KR20180133117A

KR20180133117A - 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼

Info

Publication number: KR20180133117A
Application number: KR1020170069651A
Authority: KR
Inventors: 구칠효
Original assignee: 주식회사 바로텍시너지
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-12-13
Also published as: KR101992674B1

Abstract

본 발명은 6자유도 모션 플랫폼과 360도 무한회전이 가능하도록 턴테이블을 결합하여 6자유도 운동과 360도 회전을 통해 360도 VR영상과 동기화하여 사용할 수 있는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼에 관한 것으로, 탑승공간부와 상판몸체 사이에 턴테이블을 설치하고, 탑승공간부가 턴테이블에 고정된 상태로 턴테이블에 의해 360도 회전하도록 하며, 상판몸체의 하부의 모션부를 통해 탑승공간부가 6자유도 운동하도록 하여, 6자유도 모션과 함께 회전이 가미되어 360도 VR 영상과 동기화하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼 {Motion Platform with 6-DEGREE OF FREEDOM Movement and 360 Degree Infinite Rotation}

본 발명은 모션 플랫폼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 6자유도 모션 플랫폼과 360도 무한회전이 가능하도록 턴테이블을 결합하여 6자유도 운동과 360도 회전을 통해 360도 VR영상과 동기화하여 사용할 수 있는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼에 관한 것이다.

모션 플랫폼은 군수분야에서 항공기 시뮬레이터 및 전차 시뮬레이터 등에 적용되고 있으며, 민수분야에서 가상현실 체험 시스템 및 4D 라이더 등에 적용되고 있다.

일반적으로 모션 플랫폼은 6자유도로써 X(수평), Y(수직), Z(깊이), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll)의 동작 요소를 지원한다. 6자유도 모션 시스템은 전기식 서보모터를 이용한 경하중용 시스템과, 군수분야에서 주로 사용되고 있는 유공압 엑추에이터를 적용한 중하중용 시스템으로 크게 구분된다.

현재 운용되고 있는 민수용 6자유도 모션 플랫폼은 대부분 전기식 서보모터를 적용한 최대 가반하중 2톤 미만의 경하중용 시스템으로서 탑승공간 및 탑승인원의 제약이 있다.

한편, 최근에는 이러한 모션 플랫폼에 VR컨텐츠를 체감형 영화나 놀이기구에 적용하는 시도가 활발하게 진행되고 있다. 아울러 VR컨텐츠 또한 평면이 아닌 360도 시야를 지원하여 더욱 현실감 넘치는 영상을 제공하고 있다.

그러나 기존 모션 플랫폼은 6자유도 운동만을 지원하기 때문에, 360도 시야가 확보되는 VR컨텐츠에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.

아울러 모션 플랫폼은 6자유도의 운동에만 초점이 맞춰져 있어서 탑승인원에 제약이 있을 뿐만 아니라, 장비의 안전성이 취약하다는 문제가 있다.

KR

10-2013-0038174

A

KR

10-0986602

B1

본 발명의 목적은 6자유도 모션과 턴테이블을 적용하여 360도 VR 영상과 동기화가 가능한 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼를 제공하는 것이다.

아울러 본 발명의 다른 목적은 6자유도 모션 중앙에 하중을 지지하는 실린더를 두어 플랫폼의 경량성을 확보하면서 하중을 견고하게 버틸 수 있는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼를 제공하는 것이다.

본 발명은 상부에 사용자가 탑승할 수 있도록 마련된 탑승공간부(100); 상기 탑승공간부(100)의 하부에 고정되며, 360도 회전 운동하여 상기 탑승공간부(100)를 회전시켜주는 턴테이블(200); 상기 턴테이블(200)의 하부를 지지하며, 지면으로부터 이격되게 배치되는 상판몸체(300); 지면에 고정되는 베이스부(600); 상기 상판몸체(300)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부 사이를 연결하며, 상기 탑승공간부(100)가 6자유도 운동하도록 해주는 모션부(400); 및 상기 베이스부(600)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부 중앙에 배치되어 상기 탑승공간부(100)의 하중을 지지해주는 실린더부(500);를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 탑승공간부(100)는, 상기 턴테이블(200)의 상부에 고정되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 복수열로 경사를 다르게 설치하는 의자(120)와, 상기 하우징(110)의 전면에 출입구로 형성되는 계단(130)과, 상기 하우징(110)에서 의자(120)의 전면에 설치되는 센서프레임(140)과, 상기 센서프레임(140) 상에 설치되는 트래킹센서(150)와, 상기 하우징(110)에서 최전방 의자(120) 전면에 설치되는 컨트롤러(160)를 더 포함한다.

아울러 본 발명의 상기 턴테이블(200)은, 상기 탑승공간부(100)의 하부에 고정되는 회전판(210)과, 상기 회전판(210)의 하부에 링 형상으로 돌출되는 돌출링(240)과, 상기 돌출링(240)의 내주연 상에 형성되는 원형기어(250)를 더 포함하고, 상기 상판몸체(300)는, 상기 회전판(210)의 하부를 지지하며, 상기 회전판(210)보다 넓은 크기로 형성되는 상판(310)과, 상기 상판(310)의 하부에 설치되는 상판모터(330)와, 상기 상판모터(330)의 축과 치합되어 상기 상판(310)의 상부로 노출되게 마련된 축기어(340)를 더 포함하되, 상기 원형기어(250)는 상기 축기어(340)에 치합되어 상기 상판모터(330)의 정역 회전에 의해 상기 회전판(210)이 360 범위로 정역회전한다.

나아가 본 발명의 상기 실린더부(500)는, 가스와 스프링이 내장된 실린더몸체(510)와, 상기 실린더몸체(510) 내부에 위치하여 상기 가스와 상기 스프링의 신축 작용에 의해 상기 상판몸체(300)의 중앙부를 지지하는 피스톤로드(520)를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 상기 턴테이블(200)은, 상기 회전판(210)의 중앙에 슬립링홀(230)이 천공되고, 상기 상판몸체(300)는, 상기 상판(310)의 중앙에 내측으로 전원선과 신호선이 관통하는 슬립링(320)이 설치되어, 상기 슬립링(320)이 상기 슬립링홀(230)에 삽입된 상태로 상기 슬립링(320)이 제자리회전하면서 상기 전원선과 신호선의 손상을 방지한다.

또한, 본 발명의 상기 상판몸체(300)는, 상기 상판(310)의 하부에서 상기 상판모터(330)의 축과 연결되는 감속기(350)를 더 포함하여 상기 감속기(350)는 상기 축기어(340)와 연결되되, 상기 감속기(350)는 상기 상판모터(330)가 정방향에서 역방향 또는 역방향에서 정방향으로 회전 방향을 변경할 때 회전 속도를 감속해준다.

아울러 본 발명의 상기 모션부(400)는, 상기 상판몸체(300)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부을 연결하되, 상기 상판몸체(300)의 외곽 둘레를 균등하게 지지하도록 배치되는 복수의 액츄에이터(410)와, 상기 액츄에이터(410)에서 수직 왕복 운동하면서 상기 상판몸체(300)를 밀어주거나 당겨주는 모션로드(420)와, 상기 액츄에이터(410)의 측면에 설치되어 상기 모션로드(420)가 수직 왕복 운동하는 동력을 제공하는 모션모터(450)를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 상기 상판몸체(300)는, 상기 상판(310)의 하부에서 외곽 둘레 측에 균등하게 배치되되 서로 대칭되는 2개의 경사면을 가지는 복수의 상부조인트결합구(360)를 더 포함하고, 상기 베이스부(600)는, 지면에 고정되는 베이스판(610)과, 상기 베이스판(610)의 상부에서 외곽 둘레 측에 균등하게 배치되며 서로 대칭되는 2개의 경사면을 가지고, 상기 상부조인트결합구(360)와 마주보게 배치되는 하부조인트결합구(620)를 더 포함하며, 상기 모션부(400)는, 상기 액츄에이터(410)의 상부에 설치되는 상부조인트(430)와, 상기 액츄에이터(410)의 하부에 설치되는 하부조인트(440)를 더 포함하되, 상기 상부조인트(430)는 각각이 상기 상부조인트결합구(360)에 결합되고, 상기 하부조인트(440)는 각각이 상기 하부조인트결합구(620)에 결합된다.

아울러 본 발명의 상기 실린더부(500)는, 상기 피스톤로드(520)의 상단에 링 형상의 상부결합구(530)가 형성되고, 상기 실린더몸체(510)의 하단에 링 형상의 하부결합구(540)가 형성되며, 상기 상판몸체(300)는, 상기 상판(310)의 하부 중앙에 상부로드결합구(370)가 형성되고, 상기 베이스부(600)는, 상기 베이스판(610)의 중앙에 하부로드결합구(630)가 형성되되, 상기 상부결합구(530)는 상기 상부로드결합구(370)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 하부결합구(540)는 상기 하부로드결합구(630)에 회전 가능하게 결합된다.

나아가 본 발명의 상기 상판몸체(300)는, 상기 상판(310)의 하부 둘레에서 하방으로 돌출되며, 상기 상부조인트결합구(360) 사이를 가로지르도록 하나의 도형 형태로 연결되면서 하방으로 돌출되는 보강대(380)를 더 포함한다.

본 발명은 탑승공간부(100)와 상판몸체(300) 사이에 턴테이블(200)을 설치하고, 탑승공간부(100)가 턴테이블(200)에 고정된 상태로 턴테이블(200)에 의해 360도 회전하도록 하며, 상판몸체(300)의 하부의 모션부(400)를 통해 탑승공간부(100)가 6자유도 운동하도록 하여, 6자유도 모션과 함께 회전이 가미되어 360도 VR 영상과 동기화하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 상판몸체(300)의 중앙에 슬립링(320)이 설치되고, 턴테이블(200)의 중앙에 슬립링홀(230)이 형성되어 슬립링(320)이 슬립링홀(230)에 고정된 상태로, 전원선과 신호선이 슬립링(320)의 중앙을 관통하도록 하여, 전원선과 신호선의 꼬임 또는 손상을 방지하는 효과가 있다.

나아가 본 발명은 턴테이블(200)의 회전판(210) 하부에 원형으로 돌출되는 돌출링(240)이 형성되고, 돌출링(240) 내주연을 따라 원형기어(250)가 형성되며, 상판몸체(300)의 상판(310) 하부에 상판모터(330)가 설치되고, 상판모터(330)의 축은 감속기(350)와 치합되고, 감속기(350)는 축기어(340)와 치합되며, 축기어(340)는 원형기어(250)와 치합되도록 하여, 상판모터(330)의 정역 회전에 따라 턴테이블(200)이 정역 회전하되, 상판모터(330)의 회전 방향을 정방향에서 역방향 또는 역방향에서 정방향으로 변경하는 경우 감속기(350)에 의해 회전 속도가 감속된 후 방향이 전환되므로 갑작스러운 턴테이블(200)의 방향 전환으로 인한 탑승공간부(100)의 충격을 완화해주며, 축기어(340)와 원형기어(250)의 마모를 감소해주는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 탑승공간부(100)와 턴테이블(200)의 하부를 지지하는 상판몸체(300)에서 상판(310) 하부와 지면에 고정되는 베이스부(600)의 베이스판(610) 중앙에 쇼바 기능을 하는 실린더부(500)가 설치되어, 실린더몸체(510)에 내장된 가스와 스프링에 의해 피스톤로드(520)가 상판(310)의 하부를 지지함으로써, 탑승공간부(100)의 동하중을 견고하게 지지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상판몸체(300)의 상판(310) 하부에 상부조인트결합구(360)를 가로지르도록 하나로 이어진 보강대(380)가 하방으로 돌출 형성되어 탑승공간부(100)와 턴테이블(200)을 지지하는 상판(310)의 강도를 증대시켜주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 배면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼에서 탑승공간부(100)를 제외하여 나타낸 이등각 투시도.
도 5는 도 4의 분해 사시도.
도 6은 도 5를 뒤집어서 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼의 배면도이다.

탑승공간부(100)는 모션 플랫폼을 사용하는 사용자들이 탑승하도록 턴테이블(200)의 상부에 마련된다. 탑승공간부(100)에는 턴테이블(200)의 상부에 설치되는 하우징(110)과, 하우징(110) 내부에 설치되는 의자(120)와, 하우징(110) 외측에 설치되는 계단(130)이 구비된다.

탑승공간부(100)는 턴테이블(200)의 회전에 의해 360도 무한 회전이 가능하며, 후술할 모션부(400)에 의해 6자유도 운동을 할 수 있다.

하우징(110)은 장방형으로 바닥은 다단으로 높이가 점차 높아지도록 형성되고, 외측 둘레에는 의자(120)에 착석한 사용자의 추락을 방지하도록 상부 방향으로 돌출되어 있다.

의자(120)는 복수의 사용자가 착석할 수 있도록 하우징(110)의 바닥에 복수가 다단으로 배치된다. 계단(130)은 하우징(110)의 전면 양옆에 마련되는 것으로 지상에서 의자(120)를 향해 올라갈 수 있도록 하방으로 연장되게 형성된다.

의자(120)의 앞에는 트래킹센서(150) 설치를 위한 센서프레임(140)이 형성된다. 각각의 의자(120) 앞에는 해당 의자(120) 대응되도록 센서프레임(140)과 트래킹센서(150)가 설치된다. 센서프레임(140)은 하우징(110)의 하부에서 '∩' 형태로 돌출된다. 트래킹센서(150)는 센서프레임(140)의 상부에 설치되는 것으로 각도가 사용자의 눈높이에 맞춰진다.

트래킹센서(150)는 사용자의 머리 높이를 인식하여, 사용자가 착용한 헤드 마운트 디스플레이(10)에서 출력되는 가상현실 배경에서 기준점을 잡아주는 역할을 한다. 예를 들어 배경에서 특정 경계면을 기준으로 높낮이 또는 좌우측 위치를 판단하게 된다.

하우징(110)에서 최전방에 위치한 의자(120)의 앞에는 컨트롤러(160)가 배치된다. 컨트롤러(160)는 가상현실이 비행시뮬레이션 또는 게임인 경우 모션 플랫폼의 방향을 제어할 수 있다. 즉 컨트롤러(160)는 후술할 제어장치(700)와 전기적으로 연결되어 모션 플랫폼의 방향을 제어하는 신호를 전송하고, 제어장치(700)는 이 신호에 따라 모션 플랫폼을 6자유도 운동과 360도 회전을 혼합된 형태로 움직이도록 해준다. 컨트롤러(160)는 조이스틱 형태로 복수의 버튼이 구비된다.

한편, 의자(120)에 착석한 사용자는 헤드 마운트 디스플레이(10)를 머리에 착용한다. 헤드 마운트 디스플레이(10)는 안경처럼 사용자의 머리에 착용하는 영상출력기구로, 후술할 제어장치(700)와 비주얼 서버 컴퓨터로 처리된 VR영상의 특정 배경 공간 영상을 사용자의 눈앞에 보여준다.

헤드 마운트 디스플레이(10)는 사용자의 눈앞에 제어장치(700)에 의해 처리된 가상현실 배경 공간 영상을 보여주면서 현실감 있는 3D 영상을 제공하게 된다.

또한, 헤드 마운트 디스플레이(10)에는 자이로스코프, 가속도센서, 자력계 등이 내장되어 센서들의 신호로 사용자의 머리 움직임을 검출하여, 이를 제어장치(700)로 처리하여 가상현실 배경 공간 영상 출력시 활용할 수 있다.

턴테이블(200)은 탑승공간부(100)의 하부에 설치된다. 이때 탑승공간부(100)가 턴테이블(200)의 상부에 고정된다. 상판몸체(300)는 지면에서 이격된 상태로 턴테이블(200)의 하부를 지지해준다.

베이스부(600)는 지면에 고정되며, 베이스부(600)의 상부와 상판몸체(300)의 하부 사이에 모션부(400)가 설치된다. 모션부(400)는 복수의 액츄에이터(410)가 서로 각도를 다르게 설치되어, 상판몸체(300)와, 턴테이블(200) 및 탑승공간부(100)가 6자유도 운동을 하도록 해준다. 이때 액츄에이터(410)는 베이스부(600)의 상부와 상판몸체(300)의 하부에서 외측 둘레에 배치된다. 액츄에이터(410)는 총 6개가 배치되는데, 각각의 액츄에이터(410)가 X(수평), Y(수직), Z(깊이), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll)의 동작 요소를 제공한다.

베이스부(600)의 상부 중앙과 상판몸체(300)의 하부 중앙에는 실린더부(500)가 설치된다. 실린더부(500)는 쇼바역하을 하는 것으로 상판몸체(300)와, 턴테이블(200) 및 탑승공간부(100)의 하중을 지지해준다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼에서 탑승공간부(100)를 제외하여 나타낸 이등각 투시도, 도 5는 도 4의 분해 사시도, 도 6은 도 5를 뒤집어서 도시한 도면이다.

턴테이블(200)은 탑승공간부(100)의 하부에 위치하는 것으로 회전판(210)과, 회전판(210)의 하부에서 돌출되는 돌출링(240)이 구비된다. 턴테이블(200)은 탑승공간부(100)와 결합되어, 탑승공간부(100)를 360도 정역 방향으로 회전시켜주는 역할을 한다.

회전판(210)은 다각형의 판 형태로 형성되어, 복수의 공간부결합공(220)이 천공된다. 회전판(210)의 중앙에는 후술할 슬립링(320)이 고정되는 슬립링홀(230)이 천공된다.

공간부결합공(220)을 통해 탑승공간부(100)가 회전판(210)에 나사체결되어 견고하게 고정된다. 슬립링홀(230)에는 슬립링(320)이 제자리에서 헛돌 수 있도록 고정된다.

이때 회전판(210)은 탑승공간부(100)를 견고하게 고정할 수 있다면 원형, 삼각, 사각 또는 다각 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.

돌출링(240)은 회전판(210)의 저면에서 링 형상으로 돌출된다. 돌출링(240)의 내주연에는 전체 둘레에 걸쳐서 원형기어(250)가 형성된다. 원형기어(250)는 후술할 상판모터(330)의 축기어(340)에 치합된다. 원형기어(250)가 축기어(340)에 치합된 상태로 상판모터(330)에 회전에 의해 회전판(210)이 회전하게 되고, 회전판(210) 상부에 고정된 탑승공간부(100) 전체가 회전할 수 있게 된다.

즉 상판모터(330)의 구동력에 의해 턴테이블(200) 전체가 회전하고, 턴테이블(200) 상부에 위치한 탑승공간부(100)가 360도로 무한 회전할 수 있게 된다. 이때 상판모터(330)의 정역회전에 따라 턴테이블(200)도 정역회전이 가능하다.

상판몸체(300)는 턴테이블(200)의 하부에 위치하는 것으로 회전판(210)보다 넓게 형성되는 판 형태의 상판(310)과, 상판(310) 하부에 설치되는 상판모터(330) 및 상판(310) 하부에서 외측 둘레에 복수 설치되는 상부조인트결합구(360)가 구비된다.

상판(310)은 회전판(210)보다 넓게 형성되는 판으로 턴테이블(200)의 하부를 지지해주는 역할을 한다. 상판(310)은 회전판(210)과 마찬가지로 회전판(210)을 견고하게 지지할 수 있다면 원형, 삼각, 사각 또는 다각 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.

상판(310)의 상부 중앙에는 슬립링(320)이 설치된다. 슬립링(320)은 탑승공간부(100)로 전원선 및 신호선을 공급할 때 전선의 꼬임 없이 전달 가능하도록 하는 회전형 커넥터이다. 후술할 제어장치(700)로부터 연결된 전원선 및 신호선이 슬립링(320)의 중앙으로 통과하여 탑승공간부(100)와 연결되게 된다. 슬립링(320)에 의해 꼬임이 없기 때문에 전원선과 신호선의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상판모터(330)는 상판(310)의 하부에 설치된다. 상판모터(330)의 축은 상판(310)의 하부에 설치된 감속기(350)와 치합되고, 감속기(350)는 상판(310)의 상부에 노출된 축기어(340)와 치합된다. 축기어(340)는 감속기(350)에 의해 회전 방향 전환 시 감속되게 된다.

상판모터(330)는 제어장치(700)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어장치(700)의 제어신호에 의해 정역회전하게 된다. 이때 상판모터(330)는 서보모터가 사용된다.

축기어(340)는 전술한 원형기어(250)와 치합된다. 축기어(340)가 정역회전함에 따라 원형기어(250)도 회전하게 되고, 그에 따라 회전판(210)이 회전하게 된다.

감속기(350)는 기어를 사용하여 축기어(340)의 회전속도를 떨어트리기 위한 것으로, 상판모터(330)가 정회전에서 역회전으로 회전방향을 바꿀 때 감속기(350)에 의해 회전수를 필요한 회전수로 감속한 이후에 회전방향을 바꿔주게 된다. 그에 따라 회전방향의 변경 시 탑승공간부(100)로 전해지는 충격을 완화해주며, 축기어(340)와 원형기어(250)의 마모를 줄여준다.

아울러 상판(310)의 하부 둘레에는 복수의 상부조인트결합구(360)가 돌출형성된다. 상부조인트결합구(360)는 후술할 모션부(400)가 결합된다. 상부조인트결합구(360)는 모션부(400)가 결합되되 복수의 액츄에이터(410)로 6자유도를 구현하기 위하여 3개소가 형성되며, 각각이 경사진 2개의 면을 가진다. 각 경사면에 액츄에이터(410)의 상부조인트(430)가 나사결합된다.

한편, 상판(310)의 하부 중앙에는 후술할 실린더부(500)의 상부결합구(530)가 고정되는 상부로드결합구(370)가 형성된다. 상부결합구(530)는 상부로드결합구(370)에 삽입된 상태에서 핀이나 나사로 견고하게 고정된다.

나아가 상판(310)의 하부에는 외측 둘레와 상부조인트결합구(360)의 사이를 가로지르도록 보강대(380)가 하방으로 돌출된다. 보강대(380)는 중앙에 상부조인트결합구(360)의 중앙을 각각 가로지르는 부분과, 상판(310)의 하부 외측 둘레와 하나로 이어지게 형성 된다.

보강대(380)는 상판(310)의 강도를 높여주어 모션부(400)의 움직임에 의해 상판(310)이 휘어지는 것을 예방해준다. 이때 보강대(380)는 상부조인트결합구(360)의 사이를 가로지르면서 하나의 도형 형태로 돌출되게 된다. 도면에서는 삼각형 형태로 도시하였지만, 상판(310)의 형상에 따라 원형, 사각형, 다각형 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.

모션부(400)는 복수의 액츄에이터(410)로 X(수평), Y(수직), Z(깊이), 피치(pitch), 요(yaw), 롤링(roll)의 동작 요소인 6자유도 운동을 하는 것으로 상부는 상판(310)의 하부에 형성된 상부조인트결합구(360)에 결합되고, 하부는 후술할 베이스판(610)의 상부에 형성된 하부조인트결합구(620)에 결합된다.

복수의 액츄에이터(410)는 총 6개로 상부조인트결합구(360)와 하부조인트결합구(620)의 경사진 면에 의해 각기 다른 각도로 배치되게 된다. 복수의 액츄에이터(410)가 각각이 구동되어 6자유도 운동으로 상판몸체(300)를 움직이게 된다. 그러면 턴테이블(200)의 상부에 위치한 탑승공간부(100)도 그에 따라 6자유도 운동을 하게 된다.

액츄에이터(410)는 상부에 상부조인트(430)가 설치되고, 하부에 하부조인트(440)가 설치되어 6개의 액츄에이터(410) 중 어느 하나 이상이 움직이는 경우, 그에 따라 상부조인트(430)와 하부조인트(440)의 각도가 회전하여 모션부(400)가 자연스러운 6자유도 운동을 할 수 있도록 해준다.

아울러 액츄에이터(410)는 후술할 모션모터(450)에 의해 신축되는 모션로드(420)를 가지며, 상부조인트(430)는 모션로드(420)의 상부에 설치된다.

한편, 액츄에이터(410)는 전기식으로 각각의 액츄에이터(410)의 측면에는 모션모터(450)가 설치된다. 모션모터(450)는 후술할 제어장치(700)와 연결되며 전원을 공급받고, 제어장치(700)에 의해 움직임을 제어받는다. 모션모터(450)는 축이 액츄에이터(410)와 치합되어 있어서, 모션모터(450)의 정역회전에 따라 액츄에이터(410)의 모션로드(420)가 신축되게 된다.

제어장치(700)의 제어신호에 따라 6개의 액츄에이터(410)가 독립적으로 제어되면서 6자유도 운동을 하게 되고, 탑승공간부(100)도 그에 따른 6자유도 운동을 할 수 있게 된다.

실린더부(500)는 후술할 베이스부(600)와 상판(310)의 사이에 위치하는 것으로 상판(310)의 하부를 지지해주는 쇼바 역할을 한다. 즉 탑승공간부(100)의 하중을 지탱해주며, 탑승공간부(100)가 6자유도 운동을 할 때 충격을 완화시켜주는 역할을 한다. 이때 실린더부(500)는 가스와 스프링이 사용된 쇼바이다.

실린더부(500)는 실린더몸체(510)와, 실린더몸체(510) 내부에 내장되어 가스와 스프링에 의해 직선 왕복운동하는 피스톤로드(520)와, 실린더몸체(510)의 상부에 형성되어 상부로드결합구(370)와 결합되는 상부결합구(530)와, 실린더몸체(510)의 하부에 형성되어 후술할 하부로드결합구(630)와 결합되는 하부결합구(540)를 구비한다. 가스와 스프링을 사용함으로써, 1톤 내지 2톤의 하중을 버틸 수 있다.

피스톤로드(520)는 실린더몸체(510) 내부에 내장된 가스와 스프링에 의해 탑승공간부(100)를 상부로 밀어주면서, 탑승공간부(100)에 가해지는 하중을 지지해준다.

피스톤로드(520)의 상부에는 링형상의 상부결합구(530)가 형성되어, 상부결합구(530)는 상부로드결합구(370)에 핀이나 나사로 결합된다. 이때 상부결합구(530)는 회전이 가능하다.

아울러 피스톤로드(520)의 하부에는 링형상의 하부결합구(540)가 형성된다. 하부결합구(540)는 후술할 하부로드결합구(630)에 핀이나 나사로 결합된다. 하부결합구(540)도 회전이 가능하다.

모션부(400)의 복수의 액츄에이터(410)에 의해 6자유도 운동이 발생하는 경우 실린더부(500)가 쇼바역할을 하면서 탑승공간부(100)를 지지해주게 된다. 이때 액츄에이터(410)의 움직임에 따라 상부결합구(530)와 하부결합구(540)가 회전하게 된다.

베이스부(600)는 지면에 고정되는 것으로 모션부(400)의 하부를 지지해주는 역할을 한다. 베이스부(600)는 판형상으로 지면에 고정되는 베이스판(610)과, 베이스판(610)의 상부에 형성되너 모션부(400)의 하부조인트(440)가 결합되는 하부조인트결합구(620)와, 중앙에서 실린더부(500)의 하부결합구(540)가 결합되는 하부로드결합구(630)가 구비된다.

베이스판(610)은 상판(310)보다 더 넓게 형성된다. 베이스판(610)은 장방형의 3부분으로 나눠지고, 각각의 베이스판(610)의 상부에 하부조인트결합구(620)가 형성된다. 하부조인트결합구(620)에는 하부조인트(440)가 나사로 체결된다.

아울러 각각의 베이스판(610)은 장방형의 관인 보강관(640)으로 연결된다. 보강관(640)도 3개가 배치되어, 각각의 베이스판(610)을 연결해준다. 보강관(640)으로 인해 베이스판(610)의 강도를 높여주게 된다.

하부조인트결합구(620)도 상부조인트결합구(360)와 마찬가지로 복수의 액츄에이터(410)로 6자유도를 구현하기 위하여 3개소가 형성되며, 각각이 경사진 2개의 면을 가진다. 각 경사면에 액츄에이터(410)의 하부조인트(440)가 나사결합된다.

하부로드결합구(630)는 베이스판(610)의 중앙에 설치되는 것으로, 실린더부(500)의 하부결합구(540)가 결하된다.

제어장치(700)는 턴테이블(200)과 모션부(400)의 움직임을 제어하기 위한 컴퓨터로 탑승공간부(100)와 이격되어 외부에 위치한다. 제어장치(700)는 네트워크 허브와 전원 분배 장치를 구비한다.

제어장치(700)에는 복수의 전원선과 신호선이 구비된다. 제어장치(700)에서 출발한 전원선과 신호선은 각각 탑승공간부(100)의 트래킹센서(150)와 컨트롤러(160)와 연결되고, 상판몸체(300)의 상판모터(330)와 연결되며, 모션부(400)의 모션모터(450)와 연결된다.

이때 탑승공간부(100)로 연결되는 전원선과 신호선은 슬립링(320)을 통과한다.

제어장치(700)는 컨트롤러(160)의 제어신호에 의해 턴테이블(200)로 탑승공간부(100)를 360도 회전운동 하도록 제어하고, 모션부(400)로 탑승공간부(100)를 6자유도 운동하도록 제어한다.

한편, 본 발명은 별도의 비주얼 서버 컴퓨터를 구비할 수 있다. 비주얼 서버 컴퓨터도 네트워크 허버를 구비한다. 비주얼 서버 컴퓨터는 사용자가 착용하는 각각의 헤드 마운트 디스플레이(10)와 전원선과 신호선으로 연결되고, 제어장치(700)와는 신호선으로 연결된다.

비주얼 서버 컴퓨터로 우주, 비행선, 자동차 또는 체감형 영화나 놀이기구의 배경 등의 비주얼 콘텐츠를 생성하여 헤드 마운트 디스플레이(10)에 전송해준다.

제어장치(700)와 비주얼 서버 컴퓨터를 통해 VR영상과 동기화하여 사용할 수 있다.

10 : 헤드 마운트 디스플레이
100 : 탑승공간부
110 : 하우징 120 : 의자 130 : 계단
140 : 센서프레임 150 : 트래킹센서
160 : 컨트롤러
200 : 턴테이블
210 : 회전판 220 : 공간부결합공 230 : 슬립링홀
240 : 돌출링 250 : 원형기어
300 : 상판몸체
310 : 상판 320 : 슬립링 330 : 상판모터 340 : 축기어
350 : 감속기 360 : 상부조인트결합구 370 : 상부로드결합구
380 : 보강대
400 : 모션부
410 : 액츄에이터 420 : 모션로드 430 : 상부조인트
440 : 하부조인트 450 : 모션모터
500 : 실린더부
510 : 실린더몸체 520 : 피스톤로드 530 : 상부결합구
540 : 하부결합구
600 : 베이스부
610 : 베이스판 620 : 하부조인트결합구 630 : 하부로드결합구
640 : 보강관
700 : 제어장치

Claims

상부에 사용자가 탑승할 수 있도록 마련된 탑승공간부(100);
상기 탑승공간부(100)의 하부에 고정되며, 360도 회전 운동하여 상기 탑승공간부(100)를 회전시켜주는 턴테이블(200);
상기 턴테이블(200)의 하부를 지지하며, 지면으로부터 이격되게 배치되는 상판몸체(300);
지면에 고정되는 베이스부(600);
상기 상판몸체(300)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부 사이를 연결하며, 상기 탑승공간부(100)가 6자유도 운동하도록 해주는 모션부(400); 및
상기 베이스부(600)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부 중앙에 배치되어 상기 탑승공간부(100)의 하중을 지지해주는 실린더부(500);를 포함하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 탑승공간부(100)는,
상기 턴테이블(200)의 상부에 고정되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 복수열로 경사를 다르게 설치하는 의자(120)와, 상기 하우징(110)의 전면에 출입구로 형성되는 계단(130)과, 상기 하우징(110)에서 의자(120)의 전면에 설치되는 센서프레임(140)과, 상기 센서프레임(140) 상에 설치되는 트래킹센서(150)와, 상기 하우징(110)에서 최전방 의자(120) 전면에 설치되는 컨트롤러(160)를 더 포함하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 턴테이블(200)은,
상기 탑승공간부(100)의 하부에 고정되는 회전판(210)과, 상기 회전판(210)의 하부에 링 형상으로 돌출되는 돌출링(240)과, 상기 돌출링(240)의 내주연 상에 형성되는 원형기어(250)를 더 포함하고,
상기 상판몸체(300)는,
상기 회전판(210)의 하부를 지지하며, 상기 회전판(210)보다 넓은 크기로 형성되는 상판(310)과, 상기 상판(310)의 하부에 설치되는 상판모터(330)와, 상기 상판모터(330)의 축과 치합되어 상기 상판(310)의 상부로 노출되게 마련된 축기어(340)를 더 포함하되,

상기 원형기어(250)는 상기 축기어(340)에 치합되어 상기 상판모터(330)의 정역 회전에 의해 상기 회전판(210)이 360 범위로 정역회전하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 실린더부(500)는,
가스와 스프링이 내장된 실린더몸체(510)와, 상기 실린더몸체(510) 내부에 위치하여 상기 가스와 상기 스프링의 신축 작용에 의해 상기 상판몸체(300)의 중앙부를 지지하는 피스톤로드(520)를 더 포함하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제3항에 있어서,
상기 턴테이블(200)은,
상기 회전판(210)의 중앙에 슬립링홀(230)이 천공되고,
상기 상판몸체(300)는,
상기 상판(310)의 중앙에 내측으로 전원선과 신호선이 관통하는 슬립링(320)이 설치되어,

상기 슬립링(320)이 상기 슬립링홀(230)에 삽입된 상태로 상기 슬립링(320)이 제자리회전하면서 상기 전원선과 신호선의 손상을 방지하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제3항에 있어서,
상기 상판몸체(300)는,
상기 상판(310)의 하부에서 상기 상판모터(330)의 축과 연결되는 감속기(350)를 더 포함하여 상기 감속기(350)는 상기 축기어(340)와 연결되되,
상기 감속기(350)는 상기 상판모터(330)가 정방향에서 역방향 또는 역방향에서 정방향으로 회전 방향을 변경할 때 회전 속도를 감속해주는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제3항에 있어서,
상기 모션부(400)는,
상기 상판몸체(300)의 하부와 상기 베이스부(600)의 상부을 연결하되, 상기 상판몸체(300)의 외곽 둘레를 균등하게 지지하도록 배치되는 복수의 액츄에이터(410)와, 상기 액츄에이터(410)에서 수직 왕복 운동하면서 상기 상판몸체(300)를 밀어주거나 당겨주는 모션로드(420)와, 상기 액츄에이터(410)의 측면에 설치되어 상기 모션로드(420)가 수직 왕복 운동하는 동력을 제공하는 모션모터(450)를 더 포함하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제7항에 있어서,
상기 상판몸체(300)는,
상기 상판(310)의 하부에서 외곽 둘레 측에 균등하게 배치되되 서로 대칭되는 2개의 경사면을 가지는 복수의 상부조인트결합구(360)를 더 포함하고,
상기 베이스부(600)는,
지면에 고정되는 베이스판(610)과, 상기 베이스판(610)의 상부에서 외곽 둘레 측에 균등하게 배치되며 서로 대칭되는 2개의 경사면을 가지고, 상기 상부조인트결합구(360)와 마주보게 배치되는 하부조인트결합구(620)를 더 포함하며,
상기 모션부(400)는,
상기 액츄에이터(410)의 상부에 설치되는 상부조인트(430)와, 상기 액츄에이터(410)의 하부에 설치되는 하부조인트(440)를 더 포함하되,
상기 상부조인트(430)는 각각이 상기 상부조인트결합구(360)에 결합되고, 상기 하부조인트(440)는 각각이 상기 하부조인트결합구(620)에 결합되는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제8항에 있어서,
상기 실린더부(500)는,
상기 피스톤로드(520)의 상단에 링 형상의 상부결합구(530)가 형성되고, 상기 실린더몸체(510)의 하단에 링 형상의 하부결합구(540)가 형성되며,
상기 상판몸체(300)는,
상기 상판(310)의 하부 중앙에 상부로드결합구(370)가 형성되고,
상기 베이스부(600)는,
상기 베이스판(610)의 중앙에 하부로드결합구(630)가 형성되되,
상기 상부결합구(530)는 상기 상부로드결합구(370)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 하부결합구(540)는 상기 하부로드결합구(630)에 회전 가능하게 결합되는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.
제8항에 있어서,
상기 상판몸체(300)는,
상기 상판(310)의 하부 둘레에서 하방으로 돌출되며, 상기 상부조인트결합구(360) 사이를 가로지르도록 하나의 도형 형태로 연결되면서 하방으로 돌출되는 보강대(380)를 더 포함하는 6자유도 운동 및 360도 무한회전이 가능한 모션 플랫폼.