KR20180051123A - 굴삭기 모의운전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기설정된 시뮬레이션 영상을 디스플레이 패널에 가시적으로 표시하여 실제 굴삭기의 조종환경과 유사한 환경이 구현되도록 하는 굴삭기 시뮬레이터에 있어서,
착석공간을 제공하는 시트와, 상기 굴삭기를 조종하기 위한 운전키트가 구비된 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 설정된 회동범위 내에서 기울기가 변화하도록 작동하는 암 구동유닛; 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체가 상하로 롤링 운동하도록 진동을 발생시키는 유동유닛; 및 상기 본체에 설치되어 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛에 연결되고, 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하여,
시뮬레이션 영상 속에서의 가상작업환경이 실제처럼 느껴지도록 사용자가 위치하는 본체에 다양한 작업상황에 대응하는 진동을 발생시켜 실제 굴삭기를 조종하는 환경과 유사한 환경을 보다 생동감 있게 구현해낼 수 있다.

Description

굴삭기 모의운전 장치{SIMULATED DRIVING DEVICE OF EXCAVATOR}

본 발명은 시뮬레이션 영상 속에서의 가상작업환경이 실제처럼 느껴지도록 사용자가 위치하는 부분에 다양한 작업상황에 대응하는 진동을 발생시켜 실제 굴삭기를 조종하는 환경과 유사한 환경을 보다 생동감 있게 구현해낼 수 있는 굴삭기 모의운전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동 역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업 장치로 구성되어 있다.

이러한 굴삭기의 작업을 위해서는 숙련된 조종자가 굴삭기에 탑승하여 직접 조종하여 작업을 수행해야 하나, 숙련된 기능공을 양성하는 데에는 많은 시간과 노력이 필요하다.

또한, 굴삭기의 숙련은 결국 실습생이 굴삭기를 탑승하여 굴삭기의 장시간 연습 운전을 통해 익혀야 하는 것이어서, 숙련공을 단시간에 동시에 양성하는 것은 매우 어려운 일이다.

특히, 굴삭기의 실습 시, 안전 관리 문제, 연습할 수 있는 실습 현장의 부족으로 인해, 굴삭기 기능공을 양성하는 데에 많은 어려움이 있다.

따라서 현장과 매우 유사한 조건으로 굴삭기 조정 실습할 수 있도록 운전 조건과 굴삭 작업의 숙련을 위하여 보다 생동감 있고 안전하며 친환경적인 시뮬레이터 시스템의 개발이 필요하다.

한편, 건설기술의 발달에 따라 다양한 종류의 건설기계들이 개발되어 다양한 지역에 투입되고 있으며, 예컨대, 산악지역, 사막지역, 늪지대, 산악지역 등 다양한 지형 및 지질을 갖는 곳에 투입된다.

굴삭기와 같이 난이도가 높은 건설기계를 운용하는 경우, 작업자가 건설기계의 조작에 익숙해지도록 하기 위해서 건설기계 모형을 제작하고 시뮬레이터를 장착하여 작업자를 훈련시킨다.

그러나 이러한 시뮬레이터에는 토질과 지질에 대한 정보는 입력되지 않으며 시뮬레이터는 훈련자에게 단순히 숙달된 건설기계의 조작을 위한 프로그램만을 제공한다.

동일한 건설기계라 하더라도 지형과 지질에 따라서 다른 방법으로 조작해야 하지만, 작업자는 시뮬레이터를 통해서 동일한 지역에 대한 조작 방법만 숙달하므로 실제 투입되는 지역에서 건설기계를 효율적으로 조작하기 어려운 단점이 있다.

나아가, 건설기계가 투입되는 지역이 사막, 늪지대, 툰드라 등 지형 및 지질이 특수한 경우에는 작업자가 투입된 지역에 적응하기 어렵고 작업 속도가 늦어지게 된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1664956호(발명의 명칭: 굴삭기 UI를 이용한 디바이스의 굴삭기 조작 연습 방법)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 시뮬레이션 영상 속에서의 가상작업환경이 실제처럼 느껴지도록 사용자가 위치하는 부분에 다양한 작업상황에 대응하는 진동을 발생시켜 실제 굴삭기를 조종하는 환경과 유사한 환경을 보다 생동감 있게 구현해낼 수 있는 굴삭기 모의운전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 사용자의 신체가 접촉하게 되는 각 부분에 순간적인 진동과 미세한 진동을 발생시키는 구성을 부가적으로 설치하여 실제 작업환경을 더욱 현실적이고 섬세하게 구현해낼 수 있는 굴삭기 모의운전 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 실제 굴삭기의 암과 붐을 모형으로 제작하여 설치한 구성을 통해 실제 작업환경과 유사한 환경을 체감으로 느낄 수 있으며, 시각적으로도 흥미를 유발시킬 수 있는 굴삭기 모의운전 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본체가 기울어진 정도를 실시간으로 감지하여 진동이 불필요한 평상시에는 수평상태로 원상 복귀하도록 제어하는 구성을 통해 안전한 가상훈련을 실시할 수 있는 굴삭기 모의운전 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 굴삭기 모의운전 장치는, 기설정된 시뮬레이션 영상을 디스플레이 패널에 가시적으로 표시하여 실제 굴삭기의 조종환경과 유사한 환경이 구현되도록 하는 굴삭기 시뮬레이터에 있어서, 착석공간을 제공하는 시트와, 상기 굴삭기를 조종하기 위한 운전키트가 구비된 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 설정된 회동범위 내에서 기울기가 변화하도록 작동하는 암 구동유닛; 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체가 상하로 롤링 운동하도록 진동을 발생시키는 유동유닛; 및 상기 본체에 설치되어 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛에 연결되고, 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 암 구동유닛은, 실제 굴삭기의 붐(boom)과 암(arm) 형태를 모형으로 제작하여 상기 본체의 일측에 설치하는 암 프레임; 및 상기 암 프레임의 일측에 설치되어 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 암 프레임을 설정된 회동범위 내에서 회동시키는 암 구동기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유동유닛은, 상기 본체의 하부에 설치되어, 상기 본체에 상하롤링운동을 전달하는 상하롤링부재; 및 상기 상하롤링부재의 하부에 설치되어, 상기 상하롤링부재에 순간진동운동을 전달하는 임팩트 조절부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상하롤링부재는, 상기 본체의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 유동패널; 및 상기 유동패널 상부의 편심된 부분에 일단이 연결되어 수직 배치되고, 타단은 상기 본체의 하부에 연결되어 상기 본체를 지지하면서 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상하방향으로 피스톤 운동하는 다수개의 유압구동기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 임팩트 조절부재는, 상기 상하롤링부재의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 지지패널; 상기 지지패널 상부의 편심된 부분에 설치되고, 상기 상하롤링부재와의 접촉이 가능한 돌기를 형성하며, 회전력을 통해 상기 상하롤링부재에 마찰력이 가해져 흔들리도록 진동을 발생시키는 회동 휠; 상기 지지패널 상에 설치되어 상기 회동 휠과 연결되며, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 회동 휠이 회전하도록 작동시키는 제1 서보모터; 및 상기 상하롤링부재와 상기 지지패널에 개재된 상태로 설치되어 상기 상하롤링부재와 상기 지지패널 간의 충격을 완화시키는 탄성 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 유동유닛의 하부에 설치되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 유동유닛을 회전시키는 회전유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 기울기 정도를 감지하는 자세감지센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 자세감지센서는, 관성 센서, 자이로 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 굴삭기 모의운전 장치는, 시뮬레이션 영상 속에서의 가상작업환경이 실제처럼 느껴지도록 사용자가 위치하는 본체에 다양한 작업상황에 대응하는 진동을 발생시켜 실제 굴삭기를 조종하는 환경과 유사한 환경을 보다 생동감 있게 구현해낼 수 있다.

또한, 사용자의 신체가 접촉하게 되는 각 부분에 순간적인 진동과 미세한 진동을 발생시키는 구성을 부가적으로 설치하여 실제 작업환경을 더욱 현실적이고 섬세하게 구현해낼 수 있는 장점이 있다.

또한, 실제 굴삭기의 암과 붐을 모형으로 제작한 암 프레임과 암 프레임을 구동시키는 암 구동기를 설치한 구성을 통해 실제 작업환경과 유사한 환경을 체감으로 느낄 수 있으며, 시각적으로도 흥미를 유발시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본체의 기울어진 정도를 실시간으로 감지하는 자세감지센서를 설치하고, 진동이 불필요한 평상시에는 본체가 수평상태로 원상 복귀하도록 유동유닛을 제어하는 구성을 통해 안전한 가상훈련을 실시할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 모의운전 장치의 사시도.
도 2는 상기 모의운전 장치의 측면도.
도 3은 상기 모의운전 장치의 분해사시도.
도 4는 상기 모의운전 장치의 전자적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 모의운전 장치의 사시도이고, 도 2는 상기 모의운전 장치의 측면도이며, 도 3은 상기 모의운전 장치의 분해사시도이고, 도 4는 상기 모의운전 장치의 전자적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 기설정된 시뮬레이션 영상을 디스플레이 패널에 가시적으로 표시하여 실제 굴삭기의 조종환경과 유사한 환경이 구현되도록 하는 굴삭기 시뮬레이터에 있어서, 본 발명에 따른 굴삭기 모의운전 장치(100)는 본체(110), 암 구동유닛(120), 유동유닛(130), 컨트롤러(140) 및 회전유닛(150)을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 본체(110)는 일반적으로 게재된 공지의 굴삭기 시뮬레이터가 작동하기 위한 기본적인 구성이 탑재되는 몸체로서, 기설정된 시뮬레이션 영상을 가시적으로 표시하는 디스플레이 패널(111), 상기 디스플레이 패널(111)과 이격 설치되어 사용자가 착석하기 위한 공간을 제공하는 시트(112), 상기 굴삭기를 조종하기 위한 운전키트(113) 등이 설치될 수 있다.

이러한 상기 디스플레이 패널(111), 시트(112) 및 운전키트(113)는 평판 형상의 베이스 패널(114) 상에 배치될 수 있으며, 이는 해당관련분야의 통상의 지식을 가진 당업자에 의해 자유로운 변경설계가 가능함은 물론이다.

또한, 상기 운전키트(113)는 시뮬레이션 영상에서의 회전조작, 붐 조작, 암 조작, 버켓 조작을 입력받는 좌우 조종간(113a)과, 상기 시뮬레이션 영상에서의 전진조작 또는 후진조작을 입력받는 주행페달(113b)과, 상기 시뮬레이션 영상에서의 세밀한 전후진 조작을 입력받아 상기 주행페달(113b)의 보조적인 기능을 수행하는 주행레버(113c)를 포함할 수 있다.

더불어, 본 발명에 따르면, 사용자의 신체가 접촉하게 되는 각 부분, 즉, 상기 시트(112), 좌우 조종간(113a), 주행페달(113b), 주행레버(113c)에는 설정된 입력신호에 따라 미세진동을 발생시키는 리니어 진동모터(linear vibration motor)를 각각 내장할 수 있다.

나아가, 상기 본체(110)에는 본체(110)의 기울기 정도를 실시간으로 감지할 수 있도록 관성 센서, 자이로 센서 등의 자세감지센서(115)가 더 설치될 수도 있다.

이러한 상기 리니어 진동모터와 자세감지센서(115)의 작용은 후술될 컨트롤러(140)의 설명에서 더 상세히 설명하기로 한다.

상기 암 구동유닛(120)은 본체(110)의 일측에 설치되어 설정된 회동범위 내에서 자체 기울기가 변화하도록 작동하는 것으로서, 암 프레임(121) 및 암 구동기(122)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 암 프레임(121)은 실제 굴삭기의 붐(boom)과 암(arm) 형태를 모형으로 제작한 것으로, 상기 본체(110)의 일측에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 암 프레임(121)의 형태는 실제 굴삭기의 형태가 여러 가지인 만큼 도면에 한정되지는 않으며, 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양하게 제작될 수 있다.

상기 암 구동기(122)는 암 프레임(121)을 유동시키는 것으로, 상기 암 프레임(121)의 일측에 설치되어 상기 컨트롤러(140)와 연결되고, 상기 컨트롤러(140)의 제어에 의해 상기 암 프레임(121)을 설정된 회동범위 내에서 회동시키는 기능을 수행한다.

이러한 상기 암 구동기(122)는 다양한 공지의 실린더 메커니즘이 적용될 수 있다.

상기 유동유닛(130)은 본체(110)의 하부에 설치되어 상기 본체(110)가 상하로 롤링 운동하도록 진동을 발생시키는 것으로, 상하롤링부재(130a) 및 임팩트 조절부재(130b)로 구분하여 구성될 수 있다.

상기 상하롤링부재(130a)는 본체(110)의 하부에 설치되어, 상기 본체(110)에 상하롤링운동을 전달하는 부재로, 유동패널(131) 및 유압구동기(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 유동패널(131)은 본체(110)의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 패널로서, 바람직하게는, 상기 베이스 패널(114)의 아래쪽에 위치할 수 있다.

상기 유압구동기(132)는 베이스 패널(114)을 유동시켜 상기 본체(110)가 전체적으로 상하로 유동할 수 있도록 하는 것으로, 상기 유동패널(131) 상부의 편심된 부분에 일단이 연결되어 수직 배치되고, 타단은 상기 본체(110)의 베이스 패널(114) 하부에 연결될 수 있다.

즉, 상기 유압구동기(132)는 베이스 패널(114)과 상기 유동패널(131)이 상호 연결되도록 설치하며, 상기 본체(110)의 전체적인 하중을 지지하면서 상기 컨트롤러(140)의 제어에 의해 상하방향으로 피스톤 운동을 수행한다.

이러한 상기 유압구동기(132)는 보다 유동적인 상하롤링운동이 달성되도록 상기 유동패널(131) 상부의 편심된 부분에 다수개로 설치되는 것이 바람직하고, 더 구체적으로는, 제1 유동수단(132a), 유압실린더(132b), 압력조절관(132c) 및 제2 유동수단(132d)으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 유동수단(132a)은 베이스 패널(114)의 기울기에 따라 좌우로 회동하도록 하여 충격을 1차적으로 흡수하면서도 더 바람직한 롤링운동을 달성하기 위한 것으로, 도면부호를 구체적으로 표시하지는 않았지만, 축이 되는 볼트부와 고정을 하는 너트부로 구성되거나, 힌지 구성을 통해 체결될 수도 있다.

상기 유압실린더(132b)는 상기 제1 유동수단(132a)과 일측이 연결되어 실린더 내부의 유압을 이용한 펌프작용을 통해 인출되는 로드의 길이가 가변되도록 하는 것으로, 이 역시 도면부호를 구체적으로 표시하지는 않았지만, 실린더 몸체 및 로드로 구성될 수 있고, 이는 일반적인 공지의 기술로서, 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 압력조절관(132c)는 유압실린더(132b)의 실린더 몸체에 연결되는 관으로, 상기 유압실린더(132b)의 실린더 몸체 내부로 유체를 공급 또는 흡입하고, 이에 따라 피스톤이 형성된 로드가 상하로 왕복 운동하도록 한다.

상기 제2 유동수단(132d)은 상기 유압실린더(132b)의 타측과 연결되어 상기 유압실린더(132b)가 자유롭게 유동하도록 하면서도 쓰러지지 않도록 지지하는 것으로서, 탄성력을 가진 스프링이나 펌프가 취급될 수 있다.

상기 임팩트 조절부재(130b)는 상하롤링부재(130a)의 하부에 설치되어, 상기 상하롤링부재(130a)에 순간진동운동을 전달하는 부재로, 지지패널(133), 회동 휠(134), 제1 서보모터(135) 및 탄성 스프링(136)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 지지패널(133)은 상하롤링부재(130a)의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 패널로서, 바람직하게는, 상기 유동패널(131)의 아래쪽에 위치할 수 있다.

상기 회동 휠(134)은 지지패널(133) 상부의 편심된 부분에 설치되어 회전력을 통해 상기 상하롤링부재(130a)에 마찰력이 가해져 순간적으로 흔들리도록 진동을 발생시키는 것으로, 상기 상하롤링부재(130a)와의 접촉이 가능하도록 설정된 크기의 돌기를 형성할 수 있다.

상기 제1 서보모터(135)는 회동 휠(134)이 회전동작하기 위한 구동력을 제공하는 것으로, 상기 지지패널(133) 상에 설치되어 상기 회동 휠(134)과 연결되며, 상기 컨트롤러(140)의 제어에 의해 상기 회동 휠(134)이 회전하도록 작동시키는 기능을 수행한다.

상기 탄성 스프링(136)은 상하롤링부재(130a)와 상기 지지패널(133)에 개재된 상태로 설치되어 상기 상하롤링부재(130a)와 지지패널(133) 간의 충격을 완화시키는 것으로, 좀 더 구체적으로는, 상기 지지패널(133) 상부의 편심된 부분에 일단이 연결되어 수직 배치되고, 타단은 상기 유동패널(131)의 하부에 연결되어 상기 유동패널(131)을 지지하면서 상기 회동 휠(134)이 발생시키는 진동으로 인한 상기 유동패널(131)과 지지패널(133) 간의 접촉위험을 방지하고 완충력을 제공할 수 있다.

이러한 상기 탄성 스프링(136)은 보다 효율적인 완충효과를 위해 다수개로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러(140)는 암 구동유닛(120)과 상기 유동유닛(130)의 작동을 제어하는 제어모듈로서, 상기 본체(110)에 설치되어 상기 암 구동유닛(120)과 유동유닛(130)에 연결될 수 있다.

이러한 상기 컨트롤러(140)는 시뮬레이션 영상에서의 회전조작, 붐 조작, 암 조작, 버켓 조작을 담당하는 상기 좌우 조종간(113a)의 입력신호에 대응하여 상기 암 구동유닛(120)의 암 구동기(122)를 제어할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러(140)는 디스플레이 패널(111)을 통해 출력되는 상기 시뮬레이션 영상을 기저장된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 분석하고, 상기 분석된 결과에 대응하는 제어값을 산출하거나, 상기 운전키트(113)의 입력신호에 대응하는 제어값을 산출하여 상기 유동유닛(130)이 발생시키는 진동의 주기와 세기를 제어할 수도 있다.

여기서, 상기 컨트롤러(140)는 본 발명에 따르면, 기저장된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 상기 시뮬레이션 영상의 픽셀정보를 분석하여 작업지면, 목표암석, 이동지면, 장애물, 진행속도, 진행방향 중 적어도 하나의 작업환경요소가 검출되도록 하고, 상기 검출된 작업환경요소 및 상기 운전키트(113)의 입력신호에 따라 각각 다르게 설정된 제어값으로 상기 유압구동기(132)와 제1 서보모터(135)의 작동을 제어하게 된다.

상기 이미지 프로세싱 프로그램은 백터로 정의된 화소들의 이동 변위와 각도 변위 등을 통해 유사도를 검출하여 물체를 인식하거나, 물체의 경계선 또는 윤곽선 등의 에지나 물체의 윤곽에 근사하는 선분, 곡선 등을 구하여 이용하기도 하고, 이미지 내에 존재하는 모서리점, 불변인 점, 또는 회전변환이나 크기 변화 등에 대하여 불변인 특징점을 이용한 인식을 수행할 수도 있으며, 이미지에 포함된 물체의 특징점을 추출하여 인식을 수행할 수도 있다.

이러한 상기 이미지 프로세싱 프로그램은 다양한 공지의 프로그램이 적용될 수 있으며, 이를 통해 상기 시뮬레이션 영상 속 작업지면, 목표암석, 이동지면, 장애물 등의 형태와 재질을 인식할 수 있음은 물론, 굴삭기의 진행(이동)속도 및 방향을 인식할 수 있게 된다.

또한, 상기 컨트롤러(140)는 상기 각각 설정된 제어값을 이용하여 상기 시트(112), 좌우 조종간(113a), 주행페달(113b), 주행레버(113c)에 설치된 상기 리니어 진동모터(linear vibration motor)를 제어할 수도 있다.

나아가, 상기 컨트롤러(140)는 진동이 불필요할 경우, 상기 자세감지센서(115)의 감지결과에 반응하여 상기 본체(110)가 수평상태로 복귀하도록 상기 유동유닛(130)을 제어할 수 있다.

상기 회전유닛(150)은 컨트롤러(140)의 제어에 의해 상기 유동유닛(130)을 회전시키는 것으로, 바람직하게는, 상기 컨트롤러(140)와 연결되어 상기 유동유닛(130)의 하부에 설치될 수 있다.

좀 더 구체적으로, 상기 회전유닛(150)은 유동유닛(130)의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 고정패널(151), 상기 고정패널(151) 상에 설치되어 상기 유동유닛(130)을 지지하며 회전력을 통해 상기 유동유닛(130)을 회전시키는 회전판(152), 상기 컨트롤러(140)의 제어에 의해 상기 회전판(152)이 회전하도록 작동시키는 제2 서보모터(153)을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 상기 회전유닛(150)에 관한 기술은 일반적으로 게재된 공지의 기술로서, 통상의 지식을 가진 당업자에 의해 자유롭게 변경 설계될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 굴삭기 모의운전 장치(100)는, 시뮬레이션 영상 속에서의 가상작업환경이 실제처럼 느껴지도록 사용자가 위치하는 본체(110)에 다양한 작업상황에 대응하는 진동을 발생시켜 실제 굴삭기를 조종하는 환경과 유사한 환경을 보다 생동감 있게 구현해낼 수 있다.

또한, 사용자의 신체가 접촉하게 되는 각 부분에 순간적인 진동과 미세한 진동을 발생시키는 구성을 부가적으로 설치하여 실제 작업환경을 더욱 현실적이고 섬세하게 구현해낼 수 있게 된다.

더불어, 실제 굴삭기의 암과 붐을 모형으로 제작한 암 프레임(121)과 암 프레임(121)을 구동시키는 암 구동기(122)를 설치한 구성을 통해 실제 작업환경과 유사한 환경을 체감으로 느낄 수 있으며, 시각적으로도 흥미를 유발시킬 수 있는 장점이 있다.

나아가, 본체(110)의 기울어진 정도를 실시간으로 감지하는 자세감지센서(115)를 설치하고, 진동이 불필요한 평상시에는 본체(110)가 수평상태로 원상 복귀하도록 유동유닛(130)을 제어하는 구성을 통해 안전한 가상훈련을 실시할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

100 : 모의운전 장치 110 : 본체
111 : 디스플레이 패널 112 : 시트
113 : 운전키트 113a : 좌우 조종간
113b : 주행페달 113c : 주행레버
114 : 베이스 패널 115 : 자세감지센서
120 : 암 구동유닛 121 : 암 프레임
122 : 암 구동기 130 : 유동유닛
130a : 상하롤링부재 130b : 임팩트 조절부재
131 : 유동패널 132 : 유압구동기
132a : 제1 유동수단 132b : 유압실린더
132c : 압력조절관 132d : 제2 유동수단
133 : 지지패널 134 : 회동 휠
135 : 제1 서보모터 136 : 탄성 스프링
140 : 컨트롤러 150 : 회전유닛
151 : 고정패널 152 : 회전판
153 : 제2 서보모터

Claims (8)

1. 기설정된 시뮬레이션 영상을 디스플레이 패널에 가시적으로 표시하여 실제 굴삭기의 조종환경과 유사한 환경이 구현되도록 하는 굴삭기 시뮬레이터에 있어서,
   착석공간을 제공하는 시트와, 상기 굴삭기를 조종하기 위한 운전키트가 구비된 본체;
   상기 본체의 일측에 설치되어 설정된 회동범위 내에서 기울기가 변화하도록 작동하는 암 구동유닛;
   상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체가 상하로 롤링 운동하도록 진동을 발생시키는 유동유닛; 및
   상기 본체에 설치되어 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛에 연결되고, 상기 암 구동유닛과 상기 유동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 암 구동유닛은,
   실제 굴삭기의 붐(boom)과 암(arm) 형태를 모형으로 제작하여 상기 본체의 일측에 설치하는 암 프레임; 및
   상기 암 프레임의 일측에 설치되어 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 암 프레임을 설정된 회동범위 내에서 회동시키는 암 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 유동유닛은,
   상기 본체의 하부에 설치되어, 상기 본체에 상하롤링운동을 전달하는 상하롤링부재; 및
   상기 상하롤링부재의 하부에 설치되어, 상기 상하롤링부재에 순간진동운동을 전달하는 임팩트 조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 상하롤링부재는,
   상기 본체의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 유동패널; 및
   상기 유동패널 상부의 편심된 부분에 일단이 연결되어 수직 배치되고, 타단은 상기 본체의 하부에 연결되어 상기 본체를 지지하면서 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상하방향으로 피스톤 운동하는 다수개의 유압구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 임팩트 조절부재는,
   상기 상하롤링부재의 하부방향으로 이격 설치되는 평판 형상의 지지패널;
   상기 지지패널 상부의 편심된 부분에 설치되고, 상기 상하롤링부재와의 접촉이 가능한 돌기를 형성하며, 회전력을 통해 상기 상하롤링부재에 마찰력이 가해져 흔들리도록 진동을 발생시키는 회동 휠;
   상기 지지패널 상에 설치되어 상기 회동 휠과 연결되며, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 회동 휠이 회전하도록 작동시키는 제1 서보모터; 및
   상기 상하롤링부재와 상기 지지패널에 개재된 상태로 설치되어 상기 상하롤링부재와 상기 지지패널 간의 충격을 완화시키는 탄성 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러와 연결되어 상기 유동유닛의 하부에 설치되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 유동유닛을 회전시키는 회전유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체에 설치되어 상기 본체의 기울기 정도를 감지하는 자세감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 자세감지센서는,
   관성 센서, 자이로 센서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 굴삭기 모의운전 장치.

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