WO2014035025A1

WO2014035025A1 - 모션 시뮬레이터

Info

Publication number: WO2014035025A1
Application number: PCT/KR2013/003088
Authority: WO
Inventors: 이종찬; 강유신; 전상곤
Original assignee: 주식회사 모션디바이스
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN104620302B; JP6220395B2; US20150157951A1; CN104620302A; KR101250429B1; JP2015528588A; US9186590B2

Abstract

본 발명은 간단한 구조에 의해 다양한 시뮬레이션 동작의 구현을 가능하게 함과 아울러 설치 및 이동이 용이한 모션 시뮬레이터를 제공함에 그 목적이 있다. 본 발명은, 일측에는 모터가 장착되고, 하면에는 사용시에는 회전판의 회전운동 방향으로 바퀴가 구름 운동을 하도록 자체 회전을 고정시키고, 이동시에는 자유롭게 밀고 다닐 수 있도록 자체 회전 가능하도록 고정을 풀 수 있는 다수개의 캐스터가 장착된 회전판; 상기 회전판이 회전 가능하도록 그 하부를 지지하고, 상기 모터의 축에 치합되는 종동부가 고정 장착된 고정판; 상기 회전판의 상측에 이격 배치되는 가동프레임; 상기 회전판과 상기 가동프레임 사이에 결합되어 상기 가동프레임을 지지하는 동시에 상하로 운동시키는 다수의 링크부;를 구비하고 있다.

Description

모션 시뮬레이터

본 발명은 모션 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조에 의해 다양한 시뮬레이션 동작을 안정적으로 수행할 수 있도록 함과 아울러 설치 및 이동작업이 용이한 모션 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 모션 시뮬레이터는 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 맞도록 동적 변화를 재현함으로써 사용자에게 가상 현실의 움직임을 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 장치로서, 비행 시뮬레이션이나 운전 시뮬레이션 등을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 최근에는 3차원을 체감할 수 있도록 게임용이나 극장용 시뮬레이터 등으로 널리 사용되고 있다.

모션 시뮬레이터는 직선운동과 회전운동의 조합에 의해 3차원 운동을 수행하게 된다. 공간상에서의 물체의 운동은, 전후 방향(Z축), 좌우 방향(X축) 및 상하 방향(Y축)으로의 직선운동과, Z축을 회전 중심으로 하는 롤링(Rolling), X축을 회전 중심으로 하는 피칭(Pitching) 및 Y축을 회전 중심으로 하는 요잉(Yawing) 회전운동의 조합에 의해 이루어지게 된다.

이러한 종래의 모션 시뮬레이터의 일례로서 대한민국 공개특허공보 10-1999-0060729호에는 가상현실 체험 시뮬레이터가 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 모션 시뮬레이터는, 기대(1)의 상부에 베이스판(2)이 회전수단(80)에 의해 회전 가능하게 결합되고, 베이스판(2)의 중간부에는 중심축(40)의 하단부가 고정되어 있으며, 베이스판(2) 위에는 지지판(10)이 고정되어 있다.

상기 중심축(40)의 상단부에는 유동판(20)이 볼 조인트(70)를 개재하여 연결되고, 유동판(20)의 주연부에 복수개의 회전봉(30)이 회전 가능하게 결합되어 있으며, 지지판(10)과 유동판(20) 사이에는 복수개의 길이 가변요소(50)가 연결되어 있고, 길이 가변요소(50)의 하단은 볼 조인트(70)에 의해 지지판(10)에 연결되고, 길이 가변요소(50)의 상단은 유니버셜 조인트(60)에 의해 회전봉(30)에 연결된다.

상기 회전수단(80)은 기대(1)에 모터(81)를 고정하고, 모터(81)의 축에 고정된 피니언(82)을 베이스판(2)의 외주면에 고정한 피동기어(83)에 이맞물림으로 결합한 구성으로 이루어져 있다. 상기 모터(81)를 회전시키면 피니언(82)이 회전하면서 피동기어(83)가 회전하고, 이에 따라 베이스판(2)이 회전하게 되며, 베이스판(2)이 회전하면 그 위에 결합된 지지판(10)과 길이 가변요소(50) 및 유동판(20)이 함께 회전하게 된다.

이러한 구성에 의하면, 길이 가변요소(50)를 선택적으로 구동시켜 유동판(20)을 변위시키면서 베이스판(2)을 회전시킴으로써 3차원 운동을 수행할 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 모션 시뮬레이터는 기대(1)에 장착된 모터(81)의 축에 결합된 피니언(82)이 베이스판(2)의 피동기어(83)에 기어결합되어 모터(81)의 구동에 의해 중량물인 베이스판(2)과 그 상부 구조물이 회전되도록 구성되어 있어, 베이스판(2)의 회전시 작용하는 관성력이 커져 베이스판(2)의 회전방향을 역회전시킬 경우 모터(81)에 큰 부하가 작용하게 되어 요잉(Yawing) 회전 동작을 신속 정확하게 제어하기 어려운 단점이 있다.

또한 종래의 모션 시뮬레이터는 하부 지지구조가 기대(1)와 베이스판(2)으로 구성되어 장치의 중량이 과다하고, 기대(1)가 설치장소의 바닥면에 놓여진 구조로 이루어져 있어 모션 시뮬레이터의 이동작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구조에 의해 다양한 시뮬레이션 동작의 구현을 가능하게 함과 아울러 설치 및 이동이 용이한 모션 시뮬레이터를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 모션 시뮬레이터의 하부 지지구조를 간소화함으로써 장치의 중량을 줄이고 제작비용을 절감할 수 있는 모션 시뮬레이터를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 모션 시뮬레이터는, 일측에는 모터(110)가 장착되고, 하면에는 다수개의 캐스터(120)가 장착된 회전판(100); 상기 회전판(100)이 회전 가능하도록 그 하부를 지지하고, 상기 모터(110)의 축에 치합되는 종동부가 고정 장착된 고정판(200); 상기 회전판(100)의 상측에 이격 배치되는 가동프레임(300); 및 상기 회전판(100)과 상기 가동프레임(300) 사이에 결합되어 상기 가동프레임(300)을 지지하는 동시에 상하로 운동시키는 다수의 링크부를 포함하여 구성된다.

이 경우 상기 캐스터(120)에는 수직선을 기준으로 한 상기 캐스터(120)의 요잉 회전을 규제하는 잠금수단(140)이 구비되어, 상기 모션 시뮬레이터의 사용시에는 상기 캐스터(120)가 상기 회전판(100)의 회전방향과 나란한 위치에서 상기 캐스터(120)가 잠금되도록 하고, 상기 모션 시뮬레이터의 이동시에는 상기 캐스터(120)의 잠금이 해제되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 모터(100)의 축에는 제1스프로켓(111)이 결합되고, 상기 종동부는, 상기 고정판(200)에 장착된 다수개의 제2스프로켓(210)과, 상기 제1스프로켓(111)과 상기 다수개의 제2스프로켓(210)에 연결되는 체인(220)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한 상기 회전판(100)과 고정판(200)은 동일한 중심 축선에 동심구조로 배치되고, 상기 중심 축선으로부터 상기 회전판(100)의 가장자리부까지의 길이는 상기 중심 축선으로부터 상기 고정판(200)의 가장자리부까지의 길이보다 크게 형성되어, 상기 캐스터(120)는 상기 고정판(200)의 외측에 위치하도록 구성될 수 있다.

또한 상기 고정판(200)의 중앙부 상면에는 중심축(231)이 회전 가능하게 결합되어 상기 회전판(100)을 지지하는 회전지지부(230)가 구비되고, 상기 회전판(100)의 중앙부에는 상기 중심축(231)이 상하로 관통하는 관통홀(101)이 형성되며, 상기 관통홀(101)을 관통한 상기 중심축(231)에는 하드락 너트(232)가 체결된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 고정판(200)에 장착된 다수개의 제2스프로켓(210)은 상기 고정판(200)의 중심 축선을 기준으로 등간격으로 배치되고, 상기 제1스프로켓(111)은 상기 다수개의 제2스프로켓(210)을 연결한 연결선의 외측에 편심되어 배치될 수 있다.

또한 상기 모션 시뮬레이터의 사용시에 상기 캐스터(120)와 바닥면(B)이 이격되도록 상기 고정판(200)의 하단부와 상기 바닥면(B) 사이에 개재되는 고무판(240)이 구비될 수 있다.

또한 상기 회전판(100)과 상기 캐스터(120) 사이에는 상기 캐스터(120)의 상하 위치를 조절하는 승하강수단(130)이 구비될 수 있다.

이 경우 상기 승하강수단(130)은, 상기 회전판(100)의 하면에 장착되는 고정부재(131); 상기 캐스터(120)의 상면에 고정되며 상기 고정부재(131)의 내측에서 상기 캐스터(120)와 함께 상하 이동 가능하게 배치되는 상하이동부재(132); 및 상기 고정부재(131)의 상부를 관통하여 하단이 상기 상하이동부재(132)에 결합되며 상단은 상하구동수단에 연결되는 샤프트(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 모션 시뮬레이터에 의하면, 다수개의 캐스터와 모터가 장착된 회전판과, 회전판이 회전 가능하도록 그 하부를 지지하며 모터의 축에 치합되는 종동부가 고정 장착된 고정판을 구비함으로써, 모션 시뮬레이터의 설치와 이동이 용이해지는 장점이 있다.

또한 간단한 구조에 의해 다양한 시뮬레이션 동작을 안정적으로 구현함으로써 사용자에게 보다 현실감 있는 가상 환경을 체험할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 회전판의 일측에 장착된 모터의 축에 결합된 제1스프로켓과 고정판의 상면에 고정된 다수개의 제2스프로켓에 체인을 연결시켜 모터의 구동에 의해 요잉 회전 동작을 수행함으로써 모터의 부하를 감소시킴과 아울러 요잉 동작을 신속 정확하게 구현할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 모션 시뮬레이터의 일례를 보여주는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터를 구성하는 회전판과 고정판의 결합 구조를 보여주는 사시도,

도 5는 도 4의 분해 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 설치 구조의 일실시예를 보여주는 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 캐스터에 승하강수단이 구비된 실시예를 보여주는 도면,

도 8은 도 7에 도시된 캐스터의 승강 상태와 하강 상태를 보여주는 단면도,

도 9는 본 발명에 따른 캐스터에 잠금수단이 구비된 실시예를 보여주는 사시도,

도 10은 도 9의 분해 사시도,

도 11은 도 9에 도시된 캐스터의 잠금 상태를 보여주는 단면도,

도 12는 도 9에 도시된 캐스터의 잠금 해제 상태를 보여주는 단면도,

도 13은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 승강 상태도,

도 14는 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 요잉(Yawing) 회전시 상태도,

도 15와 도 16은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 피칭(Pitching) 회전시 상태도,

도 17과 도 18은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 롤링(Rolling) 회전시 상태도.

**부호의 설명**

100 : 회전판 110 : 모터

111 : 제1스프로켓 120 : 캐스터

121 : 바퀴 122 : 바퀴지지대

123 : 잠금고리 124 : 회전부

125 : 상부 고정판 130 : 승하강수단

131 : 고정부재 132 : 상하이동부재

133 : 샤프트 140 : 잠금수단

141 : 몸체부 141a : 제1회전축

141b : 제2회전축 142 : 제1레버

142a : 제1손잡이부 142b : 캠부

142c : 제1걸림부 143 : 제2레버

143a : 제2손잡이부 143b : 제2걸림부

143c : 탄성부재 고정홀 143d : 잠금홈

143e : 가이드면 144 : 탄성부재

200 : 고정판 210 : 제2스프로켓

220 : 체인 230 : 회전지지부

240 : 고무판 231 : 중심축

232 : 하드락 너트 300 : 가동프레임

301 : 의자 302 : 모니터

303 : 핸들 304 : 페달

310 : 제1지지부재 320 : 제2지지부재

400 : 제1링크부 410 : 제1링크부재

420 : 제1로드 430 : 제1상부연결부재

440 : 제1하부연결부재 500 : 제2링크부

510 : 제2링크부재 520 : 제2로드

530 : 제2상부연결부재 540 : 제2하부연결부재

600 : 제3링크부 610 : 제3링크부재

620 : 제3로드 630 : 제3상부연결부재

640 : 제3하부연결부재

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하, 운동의 방향을 설명함에 있어서, 도 2에 표시된 바와 같이, 롤링(Rolling)은 전후 방향(Z축)을 회전 중심으로 하는 회전운동, 피칭(Pitching)은 좌우 방향(X축)을 회전 중심으로 하는 회전운동, 요잉(Yawing)은 상하 방향(Y축)을 회전 중심으로 하는 회전운동을 기준으로 하여 설명한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 모션 시뮬레이터는, 일측에는 모터(110)가 장착되고 하면에는 다수개의 캐스터(120)가 장착된 회전판(100)과, 상기 회전판(100)이 회전 가능하도록 그 하부를 지지하고 상기 모터(110)의 축에 치합되는 종동부가 고정 장착된 고정판(200)과, 상기 회전판(100)의 상측에 이격 배치되는 가동프레임(300)과, 상기 회전판(100)과 상기 가동프레임(300) 사이에 결합되어 상기 가동프레임(300)을 지지하는 동시에 상하로 운동시키는 다수의 링크부를 포함하여 구성된다.

상기 다수의 링크부는, 상단이 상기 가동프레임(300)의 후방측에 롤링 및 피칭 회전 가능하도록 연결되고, 하단이 상기 회전판(100)의 후단에 피칭 회전 가능하도록 연결되며, 제1구동수단의 동력을 전달하여 상기 가동프레임(300)의 후단을 상하 운동시키는 제1링크부(400) 및 상단이 상기 가동프레임(300)의 좌우 양측에 롤링 및 피칭 회전 가능하도록 연결되고, 하단이 상기 회전판(100)의 좌우 양측단에서 롤링 회전 가능하도록 각각 연결되며, 제2구동수단과 제3구동수단의 동력을 전달하여 상기 가동프레임(300)의 좌우 양단을 상하 운동시키는 제2링크부(500)와 제3링크부(600)를 포함한다.

상기 가동프레임(300)에는, 사용자가 착석하는 의자(301)와, 사용자의 조작에 따른 가상 환경을 영상으로 제공하는 모니터(302)와, 가상 환경을 제공하기 위해 사용자가 조작하는 핸들(303) 및 자동차의 속도를 조절하기 위한 페달(4)이 구비될 수 있다. 이러한 구성들은 모션 시뮬레이터의 용도에 따라 다른 구성으로 대체 가능하다. 또한 상기 가동프레임(300)에는, 상기 의자(301)와 모니터(302)를 지지하는 제1지지부재(310)와, 상기 제1지지부재(310)에 연결되어 상기 핸들(303)을 지지하기 위한 제2지지부재(320)가 결합될 수 있다.

상기 제1링크부(400)는, 상기 회전판(100)의 후단에 피칭 회전 가능하도록 연결된 제1하부연결부재(440)에 하단이 연결되는 제1링크부재(410)와, 상기 제1구동수단에 의해 상기 제1링크부재(410)의 내부에서 슬라이드 작동되고 상기 제1지지프레임(310)의 후단에 롤링 및 피칭 회전 가능하도록 상단이 연결된 제1로드(420)로 구성된다.

상기 제2링크부(500)는, 상기 회전판(100)의 일측부에 롤링 회전 가능하게 연결된 제2하부연결부재(540)에 하단이 연결된 제2링크부재(510)와, 상기 제2구동수단에 의해 상기 제2링크부재(510)의 내부에서 슬라이드 작동되고 상기 제2지지프레임(320)의 일측단에 롤링 및 피칭 회전 가능하도록 연결된 제2상부연결부재(530)에 상단이 연결된 제2로드(420)로 구성된다.

상기 제3링크부(600)는, 상기 제2링크부(500)와 대칭되며 동일한 구조로 이루어진 것으로, 상기 회전판(100)의 타측부에 롤링 회전 가능하게 연결된 제3하부연결부재(640)에 하단이 연결된 제3링크부재(610)와, 상기 제3구동수단에 의해 상기 제3링크부재(610)의 내부에서 슬라이드 작동되고 상기 제2지지프레임(320)의 타측단에 롤링 및 피칭 회전 가능하도록 연결된 제3상부연결부재(630)에 상단이 연결된 제3로드(420)로 구성된다.

상기 회전판(100)은, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 고정판(200)에 의해 회전 가능하도록 지지되고, 모션 시뮬레이터의 이동시에는 모션 시뮬레이터의 전체 구조를 지지하는 역할을 하는 것으로, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 가장자리 테두리를 형성하는 제1프레임(100a)과, 상기 제1프레임(100a)의 내측면에 일정 각도 간격으로 양단이 고정되는 다수개의 제2프레임(100b)으로 구성되어 있다.

상기 회전판(100)의 일측에는 회전판(100)의 회전을 위한 구동력을 제공하는 모터(110)가 장착되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 하측을 향하도록 위치되는 모터(100)의 축에는 제1스프로켓(111)이 결합되어 있다.

상기 제1프레임(100a)의 하면에는 일정 각도 간격으로 다수개의 캐스터(120)가 장착되고, 상기 제1프레임(100a)의 상면에는 제1링크부(400)와 제2링크부(500) 및 제3링크부(600)의 하단부가 결합되어 있다. 상기 다수개의 제2프레임(100b)은 회전판(100)의 중앙부에서 서로 교차하도록 결합되고, 그 교차된 중앙부에는 중심축(231)이 관통하는 관통홀(101)이 형성되어 있다.

상기 고정판(200)은, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 모션 시뮬레이터의 전체 구조를 지지하는 역할을 하며, 모션 시뮬레이터의 이동시에는 바닥면으로부터 상측으로 이격되어 바닥면과의 간섭을 방지할 수 있는 구조로 이루어진 것으로, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 가장자리 테두리를 형성하는 제3프레임(200a)과, 상기 제3프레임(200a)의 내측면에 일정 각도 간격으로 양단이 고정되는 다수개의 제4프레임(200b)으로 구성되어 있다.

상기 제3프레임(200a)의 상면에는 다수개의 제2스프로켓(210)이 중심 축선을 기준으로 등간격으로 고정 장착되어 있고, 다수개의 제4프레임(200b)은 고정판(200)의 중앙부에서 서로 교차하도록 결합되고, 그 교차된 중앙부 상면에는 중심축(231)이 회전 가능하게 결합되어 상기 회전판(100)을 지지하는 회전지지부(230)가 설치되어 있다. 상기 회전지지부(230)는 상부(230a)와 하부(230b)가 베어링으로 연결되어 제자리에서 상대 회전 가능하도록 구성되어 있다.

상기 회전판(100)에 형성된 관통홀(101)에는 상기 회전지지부(230)의 상부(230a) 중앙에 수직으로 결합된 중심축(231)이 끼워지고, 상기 관통홀(101)을 관통하여 회전판(100)의 상측으로 돌출된 중심축(231)에는 너트(232)가 결합된다. 이 경우 상기 너트(232)는 회전판(100)이 회전되더라도 풀림을 방지할 수 있도록 이중으로 중첩되며 내측에는 쐐기형으로 결합되는 하드락 너트를 사용함이 바람직하다.

상기 회전판(100)과 고정판(200)은 동일한 중심축(231)의 수직 축선에 동심구조로 배치된다. 상기 중심축(231)으로부터 상기 회전판(100)의 가장자리부까지의 길이는 상기 중심축(231)으로부터 상기 고정판(200)의 가장자리부까지의 길이보다 크게 형성된다. 이에 따라 회전판(100)의 제1프레임(100a)은 고정판(200)의 제3프레임(200a)의 외측에 위치되고, 상기 제1프레임(100a)의 하면에 장착되는 캐스터(120)는 고정판(200)의 외측에 위치하게 되어, 회전판(100)의 회전시 캐스터(120)와 고정판(200) 간의 간섭을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 회전판(100)과 고정판(200)은 상기 회전지지부(230)에 의해 상하로 이격되어 결합된다. 상기 모터(100)의 축에는 제1스프로켓(111)이 결합되고, 상기 종동부는, 상기 고정판(200)에 장착된 다수개의 제2스프로켓(210)과, 상기 제1스프로켓(111)과 상기 다수개의 제2스프로켓(210)에 연결되는 체인(220)으로 구성된다.

상기 회전판(100)에 장착되는 모터(110)의 축에 결합된 제1스프로켓(111)과 고정판(200)의 상면에 장착되는 다수개의 제2스프로켓(210)은 동일한 높이에 위치하게 된다. 그리고 상기 모터(110)의 축에 결합된 제1스프로켓(111)은 상기 다수개의 제2스프로켓(210)을 연결한 가상의 연결선에서 외측으로 편심되어 위치된다.

상기 모터(110)의 동력을 이용하여 회전판(100)을 회전시키기 위한 동력전달 구조의 일실시예로서, 상기 제1스프로켓(111)의 외측면과 다수개의 제2스프로켓(210)의 외측면에는 체인(220)의 내측면이 치합되도록 연결될 수 있다.

상기 모터(110)의 동력을 이용하여 회전판(100)을 회전시키기 위한 동력전달구조의 다른 실시예로, 상기 모터(110)의 축에 피니언(미도시됨)을 결합하고, 상기 회전판에는 상기 피니언에 치합되는 종동기어가 구비된 것으로 구성될 수 있다.

상기 모터(110)의 동력을 이용하여 회전판(100)을 회전시키기 위한 동력전달구조의 또 다른 실시예로서, 상기 모터(110)의 축에 제1풀리(미도시됨)를 결합하고, 상기 고정판(200)의 상면에 다수개의 제2풀리(미도시됨)를 장착하여, 상기 제1풀리와 다수개의 제2풀리에 타이밍벨트가 연결되도록 구성할 수도 있다.

모션 시뮬레이터의 사용시에는 후술되는 바와 같이 상기 고정판(200)은 설치장소의 바닥면(B)에 지지되고, 상기 회전판(100)은 바닥면(B)으로부터 상측으로 이격되어 위치된다. 이와 같이 고정판(200)이 바닥면(B)에 지지되고, 회전판(100)과 그 상부의 전체 구조물이 회전이 자유로운 상태에서 모터(110)가 작동하게 되면, 모터(110)의 축에 결합된 제1스프로켓(111)이 회전하게 되고, 상기 제1스프로켓(111)에 치합된 체인(220)에 동력을 전달하게 되며, 상기 다수개의 제2스프로켓(210)은 고정판(200)에 회전되지 않도록 고정 장착되어 있으므로 동력의 전달시 상기 제2스프로켓(210)이 체인(220)에 작용하는 반발력에 의해 모터(110)의 축에 결합된 제1스프로켓(111)은 체인(220)의 내측면을 따라 회전됨과 동시에 회전판(110)과 그 상부의 구조물 전체가 회전하게 된다.

이와 같이 본 발명의 모션 시뮬레이터는, 그 하부 지지구조를 제1프레임(100a)과 제2프레임(100b)으로 구성된 회전판(100)과, 제3프레임(200a)과 제4프레임(200b)으로 구성된 고정판(200)이 상하로 중첩되도록 구성하고, 회전판(100)에 장착된 모터(110)의 동력이 제1스프로켓(111)과 다수개의 제2스프로켓(210) 및 체인(220)을 매개로 회전판(100)에 전달되도록 구성함으로써, 요잉(Yawing) 회전시, 종래기술에 비해 회전판(100)의 중량을 대폭 줄여 회전판(100)에 작용하는 관성력을 감소시킴으로써 모터(110)의 부하를 줄임과 동시에 큰 감속비를 얻을 수 있고, 요잉 회전 동작의 응답속도가 빨라지게 되어 신속 정확한 요잉 회전이 가능해지고, 고정판(200)의 중량 또한 감소되어 모션 시뮬레이터의 전체 중량이 감소됨에 따라 모션 시뮬레이터의 이동이 용이해지는 장점이 있다.

이하에서는 모션 시뮬레이터의 사용시와 이동시에 회전판(100)과 고정판(200)의 바닥면(B)에 대한 지지구조의 변경을 위한 구성을 설명한다.

상기 회전판(100)과 고정판(200)의 바닥면(B)에 대한 지지구조의 변경을 위한 일실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 캐스터(120)와 바닥면(B)이 이격되도록 하고, 모션 시뮬레이터의 하중이 고정판(200)에 의해 지지되도록 하기 위한 구성으로, 상기 고정판(200)의 하단부와 바닥면(B) 사이에 개재되는 고무판(240)이 구비될 수 있다. 이 경우 상기 고무판(240)은 고정판(200)의 하측에 일정 간격으로 다수개가 배치된 것으로 구성될 수 있다. 고정판(200)의 하측에 고무판(240)이 끼워지면, 고정판(200)은 바닥면(B)에 지지된 상태로 고정되고, 회전판(100)에 장착된 캐스터(120)의 하단부는 바닥면(B)의 상측으로 이격되어 회전판(100)은 회전 가능한 상태가 된다.

모션 시뮬레이터의 이동시에는 고정판(200)과 바닥면(B) 사이에 개재된 고무판(200)을 제거함으로써, 고정판(200)과 바닥면(B)이 이격되고, 모션 시뮬레이터의 하중이 회전판(100)에 장착된 캐스터(120)에 작용하도록 하여 모션 시뮬레이터의 이동을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

상기 회전판(100)과 고정판(200)의 바닥면(B)에 대한 지지구조의 변경을 위한 다른 실시예로, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 회전판(100)과 캐스터(120) 사이에는 상기 캐스터(120)의 상하 위치를 조절하는 승하강수단(130)이 구비될 수 있다. 상기 승하강수단(130)은, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 캐스터(120)를 승강시켜 바닥면(B)에 고정판(200)이 지지되도록 하여 회전판(100)의 회전이 가능하도록 하고, 모션 시뮬레이터의 이동시에는 캐스터(120)를 하강시켜 바닥면(B)과 고정판(200)이 이격되도록 함으로써 모션 시뮬레이터의 이동을 용이하게 하는 역할을 한다.

상기 승하강수단(130)은, 회전판(100)의 하면에 상면이 장착되는 고정부재(131)와, 상기 캐스터(120)의 상면에 고정되며 상기 고정부재(131)의 내측에서 캐스터(120)와 함께 상하 이동 가능하게 배치되는 상하이동부재(132)와, 상기 고정부재(131)의 상부를 관통하여 하단이 상하이동부재(132)에 결합되며 상단은 상하구동수단(미도시됨)에 연결되는 샤프트(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고정부재(131)는 내부가 중공된 육면체 형상의 몸체부(131a)의 상면 중앙에 관통홀(131b)이 형성되어 상기 관통홀(131b)에 샤프트(133)의 몸통부(133a)가 삽입되고, 상기 고정부재(131)의 몸체부(131a)의 하부는 개방되어 상기 상하이동부재(132)와 캐스터(121)가 상기 고정부재(131)의 몸체부(131a)의 내부에서 상하 이동 가능하도록 구성되어 있다.

상기 상하이동부재(132)는 내부가 중공된 육면체 형상의 몸체부(132a)의 상면 중앙에 체결홀(132a)이 형성되어 상기 체결홀(132a)에 샤프트(133)의 하단부에 형성된 체결홈(133b)이 결합되고, 상기 상하이동부재(132)의 몸체부(132a)의 하면에는 캐스터(120)의 상부가 고정된 구조로 이루어져 있다. 그리고 상기 샤프트(133)의 상단부에 형성된 상부 체결부(133c)는 상하구동수단(미도시됨)에 연결되어 있다.

모션 시뮬레이터의 사용시에는 도 8(a)에 도시된 바와 같이 상하구동수단에 의해 샤프트(133)와 상하이동부재(132) 및 캐스터(120)가 상측으로 이동되어 회전판(100)은 회전 가능한 상태가 되고, 고정판(200)은 바닥면(B)에 지지된 상태가 된다. 모션 시뮬레이터의 이동시에는 도 8(b)에 도시된 바와 같이 상하구동수단에 의해 샤프트(133)와 상하이동부재(132) 및 캐스터(120)가 하측으로 이동되어 캐스터(120)가 바닥면(B)에 지지되고, 고정판(200)은 바닥면(B)의 상측으로 이격되어 이동이 자유로운 상태가 된다.

한편, 본 발명에서는 모션 시뮬레이터의 사용시와 이동시에 캐스터(120)의 요잉(Yawing) 회전을 규제하기 위한 잠금수단(140)이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 잠금수단(140)은 모션 시뮬레이터의 사용시에는 캐스터(120)의 바퀴(121)가 회전판(100)의 회전방향과 나란하게 위치된 상태에서 캐스터(120)의 요잉 회전이 억제되는 잠금 상태가 되도록 하여 회전판(100)의 회전시 간섭을 방지하면서 안정적인 회전이 이루어지도록 하고, 모션 시뮬레이터의 이동시에는 캐스터(120)의 잠금을 해제하여 캐스터(120)의 요잉 회전이 자유로운 상태가 되도록 함으로써 모션 시뮬레이터의 이동을 용이하게 하는 역할을 한다.

도 9와 도 10을 참조하면, 상기 캐스터(120)는, 바퀴(121)와, 바퀴(121)의 회전축(121a)에 연결되며 상부 일측에는 'ㄱ'자 형상의 잠금고리(123)가 형성된 바퀴지지대(122)와, 상기 바퀴지지대(122)의 상단에 연결된 회전부(124) 및 상기 회전부(124)를 상기 회전판(100)에 고정하는 상부 고정판(125)으로 구성된다. 상기 상부 고정판(125)에 고정되는 회전부(124)의 상부(124a)와, 바퀴지지대(122)에 고정되는 회전부(124)의 하부(124b)는 상대회전 가능하도록 연결되어 있다.

상기 잠금수단(140)은, 상기 상부 고정판(125)에 일단이 결합되고 제1회전축(141a)과 제2회전축(141b)이 전후로 이격되어 내부에 결합된 몸체부(141)와, 상기 몸체부(141)의 전방측으로 제1손잡이부(142a)가 돌출형성되고 후방 양측에는 상기 제1회전축(141a)에 회동 가능하게 결합되는 캠부(142b)가 형성되며 상기 캠부(142b)의 후단에는 제1걸림부(142c)가 형성된 제1레버(142)와, 상기 제2회전축(141b)에 회동 가능하게 결합되고 전방 양측부에는 상기 캠부(142b)에 미끄럼 접촉되며 상기 제1걸림부(142c)에 걸림되는 제2걸림부(143b)가 형성되고 후단 중앙부에는 상기 잠금고리(123)에 걸림되는 'ㄷ'자 형상의 잠금홈(143d)이 형성되고, 상기 잠금홈(143d)의 양측에는 상기 캐스터(120)의 요잉 회전에 연동하여 상기 잠금고리(123)를 상기 잠금홈(143d) 측으로 안내하도록 경사진 형상의 가이드면(143e)이 형성된 제2레버(143) 및 상기 제2레버(143)의 전단부가 상기 제1레버(142)의 후단부를 가압하도록 상기 제2레버(143)를 탄성지지하는 탄성부재(144)를 포함한다.

상기 탄성부재(144)는 상기 제2레버(143)에 형성된 탄성부재 고정홀(143c)을 관통하여 제2회전축(141b) 둘레에 구비되며, 상기 탄성부재(144)의 양단은 몸체부(141)의 내측면에 지지되도록 결합된다.

도 11은 모션 시뮬레이터의 사용시 캐스터(120)가 회전판(100)의 회전방향과 나란한 위치에서 캐스터(120)의 요잉 회전이 억제되도록 잠금된 상태를 나타낸 것이다. 이 경우 제1레버(142)의 제1손잡이부(142a)는 아래로 당겨져 제1레버(142)의 제1걸림부(142c)와 제2레버(143)의 제2걸림부(143b)의 걸림이 해제된 상태가 된다. 이에 따라 제2레버(143)의 잠금홈(143d)은 잠금고리(123)에 걸림이 가능한 높이에 위치하게 되어, 캐스터(120)의 요잉 회전시 잠금고리(123)는 제2레버(143)의 가이드면(143e)을 타고 잠금홈(143d) 측으로 가이드되어 잠금 상태가 될 수 있다.

이와 달리 모션 시뮬레이터의 이동시에는, 도 12에 도시된 바와 같이 제1레버(142)의 제1손잡이부(142a)를 상측으로 당기게 되면, 지렛대의 원리에 의해 제1레버(142)와 제2레버(143)가 서로 반대방향으로 회전되면서 제2레버(143)의 제2걸림부(143b)가 제1레버(142)의 캠부(142b)를 타고 회전되어 제1걸림부(142c)에 자연스럽게 걸림된다. 이 경우 제2레버(143)의 잠금홈(143d)과 가이드면(143e)이 형성된 후방측단은 잠금고리(123)의 상측으로 이격되도록 들어올려지게 되어 캐스터(120)가 요잉 회전을 하더라도 잠금고리(123)에 잠금홈(143d)의 걸림이 불가능한 위치가 되어 캐스터(120)는 자유롭게 요잉 회전이 가능한 상태가 된다. 이때 상기 탄성부재(144)의 힘에 의해 제2레버(143)의 제2걸림부(143b)가 형성된 전방측단은 제1레버(142)의 제1걸림부(142c)가 형성된 후방측단을 향하는 방향으로 가압되어 제1걸림부(142c)와 제2걸림부(143b) 간의 걸림상태가 유지되므로, 제1레버(142)의 제1손잡이부(142a)를 아래로 당기더라도 제1레버(142)의 회전이 억제되어 잠김 해제 상태는 계속 유지된다.

잠금 해제 상태를 잠금 가능 상태로 전환하기 위한 구성으로, 상기 제2레버(143)에는 상기 제1레버(142)의 제1걸림부(142c)와 상기 제2레버(143)의 제2걸림부(143b) 간의 걸림 상태를 수동으로 해제하기 위한 제2손잡이부(143a)가 형성되어 있다. 따라서 모션 시뮬레이터의 설치 후 잠금 해제 상태를 잠금 가능 상태로 전환하고자 하는 경우에는, 작업자가 상기 제2레버(143)에 형성된 제2손잡이부(143a)를 아래로 당겨 제1걸림부(142c)와 제2걸림부(143b) 간의 걸림 상태를 해제한 후에 제1레버(142)의 제1손잡이부(142a)를 아래로 당기게 되면, 상기 도 11에 도시된 바와 같이 잠금고리(123)와 잠금홈(143d) 간의 잠금 가능 상태가 되어 캐스터(120)의 요잉 회전에 의해 다시 잠금 상태로 전환할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 캐스터(120)의 요잉 회전을 규제할 수 있는 잠금수단(140)을 구비함으로써, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 캐스터(120)를 회전판(100)의 회전방향과 나란한 방향이 되도록 고정시켜 캐스터(120)의 요잉 회전을 억제시킴으로써 회전판(100)의 요잉 회전에 간섭을 일으키지 않도록 하고, 모션 시뮬레이터의 이동시에는 캐스터(120)의 요잉 회전을 자유롭게 하여 모션 시뮬레이터의 이동이 용이해지는 장점이 있다.

이하, 도 13 내지 도 18을 참조하여 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 작용을 설명한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 모션 시뮬레이터의 승강시에는, 제1구동수단과 제2구동수단 및 제3구동수단을 구동시켜 제1로드(420)와 제2로드(520) 및 제3로드(620)가 상향 슬라이드되도록 하여 가동프레임(300)을 승강시킨다.

이와 같이 상기 제1로드(420)와 제2로드(520) 및 제3로드(620)가 상향 슬라이드되는 과정에서는 제2링크부(500)와 제3링크부(600)의 상하 단부인 제2상부연결부재(530), 제2하부연결부재(540), 제3상부연결부재(630) 및 제3하부연결부재(640)에서는 제2링크부재(510)와 제3링크부재(610)가 좌우 방향으로 소정의 각도 만큼 벌어질 수 있도록 롤링 회전 운동하게 된다.

도 14는 모션 시뮬레이터의 요잉(Yawing) 회전 운동을 나타낸 것으로, 요잉 회전시에는 고정판(200)이 바닥면에 지지되고, 회전판(100)은 모터(110)의 구동에 의한 제1스프로켓(111)과 체인(220) 및 제2스프로켓(210)의 상대운동에 의해 양방향으로 신속 정확한 요잉 회전이 가능하게 된다.

도 15와 도 16은 모션 시뮬레이터의 피칭(Pitching) 회전을 나타낸 것이다.

도 15와 같이 전방으로 기울어진 상태를 구현하는 경우에는, 제1링크부(400)의 제1구동수단을 구동시켜 제1로드(420)를 상향 슬라이드시키고, 제2링크부(500)와 제3링크부(600)의 제2구동수단과 제3구동수단으로 제2로드(520)와 제3로드(620)를 승하강시켜 기울어진 각도를 조절하게 된다.

도 16과 같이 후방으로 기울어진 상태를 구현하는 경우에는, 제2링크부(500)와 제3링크부(600)의 제2구동수단과 제3구동수단을 구동시켜 제2로드(520)와 제3로드(620)를 상향 슬라이드시키고, 제1링크부(400)의 제1구동수단으로 제1로드(420)를 승하강시켜 기울어진 각도를 조절하게 된다.

도 17과 도 18은 본 발명에 따른 모션 시뮬레이터의 롤링(Rolling) 회전을 나타낸 것이다.

도 17과 같이 좌측으로 기울어진 상태를 구현하는 경우에는, 제2링크부(500)의 제2구동수단을 구동시켜 제2로드(520)를 상향 슬라이드시키고, 제3링크부(600)의 제3구동수단으로 제3로드(620)를 승하강시켜 기울어진 각도를 조절하게 된다.

도 18과 같이 우측으로 기울어진 상태를 구현하는 경우에는, 제3링크부(600)의 제3구동수단을 구동시켜 제3로드(620)를 상향 슬라이드시키고, 제2링크부(500)의 제2구동수단으로 제2로드(520)를 승하강시켜 기울어진 각도를 조절하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 간단한 구조에 의해 승강, 요잉, 피칭 및 롤링 운동을 복합적으로 수행함으로써 다자유도의 3차원 운동을 구현할 수 있어 사용자는 보다 현실감 있는 가상 환경을 체험할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

Claims

일측에는 모터(110)가 장착되고, 하면에는 다수개의 캐스터(120)가 장착된 회전판(100);

상기 회전판(100)이 회전 가능하도록 그 하부를 지지하고, 상기 모터(110)의 축에 치합되는 종동부가 고정 장착된 고정판(200);

상기 회전판(100)의 상측에 이격 배치되는 가동프레임(300); 및

상기 회전판(100)과 상기 가동프레임(300) 사이에 결합되어 상기 가동프레임(300)을 지지하는 동시에 상하로 운동시키는 다수의 링크부;를 포함하되,

상기 캐스터(120)에는 수직선을 기준으로 한 상기 캐스터(120)의 요잉 회전을 규제하는 잠금수단(140)이 구비되어, 모션 시뮬레이터의 사용시에는 상기 캐스터(120)가 상기 회전판(100)의 회전방향과 나란한 위치에서 상기 캐스터(120)가 잠금되도록 하고, 상기 모션 시뮬레이터의 이동시에는 상기 캐스터(120)의 잠금이 해제되도록 구성되며;

상기 모션 시뮬레이터의 사용시에 상기 캐스터(120)와 바닥면(B)이 이격되도록 상기 고정판(200)의 하단부와 상기 바닥면(B) 사이에 개재되는 고무판(240)이 구비된 모션 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 모터(100)의 축에는 제1스프로켓(111)이 결합되고,

상기 종동부는, 상기 고정판(200)에 장착된 다수개의 제2스프로켓(210)과, 상기 제1스프로켓(111)과 상기 다수개의 제2스프로켓(210)에 연결되는 체인(220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 회전판(100)과 고정판(200)은 동일한 중심 축선에 동심구조로 배치되고, 상기 중심 축선으로부터 상기 회전판(100)의 가장자리부까지의 길이는 상기 중심 축선으로부터 상기 고정판(200)의 가장자리부까지의 길이보다 크게 형성되어, 상기 캐스터(120)는 상기 고정판(200)의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.
제3항에 있어서,

상기 고정판(200)의 중앙부 상면에는 중심축(231)이 회전 가능하게 결합되어 상기 회전판(100)을 지지하는 회전지지부(230)가 구비되고,

상기 회전판(100)의 중앙부에는 상기 중심축(231)이 상하로 관통하는 관통홀(101)이 형성되며,

상기 관통홀(101)을 관통한 상기 중심축(231)에는 하드락 너트(232)가 체결된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.
제2항에 있어서,

상기 고정판(200)에 장착된 다수개의 제2스프로켓(210)은 상기 고정판(200)의 중심 축선을 기준으로 등간격으로 배치되고,

상기 제1스프로켓(111)은 상기 다수개의 제2스프로켓(210)을 연결한 연결선의 외측에 편심되어 배치된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 회전판(100)과 상기 캐스터(120) 사이에는 상기 캐스터(120)의 상하 위치를 조절하는 승하강수단(130)이 구비된 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.
제6항에 있어서,

상기 승하강수단(130)은,

상기 회전판(100)의 하면에 장착되는 고정부재(131);

상기 캐스터(120)의 상면에 고정되며 상기 고정부재(131)의 내측에서 상기 캐스터(120)와 함께 상하 이동 가능하게 배치되는 상하이동부재(132); 및

상기 고정부재(131)의 상부를 관통하여 하단이 상기 상하이동부재(132)에 결합되며 상단은 상하구동수단에 연결되는 샤프트(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 시뮬레이터.