KR20120001348U

KR20120001348U - 가상현실 체감용 시뮬레이터

Info

Publication number: KR20120001348U
Application number: KR2020100008579U
Authority: KR
Inventors: 이선경
Original assignee: 이선경
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-02-28

Abstract

본 고안은 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써 이용자가 가상 현실의 움직임을 마치 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것이다. 본 고안에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터는, 설치면에 안착되는 고정 프레임과; 상기 고정 프레임의 상부에 설치되는 유동 프레임과; 상기 고정 프레임에 대하여 상기 유동 프레임을 다점 지지하도록 마련되는 복수의 양로드 실린더와, 상기 복수의 양로드 실린더에 압력을 제공하는 펌프를 갖는 구동부를 포함한다. 이에 의하여, 의자가 결합되는 유동 프레임이 설치면에 지지되는 고정 프레임에 대하여 3차원적으로 변위 가능하며, 제어부의 제어에 따른 유동 프레임의 모션 응답속도가 빠른 가상현실 체감용 시뮬레이터를 제공할 수 있게 된다.

Description

가상현실 체감용 시뮬레이터{SIMULATOR FOR EXPERIENCING ASSUME ACTUALITY}

본 고안은 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의자가 결합되는 유동 프레임이 설치면에 지지되는 고정 프레임에 대하여 3차원적으로 변위 가능하며, 제어부의 제어에 따른 유동 프레임의 모션 응답속도가 빠른 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 가상현실 체감용 시뮬레이터는 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써 이용자가 가상 현실의 움직임을 마치 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 장치로서, 드라이빙 게임용 의자, 운전학원용 시뮬레이터 등에 널리 보급되고 있다.

종래의 가상현실 체감용 시뮬레이터는 복수개의 모터와 캠 또는 편축 등을 이용하여 의자에 진동을 전달하고 변위를 조절하는 방식을 사용하였다.

그러나, 이러한 종래의 가상현실 체감용 시뮬레이터는 모터, 캠, 편축 등의 부품 가격이 고가이며, 부품수가 많아 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 가상현실 체감용 시뮬레이터에서 이용자가 가상적인 환경을 보다 실감 있게 느낄 수 있도록 하기 위해서는 시스템의 제어에 따라 이용자의 의자를 신속하고 다채롭게 진동시켜 동작 변화를 생동적으로 재현하여야 한다.

그러나, 종래의 가상현실 체감용 시뮬레이터는 시스템의 제어에 따른 모션 응답속도가 느리다는 문제점이 있었다.

본 고안이 해결하고자 하는 과제는 의자가 결합되는 유동 프레임이 설치면에 지지되는 고정 프레임에 대하여 3차원적으로 변위 가능하며, 제어부의 제어에 따른 유동 프레임의 모션 응답속도가 빠른 가상현실 체감용 시뮬레이터를 제공하는 것이다.

상기 해결하고자 하는 과제는, 본 고안에 따라, 가상현실 체감용 시뮬레이터에 있어서, 설치면에 안착되는 고정 프레임과; 상기 고정 프레임의 상부에 설치되는 유동 프레임과; 상기 고정 프레임에 대하여 상기 유동 프레임을 다점 지지하도록 마련되는 복수의 양로드 실린더와, 상기 복수의 양로드 실린더에 압력을 제공하는 펌프를 갖는 구동부를 포함하는 것에 의하여 달성된다.

상기 복수의 양로드 실린더는 하나의 펌프에 모두 연결되어 있으며; 상기 복수의 양로드 실린더와 상기 펌프 사이에는 독립제어 가능한 체크밸브가 각각 마련될 수 있다.

상기 양로드 실린더는 상기 고정 프레임에 대하여 상기 유동 프레임을 전방 양측 영역과 후방 중앙 영역을 지지하도록 3개가 마련되는 것이 바람직하다.

상기 양로드 실린더의 실린더 로드의 위치를 감지하는 감지센서와; 상기 감지센서에서 감지된 결과를 기초로 상기 체크밸브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 고안에 따르면, 의자가 결합되는 유동 프레임이 설치면에 지지되는 고정 프레임에 대하여 3차원적으로 변위 가능하며, 제어부의 제어에 따른 유동 프레임의 모션 응답속도가 빠른 가상현실 체감용 시뮬레이터를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터의 외관을 도시한 사시도,
도 2는 도 1에서 의자 및 조정유닛을 제거한 도면,
도 3은 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터의 블록도,
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터의 작동상태를 도시한 작동상태도들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 외관을 도시한 사시도, 도 2는 도 1에서 의자(140) 및 조정유닛(130)을 제거한 도면, 도 3은 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 블록도, 도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 작동상태를 도시한 작동상태도들이다.. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)는 설치면에 안착되는 고정 프레임(110)과; 고정 프레임(110)의 상부에 설치되는 유동 프레임(120)과, 고정 프레임(110)에 대하여 유동 프레임(120)을 다점 지지하며 제어부의 제어에 의한 진동을 전달하는 구동부(130)를 포함한다.

고정 프레임(110)은 설치면에 지지되어 있다. 본 실시예에서 고정 프레임(110)은 폐루프를 이루는 곡선 형상의 봉으로 마련되는 것으로 도시하였으나, 패널 형상으로 마련될 수도 있다. 고정 프레임(110)의 상부에는 유동 프레임(120)이 배치되어 있다. 고정 프레임(110)은 충분한 지지강도를 갖도록 금속 재질로 마련되는 것이 바람직하나, 강화 플라스틱 재질로 마련될 수도 있다.

유동 프레임(120)은 고정 프레임(110)의 상부에 배치되며, 의자(140)가 안착되는 의자 결합부(121)와 조정유닛(150)이 결합되는 조정유닛 결합부(123)로 구성된다. 본 실시예에서 유동 프레임(120)은 폐루프를 이루는 곡선 형상의 봉으로 마련되는 것으로 도시하였으나, 패널 형상으로 마련될 수도 있다. 유동 프레임(120)은 충분한 지지강도를 갖도록 금속 재질로 마련되는 것이 바람직하나, 강화 플라스틱 재질로 마련될 수도 있다. 조정유닛 결합부(123)는 의자 결합부(121)의 전방 하부에 배치되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유동 프레임(120)의 의자 결합부(121)의 상부에는 의자(140)가 안착 결합되며, 의자(140)는 헤드 셋(141)을 구비할 수 있다. 그러나, 헤드 셋(141)은 별도로 마련되어 조정유닛(150) 또는 후술하는 디스플레이부(170)에 연결될 수 있다.

유동 프레임(120)의 조정유닛 결합부(123)의 상부에는 조정유닛(150)이 결합되는데, 조정유닛(150)은 사용자가 의자(140)에 앉은 위치에서 발로 조작할 수 있는 복수개의 페달(151)과, 사용자가 의자(140)에 앉은 위치에서 손으로 조작할 수 있는 핸들(153) 및 조작버튼부(155)를 포함한다. 한편, 유동 프레임(120), 의자(140) 및 조정유닛(150)은 구동부(130)에 의하여 일체로 진동을 전달 받는다.

구동부(130)는 고정 프레임(110)에 대하여 유동 프레임(120)을 다점 지지하도록 마련되는 복수의 양로드 실린더(131)와, 복수의 양로드 실린더(131)에 압력을 제공하는 펌프(135)를 갖는다.

복수의 양로드 실린더(131)는 하나의 펌프(135)에 연결되어 있다. 한편, 본 실시예에서 양로드 실린더(131)는 3개가 마련된다. 양로드 실린더(131)는 도 2에 도시된 바와 같이, 의자 결합부(121)의 전방 양측 영역 및 후방 중앙 영역을 지지한다. 그러나, 양로드 실린더(131)는 4개 이상으로 마련될 수도 있다.

각 양로드 실린더(131)는 하나의 펌프(135)에 연결되어 있다. 여기서, 복수의 양로드 실린더(131)와 펌프(135) 사이에는 독립제어 가능한 체크밸브(137)가 각각 마련되어 있다. 이에, 하나의 펌프(135)로 복수의 양로드 실린더(131)를 구동시킬 수 있게 된다.

양로드 실린더(131)는 양피스톤 실린더라고 불리우기도 한다. 양로드 실린더(131)는 한 쌍의 피스톤 로드(133)가 실린더(134)의 길이방향으로 양측에 각각 배치되는 구조로서, 피스톤 로드(133)에 걸리는 횡하중에도 견딜 수 있다. 양로드 실린더(131)의 피스톤 로드(133)는 한 쌍으로 마련되어 있으며, 하나는 의자 결합부(121)에 결합되어 있으며 나머지 하나는 고정 프레임(110)에 결합되어 있다. 여기서, 양로드 실린더(131)는 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 이에, 3개의 양로드 실린더(131)가 고정 프레임(110)에 대하여 유동 프레임(120)을 X, Y 및 Z축 방향으로 자유 자재로 압력을 전달할 수 있게 된다. 이러한 양로드 실린더(131)는 전진시와 후진시 낼 수 있는 힘이 같다는 장점을 가지고 있다. 또한, 양로드 실린더(131)는 전진시와 후진시 모두 구동력을 제공받기 때문에 신속한 모션 응답속도를 갖는다는 장점도 가지고 있다.

펌프(135)는 고정 프레임(110)에 지지되어 있다. 그러나, 펌프(135)는 설치면에 설치될 수도 있다. 펌프(135)는 유압 펌프(135)로 마련될 수도 있고, 공압 펌프(135)로 마련될 수도 있다.

한편, 각 양로드 실린더(131)에는 피스톤 로드(133)의 위치를 감지할 수 있는 감지센서(160)를 더 포함할 수 있다. 감지센서(160)는 비접촉식 센서로 마련된다. 감지센서(160)는 적외선 센서로 마련될 수도 있으며, 포토 센서로 마련될 수도 있다. 이러한 감지센서(160)가 감지한 결과에 기초하여, 후술하는 제어부(180)가 체크밸브(137)를 제어한다.

한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)는 디스플레이부(170)와, 각 부품들을 제어하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(170)는 LCD, PDP 등의 평판디스플레이 패널로 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 디스플레이부(170)는 다른 구성들과 독립적으로 마련되는 것으로 도시하였으나, 헤드 셋(141)에 마련될 수도 있으며, 조정유닛(150)에 마련될 수도 있다.

제어부(180)는 디스플레이부(170)에 표현되는 상황 또는 사용자의 조정유닛(150) 조작을 입력 받아 그 상황에 맞게 셋팅되어 있는 데이터를 기초로 펌프(135) 및 체크밸브(137)를 제어한다. 여기서, 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 온(ON)시 펌프(135)는 상시 구동되고 있다. 제어부(180)는 복수의 체크밸브(137)를 제어하여 진동특성을 의자(140)에 전달할 수 있게 된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 작동과정을 상세히 설명한다.

먼저, 가상현실 체감용 시뮬레이터(100)의 온(ON)시 펌프(135)는 상시 구동되고 있다. 여기서, 사용자가 게임을 시작하면 상황이 디스플레이부(170)에 표시된다. 게임 중 노면이 고르지 못한 자갈길이 나오면, 제어부(180)는 미리 설정된 데이터를 기초로 각 체크밸브(137)를 제어하게 된다. 제어부(180)는 각 양로드 실린더(131)의 구동을 단속하는 체크밸브(137)를 순차적으로 또는 동시에 여닫음으로써, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 의자(140)를 전체적으로 진동시켜 사용자에게 가상작인 환경을 보다 실감 있게 느낄 수 있도록 할 수 있게 된다. 여기서, 양로드 실린더(131)의 특성상 이용자의 의자(140)를 신속하고 다채롭게 진동시켜 동작 변화를 생동적으로 재현할 수 있게 된다.

한편, 게임 중 내리막길이 나오면, 제어부(180)는 미리 설정된 데이터를 기초로 각 체크밸브(137)를 제어하게 된다. 제어부(180)는 의자(140)의 전방에 배치된 한 쌍의 양로드 실린더(131)의 구동을 단속하는 체크밸브(137)를 오프(OFF)하고, 의자(140)의 후방에 배치된 양로드 실린더(131)의 구동을 단속하는 체크밸브(137)를 온(ON)하여 의자(140)를 앞으로 쏠리게 할 수 있게 된다.

또한, 게임 중 일 측방으로 기울어진 길이 나오면, 제어부(180)는 미리 설정된 데이터를 기초로 각 체크밸브(137)를 제어하게 된다. 제어부(180)는 의자(140)의 전방 일측에 배치된 양로드 실린더(131)의 구동을 단속하는 체크밸브(137)를 오프(OFF)하고, 의자(140)의 전방 타측에 배치된 양로드 실린더(131)의 구동을 단속하는 체크밸브(137)를 온(ON)하여 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 의자(140)를 일측으로 쏠리게 할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 설치면에 안착되는 고정 프레임(110)과; 고정 프레임(110)의 상부에 설치되는 유동 프레임(120)과; 고정 프레임(110)에 대하여 유동 프레임(120)을 다점 지지하도록 마련되는 복수의 양로드 실린더(131)와, 복수의 양로드 실린더(131)에 압력을 제공하는 펌프를 갖는 구동부(130)를 포함함으로써, 종래에 비하여 부품수를 줄여 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 이용자가 가상작인 환경을 보다 실감 있게 느낄 수 있도록 이용자의 의자를 신속하고 다채롭게 의자(140)를 진동시켜 동작 변화를 생동적으로 재현할 수 있게 된다.

비록, 본 고안의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 고안의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 고안의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 가상현실 체감용 시뮬레이터 110 : 고정 프레임
120 : 유동 프레임 121 : 의자 결합부
123 : 조정유닛 결합부 130 : 구동부
131 : 양로드 실린더 135 : 펌프
137 : 체크밸브 140 : 의자
141 : 헤드 셋 150 : 조정유닛
151 : 페달 153 : 핸들
155 : 조작버튼부 160 : 감지센서
170 : 디스플레이부 180 : 제어부

Claims

가상현실 체감용 시뮬레이터에 있어서,
설치면에 안착되는 고정 프레임과;
상기 고정 프레임의 상부에 설치되는 유동 프레임과;
상기 고정 프레임에 대하여 상기 유동 프레임을 다점 지지하도록 마련되는 복수의 양로드 실린더와, 상기 복수의 양로드 실린더에 압력을 제공하는 펌프를 갖는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 양로드 실린더는 하나의 펌프에 모두 연결되어 있으며;
상기 복수의 양로드 실린더와 상기 펌프 사이에는 독립제어 가능한 체크밸브가 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 양로드 실린더는 상기 고정 프레임에 대하여 상기 유동 프레임을 전방 양측 영역과 후방 중앙 영역을 지지하도록 3개가 마련되는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 양로드 실린더의 실린더 로드의 위치를 감지하는 감지센서와;
상기 감지센서에서 감지된 결과를 기초로 상기 체크밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.