KR20200101707A - 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치 - Google Patents

항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병행제어를 통해 항공기와 선박이라는 서로 다른 환경에서의 조종훈련을 1개의 시뮬레이터로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 조종장치 작동에 따라 역학적인 관계에 의해 느껴지는 조종력을 모터와 제어모듈로 재현하여 훈련자가 실제와 유사한 조종력을 느낄 수 있는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에 관한 것으로, 공중에서 항공기를 조종하는 훈련상황이나, 수상에서 선박을 조종하는 훈련상황에 해당하는 세부 조정 저항값을 로드셀(330)에 저장하고, 로드셀(330)의 저항값을 훈련상황에 맞게 변경함으로써, 하나의 시뮬레이터에서 항공기와 선박의 모의 조종 훈련을 동시에 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치 {Combined Aircraft and Ship Simulation Training Control Device}
본 발명은 조종력 재현장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 병행제어를 통해 항공기와 선박이라는 서로 다른 환경에서의 조종훈련을 1개의 시뮬레이터로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 조종장치 작동에 따라 역학적인 관계에 의해 느껴지는 조종력을 모터와 제어모듈로 재현하여 훈련자가 실제와 유사한 조종력을 느낄 수 있는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에 관한 것이다.
일반적으로 조종력 재현장치는 항공기나 선박의 조종사가 조종장치에서 느끼는 받음력을 실제 운행 시와 동일하도록 훈련용 시뮬레이터에서 재현하여 주는 장치이다.
이러한 조종력 재현장치는 민수부분과 군수부문에서 다수의 항공기 시뮬레이터에 설치되어 운영되고 있다. 최근에는 항공기, 자동차, 선박을 비롯한 철도차량 등의 여러 운송 수단의 훈련을 위한 시뮬레이터에서 조종력 재현장치가 활용되고 있다.
한편, 위그선(WIG, Wing In Ground effect craft)은 수면 위를 부상하여 시속 150Km이상의 속도로 운행되는 특수 선박을 말하는 것으로, 이러한 위그선을 조종하기 위해서는 항공기와 선박의 조종 능력이 동시에 요구된다.
그러나 항공기와 선박의 조종 훈련을 1개의 시뮬레이터에서 할 수 없기 때문에 항공기 시뮬레이터에서 항공기 조종 훈련을 하고, 선박 시뮬레이터에서 선박 조종 훈련을 따로 행해야하는 문제가 있다.
나아가 위그선의 경우 수면에 위치한 상태에서의 조종과 수면 위를 부상한 상태에서의 조종이 복합적으로 일어나기 때문에 항공기와 선박에 대하여 동시에 조종 훈련을 할 수 있는 조종력 재현장치 필요하나, 현재 이러한 조종력 재현장치가 전무한 상황으로 이에 대한 기술 개발이 시급한 실정이다.
이에 본 출원인은 로드셀을 이용한 병행 제어를 통해 1개의 시뮬레이터로 항공기 조종과 선박 조종을 겸할 수 있도록 하는 조종력 재현장치를 안출하게 되었다.
KR 10-0851232 B1
본 발명의 목적은 공중에서 항공기를 조종하는 훈련상황이나, 수상에서 선박을 조종하는 훈련상황에 따라서 로드셀의 세부 조정 저항값을 변경하면서 항공기와 선박을 겸하여 조종 훈련을 할 수 있는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치를 제공하는 것이다.
아울러 본 발명의 목적은 실제 위그선의 조종장치에서 작동하는 유압, 트림모터, 힌지모멘트 등의 역학적인 관계에 의해 느껴지는 조종력을 서보모터와 제어모듈로 재현하여 훈련자가 실제와 유사한 조종력을 느끼면서 조종 훈련을 할 수 있도록 하는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 박스 형상의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 내측 하부에 위치하는 하판(120)과, 상기 프레임(110)의 상부에 위치하는 상판(130)과, 상기 프레임(110)의 하단에 복수의 캐스터(140)가 설치되는 베이스몸체(100); 상기 베이스프레임(110)의 내부에서 상기 하판(120)의 상부에 설치되는 모터고정대(210)와, 상기 모터고정대(210)에 설치되어 전방을 향해 축이 노출된 서보모터(220)가 구비된 모터조립체(200); 하부측이 상기 서보모터(220)의 축에 축결합되어 정역회전하는 링크포크(310)와, 시작단이 상기 링크포크(310)의 끝단과 연결되도록 수평으로 배치되는 샤프트(320)와, 상기 샤프트(320) 상에 설치되어 가해지는 하중을 측정하며, 수상과 공중 환경에서의 기본 조종 저항값이 저장된 로드셀(330)이 구비되어 상기 상판(130)의 하부에 위치하는 링크조립체(300); 하단이 상기 샤프트(320)의 끝단과 회전 가능하게 결합되며, 상단이 상기 상판(130)을 수직으로 가로지르도록 연장되는 연결바(410)와, 상기 연결바(410)의 상단에서 시작되어 수직으로 세워지도록 형성되는 조종바(420)와, 상기 조종바(420)의 상단에서 사용자가 파지할 수 있도록 형성된 그립(430)과, 상기 그립(430) 상에 설치되어 조종 신호를 발생시키는 트림스위치(440)가 구비된 조종간(400); 및 상기 상판(130)의 상부에 설치되어 상기 서보모터(220)에 전원을 공급하며, 상기 로드셀(330)의 하중 측정값을 전달 받아 상기 서보모터(220)를 제어하는 제어모듈(500);을 포함하되, 상기 제어모듈(500)은 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동을 상기 로드셀(330)로 측정하여 시뮬레이션 소프트웨어로 전달하고, 시뮬레이터의 속도, 고도, 시간, 침로, 자세, 항공기 또는 선박에 대한 환경 정보에 따른 훈련 상황에 따라 상기 로드셀(330)에 저장된 수상과 공중 환경의 저항값 중 어느 하나로 변경하여 상기 서보모터(220)의 정역 회전에 의한 반력을 상기 링크조립체(300)를 통해 상기 조종간(400)에 전달하여 모의 조종 훈련이 이루어지도록 한다.
아울러 본 발명의 상기 샤프트(320)는 시작단이 상기 링크포크(310)의 끝단과 연결되도록 횡으로 눕혀져 배치되는 제1샤프트(322)와, 시작단이 상기 제1샤프트(322)와 연결되도록 횡으로 눕혀져 배치되는 제2샤프트(324)를 더 포함하되, 상기 로드셀(330)은 상기 제1샤프트(322)의 끝단과 상기 제2샤프트(324)의 시작단 사이에 설치되어 상기 제1샤프트(322)와 상기 제2샤프트(324)의 사이에 가해지는 하중을 측정한다.
나아가 본 발명의 상기 조종바(420)는 수직으로 세워지되, 중앙부가 만곡되게 형성된다.
또한, 본 발명의 상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 전방측에 설치되는 제1베어링(610)과, 상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 후방측에 설치되는 제2베어링(620)이 구비된 베어링유닛(600);을 더 포함하며, 상기 연결바(410)는 상부측에 전후 방향으로 돌출되어 상기 제1베어링(610)과 상기 제2베어링(620)과 축결합되는 연결축(412)이 형성되어, 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 시 상기 연결축(412)을 축으로 하여 상기 연결바(410)가 전후 방향으로 이동한다.
한편, 본 발명의 상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 좌우측에 설치되는 스토퍼브라켓(710)과, 상기 스토퍼브라켓(710)에서 측방으로 돌출되도록 형성된 스토퍼볼트(720)가 구비된 스토퍼(700);를 더 포함하되, 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 시 상기 연결바(410)의 측면이 상기 스토퍼볼트(720)에 걸쳐서 이동이 제한된다.
여기서 본 발명의 상기 스토퍼(700)는 상기 조종간(400)을 중심으로 이격된 채 대향되게 한 쌍이 설치된다.
아울러 본 발명의 상기 스토퍼볼트(720)의 끝단이 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 제한 각도 범위가 ±15 내지 20도가 되도록 경사지게 형성된다.
본 발명은 공중에서 항공기를 조종하는 훈련상황이나, 수상에서 선박을 조종하는 훈련상황에 해당하는 세부 조정 저항값을 로드셀(330)에 저장하고, 로드셀(330)의 저항값을 훈련상황에 맞게 변경함으로써, 하나의 시뮬레이터에서 항공기와 선박의 모의 조종 훈련을 동시에 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 사용자가 조종간(400)을 전진 또는 후진 시킴에 따라 연결바(410) 및 연결바(410)와 연결된 링크조립체(300)가 이동하며, 로드셀(330)이 늘어나거나 압축 변형되면서 변형량이 전기 신호로 검출되어 제어모듈(500)에 전달됨과 동시에, 시뮬레이터의 항공기 또는 선박에 대한 환경 정보에 따른 훈련 상황에 따라 반력이 모터조립체(200)에 의해 발생하고, 반력은 링크조립체(300)를 통해 다시 조종간(400)으로 전달되어 사용자가 위그선의 조종장치에서 발생하는 조종력을 실제와 유사하게 느끼면서 모의 조종 훈련을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 좌측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에서 조종간(400)을 전진 시킨 것을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에서 조종간(400)을 후진 시킨 것을 나타낸 정면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 좌측면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치의 정면도이다.
본 발명을 설명함에 있어 반력이라 함은, 지상에서의 반력, 공기 역학적 반력, 수상에서 발생하는 반력을 포함하는 의미로 사용된다.
베이스몸체(100)는 본 발명에서 몸체 역할을 하는 것으로, 중공형의 박스 형상으로 형성된 프레임(110)과, 프레임(110)의 내측 하부에 설치되는 하판(120)과, 프레임(110)의 상부에 설치되는 상판(130)과, 하판(120)의 하부에 복수 설치되는 캐스터(140)가 구비된다.
프레임(110)은 베이스몸체(100)에서 뼈대를 이루는 역할을 한다. 프레임(110)은 막대 형상으로 복수가 서로 연결되어 전체적으로 중공형의 박스 형상을 이룬다. 이때 각 프레임(110) 간의 접합은 나사 결합 또는 용접으로 이루어진다.
하판(120)은 프레임(110)의 내측에서 하부에 위치하며, 지면과 이격되도록 넓고 평탄하게 사각형으로 형성된다. 하판(120)에는 후술할 모터조립체(200)가 설치된다. 하판(120)은 모터조립체(200)를 지지해주는 역할을 한다.
상판(130)은 프레임(110)의 외측에서 상단에 위치하며, 하판(120)과 수직으로 일직선을 이루도록 배치된다. 상판(130) 또한 넓고 평탄하게 사각형으로 형성된다. 상판(130)에는 후술할 조종간(400)이 설치된다. 상판(130)에서 우측에 치우치도록 조종간홀(132)이 사각형으로 관통 형성된다. 조종간(400)은 조종간홀(132)의 상부에 설치된다.
캐스터(140)는 프레임(110)의 하단에서 모서리 마다 설치되는 것으로, 바퀴 역할을 한다. 캐스터(140)는 본 발명을 이동시킬 때 사용된다. 캐스터(140)에는 스토퍼가 구비되어 위치를 이동 시킨 후 제자리에 고정시킬 수 있다.
모터조립체(200)는 후술할 링크조립체(300)와 연결되어 동력을 제공하기 위한 것이다. 모터조립체(200)는 하판(120)에 설치되는 모터고정대(210)와, 모터고정대(210)에 설치되는 서보모터(220)가 구비된다.
모터고정대(210)는 뒤집어진 'T' 형상으로 하판(120)에서 좌측으로 치우치도록 나사 결합으로 견고하게 고정된다. 모터고정대(210)의 측면에는 수직으로 보강대(212)가 형성된다. 보강대(212)는 모터고정대(210)의 강도를 높여주는 역할을 한다.
서보모터(220)는 모터고정대(210)에 설치되는 것으로 링크조립체(300)와 연결되어 전진 또는 후진할 수 있도록 동력을 제공하는 역할을 한다. 즉, 서보모터(220)는 조종간(400)에 의해 발생되는 반력을 묘사해주는 힘을 발생하는 장치이다.
서보모터(220)는 축이 모터고정대(210)를 관통하여 전방에 노출되도록 모터고정대(210)에 견고하게 나사 결합된다. 서보모터(220)에는 엔코더가 내장된다. 엔코더는 서보모터(220)의 회전속도, 회전방향, 회전량, 자극위치 및 현재위치를 검출하기 위한 것이다. 서보모터(220)는 엔코더를 통해 구동이 제어될 수 있다.
한편, 서보모터(220)는 후술할 제어모듈(500)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급받으며, 제어를 받는다.
링크조립체(300)는 전술한 모터조립체(200)에서 발생되는 반력을 최소한의 손실로 조종간(400)에 전달해주는 역할을 한다. 즉, 링크조립체(300)는 전술한 모터조립체(200)와 후술할 조종간(400)이 연동되도록 연결해준다. 링크조립체(300)는 사용자가 조종간(400)을 조작하는 힘을 피드백 받아 서보모터(220)의 엔코더로 전송하며, 서보모터(220)는 엔코더를 통해 조종 변위가 제어된다.
링크조립체(300)는 서보모터(220)의 축 결합되는 링크포크(310)와, 링크포크(310)와 연결되는 샤프트(320)와, 샤프트(320) 상에 설치되는 로드셀(330)이 구비된다.
이때 샤프트(320)는 제1샤프트(322)와 제2샤프트(324)로 나눠지며, 로드셀(330)은 제1샤프트(322)와 제2샤프트(324)의 사이에 설치된다. 아울러 링크조립체(300)는 상판(130)의 하부에 위치한다.
링크포크(310)는 하부는 링 형상으로 형성되고, 상부는 막대 형상으로 형성된 것으로, 하부는 서보모터(220)의 축과 결합된다. 링크포크(310)는 서보모터(220)의 축에 의해 제자리에서 정역 회전하게 된다. 링크포크(310)의 상단은 제1샤프트(322)의 시작단에 회전 가능하게 결합된다. 그래서 제1샤프트(322)가 전진 또는 후진함에 따라 링크포크(310)도 정역 회전하게 된다.
제1샤프트(322)는 막대형상으로 시작단은 링크포크(310)의 상단과 결합되고, 끝단은 로드셀(330)의 일단과 결합된다.
제2샤프트(324)도 막대형상으로 형성되어 시작단은 로드셀(330)의 타단과 결합된다. 제2샤프트(324)의 끝단은 후술할 조종간(400)에서 연결바(410)의 하단에 회전 가능하게 결합된다.
로드셀(330)은 제1샤프트(322)의 끝단과 제2샤프트(324)의 시작단 사이에 설치되는 것으로, 사용자가 후술할 조종간(400)을 조작할 때 제2샤프트(324)로 전달되는 힘을 측정하는 역할을 한다. 즉, 사용자가 조종간(400)을 운용하는 조종력에 의해 샤프트(320)에 적용된 힘을 감지한다. 로드셀(330)은 측정된 힘을 전기 신호로 출력할 수 있다. 로드셀(330)에서 측정된 힘은 제어모듈(500)로 전송된다.
로드셀(330)은 사용자가 조종간(400)을 전진 시키면 제2샤프트(324)가 후진하게 되어 늘어나게 변형되며, 사용자가 조종간(400)을 후진 시키면 제2샤프트(324)가 전진하게 되어 압축되도록 변형된다. 이때 이 변형량이 전기 신호로 검출된 후 제어모듈(500)로 전달된다.
한편, 로드셀(330)에는 항공기와 선박이라는 서로 다른 환경에서 1개의 시뮬레이터로 본 발명을 이용하여 조종 훈련을 수행할 수 있도록 공중과 수상에서의 기본 조종 저항값을 각각 저장된다. 그래서 시뮬레이터의 항공기 또는 선박에 대한 환경 정보에 따른 훈련 상황에 따라 로드셀(330)에 저장된 수상과 공중 환경의 저항값 중 어느 하나로 변경하면서 모의 조종 훈련이 이루어지도록 해준다.
그래서 로드셀(330)의 병행제어를 통해 1개의 시뮬레이터에서 항공기와 선박의 모의 조종 훈련을 동시에 수행할 수 있도록 해준다.
조종간(400)은 상판(130)에서 조종간홀(132)의 상부에 설치되어 사용자가 조종 훈련 시 조종하는 조종간 역할을 한다. 조종간(400)을 통해 3Ch(Pitch/Roll/Yaw) 중 Pitch 방향의 조종 반력 장치를 구현하게 된다.
조종간(400)은 막대 형상으로 하단이 샤프트(320)의 끝단과 연결되어 수직으로 세워지도록 형성된 연결바(410)와, 연결바(410)와 연결되어 수직으로 세워지도록 형성된 조종바(420)와, 조종바(420)의 상단에 사용자가 파지할 수 있도록 형성된 그립(430)과, 그립(430)에 설치되는 트림스위치(440)가 구비된다.
연결바(410)는 원형 막대 형상으로 하단이 제2샤프트(324)의 끝단과 회전 가능하게 결합된다. 조종바(420)는 연결바(410)의 상단에서 수직으로 세워지되, 중앙부가 만곡되게 형성된다. 그립(430)은 손잡이 역할을 하는 것으로, 조종바(420)의 상단에서 합성수지나 고무 재질로 형성된다. 사용자는 그립(430)을 파지 한 채 조종간(400)을 전후 방향으로 움직이면서 조종 훈련을 하게 된다. 트림스위치(440)는 그립(430)에 설치되는 것으로 사용자가 그립(430)을 파지 한 채 누를 수 있게 배치된다. 트림스위치(440)는 조종 신호를 발생시켜 후술할 제어모듈(500)로 전송해준다.
한편, 연결바(410)에서 상부측에는 전후 방향으로 연결축(412)이 돌출된다. 연결축(412)은 원형 막대 형상으로 전방측에 형성된 것은 후술할 베어링유닛(600)의 제1베어링(610)에 축결합되고, 후방측에 형성된 것은 제2베어링(620)에 축결합된다. 연결축(412)은 조종바(420)와 그립(430)이 전후 방향으로 이동할 때 베어링유닛(600)을 통해 제자리에서 정역 회전하게 된다.
제어모듈(500)은 상판(130)의 상부에서 좌측편에 설치되는 것으로, 시뮬레이터(미도시), 서보모터(220), 로드셀(330) 및 트림스위치(440)와 전기적으로 연결되어 제어 신호를 주고 받는 역할을 한다. 여기서 시뮬레이터는 사용자에게 훈련 환경 및 상황 정보를 보여주는 디스플레이와, 디스플레이에 배경 및 배경 상 훈련 기체 정보를 나타내기위한 PC를 포함한다.
제어모듈(500)에는 파워모듈, 엠베디드모듈, 서보드라이브가 내장된다. 파워모듈은 서보모터(220)와 로드셀(330), 엠베디드모듈 및 서보드라이브에 전원을 공급하기 위한 것이며, 엠베디드모듈은 제어보드 역할을 하는 것이다. 서보드라이브는 서보모터(220)와 전기적으로 연결되어 토크 제어, 속도 제어 또는 위치를 제어하는 역할을 한다. 서보드라이브는 이와 같은 제어를 위해 서보모터(220)에 내장된 엔코더 신호를 피드백 입력으로 받는다. 서보드라이브를 통해 서보모터(220)를 정밀하게 제어할 수 있다.
베어링유닛(600)은 조종간(400)이 제자리에서 전후 방향으로 움직일 때 연결축(412)이 제자리에서 회전할 수 있도록 고정해주는 역할을 한다.
베어링유닛(600)은 상판(130)에서 조종간홀(132)의 전방측에 설치되는 제1베어링(610)과, 상판에서 조종간홀(132)의 후방측에 설치되는 제2베어링(620)이 구비된다.
제1베어링(610)에는 연결축(412)의 전방측 부분이 회전 가능하게 결합되며, 제2베어링(620)에는 연결축(412)의 후방측 부분이 회전 가능하게 결합된다. 이를 통해 연결바(410)는 연결축(412)을 축으로써 제자리에서 회전하면서 조종바(420) 및 그립(430)이 전후 방향으로 이동할 수 있다.
스토퍼(700)는 조종간(400)의 전후 방향 움직임 각도 범위를 제한해주는 역할을 한다. 스토퍼(700)는 상판(130)의 조종간홀(132)에서 좌우측에 인접하도록 설치되는 스토퍼브라켓(710)과, 스토퍼브라켓(710)에서 측방으로 돌출되도록 형성되는 스토퍼볼트(720)가 구비된다.
스토퍼브라켓(710)은 조종간홀(132)의 좌우측에서 상부 방향으로 돌출되는 것으로, 후술할 스토퍼볼트(720)가 고정되는 몸체 역할을 한다. 스토퍼볼트(720)는 조종간(400)을 전후 방향으로 움직였을 때 연결바(410)의 측면이 접촉되어 일정 각도 범위 내에서 조종간(400)이 움직이도록 제한해주는 역할을 한다. 스토퍼볼트(720)는 스토퍼브라켓(710)의 내측에 나사를 결합되거나, 'T' 형상의 막대를 고정하여 형성된다. 아울러 스토퍼볼트(720)의 끝단은 연결바(410)가 경사진 상태로 접촉될 수 있도록 경사지게 형성된다.
한편, 스토퍼(700)는 한 쌍으로 연결바(410)를 중심으로 좌우측으로 이격된채 대향되도록 배치된다. 그래서 조종간(400)의 전후 방향 이동 각도 범위를 제한해준다. 예를 들어 조종간(400)의 전후 방향 이동 각도 범위는 ±15 내지 20가 될 수 있다.
이때 스토퍼볼트(720)의 길이와 끝단의 경사진 각도는 조종간(400)의 전후 방향 이동 각도 범위에 따라 달라진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에서 조종간(400)을 전진 시킨 것을 나타낸 정면도이다.
사용자가 조종간(400)의 그립(430)을 손으로 파지한 채 좌측 전방으로 밀어주게 되면 연결축(412)을 축으로 조종바(420)는 전진하게 되며, 연결바(410)의 하단은 후진하게 된다.
이때 제2샤프트(324)와 연결된 로드셀(330)은 늘어나게 변형되며, 변형량은 전기 신호로 검출되어 제어모듈(500)로 전달된다.
아울러 사용자는 시뮬레이터에 설치된 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 시뮬레이터의 속도, 고도, 시간, 침로, 자세, 항공기 또는 선박에 대한 환경 정보에 따른 훈련 상황 정보를 확인할 수 있다.
현재 훈련 환경 정보가 공중에서 항공기를 조종하는 훈련상황이라면 로드셀(330)에 저장된 저항값 중 공중 환경에 해당하는 세부 저항값으로 변경하게 된다. 반대로 현재 환경 정보가 수상에서 선박을 조종하는 훈련상황이라면 로드셀(330)에 저장된 저항값 중 수상 환경에 해당하는 세부 저항값으로 변경하게 된다.
아울러 현재 환경 정보에 따라 제어모듈(500)은 서보모터(220)를 정역 회전 시켜 반력을 발생시킨다. 서보모터(220)에서 생성된 반력은 링크조립체(300)를 통해 조종간(400)으로 전달되게 된다. 이를 통해 사용자는 공중에서 항공기를 조종하는 상황 또는 수상에서 선박을 조종하는 상황에 맞게 조종간(400)에서 반력을 느낄 수 있게 된다. 그래서 실제 항공기 또는 선박의 조종장치에서 작동하는 유압, 트림모터, 힌지모멘트 등의 역학적인 관계에 의해 느껴지는 조종력을 실제와 유사하게 느낄 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치에서 조종간(400)을 후진 시킨 것을 나타낸 정면도이다.
사용자가 조종간(400)의 그립(430)을 손으로 파지한 채 좌측 전방으로 밀어주게 되면 연결축(412)을 축으로 조종바(420)는 후진하게 되며, 연결바(410)의 하단은 전진하게 된다.
이때 제2샤프트(324)와 연결된 로드셀(330)은 압축되도록 변형되며, 변형량은 전기 신호로 검출되어 제어모듈(500)로 전달된다.
이후 전술한 바와 같이 현재 훈련 환경 정보에 따라 서보모터(220)와 링크조립체(300)를 통해 조종간(400)의 반력을 느낄 수 있게 된다.
사용자는 도 4와 도 5의 행위를 반복하면서 공중에서 항공기를 조종하거나, 수상에서 선박을 조종하는 등의 현재 훈련 환경 정보에 맞게 조종간(400)에서 반력을 실제 조종 행위와 유사하게 느낄 수 있으므로, 조종 훈련 효과를 높일 수 있다.
나아가 위그선 조종과 같이 수면에 위치한 상태에서의 조종과 수면 위를 부상한 상태에서의 조종이 복합적으로 발생하는 경우, 시뮬레이터에 본 발명을 적용하여 효율적으로 훈련을 할 수 있게 된다.
한편, 제어모듈(500)과 시뮬레이터의 시뮬레이션 소프트웨어와의 통신을 통한 연결은 통신 케이블을 이용한 etherCAT 방식을 사용한다.
100 : 베이스몸체
110 : 프레임 120 : 하판
130 : 상판 132 : 조종간홀
140 : 캐스터
200 : 모터조립체
210 : 모터고정대 212 : 보강대
220 : 서보모터
300 : 링크조립체
310 : 링크포크
320 : 샤프트 322 : 제1샤프트 324 : 제2샤프트
330 : 로드셀
400 : 조종간
410 : 연결바 412 : 연결축
420 : 조종바 430 : 그립 440 : 트림스위치
500 : 제어모듈
600 : 베어링유닛
610 : 제1베어링 620 : 제2베어링
700 : 스토퍼
710 : 스토퍼브라켓 720 : 스토퍼볼트

Claims (7)

  1. 박스 형상의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 내측 하부에 위치하는 하판(120)과, 상기 프레임(110)의 상부에 위치하는 상판(130)과, 상기 프레임(110)의 하단에 복수의 캐스터(140)가 설치되는 베이스몸체(100);
    상기 베이스프레임(110)의 내부에서 상기 하판(120)의 상부에 설치되는 모터고정대(210)와, 상기 모터고정대(210)에 설치되어 전방을 향해 축이 노출된 서보모터(220)가 구비된 모터조립체(200);
    하부측이 상기 서보모터(220)의 축에 축결합되어 정역회전하는 링크포크(310)와, 시작단이 상기 링크포크(310)의 끝단과 연결되도록 수평으로 배치되는 샤프트(320)와, 상기 샤프트(320) 상에 설치되어 가해지는 하중을 측정하며, 수상과 공중 환경에서의 기본 조종 저항값이 저장된 로드셀(330)이 구비되어 상기 상판(130)의 하부에 위치하는 링크조립체(300);
    하단이 상기 샤프트(320)의 끝단과 회전 가능하게 결합되며, 상단이 상기 상판(130)을 수직으로 가로지르도록 연장되는 연결바(410)와, 상기 연결바(410)의 상단에서 시작되어 수직으로 세워지도록 형성되는 조종바(420)와, 상기 조종바(420)의 상단에서 사용자가 파지할 수 있도록 형성된 그립(430)과, 상기 그립(430) 상에 설치되어 조종 신호를 발생시키는 트림스위치(440)가 구비된 조종간(400); 및
    상기 상판(130)의 상부에 설치되어 상기 서보모터(220)에 전원을 공급하며, 상기 로드셀(330)의 하중 측정값을 전달 받아 상기 서보모터(220)를 제어하는 제어모듈(500);을 포함하되,

    상기 제어모듈(500)은 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동을 상기 로드셀(330)로 측정하여 시뮬레이션 소프트웨어로 전달하고, 시뮬레이터의 속도, 고도, 시간, 침로, 자세, 항공기 또는 선박에 대한 환경 정보에 따른 훈련 상황에 따라 상기 로드셀(330)에 저장된 수상과 공중 환경의 저항값 중 어느 하나로 변경하여 상기 서보모터(220)의 정역 회전에 의한 반력을 상기 링크조립체(300)를 통해 상기 조종간(400)에 전달하여 모의 조종 훈련이 이루어지도록 하는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트(320)는 시작단이 상기 링크포크(310)의 끝단과 연결되도록 횡으로 눕혀져 배치되는 제1샤프트(322)와, 시작단이 상기 제1샤프트(322)와 연결되도록 횡으로 눕혀져 배치되는 제2샤프트(324)를 더 포함하되,

    상기 로드셀(330)은 상기 제1샤프트(322)의 끝단과 상기 제2샤프트(324)의 시작단 사이에 설치되어 상기 제1샤프트(322)와 상기 제2샤프트(324)의 사이에 가해지는 하중을 측정하는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조종바(420)는 수직으로 세워지되,
    중앙부가 만곡되게 형성되는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 전방측에 설치되는 제1베어링(610)과, 상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 후방측에 설치되는 제2베어링(620)이 구비된 베어링유닛(600);을 더 포함하며,
    상기 연결바(410)는 상부측에 전후 방향으로 돌출되어 상기 제1베어링(610)과 상기 제2베어링(620)과 축결합되는 연결축(412)이 형성되어,

    상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 시 상기 연결축(412)을 축으로 하여 상기 연결바(410)가 전후 방향으로 이동하는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결바(410)와 인접한 상기 상판(130)의 좌우측에 설치되는 스토퍼브라켓(710)과, 상기 스토퍼브라켓(710)에서 측방으로 돌출되도록 형성된 스토퍼볼트(720)가 구비된 스토퍼(700);를 더 포함하되,

    상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 시 상기 연결바(410)의 측면이 상기 스토퍼볼트(720)에 걸쳐서 이동이 제한되는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스토퍼(700)는 상기 조종간(400)을 중심으로 이격된 채 대향되게 한 쌍이 설치되는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스토퍼볼트(720)의 끝단이 상기 조종간(400)의 전후 방향 이동 제한 각도 범위가 ±15 내지 20도가 되도록 경사지게 형성되는 항공기 및 선박 겸용 모의훈련 조종력 재현장치.
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