KR20150005873A - 3d 패러글라이딩 체험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체험자가 양손으로 각각 당기는 두 개의 조종 줄을 통해 패러글라이더가 상승과 하강 그리고 좌우 방향으로 방향 전환이 이루어지는 것과 같이 체험할 수 있게 구성하여 실제로 패러글라이딩을 직접 체험하는 것과 유사한 느낌을 받을 수 있고, 게다가 3D 영상을 통해 이러한 패러글라이딩하는 것과 같은 영상을 보여주어 현실감을 더욱더 높일 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 스크루 바와 스크루 너트를 이용하여 장착 플레이트를 동작시켜 주는 액추에이터를 이용함으로써, 스크루 바의 회전 운동이 스크루 너트의 직선으로 바뀌면서 장착 플레이트가 상하 운동을 하게 되어 서보 모터가 고장이 나더라도 스크루 바와 스크루 너트의 마찰력으로 제동 효과를 얻을 수 있게 되어 안전사고를 미리 방지할 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 액추에이터를 구성하는 하우징과 지지 브래킷 그리고 덮개 등을 프레스 가공을 통해 제조함으로써, 액추에이터를 구성하는 구성요소들을 쉽게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 제조단가를 낮추면서도 용이하게 조립하여 사용할 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

Description

3D 패러글라이딩 체험 장치{3D-PARAGLIDING EXPERIENCING APPARATUS}

본 발명은 3D 패러글라이딩 체험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크루 바와 스크루 너트를 이용한 액추에이터로 3D 패러글라이딩 체험을 할 수 있게 구성하여 구조가 간단하면서도 쉽게 제작하여 안정적으로 사용할 수 있고, 특히 실제 패러글라이더를 조종하는 것과 같은 방법으로 조종 체험할 수 있게 하여 실제로 패러글라이딩을 체험하는 것과 같은 경험을 느낄 수 있게 한 것이다.

일반적으로 고공에서 뛰어내려서 지상에 안전하게 착륙할 수 있게 사용하는 장비로는 크게 낙하산과 패러글라이딩을 예로 들 수 있다. 낙하산은 통상 패러슈트(Parachute)를 착용한 상태에서 계속해서 지상으로 내려오는 데 사용하나, 패러글라이딩은 바람을 이용하여 방향 전환과 활공 시간 등 낙하산과 비교하여 여러 가지로 다르다.

특히, 패러글라이더(Para glider)는 낙하산(Parachute)과 행글라이더(Hang glider)의 특성을 결합한 것으로 낙하산의 안정성, 분해, 조립, 운반의 용이성 그리고 행글라이더의 활공성과 속도(Speed)를 고루 갖춘 이상적인 레포츠의 하나로 자리 잡고 있다. 이러한 패러글라이딩은 인력 활공기라고도 할 수 있는 데, 별도의 동력장치 없이 사람이 달려가면서 이륙하거나, 제자리에서 이륙을 하여 비행을 한 후 두 발로 착륙하기 때문이다.

이처럼 고공에서 낙하산이나 패러글라이더를 이용한 레포츠 느낌을 모션 베이스를 이용하여 가상으로 체험할 수 있는 기술이, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4에 개시되어 있다.

특허문헌 1은 지리정보를 이용한 4D 기반의 체험형 시뮬레이션 시스템을 이용하여, 실내에서 현장감 있는 패러글라이딩 시뮬레이션 게임을 안전하고 재미있게 즐길 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

특허문헌 2는 남녀노소 누구나 정해진 교육훈련 코스를 밟지 않고도 가까운 도심에서 실제 활공하는 것과 같이 생동감 있고 스릴 넘치는 패러글라이딩 스포츠를 즐길 수 있게 한 4D 기반의 체험형 패러글라이딩 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공한다.

특허문헌 3은 체험자가 고공강하 훈련을 수행하거나 가상현실에 대한 체험을 할 때 체험자를 상부로 부양시킨 상태에서 자세를 변환시키기 위한 모션 베이스를 통해 장치를 보다 편리하고 단순화하여 제어하므로, 동작시간을 줄일 수 있도록 하며 감지를 더욱 정확하게 수행할 수 있도록 한 고공강하 모의훈련 및 가상현실 체험을 위한 시뮬레이터 장치에 관한 것이다.

특허문헌 4는 6축의 선단이 아래를 향하도록 6축 구동 모션 베이스를 상부에 설치하고 그 아래에 작동판과 낙하산 유닛을 순차적으로 연결하여 낙하 훈련자의 고공강하 자세를 제어함으로써, 항공기나 헬기에서 점프하는 동체이탈과 강하상태에서의 공중유영, 낙하산의 산개 그리고 착지에 이르기까지의 모든 훈련과정을 실제 훈련과 같이 현실감 있게 지상에서 실시할 수 있도록 한 인체 감응 효과를 구비한 낙하 훈련 시뮬레이터에 관하여 개시한다.

하지만, 이러한 기존 체험 장치는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 모션 베이스를 이용하여 고공에서 낙하하거나 낙하산과 같이 하강하는 기분을 느낄 수 있으나, 실제 패러글라이더를 타는 것과 같은 효과를 내는 데에는 한계가 있었다.

(2) 즉, 패러글라이더는 그 이용자가 조종 줄을 이용하여 원하는 방향으로 방향 전환이 가능할 뿐만 아니라 기류를 이용하여, 낙하산이나 일반 고공 강하 기구에서는 찾아볼 수 없는, 패러글라이더를 위로 상승하게 조종할 수 있다. 하지만, 기존 체험 장치로는 이러한 상승 조종을 하는 기능이 없어 현실감이 많이 떨어졌다.

(3) 또한, 패러글라이더는 조종자가 자신이 낙하하는 방향에서 왼쪽과 오른쪽 방향, 그리고 위와 아래쪽으로 선택하여 움직일 수 있어야 실제 패러글라이딩을 하는 것과 같은 현실감을 느끼는데, 기존의 체험 장치는 가상 현실 세계 등을 따라 체혐 장치가 동작하게 구성하므로 실제 패러글라이더를 조정하는 현실감이 많이 결여되어 있다.

한국등록특허 제1131097호 (등록일 : 2012.03.21) 한국등록특허 제1159090호 (등록일 : 2012.06.18) 한국등록특허 제1212445호 (등록일 : 2012.12.10) 한국공개특허 제10-2014-0126947호 (공개일 : 2014.11.03)

본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 체험자가 양손으로 각각 당기는 두 개의 조종 줄을 통해 패러글라이더가 상승과 하강 그리고 좌우 방향으로 방향 전환이 이루어지는 것과 같이 체험할 수 있게 구성하여 실제로 패러글라이딩을 직접 체험하는 것과 유사한 느낌을 받을 수 있고, 게다가 3D 영상을 통해 이러한 패러글라이딩하는 것과 같은 영상을 보여주어 현실감을 더욱더 높일 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 스크루 바와 스크루 너트를 이용하여 장착 플레이트를 동작시켜 주는 액추에이터를 이용함으로써, 스크루 바의 회전 운동이 스크루 너트의 직선으로 바뀌면서 장착 플레이트가 상하 운동을 하게 되어 서보 모터가 고장이 나더라도 스크루 바와 스크루 너트의 마찰력으로 제동 효과를 얻을 수 있게 되어 안전사고를 미리 방지할 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 액추에이터를 구성하는 하우징과 지지 브래킷 그리고 덮개 등을 프레스 가공을 통해 제조함으로써, 액추에이터를 구성하는 구성요소들을 쉽게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 제조단가를 낮추면서도 용이하게 조립하여 사용할 수 있게 한 3D 패러글라이딩 체험 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 패러글라이딩 체험 장치는, 적어도 3개의 액추에이터(A)를 갖춰 입체적으로 움직이는 장착 플레이트(P); 상기 장착 플레이트(P)를 지지하며 체험자의 체중을 지지하기 위한 지지 프레임(F); 상기 장착 플레이트(P)에 스트링(710) 연결하여 체험자가 앉을 수 있게 장착한 하네스(700); 상기 장착 플레이트(P) 위에 위치하도록 지지 프레임(F)에 장착하며, 양쪽에 두 개의 조종 줄(810a,810b)로 조정하는 조정 장치(800); 및 체험자가 착용하여 체험자 시각에서 주변을 보는 것과 같은 3D 영상을 보여주는 3D 고글(900)을 포함하되, 상기 조정 장치(800)는, 미리 정한 크기를 가진 보디(820), 상기 보디(820) 내에 회전과 길이 방향으로 움직일 수 있게 장착한 샤프트(830), 이 샤프트(830)의 양측과 보디(820) 사이에 각각 양단을 고정하여 샤프트(830)가 회전과 길이 방향의 움직임에 대하여 원래 위치로 되돌아오게 복원력을 제공하는 적어도 두 쌍의 탄성 스프링(840), 상기 샤프트(830)의 회전 방향을 감지하도록 보디(820)에 장착한 회전 센서(850), 상기 샤프트(830)의 길이 방향의 움직임을 감지하도록 보디(820)에 장착한 위치 센서(860), 상기 샤프트(830)의 한쪽에 수직으로 장착한 링크(831)에 한쪽을 고정하여 체험자가 하네스(700)에 앉아서 손으로 당김에 따라 이 샤프트(830)가 길이 방향으로 당겨지면서 회전과 길이 방향으로 움직일 수 있게 하는 한 쌍의 조종 줄(810a,810b), 및 상기 회전 센서(850)와 위치 센서(860)의 검출량에 따라 액추에이터(A)를 제어하는 제어기(870)를 포함하고,, 상기 제어기(870)는 액추에이터(A)를 제어하면서 체험자의 시각으로 보는 3D 영상을 3D 고글(900)을 통해 보여주되, 어느 하나의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 당긴 쪽 방향으로 하네스(700)가 쏠리도록 액추에이터(A)를 제어하고, 동시에 한 쌍의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 하네스(700)가 위로 올라가도록 액추에이터(A)를 제어하며, 조종 줄(810a,810b)을 당기지 않으면 하네스(700)가 아래로 내려가도록 액추에이터(A)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명은 상기 지지 프레임(F)에 장착하여 체험자가 착용한 3D 고글(900)을 통해 보여주는 영상과 같은 영상을 보여주는 디스플레이(910)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 각 액추에이터(A)는, 지지 프레임(F)과 장착 플레이트(P) 사이에 설치되어 이 장착 플레이트(P)를 3차원적으로 움직일 수 있게 구성하되, 판상 부재로서 양측이 서로 마주 보도록 절곡되고, 상부에는 상부 덮개(110)가 구비되며, 하부에는 하부 덮개(120)가 구비된 하우징(100); 상기 하우징(100)의 앞쪽으로 돌출된 하부 덮개(120)에 설치되는 서보 모터(200); 상기 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120) 사이에 설치되며, 상기 서보 모터(200)에 의해 제자리에서 회전가능한 스크루 바(300); 상기 스크루 바(300)와 결합하는 스크루 너트(410)에 의해 상하로 움직이는 작동 브래킷(420) 및 상기 상부 덮개(110)의 상부 측에 위치하는 상부 지지 브래킷(430)에 각각 양단이 고정되며, 상기 스크루 바(300)를 중심으로 양측에 나란하게 설치된 한 쌍의 슬라이드 바(400); 상기 상부 지지 브래킷(430)과 장착 플레이트(P) 사이에 설치되는 볼 조인트(500); 및 상기 하우징(100)과 하부 덮개(120)의 중첩된 양측에 각각 장착되어 하우징(100)이 전후로 회전가능하도록 지지 프레임(F)에 설치되는 한 쌍의 지지 브래킷(600);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 하우징(100), 상부 덮개(110), 하부 덮개(120), 작동 브래킷(420) 및 상부 지지 브래킷(430)은 각각 프레스 가공하여 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)에는 각각 스크루 너트(410)의 최대 및 최저 위치를 제한하기 위하여 리미트 스위치를 갖춘 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서보 모터(200)와 스크루 바(300)는, 벨트(210) 구동 또는 기어로 연결하여 함께 움직이는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 스크루 바(300)는 양단에 각각 앵귤러 베어링(310)이 구비되어 회전 지지를 받는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3D 패러글라이딩 체험 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 체험자가 양손에 잡은 조종 줄로 조종하는 방향에 따라 샤프트의 회전 방향과 길이 방향의 움직임을 검출하고, 이를 바탕으로 액추에이터를 제어하여 패러글라이딩을 체험할 수 있다.

(2) 특히, 패러글라이더는 어느 한쪽의 조종 줄만 당기면 그 당긴 방향으로, 양쪽의 조종 줄을 당기면 위로 상승하는 방향으로, 그리고 조종 줄을 당기지 않으면 하강하는 방향으로 움직이는 것과 같이 체험할 수 있으므로 실제 패러글라이더를 타고 패러글라이딩을 경험하는 것과 같이 가상 체험을 할 수 있다.

(3) 조정 장치는 샤프트의 회전과 길이 방향의 움직임을 통해 이러한 방향 전환이 이루어지는 것과 같은 체험을 하게 할 수 있어, 이 조정 장치의 구조가 간단하면서도 쉽게 제작하여 사용할 수 있다.

(4) 스크루 바의 회전에 의해 스크루 너트가 상하로 움직이면서 장착 플레이트의 상하 불규칙 운동이 이루어지게 동작하기 때문에, 스크루 바의 회전을 제어하는 서보모터에 고장이 발생하더라도 스크루 너트가 스크루 바에 고정되게 되어 안전사고를 방지할 수 있다.

(5) 특히 하우징과 각 지지 브래킷 그리고 덮개 등을 프레스 가공하여 한 번에 형성하기 때문에 본 발명에 따른 액추에이터가 전체적으로 구성이 간단해지게 된다.

(6) 이처럼 구성이 간단하게 구성되기 때문에 제조와 조립이 용이할 뿐만 아니라 제조비용을 줄일 수 있게 된다.

(6) 체험자가 3D 고글을 착용하여 체험자 자신이 보는 시각의 영상을 볼 수 있게 구성하므로 체험자는 실제 패러글라이딩 상태임을 현실감 있게 실감할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 영상을 디스플레이를 통해서도 주변 사람들도 볼 수 있게 하여 흥미를 유발할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 패러글라이딩 체험 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 조정 장치의 구성을 보여주기 위해 윗면을 제거한 상태를 보여주는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 조정 장치의 구성을 보여주기 위해 윗면을 제거한 상태를 보여주는 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 조정 장치의 구성을 보여주기 위해 윗면을 제거한 상태를 보여주는 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 액추에이터의 전체 구성을 보여주기 위한 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 액추에이터의 결합 상태를 보여주기 위한 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 액추에이터가 지지 프레임에 장착된 상태를 보여주기 위한 정면도 및 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 액추에이터가 하강 전(a)과 후(b)의 작동 상태를 보여주기 위한 정면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(3D 패러글라이딩 체험 장치의 구성)

본 발명에 따른 3D 패러글라이딩 체험 장치는, 도 1 내지 도 4와 같이, 장치 전체의 형상을 구성하는 지지 프레임(F), 체험자가 입체 체험을 할 수 있도록 움직이는 장착 플레이트(P), 체험자가 패러글라이더와 일체로 안전하게 앉은 느낌이 들게 하는 하네스(700), 체험자가 패러글라이더의 진행 방향을 조정함에 따라 이를 제어하기 위한 조정 장치(800), 그리고 체험자가 보는 시각의 영상을 보여주기 위한 3D 고글(900)을 포함하여 구성한다.

특히, 본 발명은 체험자가 양손에 각각 잡은 조종 줄(810a,810b)을 하나나 두 개를 당기거나 하나도 당기지 않음에 따라 패러글라이더가 위아래나 좌우 방향으로 비행하는 느낄 수 있게 장착 플레이트(P)를 제어함으로써, 실제 패러글라이딩을 체험하는 것과 유사한 느낌을 받을 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

장착 플레이트(P)는, 도 1과 같이, 후술할 지지 프레임(F)에 장착하여 움직일 수 있게 장착한다. 이때, 장착 플레이트(P)는 적어도 3개의 액추에이터(A)를 갖춰 입체적으로 움직일 수 있게 장착한다. 여기서, 상기 액추에이터(A)의 구성에 대해서는 후술한다.

한편, 상기 장착 플레이트(P)는, 후술할 하네스(700)를 포함하여 체험자의 체중을 견딜 수 있는 강도를 갖게 제작한다. 이러한 장착 플레이트(P) 미리 정한 두께를 가진 강판을 프레스 가공하여 구조적 강성을 얻을 수 있게 제작하는 것이 바람직하다.

지지 프레임(F)은, 도 1과 같이, 체험 장치 전체를 지지하기 위한 하나의 골조이다. 특히, 지지 프레임(F)은 상술한 장착 플레이트(P)가 매달린 것과 같은 상태에서 하네스(700)를 지지하여 체험자가 마치 패러글라이딩하는 것처럼 느낄 수 있도록 매달릴 수 있는 구조로 제작한다.

도 1에서, 지지 프레임(F)은 지면의 베이스와 천장 면 사이에 미리 정한 높이를 갖도록 지지대로 고정한 예를 보여준다. 그리고, 천장 면에는 상술한 바와 같이, 액추에이터(A)를 장착하여 장착 플레이트(P)가 아래로 향하여 움직일 수 있게 설치한 예를 보여준다.

하네스(700)는, 도 1과 같이, 장착 플레이트(P)의 하부에 위치하도록 설치한다. 여기서, 하네스(700)는 실제 패러글라이딩을 할 때 라이더가 자신의 몸체 착용하여 패러글라이더와 라이더를 연결하여 안전하게 패러글라이딩을 즐길 수 있게 하는 데 사용하는 패러글라이더가 속하는 분야에서 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다.

특히, 상기 하네스(700)는 체인이나 와이어처럼 체험자의 체중을 견딜 수 있는 스트링(710)으로 장착 플레이트(P)에 설치함으로써, 이 하네스(700)가 쉽게 움직일 수 있게 하여 실제 패러글라이딩하는 것과 같은 체험을 할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이때, 스트링(710)은 적어도 2개를 장착 플레이트(P)와 하네스(700) 사이에 연결하여 체험자가 안전하게 하네스(700)에 앉아서 가상 패러글라이딩을 즐길 수 있게 한다.

조정 장치(800)는, 도 1과 같이 지지 프레임(F)에 장착한다. 이때, 지지 프레임(F)은 장착 플레이트(P) 위에 위치하게 하여 후술할 조종 줄(810a,810b)이 실제 패러글라이더와 같이 상하로 늘어뜨리게 하여 체험자가 손으로 잡을 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 조정 장치(800)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 내부가 중공인 보디(820), 보디(820) 내에 장착한 샤프트(830), 샤프트(830)가 원래 위치로 돌아오게 복원력을 제공하는 탄성 스프링(840), 샤프트(830)의 움직임을 검출하기 위한 회전 센서(850) 및 위치 센서(860), 샤프트(830)를 조종하기 위한 한 쌍의 조종 줄(810a,810b), 그리고 회전 센서(850) 및 위치 센서(860)의 신호에 따라 액추에이터(A)를 제어하면서 영상을 출력 제어하는 제어기(870)를 포함한다.

보디(820)는, 도 2 내지 도 3과 같이, 조정 장치(800)의 전체적인 형상을 구성하는 것으로, 내부가 비어있다. 특히, 상기 보디는 윗면을 개방할 수 있게 하여 그 내부에 다른 구성요소들을 쉽게 장착할 수 있게 하는 것이 바람직하며, 강판을 프레스 가공하여 다양하고 복잡한 형태라도 쉽게 제작하여 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

샤프트(830)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 상술한 보디(820) 내에 설치한다. 이때, 샤프트(830)는 한쪽 끝이 외부에 노출되게 형성하여 후술할 조종 줄(810a,810b)을 연결할 수 있게 구성한다.

특히, 상기 샤프트(830)는, 도 2 및 도 4와 같이, 적어도 두 개의 부싱(832)의 지지를 받게 장착함으로써, 이 부싱(832)을 기준으로 샤프트(830)가 회전하거나 길이 방향으로 움직일 수 있게 구성하여 조종 줄(810a,810b)의 작동 방향을 검출할 수 있게 구성한다. 이러한 작동 방향에 관해서는 후술한다.

또한, 상기 샤프트(830)에는, 도 2 내지 도 4와 같이, 외부에 노출한 한쪽 끝에 수직으로 링크(831)를 장착한다. 이 링크(831)에는 조종 줄(810a,810b)의 한쪽 끝이 고정되는 데, 도 3과 같이, 이들 조종 줄(810a,810b)을 당김에 따라 샤프트(830)를 좌측이나 우측으로 회전시키거나 길이 방향으로 당겨질 수 있게 하기 위함이다.

도 4에서, 미설명 부호 "833"은 샤프트가 미리 정한 길이 이상 빠지지 않도록 제한하는 스토퍼를 나타낸다.

탄성 스프링(840)은, 도 2 내지 도 4와 같이, 샤프트(830)의 양측과 보디(820) 사이에 각각 양단을 고정한다. 이는, 샤프트(830)가 회전하더라도 양쪽의 탄성 스프링(840)이 샤프트의 접선 방향으로 늘어났다가 다시 원래 위치로 회전하게 복원력을 제공하고, 또한 샤프트(830)가 길이 방향으로 당겨지더라도 원래 위치로 되돌아올 수 있게 복원력을 제공하기 위함이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 탄성 스프링(840)은, 도 2에서, 한쪽에 세 개씩 장착한 예를 보여주고 있으나, 이는 샤프트(830)에서 원래 위치로 되돌아가는 데 필요한 힘을 고려하여 그 개수나 장착 위치를 변경할 수 있음은 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

회전 센서(850)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 보디(820)에 장착하여 샤프트(830)의 회전 방향과 회전량을 검출한다. 이러한 회전 센서(850)는 로터리 엔코더나, 홀 센서, 광센서 등과 같이 샤프트(830)의 회전 방향과 회전량을 검출할 수 있는 센서라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

위치 센서(860)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 보디(820)에 장착하여 샤프트(830)가 길이 방향으로 움직인 거리를 검출한다. 이러한 위치 센서(860)는 스탭 스위치, 섭동 저항식 또는 정전 용량식 센서, 차동 트랜스식이나 근접 스위치 방식의 센서나, 광전 스위치 방식의 센서 등과 같이 샤프트(830)의 길이 방향으로 움직인 거리를 검출할 수 있는 센서라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

조종 줄(810a,810b)은, 도 1과 같이, 한쪽이 조정 장치(800)에 고정하고 다른 한쪽을 하네스(700)에 앉은 체험자가 손으로 당길 수 있게 장착한다.

이때, 조정 장치(800)에 장착하는 조종 줄(810a,810b)의 끝은, 도 2 내지 도 3과 같이, 상술한 링크(831) 끝에 장착하는 데, 바람직하게는 도 3 및 도 4와 같이, 링크(831)의 끝보다 더 바깥쪽으로 당겨질 수 있게 장착한다. 이는, 어느 하나의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 그 당긴 힘으로 링크(831)를 회전시켜 결과적으로 샤프트(830)를 회전시키고, 동시에 두 개의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 그 당긴 힘으로 샤프트(830)가 길이 방향으로 움직일 수 있게 하기 위함이다.

이처럼 이루어진 조종 줄(810a,810b)은 미리 정한 세기의 장력을 가진 스트링이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 바람직하게는 실제 패러글라이더에서 사용하는 조종 줄을 이용함으로써 현장감과 실제 체험 효과를 더욱 높일 수 있게 하는 것이 바람직하다.

제어기(870)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 보디(820)에 장착하며, 상술한 상기 회전 센서(850)와 위치 센서(860)의 검출량에 따라 액추에이터(A)와 후술할 3D 고글(900)을 제어한다.

우선, 하네스(700)에 앉은 체험자가 어느 하나의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 샤프트(830)가 회전하고, 이를 감지한 회전 센서(850)의 회전 방향과 회전량이 제어기(870)로 출력된다. 이에, 제어기(870)는 검출한 회전 방향을 통해 체험자가 왼쪽 또는 오른쪽의 조종 줄(810a,810b)을 당겼는지를 판단하여 패러글라이더가 왼쪽으로 이동할 것인지 오른쪽으로 이동할 것인지를 판단하고, 이때 검출한 회전량을 통해 판단한 방향을 따라 이 이동 속도로 이동하는 것으로 판단한다.

또한, 제어기(870)는 하네스(700)에 앉은 체험자가 조종 줄(810a,810b)을 하나도 당기지 않은 상태, 즉 샤프트(830)의 회전이나 길이 변화가 없으면 패러글라이더가 아래로 하향하는 것을 판단한다.

그리고, 하네스(700)에 앉은 체험자가 두 개의 조종 줄(810a,810b)을 동시에 당겨 샤프트(860)가 길이 방향으로 움직임에 따라 위치 센서(860)가 이를 검출하면, 제어기(870)는 패러글라이더가 위로 상승하는 것으로 판단한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 조종 줄(810a,810b)은 세 가지 형태로 동작하는 것으로 설명하고 있으나, 실질적으로 이들 조종 줄(810a,810b)에 같은 힘이 가해지는 것이 거의 불가능하므로 이러한 동작이 함께 나타나게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제어기(870)는 이처럼 패러글라이더의 진행 방향과 그 속도를 검출한 다음 이에 알맞게 적어도 3개의 액추에이터(A)를 제어하여 장착 플레이트(P)가 3차원적으로 움직이게 함으로써 하네스(700)에 앉은 체험자가 실제 패러글라이딩을 즐기는 것과 같은 체험을 할 수 있게 제어할 수 있음은 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

마지막으로, 상기 제어기(870)는, 후술할 3D 고글(900)로 3D 영상을 출력한다. 이때의 3D 영상은 체험자가 보는 시각에서 촬영한 것과 같은 3D 영상, 즉 체험자가 아래를 내려다보면 아래쪽 영상을, 왼쪽으로 돌아보면 그 돌아본 쪽의 영상을 3D 고글(900)을 통해 보여줌으로써, 체험자는 패러글라이딩 상태를 더욱 실감할 수 있게 한 것이다.

3D 고글(900)은, 도 1과 같이, 체험자가 하네스(700)에 앉아서 착용할 수 있게 구성한다. 그리고, 이 3D 고글(900)은 상술한 제어기(870)에서 제어하는 영상, 즉 체험자의 시각에서 바라보는 3D 영상을 출력하여 현실감을 한층더 느낄 수 있게 한다. 이러한 3D 고글(900)은 통상의 기술로 제작한 것을 이용한다.

마지막으로, 본 발명의 바람직한 실시에에서, 상기 체험 장치는 체험자가 착용한 3D 고글(900)과 같은 영상을 볼 수 있도록 디스플레이(910)를 더 구성한다. 이때, 디스플레이(910)는 통상의 기술로 제작한 것을 사용하며, 본 발명에 따른 체험 장치 주변에서 패러글라이딩 영상을 감상할 수 있게 한다.

(액추에이터의 구성)

본 발명에 따른 액추에이터(A)는, 도 5 내지 도 9와 같이, 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)가 구비된 하우징(100) 내에 서보 모터(200)에 의해 회전되는 구동되는 스크루 바(300)를 구비하고, 이 스크루 바(300)의 회전에 의해 그 길이방향으로 움직이는 한 쌍의 슬라이드 바(400)에 의해 볼 조인트(500)를 매개로 장착 플레이트(P)가 상하로 불규칙 3차원 운동을 할 수 있게 한 것이다.

특히, 상기 하우징(100)은 한 쌍의 지지 브래킷(600)에 의해 지지 프레임(F)에 회전가능하게 설치함으로써, 액추에이터(A)가 전체적으로 "Y"자 형태가 되어 볼 조인트(500)에 의해 장착 플레이트(P)와의 간섭을 없애줄 뿐만 아니라 2점 지지를 통해 액추에이터(A)가 안정적으로 지지될 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

하우징(100)은 본 발명에 따른 액추에이터(A)의 전체적인 형태를 구성하게 되며, 내부에는 다른 구성요소들을 설치할 수 있도록 중공인 형태로 형성된다.

특히, 상기 하우징(100)은 쉽게 제조할 수 있도록 프레스 가공 방식으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 하우징(100)은 내부에 다른 구성요소들을 장착할 수 있도록 상부와 하부가 개방된 형태로 형성된다. 이러한 하우징(100)은 강판과 같은 판재의 양측 테두리 부분을 서로 마주보게 절곡함에 따라 달성된다.

또한, 상기 하우징(100)은, 도 5와 같이, 절곡된 양측면 부분이 나머지 다른 부분에 비하여 아래로 돌출되게 하여 힌지부(130)를 더 구성하는 것이 바람직하다. 이 힌지부(130)에는 후술하게 될 지지 브래킷(600)을 이용하여 지지 프레임(F)에 하우징(100)이 회전가능하게 설치되는데 이용된다.

한편, 상기 하우징(100)에는 개방된 상부와 하부에 각각 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)가 구비된다. 이들 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)는 각각 하우징(100)에 융착하여 고정시키거나 볼트 등으로 체결고정시켜서 사용하게 된다.

이때, 상기 상부 덮개(110)에는 윗면에 후술하게 될 슬라이드 바(400)가 장착될 수 있도록 장착구멍(111)이 형성되고, 이 장착구멍(111)에는 슬라이드 바(400)가 안정적으로 슬라이딩 동작이 이루어질 수 있도록 부싱(112)이 구비된다. 이러한 상부 덮개(110)는 프레스 가공을 통해 그 단면 형상이 "┏┓" 형상으로 형성하여 강성 확보와 함께 쉽게 제작할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 하부 덮개(120)는 상부 덮개(110)와 동일한 형태로 형성할 수도 있으나, 도면에서는 양측의 테두리를 서로 마주보는 형태로 절곡하여 형성된 예를 보여주고 있다. 이는 절곡된 양측면이 상기 하우징(100)의 힌지부(130)와 함께 힌지 고정될 수 있게 하고, 개구된 부분을 통해서는 이러한 힌지 연결 등을 쉽게 할 수 있는 공간부를 마련하기 위함이다.

이러한 하부 덮개(120)는, 도 7 및 도 8과 같이, 절곡된 양측면이 상기 힌지부(130)와 맞닿는 폭으로 제작하게 되며, 그 길이는 상기 하우징(100)의 앞쪽으로 돌출될 수 있게 형성한다. 이에, 하부 덮개(120)는 일측이 도 8과 같이, 하우징(100)의 바깥쪽(도 8에서 오른쪽)으로 돌출되게 되는데, 돌출된 부분에는 서보 모터(200)가 장착된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)에는 각각 이동위치를 제한하는데 사용되는 통상의 리미트 스위치(미도시됨)를 구비하는 것이 좋다. 이는 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120) 사이에는 후술하게 될 스크루 너트(410)가 상하로 승하강하게 되는데, 이 스크루 너트(410)의 최대 및 최저 위치를 제한할 수 있게 하기 위함이다.

서보 모터(200)는 정역방향으로 방향 제어 및 회전량을 제어할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 이용할 수 있다. 이러한 서보 모터(200)는 그 축이 상기 하부 덮개(120)의 아래쪽, 즉 양측이 절곡되어 이루어진 공간부 내부에 위치하도록 끼워져서 회전 지지게 하부 덮개(120)에 설치된다.

이러한 서보 모터(200)에는 회전력을 전달할 수 있도록 그 축에는 전달수단이 구비된다. 도 5에서는 전달수단으로서 타이밍 피니언(211)이 구비된 예를 보여주고 있으며, 이 타이밍 피니언(211)에는 벨트(210)가 맞물려 회전력을 전달하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전달수단으로는 벨트 방식을 예로 들어서 설명하고 있으나, 기어 방식을 통하여 회전력을 전달시키는 구성도 이 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

또한, 상기 서보 모터(200)는 하부 덮개(120)의 하부 측에서 동력전달이 이루어지는 것으로 설명하고 있으나, 하부 덮개(120)의 위쪽에서 기어 방식이나 벨트 방식으로 동력전달이 이루어지게 구성할 수도 있다.

상기 서보 모터(200)는, 상술한 제어기(870)의 제어를 통해 작동한다.

스크루 바(300)는 외주면에 나사 형상으로 이루어지며, 양단부가 각각 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)에 회전가능하도록 설치된다. 이를 위하여, 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)에는 각각 도 5와 같이 베어링 홀더(113,121)가 구비된다. 그리고 이러한 베어링 홀더(113,121)는 각각 융착 고정할 수도 있고 체결 고정시킬 수도 있다.

그리고, 이들 베어링 홀더(113,121)에는 베어링이 장착되는데, 바람직하게는 앵귤러 베어링(310)을 채택하여 스크루 바(300)에 의한 축 하중을 견딜 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스크루 바(300)는 상술한 서보 모터(200)에 의해 회전되게 되는데, 이를 위해 도 5에서는 하단부가 하부 덮개(120)의 아래로 관통되게 설치한 예를 보여준다. 그리고, 이처럼 돌출된 단부에는 타이밍 풀리(320)가 구비되어 벨트(210)와 맞물린다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 타이밍 풀리(320)는 하부 덮개(120)의 아래에 위치하도록 설치된 것으로 설명하고 있으나, 이 하부 덮개(120)의 위쪽에 위치하도록 스크루 바(300)에 설치할 수도 있다. 물론, 이 타이밍 풀리(320)를 대신하여 기어를 장착함으로써 서보 모터(200)와 기어 물림을 통해 동력전달이 이루어지게 하는 구성도 가능하다.

또한, 상기 스크루 바(300)는 그 양단이 각각 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)의 각 중심 부분에 위치하여 회전가능하도록 구성함으로써, 후술하게 될 작동 브래킷(420)이 어느 한쪽으로 치우치지 않고 안정적으로 상하 동작이 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

슬라이드 바(400)는 스크루 바(300)를 중심으로 한 쌍이 서로 나란하게 배치된다. 이처럼 슬라이드 바(400)는 한 쌍이 동시에 움직일 수 있도록 하기 위하여 양단에 각각 작동 브래킷(420)과 상부 지지 브래킷(430)이 구비된다.

특히, 상기 작동 브래킷(420)에는 상기 스크루 바(300)의 회전에 의하여 그 길이방향으로 움직일 수 있도록 맞물린 스크루 너트(410)가 구비되고, 상기 상부 지지 브래킷(430)은 상술한 상부 덮개(110)의 위쪽에 위치하도록 설치된다.

그리고, 상기 한 쌍의 슬라이드 바(400)는 이 상부 덮개(110)에 구비된 부싱(112)에 끼워져서 슬라이드 바(400)와 나란하게 위치하도록 양단이 각각 작동 브래킷(420)과 상부 지지 브래킷(430)에 고정설치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 고정 방법으로는 융착 방식을 채택할 수도 있으나, 조립과 분해 그리고 결합할 수 있도록 체결 방식으로 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 작동 브래킷(420)과 상부 지지 브래킷(430) 또한 각각 프레스 가공하여 형성함으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어진 슬라이드 바(400)는, 도 9의 (a)와 같이 스크루 너트(410)가 스크루 바(300)의 상부에 위치한 상태에서 이 스크루 바(300)가 회전함에 따라, 도 9의 (b)와 같이 스크루 너트(410)의 하강으로 작동 브래킷(420)이 아래로 움직인다.

볼 조인트(500)는 통상의 기술로 제작된 것을 이용하며, 일단이 상기 상부 지지 브래킷(430)에 고정되고, 타단이 장착 플레이트(P)에 장착된다. 이때의 장착은 볼 조인트(500)의 교체 등이 가능하도록 체결 방식으로 채택하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 볼 조인트(500)는 한 쌍의 슬라이드 바(400) 사이, 즉 스크루 바(300)와 같은 선상에 위치하도록 설치함으로써, 본 발명에 따른 액추에이터(A)가 마치 "Y"자와 같이 3점 지지가 되게 하여 안정적인 승강 작용이 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다. 즉, 하우징(100)의 양단부가 지지 프레임(F)에 두점 지지가 되고 상부가 볼 조인트(500)에 의해 장착 플레이트(P)가 지지 되기 때문에, 본 발명의 액추에이터(A)는 2점 지지 된 지지 프레임(F)에 안정적으로 지지가 되어 동작할 수 있고, 한 점 지지가 된 장착 플레이트(P)가 원하는 3차원적 동작이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

지지 브래킷(600)은 하우징(100)의 양단에 각각 하나씩 한 쌍이 구비된다. 특히, 이 지지 브래킷(600)은 상술한 하우징(100)의 힌지부(130)에 힌지 고정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 지지 브래킷(600)은 하우징(100) 뿐만 아니라 하부 덮개(120)도 함께 힌지 고정시켜 줌으로써, 본 발명의 액츄에이어(A)의 전체 하중을 하우징(100)과 하부 덮개(120)로 분산시켜 주는 역할을 하게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 액추에이터(A)는, 도 9의 (a)와 같이 작동 전 상태에서 서보 모터(200)가 구동함에 따라 벨트(210)로 연결된 스크루 바(300)가 회전하게 된다.

이에, 상기 스크루 바(300)에 맞물린 스크루 너트(410)가 아래로 내려가면서 작동 브래킷(420)을 아래로 이송시킨다. 이는 이 작동 브래킷(420)에 구비된 한 쌍의 슬라이드 바(400)가 도 9의 (b)와 같이 아래로 내려가면서 장착 플레이트(P)의 승강 작용을 수행하게 되는 것이다.

100 : 하우징 110 : 상부 덮개
111 : 장착구멍 112 : 부싱
113, 121 : 베어링 홀더 120 : 하부 덮개
130 : 힌지부 200 : 서보 모터
210 : 벨트 211 : 타이밍 피니언
300 : 스크루 바 310 : 앵귤러 베어링
320 : 타이밍 풀리 400 : 슬라이드 바
410 : 스크루 너트 420 : 작동 브래킷
430 : 상부 지지 브래킷 500 : 볼 조인트
600 : 지지 브래킷 700 : 하네스
800 : 조정 장치 820 : 보디
830 : 샤프트 831 : 링크
832 : 부싱 840 : 탄성 스프링
850 : 회전 센서 860 : 위치 센서
870 : 제어기 900 : 3D 고글
910 : 디스플레이
F : 지지 프레임 P : 장착 플레이트

Claims (7)

1. 적어도 3개의 액추에이터(A)를 갖춰 입체적으로 움직이는 장착 플레이트(P); 상기 장착 플레이트(P)를 지지하며 체험자의 체중을 지지하기 위한 지지 프레임(F); 상기 장착 플레이트(P)에 스트링(710) 연결하여 체험자가 앉을 수 있게 장착한 하네스(700); 상기 장착 플레이트(P) 위에 위치하도록 지지 프레임(F)에 장착하며, 양쪽에 두 개의 조종 줄(810a,810b)로 조정하는 조정 장치(800); 및 체험자가 착용하여 체험자 시각에서 주변을 보는 것과 같은 3D 영상을 보여주는 3D 고글(900)을 포함하되,
   상기 조정 장치(800)는, 미리 정한 크기를 가진 보디(820), 상기 보디(820) 내에 회전과 길이 방향으로 움직일 수 있게 장착한 샤프트(830), 이 샤프트(830)의 양측과 보디(820) 사이에 각각 양단을 고정하여 샤프트(830)가 회전과 길이 방향의 움직임에 대하여 원래 위치로 되돌아오게 복원력을 제공하는 적어도 두 쌍의 탄성 스프링(840), 상기 샤프트(830)의 회전 방향을 감지하도록 보디(820)에 장착한 회전 센서(850), 상기 샤프트(830)의 길이 방향의 움직임을 감지하도록 보디(820)에 장착한 위치 센서(860), 상기 샤프트(830)의 한쪽에 수직으로 장착한 링크(831)에 한쪽을 고정하여 체험자가 하네스(700)에 앉아서 손으로 당김에 따라 이 샤프트(830)가 길이 방향으로 당겨지면서 회전과 길이 방향으로 움직일 수 있게 하는 한 쌍의 조종 줄(810a,810b), 및 상기 회전 센서(850)와 위치 센서(860)의 검출량에 따라 액추에이터(A)를 제어하는 제어기(870)를 포함하고,
   상기 제어기(870)는 액추에이터(A)를 제어하면서 체험자의 시각으로 보는 3D 영상을 3D 고글(900)을 통해 보여주되, 어느 하나의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 당긴 쪽 방향으로 하네스(700)가 쏠리도록 액추에이터(A)를 제어하고, 동시에 한 쌍의 조종 줄(810a,810b)을 당기면 하네스(700)가 위로 올라가도록 액추에이터(A)를 제어하며, 조종 줄(810a,810b)을 당기지 않으면 하네스(700)가 아래로 내려가도록 액추에이터(A)를 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 프레임(F)에 장착하여 체험자가 착용한 3D 고글(900)을 통해 보여주는 영상과 같은 영상을 보여주는 디스플레이(910)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 각 액추에이터(A)는, 지지 프레임(F)과 장착 플레이트(P) 사이에 설치되어 이 장착 플레이트(P)를 3차원적으로 움직일 수 있게 구성하되,
   판상 부재로서 양측이 서로 마주 보도록 절곡되고, 상부에는 상부 덮개(110)가 구비되며, 하부에는 하부 덮개(120)가 구비된 하우징(100);
   상기 하우징(100)의 앞쪽으로 돌출된 하부 덮개(120)에 설치되는 서보 모터(200);
   상기 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120) 사이에 설치되며, 상기 서보 모터(200)에 의해 제자리에서 회전가능한 스크루 바(300);
   상기 스크루 바(300)와 결합하는 스크루 너트(410)에 의해 상하로 움직이는 작동 브래킷(420) 및 상기 상부 덮개(110)의 상부 측에 위치하는 상부 지지 브래킷(430)에 각각 양단이 고정되며, 상기 스크루 바(300)를 중심으로 양측에 나란하게 설치된 한 쌍의 슬라이드 바(400);
   상기 상부 지지 브래킷(430)과 장착 플레이트(P) 사이에 설치되는 볼 조인트(500); 및
   상기 하우징(100)과 하부 덮개(120)의 중첩된 양측에 각각 장착되어 하우징(100)이 전후로 회전가능하도록 지지 프레임(F)에 설치되는 한 쌍의 지지 브래킷(600);을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 하우징(100), 상부 덮개(110), 하부 덮개(120), 작동 브래킷(420) 및 상부 지지 브래킷(430)은 각각 프레스 가공하여 형성한 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 상부 덮개(110)와 하부 덮개(120)에는 각각 스크루 너트(410)의 최대 및 최저 위치를 제한하기 위하여 리미트 스위치를 갖춘 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 서보 모터(200)와 스크루 바(300)는,
   벨트(210) 구동 또는 기어로 연결하여 함께 움직이는 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 스크루 바(300)는 양단에 각각 앵귤러 베어링(310)이 구비되어 회전 지지를 받는 것을 특징으로 하는 3D 패러글라이딩 체험 장치.

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