KR20190071694A - 운동 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Abstract

중첩된 5개 이상의 평면들을 포함하는 운동 시뮬레이션 시스템으로서, 상기 평면들은 아래로부터 위를 향해 순차적으로 배열되고, 제1회전판(1')을 포함한 제1 평면(1), 제2회전판(2')을 포함한 제2 평면(2), 중첩되고 미끄럼 운동가능한 기저부(4')의 미끄럼 운동을 위한 트랙 형상의 구조체(3')를 포함한 제3 평면(3), 미끄럼 운동가능한 기저부(4')를 포함한 제4 평면(4)를 포함하고, 제4회전판(4")이 상기 미끄럼 운동가능한 기저부(4') 아래에서 일체 구조로 연결되며, 제5 평면(5)은 상기 운동 시뮬레이션 시스템의 이용자가 접근할 수 있는 한 개이상의 조종석(5')을 포함하고, 상기 운동 시뮬레이션 시스템에 의해 포뮬라 1의 경주 트랙 및 모터사이클의 경주 트랙에 형성된 곡선들을 회전할 때 발생하는 횡 방향 가속도와 관련된 힘의 연속적인 재현이 가능하다.

Description

운동 시뮬레이션 시스템

본 발명은 기계분야에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 운동 시뮬레이션 시스템(motion simulation system)에 관한 것이고, 특히 차량 시뮬레이션 시스템을 참고한다.

수십 년 동안 자동화된 장치들은 특별한 성공 및 확산을 이루어 전문적으로 차량을 운동하고 항공기를 운항하는 활동의 시뮬레이션을 수행하기에 적합하다. 상기 시스템들은 초기에 항공분야에서 다음에 항공기 분야에서 훈련을 위해 고려되었고 오락(entertainment) 및 교육적 오락 분야에 직접 적용되었으며 동시에 광범위한 혁신 및 개선을 이루어 상기 시스템들은 상기 활동을 경쟁적이고 전문적으로 수행하는 조종사/운전자들의 훈련을 위해 필수적이다.

비행 시뮬레이션 장치들에 있어서, 상기 비행 시뮬레이션 장치들은 항공기 비행 경험을 현실과 가능한 가깝게 시뮬레이션하는 것을 목적으로 하는 시스템들이다. 다양한 형태의 시뮬레이션 장치들은 따라서 비디오게임으로부터 실제 콕핏(cockpits)을 실제 스케일로 구성된 실시간 재생(reproductions)장치까지 다양하며 상기 재생 장치내에서 항공기들은 컴퓨터에 의해 완전히 조정되는 전자기계식 또는 유압식 액추에이터위에 장착된다. 상기 시뮬레이션 장치 타입은 항공기 및 군수산업에서 다수의 다양한 상황 및 특히 위급하거나 재난 상황에서 조종사들을 훈련시키기 위한 다양한 용도를 가진다.

이러한 모든 것들은 지속적으로 항공기술 개발을 혁신하고 훈련 활동으로부터 발생되는 위험 및 비용을 감소시킨다. 자동차 분야에서 지난 수 년 동안 정교한 시뮬레이션 시스템들이 개발되어 시뮬레이션 시스템들은 유명한 차량 제조업체들이 포뮬라 1, NASCAR, IndyCar 서킷 및 다른 중요한 모터사이클 경주의 운전자들을 훈련시키기 위해 이용한다.

예를 들어, 혁신적인 포뮬라 1 운전 시뮬레이션 플랫폼에서 이용자는 삼차원적으로 재현되고 스크린상에 투영된 트랙내에서 "운전"할 수 있다.

트랙의 정확한 위치에 대해 싱글 시터(single seater)가 적응된 느낌을 제공하도록 상기 플랫폼은 이동할 수 있다.

또한, 스텝퍼 모터들이 싱글 시터의 후방 부분에 배열되고 적어도 한 개의 모터가 싱글 시터의 전방 부분에 배열되기 때문에, 이용자는 시각적 감지(visual emotional) 경험을 가지며 롤링, 피칭 및 요우잉을 동시에 경할 수 있다.

좀 더 상세하게 설명하면, 상기 플랫폼은 부유식 플로어(floating floor)상에 배열된 기저부, 스텝퍼 병진 모터를 수용하는 몸체작업대(bodywork), 진동을 재현하기 위한 오디오 증폭을 위한 시스템, 연속 그룹(continuity group), 운전대 등과 같은 운전 시스템, 운전 시스템의 피드백을 위한 모터들, 가속 및 브레이크를 위한 페달, 다양한 부품들을 조정하도록 조정된 전기, 전자 및 표시장치 부분을 포함한다.

기계적 운동을 위해 스텝퍼 모터를 수용하는 기계 부분에 의해 상기 스텝퍼 모터들은 보호 케이싱에 의해 덮인다.

항공 분야에서, 본 발명의 분야에서 시뮬레이션에 관한 종래 기술은 여섯 개의 피스톤 형태 액추에이터들이 연결된 플랫폼을 포함한 소위 "헥사포드(hexapod)" 시스템로 대표된다. 가상 직교 축 시스템에 주어진 좌표들을 제어기에 의해 제어되는 단일 액추에이터 피스톤 제어로 전환시킬 수 있는 특정 소프트웨어에 의해 상기 헥사포드 시스템이 제어된다. 상기 높은 기술력의 시뮬레이션 시스템을 위한 다수의 적용분야들이 존재한다. 예를 들어, 문헌 제 WO 2014076079호에 의하면 본 발명을 제한하지 않는 예로서 원자력 반응기를 정비하기 위해 이용되는 상기 헥사포드 시스템의 특징을 가진 로봇이 설명된다. 상기 문헌에 의하면, 제1 및 제2 지지부 및 두 개의 단부들을 가진 여섯 개의 선형 액추에이터들을 포함한 로봇용 헥사포드 시스템이 설명된다.

각각의 단부는 회전가능한 연결수단에 의해 상기 각각의 지지부에 연결된다.

상기 설명에서 여러 차례 설명된 것처럼, 상기 형태의 시뮬레이션 시스템은 다수의 상이한 적용 분야들에서 이용되고 특히 상기 시스템들은 종래 기술의 상황 뿐만 아니라 소위 극한의 위험한 상황에서 차량 및 항공기 운동 경험을 시뮬레이션 하기 위해 적용된다.

다수의 경우에서, 운동 경험을 실제와 가능한 실제와 근접하게 시뮬레이션하기 위한 혁신적인 시뮬레이터를 준비하는 것은, 단지 경주할 때 차량 또는 착륙할 때 항공기의 운동을 정확하게 재현할 수 있는 첨단 기술장치를 형성하기 위한 것이라기보다는 오히려 상기 시스템의 이용자들이 상기 항공기 비행 또는 차량의 주행 조건에서 가속도병(kinetosis) 효과 없이 조종사/운전자를 훈련시키기 위한 훈련 연습을 수행할 수 있도록 하기 위한 중요한 요구로부터 발생된다. 상기 가속도병 효과는 날카롭고 급격한 방향 변화가 발생하는 상황, 또는 인체가 예상하는 감지상태가 실제의 시각적 상황과 일치하지 않거나 상기 상황이 존재하는 장기간의 훈련 상황에서 발생한다.

그러므로 상기 운반체(vehicle)가 주행/비행할 때 조종사/운전자가 마주치게될 수 있는 매우 다른 조건을 정확히 재현할 수 있는 능력은 매우 중요하며 훈련장치로서 시뮬레이터의 효율성을 위해 결정적이다.

시뮬레이터가 제공하는 운동 경험의 정확한 재현성을 평가할 때 오늘날 가장 중요한 변수 중 하나는 소위 "횡 방향 G"이다. 상기 매개 변수는 자동차 운전, 비행중인 군용 전투기 및 인체에 갑작스럽고 격렬한 방향 변경이 발생하는 모든 경우에서 특히 중요하다.

보다 구체적으로, 상기 횡 방향 G는 부하 계수(load factor)에 비례하여 곡선의 중심을 향해 타이어의 정지 마찰에 의해 생성되는 구심력 횡 방향 가속도를 나타내는 양이다.

일반적으로 스포츠카는 단기간 동안 1 내지 1.5G의 횡 방향 G 값에 도달할 수 있고 경주용 자동차는 5G를 초과하는 값에 도달할 수 있다.

상기 목적을 위해, 하기 상세한 설명에서 설명되는 본 발명의 목적은 본 발명을 제한하지 않는 예로서 포뮬러 1에서 겪을 수 있는 횡 방향 가속도에 의해 발생하는 힘의 정확한 인식(perception)에 해당하는 운동 경험을 재현할 수 있는 부품들의 특정 배열로부터 형성되는 구조적 특징을 포함한 특수한 시뮬레이터를 제안하는 것이다.

상기 시뮬레이터는 최신 이동식 플랫폼에서 전형적으로 발생하는 가속도병 효과가 이용자에게 발생되지 않고 운동학적 동작 예상과 어긋나는 시각적 피드백을 제공한다.

본 설명은 운반 차량이 이동하는 동안에 인체에 의해 유지되는 기계적 스트레스뿐만 아니라 감성적 지각을 정확하게 재생하도록 적응된 특정 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 설명은 커브를 회전할 때 발생되는 횡 방향 "G" 가속도를 발생시킬 수 있는 운동 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게, 본 발명은 지속 시간 및 강도와 관련하여 매우 상이한 커브 -회전 상황에서 상기 횡 방향 크기를 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

상기 시스템은 또한 시뮬레이션에 의해 요구되는 작동시 힘을 실시간으로 역전시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 본 시뮬레이션 시스템은 시뮬레이션 시스템이 가지는 구성 요소들의 특정 배열에 의해 곡선에 대해 회전에 의해 횡 방향 가속도로부터 발생하는 힘을 재현할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 시스템은 독립적으로 회전운동하고 병진 운동이 관련될 수 있는 평면에 의해 차단되는 평면들을 포함한다.

운동 평면은 수치 제어 수단에 의해 설정된 방식에 따라 동기화된 방식으로 작동한다.

본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템에 의하면, 시뮬레이션 시스템의 기계적 구조, 및 시뮬레이션 시스템의 구성 요소의 병진 및 회전 수평 운동의 강도 및 크기(amplitude)에 의해 목표 운동 및 이용자에 의해 인식되는 운동 사이의 지연(latency)이 제거될 수 있다.

또한, 다양한 평면들이 가진 특정 기능들의 분배에 의해 본 시스템은 재현되어야 하는 횡 방향 가속도와 관련된 힘들을 매우 신속하고 정확하게 발생시키고 이용자의 감성적 요구를 완전히 충족시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 본 시뮬레이션 시스템은 실질적으로 본 발명에 의해 제공되는 모든 장점을 달성할 수 있도록 구성된 하기 특정 공간적 구성을 가지고 중첩되는 적어도 4개의 비 동축 평면들을 포함한다.

제1 평면은 이용자의 신체 위치의 함수로서 횡 방향 가속도와 관련된 힘을 발생시키는 기능을 갖는 원형의 회전판을 포함하고 수평면에서 작동한다.

상기 제1 평면상에 배열된 제2 평면은 원형 회전판을 포함하고 상기 원형 회전판의 중심은 비 동축 방식으로 상기 제1 평면상에 배열된다. 바람직하게, 원형 회전판의 중심은 상기 제1평면의 중심으로부터 시작하여 상기 제1 평면과 관련된 반경의 3/4에 위치하도록 원형 회전판의 중심이 배열된다. 제4 평면과 연결된 제2 평면은 이용자 몸체를 평면의 회전 방향에 대해 횡 방향으로 위치시키는 기능을 가지며 수평면에서 작동한다.

제3 평면은 상기 제2 평면상에서 중심 정렬(centered)된 선형 위치 설정을 위한 판을 포함한다.

제3 평면은 가속 및 제동과 관련된 힘을 발생시키는 기능을 가지며 수평면에서 작동한다. 상기 제3 평면은 상부의 미끄럼 운동 가능한 기저부의 미끄럼 운동을 위한 트랙 형상의 구조체를 포함한다.

상기 제3 평면상에 배열된 제4 평면은 회전판 및, 상기 제3 평면에 포함된 상기 트랙 형상의 구조체상에서 선형으로 미끄럼 운동하는 미끄럼운동 가능한 기저부를 포함한다.

제4 평면은 횡 방향 가속도와 관련되고 방향의 급격한 변화 및/또는 전방 또는 후방 휠의 부착 손실로부터 발생되는 힘을 발생시키는 기능을 가진다.

또한 상기 제4 평면은 수평면에서 작용한다.

또한, 제2 평면 및 제4 평면은 횡 방향 가속도가 작용하는 신체를 필요한 시간에 정확하게 위치설정하기 위해 필요하다.

상기 시스템은 또한, 가상의 직교 축 시스템상의 좌표를 단일 액추에이터의 위치 제어값으로 변환할 수 있는 관련 시뮬레이션 소프트웨어에 의해 제어되고 비 제한적 예로서 액추에이터와 같은 컬럼 리프팅 시스템을 포함하는 제5 평면을 포함한다. 상기 제5 평면은 또한 이용자를 수용하기 위한 조종석을 포함하며, 바람직하게 그리고 배타적이지 않게, 선호되는 실시예에서 제5 평면은 제3자에 의한 동작 제어를 위한 추가 조종석을 포함할 수 있다.

본 발명의 명확한 이해를 향상시키기 위해, 본 발명의 선호되는 실시예에서 본 시스템의 작동에 관한 상세한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 운동 시뮬레이션 시스템의 특정 실시예를 도시하는 측면도이다.
도면에 상세하게 도시된 것처럼, 상기 운동 실시예 시스템은 5개의 항공기, 특히 제1 평면(1), 제2 평면(2), 제3 평면(3), 제4 평면(4), 제5 평면(5)를 포함한다. 특히 제1 평면(1), 제2 평면(2), 제3 평면(3), 제4 평면(4)는 편심(off centered) 상태로 중첩되고 각각의 회전판이 판의 축에 대해 회전운동하여 운전자가 인식해야 하는 횡 방향 가속도(lateral accelerations)와 관련된 하중이 발생되도록 공간적으로 구성되므로, 상기 시스템은 포뮬러 1의 경주 트랙의 특징을 가진 회전 곡선(negotiating curves)의 주행 경험을 시뮬레이션할 수 있다.
도면에 도시된 상기 실시예에서 유성기어로서 형성된 네 개의 판들이 구성된다
보다 구체적으로, 제1 평면(1), 제2 평면(2) 및 제4 평면(4)에 각각 포함되는 제1회전 판(1'), 제2회전 판(2') 및 제4회전 판(4")은 각각의 피니온에 의해 이동할 수 있는 기어휠과 같이 형성된다.
상기 시스템은 또한 편심 상태로 중첩된 평면들의 특정 공간적 구성을 강조한다.
보다 상세하게 설명하면, 제2회전 판(2')의 중심은 제1 회전판(1')의 중심으로부터 시작하여 상기 제1 회전판(1')이 가지는 반경의 3/4 높이에서 감지될 수 있고, 일반적으로 만곡된 위치에 있는 제4회전 판(4")의 회전 중심은 제2회전 판(2')의 원주를 따라 돌출될 수 있는 위치에서 감지될 수 있다. 또한, 도면을 참고할 때, 제3 평면(3)의 제3 회전판(3')은 제2 회전판(2') 위에 일체로 결합되어 미끄럼 기저부(4')의 미끄럼운동을 허용하고 제4회전판(4")은 상기 기저부 아래에 일체로 연결된다.
도 2는 도 1에 도시된 운동 시뮬레이션 시스템의 평면도이다.
도 3은 도 1에서 설명된 운동 시뮬레이션 시스템의 사시도이다. 또한, 도 3을 참고할 때, 제4 회전판(4")의 직경과 제2 회전판(2')의 직경의 비는 1:4이며 상기 비율이 1:1인 상기 도면에 도시된 경우와 상이하다.
도 4는 싱글 씨터(single seater)와 같은 조종석(5')이 구성된 시뮬레이션 시스템의 사시도를 도시한다. 도 4를 참고할 때, 상기 도면은 또한 상기 조종석(5')이 상기 미끄럼 기저부(4')를 포함하는 제4 평면(4) 위에 배열되고, 제4회전 판(4")은 상기 기저부 아래에 일체로 결합되며 제3 평면의 제3 회전판(3')에서 종 방향으로 미끄러질 수 있는 지지부(4'")에 의해 지지된다. 상기 구성에 의해 미끄럼 기저부(4')에 대해 회전 -병진 운동이 결합될 수 있다.

본 발명을 제한하지 않는 본 발명의 선호되는 실시예들 중 하나가 첨부된 도면을 참고하여 설명된다.

일반적으로, 본 발명에 따른 운동 시뮬레이션 시스템은 실질적으로 적어도 5개의 중첩된 평면들을 포함한 구조체로서 구성되고 상기 평면들 중 일부는 편심 상태로 중첩되며 특히 아래로부터 시작하여 위로 제1회전판(1')을 포함한 제1 평면(1), 제2회전판(2')을 포함한 제2 평면(2), 중첩된 평면(4)의 지지를 위한 트랙 형상의 기저부(track like base)로서 작용하도록 적응된 직사각형 프로파일을 가진 제3회전판(3')을 포함하는 제3 평면(3), 상기 트랙 형상의 구조체(3')를 따라 종 방향으로 미끄럼 운동하도록 적응된 미끄럼 운동가능한 기저부(4')를 포함하고 상기 미끄럼 운동가능한 기저부(4') 아래에 일체 구조로 연결되고 상기 구조체(3')내에서 종 방향으로 미끄럼 운동가능한 지지부(4'")에 의해 지지되는 제4회전판(4')을 포함하는 제4 평면(4)를 포함한다.

더욱 상세하게 설명하면, 본 시뮬레이션 시스템에 포함된 상기 평면들, 특히 평면 내부에 존재하는 상기 회전 판들은 회전판들의 종축들이 일치하지 않도록 서로 중첩되어 배열되며 따라서 비 동축(non coaxial) 구조를 가진다.

회전판들의 크기, 보다 구체적으로 회전판들의 크기 비율, 및 회전판들의 공간적 구성은 본 발명이 이용자에게 제공하고자 하는 이점을 얻는 데 결정적이다: 이용자는 최상의 상태(in primis)에서 비제한적인 예로서 포뮬러 1 경주 트랙의 곡선과 같은 회전 곡선에서 차량의 횡 방향 가속도, 가속도병 효과의 제거 및 운동의 정밀도와 관련된 하중을 감지한다.

상기 시스템은 또한 상기 제4 평면(4) 위에 전형적으로 싱글 씨터인 적어도 하나의 조종석(5')을 포함하는 제5 평면(5)을 포함한다.

본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템의 작동에 의하면, 곡선에 진입할 때 상기 조종석에 착석한 이용자/조종사가 제2 평면(2)의 제2 회전판(2')의 원주를 향해 후방으로 위치하고 동시에 상기 제1 평면(1)의 제1 회전판(1')의 회전 중심을 향해 후방으로 위치한다.

상세하게, 이용자/조종사의 몸체는 회전판(2')의 원주와 그 회전 중심 사이에 포함된다.

제4 회전판(4")이 가지는 반경의 길이는 제4 회전 판(4")의 회전 중심과 그 원주 사이에서 몸체가 차지하는 길이에 의해 결정된다.

우측을 향해 곡선과 회전(negotiating) 하려면, 조향 휠(또는 상기 조종석(5')에 있는 동등한 조향 시스템)은 시계 방향으로 이동하고 상기 제4 회전 판(4")는 또한 시계 방향으로 회전할 것이다.

제2 평면(2)에 포함된 하부 제2 회전판(2')은 상기 제4 회전판(4")의 회전에 의해 시너지를 형성하며 이용자/조종사의 조종석(5')을 상기 제1 회전판(1')의 원주와 접하는 횡 방향 위치에 배열할 때까지 상기 제2 회전판은 시계 방향으로 회전한다. 이렇게 하여, 이용자는 이용자의 우측부는 제1 평면(1)의 상기 제1 회전판(1')의 중심을 향하고 이용자의 좌측부는 상기 제1 회전판(1')의 주변부를 향하여 위치하게 된다. 후자는 상측의 회전판의 회전운동과 동시에 시계 방향을 따라 우측 방향으로 회전하기 시작하여, 상기 제4 회전판(4") 위에 배열된 모든 몸체가 원심력의 영향을 받게 만든다. 상기 효과를 받는 이용자는 곡선의 회전 과정 동안에 작용하는 하중을 인식하게 된다.

따라서 회전 곡선의 경험이 실제와 가능한 가깝게 시뮬레이션될 수 있다.

제3 평면(3) 및 제5 평면(5)은 횡 방향 하중(G)의 발생과 무관하지만, 주로 조종석의 전방, 후방 및 수직 병진 운동 따라서 간접적으로 이용자의 운동을 가능하게 하여 심지어 가속, 제동, 충돌, 경사의 변화 또는 위치 변화에 따른 하중을 단지 부분적으로 시뮬레이션할 수 있다.

크기와 관련하여, 일반적으로 전체 시스템이 반드시 상기 제5평면(5)에 포함된 조종석(5')의 크기에 영향을 받는 것은 아니지만, 상기 조종석의 크기로부터 하부에 위치한 평면들의 크기들은 캐스케이드 형태로 형성된다.

일반적으로, 제1 회전판(1')은 하부에 위치한 제1 회전판(1')의 반경 상에 돌출될 수 있는 위치에 중심을 갖는 제2 회전판(2')보다 큰 직경을 가지며, 제2 회전판(2')은 하부에 위치한 제2 회전판(2')의 반경 또는 원주를 따라 돌출될 수 있는 위치에 중심을 갖는 제4 회전판(4")과 동일하거나 더 큰 직경을 가진다. 다른 실시예에서와 같이, 본 발명의 시뮬레이션 시스템에 의하면, 제1 평면(1) 및 제2 평면(2) 특히 평면 내부에 포함된 회전판들, 즉 제1 회전 판(1') 및 제2 회전판(2')의 직경은 제4평면(4)의 제4 회전판(4")의 반경에 의존하는 제3 평면(3)의 길이 특성에 의존한다. 바람직하게, 제1 회전판(1')의 직경과 제2 회전판(2')의 직경의 비는 전형적으로 2:1이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 회전판(2')의 직경은 전형적으로 제3평면(3) 특히 통상적으로 직사각형 형상을 가지며 상부에 위치하는 기저부(4')의 미끄럼 운동을 가능하게 하는 크기를 가지는 트랙 형상의 구조체(3')의 길이와 동일하지만 반드시 동일한 것은 아니다. 따라서, 제2 회전판(2')의 상기 직경은 상기 트랙 형상 구조체(3')가 가지는 직사각형 형상의 상대적으로 큰 변의 길이와 동일하다. 제4 회전판(4")의 직경과 제2 회전판(2')의 직경의 비는 전형적으로는 1:1이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 시뮬레이션 시스템의 상기 평면들은 상기 시스템의 다양한 실시예에서 다양한 구조를 가질 수 있다.

도면을 참고하면, 상기 평면, 특히 제1 평면(1), 제2 평면(2) 및 제4 평면(4)은 도시된 실시예에서 기어와 같은 구조를 가진다.

따라서, 상기 평면은 기계적 모멘트의 전달을 위한 상기 기구 형태와 관련된 모든 알려진 기계적 구성 요소 및 레버를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 실시예에 의하면, 제1 평면(1)이 공통의 기어휠과 같은 구조를 가진 회전 판(1')을 포함하고, 상기 공통의 기어휠은 공지된 유성 기어 시스템에서 발생하는 것과 유사하게 공통의 기어 휠과 외접하는 공통의 피니온에 의해 발생되는 운동을 형성한다.

유사하게, 다른 회전 판(2',4")도 유성 기어 시스템과 유사한 구조를 가지며, 상기 회전판을 포함한 평면은 운동학적 기구를 위한 모든 공지된 구성 요소를 포함한다.

따라서, 통상의 기술자는 공지된 구성요소들 또는 이와 동등한 시스템을 이해하고 본 발명의 특징은 본 발명의 시스템에 포함된 적어도 네 개의 평면들이 가지는 특별한 공간적 구조에 있고 상기 평면내에 포함되고 적합한 공간적 구조를 가진 회전판들의 회전운동에 의해 이용자는 포뮬라 1의 경주 트랙의 특징을 가진 곡선과 같은 곡선과 회전될 때 발생되는 횡 방향 가속도와 관련한 하중의 정확한 재현을 인식할 수 있는 본 발명의 작동원리에 있다.

본 발명의 운동 전달 시스템은 전기 모터, 기어 모터 및 원하는 성능 및 시스템의 전체 크기에 따라 변화할 수 있는 다수의 전기 모터와 기어 모터를 이용할 수 있다.

본 발명의 또 따른 실시예들에 의하면, 본 시뮬레이션 시스템이 "마그레브(Maglev)" 자기 부상 시스템의 전형적인 자기 서스펜션 장치 및 추진 시스템을 이용한다.

이 경우, 상기 회전판을 포함하는 평면은 본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템의 작동 원리를 유사하게 유지할 것이고; 상기 설명과 같이, 상기 원리는 본 발명을 제한하지 않는 예로서 포뮬러 1의 경주트랙의 특징을 가진 곡선과 같은 곡선에서 횡 방향 가속도에 의해 형성되는 하중을 재생하는 것을 목적으로 한다.

다른 실시예에서와 같이, 상기 시스템을 구성하는 적어도 네 개의 평면들 및 특히 제1 평면(1), 제2 평면(2), 제3 평면(3) 및 제4 평면(4)은 반대 자성(sign)을 가지며 서로 마주보는 영구 자석에 의해 이격되어 회전하는 부품들 사이에서 마찰을 감소시킨다.

시스템의 평면들이 가지는 특정 공간적 구조이외에, 본 발명에 따른 또 다른 본질적인 특징에 의하면, 평면내에 포함된 회전판, 즉 제1 회전판(1'), 제2 회전판(2') 및 제4 회전판(4")은 축 주위에서 시계 방향 및 반시계 방향으로 360°로 정지 없이 연속적으로 회전할 수 있다.

다양한 실시예들이 가질 수 있는 구조적 변형들과 무관하게, 본 발명에 따른 시스템이 가지는 특징은 본 발명의 이용 원리뿐만 아니라 본 발명을 이용하는 방법에 있다.

본 발명의 시스템을 이용하는 상기 방법은 실제로 시뮬레이션 시스템의 이용자가 곡선에서 차량의 횡 방향 가속도에 대한 힘을 인지할 수 있게 한다. 따라서, 상기 방법은 원하는 효과를 얻기 위해 적어도 5개의 상기 평면들을 이용하는 것을 포함한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 방법에 의하면 적어도 5개의 평면들, 보다 구체적으로 평면 내부에 존재하는 회전판들 중에서 리프팅 시스템 및 이용자의 조종석(5')을 포함한 제5평면 아래에 위치한 제4회전판(4")에 의해 이용자는 핸들 바, 조이스틱, 방향타, 스티어링 휠, 기어 변속기 등과 같은 조향 시스템을 작동시켜서 곡선으로 "들어가는" 방향 및 조정작용을 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 제어할 수 있고, 미끄럼 운동가능한 기저부(4')- (제5평면이 배열된 상기 기저부 아래에서 일체구조로 형성된 제4회전판(4")-의 미끄럼 운동을 위한 구조체(3') 아래에 위치하여 지지하는 상기 제2 회전판(2')은 축 주위에서 회전운동에 의해 이용자를 포함한 제2 회전판(2') 상의 모든 위치에 원심작용을 발생시킬 수 있다.

상기 회전판들 아래에 위치하고 상기 회전판들보다 큰 직경을 가지며 상측의 평면들을 지지하는 제1 회전판(1')은 축 주위에서 회전운동에 의해 주요 원심력을 발생시키며 제2 및 제4 회전판(2",4")의 회전운동이 형성하는 원심작용을 증가시키고 완성시키며 모든 면에서 맥시 원심 분리기(maxi- centrifuge)와 같이 작동하는 것을 허용한다.

따라서 이용자가 포뮬러 1의 경주 트랙이 가지는 곡선에서 전형적으로 발생되는 횡 방향 가속도와 관련된 실제 힘과 가능한 한 가까운 재생을 인식할 수 있다.

상기 설명과 같이, 운동 시뮬레이션 시스템은 특정 운동 경험으로 변환될 수 있는 특정 전기 신호를 전송하기에 적합한 소프트웨어에 의해 관리되고 자동화될 수 있다.

상기 전기 신호의 전송은 무선 모드 또는 공통의 유선 모드에 의해 발생할 수 있다.

모터화(motorization)를 위한 전류의 전송은 전선이나 자기 유도를 통해 발생할 수 있다.

본 발명의 운동 시뮬레이션 시스템과 같은 공지된 운동 시뮬레이션 시스템에서와 같이, 이용자가 접근하는 조종석내에서 시스템은 명령, 관련 가속도 및 회전판들로 전달되는 신호가 발생되는 조향 핸들, 핸들 바, 방향타(rudder), 기어 변속기(gearshift), 조이스틱(joystick) 등과 같은 차량 조향 시스템들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

모든 실시예에서, 본 발명에 따른 운동 시뮬레이션 시스템의 구성 요소들은 중합체 및/또는 금속 및/또는 복합 재료로 제조될 수 있다.

또한, 모든 실시예에서, 본 시뮬레이션 시스템은 상기 설명과 같이 제5 평면(5)내에서 조종석(5')뿐만 아니라 경사 변화와 관련된 동작을 시뮬레이션하기 위한 리프팅 시스템도 포함할 수 있다.

본 발명을 제한하지 않는 실시예에서 상기 리프팅 시스템은 액추에이터 형태의 컬럼을 포함하는 시스템이다.

본 시뮬레이션 시스템과 관련된 소프트웨어는 가상의 직교 축 시스템에서 좌표를 단일 액추에이터 같은 컬럼의 위치 제어값으로 변환할 수 있다.

상기 컬럼은 제5 평면(5)내에 포함된 상기 리프팅 시스템이 재현해야 하는 공간적 경사를 조정하는 상기 시뮬레이션 소프트웨어의 제어작용에 따라 이동한다.

상기 설명과 같이, 상기 리프팅 시스템은 상기 제5 평면(5)내에 포함되며, 본 발명의 주요 대상인 횡 방향 가속도와 관련된 힘의 발생과는 무관하다.

1....제1 평면,
2....제2 평면,
3....제3 평면,
4....제4 평면,
5....제5 평면,
5'....조종석.

Claims (12)

1. 중첩된 5개 이상의 평면들을 포함하는 운동 시뮬레이션 시스템으로서, 상기 평면들은 아래로부터 위를 향해 순차적으로 배열되고, 제1회전판(1')을 포함한 제1 평면(1), 제2회전판(2')을 포함한 제2 평면(2), 중첩되고 미끄럼 운동가능한 기저부(4')의 미끄럼 운동을 위한 트랙 형상의 구조체(3')를 포함한 제3 평면(3), 미끄럼 운동가능한 기저부(4')를 포함한 제4 평면(4)를 포함하고, 제4회전판(4")이 상기 미끄럼 운동가능한 기저부(4') 아래에서 일체구조로 연결되며, 지지부(4'")는 상기 제4 회전판(4")을 지지하고 상기 구조체(3')내에서 미끄럼 운동가능하고, 한 개이상의 제5 평면(5)은 상기 운동 시뮬레이션 시스템의 이용자가 접근할 수 있는 한 개이상의 조종석(5')을 포함하는 운동 시뮬레이션 시스템에 있어서,
   상기 회전판들은 편심 상태로 중첩되고 따라서 비 동축 구조를 가지며, 상기 제1 회전판(1')은 상기 제2 회전판(2')보다 큰 직경을 가지고, 제2 회전판은 상기 제4회전판(4")보다 더 크거나 동일한 직경을 가지며, 상기 제2 회전판(2')은 하부에 위치한 제1 회전판(1')의 반경에서 돌출될 수 있는 위치에 중심을 가지고, 제4 회전판(4")은 하부에 위치한 제2 회전판(2')의 반경 또는 원주를 따라 돌출될 수 있는 위치에 중심을 가지며, 상기 트랙 형상의 구조체(3')는 상기 제2 회전판(2')위에서 일체로 연결되고 상기 기저부(4')의 미끄럼운동을 가능하게 하는 크기를 가지며, 상기 각각의 제1회전판(1'), 제2회전판(2'), 제4회전판(4")은 회전축 주위에서 시계방향 및 반시계 방향을 따라 360도로 회전할 수 있고, 상기 운동 시뮬레이션 시스템은 이용자가 곡선들을 회전할 때 발생하는 횡 방향 가속도와 관련된 힘의 인식을 제공하는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 판(1')의 직경과 상기 제2 회전 판(2')의 직경의 비는 2:1이고, 상기 제2 회전 판(4')의 직경은 상기 구조체(3')의 길이와 동일하며, 상기 구조체는 직사각형 형상을 가지고, 제4회전판(4")의 직경 및 제2 회전판(2')의 직경의 비는 1:1인 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 회전 판(2')의 중심은 상기 제1 회전판(1')의 중심으로부터 시작하여 제1 회전판(1')과 관련된 반경의 3/4에서 돌출될 수 있는 위치에 배열되며, 상기 제4 회전판(4")의 중심은 상기 제2 회전판(2')의 주변을 따라 돌출할 수 있는 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평면내에 포함된 각각의 회전판은 유성 기어와 같은 구조를 가지고, 상기 제1 회전판(1'), 상기 제2 회전판(2') 및 상기 제4 회전판(4")은 각각의 피니온을 가진 운동가능한 크라운 기어와 같은 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운동 시뮬레이션 시스템은 자기 부상 형태의 자기 서스펜션 및 추진 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운동 시뮬레이션 시스템은 이용자의 접근을 위한 조종석(5') 내에 조향 휠, 핸들 바, 방향타, 기어변속기, 조이스틱으로부터 선택되는 한 개이상의 차량 조향 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 운동 시뮬레이션 시스템은 폴리머 및/또는 금속 및/또는 복합 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 운동 시뮬레이션 시스템은 특정 운동 경험으로 변환될 수 있는 전기 신호를 전송하기에 적합한 소프트웨어에 의해 관리될 수 있고, 상기 전기 신호의 전송은 무선 모드 또는 유선 모드에 의해 발생할 수 있는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
9. 제8항에 있어서, 운동 시뮬레이션 시스템은 전송 시스템, 전기 모터 및 기어 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 운동 시뮬레이션 시스템은 경사 변화와 관련된 운동을 시뮬레이션하기 위한 리프팅 시스템을 더 포함하고, 상기 리프팅 시스템은 액추에이터 형태의 컬럼을 포함하고 상기 제5평면(5)내에 포함되는 것을 특징으로 하는 운동 시뮬레이션 시스템.
    
11. 운동 시뮬레이션 시스템의 이용자가 포뮬러 1의 경주 트랙의 전형적인 곡선을 회전할 때 운전자에게 발생되는 횡 방향 가속도와 관련된 힘을 인지할 수 있도록 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 운동 시뮬레이션 시스템의 이용.
    
12. 포뮬러 1의 경주트랙에서 곡선을 회전하는 차량에 발생하는 횡 방향 가속도와 관련한 힘을 시뮬레이션하기 위한 방법에 있어서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 운동 시뮬레이션 시스템을 이용하고,
    조향 및 곡선으로 진입하는 방향이 상기 운동 시뮬레이션 시스템의 제4회전판(4")의 회전에 작용하여 발생되며, 상기 제4회전판(4")은 이용자의 조종석 아래에 배열되고 스티어링 휠, 핸들 바, 방향타, 변속기, 조이스틱으로부터 선택되는 차량 조향 시스템을 이용하여 제어되며,
    상기 제2 회전판(2') 상에 배열된 모든 것에 대해 원심력이 작용하도록 제2 회전판은 축 주위에서 회전하고 미끄럼 운동가능한 플랫폼(4')의 미끄럼운동을 위한 구조체(3') 아래에서 구조체를 지지하며, 상기 제4회전판(4")은 상기 플랫폼(4') 아래에서 일체로 연결되고, 상기 제4회전판(4")은 이용자의 조종석을 지지하며,
    제1회전판(1')이 축 주위에서 회전함에 따라 발생하는 원심력의 작용을 증가시키기 위해 상기 회전운동은 하부에 위치한 회전판들의 회전 방향과 동일한 방향으로 발생하고, 상기 제1회전판(1')은 상부에 위치한 제2회전판(2') 및 제4회전판(4")보다 큰 직경을 가지고 제2회전판 및 제4회전판을 포함한 평면들을 지지하는 것을 특징으로 하는 방법.

Images