运动模拟器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种运动模拟器，包括：基架；支撑部件，位于基架的上侧而支撑显示器和方向盘；第一连接部，上端可倾摆和纵摆旋转地连接于支撑部件的后端，下端可纵摆旋转地连接于基架的后端，并通过传递第一驱动单元的动力而使支撑部件的后端上下运动；第二连接部和第三连接部，上端分别在支撑部件的左右两侧端以能够倾摆和纵摆旋转的方式连接，下端分别在基架的左右侧端以能够倾摆和纵摆旋转的方式连接，并通过传递第二驱动单元和第三驱动单元的动力而使支撑部件的左右两侧上下运动；第四连接部，两侧端可纵摆旋转地分别联接于第一连接部和基架，并通过传递第四驱动单元的动力而使第一连接部进行纵摆旋转运动。
【专利说明】运动模拟器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种运动模拟器，具体而言涉及一种可通过简单的结构实现五自由度 运动的运动模拟器。
【背景技术】
[0002] 通常，运动模拟器是一种再现动态变化以适应由计算机控制的虚拟环境而让用户 觉得虚拟现实的移动犹如现实一般的装置，其不仅可以实现飞行模拟或驾驶模拟等，而且 近来还广泛应用于游戏用模拟器或剧院用模拟器以实现三维体验。
[0003] 作为这样的现有技术中的模拟器，公开有一种韩国授权专利第10-0932231号的 体感型运动模拟器用运动板。如图1所示，这种模拟器具有支架110、移动架120、中央枢轴 节（pivot joint) 130、水平驱动器140、第一上下驱动器150以及第二上下驱动器160,从而 可将中央枢轴节130作为中心而实现三自由度（Degree of Freedom)旋转运动。
[0004] 上述现有技术中的模拟器通过驱动第一上下驱动器150或第二上下驱动器160而 借助于杆件154、164的上下运动而将旋转运动赋予给移动架120,并驱动水平方向驱动器 140而通过杆件144的水平方向运动将旋转运动赋予给移动架120,从而实现三自由度旋转 运动。
[0005] 然而，根据这样的结构，由于实现的自由度较低而在用户享受犹如实际现实一般 的体验的方面存在局限性，且由于水平驱动器140被设置为朝水平方向横穿，因此为了实 现更高的自由度而设置额外的驱动器时需要面对结构复杂化的问题。
【发明内容】
[0006] 技术问题
[0007] 本发明是为了解决上述诸多问题而提出的，其目的在于提供一种通过更为简单的 结构而实现最高可达五自由度的运动的运动模拟器。
[0008] 技术方案
[0009] 为了达到如上所述的目的，本发明的一种运动模拟器，包括：基架10 ;支撑部件 30、40,位于所述基架10的上侧，用于支撑座椅1、显示器2以及方向盘3,所述座椅1供用 户落座，所述显示器2将基于用户操作的虚拟环境以图像形式提供，所述方向盘3由用户操 作以提供所述虚拟环境；第一连接部50,上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述支撑部件的 后端，下端可纵摆旋转地连接于所述基架10的后端，并通过传递第一驱动单元的动力而使 所述支撑部件的后端上下运动；第二连接部60和第三连接部70,上端分别在所述支撑部件 的左右两侧端以能够倾摆和纵摆旋转的方式连接，下端分别在所述基架10的左右侧端以 能够倾摆和纵摆旋转的方式连接，并通过传递第二驱动单元和第三驱动单元的动力而使所 述支撑部件的左右两侧上下运动；第四连接部80,两侧端可纵摆旋转地分别联接于所述第 一连接部50和基架10，
[0010] 并通过传递第四驱动单元的动力而使所述第一连接部50进行纵摆旋转运动。
[0011] 在此情况下，所述第一驱动单元至第四驱动单元可配备于所述基架的内部。
[0012] 所述第一连接部50可由第一连接部件51和第一杆件52构成，所述第一连接部件 51的下端可纵摆旋转地连接于所述基架10,而所述第一杆件52借助于所述第一驱动单元 而在所述第一连接部件51的内部进行滑动操作，且上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述 支撑部件；所述第二连接部60可由第二连接部件61和第二杆件62构成而所述第三连接部 70由第三连接部件71和第三杆件72构成，所述第二连接部件61和第三连接部件71的下 端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述基架10,而所述第二杆件62和第三杆件72借助于所述 第二驱动单元和第三驱动单元而在所述第二连接部件61和第三连接部件71的内部进行滑 动操作，且上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述支撑部件；所述第四连接部80可由第四连 接部件81和第四杆件82构成，所述第四连接部件81的一侧端可纵摆旋转地连接于所述基 架10,而所述第四杆件82借助于所述第四驱动单元而在所述第四连接部件81的内部进行 滑动操作，且可纵摆旋转地连接于所述第一连接部件51。
[0013] 所述支撑部件可由第一支撑部件30和第二支撑部件40构成，所述第一支撑部件 30的后方结合有所述座椅1且前方结合有所述显示器2,所述第二支撑部件40结合有所述 方向盘3且一体地结合于所述第一支撑部件30 ;所述第一连接部50可以可倾摆和纵摆旋 转地连接于所述第一支撑部件30的后方，所述第三连接部70和所述第二连接部60可以可 倾摆和纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件40的左右两侧端。
[0014] 还可以具有：第五连接部90,上端可纵摆旋转地连接于所述支撑部件30、40的前 端，下端可纵摆旋转地连接于所述基架10。
[0015] 所述第五连接部90可由第五连接部件91、第五杆件92、第五上部连接部件93以 及第五下部连接部件94构成，所述第五连接部件91具有预定的长度，所述第五杆件92插 入于所述第五连接部件91的内部而朝上下方向滑移，所述第五上部连接部件93的一侧端 可纵摆旋转地连接于所述第五杆件92的上端而另一侧端固定结合于所述支撑部件30的前 端，所述第五下部连接部件94的一侧端连接于所述第五连接部件91以连接成使所述第五 连接部件91能够纵摆旋转而另一侧端固定结合于基架10 ;所述第五杆件92可通过借助于 所述第一驱动单元至第四驱动单元的驱动力的支撑部件30、40的运动而上下移动。
[0016] 所述第一连接部50可包括第一连接部件51、第一杆件52以及第一上部连接部件 53,所述第一连接部件51的下端可纵摆旋转地连接于所述基架10,所述第一杆件52借助于 所述第一驱动单元而在所述第一连接部件51的内部进行滑动操作，所述第一上部连接部 件53的一侧端可倾摆旋转地连接于所述支撑部件的后端而另一侧端可纵摆旋转地连接于 所述第一杆件52 ;所述第五连接部90可由第五连接部件91、第五杆件92、第五上部连接部 件93以及第五下部连接部件94构成，所述第五连接部件91具有预定的长度，所述第五杆 件92插入于所述第五连接部件91的内部而朝上下方向滑移，所述第五上部连接部件93的 一侧端可纵摆旋转地连接于所述第五杆件92的上端而另一侧端固定结合于所述支撑部件 30的前端，所述第五下部连接部件94的一侧端连接于所述第五连接部件91而以连接成所 述第五连接部件91能够纵摆旋转而另一侧端固定结合于基架10 ;所述第一上部连接部件 53与第五上部连接部件93可位于同轴上。
[0017] 在所述第一连接部件51和第五连接部件91中，下部的宽度可以比上部更宽。
[0018] 还可以包括：旋转支撑板20,支撑所述基架10的下部，并在所述基架10借助于旋 转驱动单元的旋转驱动力而旋转时引导所述基架10的旋转。
[0019] 有益效果
[0020] 根据本发明，实现了最高可进行五自由度运动的运动模拟器，从而具有可以让用 户体验更具真实感的虚拟环境的效果。
[0021] 而且，不仅可以实现五自由度运动，而且还可以防止较大的扭矩和扭转变形作用 于对支撑部件提供支撑的连接部，从而可以提高耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为表示现有技术中的运动模拟器的立体图。
[0023] 图2为用于说明自由度的图。
[0024] 图3为表示根据本发明的第一实施例的运动模拟器的立体图。
[0025] 图4为表示根据本发明的第一实施例的运动模拟器的侧视图。
[0026] 图5和图6为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中上升的状态的图。
[0027] 图7为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前方前进并倾斜的状 态的图。
[0028] 图8为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前方前进并倾斜的同 时上升的状态的图。
[0029] 图9为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退并倾斜的状 态的图。
[0030] 图10为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退并倾斜的同 时上升的状态的图。
[0031] 图11表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退的状态下右侧 上升而倾斜的状态的图。
[0032] 图12为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前方前进的状态下右 侧上升而倾斜的状态的图。
[0033] 图13、图14为表示根据本发明的第二实施例的运动模拟器的立体图。
[0034] 图15为表示根据本发明的第二实施例的运动模拟器的侧视图。
[0035] 图16为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中向前方前进的状态的 图。
[0036] 图17为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中向后方后退的状态的 图。
[0037] 图18为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中右侧上升而倾斜的状态 的图。
[0038] 符号说明：
[0039] 1 :座椅 2 :显示器
[0040] 3:方向盘 4 :踏板
[0041] 10 :基架 11 :滚轮
[0042] 20:旋转支撑板 21:旋转引导部
[0043] 22 :马达 22a :齿轮
[0044] 23 :齿轮连接板 24 :旋转轴
[0045] 30 :第一支撑部件 31 :座椅支撑部
[0046] 32 :显示器支撑部 40 :第二支撑部件
[0047] 41 :方向盘固定部 42 :垂直连接部
[0048] 50 :第一连接部 51 :第一连接部件
[0049] 52 :第一杆件 53 :第一上部连接部件
[0050] 54 :第一下部连接部件 60 :第二连接部
[0051] 61 :第二连接部件 62 :第二杆件
[0052] 63 :第二上部连接部件 64 :第二下部连接部件
[0053] 70 :第三连接部 71 :第三连接部件
[0054] 72 :第三杆件 73 :第三上部连接部件
[0055] 74:第三下部连接部件 80:第四连接部
[0056] 81:第四连接部件 82:第四杆件
[0057] 83:第四上部连接部件 84:第四下部连接部件
[0058] 90 :第五连接部 91 :第五连接部件
[0059] 92 :第五杆件 93 :第五上部连接部件
[0060] 94 :第五下部连接部件
【具体实施方式】
[0061] 图2为用于说明自由度的图，图3为表示根据本发明的第一实施例的运动模拟器 的立体图，图4为表示根据本发明的第一实施例的运动模拟器的侧视图。
[0062] 首先，参照图2对运动、旋转方向以及自由度进行说明。空间上的物体的运动以前 后方向上的直线运动（前〇后：Z轴）、左右方向上的直线运动（右左：x轴）、上下方向 上的直线运动（上〇下：Y轴）、将Z轴作为旋转中心的倾摆（Rolling)、将X轴作为旋转中 心的纵摆（Pitching)、以及将Y轴作为旋转中心的横摆（Yawing)这六种表示,将此称之为 六自由度（six degree of freedom)。
[0063] 以下，按照图2中定义的那样将连接左右的轴作为X轴、将连接上下的轴作为Y轴 而将连接前后的轴作为Z轴,并以此为基准而说明移动及旋转方向。
[0064] 本发明的运动模拟器包括：基架10 ;旋转支撑板20,支撑所述基架10的下部；支 撑部件30、40,用于支撑座椅1和显示器2以及方向盘3,所述座椅1供用户落座，所述显示 器2将基于用户操作的虚拟环境以图像形式提供，所述方向盘3由用户操作以提供所述虚 拟环境；第一连接部50、第二连接部60、第三连接部70以及第四连接部80,连接所述基架 10与支撑部件30、40之间。
[0065] 所述基架10用于支撑本发明的运动模拟器的整体结构，其在大致为六面体形状 的内部可具有用于将动力提供给所述第一连接部50至第四连接部80的多个驱动单元，所 述多个驱动单元可使用马达、气缸、线性驱动器等。
[0066] 所述旋转支撑板20配备于地面与基架10之间而支撑所述基架10,且在上面以预 定的宽度和高度向上突出形成有旋转引导部21，从而借助于由旋转驱动单元（未图示）传 递的旋转力而使所述基架10通过所述旋转引导部21得到引导并实现旋转。
[0067] 所述基架10的下面配备有多个滚轮11，以用于被所述旋转引导部21所引导而使 所述基架10得以旋转，且所述旋转引导部21可沿着所述旋转支撑板20的上表面边缘周围 而以圆形的条带形状形成。
[0068] 根据本发明的运动模拟器用于实现用户体验汽车行驶的虚拟现实，可具有：座椅 1，供用户落座；显示器2,将基于用户操作的虚拟环境以图像形式提供；方向盘3,用于让用 户操作驾驶方向；踏板4,用于调节汽车的速度，而且，这些构成可根据运动模拟器的用途 而替代为其他构成。
[0069] 基于所述方向盘3的操作的汽车行进方向以及基于所述踏板4的操作的汽车速度 数据被输入到控制部（图中未示出），并基于这样输入的数据，在所述显示器2中将输入的 所述汽车行进方向以及速度数据结合于已设定的虚拟环境数据而将仿佛实际驾驶般的虚 拟环境以图像形式提供。
[0070] 所述支撑部件30、40由第一支撑部件30和第二支撑部件40构成，所述第一支撑 部件30在前方和后方分别结合有所述显示器2和座椅1，而所述第二支撑部件40结合有所 述方向盘3,且所述第一支撑部件30与第二支撑部件40结合为一体。
[0071] 其中，"前方"表示当用户坐在座椅1时眺望的方向，"后方"表示用户眺望的方向 的相反方向，以下，前后左右方向是将前述的方向作为基准而定义的。
[0072] 所述第一支撑部件30由座椅支撑部31和显示器支撑部32构成，所述座椅支撑部 31的截面大致以" (坚弯）"形状形成，并由水平部31a和连接部31b构成，所述水平部 3Ia在上面固定结合有所述座椅1，所述连接部31b在所述水平部31a的后端延伸为向上倾 斜，而所述显示器支撑部32由显示器结合部32a和连接部32b构成，所述显示器结合部32a 用于使显示器2垂直固定结合，所述连接部32b在所述显示器结合部32a的下端形成为向 下倾斜而与所述水平部31a的前方端部连接。
[0073] 所述第二支撑部件40用于支撑方向盘3,并由方向盘固定部41和连接部42构成， 所述方向盘固定部41沿水平方向形成以使所述方向盘3固定结合，所述连接部42在所述 方向盘固定部41的两个末端形成为向下倾斜以便连接于所述座椅支撑部31的水平部31a。
[0074] 所述座椅1、显示器2、方向盘3、第一支撑部件30以及第二支撑部件40由于结合 为一体，因此在驱动力通过所述驱动单元传递的情况下将会一体地运动。
[0075] 所述支撑部件30、40与基架10之间通过四个连接部50、60、70、80而连接。
[0076] 第一连接部50是上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第一支撑部件30的后方且 下端可纵摆旋转地连接于基架10的后方的部件，其由第一连接部件51、第一杆件52、第一 上部连接部件53、第一下部连接部件54构成，所述第一连接部件51具有预定的长度，所述 第一杆件52插入于所述第一连接部件51的内部而借助于第一驱动单元（图中未示出）的 驱动而朝上下方向进行直线滑动运动，所述第一上部连接部件53配备于所述第一杆件52 的上端而可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第一支撑部件30的后端，而在所述第一下部连 接部件54中所述第一连接部件51的下端部可纵摆旋转地连接于所述基架10的后端。 [0077] 为了防止模拟器工作时用户在搭乘于座椅1的状态下朝左右方向倾倒，所述第一 下部连接部件54其一侧固定结合于所述基架10,而另一侧将成为前后方向的旋转中心的 旋转轴（图中未示出）作为媒介而与第一连接部件51的下端部连接，以防止倾摆旋转而只 让纵摆旋转能够进行。
[0078] 所述第一驱动单元可以是马达或气缸，且可以配备于基架10的内部，或者配备于 所述第一连接部件51的内部。并且，在将利用马达的线性驱动器使用为驱动单元的情况 下，也可以不设置在所述基架10的内部，而是可以直接连接于所述第一连接部件51而设置 于所述基架10的外部。
[0079] 第二连接部60的上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件40的右侧 端，且下端可倾摆和纵摆旋转地连接于基架10的右侧端，而第三连接部70的上端可倾摆和 纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件40的左侧端，且下端可倾摆和纵摆旋转地连接于基 架10的右侧端。
[0080] 所述第二连接部60由第二连接部件61、第二杆件62、第二上部连接部件63以及 第二下部连接部件64构成，所述第二连接部件61具有预定的长度，所述第二杆件62插入 于所述第二连接部件61的内部而借助于第二驱动单元（图中未示出）的驱动而朝上下方 向进行直线滑动运动，所述第二上部连接部件63配备于所述第二杆件62的上端而可倾摆 和纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件40的右侧端，而在所述第二下部连接部件64中所 述第二连接部件61的下端部可倾摆和纵摆旋转地连接于所述基架10的右侧端。
[0081] 所述第二下部连接部件64的一侧将旋转轴（图中未示出）作为媒介而可纵摆旋 转地连接于所述基架10,而另一侧将旋转轴（图中未示出）作为媒介而可倾摆旋转地连接 于所述第二连接部件61的下端部，从而可以实现倾摆和纵摆旋转。
[0082]所述第三连接部70具有与第二连接部60相同的构造，其由第三连接部件71、第三 杆件72、第三上部连接部件73以及第三下部连接部件74构成，所述第三连接部件71具有 预定的长度，所述第三杆件72插入于所述第三连接部件71的内部而借助于第三驱动单元 (图中未示出）的驱动而朝上下方向进行直线滑动运动，所述第三上部连接部件73配备于 所述第三杆件72的上端而可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件40的左侧端，而 在所述第三下部连接部件74中所述第三连接部件71的下端部可倾摆和纵摆旋转地连接于 所述基架10的左侧端。
[0083] 所述第三下部连接部件74的一侧将旋转轴（图中未示出）作为媒介而可纵摆旋 转地连接于所述基架10,而另一侧将旋转轴（图中未示出）作为媒介而可倾摆旋转地连接 于所述第三连接部件71的下端部，从而可以实现倾摆和纵摆旋转。
[0084] 所述第二连接部60和第三连接部70可倾摆和纵摆旋转地连接于基架10,在这一 点上与第一连接部50存在差异，而在作为第二驱动单元可采用马达或气缸并可以将线性 驱动器直接连接于第二连接部件61和第三连接部件71而使用的这一点上与第一连接部50 相同。
[0085] 第四连接部80用于施加驱动力以使第一连接部50能够以下端部的联接部为旋转 中心进行纵摆旋转，并防止引起倾摆旋转以防止模拟器工作时用户在搭乘于座椅1的状态 下朝左右方向倾倒，其一侧端可纵摆旋转地连接于第一连接部件51的主体，而另一侧端可 纵摆旋转地连接于基架10的上面。
[0086] 所述第四连接部80由第四连接部件81、第四杆件82、第四上部连接部件83以及 第四下部连接部件84构成，所述第四连接部件81具有预定的长度，所述第四杆件82插入 于所述第四连接部件81的内部而借助于第四驱动单元（图中未示出）的驱动而朝倾斜的 上下方向进行直线滑动运动，所述第四上部连接部件83配备于所述第四杆件82的上端而 可纵摆旋转地连接于所述第一连接部件51的主体，而在所述第四下部连接部件84中所述 第四连接部件81的下端部可纵摆旋转地连接于所述基架10的上面。由于所述第四下部连 接部件84与第四连接部件81将旋转轴85作为媒介而连接，因此可以实现纵摆旋转。
[0087] 作为所述第四驱动单元可采用马达或气缸，并可将线性驱动器直接连接于第四连 接部件81而使用，在这一点上与第一连接部50相同。
[0088] 另外，所述旋转驱动单元配备于所述基架10与旋转支撑板20之间，从而可以在底 面被所述旋转支撑板20固定支撑的状态下使所述基架10旋转。在此情况下，所述旋转驱动 单元由于底面被固定支撑于旋转支撑板20,因此不会旋转，而结合有所述基架10、座椅10 以及显示器2的支撑部件30、40整体借助于所述旋转驱动单元的驱动力而进行横摆旋转。 在使所述基架10旋转的情况下，贴附于基架10的下面的滚轮11通过形成于旋转支撑板20 的上面的旋转引导部21而被引导并旋转。
[0089] 以下，参照图5至图12而说明根据本发明的第一实施例的运动模拟器的作用。 [0090] 图5和图6为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中上升的状态的图。 [0091] 如图5和图6所示，驱动第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元，从而使 第一杆件52、第二杆件62以及第三杆件72向上滑动而成为上升的状态。
[0092] 在所述第一杆件52、第二杆件62以及第三杆件72这样向上滑动的过程中，在作 为第二连接部60和第三连接部70的上下端部的第二上部连接部件63、第二下部连接部件 64、第三上部连接部件73、第三下部连接部件74中产生旋转作用，以使第二连接部件61和 第三连接部件71可以朝左右方向张开预定的角度。
[0093] 图7为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前方前进并倾斜的状 态的图。
[0094] 如图7所示，如果驱动第一连接部50的第一驱动单元而使第一杆件52向上滑动， 并驱动第四连接部80的第四驱动单元而使第四杆件82向前方滑动，则用户将处于向前方 倾斜的同时向前方前进的状态。
[0095] 在此情况下，可通过第二连接部60和第三连接部70的第二驱动单元和第三驱动 单元而使第二杆件62和第三杆件72升降，从而调节向前方倾斜的倾斜角度。
[0096] 图8为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前方前进并倾斜的同 时上升的状态的图。
[0097] 如图8所示，如果驱动第一连接部50的第一驱动单元、第二连接部60的第二驱动 单元以及第三连接部70的第三驱动单元而使第一杆件52、第二杆件62以及第三杆件72向 上滑动，并驱动第四连接部80的第四驱动单元而使第四杆件82向前方滑动，则用户将处于 向上方上升并向前方倾斜的状态下向前方前进的状态。
[0098] 在此情况下，如果调节第一杆件52的移动距离和第二杆件62及第三杆件72的移 动距离，就可以调节向前方倾斜的角度，而如果调节第四杆件82的移动距离，就可以调节 向前方前进的距离。
[0099] 图9为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退并倾斜的状 态的图。
[0100] 如图9所示，如果驱动第四连接部80的第四驱动单元而使第四杆件82向后方朝 上滑动，则用户将处于向后方后退的状态。在此情况下，如果驱动第二连接部50和第三连 接部60的第二驱动单元和第三驱动单元而使第二杆件52和第三杆件53向上滑移，则可以 调节向后方倾斜的角度。
[0101] 图10为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退并倾斜的同 时上升的状态的图。
[0102] 如图10所示，如果驱动第一连接部50的第一驱动单元、第二连接部60的第二驱 动单元以及第三连接部70的第三驱动单元而使第一杆件52、第二杆件62以及第三杆件72 向上滑动，并驱动第四连接部80的第四驱动单元而使第四杆件82向后方滑移，则用户将处 于向上方上升并向后方倾斜的状态下向后方后退的状态。
[0103] 在此情况下，如果调节第一杆件52的移动距离和第二杆件62及第三杆件72的移 动距离，就可以调节向后方倾斜的角度，而如果调节第四杆件82的移动距离，就可以调节 向后方后退的距离。
[0104] 图11为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向后方后退的状态下右 侧上升而倾斜的状态的图，图12为表示在根据本发明的第一实施例的运动模拟器中向前 方前进的状态下右侧上升而倾斜的状态的图。
[0105] 如图11和图12所示，如果驱动第四连接部80的第四驱动单元而使第四杆件82 向后方滑移或者向前方滑移，并驱动第二连接部60的第二驱动单元而使第二杆件62向上 滑移，则用户的右侧被抬起而变为倾斜。
[0106] 另外，为了将结合有所述基架10、座椅1以及显示器2的支撑部件30、40 -体地旋 转而配备旋转支撑板20和旋转驱动单元，如果驱动所述旋转驱动单元，则旋转力传递到基 架10,从而使滚轮11进行滚动运动并通过旋转引导部21得到引导而进行旋转运动。
[0107] 似此，根据本发明可以实现前后及上下方向的直线运动、倾摆旋转、纵摆旋转以及 横摆旋转，从而可以实现五自由度运动，因此用户能够体验更具真实感的虚拟环境。
[0108] 〈第二实施例〉
[0109] 图13、图14为表示根据本发明的第二实施例的运动模拟器的立体图，图15为表示 根据本发明的第二实施例的运动模拟器的侧视图。
[0110] 对于第一实施例而言，如果在用户搭乘的状态下进行倾摆等操作，则向左右方向 产生力的作用，从而使第一连接部50中承受较大的扭矩，于是可能使耐久性降低。对于第 二实施例而言，其特征在于，为了克服这种缺点而配备有第五连接部90。
[0111] 本发明的第二实施例具有用于固定结合有座椅1、显示器2、方向盘3的支撑部件 30、40,并具有可进行直线运动和旋转运动地支撑第一支撑部件30和第二支撑部件40的第 一连接部50、第二连接部60、第三连接部70、第四连接部80以及第五连接部90。
[0112] 所述第一连接部50的上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第一支撑部件30的后 方，且下端可纵摆旋转地连接于基架10的后方，其由第一连接部件51、第一杆件52、第一上 部连接部件53以及第一下部连接部件54构成，所述第一连接部件51具有预定的长度，所 述第一杆件52插入于所述第一连接部件51的内部而借助于第一驱动单元（图中未示出） 的驱动而朝上下方向进行直线滑动运动，所述第一上部连接部件53配备于所述第一杆件 52的上端而可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第一支撑部件30的后端，而在所述第一下部 连接部件54中所述第一连接部件51的下端部可纵摆旋转地连接于所述基架10的后端。
[0113] 在此情况下，对于第一连接部件51而言，由于在模拟器工作中左右方向的力起作 用的情况下扭矩作用于所述第一连接部件51，因此优选将下部构成为宽度比上部更宽的形 状。
[0114] 所述第一连接部件51的主体内部具有马达55以作为第一驱动单元，且所述马达 55的轴连接于所述第一杆件52,于是如果驱动所述马达55则所述第一杆件52将会上下运 动。
[0115] 所述第二连接部60由第二连接部件61、第二杆件62、第二上部连接部件63以及 第二下部连接部件64构成，所述第二连接部件61具有预定的长度，所述第二杆件62插入 于所述第二连接部件61的内部而借助于第二驱动单元（图中未示出）的驱动而朝上下方 向进行直线滑动运动，所述第二上部连接部件63配备于所述第二杆件62的上端而在所述 第二支撑部件40的右侧端以能够进行倾摆和纵摆旋转的方式连接，而在所述第二下部连 接部件64中所述第二连接部件61的下端部可倾摆和纵摆旋转地连接于所述基架10的右 侦 1J端。
[0116] 所述第二下部连接部件64的一侧连接于旋转轴12,以使所述第二连接部件61可 相对于所述第二基架10进行纵摆旋转，而另一侧将另外的旋转轴（图中未示出）作为媒介 而连接于所述第二连接部件61的下端部以使所述第二连接部件61能够进行倾摆旋转，从 而可以实现所述第二连接部件61的倾摆和纵摆旋转。
[0117] 所述旋转轴12通过支撑板13而被设置于基架10的上部。
[0118]所述第三连接部70具有与第二连接部60相同的构造，其由第三连接部件71、第三 杆件72、第三上部连接部件73以及第三下部连接部件74构成，所述第三连接部件71具有 预定的长度，所述第三杆件72插入于所述第三连接部件71的内部而借助于第三驱动单元 (图中未示出）的驱动而朝上下方向进行直线滑动运动，所述第三上部连接部件73配备于 所述第三杆件72的上端而在所述第二支撑部件40的左侧端以能够进行倾摆和纵摆旋转的 方式连接，而在所述第三下部连接部件74中所述第三连接部件71的下端部可倾摆和纵摆 旋转地连接于所述基架10的左侧端。
[0119] 与第二下部连接部件64相同，所述第三下部连接部件74也配备于所述第三连接 部件71与基架10之间以使第三连接部件71可相对于所述基架10进行倾摆和纵摆旋转， 并连接于旋转轴12以使第三连接部件71能够纵摆旋转。
[0120] 所述第四连接部80由第四连接部件81、第四杆件82、第四上部连接部件83以及 第四下部连接部件84构成，所述第四连接部件81具有预定的长度，所述第四杆件82插入 于所述第四连接部件81的内部而借助于第四驱动单元（图中未示出）的驱动而朝倾斜的 上下方向进行直线滑动运动，所述第四上部连接部件83配备于所述第四杆件82的上端而 可纵摆旋转地连接于所述第一连接部件51的主体，而在所述第四下部连接部件84中所述 第四连接部件81的下端部可纵摆旋转地连接于所述基架10的上面。
[0121] 所述第五连接部90由第五连接部件91、第五杆件92、第五上部连接部件93、第五 下部连接部件94构成，所述第五连接部件91具有预定的长度，所述第五杆件92插入于所 述第五连接部件91的内部而朝上下方向滑移，所述第五上部连接部件93的一侧端可纵摆 旋转地连接于所述第五杆件92的上端而另一侧端固定结合于第一支撑部件30的前端，所 述第五下部连接部件94的一侧端连接于所述第五连接部件91而使所述第五连接部件91 能够纵摆旋转且另一侧端固定结合于基架10。
[0122] 在此情况下，对于第五连接部件91而言，由于在模拟器工作中左右方向的力起作 用的情况下扭矩作用于所述第五连接部件91，因此优选将下部构成为宽度比上部更宽的形 状。
[0123] 所述第一杆件51至第四杆件81通过第一至第四驱动单元而进行直线运动，然而 所述第五杆件92却不具有本身的驱动源，而是在支撑部件30、40借助于所述第一至第四驱 动单元的驱动力而上下移动或进行旋转运动时伴随其运动而进行滑动运动，由于在用户搭 乘的状态下如果进行倾摆等操作就会有左右方向的力起作用而使第一连接部50中承受较 大的扭矩而导致耐久性降低，因此通过使扭矩一并作用于所述第五连接部90而解决了所 述的耐久性问题。
[0124] 另外，配备于所述第一连接部50的第一上部连接部件53与配备于所述第五连接 部90的第五上部连接部件93优选位于同轴上。如果第一上部连接部件53与第五上部连 接部件93没有位于同轴上，则在模拟器工作中将在第一连接部件51和第五连接部件91中 发生扭转变形，因此出现耐久性减弱的问题，所以在本实施例中使第一上部连接部件53与 第五上部连接部件93位于同轴上，从而防止了第一连接部件51和第五连接部件91中发生 扭转变形。
[0125] 另外，基架10上作为第五驱动单元固定结合有在马达轴的末端部形成有齿轮22a 的马达22,且在固定于地面的旋转支撑板20的上面中央固定结合有盘形的齿轮连接板23， 且所述齿轮连接板23的上部固定结合有旋转轴24。所述齿轮连接板23的外周面形成有齿 形，从而啮合于所述马达22的齿轮22a。
[0126] 如果驱动所述马达22则所述齿轮22a将会旋转，且由于所述齿轮22a啮合于齿轮 连接板23的外周面，因此基架10将以旋转轴24为中心而进行旋转运动，而结合于所述基 架10的上部的连接部和支撑部件的整体将会进行横摆运动。
[0127] 在此情况下，结合于基架10的下部的滚轮11将被旋转支撑板20的旋转引导部21 所引导而进行旋转。
[0128] 以下，参照图15至而说明根据本发明的第二实施例的运动模拟器的作用。
[0129] 图16为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中向前方前进的状态的 图。
[0130] 如图16所示，通过第四驱动单元的驱动而使第四杆件82向前方滑移，并使第一连 接部50、第二连接部60以及第三连接部70成为朝逆时针方向纵摆旋转的状态，并使第五连 接部90也随之成为纵摆旋转的状态，从而使支撑部件30、40成为向前方前进的状态。
[0131] 在此，如果驱动第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元而调节第一杆件 52、第二杆件62以及第三杆件72的位置，则不仅可以调节支撑部件30、40的上下位置，而 且还可以调节所倾斜的角度。
[0132] 图17为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中向后方后退的状态的 图。
[0133] 如图17所示，通过第四驱动单元的驱动而使第四杆件82向后方滑移，并使第一连 接部50、第二连接部60以及第三连接部70相对于图16所示的状态成为朝顺时针方向纵摆 旋转的状态，并使第五连接部90也随之成为纵摆旋转的状态，从而使支撑部件30、40成为 向后方后退的状态。
[0134] 在此情况下，如果驱动第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元而调节第 一杆件52、第二杆件62以及第三杆件72的位置，则也是不仅可以调节支撑部件30、40的上 下位置而且还可以调节所倾斜的角度。
[0135] 图18为表示在根据本发明的第二实施例的运动模拟器中右侧上升而倾斜的状态 的图。
[0136] 如果驱动第二驱动单元而使第二杆件62向上方滑移，并驱动第三驱动单元而使 第三杆件72向下方滑移，则支撑部件30、40将如图18所示地成为右侧上升而倾斜的状态， 从而实现支撑部件30、40的倾摆旋转。在此情况下，在第一上部连接部件53与第五上部连 接部件93中形成铰链连接以实现这样的倾摆旋转，且第一上部连接部件53与第五上部连 接部件93位于同轴上，从而可以防止发生扭转变形。
[0137] 如上所述，本发明并不局限于所述的特定优选实施例，本发明所属【技术领域】中具 有普通知识的人员可在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的技术思想的情况下实现 显而易见的变形实施，那样的变形实施属于本发明的范围。
【权利要求】
1. 一种运动模拟器，包括： 基架（10); 支撑部件（30、40)，位于所述基架（10)的上侧，用于支撑座椅（1)、显示器（2)以及方 向盘（3)，所述座椅（1)供用户落座，所述显示器（2)将基于用户操作的虚拟环境以图像形 式提供，所述方向盘（3)由用户操作以提供所述虚拟环境； 第一连接部（50)，上端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述支撑部件的后端，下端以可纵 摆旋转地连接于所述基架（10)的后端，并通过传递第一驱动单元的动力而使所述支撑部 件的后端上下运动； 第二连接部￠0)和第三连接部（70)，上端分别在所述支撑部件的左右两侧端以能够 倾摆和纵摆旋转的方式连接，下端分别在所述基架（10)的左右侧端以能够倾摆和纵摆旋 转的方式连接，并通过传递第二驱动单元和第三驱动单元的动力而使所述支撑部件的左右 两侧上下运动； 第四连接部（80)，两侧端可纵摆旋转地分别联接于所述第一连接部（50)和基架（10)， 并通过传递第四驱动单元的动力而使所述第一连接部（50)进行纵摆旋转运动。
2. 如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于，所述第一驱动单元至第四驱动单元 配备于所述基架的内部。
3. 如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于， 所述第一连接部（50)由第一连接部件（51)和第一杆件（52)构成，所述第一连接部件 (51)的下端可纵摆旋转地连接于所述基架（10)，而所述第一杆件（52)借助于所述第一驱 动单元而在所述第一连接部件（51)的内部进行滑动操作，且上端可倾摆和纵摆旋转地连 接于所述支撑部件； 所述第二连接部（60)由第二连接部件（61)和第二杆件（62)构成而所述第三连接部 (70) 由第三连接部件（71)和第三杆件（72)构成，所述第二连接部件（61)和第三连接部件 (71) 的下端可倾摆和纵摆旋转地连接于所述基架（10)，而所述第二杆件（62)和第三杆件 (72) 借助于所述第二驱动单元和第三驱动单元而在所述第二连接部件（61)和第三连接部 件（71)的内部进行滑动操作，且上端可倾摆和纵摆地连接于所述支撑部件； 所述第四连接部（80)由第四连接部件（81)和第四杆件（82)构成，所述第四连接部件 (81)的一侧端可纵摆旋转地连接于所述基架（10)，而所述第四杆件（82)借助于所述第四 驱动单元而在所述第四连接部件（81)的内部进行滑动操作，且可纵摆旋转地连接于所述 第一连接部件（51)。
4. 如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于， 所述支撑部件由第一支撑部件（30)和第二支撑部件（40)构成，所述第一支撑部件 (30)的后方结合有所述座椅（1)且前方结合有所述显示器（2)，所述第二支撑部件（40)结 合有所述方向盘（3)且一体地结合于所述第一支撑部件（30); 所述第一连接部（50)可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第一支撑部件（30)的后方，所 述第三连接部（70)和所述第二连接部（60)可倾摆和纵摆旋转地连接于所述第二支撑部件 (40)的左右两侧端。
5. 如权利要求1所述的运动模拟器，其特征在于，还具有： 第五连接部（90)，上端可纵摆旋转地连接于所述支撑部件（30、40)的前端，下端可纵 摆旋转地连接于所述基架（10)。
6. 如权利要求5所述的运动模拟器，其特征在于， 所述第五连接部（90)由第五连接部件（91)、第五杆件（92)、第五上部连接部件（93) 以及第五下部连接部件（94)构成，所述第五连接部件（91)具有预定的长度，所述第五杆 件（92)插入于所述第五连接部件（91)的内部而朝上下方向滑移，所述第五上部连接部件 (93)的一侧端可纵摆旋转地连接于所述第五杆件（92)的上端而另一侧端固定结合于所 述支撑部件（30)的前端，所述第五下部连接部件（94)的一侧端连接于所述第五连接部件 (91)以连接成使所述第五连接部件（91)能够纵摆旋转而另一侧端固定结合于基架（10); 所述第五杆件（92)通过借助于所述第一驱动单元至第四驱动单元的驱动力的支撑部 件（30、40)的运动而上下移动。
7. 如权利要求5所述的运动模拟器，其特征在于， 所述第一连接部（50)包括第一连接部件（51)、第一杆件（52)以及第一上部连接部件 (53)，所述第一连接部件（51)的下端可纵摆旋转地连接于所述基架（10)，所述第一杆件 (52)借助于所述第一驱动单元而在所述第一连接部件（51)的内部进行滑动操作，所述第 一上部连接部件（53)的一侧端可倾摆旋转地连接于所述支撑部件的后端而另一侧端可纵 摆旋转地连接于所述第一杆件（52); 所述第五连接部（90)由第五连接部件（91)、第五杆件（92)、第五上部连接部件（93) 以及第五下部连接部件（94)构成，所述第五连接部件（91)具有预定的长度，所述第五杆 件（92)插入于所述第五连接部件（91)的内部而朝上下方向滑移，所述第五上部连接部件 (93)的一侧端可纵摆旋转地连接于所述第五杆件（92)的上端而另一侧端固定结合于所 述支撑部件（30)的前端，所述第五下部连接部件（94)的一侧端连接于所述第五连接部件 (91)以连接成使所述第五连接部件（91)能够纵摆旋转而另一侧端固定结合于基架（10); 所述第一上部连接部件（53)与第五上部连接部件（93)位于同轴上。
8. 如权利要求7所述的运动模拟器，其特征在于，在所述第一连接部件（51)和第五连 接部件（91)中，下部的宽度比上部更宽。
9. 如权利要求1所述的运动模拟器，还包括： 旋转支撑板（20)，支撑所述基架（10)的下部，并在所述基架（10)借助于旋转驱动单元 的旋转驱动力而旋转时引导所述基架（10)的旋转。
【文档编号】A63B22/16GK104246853SQ201380019781
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】李锺瓒, 姜有信, 全商坤, 郑大星 申请人:运动设备株式会社