KR20030000271A - 2축에 의한 3자유도 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모의훈련용 시뮬레이터나, 가상현실 게임용으로 적용되는 2축에 의한 3자유도 운동시스템 장치에 관한 것으로, 2개의 수직형 엑츄에이터와 이동식 중앙지지부, 운동판(모션플랫폼), 하부 지지대, 그리고 각 유니버셜 조인트로 구성되어 있다.

2개의 수직형 엑츄에이터 길이 변화를 이용하여 운동판의 전후 및 좌우 경사운동을 재현할 수 있으며, 이동식 중앙지지부의 위치 변화로 운동판의 상승/하강 운동 재현도 가능하게 할 수 있도록 구성된 것이다.

이를 위해 운동판(3) 끝단에 엑츄에이터(4)를 설치하여, 승강 운동, 경사운동, 요동운동을 발생토록 구성하였고, 엑츄에이터(4)와 운동판(3), 하부 지지대(1)의 연결은 유니버설 조인트(6)로 결합하여, 운동 구속력을 주도록 하였다. 또한 하부 지지대(1)내에 이동식 중앙지지부(2) 유니버셜 조인트(2a)와 이들을 이동할 수 있도록 볼/스큐류방식의 슬라이드부(5)로 구성하여, 경사운동의 지지부 위치에 따라 전후 경사 운동의 량과 속도의 변화를 주도록 구성된 것이다.

Description

2축에 의한 3자유도 시스템{3DOF Motion Based System in 2-Axial Structure}

본 발명은 모의훈련용 시뮬레이터나 가상현실 게임용으로 적용되고 있는 운동시스템에 관한 것으로서, 특히 최소의 자유도 운동으로 최대의 운동효과를 재현 발생시킬 수 있도록 고안된 장치이다.

일반적으로 대부분의 운동시스템은 엑츄에이터의 갯수에 따라 운동 자유도를 정하고 있는데, 이는 운동을 유발시키는 운동체(자동차나 항공기, 선박 기타 운동체)의 운동방향이 6개이지만 각 운동방향에 대한 운동체의 운동 점유율은 6개 모두가 다르다. 즉 운동방향에 대한 비중도가 다르다는 것이다. 하지만 기존의 운동 재현을 위한 운동시스템들은 인체가 예민하게 인지할 수 있는 운동의 파악을 고려하지 못하고, 단지 자유도별 운동 발생에만 국한하여 고안되어 운동 재현성의 만족도를 크게 결여시키고 있다. 더 나아가 불필요한 운동재현을 위한 기구물들의 구성으로서, 기구들의 복잡성과 운동판 하중에 대한 지지부분의 하중부담, 그리고 유연한 운동발생을 보장하지 못하는 점등의 문제점을 야기시키고 있다.

도 1은 종래 3자유도 운동시스템의 개략도를 보인 것이다. 도면에서 (100)은 하부지지대, (200)은 운동판부, (300)은 엑츄에이터를 보인 것이다. 이는 하부지지대(100)의 상부에 운동판부(200)가 복수개 즉 3자유도 운동이면 3개로 결합되는 방식이다. 따라서 운동 자유도수에 대한 엑츄에이터(300)가 필요하게 된다. 또한 각 엑츄에이터(300)의 부착 위치나 엑츄에이터(300)의 길이변화가 일정하므로 일정량의 운동을 할 밖에 없다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 2개의 엑츄에이터(4)를 이용하여 운동을 유발시키는 운동체의 운동중 가장 운동밀도가 높은 가감속되면서 좌우 화전운동을 재현할 수 있도록하였으며, 또한 이동식 중앙 지지대의 위치에 따라 2개의 운동량과 상승.하강 운동을 파생시키도록 하였다.

즉 본 발명의 다른 목적은 운동체의 운동량 값이 다르게 발생됨으로 좌우 회전과 상하 회전의 량을 엑츄에이터의 행적량에 대해 조절할 수 있도록 하여, 최적의 효율성을 지니는 운동재현을 할 수 있도록 하는데 있다.

(도 1)은 종래 장치의 구성을 나타낸 개략도

(도 2)는 본 발명의 구성을 나타낸 사시도

(도 3)은 본 발명의 정면도

(도 4)는 본 발명의 측면도

(도 5a)는 본 발명의 전후 경사운동 상태도

(도 5b)는 본 발명의 전후 경사운동에 대한 파생가속도 상태도

(도 6a)은 본 발명의 좌우 경사운동 상태도

(도 6b)은 본 발명의 좌우 경사운동에 대한 파생가속도 상태도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 하부 지지대 2 : 이동식 중앙 지지부

2a : 이동식 중앙지지용 유니버셜조인트

3 : 운동판 4 : 엑츄에이터

4a : 실린더

4b : 로드

5 : 볼/스큐류 6 : 유니버셜 조인트

5a : 슬라이드 커버(볼 포함)

5b : 슬라이드 가이드(스큐류 포함)

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 1내지 4를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3 및 도 4은 본 발명의 정면도와 측면도로서, 본 발멸 장지의 구성은 하부지지대(1) 중앙에 볼/스큐류(5)로 장착된 이동식 중앙 지지대(2)를 유니버셜 조인트(6)로 부착하고, 하부지지대 끝단에 양쪽으로 동일한 유니버셜 조인트(6)에 의해 엑츄에이터(4)의 실린더(4a)가 장착되도록 하고 있다. 운동판은 이동식 중앙 지지대(2)를 유니버셜 조인트(6)로 부착하고, 운동판 끝단에 양쪽으로 유니버셜 조인트(6)에 의해 엑츄에이터(4)의로드(4b) 장착되도록 하고 있다.

운동판의 운동 구성은 2개의 엑츄에이터(4)의 길이 조합에 의해 , 각각의 엑츄에이터가 서로 반대 방향으로의 길이변화로 운동판의 좌우 회전운동을 발생시키며, 엑츄에이터의 동일한 길이변화는 전후 회전운동을 이동식 중앙 지지대(2)를 원점으로 운동하게 된다.

각각 엑츄에이터(4)의 반대 방향으로의 길이변화로 얻은 운동판(3)의 좌우 회전운동은 도 5b와 같은 중력가속도에 의한 측방향 파생가속도를 발생시키며. 또한 각각 엑츄에이터(4)의 동일 방향으로의 길이변화로 얻은 운동판(3)의 전후 회전운동은 도 6b와 같은 전후 방향 파생가속도를 발생도록 구성 되었다. 이것은 운동판의 좌우 회전운동과 전후 회전운동의 2방향 운동이 아닌, 회전량에 따라 중력가속도의 영향을 고려하여 구성하였기 때문에 위 2방향과 측방향 가속도와 전후 방향 가속도로 4방향의 운동을 발생하도록 하였다.

이동식 중앙 지지대는 운동체가 가지는 운동의 빠르기와 량값에 대해 운동판이 이에 적응할 수 있도록, 전후로 이동하도록하여, 전후 회전량을 조절할 수 있도록 하였다. 또한 운동판의 무게 중심에 대한 상대적인 거리확보로 인하여, 상승 하강 가속도도 재현 할 수 있도록 하는 장치이다. 도 8은 이동식 중앙 지지대(2)의 이동에 의한 전후 회전운동 변화와 상승하강 운동상태를 보이고 있다.

도 8에서와 같이 상승 하강 운동을 파생시키기 위해서는 이동식 중앙 지지대(2)를 전방방향으로 이동시 전후 회전량은 작게하여 무게 중심에 대한 상승 하강 운동을 발생시키도록 한다. 또한 전후 회전량을 확보하기 위해서는 이동식 중앙 지지대(2)를 엑츄에이터(4)쪽으로 이동하여, 상승 하강 운동을 작게하고 전후 회전량을 크게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 수직으로 부착된 2개의 직선용 엑츄에이터(4)의 길이변화와 방향의 변화로 전후 및 좌우 회전운동과 운동판의 경사로 인한 경사 중력가속도의 횡축방향 가속도 및 전후 방향 가속도를 발생시겨 기존 2개의 엑츄에이터(4)에 의한 2방향 운동을 4개 방향 운동으로 확잘하였고, 이동식 중앙 지지대(2)의 위치에 따라 추가적으로 상승,하강 가속도 운동도 재현할 수 있도록 하였다. 이는 모의 훈련용 시뮬레이터나 가상현실 게임기용의 운동 재현 장차에서 적은 엑츄에이터로 다량 및 최적의 운동을 유발하여 재현 장치로의 유용성을 보장, 적용할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 장치에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 2개의 직선용 엑츄에이터(4)의 길이변화를 이용하여 2가지의 회전운동과 2가지의 가속도운동을 확보할수 있게 된다.

둘째, 이동식 중앙 지지대(2)의 위치 변화로 인하여, 상승 하강 운동 가속도를 생성시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 본체 역할을 하는 하부 지지대와, 상기 하부 지지대에 볼/스큐류로 연결된 이동식 중앙 지지대 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 2축에 의한 3자유도 운동시스템 장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이동식 중앙 지지대의 이동에 대해 전후 방향으로의 동작 장치를 위한 볼/스큐류 방식과 전후 동작을 위한 슬라이더가 설치된 것을 특징으로 하는 2축에 의한 3자유도 운동시스템 장치
3. 제 2항에 있어서,

   상기 이동식 중앙 지지대의 2자유도 운동을 구속할 수 있는 조인트를 설치된 것을 특징으로 하는 2축에 의한 3자유도 운동시스템 장치