KR102180047B1 - 전 방향 모션 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전 방향 모션 생성 장치를 제공한다. 본 발명은 Y축 방향으로 연장된 Y축 무한 궤도로 순환하는 복수개의 트레드 트랙과, 상기 Y축 방향과 다른 X축 방향으로 연장된 X축 무한 궤도로 복수개의 상기 트레드 트랙을 순환시키는 X축 구동부와, 상기 트레드 트랙의 단부에 장착되는 회전체, 및 상기 X축 방향으로 연장되고, 상기 회전체와 접촉하여 상기 회전체를 회전시키는 Y축 구동부를 포함하며, 상기 회전체는 상기 Y축 구동부가 구동 시에 상기 트레드 트랙을 상기 Y축 무한 궤도로 순환시키되, 상기 X축 구동부가 구동 시에 상기 트레드 트랙과 함께 상기 X축 무한 궤도로 순환될 수 있다.

Description

전 방향 모션 생성 장치{Omni-directional Motion Generation Device}

본 발명은 전 방향 모션 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력을 공급받아 X축 방향 및 Y축 방향으로의 회전 제어를 통해 전 방향으로의 모션을 생성할 수 있는 전 방향 모션 생성 장치에 관한 것이다.

전 방향 모션 생성 장치는 전(全) 방향으로의 모션 생성이 가능한 장치를 말하며, 대표적인 전 방향 모션 생성 장치에는 2차원 트레드밀이 있다.

전 방향 모션 생성 장치는 전진 및 후진의 단방향으로의 이동이 가능할 뿐만 아니라, 전후좌우 수평방향으로의 360도 전 방향으로의 이동이 가능한 시뮬레이션 장치로서, 체감 및 체력 훈련이 필요한 가상현실의 시뮬레이션에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 병사의 전투훈련, 가상투어, 소방 안전 훈련 및 로봇 및 자동차 등의 이동 시뮬레이션 등에 이용될 수 있다.

상술된 전 방향 모션 생성 장치는 시뮬레이션을 위한 공간(대표적인 예로서 트레드밀의 트레드 등)이 X축 방향 및 X축 방향과 수직한 Y축 방향으로 이동 가능하게 형성되되, X축 방향 및 Y축 방향으로의 회전속도 제어를 통해 전 방향으로의 모션을 생성하게 된다.

본 발명은 동력 전달의 효율성을 높이고, 정확하게 모션 생성을 제어할 수 있는 전 방향 모션 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 부품을 최소화 하여 컴팩트하며, 소음을 줄이고 내구성이 향상된 전 방향 모션 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일측면은, Y축 방향으로 연장된 Y축 무한 궤도로 순환하는 복수개의 트레드 트랙과, 상기 Y축 방향과 다른 X축 방향으로 연장된 X축 무한 궤도로 복수개의 상기 트레드 트랙을 순환시키는 X축 구동부와, 상기 트레드 트랙의 단부에 장착되는 회전체, 및 상기 X축 방향으로 연장되고, 상기 회전체와 접촉하여 상기 회전체를 회전시키는 Y축 구동부를 포함하며, 상기 회전체는 상기 Y축 구동부가 구동 시에 상기 트레드 트랙을 상기 Y축 무한 궤도로 순환시키되, 상기 X축 구동부가 구동 시에 상기 트레드 트랙과 함께 상기 X축 무한 궤도로 순환되는 전 방향 모션 생성 장치를 제공한다.

또한, 상기 회전체는 상기 트레드 트랙의 단부에 삽입되는 바디, 및 상기 바디의 원주방향을 따라 복수개로 배치되며, 상기 바디에 대해서 자유 회전(Free rolling)하는 롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전체는 상기 Y축 구동부와 상기 롤러의 구동 마찰로 회전되어 상기 트레드 트랙을 상기 Y축 무한 궤도로 순환시키되, 상기 롤러의 자유 회전에 의해 상기 Y축 구동부를 따라 상기 X축 무한 궤도로 순환할 수 있다.

또한, 상기 회전체는 적어도 한 쌍이 서로 마주보되, 각각의 상기 롤러가 서로 어긋나게 배치될 수 있다.

또한, 상기 회전체는 상기 복수개의 트레드 트랙 중 어느 하나의 일단과, 이웃하는 다른 하나의 타단에 교번하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 Y축 구동부는 상기 트레드 트랙의 양단에 배치될 수 있다.

또한, 상기 Y축 구동부는 상기 회전체와 접촉하며, 탄성 재질을 가지는 드럼을 구비할 수 있다.

또한, 상기 Y축 구동부는 상기 트레드 트랙의 측면에 배치되는 제1 구동 로드, 및 상기 제1 구동 로드에서 아래로 이격되고, 상기 트레드 트랙의 아래에 배치되는 제2 구동 로드를 구비할 수 있다.

또한, 상기 Y축 구동부는 상기 X축 방향을 따라 복수개로 구분되되, 서포터에 의해서 지지될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치는 정밀하고 정교하게 모션을 생성할 수 있다. X축 구동부의 구동을 제어하여 X축 방향의 모션을 제어하고, Y축 구동부의 구동을 제어하여, Y축 방향의 모션을 제어하여, 전 방향으로의 모션을 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치는 회전체의 롤러와 Y축 구동부의 마찰에 의해서 트레드 트랙을 Y축 무한 궤도로 순환시킬 수 있으며, 동시에 롤러가 자유 회전을 할 수 있어, 트레드 트랙의 이동에 방해없이 X축 무한 궤도로 이동할 수 있다. 특히, 트레드 트랙의 방향이 전환되는 부분에서 롤러가 부드럽게 방향을 전환할 수 있다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치는 탄성재질의 롤러와 드럼을 가지므로, 접촉에 의한 소음을 줄일 수 있으며, 충격에 따른 내구성 저하를 줄일 수 있다. 또한, 전 방향 모션 생성 장치는 외부 이물질 유입을 최소화할 수 있으므로, 다양한 응용이 가능하다.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전 방향 모션 생성 장치의 일부 구성을 제외한 사시도이다.
도 3은 도 1의 전 방향 모션 생성 장치의 일부 구성을 제외한 평면도이다.
도 4는 도 3의 전 방향 모션 생성 장치의 측면도이다.
도 5은 도 1의 트레드 트랙의 단부를 도시하는 사시도이다.
도 6 및 도 7은 트레드 트랙과 X축 구동부의 결합 및 배치를 도시하는 도면이다.
도 8은 트레드 트랙과 Y축 구동부의 결합 및 배치를 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 회전체의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치의 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치의 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치의 도면이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서, 전 방향 모션 생성 장치는 수평의 전 방향으로의 모션을 생성하는 장치로, X축 방향과 Y축 방향의 모션을 생성하되, X축 방향과 Y축 방향의 모션 생성 속도를 제어하여, 수평방향으로 전 방향 모션을 생성할 수 있다.

이하에서, Y축 무한 궤도는 Y축 방향으로 캐터필러(caterpillar)를 형성하며, 하나의 트레드 트랙이 순환하는 경로로 정의한다. 또한, X축 무한 궤도는 X축 방향으로 캐터필러를 형성하며, 복수개의 트레드 트랙이 함께 순환하는 경로로 정의한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치(100)의 사시도이며, 도 2는 도 1의 전 방향 모션 생성 장치(100)의 일부 구성을 제외한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전 방향 모션 생성 장치(100)는 베이스 프레임(110), 트레드 트랙(120), 회전체(130), X축 구동부(140) 및 Y축 구동부(150)를 포함할 수 있다. 전 방향 모션 생성 장치(100)는 X축 구동부(140)가 트레드 트랙(120)의 X축 방향의 모션 속도를 제어하고, Y축 구동부(150)가 트레드 트랙(120)의 Y축 방향의 모션 속도를 제어하여, 수평 방향의 전 방향으로 모션을 생성할 수 있다.

베이스 프레임(110)은 전 방향 모션 생성 장치(100)의 골격을 형성하고, 트레드 트랙(120), 회전체(130), X축 구동부(140) 및 Y축 구동부(150)를 지지할 수 있다. 베이스 프레임(110)의 개수 및 형상은 전 방향 모션 생성 장치(100)의 설치 위치, 크기 등에 따라 다양하게 변형할 수 있다.

도 3은 도 1의 전 방향 모션 생성 장치(100)의 일부 구성을 제외한 평면도이고, 도 4는 도 3의 전 방향 모션 생성 장치(100)의 측면도이며, 도 5은 도 1의 트레드 트랙(120)의 단부를 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 트레드 트랙(120)은 Y축 방향인 X축 방향으로 연장된 Y축 무한 궤도로 순환할 수 있다. 트레드 트랙(120)은 복수개로 구비되며, X축 방향인 Y축 방향으로 연장된 X축 무한 궤도로 배치된다. 즉, 하나의 트레드 트랙(120)은 Y축 무한 궤도를 따라 순환하고, 복수개의 트레드 트랙(120)은 X축 무한 궤도를 따라 순환 이동한다.

트레드 트랙(120)은 제1 트랙(120a)과 제2 트랙(120b)이 연속적으로 X축 방향으로 배치될 수 있다. 제1 트랙(120a)은 제1 구동 로드(151)에서 구동력을 전달받고, 제2 트랙은 제2 구동 로드(152)에서 구동력을 전달받을 수 있다. 제1 구동 로드(151)와 제2 구동 로드(152)는 서로 마주보도록 배치되어, 제1 트랙(120a)과 제2 트랙(120b)은 각각 독립적으로 구동력을 전달 받을 수 있다.

트레드 트랙(120)은 제1 트랙(120a)과 제2 트랙(120b)이 서로 교번하도록 배치되어, Y축 구동부(150)의 부하를 줄일 수 있다. 하나의 구동 로드가 아니라, 복수개의 구동 로드에 의해서 모션이 생성되므로, Y축 구동부(150)의 부하를 분배할 수 있다.

다른 실시예로, 트레드 트랙은 복수개의 트랙들이 같은 방향으로 정렬되어, 부하 용량이 큰 구동 로드가 복수개의 트랙을 구동시킬 수 있다. 또한, 다른 실시예로, 트레드 트랙의 양단에 각각 회전체가 설치되고, 한 쌍의 구동 로드가 트레드 트랙의 양단에 설치되어 부하를 줄일 수 있다.

트레드 트랙(120)은 Y축 방향으로 연장되는 제1 프레임(121)에 의해서 지지될 수 있다. 트레드 트랙(120)의 단부에는 회전축(122)이 설치되고, 회전체(130)가 회전축(122)의 양단에 설치될 수 있다. 회전축(122)의 단부에는 제2 프레임(123)이 제1 프레임(121)에 연결되어, 회전체(130)의 위치를 고정할 수 있다. 또한, 트래드 트랙(120)의 반대 단부에는 제3 프레임(124)이 제1 프레임(121)에 연결될 수 있다.

트레드 트랙(120)의 내주면에는 내측 돌기(120-1)가 형성되고, 내측 돌기(120-1)는 회전체(130)의 외측 돌기(122a)와 맞물리도록 배치된다. 회전체(130)의 회전으로 회전축(122)이 회전하면, 치합된 외측 돌기(122a)와 내측 돌기(120-1)에 의해서 트레드 트랙(120)이 Y축 무한 궤도로 회전할 수 있다.

즉, 회전축(122)은 트레드 트랙(120)의 단부에 설치되고, 일 방향 또는 양방향으로 회전할 수 있다. 회전축(122)의 외측 돌기(122a)와 트레드 트랙(120)의 내측 돌기(120-1)는 타이밍 벨트와 유사한 방식으로 구동되므로, 마찰에 의한 슬립 발생을 줄여서 구동력의 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 트레드 트랙(120)의 텐션 저하에 의한 슬립 발생을 방지할 수 있다. 결과적으로, 전 방향 모션 생성 장치(100)는 회전체(130)의 회전에 의해서 생성되는 X축 방향의 모션을 정확하고 정교하게 생성 할 수 있다.

회전체(130)는 트레드 트랙(120)의 단부에 장착된다. 회전체(130)는 Y축 구동부(150)가 구동 시에 트레드 트랙(120)을 Y축 무한 궤도로 순환시킬 수 있으며, X축 구동부(140)가 구동되면 트레드 트랙(120)과 함께 제2 순환 궤도로 순환될 수 있다.

회전체(130)는 트레드 트랙(120)의 단부에 삽입되는 바디(131)와, 바디(131)에 대해서 자유 회전(Free rolling)하는 롤러(132)를 구비할 수 있다. 바디(131)는 대략 원형의 형상을 가지며, 회전축(122)의 양단에 삽입될 수 있다.

롤러(132)는 바디(131)의 원주 방향을 따라 복수개로 배치될 수 있다. 롤러(132)는 회전축(122)을 중심으로 대칭되게 배치될 수 있다. 롤러(132)의 개수와 크기는 특정 개수에 한정되지 않으며, Y축 구동부(150)에서 회전체(130)로 전달되는 구동력의 크기, 접지 면적에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서 8개의 롤러(132)가 바디(131)의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격된 회전체(130)를 설명하기로 한다.

롤러(132)는 Y축 구동부(150)와 접촉하여 회전체(130)가 회전하는 구동력을 전달 할 수 있다. 동시에 롤러(132)는 자유 회전에 의해서 Y축 구동부(150)와 접촉을 유지하면서 이동할 수 있다.

상세하게, 회전체(130)는 Y축 구동부(150)와 롤러(132)의 구동 마찰로 회전(R1)되어 트레드 트랙(120)을 Y축 무한 궤도로 순환시킬 수 있다. Y축 구동부(150)의 회전하면, 롤러(132)는 마찰에 의해 R1 방향으로 회전하고, 이는 회전축(122)의 회전시켜서 트레드 트랙(120)을 Y축 무한 궤도로 순환시킬 수 있다.

또한, 회전체(130)는 롤러(132)의 자유 회전(R2)에 의해 Y축 구동부(150)를 따라 X축 무한 궤도로 순환할 수 있다. X축 구동부(140)가 구동하면, 복수개의 트레드 트랙(120)은 X축 무한 궤도로 순환된다. 이때, 롤러(132)도 Y축 구동부(150)의 드럼(153)과 접촉을 유지하고 있으나, 롤러(132)가 R2 방향으로 자유 회전하므로, 트레드 트랙(120)의 순환을 방해하지 않는다.

롤러(132)는 탄성 재질로 형성될 수 있다. 롤러(132)는 회전체(130)의 마찰에 의한 손상을 방지하고, 충격에 따른 파손을 최소화 할 수 있다. 또한, 롤러(132)와 드럼(153)의 접촉에 따른 소음을 최소화 할 수 있다.

다른 실시예에서, 회전체(130)는 복수개의 트랙 중 어느 하나의 일단과 이웃하는 다른 하나의 일단에 교번하게 배치될 수 있다. 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 트랙(120a)과 제2 트랙(120b)은 서로 교번하게 배치되어, 제1 트랙(120a)은 제1 구동 로드(151)에 의해서 구동력을 전달 받고, 제2 트랙(120b)은 제2 구동 로드(152)에 의해서 구동력을 전달 받는다.

회전체(130)는 제1 트랙(120a)과 제1 구동 로드(151) 사이에 배치되고, 제2 트랙(120b)과 제2 구동 로드(152) 사이에 배치되므로, 서로 교번하게 배치된다. 회전체(130)가 제1 트랙(120a)의 일단과 제2 트랙(120b)의 타단에 배치되므로, Y축 구동부(150)의 부하를 분배할 수 있어, 내구성이 향상되고 정밀하고 정교하게 X축 방향의 모션을 생성할 수 있다.

회전체(130)가 롤러(132)의 자유 회전을 허용하므로, 트레드 트랙(120)의 이동을 부드럽게 할 수 있다. 종래에는 회전체(130)를 대신에 기어를 이용하여 트레드 트랙을 이동시켰다. 기어의 경우에는 정확하게 티스가 치합되어야 구동력이 전달되나, 방향이 전환되는 부분에서는 정확하게 티스를 치합시키는데 어려움이 있다. 기어의 티스가 치합되지 않으면, 트레드 트랙이 제2 순환 궤도를 이탈할 수 있으며, 티스가 충격을 받아 파손될 수 있다.

회전체(130)의 롤러(132)는 제2 순환궤도를 따라 이동 시에 방향이 전환되더라도, 즉 트레드 트랙(120)이 전 방향 모션 생성 장치(100)의 상부에서 하부로 이동시에 부드럽게 방향을 변경할 수 있다. 특히, 롤러(132)의 자유 회전에 의해서 복수개의 트레드 트랙(120)이 간격을 유지하면서 궤도를 따라 이동할 수 있어, 정밀하고 모션을 생성할 수 있다.

도 6 및 도 7은 트레드 트랙(120)과 X축 구동부(140)의 결합 및 배치를 도시하는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, X축 구동부(140)는 Y축 방향과 다른 X축 방향으로 연장된 X축 무한 궤도로 복수개의 트레드 트랙(120)을 순환시킬 수 있다. X축 구동부(140)는 가이드 레일(141), 구동휠(142), 연결부재(143) 및 커넥터(144)를 구비할 수 있다.

가이드 레일(141)은 제2 순환 궤도를 따라 연장되고, 내부에 커넥터(144)가 삽입될 수 있는 홈을 구비할 수 있다. 가이드 레일(141)을 따라 제1 트랙(120a)과 제2 트랙(120b)이 순환할 수 있다.

구동휠(142)은 구동원(미도시)과 연결되어 회전할 수 있다. 구동휠(142)이 회전하면, 연결부재(143)가 가이드 레일(141)을 따라 순환할 수 있다. 구동휠(142)은 동력을 전달하는 다양한 부재로 형성될 수 있으며, 예컨대 기어, 스포라켓 일 수 있다.

구동휠(142)의 개수는 특정 개수에 한정되지 않으며, 구동력 전달을 위해 다양하게 설정될 수 있다. 일 예로, 도4에서는 구동휠(142)이 전 방향 모션 생성 장치(100)의 전방과 후방에 각각 2개씩 배치될 수 있다. 다른 예로, 전 방향 모션 생성 장치(100)의 전방과 후방에 각각 직경이 큰 구동휠이 설치되어, 구동휠이 곡선 구간을 형성할 수 있다.

연결부재(143)는 가이드 레일(141)을 따라 순환할 수 있으며, 구동휠(142)로부터 구동력을 전달 받는다. 연결부재(143)는 동력을 전달하는 다양한 부재로 형성될 수 있으며, 예컨대 체인, 벨트, 와이어 등으로 형성될 수 있다.

커넥터(144)는 연결부재(143)와 트레드 트랙(120)을 연결한다. 커넥터(144)는 일측은 연결부재(143)와 고정되고, 타측은 제2 프레임(123)이나 제3 프레임(124)과 연결될 수 있다. 커넥터(144)는 연결부재(143)와 함께 X축 무한 궤도로 순환하므로, 복수개의 트레드 트랙(120)을 X축 무한 궤도로 순환시킬 수 있다.

커넥터(144)는 가이드 레일(141)과 접촉을 유지할 수 있다. 커넥터(144)의 돌출된 부분이 가이드 레일(141)의 내주홈과 접촉을 유지하여, 일정한 궤도로 이동할 수 있다. 가이드 레일(141)은 일부가 절곡되어 커넥터(144)의 경로를 안내할 수 있다.

커넥터(144)가 가이드 레일(141)을 따라 이동하므로, 유격 및 흔들림을 최소화 하여, 복수개의 트레드 트랙(120)의 경로 오차를 최소화 할 수 있다. X축 구동부(140)에서 균일하지 않는 힘이 전달되거나 트레드 트랙(120)의 위에 있는 대상물의 무게에 의해서, 트레드 트랙(120)은 설정된 경로로 이동하지 않거나 트레드 트랙(120) 사이의 간격이 불균일해 질 수 있다. 커넥터(144)는 일정한 궤도를 따라 이동하므로, 트래트 트랙의 경로 오차를 최소화 하고, 트레드 트랙(120) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

도 8은 트레드 트랙(120)과 Y축 구동부(150)의 결합 및 배치를 도시하는 도면이다.

도 8을 참조하면, Y축 구동부(150)는 X축 방향으로 연장되고, 회전체(130)와 접촉하여 회전체(130)를 회전시킬 수 있다. Y축 구동부(150)의 구동으로 어느 하나의 트레드 트랙(120)은 제1 무한궤도로 순환할 수 있다. Y축 구동부(150)는 제1 구동 로드(151), 제2 구동 로드(152)를 구비하고, 제1 구동 로드(151)와 제2 구동 로드(152)의 외주면 배치된 드럼(153)이 롤러(132)와 접촉할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, Y축 구동부(150)는 트레드 트랙의 양단에 각각 배치되는 제1 구동 로드(151)와 제2 구동 로드(152)를 구비할 수 있다. 제1 구동 로드(151)는 제1 트랙(120a)의 일단에 배치되어, 제1 트랙(120a)을 회전시킬 수 있다. 제2 구동 로드(152)는 제2 트랙(120b)의 타단에 배치되어, 제2 트랙(120b)을 회전시킬 수 있다. 제1 구동 로드(151)와 제2 구동 로드(152)는 구동원(미도시)에서 구동력을 전달받아 회전할 수 있다.

드럼(153)은 회전체(130)와 접촉할 수 있으며, 탄성 재질을 가질 수 있다. 드럼(153)은 마찰에 의한 손상을 방지하고, 충격에 따른 파손을 최소화 할 수 있다. 또한, 롤러(132)와 드럼(153)의 접촉에 따른 소음을 최소화 할 수 있다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치(100)는 정밀하고 정교하게 모션을 생성할 수 있다. X축 구동부(140)의 구동을 제어하여 X축 방향의 모션을 제어하고, Y축 구동부(150)의 구동을 제어하여, Y축 방향의 모션을 제어하여, 전 방향으로의 모션을 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치(100)는 회전체(130)의 롤러(132)와 Y축 구동부(150)의 마찰에 의해서 트레드 트랙(120)을 Y축 무한 궤도로 순환시킬 수 있으며, 동시에 롤러(132)가 자유 회전을 할 수 있어, 트레드 트랙(120)의 이동에 방해없이 X축 무한 궤도로 이동할 수 있다. 특히, 트레드 트랙(120)의 방향이 전환되는 부분에서 롤러(132)가 부드럽게 방향을 전환할 수 있다.

본 발명에 따른 전 방향 모션 생성 장치(100)는 탄성재질의 롤러(132)와 드럼(153)을 가지므로, 접촉에 의한 소음을 줄일 수 있으며, 충격에 따른 내구성 저하를 줄일 수 있다. 또한, 전 방향 모션 생성 장치(100)는 외부 이물질 유입을 최소화할 수 있으므로, 다양한 응용이 가능하다.

도 9 및 도 10은 회전체의 변형예를 도시하는 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 회전체(130’)는 적어도 한 쌍이 서로 마주보되, 각각의 롤러(132)가 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 회전체(130’)는 회전축(122)의 양단에 장착되며, 각각의 롤러(132)는 회전축(122)을 따라 나란하지 않으며, 어긋나게 배치될 수 있다.

Y축 구동부(150)에 의한 구동력은 롤러(132)에 의해서 전달되므로, 롤러(132)가 회전하여 Y축 구동부(150)의 드럼(153)을 통과하면 순간적으로 구동력이 전달되지 않는다. 순간적인 구동력의 단락을 방지하기 위해서, 서로 마주보는 회전체(130)는 각각의 롤러가 어긋나게 배치된다.

제1 회전체(130a)의 제1 롤러(132a)과 제2 회전체(130b)의 제2 롤러(132b)은 서로 어긋나게 배치된다. 제1 롤러(132a)는 L1을 중심으로 배치되나, 제2 롤러(132b)는 L2를 중심으로 배치된다. 상기와 같은 배치에 의해서, Y축 구동부(150)가 회전하더라도 연속적으로 구동력이 제1 회전체(130a)와 제2 회전체(130b)로 전달될 수 있으며, 구동력의 단락을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치(200)의 도면이다.

도 11을 참조하면, 전 방향 모션 생성 장치(200)는 Y축 구동부(250)가 X축 방향을 따라 연장되며, 서포터(252)에 지지될 수 있다. 예컨대, Y축 구동부(250)는 제1-1 구동 로드(251a), 제1-2 구동 로드(251b) 제1-3 구동로드(251c)으로 구분될 수 있으며, 각각은 서포터(252)에 지지될 수 있다. Y축 구동부(250)은 X축 방향으로 연장되므로, 중앙에서 처짐이 발생될 수 있다. 특히, Y축 구동부(250)의 중앙에서 사용자가 동작되므로, 중앙부분은 더욱 처짐이 발생할 수 있다. 서포터(252)는 Y축 구동부(250)의 각 구간을 지지하여 처짐을 방지할 수 있다. 특히, 제1-2 구동 로드(251b)의 처짐을 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치(300)의 도면이다.

도 12를 참조하면, 전 방향 모션 생성 장치(300)는 Y축 구동부(350)가 트레드 트랙(120)의 일측에 복수개로 구비될 수 있다.

Y축 구동부(350)는 트레드 트랙(120)의 측면에 배치되는 제1 구동 로드(351)와, 제1 구동 로드(351)의 아래에 이격되며 트레드 트랙의 아래에 배치되는 제2 구동 로드(352)를 구비할 수 있다. 즉, 제1 구동 로드(351)와 제2 구동 로드(352)는 서로 이격되고, 각각 회전체(130)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 구동 로드(352)는 회전체(130)의 내측 하부에 배치되어, 전체 부피를 최소화 할 수 있다.

Y축 구동부(350)가 복수개로 배치되므로, Y축 구동부(350)의 부하를 분배하여 효과적으로 구동력을 전달할 수 있다. 이로써 빠른 모션을 생성할 수 있으며, 전 방향 모션 생성 장치(300)에 놓여지는 중량이 크더라도 정밀하게 모션을 제어할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전 방향 모션 생성 장치의 도면이다.

도 13을 참조하면, 전 방향 모션 생성 장치는 가상 현실 시스템 내에서 사용될 수 있으며, 이 때 가상 현실의 상황에 맞게 트레드 트랙(410a, 410b, 410c)의 표면을 변형할 수 있다.

전 방향 모션 생성 장치는 가상 현실에서의 상황에 적합하도록 트레드 트랙(410a, 410b, 410c) 표면의 형상을 다양하게 변형하거나, 특정 부분의 재질을 다양하게 변형할 수 있다.

예컨대, 트레드 트랙(410a, 410b, 410c)의 외측면에 돌출부를 형성하여 지면의 단차를 표현하거나 험로 등의 시뮬레이션 상황을 구현할 수 있고, 평지가 아닌 계단이나 돌출 지면의 구현이 가능하게 된다.

다른 실시예에 따르면, 트레드 트랙(410a, 410b, 410c)의 돌출부를 위 아래로 이동 가능하게 구현할 수 있다. 이 경우에는 X축 및 Y축 방향으로의 모션 발생에 더불어 Z축으로의 모션을 생성할 수 있는 3차원 모션상생장치를 구현할 수 있다.

트레드 트랙(410a, 410b, 410c)의 재질은 일반적인 러닝 머신의 벨트, 잔디밭 벨트, 스키활주용 저마찰 벨트, 엠보싱 벨트 및 압력감지 센서내장 벨트 등 다양한 재질의 실시예가 가능하며, 시뮬레이션 상황에 적합한 재질을 선택하여 이용할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 전 방향 모션 생성 장치
110: 베이스 프레임
120: 트랙
130: 회전체
131: 바디
132: 롤러
140: X축 구동부
150: Y축 구동부

Claims (9)

1. Y축 방향으로 연장된 Y축 무한 궤도로 순환하는 복수개의 트레드 트랙;
   상기 Y축 방향과 다른 X축 방향으로 연장된 X축 무한 궤도로 복수개의 상기 트레드 트랙을 순환시키는 X축 구동부;
   상기 트레드 트랙의 단부의 회전축에 한 쌍으로 장착되는 회전체; 및
   상기 X축 방향으로 연장되고, 상기 회전체와 접촉하여 상기 회전체를 회전시키는 Y축 구동부;를 포함하며,
   상기 회전체는
   상기 트레드 트랙의 단부에 삽입되는 바디; 및
   상기 바디의 원주방향을 따라 복수개로 배치되며, 상기 바디에 대해서 자유 회전(Free rolling)하되, 한 쌍의 상기 회전체에서 각각 서로 어긋나게 배치되는 롤러;를 구비하며,
   상기 Y축 구동부는
   상기 롤러와 접촉하며, 탄성 재질을 가지는 드럼;을 구비하고
   상기 Y축 구동부가 구동 시에 상기 드럼의 표면과 한 쌍의 회전체 중 적어도 하나의 회전체에서의 상기 롤러의 표면 사이의 마찰력으로 상기 한 쌍의 회전체가 회전축을 중심으로 회전하여 상기 트레드 트랙을 상기 Y축 무한 궤도로 순환시키되,
   상기 X축 구동부가 구동되면, 상기 롤러가 자유 회전하여 상기 트레드 트랙이 상기 X축 무한 궤도로 순환되는, 전 방향 모션 생성 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 회전체는
   상기 복수개의 트레드 트랙 중 어느 하나의 일단과, 이웃하는 다른 하나의 타단에 교번하게 배치되는, 전 방향 모션 생성 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 Y축 구동부는
   상기 트레드 트랙의 양단에 배치되는, 전 방향 모션 생성 장치.
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,
   상기 Y축 구동부는
   상기 트레드 트랙의 측면에 배치되는 제1 구동 로드; 및
   상기 제1 구동 로드에서 아래로 이격되고, 상기 트레드 트랙의 아래에 배치되는 제2 구동 로드;를 구비하는, 전 방향 모션 생성 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 Y축 구동부는
   상기 X축 방향을 따라 복수개로 구분되되, 서포터에 의해서 지지되는, 전 방향 모션 생성 장치.

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