KR20180124371A - 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

모션베이스 상에 설치되는 탐승석과, 모션베이스를 소방차량 운행특성에 따라 16자유도 구동시키기 위한 모션 베이스 구동부와, 탑승석의 전방에 설치되어 탐승석에 탑승한 탐승자가 체험할 체험영상을 제공하는 체험영상 제공 모니터와, 탑승석 전방에 설치되어 체험할 소방차의 기종별 계기판 정보가 출력되어 제공되는 제1디스플레이부와, 제1디스플레이부 주변에 설치되어 소방차의 기종별 PTO 조작패널이 화명으로 제공되는 제2디스플레이부와, 탑승자가 체험할 소방차의 기종을 선택하기 위한 기종 와, 기종에서 선택된 소방차 기종별 시뮬레이션 모션데이터와, 소방차 기종별 체험 영상정보, 소방차 기종별 16자유도 차량동력학 모델을 적용한 모델링 프로그램과, 물탱크를 갖는 소방차량의 유량변화에 따른 차량운행 특성의 변화를 구현하기 위한 유체동력학 기능을 추가한 모델링 프로그램이 저장된 저장부 및, 기종 에서 선택된 소방차 기종에 따라 저장부에 저장된 모델링 프로그램을 실행하여 시뮬레이션 동작이 이루어지도록 제어하고, 제1디스플레이부를 통해 선택 기종의 계기판 정보가 출력되도록 하고, 제2디스플레이부를 통해 선택 기종의 PTO 조작패널이 출력되도록 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터가 개시된다.

Description

시뮬레이터{A SIMULATOR}

본 발명은 시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 소방관련 차종들에 대한 훈련을 할 수 있는 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 시뮬레이터는 현실은 아니지만 거의 현실과 같은 상황을 구현해 내어 체험자가 체험할 수 있도록 제공하는 장비이다. 예를 들어, 자동차 운전(경주), 열차 운전이나, 전투기, 헬기, 각종 소방장비 차량 등을 실제로 타 보는 것은 일반인들이나 초보자 등에게는 거의 불가능하거나 어렵고, 사고의 위험이 있으므로 시뮬레이터를 통해서 실제로 차량 등을 탑승하여 운전하는 체험을 시뮬레이터를 통해 할 수 있다. 이를 위해서, 시뮬레이터는 체험자가 탑승하여 않는 시트를 포함하여 체험자에게 실제 차량 등을 운전할 때의 속도감, 진동, 기울기 등을 실제처럼 제공하기 위한 모니터(디스플레이부)와, 시뮬레이터의 종류에 따라서 체험자가 직접 시뮬레이터를 조작할 수 있는 운전조작부 등으로 구분될 수 있다. 여기서 상기 운전조작부는 시뮬레이터가 제공하는 체험 종류에 따라 제공되며, 예를 들어 차량 운전을 위한 시뮬레이터의 경우에는 실제 차량의 운전석에 마련된 각종 조작기구(핸들, 브레이크 페달, 가속페달 등) 등이 구비될 수 있다. 따라서 상기 운전조작부는 열차용, 전투기용, 헬기용, 선박용, 오토바이용 등과 같이 그 대상에 따라 서로 다른 구조로 제공되어야 한다.

물론, 모션베이스의 경우에도 다양한 모션을 제공할 수 있도록 구비되어야 하며, 제공되는 체험종류별로 서로 다른 모션베이스의 구조를 갖게 된다.

한편, 소방관련 차량의 경우에는 물탱크차, 펌프차, 화학차, 고가사다리차, 굴절사다리차 등 화재 진압 목적에 따라서 다양한 기종의 차량이 있으며, 각 소방관련 차량의 제조사별로도 서로 다른 구조 및 기능을 가질 수 있다. 이와 같이 서로 다른 목적 및 서로 다른 제조사별 소방관련 차량들의 경우에는 차종별 운행 특성에 따라 운전석의 내부 조작 장치가 서로 다르게 구성된다.

그런데, 종래의 소방차 시뮬레이터는 한 차종에 특화되어 운전 조작부와 모니터를 통해 제공되는 화면 등이 개발되었다.

따라서 다양한 차종의 소방관련 차량에 대한 훈련을 위해서는 각 차종별 시뮬레이터를 별도로 제작 및 구비해야 하므로, 비용이 증가하고 설치 공간을 많이 차지함은 물론 유지 관리 비용이 증가하는 등의 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1223040호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 다 기종 소방차에 대한 시뮬레이션 운행 훈련이 가능하도록 개선된 시뮬레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시뮬레이터는, 모션베이스; 상기 모션베이스 상에 설치되는 탐승석; 상기 모션베이스를 소방차량 운행특성에 따라 16자유도 구동시키기 위한 모션 베이스 구동부; 상기 탑승석의 전방에 설치되어 상기 탐승석에 탑승한 탐승자가 체험할 체험영상을 제공하는 체험영상 제공 모니터; 상기 탑승석 전방에 설치되어 체험할 소방차의 기종별 계기판 정보가 출력되어 제공되는 제1디스플레이부; 상기 제1디스플레이부 주변에 설치되어 상기 소방차의 기종별 PTO 조작패널이 화명으로 제공되는 제2디스플레이부; 상기 탑승자가 체험할 소방차의 기종을 선택하기 위한 기종 ; 상기 기종에서 선택된 소방차 기종별 시뮬레이션 모션데이터와, 소방차 기종별 체험 영상정보, 상기 소방차 기종별 16자유도 차량동력학 모델을 적용한 모델링 프로그램과, 물탱크를 갖는 소방차량의 유량변화에 따른 차량운행 특성의 변화를 구현하기 위한 유체동력학 기능을 추가한 모델링 프로그램이 저장된 저장부; 및 상기 기종 에서 선택된 소방차 기종에 따라 상기 저장부에 저장된 모델링 프로그램을 실행하여 시뮬레이션 동작이 이루어지도록 제어하고, 상기 제1디스플레이부를 통해 선택 기종의 계기판 정보가 출력되도록 하고, 상기 제2디스플레이부를 통해 선택 기종의 PTO 조작패널이 출력되도록 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2디스플레이부는 터치패널을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기종 에서 선택된 소방차 기종의 상황정보(탑재한 유체량 포함)를 선택하기 위한 상황 설정부를 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 시뮬레이터에 따르면, 1대의 시뮬레이터를 이용하여 물탱크차, 펌프차, 화학차, 고가사다리차, 굴절사다리차 등 화재 진압 목적에 따른 다양한 차종과 제조사별 차량에 따른 다양한 시뮬레이션 체험이 가능하도록 할 수 있다.

이를 통해 저렴한 비용으로 다양한 차종의 체험, 시험 및 교육이 가능할 뿐만 아니라, 좁은 공간에 다양한 시뮬레이터를 설치하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 물탱크차, 펌프차와 같이 유체를 탑재한 차량의 경우 유체량에 따른 유체동력학 기능을 추가한 모델링 프로그램을 적용하여 보다 현실감 있는 시뮬레이션 실현이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이터를 나타내 보인 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이터를 나타내 보인 블록 구성도이다.
도 3은 16자유도 차량동력학 모델링을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4는 물탱크차와 펌프차 등의 유량변화에 따른 차량 운행시 유체거동 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이터를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이터(100)는 모션 베이스(110)와, 모션 베이스(110)에 설치되는 탑승석(120)과, 탑승석(120)의 전방에 설치되어 체험 영상을 제공하는 체험영상 제공 모니터(140), 탑승석(130)의 주변에 설치되어 체험 대상 소방 차량의 계기판 정보를 제공하는 제1디스플레이부(150), 탑승석(130) 주변에 설치되어 체험 대상 소방 차량의 PTO 조작판 정보를 제공하는 제2디스플레이부(160), 복수의 소방 차량 중에서 체험 대상 기종을 선택하기 위한 기종 (170), 기종 (170)에서 선택된 기종별 상황을 선택하기 위한 상황 설정부(180), 상기 기종 (170) 및 상황 설정부(180)에서 선택된 정보에 따라 상기 모션베이스(110)를 구동하는 모션베이스 구동부(190)에 작용하는 동력학적 가변인자를 적용한 모델링 프로그램과 상기 모델링 프로그램에 의해 제공될 구동 제어정보 및 출력정보가 저장되는 저장부(200) 및 제어유닛(210)을 구비한다.

상기 모션 베이스(110)는 실질적으로 시뮬레이터 본체에 해당할 수 있으며, 체험자가 탑승하는 탑승석(120)이 설치된다. 상기 탑승석(120)의 전방에 운전 조작부(130)가 설치된다.

상기 운전 조작부(130)는 시뮬레이터가 일반 차량인 경우와 같이 핸들과, 각종 신호 조작부(방향지시등 조작레버 등), 브레이크 페달, 가속페달 등을 기본적으로 포함할 수 있다. 또한, 운전 조작부(130)는 시뮬레이터가 물탱크차, 펌프차, 화학차, 고가사다리차, 굴절사다리차 등에 모두 적용될 수 있도록 각 소방관련 기종에 구비되는 조작기구를 구비할 수 있다.

또한, 상기 모션 베이스 구동부(190)는 진동을 발생시키는 진동발생부와, 모션베이스(110) 자체를 지지면에 대해서 틸팅 운동을 포함하여 차량의 운행시와 동일한 운동모션이 제공되도록 하는 복수의 액추에이터를 구비할 수 있다. 즉, 상기 복수의 액추에이터를 선택된 시뮬레이터의 기종에 따라서 미리 설정된 모델링 프로그램의 제어신호에 따라 구동 제어됨으로써, 다양한 운동 모션을 제공할 수 있다. 바람직하게는 차량의 16자유도 차량동력학 모델을 적용할 수 있도록 16 자유도 운동 가능한 구성을 가지는 것이 좋다.

체험영상 제공 모니터(140)는 탐승자에게 실제 상황과 유사한 영상을 제공하기 위한 것으로서, 모션 베이스(110)의 전방에 위치되며, 미도시된 구동부에 의해 위치 및 자세가 변경되도록 설치될 수도 있다. 체험영상 제공 모니터(140)를 통해 출력되는 영상은 저장부(200)에 저장된 영상데이터를 운전 조작부(130)의 조작신호에 대응하여 영상시현부에서 시현되어 출력된다. 즉, 탐승자의 운전 조작부(130)의 핸들 방향을 전환하는 방향에 따라서 모니터(140)로 출력되는 도로 주행 영상의 방향이 변경되고, 가속페달이나 브레이크 페달을 조작하는 신호에 따라 영상의 속도감이 변화되어 시현될 수 있다. 물론, 고가 사다리차나 굴절 사다리차를 적용한 시뮬레이터로 사용할 경우에는 모니터(140)를 통해서 고가 사다리나 굴절사다리가 화재 현장을 배경으로 하여 영상으로 시현되고, 운전 조작부(130)에서의 사다리 조작신호에 따라 사다리의 구동동작이 현실감 있게 시현되어 제공될 수 있다.

상기 제1디스플레이부(150)는 소방 관련 차량별 계기판을 그래픽으로 나타내주기 위한 것으로서, 탐승석(120)의 전방에 설치될 수 있다. 이러한 제1디스플레이부(150)는 LCD를 포함할 수 있다. 제1디스플레이부(150)를 통해 제공되는 계기판 정보로는, 속도계, RPM 회전속도계, 냉각수 수온계 및 경고등, 주유계 및 경고등, 에진오일 부족 및 압력부족 경고등, 배터리 및 엔진 경고등, 운전 계기판 표시등 일체, PTO, 경광등 스위치 등 조작판 표시장치 일체를 포함할 수 있다. 이외에도 차량의 기종 및 제조사별로 제공되는 각종 계기정보를 표시할 수 있다. 즉 제1디스플레이부(150)를 통해 소방차 기종별, 제조사별로 제공되는 계기정보가 출력되어 제공될 수 있다.

상기 제2디스플레이부(160)는 소방차 기종마다 다르게 구비되는 PTO 조작부가 그래픽으로 공될 수 있다. 즉, 물탱크차, 펌프차, 화학차, 고가사다리차, 굴절사다리차 각각의 조작특성에 따라 별도로 구현되어야 하는 PTO 조작패널을 제2디스플레이부(160)를 통해 제공되며, 바람직하게는 터치방식의 전자식 패널로 PTO 조작부가 제공되는 것이 좋다. 이러한 제1디스플레이부(150)에 인접하여 설치될 수 있으며, 바람직하게는 탑승석(120)을 기준으로 탑승자의 우측 또는 좌측에 배치되는 것이 좋다.

상기 기종 (170)는 시뮬레이터(100)를 적용할 소방차량과 제조사 등을 선택하기 위한 것으로서, 터치패널 형태로 제공된 수 있다.

상기 상황 설정부(180)는 상기 기종 (170)에서 선택된 소방차량 기종별로 각종 환경이나 조건 등을 선택할 수 있도록 제공되며, 기종 (170)와 일체로 또는 별도로 설치될 수 있다. 이러한 상황 설정부(180)도 터치패널로 제공될 수 있다. 예를 들어 상기 기종 (170)에서 물탱크차로 기종을 선택할 경우, 상황 설정부(180)에서는 물탱크차의 차량용량, 물탱크의 용량, 물탱크에 수용된 물의 양 등을 선택하여 설정할 수 있도록 제공한다. 또한, 고가사다리차의 경우 사다리의 사이즈(높이), 중량 등의 선택정보가 제공될 수도 있다. 이와 같이 상황 설정부(180)를 통해 다양한 선택가능 조건 정보가 제공됨으로써, 체험자는 다양한 조건을 설정하여 소방차를 기종별로 체험하고 훈련을 할 수 있게 된다.

상기 저장부(200)에는 기종 (170) 및 상황 설정부(180)에서 선택 및 설정할 수 있도록 제공되는 정보가 저장된다. 또한, 저장부(200)에는 기종 (170 및 상황 설정부(180)에서 선택 및 설정된 정보에 따라 탑승자가 체험할 수 있는 시뮬레이션 정보가 저장된다. 구체적으로 살펴보면, 저장부(200)에는 선택된 소방차 기종별로 차량 동력학적 가변인자를 적용한 모델링 프로그램과 상기 모델링 프로그램에 의해 제공될 구동 제어정보 및 출력정보가 저장된다. 상기 모델링 프로그램은 물탱크차, 펌프차, 화학차, 고가사다리차, 굴절사다리차 등과 같은 소방차량의 운행특성을 구현하기 위해서 16자유도 차량동력학 모델을 적용한 모델링 프로그램(도 3 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 물탱크차, 펌프차와 같이 유체를 탑재한 차량의 운행특성을 구현할 수 있도록 Pendulum Motion 모델을 이용하여 유체동력학 기능을 추가한 차량동력학 모델링 프로그램을 포함할 수 있다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 물탱크차의 경우 물탱크에 저장된 물(유체)의 적재량에 따라서 유체의 거동이 차량운행시 다양하게 작용할 수 있게 되므로 이러한 유체동력학적 기능을 추가한 차량동력학 모델링 프로그램을 생성하여 저장부(200)에 저장될 수 있다. 이와 같이 저장부(200)에 저장된 모델링 프로그램들은 제어유닛(210)의 제어신호에 따라 실행되어 시뮬레이터의 동작이 시현되도록 할 수 있다.

즉, 상기 제어유닛(210)은 기종 (170) 및 상황 설정부(180)에서 선택 및 설정된 정보를 근거로 하여 저장부(200)에 저장된 모델링 프로그램을 실행하여 시뮬레이터의 동작이 시현되도록 제어한다. 그리고 제어유닛(210)은 운전 조작부(130)의 조작신호에 따라 모션베이스 구동부(190)의 동작을 제어하여 16 자유도 동작이 시현되도록 제어하고, 해당 체험 영상은 상기 모니터(140)로 출력되도록 한다. 또한, 제어유닛(210)은 제1디스플레이부(150)를 통해 선택된 기종의 계기판 정보가 출력되도록 제어하고, 제2디스플레이부(160)를 통해서는 선택된 기종의 PTO 조작패널이 표시되도록 한다.

또한, 시뮬레이터(100)는 탐승자의 상태를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 센서(220)와, 체험영상과 함께 오디오신호를 함께 출력하는 음향 출력부(230)를 더 구비할 수 있다. 상기 센서(220)는 탐승자의 몸무게를 측정하는 무게센서, 운전습관(시선방향, 눈 깜박임 횟수 등)을 감지하는 시선감지부 등을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이터(100)는 소방차량의 여러 기종별로 체험영상과, 계기판정보, PTO 조작패널 정보를 구별하여 제공할 수 있다. 따라서 종래와 같이 소방 차량 기종별 시뮬레이터를 구비할 필요가 없이, 하나의 시뮬레이터로 소방차 기종별로 선택하여 시뮬레이션 할 수 있게 되므로, 비용을 절감할 수 있고 설치공간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

특히, 소방차 기종별로 차량운행특성을 고려하여 16자유도 차량동력학 모델을 적용함과 동시에, 물탱크차와 펌프차 등과 같이 유체를 수용하는 탱크를 탑재한 차량의 경우에는 유체동력학 기능을 추가한 모델링 프로그램을 적용하여 보다 현실감 있는 시뮬레이션 시현이 가능하게 된다. 따라서 체험자(훈련자)는 더욱 현실감 있는 체험 및 훈련을 할 수 있게 되어 체험 및 훈련효과를 높일 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100..시뮬레이터 110..모션베이스
120..탐승석 130..운전 조작부
140..체험영상 제공 모니터 150..제1디스플레이부
160..제2디스플레이부 170..기종
180..상황 설정부 190..모션베이스 구동부
200..저장부 210..제어유닛
220..센서 230..오디오신호 출력부

Claims (3)

1. 모션베이스;
   상기 모션베이스 상에 설치되는 탐승석;
   상기 모션베이스를 소방차량 운행특성에 따라 16자유도 구동시키기 위한 모션 베이스 구동부;
   상기 탑승석의 전방에 설치되어 상기 탐승석에 탑승한 탐승자가 체험할 체험영상을 제공하는 체험영상 제공 모니터;
   상기 탑승석 전방에 설치되어 체험할 소방차의 기종별 계기판 정보가 출력되어 제공되는 제1디스플레이부;
   상기 제1디스플레이부 주변에 설치되어 상기 소방차의 기종별 PTO 조작패널이 화명으로 제공되는 제2디스플레이부;
   상기 탑승자가 체험할 소방차의 기종을 선택하기 위한 기종 ;
   상기 기종에서 선택된 소방차 기종별 시뮬레이션 모션데이터와, 소방차 기종별 체험 영상정보, 상기 소방차 기종별 16자유도 차량동력학 모델을 적용한 모델링 프로그램과, 물탱크를 갖는 소방차량의 유량변화에 따른 차량운행 특성의 변화를 구현하기 위한 유체동력학 기능을 추가한 모델링 프로그램이 저장된 저장부; 및
   상기 기종 에서 선택된 소방차 기종에 따라 상기 저장부에 저장된 모델링 프로그램을 실행하여 시뮬레이션 동작이 이루어지도록 제어하고, 상기 제1디스플레이부를 통해 선택 기종의 계기판 정보가 출력되도록 하고, 상기 제2디스플레이부를 통해 선택 기종의 PTO 조작패널이 출력되도록 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2디스플레이부는 터치패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기종 에서 선택된 소방차 기종의 상황정보(탑재된 유체량 포함)를 선택하기 위한 상황 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터.
   

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