KR200491192Y1 - Virtual Reality Simulator - Google Patents
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Abstract
본 고안은 지게차나 굴삭기, 타워크레인이나 로더와 같은 건설기계의 주요 구성품을 구비하고, 헤드마운트디스플레이(HMD)를 장착한 학습자가 HMD 착용 시 배선의 불편함을 최소화할 수 있으며, 가상현실 교육장치에서 가상현실 교육 시 학습자가 장착한 HMD 움직임을 센서를 통해 학습자의 움직임을 감지, 센싱할 수 있도록 함으로서 결과적으로 미리 설정된 별도의 평가 알고리즘을 통해 합격, 불합격 여부를 쉽게 판별할 수 있도록 하고 이에 더해 가상현실 교육 운행 중 발생되는 모든 데이터를 저장하여 이를 토대로 최적화된 움직임을 산출하여 가장 적합한 연습과정을 도출하기에 적합한 가상현실 교육장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is equipped with the main components of a construction machine such as a forklift, excavator, tower crane or loader, and a learner equipped with a head mounted display (HMD) can minimize the inconvenience of wiring when wearing the HMD, and the virtual reality education device In the virtual reality education, the learner can detect and sense the learner's movement through the sensor by using the HMD movement equipped by the learner. As a result, it is possible to easily determine whether the pass or fail is possible through a separate evaluation algorithm set in advance. The purpose is to provide a virtual reality education device suitable for deriving the most suitable practice process by calculating the optimized motion based on this by storing all data generated during the actual education operation.
Description
본 고안은 가상현실 교육에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 건설기계를 가상현실(Virtual Reality)로 교육할 수 있는 가상현실 교육장치에 관한 것이다.The present invention relates to virtual reality education, and more particularly, to a virtual reality education device capable of training various types of construction machines with virtual reality.
일반적으로, 지게차나 굴삭기, 타워크레인이나 로더 등과 같은 건설기계에 의한 작업의 특성을 살펴보면, 작업자들은 유압 밸브를 직접 제어하는 수동 레버를 조작하여 건설기계를 제어한다. In general, looking at the characteristics of work by construction machinery such as forklifts, excavators, tower cranes or loaders, workers control the construction machinery by operating a manual lever that directly controls the hydraulic valve.
이러한 건설기계에 대한 운전은 긴 훈련 과정과 오랜 경험을 갖추어야 버켓 운동과 레버 조작 사이의 상관 관계를 체득할 수 있기 때문에 비숙련자가 건설기계를 조작하는 것은 매우 어려운 일이다. It is very difficult for an unskilled man to operate a construction machine because driving a construction machine requires a long training process and a long experience to acquire a correlation between bucket motion and lever operation.
또한 건설기계의 주행장치도 독립적인 레버조작에 의해 이루어지는 경우가 많아 일반적인 차량 주행조작과는 차이가 있다.In addition, the traveling device of the construction machine is often made by independent lever operation, which is different from the general vehicle driving operation.
보다 더 어려운 점은 버켓에 가해지는 부하를 감지하는 것인데, 이는 버켓의 이동 속도, 부하에 대한 엔진의 반응, 레버에 전달되어 오는 반동 압력만이 이를 추종하기 위한 유일한 피드백이라는 것이다.Even more difficult is to detect the load on the bucket, which is the only feedback to follow this, the speed of the bucket's movement, the engine's response to the load, and the reaction pressure delivered to the lever.
이와 같은 이유로 건설기계를 운전하기 위한 운전자는 장기간 동안 건설기계의 조작을 위한 훈련을 받아야한다. 또한, 장기간의 훈련을 받은 운전자라도 건설기계에 탑승한 상태에서 건설기계를 운전하기 때문에 오조작 등의 실수로 부상을 입는 등 항상 돌출된 위험에 노출되어 있다.For this reason, the driver for driving the construction machine must be trained for the operation of the construction machine for a long time. In addition, even drivers who have been trained for a long period of time are always exposed to protruding dangers, such as accidental injuries such as erroneous operation because they operate the construction machine while on board the construction machine.
이러한 이유로 운전자가 신체의 일부 움직임에 따라 건설기계를 용이하게 운전할 수 있는 제어시스템에 대한 요구가 증대되고 있는 추세이다.For this reason, the demand for a control system that allows a driver to easily operate a construction machine in accordance with some movement of the body is increasing.
이러한 제어시스템에 대한 방안 중 하나로 가상현실을 이용한 훈련방식이 있다. 가상현실이란 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다.One of the methods for such a control system is a training method using virtual reality. Virtual reality is a human-computer interface that makes a certain environment or situation into a computer, and makes it as if the person using it is actually interacting with the surrounding environment.
가상현실을 인공현실(artificial reality), 사이버 공간(cyberspace), 가상세계(virtual worlds), 가상환경(virtual environment), 합성환경(synthetic environment), 인공환경(artificial environment) 등이라고도 한다.Virtual reality is also referred to as artificial reality, cyberspace, virtual worlds, virtual environment, synthetic environment, artificial environment, and the like.
이러한 가상현실을 이용한 여러 교육장치나 시스템이 개발되고 있는데, 일반적으로 PC 플랫폼과 모바일 플랫폼으로 구성할 수 있으며, 모니터로 표시하는 경우 사용자는 모니터에 표시된 3D 굴삭기 객체를 보고 운전 실습을 할 수 있는데, 사용자가 모니터를 통해 3D 굴삭기 객체를 보므로 한눈에 인지하지 못할 수 있는 문제점이 있었다. Several educational devices or systems using such virtual reality are being developed, and can be generally composed of a PC platform and a mobile platform, and when displayed on a monitor, a user can practice driving by viewing a 3D excavator object displayed on the monitor. The 3D excavator object was viewed through the monitor, so there was a problem that it could not be recognized at a glance.
즉 사용자가 실제 굴삭기를 보는 것과 동일한 효과를 얻기 위해서는 3D 굴삭기 객체를 보기 위한 별도의 3D 안경을 포함하는 3D 헤드셋을 이용하여야 하는데, 이는 모니터를 통해 단순히 영상만을 3D로 보는 경우이므로 실제 현장에서와 같은 건설기계를 조작하는 것과는 차이가 있는 단순한 교육에 그치고 있을 수 있다.That is, in order to obtain the same effect as a user viewing an actual excavator, a 3D headset including separate 3D glasses for viewing a 3D excavator object must be used. It may be just a simple education that differs from operating a construction machine.
또한 헤드마운트디스플레이(HMD)를 사용하는 VR 시뮬레이터의 경우 움직임을 감지하는 센서가 필요한데, 현재까지의 시뮬레이터의 경우 이러한 HMD를 거치할 수 있는 장비가 제공되지 않아 VR시뮬레이터 실습에 애로사항을 가지고 있는 실정이다. In addition, in the case of a VR simulator that uses a head mounted display (HMD), a sensor that detects motion is required. However, in the case of a simulator to date, there is no equipment to mount such an HMD, so there are difficulties in practicing the VR simulator. to be.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지게차나 굴삭기, 타워크레인이나 로더와 같은 건설기계의 주요 구성품을 구비하고, 헤드마운트디스플레이(HMD)를 장착한 학습자가 HMD 착용 시 배선의 불편함을 최소화할 수 있으며, 가상현실 교육장치에서 가상현실 교육 시 학습자가 장착한 HMD 움직임을 센서를 통해 학습자의 움직임을 감지, 센싱할 수 있도록 함으로서 결과적으로 미리 설정된 별도의 평가 알고리즘을 통해 합격, 불합격 여부를 쉽게 판별할 수 있도록 하고 이에 더해 가상현실 교육 운행 중 발생되는 모든 데이터를 저장하여 이를 토대로 최적화된 움직임을 산출하여 가장 적합한 연습과정을 도출하기에 적합한 가상현실 교육장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is intended to solve all the disadvantages and problems of the prior art as described above, equipped with the main components of a construction machine such as a forklift, excavator, tower crane or loader, and equipped with a head mounted display (HMD) learners When HMD is worn, wiring discomfort can be minimized, and in the virtual reality training device, the learner's movement can be sensed and sensed through the sensor when the learner is equipped with the HMD movement during virtual reality training. Through the evaluation algorithm, it is easy to discriminate between passing and failing, and in addition, it stores virtually all data generated during virtual reality training and calculates the optimized movement based on this to produce the most suitable virtual reality training device. The purpose is to provide.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안 가상현실 교육장치는 가상현실 교육 장치 전체 구성품을 안정적으로 안치시키기 위하여 사각틀 형태로 구성되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 전방부와 후방부사이에 가로지르는 형태로 체결되어 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로의 역할을 할 수 있도록 가운데가 비어 있는 블록인 지지부 연결 블록; 상기 베이스 프레임의 전방부 전면 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 모니터거치대 서브프레임의 수평부분에 설치되어 상기 가상현실 교육 장치의 교육생이 착용중인 헤드마운트디스플레이(HMD) 위치 정보를 받기 위한 움직임 검출센서를 거치하는 센서거치대; 관리자가 소프트웨어 환경이나 조종에 필요한 정보를 확인하거나 작동상태를 보기위한 화면으로 모니터를 거치할 수 있는 구조물로써, 화면의 크기에 따라 높이와 각도조절이 가능하여, 사용자의 눈높이를 맞출 수 있도록 구성되는 모니터 마운트; 상기 베이스 프레임의 후면부 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 HMD 마운트 서브프레임 상측에 설치되어 헤드마운트디스플레이를 거치하는 HMD 마운트; 상기 베이스 프레임의 사각틀 내에 위치되어 교육생이 앉도록 구성된 좌석의 네모서리끝에 상기 베이스프레임에 체결되어 복수의 건설기계 기종에 따른 높이와 위치 각도를 조절할 수 있도록 구성된 조종기 마운트; 상기 베이스 프레임에서 교육생의 다리 사이로 소정높이 수직하게 형성되어 복수의 건설기계의 기종에 따른 길이와 각도를 조절할 수 있도록 구성된 핸들마운트; 상기 가상현실 교육장치를 보호하는 동시에 전원, 영상, 음성을 처리하여 각 부로 나눠지는 중심부로 상기 좌석의 시트를 고정시키는 마운트 역할을 수행하는 좌석 마운트; 및 상기 베이스 프레임에 고정되어 있으며, 평상시 교육생이 발을 놓을수 있는 위치에 구성되고, 전원케이블과 데이터 케이블을 보호하는 덮개 기능도 수행하는 발판;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention virtual reality education apparatus comprises: a base frame configured in a square frame shape to stably place the entire components of the virtual reality education apparatus; A support connecting block, which is a block in the middle that is fastened in a form of crossing between the front part and the rear part of the base frame and serves as a passage through which cables for power and video transmission pass; The horizontal and vertical structures extending from both ends of the base frame to the inside in both the vertical direction and the vertical direction on the front sides of the front part of the base frame are installed in the horizontal portion of the monitor frame subframe, which is erected in a rectangular frame shape. A sensor holder mounted with a motion detection sensor for receiving position information of a head mounted display (HMD) worn by a trainee; It is a structure that allows the administrator to mount the monitor as a screen to check the software environment or control information or to view the operating status. It is configured to adjust the height and angle according to the size of the screen, and to match the user's eye level. Monitor mount; A HMD mount installed on the upper side of the HMD mount subframe in which a horizontal structure extending from both ends in the vertical direction to the inner side on both sides of the rear side of the base frame is formed in a rectangular frame shape; A remote controller mount that is located in a square frame of the base frame and is fastened to the base frame at a corner of a seat configured to seat a trainee to adjust height and position angle according to a plurality of construction machine models; A handle mount configured to be vertically formed at a predetermined height between the legs of the trainees in the base frame to adjust the length and angle according to the model of a plurality of construction machines; A seat mount that protects the virtual reality education apparatus and processes power, video, and audio to perform a mounting role of fixing the seat of the seat to a center divided into parts; And it is fixed to the base frame, it is configured in a position that can be placed on a regular student's feet, and also a scaffold that also performs a cover function to protect the power cable and data cable.
여기서 상기 움직임 검출센서는, 상기 모니터거치대 서브프레임의 수평부분에 설치되는 상기 센서 거치대의 전면에 거치하거나 상기 HMD의 대각선에 위치하도록 상기 센서 거치대에 거치되되, 모니터 크기에 따라 움직임 검출 센서의 설치 폭이 상기 HMD의 위치 값을 놓치지 않고 검출할 수 있도록 상기 센서 거치대의 양측에서 조절되어 거치되는 것을 특징으로 한다.Here, the motion detection sensor is mounted on the front surface of the sensor cradle installed on the horizontal portion of the monitor cradle subframe or on the sensor cradle so as to be positioned diagonally on the HMD, but the installation width of the motion detection sensor according to the monitor size The position of the HMD is characterized in that it is adjusted and mounted on both sides of the sensor holder so that it can be detected without missing.
그리고 HMD 마운트는 상기 HMD 마운트를 지지하기 위하여 상기 베이스 프레임의 후면부 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 HMD 마운트 서브프레임의 중앙에서 수직한 방향으로 구성되는 HMD 마운트 암과, 상기 HMD 마운트 암의 끝단에서 양측으로 갈라지는 형태로 형성되는 HMD 붐 암과 HMD 앤드 암으로 구성되어 평상시에는 HMD를 상기 HMD 붐 암과 HMD 앤드 암에 거치함으로써 HMD 관리가 용이하도록 하고, 상기 HMD가 유선인 경우 데이터 및 전원 케이블을 교육생이 착용하는 HMD 뒤쪽에 형성하여 데이터 및 전원 케이블에 의한 불편함을 최소화하도록 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the HMD mount is in the center of the HMD mount subframe in which a horizontal structure extending from both ends in the vertical direction and the vertical direction to both sides of the rear side of the base frame is formed in a rectangular frame shape to support the HMD mount. It is composed of an HMD mount arm configured in a vertical direction, an HMD boom arm and an HMD end arm formed in a split form on both sides at the ends of the HMD mount arm, and normally, HMD is mounted on the HMD boom arm and HMD end arm. It is characterized in that it is configured to facilitate HMD management and to minimize discomfort caused by data and power cables by forming data and power cables behind the HMD worn by trainees when the HMD is wired.
본 고안에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.
첫째, 지게차나 굴삭기, 타워크레인이나 로더와 같은 건설기계의 주요 구성품과, 모션센서를 구비한 가상현실 교육장치를 이용하여 학습자의 공간 위치를 감지, 센싱하여 시뮬레이터를 이용한 학습 시 별도의 평가 알고리즘을 통해 합격, 불합격 여부를 판별하기에 최적화된 가상현실 교육장치를 제공할 수 있다. First, it detects and senses the spatial position of the learner using a virtual reality education device equipped with a motion sensor and major components of a construction machine such as a forklift, excavator, tower crane or loader, and separately evaluates the algorithm when learning using a simulator. Through this, it is possible to provide a virtual reality education device optimized for determining whether to pass or fail.
둘째, 실제 지게차나 굴삭기 등과 같은 건설기계에 대하여 동일하게 제작된 장비와 가상현실(VR)을 제공하는 모니터나 헤드마운트디스플레이(HMD) 장비를 이용하여 교육받을 수 있어 현장감 넘치는 교육이 가능하고, 평가가 가능하므로 단순히 교육에서 끝나지 않고 평가에 따라 교육생의 실습 효과를 최대화할 수 있다.Second, it can be trained using the same manufactured equipment and a monitor or head mount display (HMD) equipment that provides virtual reality (VR) for a construction machine such as an actual forklift or excavator. It is possible to maximize the practical effect of trainees according to the evaluation, rather than simply ending in education.
셋째, 실제 공간에서 핸들, 레버컨트롤, 리프트 레버, 틸트 레버, 페달 콘트롤러, 브레이크 페달, 가속페달, 주차레버, 작업 브레이크 등을 통해 교육이 실제 건설기계와 동일한 교육효과를 발휘할 수 있고, VR HMD를 이용하는 경우 낮은 유지관리비, 적은 설치공간, 높은 현실 몰입감의 구현이 가능하다.Third, in real space, through the handle, lever control, lift lever, tilt lever, pedal controller, brake pedal, accelerator pedal, parking lever, work brake, etc., education can exert the same educational effect as a real construction machine, and VR HMD When used, it is possible to realize a low maintenance cost, a small installation space, and a high immersion in reality.
넷째, 실제 지게차나 굴삭기를 이용한 교육도중 발생 될 수 있었던 건설기계의 안전사고나, 장비 파손 등의 문제를 방지하여 교육생의 안전 및 실제 현장 투입 시 교육경험에 따라 안전사고를 최소화하게 되고 날씨 제약없이 교육을 받을 수 있는 효과가 있다.Fourth, to prevent problems such as safety accidents and equipment damage that may have occurred during training using actual forklifts or excavators, minimize safety accidents according to the safety of trainees and training experience when they are actually put into the field. It has the effect of receiving education.
도 1은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 전면부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 후면부를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 센서 거치대를 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 모니터 마운트를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 HMD 마운트를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 고안에 따른 가상현실 교육 장치에서 이용되는 가상현실(VR)을 제공하는 모니터와 헤드마운트디스플레이(HMD)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 조종기 마운트를 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 핸들마운트를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 지지부 연결 블록을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 좌석 마운트를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 발판을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the front portion of the virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
2 is a view showing the rear portion of the virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
3A and 3B are plan views showing a sensor cradle of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
4A and 4B are views showing a monitor mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
5A and 5B are views showing the HMD mount of the virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention.
6 is a view for explaining an example of a monitor and a head mount display (HMD) providing a virtual reality (VR) used in the virtual reality education apparatus according to the present invention.
7A to 7C are views showing a remote controller mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
8A and 8B are views illustrating a handle mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
9A and 9B are views showing a connection block of a support portion of a virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention.
10 is a view showing a seat mount of the virtual reality training device (simulator) according to the present invention.
11 is a view showing the scaffolding of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.If described in detail by the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention are as follows.
아울러, 본 고안에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 고안의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 고안을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 고안이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 고안과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 고안의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. In addition, the terminology used in the present invention was selected as the general terminology that is currently widely used as much as possible, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant. In this case, the meaning of the terminology is described in detail in the description of the applicable designation. It is intended to clarify that the present design should be grasped as the meaning of the term rather than the name of the. In addition, in describing the embodiments, well-known in the technical field to which the present invention pertains, and description of the technical content not directly related to the present invention is omitted. This is to convey more clearly without obscuring the subject matter of the present invention by omitting unnecessary explanation.
도 1은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 전면부를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 후면부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a front portion of the virtual reality education device (simulator) according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a rear portion of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 베이스 프레임(1), 지지부 연결 블록(2), 가상현실(VR) 센서 거치대(3), 모니터거치대 서브프레임(4), 모니터 마운트(5), 모니터(6), HMD 마운트(7), HMD마운트 서브프레임(8), 좌석 마운트(9), 조종기 마운트(10), 페달 마운트(11), 핸들 마운트(12) 및 좌석(13)으로 구성된다.1 and 2, the
여기서 베이스 프레임(1)은 가상현실 교육장치가 교육장이나 설치장소에 설치되는 경우 가상현실 교육장치를 설치장소에서 안정적으로 안치시키도록 사각틀 형태로 구성되고, 지지부 연결 블록(2)은 후술되는 도 9a 및 도 9b에서도 나타낸 바와 같이 베이스 프레임(1)의 전방부와 후방부사이에 가로지르는 형태로 체결되어 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로의 역할을 할 수 있도록 가운데가 비어 있는 블록이다.Here, the
이러한 본 고안 가상현실 교육장치에 대하여는 첨부된 도 3a 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.This devised virtual reality education apparatus will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 11.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 센서 거치대를 나타낸 평면도이다.3A and 3B are plan views showing a sensor cradle of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 센서 거치대는 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같은데, 교육을 위해 교육생이 착용중인 헤드마운트디스플레이(HMD) 위치 정보를 받아 오기위해서는 교육생이 착용한 HMD의 움직임을 센싱하기 위한 별도의 움직임 센서(예로써 가시광선 센서)를 사용하는데, 해당 센서는 베이스 프레임(1)의 전방부 전면 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 모니터거치대 서브프레임(4)의 수평부분에 설치되는 센서 거치대(3)의 전면에 거치하거나 HMD의 대각선에 위치하도록 하여 HMD의 위치와 피칭 롤 값을 센싱하여 연산 컴퓨터(도시하지 않음)에 전달한다. 이때 움직임 검출센서(모션 센서)(도시하지 않음)의 위치는 모니터(6) 크기(예를 들면 최대허용크기 55inch)에 따라 위치가 변화되는 것이 바람직하다.The sensor cradle of the virtual reality training device (simulator) according to the present invention is as shown in FIGS. 3A and 3B, in order to receive the head mount display (HMD) location information worn by the trainee for training, the HMD worn by the trainee A separate motion sensor (for example, a visible light sensor) for sensing motion is used. The sensor is horizontal in a direction perpendicular to both sides of the front part of the
센서 거치대(3)는 거치대마운트(14)에 2개의 제1, 제2암(관절부)(15)(16)이 연결되어있고 1개의 센서마운트(17)가 2번암(16)에 연결되어 있다.In the
이때, 전면부의 모니터(6) 크기에 따라 움직임 검출 센서의 센서 거치대(3)에서의 설치 폭을 양측에서 적절히 조절하여 HMD의 위치 값을 놓치지 않고 검출할 수 있도록 조절이 가능하다.At this time, according to the size of the
도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 모니터 마운트를 나타낸 도면이다.4A and 4B are views showing a monitor mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 모니터 마운트(5)는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같은데, 모니터(6)는 관리자가 소프트웨어 환경이나 조종에 필요한 정보를 확인하거나 작동상태를 보기위한 화면으로 작은 화면에서 대형 모니터(6)를 거치할 수 있는 구조물로써, 화면의 크기에 따라 높이와 각도조절이 가능하여, 사용자의 눈높이를 맞출 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. The
이를 위하여 베이스 프레임(1)의 전방부 전면 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 모니터거치대 서브프레임(4)과, 모니터거치대 서브프레임(4)의 중앙부분에서 거치되는 모니터 마운트(5)와, 모니터(6)를 체결하기 위한 모니터 브라겟(20)과, 모니터 마운트(5) 상부와 모니터 브라켓(20) 상부간을 연결하는 모니터 마운트 어퍼암(18)과 모니터 마운트(5) 하부와 모니터 브라켓(20) 하부간을 연결하는 모니터 마운트 로우암(19)을 포함하여 구성된다. 이때, 도 4b에 나타낸 바와 같이 모니터 마운트 로우암(19)은 모니터(6)의 각도를 조절하기 위하여 모니터 마운트 어퍼암(18)에서 소정각도(예로서 11°)전후로 회전(스윙)이 가능하도록 구성된다.To this end, a
도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 HMD 마운트를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 고안에 따른 가상현실 교육 장치에서 이용되는 가상현실(VR)을 제공하는 모니터(6)와 헤드마운트디스플레이(HMD)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are views showing an HMD mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention, and FIG. 6 is a
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 HMD 마운트는 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같은데, HMD는 유선방식과 무선방식으로 나눌 수 있는데, 유선은 영상과 음성 그리고 전원을 실시간으로 공급되어지며 무선 HMD의 경우 주기적인 충전이 필요하다. The HMD mount of the virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention is as shown in FIGS. 5A and 5B, wherein the HMD can be divided into a wired method and a wireless method. Wireless HMD requires periodic charging.
예를 들어 교육장의 특성 상 8시간이상 구동을 기본으로 할 경우 유선이던 무선이던 전원을 공급해야하는 과정이 있고, 이를 위해서 별도의 마운트를 설치하여 운용에 있어서 유선이 방해가 되지 않도록 하는 것으로, 운용자(교육생)의 머리높이에 맞도록 각도를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.For example, due to the nature of the education center, if it is based on driving for more than 8 hours, there is a process of supplying power, whether wired or wireless, and for this, a separate mount is installed to prevent the wired from interfering with the operator. It is desirable to be able to adjust the angle to fit the student's head height.
이때, 가상현실(VR)을 제공하는 모니터(6)나 헤드마운트디스플레이(HMD)에 대한 예시도를 도 6에 나타내고 있는데, HMD 마운트(7)는 HMD 마운트(7)를 지지하기 위하여 베이스 프레임(1)의 후면부 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 HMD 마운트 서브프레임(8)의 중앙에서 수직한 방향으로 구성되는 HMD 마운트 암(21)과 HMD 마운트 암(21)의 끝단에서 양측으로 갈라지는 형태로 형성되는 HMD 붐 암(22)과 HMD 앤드 암(23)으로 구성되어 평상시에는 HMD를 HMD 붐 암(22)과 HMD 앤드 암(23)에 거치함으로써 HMD 관리가 용이해진다. 또한 유선 HMD의 경우 데이터 및 전원 케이블이 연결되어 있는데 이를 HMD 뒤쪽에 형성하는 경우 교육생은 교육시 해당 데이터 및 전원 케이블에 의한 불편함을 최소화할 수 있다.At this time, an exemplary view of a
도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 조종기 마운트를 나타낸 도면이다.7A to 7C are views showing a remote controller mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 조종기 마운트(10)는 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 바와 같이, 좌석(도 1 및 도 2의 13 참조)의 네모서리끝에 베이스프레임(1)에 체결되어 높이와 위치 각도 등을 조절할 수 있어 건설기계 모든 기종에 대응할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 건설기계 종류에 따라 레버방식, 조이스틱 방식 등을 선택적으로 거치하여 이용할 수 있도록 할 수 있다.The
이를 위한 조종기 마운트(10)는 도 7c에 나타낸 바와 같이, 베이스프레임(1)에 하부가 체결되어 교육생의 손높이에 적당한 위치까지 수직하게 연장형성된 복수의 조종기 서브프레임(24)과 조종기 서브프레임(24) 상부면에 조정기의 높이와 위치 각도 등을 자유롭게 조절하기 위하여 순차적으로 형성된 조종기 링크 암(25)과 콘트롤러 마운트(26)로 구성된다. 이때, 콘트롤러 마운트(26)는 서로 다른 기종의 건설기계에 대응할 수 있도록 콘트롤러 마운트 A(26-1)와 콘트롤러 마운트 B(26-2)와 같이 구성될 수 있다.As shown in FIG. 7C, the
도 8a 및 도 8b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 핸들마운트를 나타낸 도면이다.8A and 8B are views illustrating a handle mount of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 핸들마운트는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같은데, 일반적으로 건설기계의 핸들각도는 좌석의 높이가 높아 일반 핸들의 각도보다 심하게 기울어져 있으며, 각 기종에 따라 핸들 각이 많이 상이하여, 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 고안에 따른 핸들마운트(12)는 베이스 프레임(1)에서 교육생의 다리 사이로 소정높이 수직하게 형성되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과, 베이스 프레임(1)에 대응되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과 핸들 링크 암(29) 사이에 체결되는 핸들 링크 마운트(28)와, 핸들 링크 암(29)일 일측끝단에 체결되어 핸들을 확장시키는 핸들 확장 암(30) 및 핸들 엔드 암(31)으로 구성되어 각 기종에 따라 핸들 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하였다.The handle mount of the virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention is as shown in FIGS. 8A and 8B. In general, the handle angle of the construction machine is higher than the angle of the normal handle due to the high height of the seat. Depending on the handle angle is very different, it is important to adjust the length and angle to match the desired position. To this end, the
도 9a 및 도 9b는 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 지지부 연결 블록을 나타낸 도면이다.9A and 9B are views showing a connection block of a support portion of a virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 지지부 연결 블록은 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같은데, 지지부 연결 블록(2)의 앞에서도 설명한 바와 같이 베이스 프레임(1)이 지지부 연결 블록(2)과 체결되며 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로로 이용된다.The support connection block of the virtual reality education apparatus (simulator) according to the present invention is as shown in FIGS. 9A and 9B, as described above in the
도 10은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 좌석 마운트를 나타낸 도면이다.10 is a view showing a seat mount of the virtual reality training device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 좌석 마운트(12)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 좌석 마운트는 가상현실 교육장치를 보호하는 동시에 전원, 영상, 음성, 등을 처리하여 각 부로 나눠지는 중심부이다. 이와 동시에 시트를 고정시키는 마운트 역할을 수행한다.As shown in Fig. 10, the
도 11은 본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 발판을 나타낸 도면이다.11 is a view showing the scaffolding of a virtual reality education device (simulator) according to the present invention.
본 고안에 따른 가상현실 교육장치(시뮬레이터)의 발판(31)은 도 11에 나타낸 바와 같은데, 발판(31)은 베이스 프레임(1)에 고정되어 있으며, 평상시 발을 놓을수 있는 위치이다. 또한 전원케이블과 데이터 케이블을 보호하는 덮개 기능도 수행한다.The
이상과 같은 예로 본 고안을 설명하였으나, 본 고안은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 고안에 개시된 예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described as an example as above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and may be variously modified without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1 : 베이스 프레임 2 : 지지부 연결 블록
3 : 가상현실(VR) 센서 거치대 4 : 모니터거치대 서브프레임
5 : 모니터 마운트 6 : 모니터
7 : HMD 마운트 8 : HMD마운트 서브프레임
9 : 좌석 마운트 10 : 조종기 마운트
11 : 페달 마운트 12 : 핸들 마운트
13 : 좌석1: Base frame 2: Support connection block
3: Virtual reality (VR) sensor holder 4: Monitor stand subframe
5: monitor mount 6: monitor
7: HMD mount 8: HMD mount subframe
9: seat mount 10: remote controller mount
11: Pedal Mount 12: Handle Mount
13: seat
Claims (3)
상기 베이스 프레임(1)의 전방부와 후방부사이에 가로지르는 형태로 체결되어 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로의 역할을 할 수 있도록 가운데가 비어 있는 블록인 지지부 연결 블록(2);
상기 베이스 프레임(1)의 전방부 전면 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 모니터거치대 서브프레임(4)의 수평부분에 설치되어 상기 가상현실 교육 장치의 교육생이 착용중인 헤드마운트디스플레이(HMD) 위치 정보를 받기 위한 움직임 검출센서를 거치하는 센서거치대(3);
관리자가 소프트웨어 환경이나 조종에 필요한 정보를 확인하거나 작동상태를 보기 위한 화면으로 모니터(6)를 거치할 수 있는 구조물로써, 화면의 크기에 따라 높이와 각도조절이 가능하여, 사용자의 눈높이를 맞출 수 있도록 구성되는 모니터 마운트(5);
상기 베이스 프레임(1)의 후면부 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 HMD 마운트 서브프레임(8) 상측에 설치되어 헤드마운트디스플레이를 거치하는 HMD 마운트(7);
상기 베이스 프레임(1)의 사각틀 내에 위치되어 교육생이 앉도록 구성된 좌석(13)의 네모서리끝에 체결되어 복수의 건설기계 기종에 따른 높이와 위치 각도를 조절할 수 있도록 구성되되, 건설기계 종류에 따라 레버방식, 조이스틱 방식을 선택적으로 거치하여 이용할 수 있도록 상기 베이스프레임(1)에 하부가 체결되어 교육생의 손높이 위치까지 수직하게 연장형성된 복수의 조종기 서브프레임(24)과, 상기 조종기 서브프레임(24) 상부면에 조정기의 높이와 위치 각도를 자유롭게 조절하기 위하여 순차적으로 형성된 조종기 링크 암(25)과 서로 다른 기종의 건설기계에 대응할 수 있도록 된 서로 다른 콘트롤러 마운트(26A)(26B)를 포함하여 구성된 조종기 마운트(10);
상기 베이스 프레임(1)에서 교육생의 다리 사이로 소정높이 수직하게 형성되어 복수의 건설기계의 기종에 따른 길이와 각도를 조절할 수 있도록 구성된 핸들마운트(12);
상기 가상현실 교육장치를 보호하는 동시에 전원, 영상, 음성을 처리하여 각 부로 나눠지는 중심부로 상기 좌석(13)의 시트를 고정시키는 마운트 역할을 수행하는 좌석 마운트(9); 및
상기 베이스 프레임(1)에 고정되어 있으며, 평상시 교육생이 발을 놓을 수 있는 위치에 구성되고, 전원케이블과 데이터 케이블을 보호하는 덮개 기능도 수행하는 발판(31);을 포함하여 구성되고,
상기 모니터(6)의 화면의 크기에 따라 높이와 각도 조절이 가능하도록 하기 위한 것으로, 사용자의 눈높이를 맞추기 위하여 상기 모니터(6)를 체결하기 위한 모니터 브라켓(20)과, 상기 모니터 마운트(5) 상부와 모니터 브라켓(20) 상부간을 연결하는 모니터 마운트 어퍼암(18)과, 상기 모니터 마운트(5) 하부와 상기 모니터 브라켓(20) 하부간을 연결하는 모니터 마운트 로우암(19)이 구성되되, 상기 모니터 마운트 로우암(19)은 상기 모니터(6)의 각도를 조절하기 위하여 상기 모니터 마운트 어퍼암(18)에서 미리 설정된 소정각도 전후로 회전(스윙)이 가능하도록 구성되며,
상기 움직임 검출센서는,
상기 모니터거치대 서브프레임(4)의 수평부분에 설치되는 상기 센서 거치대(3)의 전면에 거치하거나, 상기 HMD의 대각선에 위치하도록 상기 센서 거치대(3)에 거치되되,
모니터(6) 크기에 따라 움직임 검출 센서의 설치 폭이 상기 HMD의 위치 값을 놓치지 않고 검출할 수 있도록 상기 센서 거치대(3)의 양측에서 조절되어 거치되고,
상기 HMD 마운트(7)는, 상기 HMD 마운트(7)를 지지하기 위하여 상기 베이스 프레임(1)의 후면부 양측에 수직한 방향과 수직한 방향 상부 양끝에서 내측으로 이어지는 수평한 형태의 구조물이 사각형 틀 형상으로 세워지는 HMD 마운트 서브프레임(8)의 중앙에서 수직한 방향으로 구성되는 HMD 마운트 암(21)과, 상기 HMD 마운트 암(21)의 끝단에서 양측으로 갈라지는 형태로 형성되는 HMD 붐 암(22)과 HMD 앤드 암(23)으로 구성되어 평상시에는 HMD를 상기 HMD 붐 암(22)과 HMD 앤드 암(23)에 거치함으로써 HMD 관리가 용이하도록 하며, 상기 HMD가 유선인 경우 데이터 및 전원 케이블을 교육생이 착용하는 HMD 뒤쪽에 형성하여 데이터 및 전원 케이블에 의한 불편함을 최소화하도록 구성됨을 특징으로 하는 가상현실 교육장치.Base frame (1) consisting of a square frame to stably place the entire components of the virtual reality education device;
A support connection block (2) which is a block in the middle that is fastened in a form of crossing between the front part and the rear part of the base frame (1) and serves as a passage through which cables for power and video transmission pass;
The horizontal and vertical structures extending from both ends to the inside in the vertical direction and the vertical direction on both front sides of the front part of the base frame 1 are installed in the horizontal part of the monitor frame subframe 4, which is erected in a rectangular frame shape. A sensor cradle (3) mounted with a motion detection sensor for receiving position information of a head mounted display (HMD) worn by the trainee of the virtual reality education apparatus;
This is a structure that allows the administrator to mount the monitor (6) as a screen to check the software environment or necessary information for control or to view the operating status. It is possible to adjust the height and angle according to the size of the screen, so that the user's eye level can be adjusted. A monitor mount 5 configured to be configured;
The horizontal and vertical structures extending from both ends of the base frame 1 to both sides in the vertical direction and in the vertical direction are installed on the upper side of the HMD mount subframe 8, which is erected in a rectangular frame shape to provide a head mount display. A mounting HMD mount 7;
It is located in the square frame of the base frame (1) and is fastened to the edge of the square of the seat (13) configured for the trainee to sit, and is configured to adjust the height and position angle according to a plurality of construction machine models. A plurality of manipulator subframes 24 and the manipulator subframes 24 are vertically extended to the hand height position of the trainee by being lowered to the base frame 1 so as to selectively mount and use the method and the joystick method, and the manipulator subframe 24 A manipulator comprising a manipulator link arm (25) sequentially formed to freely adjust the height and position angle of the manipulator on the upper surface and different controller mounts (26A) (26B) capable of responding to construction machinery of different types. Mount 10;
A handle mount 12 formed vertically and vertically between the legs of the trainees in the base frame 1 to adjust the length and angle according to the type of the plurality of construction machines;
A seat mount 9 that protects the virtual reality education device and processes power, video, and audio to serve as a mount fixing the seat of the seat 13 to a central portion divided into parts; And
It is fixed to the base frame (1), and is configured in a position where the trainee can normally put his feet, and a scaffold (31) that also performs a cover function to protect the power cable and the data cable.
To enable height and angle adjustment according to the size of the screen of the monitor 6, the monitor bracket 20 for fastening the monitor 6 to match the user's eye level, and the monitor mount 5 A monitor mount upper arm 18 connecting the upper portion and the upper portion of the monitor bracket 20, and a monitor mount low arm 19 connecting the lower portion of the monitor mount 5 and the lower portion of the monitor bracket 20 are configured. , The monitor mount low arm 19 is configured to be able to rotate (swing) around a predetermined angle preset in the monitor mount upper arm 18 to adjust the angle of the monitor 6,
The motion detection sensor,
Is mounted on the front of the sensor holder (3) is installed on the horizontal portion of the monitor holder sub-frame (4), or mounted on the sensor holder (3) to be located on the diagonal of the HMD,
According to the size of the monitor 6, the installation width of the motion detection sensor is adjusted and mounted on both sides of the sensor cradle 3 so as to detect the position value of the HMD without missing,
The HMD mount 7 has a rectangular frame structure having horizontal structures extending inward from both ends in a direction perpendicular to both sides of a rear portion of the base frame 1 and vertically in the vertical direction to support the HMD mount 7. HMD mount arm (21) configured in a vertical direction from the center of the HMD mount subframe (8) erected, and HMD boom arm (22) formed in a split form on both sides at the end of the HMD mount arm (21) And HMD end arm 23, HMD is mounted on the HMD boom arm 22 and HMD end arm 23 to facilitate HMD management, and trains data and power cables when the HMD is wired. It is formed on the back of the HMD to be worn, and it is configured to minimize inconvenience caused by data and power cables.
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