 위치된 상부측 베이스 프레임; 및
   상기 상부측 베이스 프레임으로부터 수직 방향으로 연장 설치되어 상기 상부측 베이스 프레임이 피치 모션, 롤 모션 및 히브 모션되도록 하는 상부 액튜에이터를 포함하는, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탑승물은 모터 크로스, 웨이크 보드, 산악 자전거 또는 패러글라이딩인, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부 액튜에이터는
   상기 베이스 프레임의 제1영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제1영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제1액튜에이터;
   상기 베이스 프레임의 제2영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제2영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제2액튜에이터; 및
   상기 베이스 프레임의 제3영역과 상기 Z축 요우 모션부의 제3영역 사이에 결합되어 수평 방향으로 신축되는 제3액튜에이터를 포함하고,
   상기 Z축 요우 모션부의 상기 제1,2,3영역은 120도의 각도로 배열된, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 베이스 프레임의 제1,2,3영역과 상기 제1,2,3액튜에이터의 각 결합 영역은 베이스 베어링을 포함하고, 상기 Z축 요우 모션부의 제1,2,3영역과 상기 제1,2,3액튜에이터의 각 결합 영역은 로드 엔드 베어링을 포함하는, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 액튜에이터는
   상기 상부측 베이스 프레임의 제1영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제1영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제1액튜에이터;
   상기 상부측 베이스 프레임의 제2영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제2영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제2액튜에이터; 및
   상기 상부측 베이스 프레임의 제3영역에 결합되어 상기 상부측 고정 플레이트의 제3영역을 향하여 수직 방향으로 신축되는 제3액튜에이터를 포함하고,
   상기 상부측 베이스 프레임의 상기 제1,2,3영역은 120도의 각도로 배열된, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 상부측 고정 플레이트의 제1,2,3영역에는 상기 제1,2,3액튜에이터의 샤프트가 각각 결합되는 방진 댐퍼가 설치된, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 방진 댐퍼는
   상기 상부측 고정 플레이트에 고정된 하우징;
   상기 하우징의 내측에 설치된 고무 패드;
   상기 하우징의 내측으로서 상기 고무 패드 상에 설치된 볼 조인트 하우징; 및
   상단은 상기 샤프트에 결합되고 하단은 상기 하우징을 관통하여 상기 볼 조인트 하우징에 결합되는 볼 조인트를 포함하는, 탑승물 교체형 가상 현실 체험 시뮬레이터.

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