KR20190062996A - 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치 - Google Patents

Abstract

3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치가 제공된다. 하부 베이스는 가상 체험 장치를 지지하고, 가상 체험 기기는, 체험자의 양쪽 발을 고정시키는 발고정부와, 체험자가 서 있는 상태에서 체험자의 양쪽 팔을 고정시키는 다수의 안전바들과, 발고정부와 다수의 안전바들에 의해 고정된 체험자를 피치(pitch) 방향, 요(yaw) 방향 및 롤(roll) 방향으로 이동시키기 위해 각각 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동하는 제1 내지 제3회전판들과, 상제1 내지 제3회전판들을 각각 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동시키는 제1 내지 제3모터들과, 하부 베이스의 상부에서 이격되어 하부 베이스와 평행하도록 구비되며, 일단은 제1 내지 제3회전판들 중 적어도 하나 및 제1 및 제2모터들 중 적어도 하나와 유기적으로 연결되어 중심을 유지하도록 지지하는 중심축과, 중심축의 타단과 볼 베어링 유니트에 의해 고정되는 상부 이동판을 포함하여 체험자를 이동시키며, 지지 프레임은 상부 이동판이 안착되며, 가상 체험 기기를 지지할 수 있다.

Description

3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치{Virtual reality experience apparatus for 3D simulation}

본 발명은 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피치 방향, 요 방향, 롤 방향 및 히브 방향으로 이동하면서 3D 시뮬레이션과 가상 체험을 병행할 수 있는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치에 관한 것이다.

FPS(First Person Shooting) 게임은 게임 플레이어가 1인칭 시점으로 게임을 플레이하는 슈팅 게임으로, 게임 화면이 진행되는 동안 자기가 직접 게임을 하고 있다는 상상을 하게 해주는 게임 장르이다.

초기에는 주로 2차원 평면에서 비행선이 등장하는 등 단순한 형태의 FPS 게임이 주를 이루었으나, 컴퓨터의 성능과 기술의 발달로 슈팅 게임 역시 3차원 모션을 활용하게 되었다.

한편, 시뮬레이터는 복잡한 작동, 환경 및 육안으로 확인하기 어려운 구조 등을 실제와 동일하게 재현하여 보여주는 프로그램 또는 이 프로그램이 탑재된 장치로서, HMD(Head Mounted Display)와 같은 디스플레이 장치를 이용하여 가상 현실(VR: virtual reality)을 체험하거나 게임을 체험하는데 사용될 수 있다.

가상현실은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들고, 이를 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황?환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다.

이러한 가상현실은 인공현실(artificial reality), 사이버 공간(cyberspace), 가상세계(virtual worlds), 가상환경(virtual environment), 합성환경(synthetic environment), 인공환경(artificial environment) 등이라고도 한다.

가상현실의 사용 목적은 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 그 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 해주는 것이다. 가상현실의 응용분야는 교육, 고급 프로그래밍, 원격조작, 원격위성 표면탐사, 탐사자료 분석, 과학적 시각화(scientific visualization) 등 다양하다. 구체적인 예로서, 탱크?항공기의 조종법 훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습, 게임 등 다양하다.

가상현실 시스템에서는 인간 참여자와 실제와 가상 작업공간이 하드웨어로 상호 연결된다. 또 가상적인 환경에서 일어나는 일을 참여자가 주로 시각으로 느끼도록 하며, 보조적으로 청각이나 촉각 등을 사용한다.

가상현실 시스템은 사용자의 시점이나 동작의 변화를 감지하여 그에 대응하는 적절한 변화를 가상환경에 줄 수도 있다. 또한 사용자에게 현장감과 실감을 높여 주기 위해서 입체표시장치, 두부장착교시장치(Head-Mounted Display) 등의 이펙터(effector) 등을 사용하며, 사용자의 반응을 감지하기 위해서 데이터 장갑(Data Glove), 두부위치센서 등의 센서를 사용하기도 한다.

이러한 가상현실을 체험하기 위한 다양한 시뮬레이션 게임 또는 장치는 널리 대중화되어 있다. 그러나, 기존의 가상현실을 체험하기 위한 장치는 조작성의 편리, 장치 탑승 시 안정성은 향상시키면서 직관성은 향상시키는 데에 한계가 있어, 결과적으로 3차원의 실감나는 시뮬레이션을 통한 체험을 재현하는 데에 한계가 있다.

국내 공개특허 제10-2004-0088327호(2004.10.16. 공개)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 장치 탑승 시 안정성은 향상시키면서 3차원 시뮬레이션을 통한 실감나는 체험이 가능하도록 하기 위한 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치를 제시하는 데 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치는, 상기 가상 체험 장치를 지지하는 하부 베이스; 상기 체험자의 양쪽 발을 고정시키는 발고정부와, 상기 체험자가 서 있는 상태에서 체험자의 양쪽 팔을 고정시키는 다수의 안전바들과, 상기 발고정부와 다수의 안전바들에 의해 고정된 체험자를 피치(pitch) 방향, 요(yaw) 방향 및 롤(roll) 방향으로 이동시키기 위해 각각 상기 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동하는 제1 내지 제3회전판들과, 상기 제1 내지 제3회전판들을 각각 상기 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동시키는 제1 내지 제3모터들과, 상기 하부 베이스의 상부에서 이격되어 상기 하부 베이스와 평행하도록 구비되며, 일단은 상기 제1 내지 제3회전판들 중 적어도 하나 및 상기 제1 및 제2모터들 중 적어도 하나와 유기적으로 연결되어 중심을 유지하도록 지지하는 중심축과, 상기 중심축의 타단과 볼 베어링 유니트에 의해 고정되는 상부 이동판을 포함하여 상기 체험자를 이동시키는 가상 체험 기기; 및 상기 상부 이동판이 안착되며, 상기 가상 체험 기기를 지지하는 지지 프레임;을 포함할 수 있다.

상기 가상 체험 기기는, 상기 상부 이동판의 하면 모서리에 구비되는 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들; 상기 상부 이동판의 내부에 구비되는 적어도 하나의 볼스크류; 및 상기 적어도 하나의 볼스크류를 히브(Heave) 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 제4모터;를 더 포함하고, 상기 상부 이동판에 의해 상기 지지 프레임에 안착된 상기 가상 체험 기기는 상기 적어도 하나의 제4모터 및 적어도 하나의 볼스크류에 의해 상기 히브 방향으로 설정된 길이만큼 이동할 수 있다.

상기 가상 체험 기기는, 상기 제1 내지 제4리지어부싱 샤프트들과 적어도 하나의 볼스크류가 관통하는 다수의 관통홀들을 포함하고, 상기 지지 프레임의 내부에 상기 상부 이동판 및 상기 하부 베이스와 평행하도록 구비되는 볼스크류 지지판;을 더 포함하고, 상기 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들은 다수의 리니어부싱들을 통해 상기 볼스크류 지지판을 관통하고, 상기 적어도 하나의 볼스크류는 너트에 의해 상기 볼스크류 지지판에서 체결될 수 있다.

상기 가상 체험 기기는, 피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호를 동시에 또는 개별적으로 상기 제1 내지 제4모터들에게 출력하는 전자 장치;를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제4모터들은 상기 피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호에 따라 각각 설정된 각도 및 설정된 길이만큼 이동하도록 상기 제1 내지 제3회전판들 및 적어도 하나의 볼스크류를 구동할 수 있다.

상기 제1모터는 제1관절에 의해 상기 제1회전판과 연결되어, 상기 제1회전판이 피치 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며, 상기 제2모터는 제2관절에 의해 상기 제2회전판과 연결되어, 상기 제2회전판이 요 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며, 상기 제3모터는 상기 제3회전판과 전기적으로 연결되어, 상기 제3회전판이 롤 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며, 상기 제1회전판, 상기 제1관절, 상기 제2회전판, 상기 제2관절, 상기 제3회전판, 상기 중심축 및 상기 제3모터는 상기 중심축의 길이방향을 따라 1열 배열될 수 있다.

상기 제1모터는 상기 제1관절의 측면에 구비되고, 상기 제2모터는 상기 제2관절의 상면에 구비되고, 상기 제3회전판은 상기 중심축의 일단에 구비되고, 상기 제3모터는 상기 중심축의 타단에 구비될 수 있다.

상기 가상 체험 기기는, 상기 체험자의 체형에 따라 상기 다수의 안전바들이 이동하는 안전바 이동 레일;을 더 포함하고, 상기 제1회전판은 상기 체험자의 등과 대향하도록 상기 안전바 이동 레일의 가운데에 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 가상현실체험과 3차원 시뮬레이션 체험을 동시에 진행하면서, 체험자가 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw), 및 히브(Heave) 방향으로 동시에 또는 각각 이동하도록 함으로써 실감나는 3차원 시뮬레이션을 통한 가상 체험이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치의 정면 사시도와 후면 사시도를 도시한 도면,
도 3은 상부 케이스, 좌측 케이스, 우측 케이스 및 후면 케이스가 분해된 가상 체험 장치의 사시도를 도시한 도면,
도 4는 도 3에서 지지 프레임이 더 분해된 가상 체험 장치의 좌측 사시도를 도시한 도면,
도 5는 지지 프레임이 더 분해된 가상 체험 장치의 우측 사시도를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 체험 기기가 히브 방향으로 부양한 실시 예를 도시한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.

어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치(10)의 정면 사시도와 후면 사시도를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가상 체험 장치(10)는 외부 디스플레이 장치(100), 하부 베이스(200), 가상 체험 기기(300), 지지 프레임(400), 상부 케이스(500), 좌측 케이스(600), 우측 케이스(700) 및 후면 케이스(800)를 포함할 수 있다.

외부 디스플레이 장치(100)는 체험자의 움직임에 대응하는 3D 영상을 표시하거나, 체험자가 체험하고 있는 가상 비행 시뮬레이터와 FPS 게임을 병합한 3 영상을 표시할 수 있다. 외부 디스플레이 장치(100)는 체험자를 향하도록 배치될 수도 있다.

하부 베이스(200)는 가상 체험 장치(10)를 지지하는 기본 베이스이다.

가상 체험 기기(300)는 체험자가 HMD(Head-Mounted Display)와 같은 장치를 통해 비행 시뮬레이션과 같은 3D 체험과 FPS(First Person Shooting) 게임이 가능하도록 하는 장치이다. 이를 위하여, 가상 체험 장치(10)는 체험자를 피치(pitch) 방향, 요(yaw) 방향, 롤(roll) 방향, 및 히브(Heave) 방향으로 이동 및/또는 회전시킬 수 있다.

지지 프레임(400)은 가상 체험 기기(300) 중 일부(예를 들어, 상부 이동판(355))가 안착되도록 하여 가상 체험 기기(300)를 지지할 수 있다.

가상 체험 기기(300)는 하부 베이스(200)와 일면도 맞닿지 않은 상태, 즉, 하부 베이스(200)로부터 이격된 상태를 유지할 수 있다. 다만, 예를 들어, 가상 체험 기기(300)의 상부 이동판(355)이 지지 프레임(400)에 안착되고, 후술할 적어도 하나의 볼스크류(380)가 볼스크류 너트(385)에 의해 지지 프레임(400)에 체결되어 있을 수 있다.

상부 케이스(500)는 가상 체험 기기(300)의 상부에 케이싱되어, 가상 체험 기기(300)가 정해진 높이만큼 히브(Heave) 방향으로 상향 시 함께 부양될 수 있다.

좌측 케이스(600)와 우측 케이스(700)는 가상 체험 기기(300)의 좌측면과 우측면에 케이싱되며, 후면 케이스(800)는 후면에 케이싱되어 가상 체험 기기(300)의 균형을 유지하면서 기울어지거나 넘어지지 않도록 가상 체험 기기(300)를 지지할 수 있다. 이를 위해 좌측 케이스(600)와 우측 케이스(700)는 지지 프레임(400)의 상면의 좌측과 우측 일부를 누르는 형태로 설치될 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가상 체험 기기(300)를 자세히 설명한다.

도 3은 상부 케이스(400), 좌측 케이스(600), 우측 케이스(700) 및 후면 케이스(800)가 분해된 가상 체험 장치(10)의 사시도를 도시한 도면, 도 4는 도 3에서 지지 프레임(400)이 더 분해된 가상 체험 장치(10)의 좌측 사시도를 도시한 도면, 도 5는 지지 프레임(400)이 더 분해된 가상 체험 장치(10)의 우측 사시도를 도시한 도면이다. 도 5의 경우, 설명의 편의를 위해 제1 내지 제3회전판들(331, 332, 333), 상부 이동판(355) 및 볼스크류 지지판(390)에 상이한 색상을 표기한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가상 체험 기기(300)는 발고정부(305), 다수의 안전바들(310, 315), 다수의 안전바 이동 레일들(320, 325), 제1 내지 제3회전판들(331, 332, 333), 제1 및 제2관절들(336, 337), 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344), 중심축(350), 상부 이동판(355), 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들(361, 362, 363, 364), 제1 내지 제4리니어 부싱들(371, 372, 373, 374), 볼스크류(380), 볼스크류 너트(385), 볼스크류 지지판(390), HSP(392), 전장박스(394), 컴퓨터박스(396)를 포함할 수 있다.

발고정부(305)는 체험자의 양쪽 발을 고정시키는 발받침대와 발걸이를 포함할 수 있다.

몸체지지대(307)는 발고정부(305)와 안전바 이동 레일(325)의 중심부에 연결되어 체험자의 후면이 지지되도록 할 수 있다.

다수의 안전바들(310, 315)은 체험자가 발고정부(305)에 의해 서 있는 상태에서 체험자의 양쪽 팔을 고정시킬 수 있다. 도면에는 양쪽 팔을 지지하는 두 개의 안전바들(310, 315)이 도시되어 있으며, 체험자가 앞으로 기우는 것을 방지하기 위해 두 개의 안전바들(310, 315)의 하단에 연결된 보조 안전바(미도시)가 더 구비될 수도 있다.

다수의 안전바들(310, 315)은 체험자의 체형에 따라 다수의 안전바 이동 레일들(320, 325)을 따라 이동할 수 있다. 즉, 체험자는 발고정부(305)와 다수의 안전바들(310, 315)에 의해 고정된 자세를 확립한 후 다수의 안전바들(310, 315)을 체험자의 흉부 너비에 맞도록 이동시켜, 체험 자세의 편리함과 안전성을 확보한다.

다수의 안전바 이동 레일들(320, 325)은 리니어부싱 샤프트로 형성될 수 있다.

제1회전판(331)은 발고정부(305)와 다수의 안전바들(310, 315)에 의해 고정된 체험자를 피치(pitch) 방향으로 이동시키기 위해 피치 방향으로 이동 및/또는 회전할 수 있다. 제1회전판(331)은 체험자의 등과 대향하도록 다수의 안전바 이동 레일들(320, 325)의 가운데에 고정되도록 구비될 수 있다.

제2회전판(332)은 발고정부(305)와 다수의 안전바들(310, 315)에 의해 고정된 체험자를 요(yaw) 방향으로 이동시키기 위해 요 방향으로 이동 및/또는 회전할 수 있다.

제3회전판(333)은 발고정부(305)와 다수의 안전바들(310, 315)에 의해 고정된 체험자를 롤(roll) 방향으로 이동시키기 위해 롤 방향으로 이동 및/또는 회전할 수 있다.

제1관절(336)의 일측은 제1회전판(331)과 맞물리고, 타측은 제1모터(341)에 맞물리며, 제1모터(341)의 구동에 따라 설정된 피치 방향으로 설정된 각도만큼 이동 또는 회전하며, 이로써, 제1회전판(331)에 기대어 서 있는 체험자도 피치 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 제1모터(341)의 구동에 의해, 제1회전판(331), 제1관절(336), 다수의 안전바들(310, 315) 및 발고정부(305)가 피치 방향으로 이동할 수 있다.

제2관절(337)의 일측은 제2회전판(332)과 맞물리고, 타측은 제2모터(342)와 맞물리며, 제2모터(342)의 구동에 따라 요 방향으로 설정된 각도만큼 이동 또는 회전하며, 이로써, 제1회전판(331)에 기대어 서 있는 체험자도 피치 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 제2모터(342)의 구동에 의해, 제1회전판(331), 제2회전판(332), 제1관절(336), 제2관절(337), 제1모터(341), 다수의 안전바들(310, 315) 및 발고정부(305) 등도 요 방향으로 이동할 수 있다.

제1관절(336)의 외부는 제1자라바(340a)에 의해 커버링되고, 제2관절(337)의 외부는 제2자바라(340b)에 의해 커버링되며, 후술할 상부 이동판(355)의 외부는 제3자바라(340c)에 의해 커버링될 수 있다.

제1 내지 제3모터들(341, 342, 343)은 제1 내지 제3회전판들(331, 332, 333)을 각각 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동시키고, 제4모터(344)는 가상 체험 기기(300)를 히브 방향으로 이동시킬 수 있다. 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)은 서보 모터일 수 있다.

자세히 설명하면, 제1모터(341)는 제1관절(336)에 의해 제1회전판(331)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결되어, 제1회전판(331)이 피치 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 할 수 있다. 설정된 각도는 예를 들어, 피치 방향 중 앞으로 35도, 뒤로 20도일 수 있다.

제2모터(342)는 제2관절(337)에 의해 제2회전판(332)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결되어, 제2회전판(332)이 요 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 할 수 있다. 설정된 각도는 예를 들어, 요 방향으로 ±30도일 수 있다. 제2모터(342)는 SWST-ZW가 사용될 수도 있다.

제3모터(343)는 제3회전판(333)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결되어, 제3회전판(333)이 롤 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 할 수 있다. 설정된 각도는 예를 들어, 롤 방향으로 ±45도일 수 있다.

제4모터(344)는 볼스크류(380)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결되어, 볼스크류(380)가 히브 방향으로 설정된 길이만큼 이동하도록 할 수 있다. 설정된 길이는, 일 예로 최대 455mm일 수 있다.

상술한 설정된 각도들과 설정된 길이는 일 예로서, 이는 게임 레벨 또는 체험자의 숙련도에 따라 변경가능하다.

상술한 제1회전판(331), 제1관절(336), 제2회전판(332), 제2관절(337), 제3회전판(333), 중심축(350) 및 제3모터(343)는 중심축(350)의 길이방향을 따라 1열로 배열되는 형태를 가질 수 있다. 또한, 제1모터(341)는 제1관절(336)의 측면에 구비되고, 제2모터(342)는 제2관절(337)의 상면에 구비되어 있다. 또한, 제3회전판(333)은 중심축(350)의 일단에 구비되고, 제3모터(343)는 중심축(350)의 타단에 구비된다.

한편, 중심축(350)은 하부 베이스(200)의 상부에서 이격되어 하부 베이스(200)와 평행하도록 구비될 수 있다.

또한, 중심축(350)의 일단은 제1 내지 제3회전판들(331, 332, 333) 중 적어도 하나 및 제1 및 제2모터들(341, 342) 중 적어도 하나와 유기적으로 연결되고, 타단은 제3모터(343)와 연결되며, 타단의 하부는 상부 이동판(355)과 연결되어 중심을 유지하도록 지지할 수 있다.

상부 이동판(355)은 중심축(350)의 타단 하부에 적어도 하나의 볼 베어링 유니트(352)에 의해 고정될 수 있다. 상부 이동판(355)을 중심축(350)에 고정시키는 볼 베어링 유니트(352)는 예를 들어, UCP316규격이 사용될 수 있다.

볼스크류 지지판(390)은 지지 프레임(400)의 내부에 상부 이동판(355) 및 하부 베이스(200)와 평행하도록 구비될 수 있다. 볼스크류 지지판(390)은 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들(361, 362, 363, 364)과 적어도 하나의 볼스크류(380)가 관통하는 다수의 관통홀들(미도시)을 포함한다.

제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들(361, 362, 363, 364)은 상부 이동판(355)의 하면 모서리에 구비되며, 볼스크류 지지판(390)의 모서리에 구비된 관통홀들(미도시)에 형성된 제1 내지 제4리니어 부싱들(371, 372, 373, 374)을 통해 관통할 수 있다.

볼스크류(380)는 상부 이동판(355)의 내부에 구비되며, 볼스크류 너트(385)에 의해 볼스크류 지지판(390)의 내부(예를 들어, 중심)에 형성된 관통홀(미도시)에서 체결될 수 있다. 볼스크류(380)는 제4모터(344)에 의해 히브 방향으로 회전할 수 있다. 이로써, 상부 이동판(355)에 의해 지지 프레임(400)에 안착되어 있는 가상 체험 기기(300)는 제4모터(344)와 볼스크류(380)에 의해 히브 방향으로 설정된 길이만큼 상향할 수 있다.

예를 들어, 제4모터(344)가 볼스크류(380)를 돌려주면 볼스크류 너트(385)를 따라 볼스크류(380)가 올라가며, 이로써 상부 케이스(500)를 포함하는 가상 체험 기기(300)가 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들(361, 362, 363, 364)과 함께 올라가고 다시 내려올 수 있다. 따라서, 체험자는 설정된 길이만큼 부양하는 체험을 할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 체험 기기(300)가 히브 방향으로 부양한 실시 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 볼스크류(380)의 회전에 의해 중심축(350)과 유기적으로 연결된 구성요소들과 상부 케이스(500)와 HSP(392), 즉, 가상 체험 기기(300)가 히브 방향으로 상향된 상태를 보여준다.

다시 도 3을 참조하면, 전장박스(394)는 지지 프레임(400)의 좌측에 구비되며, 전기 공급 및 모터 컨트롤을 담당하는 어셈블리일 수 있다. 예를 들어, 전장박스(394)는 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)까지의 전원공급과 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344) 각각의 위치값을 확인한 데이터를 컴퓨터박스(396)로 데이터 케이블(미도시)를 통해 전송한다.

또한, 전장박스(394)는 윈드 이펙터(미도시), 사운드 이펙터(미도시) 등 시뮬레이션에 사용되는 각종 이펙터에게 전원을 공급한다.

또한, 전장박스(394)는 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)의 모터 회전값을 센싱한 결과의 집합지로서, 집합된 센싱 결과를 컴퓨터박스(396)로 전달한다. 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)의 내부에는 각각 홀센서(미도시)가 구비되어 각각 모터 회전값을 센싱한 후 전장박스(394)로 전송할 수 있다.

컴퓨터박스(396)는 지지 프레임(400)의 우측에 구비되며, 피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호를 동시에 또는 개별적으로 제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)에게 출력하는 전자 장치일 수 있다.

제1 내지 제4모터들(341, 342, 343, 344)은 피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호에 따라 각각 설정된 각도 및/또는 설정된 길이만큼 이동하도록 제1 내지 제3회전판들(331, 332, 333)과 볼스크류(380)를 구동제어할 수 있다.

또한, 컴퓨터박스(396)는 체험자가 체험하는 3D 시뮬레이션과 FPS 게임 영상을 체험자가 착용 중인 HMD(미도시) 및 외부 디스플레이 장치(100)로 출력하여 표시되도록 할 수 있다. 즉, 컴퓨터박스(396)는 전장박스(394)로부터의 센싱 결과에 따라 가상 체험 기기(300)의 구동을 제어하고, 비행 시뮬레이션과 같은 3D 시뮬레이션을 실행하면서 FPS가 가능하도록 모터 컨트롤과 영상 컨트롤을 할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 가상 체험 장치(10)는 체험자가 몸체지지대(307)에 의지하여 서 있는 상태에서 체험을 할 수 있다. 이와는 다른 실시 예로서, 가상 체험 장치(10)는 한 개 이상의 좌석을 더 포함할 수 있다. 한 개 이상의 좌석에는 발고정부(305), 안전바들(310, 315)이 구비될 수도 있다. 따라서, 체험자는 보다 안정적인 자세로 3D 시뮬레이션 체험을 할 수 있으며, 2인 이상이 동시에 체험을 공유할 수도 있다.

한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 가상 체험 장치 100: 외부 디스플레이 장치
200: 하부 베이스 300: 가상 체험 기기
305: 발고정부 310, 315: 다수의 안전바들
320, 325: 다수의 안전바 이동 레일들
331, 332, 333: 제1 내지 제3회전판들
336, 337: 제1 및 제2관절들
341, 342, 343, 344: 제1 내지 제4모터들
350: 중심축 355: 상부 이동판
361, 362, 363, 364: 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들
371, 372, 373, 374: 제1 내지 제4리니어 부싱들
380: 볼스크류 385: 볼스크류 너트
390: 볼스크류 지지판 400: 지지 프레임
500: 상부 케이스 600: 좌측 케이스
700: 우측 케이스 800: 후면 케이스

Claims (7)

1. 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치에 있어서,
   상기 가상 체험 장치를 지지하는 하부 베이스;
   상기 체험자의 양쪽 발을 고정시키는 발고정부와, 상기 체험자가 서 있는 상태에서 체험자의 양쪽 팔을 고정시키는 다수의 안전바들과, 상기 발고정부와 다수의 안전바들에 의해 고정된 체험자를 피치(pitch) 방향, 요(yaw) 방향 및 롤(roll) 방향으로 이동시키기 위해 각각 상기 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동하는 제1 내지 제3회전판들과, 상기 제1 내지 제3회전판들을 각각 상기 피치 방향, 요 방향 및 롤 방향으로 이동시키는 제1 내지 제3모터들과, 상기 하부 베이스의 상부에서 이격되어 상기 하부 베이스와 평행하도록 구비되며, 일단은 상기 제1 내지 제3회전판들 중 적어도 하나 및 상기 제1 및 제2모터들 중 적어도 하나와 유기적으로 연결되어 중심을 유지하도록 지지하는 중심축과, 상기 중심축의 타단과 볼 베어링 유니트에 의해 고정되는 상부 이동판을 포함하여 상기 체험자를 이동시키는 가상 체험 기기; 및
   상기 상부 이동판이 안착되며, 상기 가상 체험 기기를 지지하는 지지 프레임;을 포함하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가상 체험 기기는,
   상기 상부 이동판의 하면 모서리에 구비되는 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들;
   상기 상부 이동판의 내부에 구비되는 적어도 하나의 볼스크류; 및
   상기 적어도 하나의 볼스크류를 히브(Heave) 방향으로 이동시키는 적어도 하나의 제4모터;를 더 포함하고,
   상기 상부 이동판에 의해 상기 지지 프레임에 안착된 상기 가상 체험 기기는 상기 적어도 하나의 제4모터 및 적어도 하나의 볼스크류에 의해 상기 히브 방향으로 설정된 길이만큼 이동하는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가상 체험 기기는,
   상기 제1 내지 제4리지어부싱 샤프트들과 적어도 하나의 볼스크류가 관통하는 다수의 관통홀들을 포함하고, 상기 지지 프레임의 내부에 상기 상부 이동판 및 상기 하부 베이스와 평행하도록 구비되는 볼스크류 지지판;을 더 포함하고,
   상기 제1 내지 제4리니어부싱 샤프트들은 다수의 리니어부싱들을 통해 상기 볼스크류 지지판을 관통하고, 상기 적어도 하나의 볼스크류는 너트에 의해 상기 볼스크류 지지판에서 체결되는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 가상 체험 기기는,
   피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호를 동시에 또는 개별적으로 상기 제1 내지 제4모터들에게 출력하는 전자 장치;를 더 포함하고,
   상기 제1 내지 제4모터들은 상기 피치제어신호, 요제어신호, 롤제어신호 및 히브제어신호에 따라 각각 설정된 각도 및 설정된 길이만큼 이동하도록 상기 제1 내지 제3회전판들 및 적어도 하나의 볼스크류를 구동하는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1모터는 제1관절에 의해 상기 제1회전판과 연결되어, 상기 제1회전판이 피치 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며,
   상기 제2모터는 제2관절에 의해 상기 제2회전판과 연결되어, 상기 제2회전판이 요 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며,
   상기 제3모터는 상기 제3회전판과 전기적으로 연결되어, 상기 제3회전판이 롤 방향으로 설정된 각도만큼 이동하도록 하며,
   상기 제1회전판, 상기 제1관절, 상기 제2회전판, 상기 제2관절, 상기 제3회전판, 상기 중심축 및 상기 제3모터는 상기 중심축의 길이방향을 따라 1열 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1모터는 상기 제1관절의 측면에 구비되고, 상기 제2모터는 상기 제2관절의 상면에 구비되고, 상기 제3회전판은 상기 중심축의 일단에 구비되고, 상기 제3모터는 상기 중심축의 타단에 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가상 체험 기기는,
   상기 체험자의 체형에 따라 상기 다수의 안전바들이 이동하는 안전바 이동 레일;을 더 포함하고,
   상기 제1회전판은 상기 체험자의 등과 대향하도록 상기 안전바 이동 레일의 가운데에 구비되는 것을 특징으로 하는 3차원 시뮬레이션을 위한 가상 체험 장치.

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