(57)【要約】本発明は、ベースフレームと、前記ベースフレームの上側に位置してモニタ及びハンドルを支持する支持部材、上端が前記支持部材の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結され、下端が前記ベースフレームの後端にピッチング回転可能に連結され、第１駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の後端を上下運動させる第１リンク部と、上端が前記支持部材の左右両側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、下端が前記ベースフレームの左右側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、第２駆動手段と第３駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の左右両側を上下運動させる第２リング部と第３リンク部と、両側端が前記第１リンク部５０とベースフレーム１０にピッチング回転可能にそれぞれリンク連結され、第４駆動手段の動力を伝達して前記第１リンク部をピッチング回転運動させる第４リンク部と、を含んで構成される。【選択図】図３
2015513123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレームと、
前記ベースフレームの上側に位置してユーザが着席する椅子とユーザの操作による仮想環境を映像として提供するモニタ及び前記仮想環境を提供するためにユーザが操作するハンドルを支持する支持部材と、
上端が前記支持部材の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結され、下端が前記ベースフレームの後端にピッチング回転可能に連結され、第１駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の後端を上下運動させる第１リンク部と、
上端が前記支持部材の左右両側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、下端が前記ベースフレームの左右側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、第２駆動手段と第３駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の左右両側を上下運動させる第２リング部と第３リンク部と、
両側端が前記第１リンク部とベースフレームにピッチング回転可能にそれぞれリンク連結され、第４駆動手段の動力を伝達して前記第１リンク部をピッチング回転運動させる第４リンク部と、を含んで構成される、
モーションシミュレータ。
【請求項２】
前記第１駆動手段乃至第４駆動手段は前記ベースフレームの内部に具備されることを特徴とする請求項１に記載のモーションシミュレータ。
【請求項３】
前記第１リンク部は下端が前記ベースフレームにピッチング回転可能に連結された第１リンク部材と、前記第１駆動手段によって前記第１リンク部材の内部でスライド作動されて上端が前記支持部材にローリング及びピッチング回転可能に連結された第１ロードで形成され、
前記第２リンク部と第３リンク部は。下端が前記ベースフレームにローリング及びピッチング回転可能に連結された第２リンク部材と第３リンク部材、前記第２駆動手段及び第３駆動手段によって前記第２リンク部材と第３リンク部材の内部でスライド作動されて上端が前記支持部材にローリング及びピッチング回転可能に連結された第２ロードと第３ロードで形成され、
前記第４リンク部は、一側端が前記ベースフレームにピッチング回転可能に連結された第４リンク部材と、前記第４駆動手段によって前記第４リンク部材の内部でスライド作動されて前記第１リンク部材にピッチング回転可能に連結された第４ロードで形成されることを特徴とする請求項１に記載のモーションシミュレータ。
【請求項４】
前記支持部材は、後方に前記椅子が結合されて前方に前記モニタが結合される第１支持部材と前記ハンドルが結合されて前記第１支持部材に一体に結合された第２支持部材で形成され、
前記第１リンク部は前記第１支持部材の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結され、前記第２リンク部と第３リンク部は前記第２支持部材の左右両側端にローリング及びピッチング回転可能に連結されることを特徴とする請求項１に記載のモーションシミュレータ。
【請求項５】
上端が前記支持部材の前端にピッチング回転可能に連結され、下端が前記ベースフレームにピッチング回転可能に連結される第５リンク部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のモーションシミュレータ。
【請求項６】
前記第５リンク部は、所定の長さを有する第５リンク部材と、前記第５リンク部材の内部に挿入されて上下方向にスライド移動する第５ロードと、一側端が前記第５ロードの上端にピッチング回転可能に連結されて他側端が前記支持部材の前端に固定結合された第５上部連結部材と、一側端が前記第５リンク部材に連結されて前記第５リンク部材がピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレームに固定結合された第５下部連結部材で形成され、
前記第５ロードは前記第１駆動手段乃至第４駆動手段の駆動力による支持部材の運動によって上下移動することを特徴とする請求項５に記載のモーションシミュレータ。
【請求項７】
前記第１リンク部は、下端が前記ベースフレームにピッチング回転可能に連結された第１リンク部材と、前記第１駆動手段によって前記第１リンク部材の内部でスライド作動する第１ロードと、一側端が前記支持部材の後端にローリング回転可能に連結されて他側端が前記第１ロードにピッチング回転可能に連結される第１上部連結部材と、を含み、
前記第５リンク部は、所定の長さを有する第５リンク部材と、前記第５リンク部材の内部に挿入されて上下方向にスライド移動する第５ロードと、一側端が前記第５ロードの上端にピッチング回転可能に連結されて他側端が前記支持部材の前端に固定結合された第５上部連結部材と、一側端が前記第５リンク部材に連結されて前記第５リンク部材がピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレームに固定結合された第５下部連結部材で形成され、
前記第１上部連結部材と第５上部連結部材は同軸上に位置することを特徴とする請求項５に記載のモーションシミュレータ。
【請求項８】
前記第１リンク部材と第５リンク部材は下部の幅が上部に比べて広いことを特徴とする請求項７に記載のモーションシミュレータ。
【請求項９】
前記ベースフレームの下部を支持し、回転駆動手段の回転駆動力によって前記ベースフレームが回転する際に前記ベースフレームの回転をガイドする回転支持板を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のモーションシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーションシミュレータに関するのもであって、より詳しくは、簡単な構造によって５自由度運動が可能なモーションシミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モーションシミュレータはコンピュータによって制御される仮想環境に合わせて動的変化を再現することでユーザが仮想現実の動きを現実のように感じるようにする装置であり、飛行シミュレーションや運転シミュレーションなどを具現するだけでなく最近は３次元を体感するようにゲーム用や劇場用シミュレータなどとして広く活用されている。
このような従来のシミュレータとして、特許文献１の体感型運動シミュレータ用運動板が開示されている。このシミュレータは図１に示したように支持フレーム１１０、稼動フレーム１２０、中央ピボットジョイント１３０、水平アクチュエータ１４０、第１上下アクチュエータ１５０及び第２上下アクチュエータ１６０を具備し、中央ピボットジョイント１３０を中心に３自由度（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｄｏｍ）回転運動が可能であるように構成したものである。
【０００３】
上述した従来のシミュレータは第１上下アクチュエータ１５０又は第２上下アクチュエータ１６０を駆動してロード１５４，１６４の上下運動によって稼動フレーム１２０に回転運動を付与し、水平方向アクチュエータ１４０を駆動してロード１４４の水平方向運動によって稼動フレーム１２０に回転運動を付与することで３自由度回転運動が具現される構造である。
しかし、このような構造によると具現される自由度が低いためユーザが実際に現実のような体験をするには限界があり、水平アクチュエータ１４０が水平方向に横切るように設置されていてより高い自由度を具現するための追加のアクチュエータを設置するためには構造が複雑になる問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】大韓民国特許登録第１０−０９３２２３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した諸問題を解決するために案出されたものであり、より簡単な構造によって最大５自由度運動を可能にするモーションシミュレータを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明のモーションシミュレータは、ベースフレーム１０と、前記ベースフレーム１０の上側に位置してユーザが着席する椅子１とユーザの操作による仮想環境を映像として提供するモニタ２及び前記仮想環境を提供するためにユーザが操作するハンドル３を支持する支持部材３０，４０と、上端が前記支持部材の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結され、下端が前記ベースフレーム１０の後端にピッチング回転可能に連結され、第１駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の後端を上下運動させる第１リンク部５０と、上端が前記支持部材の左右両側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、下端が前記ベースフレーム１０の左右側端でローリング及びピッチング回転可能にそれぞれ連結され、第２駆動手段と第３駆動手段の動力を伝達して前記支持部材の左右両側を上下運動させる第２リング部６０と第３リンク部７０と、両側端が前記第１リンク部５０とベースフレーム１０にピッチング回転可能にそれぞれリンク連結され、第４駆動手段の動力を伝達して前記第１リンク部５０をピッチング回転運動させる第４リンク部８０と、を含んで構成される。
この場合、前記第１駆動手段乃至第４駆動手段は前記ベースフレームの内部に具備される。
【０００７】
前記第１リンク部５０は下端が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に連結された第１リンク部材５１と、前記第１駆動手段によって前記第１リンク部材５１の内部でスライド作動されて上端が前記支持部材にローリング及びピッチング回転可能に連結された第１ロード５２で形成され、前記第２リンク部６０と第３リンク部７０は下端が前記ベースフレーム１０にローリング及びピッチング回転可能に連結された第２リンク部材６１と第３リンク部材７１、前記第２駆動手段及び第３駆動手段によって前記第２リンク部材６１と第３リンク部材７１の内部でスライド作動されて上端が前記支持部材にローリング及びピッチング回転可能に連結された第２ロード６２と第３ロード７２で形成され、前記第４リンク部８０は一側端が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に連結された第４リンク部材８１と、前記第４駆動手段によって前記第４リンク部材８１の内部でスライド作動されて前記第１リンク部材５１にピッチング回転可能に連結された第４ロード８２で形成される。
前記支持部材は、後方に前記椅子１が結合されて前方に前記モニタ２が結合される第１支持部材３０と前記ハンドル３が結合されて前記第１支持部材３０に一体に結合された第２支持部材４０で形成され、前記第１リンク部５０は前記第１支持部材３０の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結され、前記第２リンク部６０と第３リンク部７０は前記第２支持部材４０の左右両側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される。
上端が前記支持部材３０，４０の前端にピッチング回転可能に連結され、下端が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に連結される第５リンク部９０を更に具備する。
前記第５リンク部９０は、所定の長さを有する第５リンク部材９１と、前記第５リンク部材９１の内部に挿入されて上下方向にスライド移動する第５ロード９２と、一側端が前記第５ロード９２の上端にピッチング回転可能に連結されて他側端が前記支持部材３０の前端に固定結合された第５上部連結部材９３と、一側端が前記第５リンク部材９１に連結されて前記第５リンク部材９１がピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレーム１０に固定結合された第５下部連結部材９４で形成され、前記第５ロード９２は前記第１乃至第４駆動手段の駆動力による支持部材３０，４０の運動によって上下移動する。
前記第１リンク部５０は、下端が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に連結された第１リンク部材５１と、前記第１駆動手段によって前記第１リンク部材５１の内部でスライド作動する第１ロード５２と、一側端が前記支持部材の後端にローリング回転可能に連結されて他側端が前記第１ロード５２にピッチング回転可能に連結される第１上部連結部材５３を含み、前記第５リンク部９０は所定の長さを有する第５リンク部材９１と、前記第５リンク部材９１の内部に挿入されて上下方向にスライド移動する第５ロード９２と、一側端が前記第５ロード９２の上端にピッチング回転可能に連結されて他側端が前記支持部材３０の前端に固定結合された第５上部連結部材９３と、一側端が前記第５リンク部材９１に連結されて前記第５リンク部材９１がピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレーム１０に固定結合された第５下部連結部材９４で形成され、前記第１上部連結部材５３と第５上部連結部材９３は同軸上に位置する。
前記第１リンク部材５１と第５リンク部材９１は下部の幅が上部に比べて広い。
前記ベースフレーム１０の下部を支持し、回転駆動手段の回転駆動力によって前記ベースフレーム１０が回転する際に前記ベースフレーム１０の回転をガイドする回転支持板２０を更に含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、最大５自由度運度が可能なモーションシミュレータを具現することでユーザがより現実感のある仮想環境を体験することができる効果がある。
また、５自由度運度が可能でありながらも支持部材を支持するリンク部に大きいトルク及び捻りが作用することを防止して耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のモーションシミュレータを示す斜視図である。
【図２】自由度を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータを示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける昇降された状態を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける昇降された状態を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進されて傾いた状態を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進されて傾くと同時に昇降された状態を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進されて傾いた状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進されて傾くと同時に昇降された状態を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進された状態で右側が昇降されて傾いた状態を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進された状態で右側が昇降されて傾いた状態を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータを示す側面図である。
【図１６】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進された状態を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進された状態を示す図である。
【図１８】本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける右側が昇降されて傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図２は自由度を説明するための図であり、図３は本発明の第１実施例によるモーションシミュレータを示す斜視図であり、図４は本発明の第１実施例によるモーションシミュレータを示す側面図である。
まず、図２を参照して運動及び回転方向と自由度について説明する。空間上での物体の運動は前後方向に直線運動（Ｆｏｒｗａｒｄ⇔Ｂａｃｋ；Ｚ軸）、左右方向に直線運動（Ｒｉｇｈｔ⇔Ｌｅｆｔ；Ｘ軸）、上下方向に直線運動（Ｕｐ⇔Ｄｏｗｎ；Ｙ軸）、Ｚ軸を回転中心にするローリング（Ｒｏｌｌｉｎｇ）、Ｘ軸を回転中心にするピッチング（Ｐｉｔｃｈｉｎｇ）、Ｙ軸を回転中心にするヨーイング（Ｙａｗｉｎｇ）の６つで示し、それを６自由度（ｓｉｘ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｆｒｅｅｄｏｍ）と称する。
以下、図２で定義したように左右を連結する軸をＸ軸、上下を連結する軸をＹ軸、前後を連結する軸をＺ軸といい、それを基準に移動及び回転方向を説明する。
【００１１】
本発明のモーションシミュレータは、ベースフレーム１０、前記ベースフレーム１０の下部を支持する回転支持板２０、ユーザが着席する椅子１とユーザの操作による仮想環境を映像として提供するモニタ２及び前記仮想環境を提供するためにユーザが操作するハンドル３を支持する支持部材３０，４０、前記ベースフレーム１０と支持部材３０，４０との間を連結する第１リンク部５０と第２リンク部６０と第３リンク部７０及び第４リンク部８０を含む。
【００１２】
前記ベースフレーム１０は本発明のモーションシミュレータの全体構造を支持するものであって、凡そ六面体状の内部には前記第１リンク部５０乃至第４リンク部８０に動力を提供する複数の駆動手段が具備されるが、前記複数の駆動手段としてはモータ、シリンダ、リニアアクチュエータなどが使用される。
【００１３】
前記回転支持板２０は地面とベースフレーム１０との間に具備され、前記ベースフレーム１０を支持すると共に上面には回転ガイド２１が所定の幅と高さで上向きに突出形成されており、回転駆動手段（図示せず）から伝達された回転力によって前記ベースフレーム１０が前記回転ガイド２１によってガイドされながら回転可能になる。
前記ベースフレーム１０の下部には前記回転ガイド２１によってガイドされながら前記ベースフレーム１０が回転されるように複数個の輪１１が具備されており、前記回転ガイド２１は前記回転支持板２０の上面の周縁に沿って円形の帯状に形成される。
本発明によるモーションシミュレータはユーザが自動車の走行を体験する仮想現実を具現するものであり、ユーザが着席する椅子１、ユーザの操作による仮想環境を映像として提供するモニタ２、ユーザが運転方向を操作するためのハンドル３及び自動車の速度を調節するためのペダル４が具備され、このような構成はモーションシミュレータの用途に応じて他の構成に代替可能である。
前記ハンドル３の操作による自動車の進行方向及び前記ペダル４の操作による自動車の速度データは制御部（図示せず）に入力され、このように入力されたデータに応じて前記モニタ２には予め設定された仮想環境データに前記入力された自動車の方向及び速度データを結合して実際に運転をするような仮想環境を映像として提供する。
【００１４】
前記支持部材３０，４０は前方と後方に前記モニタ２と椅子１がそれぞれ結合される第１支持部材３０と、前記ハンドル３が結合される第２支持部材４０で形成され、前記第１支持部材３０と第２支持部材４０は一体に結合されている。
ここで、「前方」とはユーザが椅子１に座った際に眺める方向を意味し、「後方」とはユーザが眺める方向の反対方向を意味し、以下で前後左右の方向は上述した方向を基準にして定義したものである。
前記第１支持部材３０は椅子支持部３１とモニタ支持部３２で形成されるが、前記椅子支持部３１は断面が大よそＬ字の形状に形成されて上面に前記椅子１が固定結合される水平部３１ａと前記水平部３１ａの後端から上向きに傾斜するように延長された連結部３１ｂで形成され、前記モニタ支持部３２はモニタ２が垂直に固定結合されるモニタ結合部３２ａと前記モニタ結合部３２ａの下端から下向きに傾斜して形成されて前記水平部３１ａの前方端部と連結される連結部３２ｂで形成される。
前記第２支持部材４０はハンドル３を固定支持するためのものであって、前記ハンドル３が固定結合されるように水平方向に形成されたハンドル固定部４１と、前記ハンドル固定部４１の両側端から前記椅子支持部３１の水平部３１ａに連結するために下向きに傾斜して形成された連結部４２で形成される。
前記椅子１、モニタ２、ハンドル３、第１支持部材３０及び第２支持部材４０は一体に結合されており、前記駆動手段によって駆動力が伝達される場合に一体に運動する。
前記支持部材３０，４０とベースフレーム１０との間は４つのリンク部５０，６０，７０，８０によって連結される。
【００１５】
第１リンク部５０は前記第１支持部材３０の後方にローリング及びピッチング回転可能に上端が連結されてベースフレーム１０の後方にピッチング回転可能に下端が連結されるものであって、所定の長さを有する第１リンク部材４１と、前記第１リンク部材５１の内部に挿入されて第１駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第１ロード５２と、前記第１ロード５２の上端に具備されて前記第１支持部材３０の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第１上部連結部材５３と、前記第１リンク部材５１の下端部が前記ベースフレーム１０の後端にピッチング回転可能に連結される第１下部連結部材５４で形成される。
【００１６】
前記第１下部連結部材５４はシミュレータ動作の際にユーザが椅子１に搭乗した状態で左右方向に倒れることを防止するためにローリング回転は防止しピッチング回転のみ可能になるように一側が前記ベースフレーム１０に固定結合される一方、他側が前後方向の回転中心になる回転軸（図示せず）を媒介に前記第１リンク部材５１の下端部と連結されている。
【００１７】
前記第１駆動手段はモータ又はシリンダであってもよく、ベースフレーム１０の内部に具備されるか前記第１リンク部材５１の内部に具備されるように構成される。また、モータを利用したリニアアクチュエータを駆動手段として使用する場合、前記ベースフレーム１０の内部に具備せずに前記第１リンク部材５１に直結して前記ベースフレーム１０の外部に設置するように構成されてもよい。
【００１８】
第２リンク部６０は前記第２支持部材４０の右側端に上端がローリング及びピッチング回転可能に連結され、ベースフレーム１０の右側端に下端がローリング及びピッチング回転可能に連結されるものであり、第３リンク部７０は前記第２支持部材４０の左側端に上端がローリング及びピッチング回転可能に連結され、ベースフレーム１０の右側端に下端がローリング及びピッチング回転可能に連結されるものである。
【００１９】
前記第２リンク部６０は所定の長さを有する第２リンク部材６１と、前記第２リンク部材６１の内部に挿入されて第２駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第２ロード６２と、前記第２ロード６２の上端に具備されて前記第２支持部材４０の右側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第２上部連結部材６３と、前記第２リンク部材６１の下端部が前記ベースフレーム１０の右側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第２下部連結部材６４で形成される。
【００２０】
前記第２下部連結部材６４は一側が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に回転軸（図示せず）を媒介に連結されており、他側が前記第２リンク部材６１の下端部にローリング回転可能に回転軸（図示せず）を媒介に連結されることでローリング及びピッチング回転可能になる。
【００２１】
前記第３リンク部７０は第２リンク部６０と同じ構成を有するものであり、所定の長さを有する第３リンク部材７１と、前記第３リンク部材７１の内部に挿入されて第３駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第３ロード７２と、前記第３ロード７２の上端に具備されて前記第２支持部材４０の左側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第３上部連結部材７３と、前記第３リンク部材７１の下端部が前記ベースフレーム１０の左側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第３下部連結部材７４で形成される。
【００２２】
前記第３下部連結部材７４は一側が前記ベースフレーム１０にピッチング回転可能に回転軸（図示せず）を媒介に連結されており、他側が前記第３リンク部材７１の下端部にローリング回転可能に回転軸（図示せず）を媒介に連結されることでローリング及びピッチング回転可能である。
前記第２リンク部６０と第３リンク部７０はローリング及びピッチング回転可能にベースフレーム１０に連結されるという点で第１リンク部５０と差があり、第２駆動手段はモータ又はシリンダであってもよく、リニアアクチュエータを第２リンク部材６１と第３リンク部材７１に直結して使用可能であるという点では第１リンク部５０と同じである。
【００２３】
第４リンク部８０は第１リンク部５０が下端部のリンク連結部を回転中心にしてピッチング回転可能に駆動力を印加する一方、シミュレータ動作の際にユーザが椅子１に搭乗した状態で左右方向に倒れることを防止するためにローリング回転が起こらないようにするためのものであって、一側端が第１リンク部材５１の本体にピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレーム１０の上面でピッチング回転可能に連結されている。
前記第４リンク部８０は所定の長さを有する第４リンク部材８１と、前記第４リンク部材８１の内部に挿入されて第４駆動手段（図示せず）の駆動によって傾斜した上下方向にスライド直線運動する第４ロード８２と、前記第４ロード８２の上端に具備されて前記第１リンク部材５１の本体にピッチング回転可能に連結される第４上部連結部材８３と、前記第４リンク部材８１の下端部が前記ベースフレーム１０の上面にピッチング回転可能に連結される第４下部連結部材８４で形成される。前記第４連結部材８４と第４リンク部材８１は回転軸８５を媒介に連結されているためピッチング回転可能になる。
【００２４】
前記第４駆動手段はモータ又はシリンダであってもよく、リニアアクチュエータを第４リンク部材８１に直結して使用可能であるという点では第１リンク部５０と同じである。
一方、前記回転駆動手段は前記ベースフレーム１０と回転支持板２０との間に具備され、前記回転支持板２０に底面が固定支持された状態で前記ベースフレーム１０を回転させるように構成される。この場合、前記回転駆動手段は底面は回転支持板２０に固定支持されているため回転せず、前記ベースフレーム１０と椅子１、モニタ２が結合された支持部材３０，４０全体が前記回転駆動手段の駆動力によってヨーイング回転する。前記ベースフレーム１０を回転させる場合、ベースフレーム１０の下面に付着された輪１１が回転支持板２０の上面に形成された回転ガイド２１によってガイドされながら回転する。
【００２５】
以下、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータの作用を図５乃至図１２を参照して説明する。
図５乃至図６は、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける昇降された状態を示す図である。
図５と図６に示したように、第１駆動手段と第２駆動手段及び第３駆動手段を駆動し、第１ロード５２と第２ロード６２及び第３ロード７２が上向きにスライドされて昇降された状態になっている。
このように、前記第１ロード５２と第２ロード６２及び第３ロード７２が上向きにスライドされる過程では第２リンク部６０と第３リンク部７０の上下端部である第２上部連結部材６３、第２下部連結部材６４、第３上部連結部材７３、第３下部連結部材７４では第２リンク部材６１と第３リンク部材７１が左右方向に所定の角度だけ広げられるように回転作用が発生する。
【００２６】
図７は、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進されて傾いた状態を示す図である。
図７に示したように、第１リンク部５０の第１駆動手段を駆動して第１ロード５２を上向きにスライドさせて第４リンク部８０の第４駆動手段を駆動して第４ロード８２を前方にスライドさせるとユーザは前方に傾くと共に前方に前進された状態になる。
この場合、前方に傾く傾斜角度は第２リンク部６０と第３リンク部７０の第２駆動手段と第３駆動手段で第２ロード６２と第３ロード７２を昇降させることで調節する。
【００２７】
図８は、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進されて傾くと同時に昇降された状態を示す図である。
図８に示したように、第１リンク部５０の第１駆動手段と第２リンク部５０の第２駆動手段及び第３リンク部７０の第３駆動手段を駆動して第１ロード５２と第２ロード６２及び第３ロード７２を上向きにスライドさせ、第４リンク部８０の第４駆動手段を駆動して第４ロード８２を前方にスライドさせると、ユーザは上向きに昇降されると共に前方に傾いた状態で前方に前進した状態になる。
この場合、第１ロード５２の移動距離と第２ロード６２及び第３ロード７２の移動距離を調節すると前方に傾く角度を調節することができ、第４ロード８２の移動距離を調節すると前方に前進する距離を調節することができる。
【００２８】
図９は、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進されて傾いた状態を示す図である。
図９に示したように、第４リンク部８０の第４駆動手段を駆動して第４ロード８２を後方に上向きにスライドさせるとユーザは後方に後進された状態になる。この場合、第２リンク部５０と第３リンク部６０の第２駆動手段と第３駆動手段を駆動して第２ロード５２と第３ロード５３を上向きにスライド移動させると後方に傾く角度を調節することができる。
【００２９】
図１０は、本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進されて傾くと同時に昇降された状態を示す図である。
図１０に示したように、第１リンク部５０の第１駆動手段と第２リンク部６０の第２駆動手段及び第３リンク部７０の第３駆動手段を駆動して第１ロード５２と第２ロード６２及び第３ロード７２を上向きにスライドさせ、第４リンク部８０の第４駆動手段を駆動して第４ロード８２を後方にスライドさせると、ユーザは上向きに昇降されると共に後方に傾いた状態で後方に後進した状態になる。
この場合、第１ロード５２の移動距離と第２ロード６２及び第３ロード７２の移動距離を調節すると後方に傾く角度を調節することができ、第４ロード８２の移動距離を調節すると後前方に後進する距離を調節することができる。
【００３０】
図１１は本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進された状態で右側が昇降されて傾いた状態を示す図であり、図１２は本発明の第１実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進された状態で右側が昇降されて傾いた状態を示す図である。
図１１と図１２に示したように、第４リンク部８０の第４駆動手段を駆動して第４ロード８２を後方にスライド移動させるか前方にスライド移動させると共に第２リンク部６０の第２駆動手段を駆動して第２ロード６２を上向きにスライド移動させるとユーザは右側が引き上げられて傾くようになる。
【００３１】
一方、前記ベースフレーム１０及び椅子１、モニタ２が結合された支持部材３０，４０を一体に回転させるために回転支持板２０と回転駆動手段が具備されるが、前記回転駆動手段を駆動するとベースフレーム１０に回転力が伝達されて輪１１が転がり運動をすると共に回転ガイド２１によってガイドされながら回転運動をする。
このように、本発明によると前後及び上下方向の直線運動、ローリング、ピッチング、ヨーイング回転が可能であるため５自由度運動を具現することができ、ユーザはより現実感のある仮想環境を体験することができる。
【００３２】
＜第２実施例＞
図１３，１４は本発明の第２実施例によるモーションシミュレータを示す斜視図であり、図１５は本発明の第２実施例によるモーションシミュレータを示す側面図である。
第１実施例の場合、ユーザが搭乗した状態でローリングなどの動作をすると左右方向に力が作用して第１リンク部５０で大きいトルクを受けるようになり、耐久性が落ちる恐れがある。第２実施例の場合、このような短所を保管するために第５リンク部５０を具備することにその特徴がある。
本発明の第２実施例は椅子１、モニタ２、ハンドル３が固定結合される支持部材３０，４０が具備され、第１支持部材３０と第２支持部材４０を直線運動及び回転運動可能に支持する第１リンク部５０、第２リンク部６０、第３リンク部７０、第４リンク部８０、第５リンク部９０が具備される。
【００３３】
前記第１リンク部５０は前記第１支持部材３０の後方にローリング及びピッチング回転可能に上端が連結されてベースフレーム１０の後方にピッチング回転可能に下端が連結されるものであって、所定の長さを有する第１リンク部材５１と、前記第１リンク部材５１の内部に挿入されて第１駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第１ロード５２と、前記第１ロード５２の上端に具備されて前記第１支持部材３０の後端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第１上部連結部材５３と、前記第１リンク部材５１の下端部が前記ベースフレーム１０の後端にピッチング回転可能に連結される第１下部連結部材５４で形成される。
この場合、第１リンク部材５１はシミュレータの動作の途中に左右方向の力が作用する際には前記第１リンク部材５１にトルクが作用するようになるため、下部の幅が上部に比べて広い形状に構成されることが好ましい。
【００３４】
前記第１リンク部材５１の本体の内部には第１駆動手段としてモータ５５が具備され、前記モータ５５の軸は前記第１ロード５２に連結されているため前記モータ５５を駆動すると前記第１ロード５２が上下運動する。
前記第２リンク部６０は所定の長さを有する第２リンク部材６１と、前記第２リンク部材６１の内部に挿入されて第２駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第２ロード６２と、前記第２ロード６２の上端に具備されて前記第２支持部材４０の右側端でローリング及びピッチング回転可能に連結される第２上部連結部材６３と、前記第２リンク部材６１の下端部が前記ベースフレーム１０の右側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第２下部連結部材６４で形成される。
【００３５】
前記第２下部連結部材６４は一側が前記ベースフレーム１０に前記第２リンク部材６１がピッチング回転可能に回転軸１２に連結されており、他側が前記第２リンク部材６１の下端部に前記第２リンク部材６１がローリング回転可能に他の回転軸（図示せず）を媒介に連結されることで前記第２リンク部材６１のローリング及びピッチング回転が可能になる。
【００３６】
前記回転軸１２は支持板１３によってベースフレーム１０の上部に設置される。
前記第３リンク部７０は第２リンク部６０と同じ構成を有するものであり、所定の長さを有する第３リンク部材７１と、前記第３リンク部材７１の内部に挿入されて第３駆動手段（図示せず）の駆動によって上下方向にスライド直線運動する第３ロード７２と、前記第３ロード７２の上端に具備されて前記第２支持部材４０の左側端でローリング及びピッチング回転可能に連結される第３上部連結部材７３と、前記第３リンク部材７１の下端部が前記ベースフレーム１０の左側端にローリング及びピッチング回転可能に連結される第３下部連結部材７４で形成される。
前記第３下部連結部材７４も第２下部連結部材６４と同じく第３リンク部材７１が前記ベースフレーム１０に対してローリング及びピッチング回転可能に前記第３リンク部材７１とベースフレーム１０との間に具備され、第３リンク部材７１がピッチング回転可能に回転軸１２に連結されている。
【００３７】
前記第４リンク部８０は所定の長さを有する第４リンク部材８１と、前記第４リンク部材８１の内部に挿入されて第４駆動手段（図示せず）の駆動によって傾斜した上下方向にスライド直線運動する第４ロード８２と、前記第４ロード８２の上端に具備されて前記第１リンク部材５１の本体にピッチング回転可能に連結される第４上部連結部材８３と、前記第４リンク部材８１の下端部が前記ベースフレーム１０の上面にピッチング回転可能に連結される第４下部連結部材８４で形成される。
【００３８】
前記第５リンク部９０は、所定の長さを有する第５リンク部材９１と、前記第５リンク部材９１の内部に挿入されて上下方向にスライド移動する第５ロード９２と、一側端が前記第５ロード９２の上端にピッチング回転可能に連結されて他側端が前記第１支持部材３０の前端に固定結合された第５上部連結部材９３と、一側端が前記第５リンク部材９１に連結されて前記第５リンク部材９１がピッチング回転可能に連結されて他側端がベースフレーム１０に固定結合された第５下部連結部材９４で形成される。
この場合、第５リンク部材９１はシミュレータの動作の途中に左右方向の力が作用する際には前記第５リンク部材９１にトルクが作用するようになるため、下部の幅が上部に比べて広い形状に構成されることが好ましい。
【００３９】
前記第１ロード５１乃至第４ロード８１は第１乃至第４駆動手段によって直線運動するが、前記第５ロード９２は自体駆動源を具備せずに前記第１乃至第４駆動手段の駆動力によって支持部材３０，４０が上下移動するか回転運動をする際にその運動に応じてスライド運動が起こることであって、ユーザが搭乗した状態でローリングなどの動作をすると左右方向に力が作用して第１リンク部５０で大きいトルクを受けるようになって耐久性が落ちる恐れがあるため、前記第５リンク部９０にトルクが一緒に作用するようにすることで上述した耐久性の問題点を解決した。
一方、前記第１リンク部５０に具備された第１上部連結部材５３と前記第５リンク部９０に具備された第５上部連結部材９３は同軸上に位置することが好ましい。もし第１上部連結部材５３と第５上部連結部材９３が同軸上に位置しなければシミュレータの動作の途中に第１リンク部材５１と第５リンク部材９１に捻りが発生し耐久性が弱くなる問題点が発生するため、本実施例では第１上部連結部材５３と第５上部連結部材９３を同軸上に位置させることで第１リンク部材５１と第５リンク部材９１に捻りが発生することを防止した。
【００４０】
一方、ベースフレーム１０には第５駆動手段としてモータ軸の先端部にギア２２ａが形成されたモータ２２が固定結合され、底面に固定された回転支持板２０の上面中央にはディスク状のギア連結板２３が固定結合されており、前記ギア連結板２３の上部には回転軸２４が固定結合されている。前記ギア連結板２３の外周面には歯型が形成されており、前記モータ２２のギア２２ａに歯合されている。
前記モータ２２を駆動すると前記ギア２２ａが回転し、前記ギア２２ａがギア連結板２３の外周面に歯合されているためベースフレーム１０が回転軸２４を中心に回転運動し、前記ベースフレーム１０の上部に結合されたリンク部及び支持部材全体がヨーイング運動する。
この場合、ベースフレーム１０の下部に結合された輪１１が回転支持板２０の回転ガイド２１によってガイドされながら回転が行われる。
【００４１】
以下、本発明の第２実施例によるモーションシミュレータの作用を図１５乃至図１８を参照して説明する。
図１６は、本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける前方に前進された状態を示す図である。
図１６に示したように、第４駆動手段によって第４ロード８２が前方にスライド移動し、第１リンク部５０と第２リンク部６０及び第３リンク部７０が反時計方向にピッチング回転された状態になり、それによって第５リンク部９０もピッチング回転された状態になるため支持部材３０，４０は前方に前進された状態になる。
ここで、第１駆動手段と第２駆動手段と第３駆動手段を駆動して第１ロード５２と第２ロード６２と第３ロード７２の位置を調節すると、支持部材３０，４０の上下位置だけでなく傾く角度を調整することもできる。
【００４２】
図１７は、本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける後方に後進された状態を示す図である。
図１７に示したように、第４駆動手段によって第４ロード８２が後方にスライド移動し、図１６に示した状態に対して第１リンク部５０と第２リンク部６０及び第３リンク部７０が時計方向にピッチング回転された状態になり、それによって第５リンク部９０もピッチング回転された状態になるため支持部材３０，４０は後方に後進された状態になる。
この場合にも第１駆動手段と第２駆動手段と第３駆動手段を駆動して第１ロード５２と第２ロード６２と第３ロード７２の位置を調節すると、支持部材３０，４０の上下位置だけでなく傾く角度を調整することもできる。
【００４３】
図１８は、本発明の第２実施例によるモーションシミュレータにおける右側が昇降されて傾いた状態を示す図である。
第２駆動手段を駆動して第２ロード６２を上向きにスライド移動させ、第３駆動手段を駆動して第３ロード７２を下方向にスライド移動させると、支持部材３０，４０は図１８のように右側に昇降されて傾いた状態になることで支持部材３０，４０のローリング回転が行われる。この場合、第１上部連結部材５３と第５上部連結部材９３はこのようなローリング回転が可能であるようにヒンジ連結され、第１上部連結部材５３と第５上部連結部材９３が同軸状に位置することで捻りが発生することを防止する。
【００４４】
上述したように本発明は前記特定の好ましい実施例に限られず、特許請求の範囲で請求される本発明の技術的思想から逸脱することなく該当発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって自明な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００４５】
１      椅子              
２      モニタ
３      ハンドル          
４      ペダル
１０    ベースフレーム    
１１    輪
２０    回転支持板        
２１    回転ガイド
２２    モータ            
２２ａ  ギア
２３    ギア連結板        
２４    回転軸
３０    第１支持部材      
３１    椅子支持部
３２    モニタ支持部      
４０    第２支持部材
４１    ハンドル固定部    
４２    垂直連結部
５０    第１リンク部      
５１    第１リンク部材
５２    第１ロード        
５３    第１上部連結部材
５４    第１下部連結部材  
６０    第２リンク部
６１    第２リンク部材    
６２    第２ロード
６３    第２上部連結部材  
６４    第２下部連結部材
７０    第３リンク部      
７１    第３リンク部材
７２    第３ロード        
７３    第３上部連結部材
７４    第３下部連結部材  
８０    第４リンク部
８１    第４リンク部材    
８２    第４ロード
８３    第４上部連結部材  
８４    第４下部連結部材
９０    第５リンク部      
９１    第５リンク部材
９２    第５ロード        
９３    第５上部連結部材
９４    第５下部連結部材
【図１】
2015513123.tif 000003
【図２】
2015513123.tif 000004
【図３】
2015513123.tif 000005
【図４】
2015513123.tif 000006
【図５】
2015513123.tif 000007
【図６】
2015513123.tif 000008
【図７】
2015513123.tif 000009
【図８】
2015513123.tif 000010
【図９】
2015513123.tif 000011
【図１０】
2015513123.tif 000012
【図１１】
2015513123.tif 000013
【図１２】
2015513123.tif 000014
【図１３】
2015513123.tif 000015
【図１４】
2015513123.tif 000016
【図１５】
2015513123.tif 000017
【図１６】
2015513123.tif 000018
【図１７】
2015513123.tif 000019
【図１８】
2015513123.tif 000020
【国際調査報告】
2015513123.tif 000021
2015513123.tif 000022
2015513123.tif 000023
2015513123.tif 000024