KR20030056754A

KR20030056754A - 가상현실 체감용 시뮬레이터

Info

Publication number: KR20030056754A
Application number: KR1020010087043A
Authority: KR
Inventors: 강신창
Original assignee: (주)비전테크시스템
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-04
Also published as: US6793495B2; JP2003190645A; US20030134676A1

Abstract

본 발명은 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 시뮬레이터(2)는, 그 하단부의 지지프레임(20)과; 이 지지프레임(20)의 상부에 베이스플레이트(31)를 매개로 설치된 디스크플레이트(32)와; 이 디스크플레이트(32)의 상부에 회전가능하게 결합되고, 그 일측에 회전수단(35)이 구비되어 있는 하판플레이트(33)와; 이 하판플레이트(33)의 상부에 이격되게 구비되어서 연동되는 상판플레이트(36)와; 이 상판플레이트(36)의 외주연에 상판플레이트(36)의 중심과 외주연측으로 회동가능하도록 힌지되고, 그 상부에는 승강가능한 피스톤(47)이 구비되며, 하부에는 피스톤(47)을 승강시키도록 된 구동수단(70)이 구비되어 있는 다수의 액츄에이터(40)와; 이 액츄에이터(40)의 피스톤(47)상에 나사 결합되어 고정된 볼조인트(48a)를 매개로 회동가능하게 구비된 지지판(48)과; 이 피스톤(47)에 관통되어서 지지판(48)의 상부에 결합되어 구비되고, 그 상부에는 사람이 앉을 수 있도록 된 의자(10)가 구비되어 있는 유동판(39);을 포함하여서, 의자(10)의 유동을 신속하면서도 부드럽게 가감시켜 현실감을 증대시키고, 액츄에이터(40)의 구조를 단순화시켜 이의 생산원가를 절감시킬 수 있는 것이다.

Description

가상현실 체감용 시뮬레이터{simulator for virtual reality experience}

본 발명은 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부에 결합되는 의자를 회전 및 상하로 유동시켜 주고, 이의 액츄에이터를 크랭크타입으로 형성하여 주므로써 의자의 유동을 가감시켜서 현실감을 증대시키고, 이의 움직임이 부드럽게 이루어지게 되며, 시뮬레이터의 구조가 단순화되고, 생산원가를 절감시킬 수 있도록 한 가상현실 체감용 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 가상현실(virtual reality) 체험용 시뮬레이터는 컴퓨터에 의해 제어되는 가상 환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써 이용자가 가상 현실의 움직임을 마치 현실 처럼 느낄 수 있도록 하는 것으로 게임장용 의자 등으로 널리 보급되고 있다.

이러한 가상현실 체험용 시뮬레이터에서 이용자가 가상적인 환경을 보다 실감있게 느낄 수 있도록 하기 위해서는 이용자의 의자를 다채롭게 진동시켜 동적 변화를 생동적으로 재현하도록 하는 것이 필요하다.

그러나, 전술한 동적 변화를 실현하기 위해서 종래에는 시뮬레이터에 유압실린더 또는 공압실린더를 이용한 액츄에이터가 사용되었으나, 이는 가감속의 제어가매우 어렵고, 이를 달성하기 위해서는 별도의 유압실린더 내지는 공압실린더가 설계되어 제작되어야 하므로써 고가의 비용이 들어 액츄에이터의 생산원가가 상승하게 되는 단점이 있었다.

또한, 위와 같은 단점을 감안하여 액츄에이터가 랙과 피니언 방식으로 적용된 것도 고안되었으나, 이는 가감속의 제어가 용이한 반면에, 유동속도가 매우 느려 신속한 동적 변화를 구현할 수 없다는 단점과 함께 이의 비용이 고가이므로써 액츄에이터의 생산원가가 상승하게 되는 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 액츄에이터를 크랭크 방식으로 구현하여서 구조의 단순화를 실현함과 아울러 신속한 동적 변화와 가감속이 이루어지고, 액츄에이터의 생산원가가 절감되어 저가의 시뮬레이터를 공급할 수 있도록 한 가상현실 체감용 시뮬레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시뮬레이터를 도시한 결합사시도

도 2는 본 발명에 따른 시뮬레이터의 구동부를 도시한 사시도

도 3은 본 발명에 따른 시뮬레이터의 구동부를 도시한 분리사시도

도 4는 본 발명에 따른 시뮬레이터의 액츄에이터를 도시한 분리사시도

도 5는 본 발명에 따른 시뮬레이터의 액츄에이터를 도시한 결합단면도

도 6은 본 발명에 따른 액츄에이터의 검출수단을 도시한 도면

도 7은 본 발명에 따른 크랭크형 액츄에이터의 원리를 나타낸 도면

도 8은 본 발명에 따른 시뮬레이터의 사용상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 시뮬레이터10 : 의자

20 : 지지프레임30 : 구동부

30a : 커버30b : 벨로우즈

31 : 베이스플레이트32 : 디스크플레이트

33 : 하판플레이트34 : 절개부

35 : 회전수단35a : 회전모터

35b : 롤러36 : 상판플레이트

37 : 힌지브라켓38 : 힌지핀

39 : 유동판39a : 장착공

40 : 액츄에이터41 : 하우징

41a : 가이드홈42,43 : 크랭크캠

44 : 힌지핀45 : 커넥팅로드

45a : 대단부45b : 소단부

46 : 힌지핀47 : 피스톤

48 : 지지판48a : 볼조인트

48b : 탄성부재49 : 로크너트

50 : 검출수단51 : 검출플레이트

52 : 단차부53,54 : 검출센서

53a,54a : 판스프링60 : 커플러

60a : 요홈70 : 구동수단

71 : 웜휠72 : 연동축

73 : 커플러73a : 돌출부

74 : 웜기어75 : 구동모터

76 : 냉각팬

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가상현실 체감용 시뮬레이터에 있어서, 그 하단부에 구비된 지지프레임과; 상기 지지프레임의 상부에 베이스플레이트를 매개로 이격되게 설치된 디스크플레이트와; 상기 디스크플레이트의 상부에 회전가능하게 결합되어서 구비되고, 그 일측에는 회전수단이 구비되어 있는 하판플레이트와; 상기 하판플레이트의 상부에 이격되게 구비되어서 연동되도록 된 상판플레이트와; 상기 상판플레이트의 외주연에 이 상판플레이트의 중심과 외주연측으로 회동가능하도록 힌지되고, 그 상부에는 승강가능한 피스톤이 구비되며, 하부에는 피스톤을 승강시키도록 된 구동수단이 구비되어 있는 다수의 액츄에이터와; 상기 액츄에이터의 피스톤상에 나사 결합되어 고정된 볼조인트를 매개로 회동가능하게 구비된 지지판과; 상기 피스톤에 관통되어서 지지판의 상부에 결합되어 구비되고, 그 상부에는 사람이 앉을 수 있도록 된 의자가 구비되어 있는 유동판;을 포함하여 이루어진 시뮬레이터;를 구성하여서, 의자의 유동을 가감시켜 현실감을 증대시키고, 의자의 동적 변화와 가감속이 부드럽고 신속하게 이루어지며, 액츄에이터의 구조가 단순화되고, 액츄에이터의 생산원가가 절감되어 저가의 시뮬레이터를 공급할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 가상현실 체감용 시뮬레이터를 도시한 것으로서, 본 발명의 시뮬레이터(2)는 크게 의자(10)와, 구동부(30)와, 지지프레임(20)으로 대별되어 이루어진다.

상기한 지지프레임(20)은 설치하고자 하는 곳에 구비되어서 시뮬레이터(2)를 지지하도록 형성된다.

또한, 상기한 지지프레임(20)의 상부에는 구동부(30)가 구비되고, 이 구동부(30)의 상부에는 의자(10)가 구비되는 바, 이 의자(10)는 통상적인 자동차의시트조절수단과 같이 사람의 신체에 따라서 전,후 조절이 가능하게 구비되고, 그 전방부와 일측부에는 각각 컴퓨터와 조정레버가 설치되어 있다.

한편, 상기한 구동부(30)는 지지프레임(20)상에 설치되어서 의자(10)를 회전 및 승강시켜서 유동시키도록 구비된다.

또한, 상기한 구동부(30)는 크게 베이스플레이트(31), 디스크플레이트(32), 하판플레이트(33), 회전수단(35), 상판플레이트(36), 액츄에이터(40), 구동수단(70), 유동판(39) 등으로 대별되어 이루어진다.

상기한 베이스플레이트(31)는 지지프레임(20)상에 고정되어 설치되고, 이 베이스플레이트(31)의 상면에는 소정거리 이격된 상태로 일체로 형성된 디스크플레이트(32)가 구비된다.

또한, 상기한 디스크플레이트(32)의 상부에는 소정거리 이격된 상태로 회전가능하게 설치된 하판플레이트(33)가 구비되되, 이 하판플레이트(33)와 디스크플레이트(32) 사이의 연결부에는 베어링(미도시)이 구비됨이 바람직하다.

상기한 하판플레이트(33)는 그 외주연부에 액츄에이터(40)의 유동에 간섭되지 않도록 절개된 절개부(34)가 다수개로 형성되고, 이 절개부(34) 사이의 일측에는 회전수단(35)이 구비된다.

상기한 회전수단(35)은 하판플레이트(33)의 상면에 정.역회전 가능한 회전모터(35a)가 구비되고, 이 회전모터(35a)의 하단부에는 회전모터(35a)에 의해서 구동되도록 된 롤러(35b)가 구비되며, 이 롤러(35b)는 디스크플레이트(32)의 외주연상에서 구름되도록 접하여서 구비된다.

한편, 상기한 하판플레이트(33)의 상부에는 다수의 봉부재로서 이격되어 일체로 형성된 상판플레이트(36)가 구비되어 하판플레이트(33)와 같이 연동된다.

상기한 상판플레이트(36)의 외주연상에는 120도 간격으로 이격되어서 구비된 세개의 액츄에이터(40)가 각각 회전가능하게 힌지되고, 이와 같이 구비된 각각의 액츄에이터(40)는 하나 내지는 모든 액츄에이터(40)가 선택적으로 작동되도록 제어된다.

상기와 같이 구비된 액츄에이터(40)는 상판플레이트(36)에 고정되어 있는 힌지브라켓(37)에 하우징(41)의 일측이 힌지핀(38)으로서 회전가능하게 힌지되되, 이와 같이 힌지된 액츄에이터(40)의 회전방향은 상판플레이트(36)의 중심부와 외주연 방향으로 회전가능하게 구비된다.

한편, 상기한 액츄에이터(40)는 대략 사각형상으로서 형성되어 그 내부의 노출을 방지하도록 외관을 이루는 하우징(41)이 구비된다.

상기한 하우징(41)의 상부에는 피스톤(47)이 하우징(41)을 관통하여서 구비되고, 이 하우징(41)의 외부로 관통된 피스톤(47)의 외주연부에는 나사 결합된 볼조인트(48a)를 매개로 지지판(48)이 구비되고, 이 지지판(48)과 이격된 피스톤(47)의 상부에는 지지판(48)의 이탈을 방지하도록 된 로크너트(49)가 체결되어 구비된다.

상기한 지지판(48)과 하우징(41) 사이에는 하우징(41)의 외측으로 돌출된 피스톤(47)에 삽입되어서 지지판(48)의 회동시 이의 충격을 완화시키도록 된 압축스프링으로 이루어진 탄성부재(48b)가 구비된다.

상기한 탄성부재(48b)는 그 양단부가 각각 지지판(48)의 하면과, 하우징(41)의 상면에 고정되어 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기한 피스톤(47)의 하부에는 그 상,하단부에 소단부(45b)와 대단부(45a)를 갖는 커넥팅로드(45)가 회전가능하게 힌지되어서 구비되되, 이 커넥팅로드(45)는 그 상단부의 소단부(45b)가 피스톤(47)의 하단부에 삽입되어서 힌지핀(46)으로서 회전가능하게 힌지되어 결합된다.

한편, 상기한 힌지핀(46)은 하우징(41)의 양측 내벽에 종방향으로 요설된 가이드홈(41a)에 그 양단부가 삽입되어서 피스톤(47) 및 커넥팅로드(45)가 승강될 때에 가이드홈(41a)에 의해 가이드되므로써 승강되는 피스톤(47) 및 커넥팅로드(45)의 편심을 방지하게 된다.

또한, 상기한 커넥팅로드(45) 하단부의 대단부(45a)에는 하우징(41)에 회전가능하게 힌지되어 있는 복수개의 크랭크캠(42)(43)이 구비된다.

상기한 크랭크캠(42)(43)은 커넥팅로드(45)의 대단부(45a)에 힌지핀(44)을 매개로 편심되게 힌지되고, 일측의 크랭크캠(43)에는 피스톤(47) 및 커넥팅로드(45)를 승강시키도록 된 구동수단(70)이 하우징(41)의 외측면에 착탈가능하게 결합되고, 타측의 크랭크캠(42)에는 검출수단(50)이 하우징(41)의 외측면에 구비된다.

한편, 상기한 구동수단(70)은 웜휠(71)과, 웜기어(74), 구동모터(75), 냉각팬(76)으로 이루어진다.

상기한 웜휠(71)은 일측의 크랭크캠(43)에 결합되어 구비되되, 이크랭크캠(43)의 일면 중앙부에는 하우징(41)의 외측으로 관통되어서 그 일면에 요설된 요홈(60a)을 갖는 커플러(60)가 크랭크캠(43)과 같이 연동되도록 일체로 형성되고, 이에 대응한 웜휠(71)에는 커플러(60)의 요홈(60a)에 삽입되어 결합되도록 된 돌출부(73a)를 갖는 커플러(73)가 연동축(72)을 매개로 웜휠(71)과 같이 연동되도록 일체로 형성되어 구비된다.

따라서, 상기한 구동수단(70)의 정비나 유지보수시에 탈거된 구동수단(70)을 간편하게 액츄에이터(40)에 연결할 수 있게 되어 이의 정비성 및 조립성, 작업성이 향상된다.

한편, 상기와 같이 구비된 웜휠(71)의 기어부에는 웜기어(74)가 치합되어 구비되고, 이 웜기어(74)에는 웜기어(74)를 구동시키도록 된 정.역회전이 가능한 구동모터(75)가 구비되며, 이 구동모터(75)의 하부에는 구동모터(75)의 과열을 방지하도록 열을 외부로 방열시키는 냉각팬(76)이 구비된다.

이와 같이 이루어진 구동수단(70)의 웜휠(71)과, 웜기어(74)는 기어박스내에 내장되어서 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기한 검출수단(50)은 유동하는 의자의 현상태를 감지하도록 한 것으로서, 액츄에이터(40)의 초기 설치를 용이케 하고, 액츄에이터(40)를 작동후에 원위치로 신속하게 복귀시킬 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 검출수단(50)은 피스톤(47)의 상사점과 하사점을 검출하고, 작동상태에서의 임의의 위치값은 엔코더(미도시)에 의해서 검출하도록 구성된다.

이러한 검출수단(50)은 타측의 크랭크캠(42)의 일면 중앙부에 크랭크캠(42)과 같이 연동되도록 형성되어서 하우징(41)을 관통한 검출플레이트(51)가 구비되고, 이 검출플레이트(51)의 외주연부에는 단차진 단차부(52)가 형성된다.

상기한 검출플레이트(51)와 이격된 상,하부의 하우징(41)에는 검출센서(53)(54)가 구비되어서 크랭크캠(42)과 같이 회전되는 검출플레이트(51)의 단차부(52)를 감지하도록 구비된다.

상기한 검출센서(53)(54)는 어느 것을 사용하여도 무방하나, 본 실시예에서는 검출센서(53)(54)에 판스프링(53a)(54a)이 구비되어서 회전되는 검출플레이트(51)의 외주연부가 판스프링(53a)(54a)에 접한 상태는, 검출센서(53)(54)의 스위칭이 온(ON)된 상태이고, 단차부(52)가 접한 상태는 오프(OFF)된 상태가 되도록 구성된다.

한편, 상기와 같이 이루어진 구동부(30)의 상부에는 의자(10)가 안착되어 고정되는 유동판(39)이 구비된다.

상기한 유동판(39)에는 액츄에이터(40)의 피스톤(47)에 삽입되도록 된 장착공(39a)이 관통.형성되고, 이 장착공(39a)을 매개로 유동판(39)은 액츄에이터(40)의 피스톤(47)에 삽입되면서 지지판(48)에 고정되어 구비된다.

이와 같이 고정된 유동판(39)의 상면에는 의자(10)가 브라켓을 매개로 고정되어 구비된다.

한편, 전술한 바와 같이 이루어진 구동부(30)는 그 외관을 이루는 커버(30a)에 의해서 보호되고, 이 구동부(30)와 유동판(39) 사이에는 유동되는 의자(10)의 변위에 따라서 신축되는 벨로우즈(30b)에 의해서 보호된다.

또한, 본 발명에 따른 액츄에이터(40)는 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이, 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 것으로서, 위 도면은 크랭크캠(42)(43)의 회전에 따른 스트로크의 양을 나타낸 것이다.

상기한 크랭크캠(42)(43)의 지름을 16등분 하였을 때 이루는 각은 11.25도로 모두 같지만, 회전각도에 따른 각 행정거리의 위치에 따라서 등가감속비가 다르다는 것을 알 수 있다.

그리고, 상기한 크랭크캠(42)(43)이 180도로 정.역회전하여 반복운동을 하면, 첨부도면에 나타난 바와 같이 피스톤(47)과 커넥팅로드(45)가 가감속 곡선을 그리며 운동하게 되는 것이다.

이와 같은 가감속의 곡선운동을 하는 액츄에이터(40)는 기존의 유압실린더 또는 공압실린더 방식의 액츄에이터나 랙과 피니언 방식의 액츄에이터에서는 이룰 수 없는 운동방식인 것으로서, 정밀한 수치제어가 요구되지 않는 모션베이스류의 게임기에서는 기존의 액츄에이터보다는 저렴한 가격으로 적용가능하고, 이의 제어프로그램도 매우 간단해 지는 장점이 있다.

또한, 상기한 시뮬레이터(2)의 작동은 의자(10)에 구비된 컴퓨터나 별도의 콘트롤러에 의해서 제어됨이 바람직하고, 조정기에 의해서 조정되도록 구성된다.

또한, 상기한 구동모터(75)와 회전모터(35a)는 서보모터로 이루어짐이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 시뮬레이터(2)의 작동은하판플레이트(33)상에 구비된 회전모터(35a)가 구동되면, 이 회전모터(35a)의 하단부에 구비된 롤러(35b)가 디스크플레이트(32)의 외주연에 접한 상태로 회전되면서 구름되어 시뮬레이터(2)의 구동부(30) 및 의자(10)가 디스크플레이트(32)상에서 회전되게 된다.

상기와 같이 회전되는 구동부(30) 및 의자(10)는 회전모터(35a)의 정.역회전 구동에 의해서 정.역회전되며, 구동부(30)의 하판플레이트(33)는 디스크플레이트(32)상에서 회전되되, 이 디스크플레이트(32)와의 사이에 구비된 베어링에 의해서 원활한 회전이 이루어지게 된다.

또한, 상기와 같이 회전되는 시뮬레이터(2)의 상판플레이트(36)상에 구비된 액츄에이터(40)는 이 액츄에이터(40)의 일측에 구비된 구동수단(70)에 의해서 상판플레이트(36)의 상부에 구비된 유동판(39)과 의자(10)를 상,하로 유동시키게 된다.

이때, 상기와 같이 상,하로 유동되는 유동판(39)과 의자(10)는 각각의 액츄에이터(40)가 별도로 작동되므로써 다양한 변위를 그리며 유동하게 된다.

한편, 상기한 구동수단(70)의 정.역회전 가능한 구동모터(75)가 구동되면, 구동모터(75)의 상단부에 구비된 웜기어(74)가 회전 구동되고, 이 웜기어(74)의 회전 구동에 의해서 이에 치합되어 있는 웜휠(71)이 회전 구동하게 된다.

그러면, 상기한 웜휠(71)의 일측면 중앙부에 연동축(72)으로서 일체로 형성된 커플러(73)의 돌출부(73a)가 액츄에이터(40) 일측의 크랭크캠(43) 중앙부에 일체로 형성된 커플러(60)의 요홈(60a)에 결합되어 있으므로써 크랭크캠(43)을 회전 구동시키게 된다.

상기와 같이 회전 구동되는 크랭크캠(43)은 힌지핀(44)을 매개로 반대편에 구비된 크랭크캠(42)과 같이 연동되어서 회전 구동되며, 크랭크캠(42)(43)의 회전 구동에 의해서 양 크랭크캠(42)(43)을 연결하는 힌지핀(44)상에 그 하단부의 대단부(45a)가 회전가능하게 힌지된 커넥팅로드(45)가 연동되면서 크랭크캠(42)(43)의 회전운동을 상,하 왕복운동으로 변환시키게 된다.

상기한 커넥팅로드(45)의 상,하 왕복운동에 의해서 이 커넥팅로드(45) 상단부의 소단부(45b)에 힌지핀(46)을 매개로 회전가능하게 구비된 피스톤(47)이 커넥팅로드(45)와 같이 연동되어 상,하 왕복운동을 하게 된다.

이때, 상기한 커넥팅로드(45)의 소단부(45b)에 힌지되어 있는 힌지핀(46)의 양단부는 액츄에이터(40)의 하우징(41)에 요설된 가이드홈(41a)에 의해서 가이드되어 안정적으로 상,하 왕복운동을 행하게 되므로써 커넥팅로드(45)와 피스톤(47)의 편심을 방지하게 된다.

또한, 상기와 같이 상,하 왕복운동을 하는 피스톤(47)에 의해서 이 피스톤(47)의 상단부에 볼조인트(48a)를 매개로 구비된 지지판(48)상에 결합.고정되어 있는 유동판(39)이 상,하 왕복운동을 하게 된다.

상기와 같이 유동되는 유동판(39)은 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 액츄에이터(40)만 작동되었을 시에는 이 작동된 액츄에이터(40)에 구비된 피스톤(47)이 상승되면서 이 피스톤(47)의 상단부에 나사 결합된 볼조인트(48a)를 매개로 구비된 지지판(48)이 상승되면서 이 지지판(48)이 볼조인트(48a)상에서 소정의 각도로 기울어지면서 유동판(39)을 기울게 한다.

따라서, 상기와 같이 작동되는 액츄에이터(40)에 의해서 유동판(39)은 가감속되면서 다양한 곡선을 그리며 유동하게 된다.

또한, 상기한 지지판(48)이 전술한 바와 같이 기울어져 작동될 시에는 지지판(48)과 하우징(41) 사이에 구비된 압축스프링으로 이루어진 탄성부재(48b)에 의해서 의자(10)에서 가해지는 하중에 의한 충격을 완화시키게 된다.

한편, 상기와 같이 하나 내지는 모두가 동시에 작동되는 액츄에이터(40)의 구동과 아울러 이 액츄에이터(40)가 상판플레이트(36)상에 120도 간격으로 각각 이격되어서 각각의 액츄에이터(40)가 상판플레이트(36)의 힌지브라켓(37)상에 힌지핀(38)을 매개로 회전가능하게 힌지되어 있으므로, 지지판(48)에 의해서 다양한 변위를 그리며 유동되는 유동판(39)의 각도를 상기한 액츄에이터(40)가 상판플레이트(36)의 중앙부 내지는 외주연부로 회전되면서 더 보상하여 주므로써 의자(10)의 운동을 다이나믹하게 재현하게 된다.

즉, 상기한 각각의 액츄에이터(40)는 구동수단(70)이 컴퓨터나 별도의 콘트롤러에 입력된 프로그램에 따라 제어되므로써 하나 내지는 모든 액츄에이터(40)가 선택적으로 구동됨과 아울러 회전수단(35)의 구동에 의해서 의자(10)의 위치가 삼차원의 공간좌표에서 다양하게 변화되어 가상현실상에서의 움직임을 다이나믹하게 재현하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 작동되는 각각의 액츄에이터(40)는 그 일측에 구비된 검출수단(50)에 의해서 현 작동상태가 컴퓨터나 콘트롤러에 입력되어 감지된다.

이는, 상기한 검출수단(50)의 검출플레이트(51)가 크랭크캠(42)과 같이 회전되면서 검출플레이트(51)의 상,하부에 이격되게 구비된 검출센서(53)(54)의 판스프링(53a)(54a)이 검출플레이트(51)의 외주연에 접한 상태로서, 검출센서(53)(54)의 판스프링(53a)(54a)이 검출플레이트(51)의 외주연에 접한 상태에서는 검출센서(53)(54)의 접점이 온(ON)된 상태가 되고, 검출플레이트(51)의 단차부(52)가 접할 시에는 검출센서(53)(54)의 접점이 오프(OFF)된 상태가 되며, 단차부(52)의 임의의 값은 도시되지는 않았지만 엔코더에 의해서 감지된다.

따라서, 상기와 같이 유동판(39)과 의자(10)를 유동시키는 액츄에이터(40)는 시뮬레이터(2)의 작동후에 검출수단(50)에 의해서 구동수단(70)이 제어되어 피스톤(47)과 커넥팅로드(45)는 하사점으로 위치하게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 가상현실 체감용 시뮬레이터는 크랭크형의 액츄에이터를 구성하여서 의자의 유동을 가감시켜서 현실감을 증대시키고, 의자의 동적 변화와 가감속이 부드럽고 신속하게 이루어지며, 액츄에이터의 구조가 단순화되고, 액츄에이터의 생산원가가 절감되어 저가의 시뮬레이터를 공급할 수 있는 유용한 것이다.

Claims

가상현실 체감용 시뮬레이터에 있어서,

그 하단부에 구비된 지지프레임(20)과;

상기 지지프레임(20)의 상부에 베이스플레이트(31)를 매개로 이격되게 설치된 디스크플레이트(32)와;

상기 디스크플레이트(32)의 상부에 회전가능하게 결합되어서 구비되고, 그 일측에는 회전수단(35)이 구비되어 있는 하판플레이트(33)와;

상기 하판플레이트(33)의 상부에 이격되게 구비되어서 연동되도록 된 상판플레이트(36)와;

상기 상판플레이트(36)의 외주연에 이 상판플레이트(36)의 중심과 외주연측으로 회동가능하도록 힌지되고, 그 상부에는 승강가능한 피스톤(47)이 구비되며, 하부에는 피스톤(47)을 승강시키도록 된 구동수단(70)이 구비되어 있는 다수의 액츄에이터(40)와;

상기 액츄에이터(40)의 피스톤(47)상에 나사 결합되어 고정된 볼조인트(48a)를 매개로 회동가능하게 구비된 지지판(48)과;

상기 피스톤(47)에 관통되어서 지지판(48)의 상부에 결합되어 구비되고, 그 상부에는 사람이 앉을 수 있도록 된 의자(10)가 구비되어 있는 유동판(39);을 포함하여 이루어진 시뮬레이터(2);를 구성한 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 회전수단(35)은 하판플레이트(33)의 일측 상부에 구비된 정.역회전 가능한 회전모터(35a)와;

상기 회전모터(35a)에 회전가능하게 구비되어서 디스크플레이트(32)의 외주연에 구름가능하게 접하여 구비된 롤러(35b);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 액츄에이터(40)는 그 외관을 이루는 하우징(41)과;

상기 하우징(41)의 상부를 관통하여서 구비되고, 하우징(41) 외부로 관통된 외주연에는 나사 결합된 볼조인트(48a)를 매개로 지지판(48)이 구비되어 있는 피스톤(47)과;

상기 피스톤(47)의 하부에 그 상부의 소단부(45b)가 힌지핀(46)을 매개로 회전가능하게 힌지되어 구비된 커넥팅로드(45)와;

상기 커넥팅로드(45) 하부의 대단부(45a) 양측에 힌지핀(44)을 매개로 편심되게 힌지되고, 그 일측에는 피스톤(47) 및 커넥팅로드(45)를 승강시키도록 된 구동수단(70)이 구비되며, 타측에는 검출수단(50)이 구비된 크랭크캠(43)(42);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 3 항에 있어서,

상기 하우징(41)의 양측 내벽에는 상,하로 승강되는 커넥팅로드(45)의 소단부(45b)에 힌지된 힌지핀(46)의 양단부가 삽입되어서 피스톤(47) 및 커넥팅로드(45)를 가이드하도록 종방향으로 요설된 가이드홈(41a)이 형성된 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 3 항에 있어서,

상기 지지판(48)과 하우징(41) 사이에는 피스톤(47)에 삽입되어서 지지판(48)의 회동시 이의 충격을 완화시키도록 된 탄성부재(48b)가 구비된 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 구동수단(70)은 하우징(41)의 외측면에 착탈가능하게 구비되되, 이 구동수단(70)은 일측의 크랭크캠(43)에 연결된 웜휠(71)과;

상기 웜휠(71)에 치합되어서 구동되는 웜기어(74)와;

상기 웜기어(74)를 구동시키도록 구비된 정.역회전 가능한 구동모터(75)와;

상기 구동모터(75)의 하부에 구비되어서 구동모터(75)의 과열을 방지하도록 된 냉각팬(76);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 6 항에 있어서,

상기 일측의 크랭크캠(43)과 웜휠(71)은 이의 결합 및 분리가 용이케 이루어지도록 상기 크랭크캠(43)에는 하우징(41) 외측으로 관통되어서 그 일면에 요설된 요홈(60a)을 갖는 커플러(60)가 크랭크캠(43)과 같이 연동되도록 형성되고,

상기 커플러(60)에 대응한 웜휠(71)에는 커플러(60)의 요홈(60a)에 삽입되어 결합되도록 된 돌출부(73a)를 갖는 커플러(73)가 웜휠(71)과 같이 연동되도록 형성된 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.
제 3 항에 있어서,

상기 일측의 크랭크캠(42)에는 유동되는 의자(10)의 현상태를 감지할 수 있도록 된 검출수단(50)이 구비되되, 이 검출수단(50)은 크랭크캠(42)의 일면에 하우징(41)을 관통하여서 크랭크캠(42)과 같이 연동되도록 형성된 검출플레이트(51)와;

상기 검출플레이트(51)의 외주연부 일측에 단차져서 형성된 단차부(52)와;

상기 검출플레이트(51)와 이격된 상,하부에 구비되어서 크랭크캠(42)과 같이 회전되는 검출플레이트(51)의 단차부(52)를 감지하도록 된 검출센서(53)(54);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가상현실 체감용 시뮬레이터.