KR102283599B1 - 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자가 착용한 헤드셋 본체가 통신모듈에 의해 네트워크를 거쳐 서버 및 휴대용 단말과 연결되면, 디스플레이 패널을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 하는 실시예로부터, 현실과 가상세계의 상호 반응을 통하여 체험 기반형 컨텐츠의 생산이 가능함은 물론, 수중작업이 필요한 산업잠수시 교육 및 훈련이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현실과 가상세계의 상호 반응을 통하여 체험 기반형 컨텐츠의 생산이 가능함은 물론, 수중작업이 필요한 산업잠수시 교육 및 훈련이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템에 관한 것이다.
산업잠수는 대기압 이상의 작업환경에서 인원, 장비, 자재를 바탕으로 공기 및 혼합기체를 사용하여, 공개특허 제10-2006-0048198호의 "수중 용접 장치 및 방법"에 개시된 바와 같은 구조물 용접 및 절단, 보수, 구조물 설치 및 해체, 안전진단, 거르기, 발파, 해난구조, 극한환경잠수 등의 수중작업을 수행하는 것을 가리킨다.
이러한 산업잠수요원인 산업잠수사는 산업잠수를 행하는 주체로서 수중촬영, 수중용접 및 절단, 수중발파, 수중토목, 유압사용기술 등의 전문지식을 필요로 한다.
산업잠수시장은 전세계적으로 성장가능성이 큰 분야로 국내 역시 이 분야에 집중 투자를 할 경우 막대한 외화유출방지 효과와 용역 수출 시장 확대에 일조를 할 것으로 전망된다.
국내에서 해외 인력송출을 위한 양질의 산업잠수사를 양성하여 경쟁력을 갖춘다면 산업잠수사의 고용 규모가 커질 수 있는 잠재력을 가질 수 있게 될 것이다.
따라서, 산업잠수분야에서 과학적이고 체계적인 교육시스템을 구축하여 교육한다면 세계잠수인력시장에 진입할 수 있을 것이다.
특히, 4차 산업혁명기술인 VR과 디지털 트윈기술을 융합한 산업잠수훈련 시뮬레이션을 통하여 육상에서 훈련 또는 교육은 국내 산업잠수사의 기술을 획기적으로 발전시킬 수 있을 것이며, 나아가 세계 산업잠수 훈련 및 교육 기관에 수출할 수 있는 기술을 선점할 수 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 발명된 것으로, 현실과 가상세계의 상호 반응을 통하여 체험 기반형 컨텐츠의 생산이 가능한 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 수중작업이 필요한 산업잠수시 교육 및 훈련이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 네트워크와 연결되는 서버; 상기 네트워크와 연결되는 관리자의 휴대용 단말; 사용자의 두부와 안면을 수용 가능하며 수중작업시 사용 가능한 다이빙 헬멧의 형상으로 형성된 헤드셋 본체; 상기 헤드셋 본체의 전면에 구비되어 상기 헤드셋 본체의 외부를 투시할 수 있도록 구비된 투시창 형상으로 형성된 디스플레이 패널; 및 상기 헤드셋 본체의 일측에 구비되어 상기 디스플레이 패널과 전기적으로 연결되며 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 통신 가능한 통신모듈을 포함하며, 상기 사용자가 착용한 상기 헤드셋 본체가 상기 통신모듈에 의해 상기 네트워크를 거쳐 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 연결되면, 상기 디스플레이 패널을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 제공할 수 있을 것이다.
여기서, 상기 디스플레이 패널 및 상기 통신모듈과 상기 네트워크를 통하여 상기 서버 및 상기 관리자의 휴대용 단말과 통신 가능하며, 상기 헤드셋 본체를 착용하여 상기 서버를 통해 상기 통신모듈의 연결이 개시된 상기 사용자의 심박수와 맥박 및 호흡을 실시간으로 체크하여 상기 디스플레이 패널 상에 출력함과 동시에, 상기 관리자의 지시 사항과 상기 사용자의 동작에 따른 과제 수행 상황이 상기 디스플레이 패널을 통하여 실시간으로 출력되도록 하는 훈련모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 수중 배관연결 및 수중 용접을 포함하는 상기 과제 수행은, 상기 통신모듈을 통하여 상기 서버 또는 상기 관리자의 휴대용 단말로부터 전달받은 상기 과제 수행을 위한 전문가의 표준 동작화된 실제 동작 모션캡처(이하 제1 동작)를, 육상에서 상기 헤드셋 본체를 착용한 상기 사용자에게 상기 디스플레이 패널을 통하여 출력되는 가상현실로 구현됨과 동시에, 상기 제1 동작과 상기 사용자의 상기 과제 수행에 따른 동작(이하 제2 동작)과의 차이를 분석함으로써, 상기 제1 동작과 비교한 상기 제2 동작의 오류를 상기 디스플레이 패널 상에 출력하는 디지털 트윈에 의하여 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 네트워크와 연결되는 서버; 상기 네트워크와 연결되는 관리자의 휴대용 단말; 사용자의 두부와 안면을 수용 가능하며 수중작업시 사용 가능한 다이빙 헬멧의 형상으로 형성된 헤드셋 본체; 상기 헤드셋 본체의 전면에 구비되어 상기 헤드셋 본체의 외부를 투시할 수 있도록 구비된 투시창 형상으로 형성된 디스플레이 패널; 및 상기 헤드셋 본체의 일측에 구비되어 상기 디스플레이 패널과 전기적으로 연결되며 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 통신 가능한 통신모듈을 포함하며, 상기 사용자가 착용한 상기 헤드셋 본체가 상기 통신모듈에 의해 상기 네트워크를 거쳐 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 연결되면, 상기 디스플레이 패널을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하여, 현실과 가상세계의 상호 반응을 통한 체험 기반형 컨텐츠의 생산에 도움을 줄 수 있음은 물론, 흥미와 만족도 및 몰입도를 높일 수 있는 서비스의 개발에 최적화된 시스템을 제공할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 디스플레이 패널 및 상기 통신모듈과 상기 네트워크를 통하여 상기 서버 및 상기 관리자의 휴대용 단말과 통신 가능하며, 상기 헤드셋 본체를 착용하여 상기 서버를 통해 상기 통신모듈의 연결이 개시된 상기 사용자의 심박수와 맥박 및 호흡을 실시간으로 체크하여 상기 디스플레이 패널 상에 출력함과 동시에, 상기 관리자의 지시 사항과 상기 사용자의 동작에 따른 과제 수행 상황이 상기 디스플레이 패널을 통하여 실시간으로 출력되도록 하는 훈련모듈을 더 구비함으로써, 사용자의 만족도를 높이고 전체적인 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있게 될 것이다.
아울러, 본 발명에 따르면, 수중 배관연결 및 수중 용접을 포함하는 상기 과제 수행은, 상기 통신모듈을 통하여 상기 서버 또는 상기 관리자의 휴대용 단말로부터 전달받은 상기 과제 수행을 위한 전문가의 표준 동작화된 실제 동작 모션캡처(이하 제1 동작)를, 육상에서 상기 헤드셋 본체를 착용한 상기 사용자에게 상기 디스플레이 패널을 통하여 출력되는 가상현실로 구현됨과 동시에, 상기 제1 동작과 상기 사용자의 상기 과제 수행에 따른 동작(이하 제2 동작)과의 차이를 분석함으로써, 상기 제1 동작과 비교한 상기 제2 동작의 오류를 상기 디스플레이 패널 상에 출력하는 디지털 트윈에 의하여 구현되도록 함으로써, 가상현실과 증강현실은 컴퓨터 그래픽과 홀로그램, 오감 인터렉션, 빅데이터, 다면영상(Screen X)과 클라우드 기술을 포함한 다양한 분야의 기술들을 융합하고 활용하여 몰입형 체험 교육과 함께, 심리나 재활치료, 자동차 및 건축설계와 테마파크 및 방송용 고부가 가치 컨텐츠 제작에도 적용할 수 있음은 물론이다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 시스템을 적용할 경우, 인간의 생명과 직결된 리스크가 큰 분야인 산업잠수 분야에서 사용자 맞춤형 교육 훈련 시스템을 제공함으로써, 숙련도에 따른 단계별 심화 교육 및 훈련 시스템을 사용자에게 체득시키는 것 또한 가능하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 도시한 개념도이다.
본 발명은 도 1(a)와 같이 네트워크(500)를 통해 서버(600) 및 휴대용 단말(700)과 연결되는 통신모듈(300)과 디스플레이 패널(200)을 구비한 헤드셋 본체(100)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.
서버(600)는 네트워크(500)와 연결되고, 관리자의 휴대용 단말(700) 또한 네트워크(500)와 연결될 수 있다.
헤드셋 본체(100)는 사용자의 두부(頭部)와 안면을 수용 가능하며 수중작업시 사용 가능한 다이빙 헬멧의 형상으로 형성된 것이며, 가상현실 또는 증강현실을 후술할 디스플레이 패널(200)을 통하여 실감있게 체험할 수 있도록 마련된 기술적 수단이다.
디스플레이 패널(200)은 헤드셋 본체(100)의 전면에 구비되어 헤드셋 본체(100)의 외부를 투시할 수 있도록 구비된 투시창 형상으로 형성된 것이며, 헤드셋 본체(100)를 착용한 사용자가 과제 수행에 따른 실시간 동작 현황이나 제반 수치들을 시각적으로 확인할 수 있도록 마련된 기술적 수단이다.
또한, 통신모듈(300)은 헤드셋 본체(100)의 일측에 구비되어 디스플레이 패널(200)과 전기적으로 연결되며 서버(600) 및 휴대용 단말(700)과 통신 가능한 것으로, 근거리 또는 원거리 통신망을 이용한 LAN, WAN, LTE, 3G, 4G, 5G, 블루투스 등 사용 가능한 모든 통신수단을 이용할 수 있을 것이다.
따라서, 사용자가 착용한 헤드셋 본체(100)가 통신모듈(300)에 의해 네트워크(500)를 거쳐 서버(600) 및 휴대용 단말(700)과 연결되면, 디스플레이 패널(200)을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 할 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
우선, 전술한 과제 수행은 수중 배관연결 및 수중 용접 등 산업잠수시 수행할 수 있는 다양한 작업들을 포함할 수 있다.
아울러, 이러한 과제 수행은 통신모듈(300)을 통하여 서버(600) 또는 관리자의 휴대용 단말(700)로부터 전달받은 과제 수행을 위한 전문가의 표준 동작화된 실제 동작 모션캡처(이하 제1 동작)를, 육상에서 헤드셋 본체(100)를 착용한 사용자에게 디스플레이 패널(200)을 통하여 출력되는 가상현실로써 구현될 수 있을 것이다.
이와 동시에, 전술한 과제 수행은 제1 동작과 사용자의 과제 수행에 따른 동작(이하 제2 동작)과의 차이를 분석함으로써, 제1 동작과 비교한 제2 동작의 오류를 디스플레이 패널(200) 상에 출력하는 디지털 트윈(digital twin)에 의하여 구현될 수 있음은 물론이다.
디지털 트윈은 미국 제너럴 일렉트릭(GE)이 주창한 개념으로, 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다.
디지털 트윈은 제조업뿐 아니라 다양한 산업·사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있으며, 기본적으로 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스라고 할 수 있다.
이러한 디지털 트윈은 물리적 세계를 최적화하기 위해 사용될 수 있는 강력한 디지털 객체로서, 운용 성능과 사업 프로세스를 대폭 개선할 수 있다.
한편, 본 발명은 디스플레이 패널(200) 및 통신모듈(300)과 네트워크(500)를 통하여 서버(600) 및 관리자의 휴대용 단말(700)과 통신 가능한 훈련모듈(400)을 더 구비할 수도 있을 것이다.
훈련모듈(400)은, 헤드셋 본체(100)를 착용하여 서버(600)를 통해 통신모듈(300)의 연결이 개시된 사용자의 심박수와 맥박 및 호흡을 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널(200) 상에 출력할 수 있다.
훈련모듈(400)은 이와 동시에, 관리자의 지시 사항과 사용자의 동작에 따른 과제 수행 상황이 디스플레이 패널(200)을 통하여 실시간으로 출력되도록 할 수도 있다.
한편, 이러한 훈련모듈(400)은, 도 1(b)와 같이 크게 바이탈사인 확인부(410)와 동작 확인부(420)와 과제처리 확인부(430)와 시작종료 확인부(440)를 포함할 수도 있을 것이다.
우선, 바이탈사인 확인부(410)는 사용자의 호흡, 체온, 맥박 및 심박수를 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널(200) 및 관리자의 휴대용 단말(700)에 송신하는 역할을 수행하게 된다.
그리고, 동작 확인부(420)는 헤드셋 본체(100)와 함께, 사용자의 양 팔과 양 다리 및 몸통에 각각 탈착 또는 착용 가능하게 구비되고, 사용자의 동작 상태를 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널(200) 및 관리자의 휴대용 단말(700)에 출력되게 하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 과제처리 확인부(430)는 바이탈사인 확인부(410) 및 동작 확인부(420)와 연결되고, 과제 수행 상황을 사용자 및 관리자가 확인할 수 있도록 과제 수행의 단계별로 디스플레이 패널(200) 및 관리자의 휴대용 단말(700)에 출력되게 하는 역할을 수행하게 된다.
아울러, 시작종료 확인부(440)는 사용자가 헤드셋 본체(100)를 착용하고 서버(600)를 통해 통신모듈(300)의 연결이 개시된 상태임을 확인 가능하도록 과제 수행의 시작을 알릴 수 있으며, 과제 수행 상황이 완료되었을 때 과제 수행의 종료를 알릴 수 있도록, 디스플레이 패널(200) 및 관리자의 휴대용 단말(700)에 과제 수행의 시작 및 종료를 출력되게 하는 역할을 수행하게 된다.
한편, 훈련모듈(400)은 전술한 바이탈사인 확인부(410)와 동작 확인부(420)와 과제처리 확인부(430)및 시작종료 확인부(440)와 연계하여, 사용자가 직접 헤드셋 본체(100)를 착용함과 동시에, 팔과 다리 그리고 몸통 등 사용자 자신의 신체 곳곳에도 착용하여 DB로 저장된 전문가의 표준화된 실제 동작 모션캡쳐에 따라 실감형 교육 및 훈련이 가능하도록 도 2 및 도 3과 같은 구조의 디지털 트윈 생성부를 더 포함할 수도 있을 것이다.
즉, 디지털 트윈 생성부는, 도 2를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 사용자의 양팔에 탈착 가능하게 구비되며 제1 가속도센서(451a)와 제1 자이로센서(451g) 및 제1 펄스센서(451p)가 내장되는 제1 밴드(451)를 더 포함할 수 있다.
제1 밴드(451)는 양단 관통인 토시나 옷소매 형상으로 제작되어 사용자가 착용할 수 있도록 하고, 사용자의 동작 수행시 양팔로부터 이탈되지 않고 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 신축성이 있는 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 디지털 트윈 생성부는, 사용자의 상체를 감싸도록 착용 가능하게 구비되며 제2 가속도센서(452a)와 제2 자이로센서(452g)와 제2 펄스센서(452p) 및 심박센서(452h)가 내장되는 코어 가드(452, core guard)를 더 포함할 수 있다.
코어 가드(452)는 상하 양단 관통인 조끼 형상으로 제작되어 앞 또는 뒤에서 여미고 잠그거나 풀 수 있는 형태로 제작될 수 있을 것이며, 사용자의 동작 수행시 흔들리거나 벗겨지지 않고 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 신축성이 있는 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 디지털 트윈 생성부는, 사용자의 양다리에 탈착 가능하게 구비되며 제3 가속도센서(453a)와 제3 자이로센서(453g) 및 제3 펄스센서(453p)가 내장되는 제3 밴드(453)를 더 포함할 수 있다.
제3 밴드(453)는 양단 관통인 토시나 각반 형상으로 제작되어 사용자가 착용할 수 있도록 하고, 사용자의 동작 수행시 양발 또는 양다리로부터 이탈되지 않고 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 신축성이 있는 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
아울러, 디지털 트윈 생성부는, 헤드셋 본체(100)의 일측에 구비되어 이산화탄소 또는 산소 수치를 실시간으로 체크 가능한 가스센서(454s)와 제4 가속도센서(454a)와 제4 자이로센서(454g)가 장착되는 헤드체크구(454)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제4 가속도센서(451a, 452a, 453a, 454a)와 제1 내지 제4 자이로센서(451g, 452g, 453g, 454g)는, 동작 확인부(420) 및 과제처리 확인부(430)와 통신 가능하게 연결된다.
이러한 제1 내지 제4 가속도센서(451a, 452a, 453a, 454a)와 제1 내지 제4 자이로센서(451g, 452g, 453g, 454g)는, 현재 사용자가 헤드셋 본체(100)를 착용한 상태에서 과제 수행에 따른 동작을 3차원 좌표계 상에서 실시간으로 구현하여 디스플레이 패널(200) 및 휴대용 단말(700)에 출력되게 하는 역할을 수행하게 된다.
아울러, 사용자는 제1 내지 제4 가속도센서(451a, 452a, 453a, 454a)와 제1 내지 제4 자이로센서(451g, 452g, 453g, 454g)에 의하여 과제 수행에 필요한 단계별 동작 및 자세가 교육 훈련 내용에 합당하게 실시되고 있는지 과제처리 확인부(430)와 함께 실시간으로 파악할 수 있을 것이다.
이때, 관리자는 제1 내지 제4 가속도센서(451a, 452a, 453a, 454a)와 제1 내지 제4 자이로센서(451g, 452g, 453g, 454g)에 의하여 사용자가 실시간으로 수행하고 있는 단계별 동작 및 자세가 교육 훈련 내용에 합당하게 실시되고 있는지 실시간으로 파악할 수 있을 것이다.
즉, 관리자는 사용자에게 디스플레이 패널(200) 통하여 화상 또는 문자로, 또는 통신모듈(300)을 통하여 음성 또는 음향으로 알려주면서 과제처리 확인부(430)와 연계하여, 올바른 교육훈련의 습득이 순차적으로 이루어질 수 있게 지시하고 가르쳐 주며 교정하는 것이 가능하게 될 것이다.
그리고, 바이탈사인 확인부(410)와 통신 가능하게 연결되는 제1 펄스센서(451p)와 제2 펄스센서(452p) 및 제3 펄스센서(453p)는, 사용자의 양팔목이나 목 언저리 또는 양발목과 가깝게 배치되어 실시간으로 사용자의 맥박을 체크할 수 있을 것이다.
따라서, 제1 펄스센서(451p)와 제2 펄스센서(452p) 및 제3 펄스센서(453p)는, 사용자의 긴장도나 과제 수행에 따른 심리상태를 확인하여 관리자로 하여금 사용자에게 심리적 안정감을 부여하거나 원활한 과제 수행이 단계별로 실시될 수 있게 도움을 줄 수 있을 것이다.
또한, 바이탈사인 확인부(410)와 통신 가능하게 연결되는 심박센서(452h)는, 사용자의 흉부에 가깝게 배치되어 실시간으로 사용자의 심박수를 체크할 수 있을 것이다.
따라서, 심박센서(452h)는, 제1 펄스센서(451p)와 제2 펄스센서(452p) 및 제3 펄스센서(453p)와 같이 사용자의 긴장도나 과제 수행에 따른 심리상태를 확인하여 관리자로 하여금 사용자에게 심리적 안정감을 부여하거나 원활한 과제 수행이 단계별로 실시될 수 있게 도움을 줄 수 있을 것이다.
아울러, 바이탈사인 확인부(410)와 통신 가능하게 연결되는 가스센서(454s)는 헤드셋 본체(100)의 내부에 구비되어 실시간으로 사용자의 호흡 상태를 체크할 수 있을 것이다.
따라서, 가스센서(454s)는 제1 펄스센서(451p)와 제2 펄스센서(452p)와 제3 펄스센서(453p) 및 심박센서(452h)와 같이 사용자의 긴장도나 과제 수행에 따른 심리상태를 확인하여 관리자로 하여금 사용자에게 심리적 안정감을 부여하거나 원활한 과제 수행이 단계별로 실시될 수 있게 도움을 줄 수 있을 것이다.
한편, 디지털 트윈 생성부는, 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 사용자의 두부(頭部)보다 상부측에 배치되는 상부 프레임(461)과, 상부 프레임(461)의 좌우 양단부를 받침 지지하며 지면과 연결되는 하단부를 각각 가지는 하부 프레임(462)을 더 구비할 수 있을 것이다.
그리고, 디지털 트윈 생성부는, 헤드셋 본체(100)의 상부와 상부 프레임(461)에 대하여 각각 전방향으로 회동 가능하게 구비되는 상하 양단부를 구비하며, 헤드셋 본체(100)와 상부 프레임(461)을 신축 가능하며 길이 조절 가능하게 연결하는 제1 현수 수단(471)을 더 구비할 수 있을 것이다.
그리고, 디지털 트윈 생성부는, 한 쌍의 제1 밴드(451) 각각과 상부 프레임(461)에 대하여 각각 전방향으로 회동 가능하게 구비되는 상하 양단부를 구비하며, 한 쌍의 제1 밴드(451) 각각과 상부 프레임(461)을 신축 가능하며 길이 조절 가능하게 연결하는 제2 현수 수단(472)을 더 구비할 수 있을 것이다.
그리고, 디지털 트윈 생성부는, 코어 가드(452)의 상부 가장자리 양측에 구비되어 사용자의 어깨에 걸쳐지는 멜빵 밴드(452b)를 더 구비할 수 있을 것이다.
그리고, 디지털 트윈 생성부는, 한 쌍의 멜빵 밴드(452b) 각각과 상부 프레임(461)에 대하여 각각 전방향으로 회동 가능하게 구비되는 상하 양단부를 구비하며, 한 쌍의 멜빵 밴드(452b) 각각과 상부 프레임(461)을 신축 가능하며 길이 조절 가능하게 연결하는 제3 현수 수단(473)을 더 구비할 수 있을 것이다.
또한, 디지털 트윈 생성부는, 한 쌍의 제3 밴드(453) 각각과 상부 프레임(461)에 대하여 각각 전방향으로 회동 가능하게 구비되는 상하 양단부를 구비하며, 한 쌍의 제3 밴드(453) 각각과 상부 프레임(461)을 신축 가능하며 길이 조절 가능하게 연결하는 제4 현수 수단(474)을 더 구비할 수 있을 것이다.
아울러, 디지털 트윈 생성부는, 상부 프레임(461)의 하부측에 배치되어 지면에 장착되고, 사용자의 양 발바닥과 접촉하는 상면을 구비하여 승강 가능하게 배치되는 승강 발판(480)을 더 구비할 수도 있을 것이다.
따라서, 시작종료 확인부(440)와 연계하여 과제 수행이 최초에 시작되면, 승강 발판(480)이 하강하여 사용자의 신체가 상부 프레임(461)에 연결된 제1 내지 제4 현수 수단(474)에 의하여 매달리게 된다.
즉, 과제 수행이 최초에 시작되면, 실제 수중에서 하강하거나 상승하는 느낌을 받을 수 있게 가상현실과 증강현실을 구현하며 전술한 전문가의 모션캡쳐와 디지털 트윈을 생성할 수 있도록 준비가 완료될 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템의 작용 및 효과에 대하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.
우선, 본 발명은 네트워크(500)와 연결되는 서버(600); 네트워크(500)와 연결되는 관리자의 휴대용 단말(700); 사용자의 두부와 안면을 수용 가능하며 수중작업시 사용 가능한 다이빙 헬멧의 형상으로 형성된 헤드셋 본체(100); 헤드셋 본체(100)의 전면에 구비되어 헤드셋 본체(100)의 외부를 투시할 수 있도록 구비된 투시창 형상으로 형성된 디스플레이 패널(200); 및 헤드셋 본체(100)의 일측에 구비되어 디스플레이 패널(200)과 전기적으로 연결되며 서버(600) 및 휴대용 단말(700)과 통신 가능한 통신모듈(300)을 포함하며, 사용자가 착용한 헤드셋 본체(100)가 통신모듈(300)에 의해 네트워크(500)를 거쳐 서버(600) 및 휴대용 단말(700)과 연결되면, 디스플레이 패널(200)을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하여, 현실과 가상세계의 상호 반응을 통한 체험 기반형 컨텐츠의 생산에 도움을 줄 수 있게 될 것이다.
아울러, 본 발명에 따르면, 흥미와 만족도 및 몰입도를 높일 수 있는 서비스의 개발에 최적화된 시스템을 제공할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 디스플레이 패널(200) 및 통신모듈(300)과 네트워크(500)를 통하여 서버(600) 및 관리자의 휴대용 단말(700)과 통신 가능하며, 헤드셋 본체(100)를 착용하여 서버(600)를 통해 통신모듈(300)의 연결이 개시된 사용자의 심박수와 맥박 및 호흡을 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널(200) 상에 출력함과 동시에, 관리자의 지시 사항과 사용자의 동작에 따른 과제 수행 상황이 디스플레이 패널(200)을 통하여 실시간으로 출력되도록 하는 훈련모듈(400)을 더 구비함으로써, 사용자의 만족도를 높이고 전체적인 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있게 될 것이다.
아울러, 본 발명에 따르면, 수중 배관연결 및 수중 용접을 포함하는 과제 수행은, 통신모듈(300)을 통하여 서버(600) 또는 관리자의 휴대용 단말(700)로부터 전달받은 과제 수행을 위한 전문가의 표준 동작화된 실제 동작 모션캡처(이하 제1 동작)를, 육상에서 헤드셋 본체(100)를 착용한 사용자에게 디스플레이 패널(200)을 통하여 출력되는 가상현실로 구현됨과 동시에, 제1 동작과 사용자의 과제 수행에 따른 동작(이하 제2 동작)과의 차이를 분석함으로써, 제1 동작과 비교한 제2 동작의 오류를 디스플레이 패널(200) 상에 출력하는 디지털 트윈에 의하여 구현되도록 함으로써, 가상현실과 증강현실은 컴퓨터 그래픽과 홀로그램, 오감 인터렉션, 빅데이터, 다면영상(Screen X)과 클라우드 기술을 포함한 다양한 분야의 기술들을 융합하고 활용하여 몰입형 체험 교육과 함께, 심리나 재활치료, 자동차 및 건축설계와 테마파크 및 방송용 고부가 가치 컨텐츠 제작에도 적용할 수 있음은 물론이다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 시스템을 적용할 경우, 인간의 생명과 직결된 리스크가 큰 분야인 산업잠수 분야에서 사용자 맞춤형 교육 훈련 시스템을 제공함으로써, 숙련도에 따른 단계별 심화 교육 및 훈련 시스템을 사용자에게 체득시키는 것 또한 가능하게 될 것이다.
이상과 같이 본 발명은 현실과 가상세계의 상호 반응을 통하여 체험 기반형 컨텐츠의 생산이 가능함은 물론, 수중작업이 필요한 산업잠수시 교육 및 훈련이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...헤드셋 본체
200...디스플레이 패널
300...통신모듈
400...훈련모듈
410...바이탈사인 확인부
420...동작 확인부
430...과제처리 확인부
440...시작종료 확인부
451...제1 밴드
451a...제1 가속도센서
451g...제1 자이로센서
451p...제1 펄스센서
452...코어 가드
452a...제2 가속도센서
452b...멜빵 밴드
452g...제2 자이로센서
452h...심박센서
452p...제2 펄스센서
453...제3 밴드
453a...제3 가속도센서
453g...제3 자이로센서
453p...제3 펄스센서
454...헤드체크구
454a...제4 가속도센서
454g...제4 자이로센서
454s...가스센서
461...상부 프레임
462...하부 프레임
471...제1 현수 수단
472...제2 현수 수단
473...제3 현수 수단
474...제4 현수 수단
480...승강 발판일,
500...네트워크
600...서버
700...휴대용 단말
200...디스플레이 패널
300...통신모듈
400...훈련모듈
410...바이탈사인 확인부
420...동작 확인부
430...과제처리 확인부
440...시작종료 확인부
451...제1 밴드
451a...제1 가속도센서
451g...제1 자이로센서
451p...제1 펄스센서
452...코어 가드
452a...제2 가속도센서
452b...멜빵 밴드
452g...제2 자이로센서
452h...심박센서
452p...제2 펄스센서
453...제3 밴드
453a...제3 가속도센서
453g...제3 자이로센서
453p...제3 펄스센서
454...헤드체크구
454a...제4 가속도센서
454g...제4 자이로센서
454s...가스센서
461...상부 프레임
462...하부 프레임
471...제1 현수 수단
472...제2 현수 수단
473...제3 현수 수단
474...제4 현수 수단
480...승강 발판일,
500...네트워크
600...서버
700...휴대용 단말
Claims (3)
- 네트워크와 연결되는 서버;
상기 네트워크와 연결되는 관리자의 휴대용 단말;
사용자의 두부와 안면을 수용 가능하며 수중작업시 사용 가능한 다이빙 헬멧의 형상으로 형성된 헤드셋 본체;
상기 헤드셋 본체의 전면에 구비되어 상기 헤드셋 본체의 외부를 투시할 수 있도록 구비된 투시창 형상으로 형성된 디스플레이 패널; 및
상기 헤드셋 본체의 일측에 구비되어 상기 디스플레이 패널과 전기적으로 연결되며 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 통신 가능한 통신모듈을 포함하며,
상기 사용자가 착용한 상기 헤드셋 본체가 상기 통신모듈에 의해 상기 네트워크를 거쳐 상기 서버 및 상기 휴대용 단말과 연결되면, 상기 디스플레이 패널을 통하여 산업 잠수에 따른 수중 용접을 포함한 수중 작업에 필요한 동작 및 과제 수행에 따른 단계별 절차가 출력되도록 하되,
상기 디스플레이 패널 및 상기 통신모듈과 상기 네트워크를 통하여 상기 서버 및 상기 관리자의 휴대용 단말과 통신 가능하며, 상기 헤드셋 본체를 착용하여 상기 서버를 통해 상기 통신모듈의 연결이 개시된 상기 사용자의 심박수와 맥박 및 호흡을 실시간으로 체크하여 상기 디스플레이 패널 상에 출력함과 동시에, 상기 관리자의 지시 사항과 상기 사용자의 동작에 따른 과제 수행 상황이 상기 디스플레이 패널을 통하여 실시간으로 출력되도록 하는 훈련모듈을 더 포함하고,
상기 훈련모듈은 사용자의 호흡, 체온, 맥박 및 심박수를 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널 및 관리자의 휴대용 단말에 송신하는 바이탈사인 확인부와, 헤드셋 본체와 함께 사용자의 양 팔과 양 다리 및 몸통에 각각 탈착 또는 착용 가능하게 구비되고, 사용자의 동작 상태를 실시간으로 체크하여 디스플레이 패널 및 관리자의 휴대용 단말에 출력되게 하는 동작 확인부와, 바이탈사인 확인부 및 동작 확인부와 연결되고, 과제 수행 상황을 사용자 및 관리자가 확인할 수 있도록 과제 수행의 단계별로 디스플레이 패널 및 관리자의 휴대용 단말에 출력되게 하는 과제처리 확인부와, 사용자가 헤드셋 본체를 착용하고 서버를 통해 통신모듈의 연결이 개시된 상태임을 확인 가능하도록 과제 수행의 시작을 알릴 수 있으며, 과제 수행 상황이 완료되었을 때 과제 수행의 종료를 알릴 수 있도록 디스플레이 패널 및 관리자의 휴대용 단말에 과제 수행의 시작 및 종료를 출력되게 하는 시작종료 확인부를 포함하되,
상기 훈련모듈은 사용자의 양팔에 탈착 가능하게 구비되며 제1 가속도센서와 제1 자이로센서 및 제1 펄스센서가 내장되는 제1 밴드와, 사용자의 상체를 감싸도록 착용 가능하게 구비되며 제2 가속도센서와 제2 자이로센서와 제2 펄스센서 및 심박센서가 내장되는 코어 가드와, 사용자의 양다리에 탈착 가능하게 구비되며 제3 가속도센서와 제3 자이로센서 및 제3 펄스센서가 내장되는 제3 밴드와, 헤드셋 본체의 일측에 구비되어 이산화탄소 또는 산소 수치를 실시간으로 체크 가능한 가스센서와 제4 가속도센서와 제4 자이로센서가 장착되는 헤드체크구를 포함하는 디지털 트윈 생성부를 더 포함하여,
사용자는 제 1내지 제4 가속도 센서와 제1 내지 제4 자이로센서에 의하여 과제 수행에 필요한 단계별 동작 및 자세가 교육 훈련 내용에 합당하게 실시되고 있는 지 과제처리 확인부와 함께 실시간으로 파악할 수 있으며, 관리자는 상기 제1 내지 제4 가속도센서와 제1 내지 제4 자이로센서에 의하여 과제 수행에 필요한 단계별 동작 및 자세가 교육 훈련 내용에 합당하게 실시되고 있는지 실시간으로 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 하는 것을 특징으로 하는 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
수중 배관연결 및 수중 용접을 포함하는 상기 과제 수행은,
상기 통신모듈을 통하여 상기 서버 또는 상기 관리자의 휴대용 단말로부터 전달받은 상기 과제 수행을 위한 전문가의 표준 동작화된 실제 동작 모션캡처(이하 제1 동작)를, 육상에서 상기 헤드셋 본체를 착용한 상기 사용자에게 상기 디스플레이 패널을 통하여 출력되는 가상현실로 구현됨과 동시에,
상기 제1 동작과 상기 사용자의 상기 과제 수행에 따른 동작(이하 제2 동작)과의 차이를 분석함으로써, 상기 제1 동작과 비교한 상기 제2 동작의 오류를 상기 디스플레이 패널 상에 출력하는 디지털 트윈에 의하여 구현되는 것을 특징으로 하는 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190156176A KR102283599B1 (ko) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 다이빙 헬멧을 이용한 가상현실 기반 교육 훈련 시스템 |
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| KR20210066658A KR20210066658A (ko) | 2021-06-07 |
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| US20190087544A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-21 | General Electric Company | Surgery Digital Twin |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| US7312416B2 (en) | 2004-06-07 | 2007-12-25 | General Electric Company | Apparatus and methods for underwater welding |
| KR20140066934A (ko) * | 2012-11-24 | 2014-06-03 | 윤종식 | 낙하 훈련 시뮬레이터 및 그의 동작 방법 |
| KR102158180B1 (ko) * | 2016-11-24 | 2020-09-22 | 한국전자기술연구원 | 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템 |
-
2019
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101307609B1 (ko) * | 2012-03-13 | 2013-09-12 | 동신대학교산학협력단 | 실감형 콘텐츠 기반 스킨스쿠버 교육장치 |
| US20190087544A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-21 | General Electric Company | Surgery Digital Twin |
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