KR102038891B1 - 기중기 운전 훈련장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기중기 운전 훈련장치는, 훈련자가 가상 기중기를 운전 및 조작함으로써, 훈련과 평가를 할 수 있는 장치로서, 상기 훈련자가 상기 가상 기중기를 운전 및 조작하기 위한 수단으로서, 복수의 모니터로 구성된 영상장치와, 상기 훈련자가 착석하는 의자장치와, 상기 가상 기중기의 동작을 조작하기 위한 조작장치와, 상기 조작장치의 조작 신호를 수신받아 상기 영상장치로 전달하는 신호처리장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 컴퓨터그래픽 영상이 표시되는 모니터링장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 음성신호가 출력되는 스피커장치를 포함하는 운전부; 상기 운전부에 의한 상기 훈련자의 훈련상황을 설정과 상기 훈련자의 훈련 평가를 수행하는 수단으로서, 상기 훈련자의 조작에 대한 평가를 관리하는 교관용시스템과, 상기 운전부의 훈련과정을 표시하는 운전모니터링을 포함하는 교관부; 및 상기 운전부와 교관부를 통신연결하는 시스템부를 포함한다.

Description

기중기 운전 훈련장치{TRAINING APPARATUS FOR HEAVY CRANE OPERATION}

본 발명은 기중기 운전 훈련자가 크레인 운전을 훈련할 수 있는 기중기 운전 훈련장치에 관한 것으로서, 실제 기중기의 운전석과 유사한 모의 장비에서 가상현실 기반으로 체계적으로 훈련할 뿐 아니라 정량적인 훈련의 결과를 분석 및 평가할 수 있는 기중기 운전 훈련장치 관한 것이다.

일반적으로, 기중기는 건설현장에서 중하물의 적재 및 적하작업, 기중 작업, 토사의 굴토 및 굴착작업, 수직 굴토작업, 파일을 박는 작업인 항타, 파일을 뽑는 작업인 항발작업을 수행하는 건설기계이다.

실제의 기중기의 경우, 상부 회전체, 하부 주행체, 작업 장치로 구성되어 있는데, 도 12에 그러한 예가 도시되어 있다.

도 12를 참조하여 설명하면, 보통 기중기의 상부 회전체는 선회 프레임에 작업 장치를 설치하고, 선회 지지체를 하부 주행체 위에 설치한 것이며, 전체가 360도 스윙(회전) 작동을 하며, 기중기의 하부 주행체는 상부 회전체의 하중을 지지하고, 기중기를 이동시키는 장치이다. 기중기의 전부장치는 상부 회전체의 앞부분에 위치하고 작업을 직접 수행하는 부분이다.

여기서, 기중기의 주행장치는 트럭 적재형, 휠형, 크롤러형으로 분류된다. 첫째, 트럭적재형 기중기는 트럭의 차대 또는 기중기 전용 차체로 제작된 캐리어 위에 기중작업장치인 상부 회전체를 설치한 것으로 기동성과 안정성이 좋은 장점이 있으나, 습지, 사지, 험한 지역, 협소한 장소에서는 작업이 곤란하다. 둘째, 휠형 기중기는 고무 타이어용의 견고한 대형차체에 기중작업을 위한 상부회전체가 장치된 것으로 원동기가 한 개로서 주행과 작동을 함께 할 수 있어, 조종자 1명이 한 곳에서 운전조작이 가능하므로 매우 편리하다, 마지막으로, 크롤러형 기중기는 무한궤도 트랙위에 기중작업을 위한 상부회전체의 전부장치가 설치된 방식의 기중기로 좌우의 클롤러 폭이 널어 안정성이 좋고, 지반이 고르지 않거나 연약한 지반에서 사용할 수 있는 특징이 있다.

또한, 기중기의 작업장치로는 훅 장치(Hook : 호이스트 케이블에 화물을 걸 수 있는 갈고리를 설치하여 화물의 적재 및 적하작업 등 일반적인 기중기 작업에 많이 사용), 셔블 장치(Shovel : 디퍼 버킷을 설치하여 경사면의 토사굴토, 적재 등의 작업에 많이 사용), 드래그라인 장치(Drag Line : 호이스트 케이블에 굴착용 버킷을 설치하여 평면굴토, 수중작업, 제방구축 등의 작업에 많이 사용), 트렌치호(Trench Hoe : 배수로, 지하실 등의 구토, 채굴, 매몰작업에 많이 사용), 클램쉘 장치(Clamshell : 붐에 클램쉘 버킷을 설치하여 수직 굴토 작업, 토사 상차작업에 많이 사용), 파일드라이브 장치(Pile Driver : 붐에 파일을 때리는 해머를 설치하여 교주의 항타 및 건물의 기초 공사 등에 많이 사용), 어스드릴 장치(Earch Drill : 붐에 어스 드릴을 부착하고 땅에 큰 구멍을 뚫는 기초 공사용 작업에 사용) 등이 있으며, 건설 현장의 요구에 맞게 적절한 작업장치를 제작하여 사용하기도 한다.

이때, 기중기는 짐올리기 동작은 화물 및 버킷을 상승 혹은 하강운동인 짐올리기 동작, 붐을 상승, 하강시키는 운동인 붐올리기 동작, 짐을 들고 상부 회전체를 360도 회전시키는 동작인 돌리기 동작, 삽 혹은 버킷에 흙을 퍼 담는 운동인 파기 동작, 삽 장치에서 삽이 상부회전체에서 당겨지는 운동인 당기기 동작, 굴토된 흙을 버리는 운동인 버리기 동작, 하부추진체의 전진, 후진 및 조향 운동인 주행 동작 등 7개 동작으로 구성된다.

이와 같이, 여러가지 방식의 기중기 운전에서 가장 중요한 것은 전후좌우 및 상하로 하물을 이동하면서 하물의 진동에 의한 진폭을 최소화하고, 중량물의 흔들림에 영향을 주는 요소인 하물의 크기, 하물의 무게, 하물의 무게편심, 이동속도, 와이어의 길이 등이며, 운전자는 전후좌우의 속도와 방향을 조정하여 하물을 흔들림을 최소화하여 목적지로 정확하게 이동시키는 것이다.

그런데, 기중기는 거대한 장비이기 때문에 운전 시에 조작 미숙으로 인하여 하물 낙하, 기물 파손, 기중기 파손, 인명 사고 등의 안전사고가 많이 일어날 수 있으며, 이를 위하여 한국산업인력공단에서는 기중기를 안전하게 운전할 수 있는 기능 인력들을 평가하기 위해 기중기운전기능사 자격증을 발급하고 있는 실정이다.

그런데, 기중기를 운전할 수 있는 기능 인력들을 양성하기 위하여 실제 기중기로 훈련하는 것이 가장 좋지만, 고가일 뿐 아니라 거대한 크기의 실제 기중기를 이용하여 다양한 작업장치를 이용하여 현장실무 훈련을 하기 어려운 실정이다.

따라서, 다양한 형태의 기중기에 맞추어 실제 작업 현장 및 상황에 능동적으로 대처할 수 있는 가상훈련 기반의 기중기 운전을 훈련할 수 있는 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 특수 기계에 해당하는 기중기를 실제에 가깝게 훈련할 수 있을 뿐만 아니라 훈련자에 대한 평가가 정확하게 이루어질 수 있도록 하는 기중기 운전 훈련장치를 제안한다.

또한, 본 발명은 실제 기중기의 다양한 상황과 다양한 운전 종류에 따라 운전 연습하는 훈련 영상을 다양한 각도에서 제공할 수 있는 기중기 운전 훈련장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 기중기의 작업방식에 따라 다양하게 운전 연습하는 조작패널을 제공하는 기중기 운전 훈련장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 기중기의 운전 상황 중에 물리적인 상태를 분석하여 가시화하여 실제 환경과 유사한 환경을 제공할 수 있는 기중기 운전 훈련장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 기중기의 운전 훈련결과를 수집하여 체계적으로 관리할 수 있는 기중기 운전 훈련장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 기중기 운전 훈련장치는, 훈련자가 가상 기중기를 운전 및 조작함으로써, 훈련과 평가를 할 수 있는 장치로서, 상기 훈련자가 상기 가상 기중기를 운전 및 조작하기 위한 수단으로서, 복수의 모니터로 구성된 영상장치와, 상기 훈련자가 착석하는 의자장치와, 상기 가상 기중기의 동작을 조작하기 위한 조작장치와, 상기 조작장치의 조작 신호를 수신받아 상기 영상장치로 전달하는 신호처리장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 컴퓨터그래픽 영상이 표시되는 모니터링장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 음성신호가 출력되는 스피커장치를 포함하는 운전부; 상기 운전부에 의한 상기 훈련자의 훈련상황을 설정과 상기 훈련자의 훈련 평가를 수행하는 수단으로서, 상기 훈련자의 조작에 대한 평가를 관리하는 교관용시스템과, 상기 운전부의 훈련과정을 표시하는 운전모니터링을 포함하는 교관부; 상기 운전부와 교관부를 통신으로 상호 연결하는 역할을 수행하는 수단으로서, 상기 신호처리장치로부터 입력되는 신호를 이용하여 상기 가상 기중기를 상기 훈련자가 조작할 수 있도록 환경 조성 및 동작제어가 가능하도록 훈련자용시스템이 탑재된 VR-PC와, 상기 운전모니터링에 표시되는 모니터링 표시와 상기 훈련상황을 설정하거나 상기 훈련자용시스템의 동작을 제어하는 교관용시스템이 탑재된 IOS-PC와, 상기 훈련자용시스템과 교관용시스템이 상호 통신이 이루어지도록 하는 허브를 포함하는 시스템부;를 포함하고, 상기 운전부의 영상장치는 설치되는 위치에 따라 구별되는 전방모니터, 하방모니터, 좌방모니터, 우방모니터, 후방모니터, 상방모니터를 포함하고, 상기 가상 기중기는 적어도 하나 이상의 관절을 갖으면서 회전이 가능하도록 구성된 기중기 붐을 포함하도록 설계되고, 상기 조작장치는 상기 기중기 붐을 조작하기 위한 구성으로서 상기 기중기 붐의 회전을 조작하기 위한 붐스윙 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 상승과 하강을 조작할 수 있도록 하는 붐기복 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 신장과 축소를 조작하는 붐상승 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 보조 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 보조윈치 조작레버 장치와, 메인 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 메인윈치 조작레버 장치와, 메인 윈치가 무게에 의해서 저절로 회전하지 않게 잡아주는 메인윈치 브레이크 장치와, 상기 보조 윈치가 무게에 의해 저절로 회전하지 않게 잡아주는 보조윈치 브레이크장치와, 상기 기중기 붐에 의하여 이송 또는 이동되는 중량물의 무게가 늘어났을 경우에 상기 가상 기중기의 엔진 파워를 상승시키는 것을 조작할 수 있는 가속장치를 포함한다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치는 6개의 영상 스크린을 상방, 하방, 전후좌우에 배치함으로써 기중기 운전시 훈련 상황과 작업의 주변상황을 실제와 유사하게 가상 현실을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치는 기계식 기중기와 유압식 기중기 뿐만 아니라 훅 장치, 셔블 장치, 드래그라인 장치, 트렌치호 장치, 클램쉘 장치, 파일드라이브 장치, 어스드릴 장치 등 다양한 작업장치를 1개의 조작장치로 훈련자로 하여금 기중기의 실제 조작원리를 빠르게 습득시킬 수 있는 장점이 있고, 실제 기중기 및 작업장치를 구비하지 못한 다양한 교육기관에서 저렴한 비용으로 훈련할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 훈련자용 시스템에서 코스 훈련, 주행 훈련, 작업 훈련 시에 코스, 중량물, 장애물, 도로상황, 주변차량, 작업환경 등에 따라 가변될 수 있는 기중기의 운전 상황에 적합한 물리적 상태를 분석하여 영상장치를 통하여 가시화함으로써, 기중기의 운전 상황을 실제와 유사한 가상 현실로 구현할 수 있어 기중기 운전 실기 시험에서 합격률을 높일 뿐 아니라 실제 기중기 운전 상황에서 현장적응력을 높일 수 있으며, 실제 크레인을 사용하지 않더라도 크레인 운전 훈련을 할 수 있어 소음과 진동 저감을 통한 쾌적한 훈련 환경을 제공하며, 나아가 에너지 및 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 교관용시스템이 영상장치와 조작장치를 통해 훈련하는 과정에서 발생하는 훈련정보가 전송되는 기중기의 운전 훈련결과를 수집하여 체계적으로 관리함으로써, 신속하고 정확한 운전 훈련 평가가 이뤄지고, 부족한 평가 항목에 대한 피드백이 가능하여 반복 훈련 시에 집중적으로 훈련시킬 수 있으며, 나아가 기중기의 운전 훈련결과에 대한 성과 관리를 통하여 훈련자의 운전능력에 따라 교육기간을 단축시킬 뿐 아니라 훈련 효과를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기중기 운전 훈련장치의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상장치의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상장치의 모니터 배치도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 장치의 크레인모니터링 화면 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치 및 스피커장치의 배치도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 구성도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 조작레버 장치의 구성도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 브레이크장치의 구성도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 가속장치의 구성도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 훈련용시스템의 구성도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 교관용시스템의 구성도
도 12는 기중기의 물리현상 표시도

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기중기 운전 훈련장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 운전부(100)와, 시스템부(200)와, 교관부(300)를 포함한다.

상세히, 상기 운전부(100)는 복수의 모니터들로 구성된 영상장치(110)와, 훈련자가 착석하는 의자장치(120)와, 기중기의 동작을 훈련자가 조작하기 위한 조작장치(130)를 포함하고, 그와 함께 신호처리장치(170)와, 모니터링 장치(180)와, 스피커장치(190)를 더 포함할 수 있다.

상기 의자장치(120)는 훈련자가 실제의 기중기에 좌석에 앉아있는 것처럼 훈련자의 착석이 가능하도록 하고, 상기 의자장치(120)에는 상기 훈련자의 착석여부를 확인할 수 있는 압력센서 등의 센서가 구성될 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따라서는, 상기 훈련자가 상기 의자장치(120)에 착석한 다음 상기 조작장치(130)를 조작하는지 여부, 상기 조작장치(130)를 구성하는 각 구성들 중에서 어떤 장치를 조작개시하는지 여부를 훈련평가 항목으로 활용할 수 있다. 또한, 본 실시예의 교관부(300)는 상기 훈련자가 상기 의자장치(120)에 착석이 이루어졌다고 판단되는 경우에, 상기 영상장치(110) 또는 스피커장치(190)를 통해 위급상황 대처훈련으로서 특정 영상 또는 특정 소리를 출력할 수 있으며, 이때 상기 훈련자는 상기 조작장치(130)를 어떻게 조작하는지 여부 또는 상기 의자장치(120)로부터 이탈하는지 여부를 이용해 위급상황 평가를 진행할 수도 있다.

즉, 상기 의자장치(120)에 훈련자가 착석하는지 여부를 감지함으로써, 상기 훈련자에게 다양한 환경을 제공할 수 있고, 그러한 상황에서 상기 훈련자의 대응능력을 평가할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 영상장치(110)는 표준 인체정보를 이용하여 몰입감을 최대로 느낄 수 있는 크기를 산정한 결과, 42인치 크기의 16:9 화면비율을 가지면서 Full HD 해상도를 가지며, 입력방식이 HDMI인 LED 모니터를 선정할 수 있다. 그리고, 그 장착 위치에 따라 구분될 수 있는 전방모니터(111), 하방모니터(112), 좌방모니터(113), 우방모니터(114), 후방모니터(115) 및 상방모니터(116)를 포함할 수 있다.

그리고, 신호처리장치(170)는 훈련자가 상기 조작장치(130)를 조작한 정보를 나타내는 조작 동작의 신호를 VR-PC(210)로 전송하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 모니터링 장치(180)는 VR-PC(210)으로부터 생성되는 기중기 훈련장치의 상황을 보여주는 역할을 수행하고, 상기 스피커장치(190)는 기중기 훈련 시 음향과 음성을 재생해주는 역할을 수행한다.

한편, 본 실시예의 기중기 운전 훈련장치를 구성하는 시스템부(200)는 상기 영상장치(110)에 기중기의 훈련상황을 모사한 컴퓨터그래픽을 표현하고, 훈련자용 시스템이 탑재된 컴퓨터 또는 서버와 교관용 시스템이 탑재된 컴퓨터 또는 서버와 함께, 이들 컴퓨터 또는 서버가 상호 통신이 되도록 하는 허브(230)를 포함한다.

상세히, 상기 시스템부(200)는 상기 신호처리장치(170)로부터 입력되는 신호를 이용하여 가상의 기중기를 훈련자가 조작할 수 있도록 환경 조성 및 동작 제어 /확인이 가능하도록 하는 훈련자용시스템(S100, 도 10참조)이 탑재된 VR-PC(210)를 포함한다.

그리고, 상기 시스템부(200)는 상기 운전부(100)의 모니터링 장치(180)과, 교관부(300)의 운전모니터링(320)에 표시되는 모니터링(S250) 표시와 훈련상황을 설정하거나 훈련자용시스템(S100)을 기동시키거나 종료시키는 교관용시스템(S200,도 11참조)이 탑재된 IOS-PC(220)를 포함한다. 그리고, 상기 IOS-PC(220)는 훈련자가 상기 운전부(100)를 조작하여 가상의 기중기를 조작한 결과에 대한 확인 및 그 평가가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 시스템부(200)는 상기 VR-PC(210)과 IOS-PC(220)을 이더넷 통신으로 연결하고, 외부의 인터넷과 연결하기 위한 허브(230)를 포함한다.

한편, 본 실시예의 기중기 운전 훈련장치를 구성하는 교관부(300)는 교관모니터링 장치(320)와, 교관설정 장치(330)를 포함하며, 상기 교환모니터링 장치(320)는 상기 시스템부(200)의 IOS-PC(220)로부터 전달되는 훈련자의 조작상황, 훈련자의 훈련 평가 등이 표시된다.

그리고, 상기 교환설정 장치(330)는 훈련자의 훈련 일정, 훈련 대상의 조작, 조작 난이도 등의 훈련 상황을 직접 설정할 수 있도록 한다.

본 발명의 기중기 운전 훈련장치를 구성하는 운전부의 구성을 첨부되는 도면과 함께 상세히 설명하여 본다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상장치의 모니터 배치도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 상기 영상장치(110)는 전방모니터(111)와 하방모니터(112)는 일직선으로 가로로 배치되며, 상방모니터(116)은 전방모니터(111)의 위쪽부분에 20도의 각도로 가로로 배치되며, 좌방모니터(113)은 전방모니터(111)의 좌측면에 20도의 각도로 세로로 배치되며, 우방모니터(114)는 전방모니터(111)의 우측면에 20도의 각도로 세로로 배치되며, 후방모니터(115)는 전방모니터(111)과 같은 높이로 후방에 가로로 배치된다.

예를 들면, 상기 모니터링 장치(180)는 영상장치의 크기와 훈련자의표준 위치를 고려하여 크기를 산정한 결과, 14인치 크기의 16:9 화면비율을 가지면서 Full HD 해상도를 가지며, 입력방식이 HDMI인 모니터를 선정하여 세로로 세워서 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 장치의 크레인모니터링 화면 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 모니터링 장치(180)에 설치되는 모니터링(S250)의 크레인모니터링은 작업자의 훈련상황과 훈련대상 기중기의 상태를 표시해주는 화면이다.

상기 모니터링 장치(180)는 훈련자가 빠른 시간내에 실제의 기중기에 가까운 운전 및 조작 연습이 이루어지도록 다양한 정보를 표시하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 모니터링 장치(180)는 기중기의 동작상태를 문자로 표시해주는 기중기상태정보부(181)와, 현재 훈련중인 중량물의 무게와 붐의 길이를 이용하여 붐을 기복할 수 있는 최대각도를 표시해주는 붐최대각도표시부(182)와, 붐이 늘어나는 길이를 표시하는 붐길이표시부(183)와, 현재 훈련중인 중량물의 무게를 표시한 중량물무게표시부(184)와, 현재 훈련중인 붐의 길이와 붐의 각도를 이용하여 작업할 수 있는 최대중량을 표시해주는 최대중량표시부(185)와, 현재 훈련중인 붐의 각도를 표시해주는 붐각도표시부(186)와, 현재 훈련중인 붐의 각도와 길이를 이용하여 작업중인 중량물과의 거리를 표시해주는 작업거리표시부(187)와, 기중기의 하부주행체의 아웃트리거가 동작한 상태를 표시해주는 아웃트리거 표시부(188)와, 현재 훈련중인 기중기의 안전상태를 체크하여 안전에 이상이 있을 경우에 표시해주는 작업안전표시부(189)를 포함할 수 있다.

실시예에 사용되는 기중기 붐은 회동이 가능하도록 구성되면서 적어도 하나 이상의 관절을 갖는 장치를 의미하며, 실시예에서는 중량물(이동 대상물)의 무게, 붐의 길이, 붐의 각도 등에 대해서는 훈련이 이루어진다.

상세히, 상기 붐길이표시부(183)는 훈련자가 붐의 길이를 늘이거나 줄이는 동작을 할 경우에 붐 길이의 가변여부가 표시되는 붐길이동작표시부(183a), 붐길이가 늘어나고 있을 때 그에 대한 정보가 표시되는 붐길이확장표시부(183b), 작업허용길이에 도달했을 경우에 이에 대한 정보가 표시되는 붐길이최대표시부(183c)를 포함할 수 있다.

상기 붐각도표시부(186)는 훈련자가 붐의 각도가 늘어나는 조작을 수행할 경우에 붐 각도의 상승에 관한 정보가 표시되는 붐각도상승표시부(186a), 훈련자가 붐의 각도가 줄어드는 조작을 수행할 경우 붐 각도의 하강에 대한 정보가 표시되는 붐각도하강표시부(186b), 붐의 최대 작업각도에 도달했을 경우에 그에 ㄷ대한 정보가 표시되는 붐최대상승각도표시부(186c), 붐의 최하 작업각도에 도달했을 경우에 표시해주는 그에 대한 정보가 표시되는 붐최소하강각도표시부(186d)를 포함할 수 있다.

상기 작업거리표시부(187)는 훈련자가 붐의 각도를 늘이거나 또는 붐의 길이를 늘일 경우에 이러한 조작에 따라 작업 거리가 확장되는 정보가 표시되는 작업거리확장표시부(187a)와, 최대 작업거리에 도달했을 경우에 그에 대한 정보가 표시되는 작업거리최대표시부(187b)를 포함할 수 있다.

상기 아웃트리거 표시부(188)는 기중기 훈련자가 아웃트리거를 조작했을 경우에 조작여부 및 조작 정보가 표시되고, 왼쪽 아웃트리거가 동작시에 표시되는 아웃트리거좌측동작표시부(188a)와, 오른쪽 아웃트리거가 동작시에 표시되는 아웃트리거우측동작표시부(188b)를 포함할 수 있다. 그리고, 현재의 왼쪽 아웃트리거가 늘어나 있는 위치가 4단계로 표시되는 아웃트리거좌측표시부(188c)와, 현재의 오른쪽 아웃트리거가 늘어나 있는 위치가 4단계로 표시되는 아웃트리거우측표시부(188d)를 더 포함할 수 있다.

도 12는 기중기의 물리현상 표시도이다.

도 12를 참조하여 설명하면, 통상적으로 기중기는 중량물을 달아서 올리는 주 역할을 하는 메인윈치장치, 중량물을 달아서 올리는 보조적인 역할을 하는 보조윈치, 기중기 붐의 길이를 조작하는 붐상승장치, 기중기 붐의 각도를 조작하는 붐기복장치, 기중기의 상부회전체를 회전시키는 동작을 조작하는 붐스윙장치, 기중기를 지면에 안전하게 주차할 수 있는 아웃트리거장치를 포함한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 사시도이다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치의 운전부(100)에 포함된 조작장치(130)는 훈련자가 기중기의 붐스윙을 조작하는 붐스윙 조작레버 장치(131)와, 붐 전체 상승과 하강을 조작하는 붐기복 조작레버 장치(132)와, 붐의 신장과 축소를 조작하는 붐상승 조작레버 장치(133)와, 기중기 붐의 보조 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 보조윈치 조작레버 장치(134)와, 메인 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 메인윈치 조작레버 장치(135)와, 메인 윈치가 무게에 의해서 저절로 회전하지 않게 잡아주는 메인윈치 브레이크 장치(136)와, 보조 윈치가 무게에 의해 저절로 회전하지 않게 잡아주는 보조윈치 브레이크장치(137)와, 중량물의 무게가 늘어났을 경우 엔진의 파워를 상승시키는 가속장치(138)와, 상기 조작레버 장치, 브레이크장치, 가속장치를 고정시키는 물리적으로 각각 고정되도록 하는 조작장치케이스장치(139)를 포함할 수 있다.

이하에서는, 도 6에 도시된 조작장치의 각 구성을 도면과 함께 좀 더 상세히 설명하여 본다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 조작레버 장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 브레이크장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조작장치의 가속장치의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 5개의 조작레버 장치(131, 132, 133, 134, 135)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 밀거나 당길수 있는 손잡이(141), 손잡이를 전후방향으로 회전시키는 기능을 담당하는 조작레버조인트(142), 조작레버조인트(142)를 조작장치케이스(139)에 전면에 고정시키는 조작레버고정구(143), 조작레버조인트(142)의 중간 복귀를 위해 전면방향으로 당기는 힘을 주기위한 전면스프링(146), 전면스프링(146)을 조작레버조인트(142)와 고정시키기 위한 전면고정구(144), 조작레버조인트(142)의 중간 복귀를 위해 후면방향으로 당기는 힘을 주기위한 후면스프링(147), 후면스프링(147)을 조작레버조인트(142)와 고정시키기 위한 후면고정구(145), 조작레버조인트(142)의 회전각을 인식하여 전면고속, 전면저속, 중립, 후면저속, 후면고속의 5가지 단수를 인식하기 위한 조작레버회전센서(148), 조작레버회전센서(148)의 각도 인식 신호를 신호처리장치(170)에 전달하기 위한 조작레버회전센서케이블(149)을 포함한다.

상기 2개의 브레이크장치(136, 137)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 훈련자가 발을 이용하여 밟을 수 있는 브레이크페달(151), 브레이크장치를 조작장치케이스(139)에 고정시키는 브레이크고정구(153), 브레이크페달(151)을 하방의 각도의 회전을 위해 브레이크고정구(153)에 고정시키는 브레이크조인트(152), 브레이크조인트(152)가 후면으로 회전하지 못하는 기능을 담당하는 브레이크후방방지바(155), 훈련자가 브레이크페달(151)을 밟았을 때 전면으로 회전된 브레이크조인트(152)를 발을 떼었을 때 복귀시키는 브레이크스프링(154), 훈련자가 밟은 브레이크페달(151)의 회전각을 인식하기 위한 브레이크회전센서(156), 브레이크회전센서(156)의 각도 인식 신호를 신호처리장치(170)에 전달하기 위한 브레이크회전센서케이블(157)을 포함한다.

상기 가속장치(138)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 훈련자가 발을 이용하여 밟을 수 있는 가속페달(161), 가속장치(138)을 조작장치케이스(139)에 고정시키는 가속페달고정구(163), 가속페달(161)을 하방의 각도의 회전을 위해 가속페달고정구(163)에 고정시키는 가속페달조인트(162), 가속페달조인트(162)가 후면으로 회전하지 못하는 기능을 담당하는 가속페달후방방지바(155), 훈련자가 가속페달(161)을 밟은 상태에서 전면으로 회전된 가속페달조인트(162)를 발을 떼었을 때 복귀시키는 가속페달스프링(164), 훈련자가 밟은 가속페달(161)의 회전각을 인식하기 위한 가속페달회전센서(166), 가속페달회전센서(166)의 각도 인식 신호를 신호처리장치(170)에 전달하기 위한 가속페달회전센서케이블(167)을 포함한다.

전술한 실시예에서는, 의자장치에 훈련자의 착석 여부를 감지할 수 있는 센서가 구성될 수 있다. 이 경우, 본 실시예의 교관부는 훈련자의 착석이 감지되는 때에 최초로 훈련자에 의하여 어떤 조작장치가 조작되는지 여부에 따라 훈련자에 대한 초기 운전 평가를 각각 다르게 평가할 수 있다.

즉, 상기 의자장치에는 상기 훈련자의 착석여부를 감지하기 위한 센서가 구성되고, 상기 교관부는 상기 의자장치에 상기 훈련자가 착석하는 것이 감지되는 경우에 상기 붐스윙 조작레버 장치, 붐기복 조작레버 장치, 붐상승 조작레버 장치, 보조윈치 조작레버 장치, 메인윈치 조작레버 장치, 메인윈치 브레이크 장치, 보조윈치 브레이크장치 및 가속장치 중 상기 훈련자에 의하여 최초 조작되는 장치에 따라 상기 훈련자의 평가가 다르게 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이, 훈련자는 실제 기중기의 동작을 제어하기 위한 훈련 뿐만 아니라, 최초 착석후 취해야 할 행동, 또는 긴급 상황에서의 조작 행동 등을 다양하게 평가할 수 있다.

한편, 상기의 조작장치를 구성하는 각 구성들의 조작에 대해서는 첨부된 도 8을 함께 참조하여 본다.

상기 붐스윙 조작레버 장치(131)를 전방으로 미는 동작을 했을 경우 왼쪽 방향으로 상부 회전체가 회전을 하며, 후방으로 당기는 동작을 했을 경우 오른쪽 방향으로 상부 회전체가 회전을 한다.

또한, 상기 붐기복 조작레버 장치(132)를 전방으로 미는 동작을 했을 경우 아랫쪽 방향으로 작업장치가 회전을 하며, 후방으로 당기는 동작을 했을 경우 위쪽 방향으로 작업장치가 회전을 한다.

상기의 붐상승 조작레버 장치(133)를 전방으로 미는 동작을 했을 경우 작업장치 붐의 길이가 줄어들며, 후방으로 당기는 동작을 했을 경우 작업장치 붐의 길이가 늘어난다.

상기의 보조윈치 조작레버 장치(134)를 전방으로 미는 동작을 했을 경우 보조윈치에 달려있는 중량물이 내려오며, 후방으로 당기는 동작을 했을 경우 보조윈치에 달려있는 중량물이 올라간다.

상기의 메인윈치 조작레버 장치(135)를 전방으로 미는 동작을 했을 경우 메인윈치에 달려있는 중량물이 내려오며, 후방으로 당기는 동작을 했을 경우 메인윈치에 달려있는 중량물이 올라간다.

상기의 메인윈치 브레이크 장치(136)를 밟았을 경우 메인윈치가 고정되어 중량물 올라가거나 내려가지 않으며, 떼었을 경우 메인윈치의 브레이크가 풀린다.

상기의 보조윈치 브레이크 장치(137)를 밟았을 경우 보조윈치가 고정되어 중량물 올라가거나 내려가지 않으며, 떼었을 경우 보조윈치의 브레이크가 풀린다.

상기의 가속장치(138)를 밟았을 경우 가사의 기중기의 엔진 출력이 높아지며 떼었을 경우 낮아진다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치 및 스피커장치의 배치도이다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치의 운전부(100)에 포함된 신호처리장치(170)는 신호케이블의 처리 및 유지보수의 원할함을 위하여 스피커 위쪽에 배치될 수 있다.

상기 운전부(100)에 포함된 스피커장치(190)는 기중기 엔진음 등 하방에서 울려나오는 음향을 훈련자가 충분히 느끼기 위해 운전부(100)의 하단에 전면센터 스피커(192), 전면좌측 스피커(193), 전면우측 스피커(194), 후면좌측 스피커(195), 후면우측 스피커(196) 등 5개의 스피커와 1개의 우퍼(191)로 구성된다.

스피커 장치에서는 기중기의 엔진음, 작업시 발생하는 음향, 비 또는 바람 등의 날씨 음향, 주변 작업자의 신호음, 주변 장비의 음향 등을 3차원 가상공간 내에 음향이 발생하는 위치에 음원을 배치하여 훈련자의 훈련상황에 따라 발생하는 음향을 각 위치에 설치되어 있는 스피커에서 강하게 재생시켜 줌으로써 3차원 스테레오 음향을 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각 위치별 스피커를 통해서 출력되는 음향에 따라 훈련자가 취해야 할 조작을 평가하는 것이 가능하다. 예를 들어, 전면좌측 스피커(193)를 통해 특정 위험을 알리는 소리가 발생하는 경우에 기중기의 특정 방향을 회피하기 위한 조작이 이루어지는 여부에 대한 평가를 수행하거나, 전면 두개의 스피커와 후면 두개의 스피커를 이용해서 가상 기중기의 좁은 공간 동작 훈련을 할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 훈련자용시스템의 구성도이다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치의 훈련자용시스템(S100)은 도 10에 도시된 바와 같이 RFID, 터치스크린, 키보드 등을 이용한 훈련자로그인(S110), 조향장치 및 크레인장치와의 통신을 담당하는 신호처리(S120), 기중기 운전 훈련자가 코스훈련, 주행훈련 및 작업훈련을 수행하기 위한 훈련VR(S130), 훈련이 종료된 후 훈련결과를 평가하기 위한 레포트 기능이 포함된 훈련결과보기(S140), 훈련시에 발생하는 장비사운드와 환경사운드, 훈련자의 훈련과정과 결과를 알려주는 안내음성의 기능이 포함된 사운드(S150), IOS-PC(220)의 관리자용시스템(S200)의 모니터링(S250)으로 훈련정보를 전송하는 동기화정보전송(S160)을 포함하여 구성된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 교관용시스템의 구성도이다.

본 발명에 따른 기중기 운전 훈련장치의 교관용시스템(S200)은 도 11에 도시된 바와 같이 RFID, 터치스크린, 키보드 등을 이용한 교관로그인(S210), 훈련대상인 기중기의 종류와 작업장치를 선택하는 기중기선택(S220), 선택된 기중기를 이용하여 코스모드, 주행모드 및 작업모드를 결정하는 훈련모드(S230), 선택된 시나리오를 훈련자용시스템(S100)으로 전송하여 실행하거나 중지하는 VR실행(S240), 운행과 작업상태를 교관이 보면서 훈련상황을 판단하거나 훈련자로 정보를 전송하는 모니터링(S250), 훈련자의 훈련성과를 보거나 관리하는 훈련성과관리(S260)을 포함하여 구성된다.

100 : 운전부 200 : 시스템부
300 : 교관부

Claims (6)

1. 훈련자가 가상 기중기를 운전 및 조작함으로써, 훈련과 평가를 할 수 있는 장치로서,
   상기 훈련자가 상기 가상 기중기를 운전 및 조작하기 위한 수단으로서, 복수의 모니터로 구성된 영상장치와, 상기 훈련자가 착석하는 의자장치와, 상기 가상 기중기의 동작을 조작하기 위한 조작장치와, 상기 조작장치의 조작 신호를 수신받아 상기 영상장치로 전달하는 신호처리장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 컴퓨터그래픽 영상이 표시되는 모니터링장치와, 상기 신호처리장치로부터 전달되는 음성신호가 출력되는 스피커장치를 포함하는 운전부;
   상기 운전부에 의한 상기 훈련자의 훈련상황을 설정과 상기 훈련자의 훈련 평가를 수행하는 수단으로서, 상기 훈련자의 조작에 대한 평가를 관리하는 교관용시스템과, 상기 운전부의 훈련과정을 표시하는 운전모니터링을 포함하는 교관부;
   상기 운전부와 교관부를 통신으로 상호 연결하는 역할을 수행하는 수단으로서, 상기 신호처리장치로부터 입력되는 신호를 이용하여 상기 가상 기중기를 상기 훈련자가 조작할 수 있도록 환경 조성 및 동작제어가 가능하도록 훈련자용시스템이 탑재된 VR-PC와, 상기 운전모니터링에 표시되는 모니터링 표시와 상기 훈련상황을 설정하거나 상기 훈련자용시스템의 동작을 제어하는 교관용시스템이 탑재된 IOS-PC와, 상기 훈련자용시스템과 교관용시스템이 상호 통신이 이루어지도록 하는 허브를 포함하는 시스템부;를 포함하고,
   상기 운전부의 영상장치는 설치되는 위치에 따라 구별되는 전방모니터, 하방모니터, 좌방모니터, 우방모니터, 후방모니터, 상방모니터를 포함하고,
   상기 가상 기중기는 적어도 하나 이상의 관절을 갖으면서 회전이 가능하도록 구성된 기중기 붐을 포함하도록 설계되고,
   상기 조작장치는, 상기 기중기 붐을 조작하기 위한 구성으로서 상기 기중기 붐의 회전을 조작하기 위한 붐스윙 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 상승과 하강을 조작할 수 있도록 하는 붐기복 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 신장과 축소를 조작하는 붐상승 조작레버 장치와, 상기 기중기 붐의 보조 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 보조윈치 조작레버 장치와, 메인 윈치에 설치되어 있는 케이블을 감거나 푸는 동작을 조작하는 메인윈치 조작레버 장치와, 메인 윈치가 무게에 의해서 저절로 회전하지 않게 잡아주는 메인윈치 브레이크 장치와, 상기 보조 윈치가 무게에 의해 저절로 회전하지 않게 잡아주는 보조윈치 브레이크장치와, 상기 기중기 붐에 의하여 이송 또는 이동되는 중량물의 무게가 늘어났을 경우에 상기 가상 기중기의 엔진 파워를 상승시키는 것을 조작할 수 있는 가속장치와, 상기 붐스윙 조작레버 장치, 붐기복 조작레버 장치, 붐상승 조작레버 장치, 보조윈치 조작레버 장치, 메인윈치 조작레버 장치, 메인윈치 브레이크 장치, 보조윈치 브레이크장치 및 가속장치를 물리적으로 고정시키기 위한 조작장치케이스장치를 포함하고,
   상기 붐스윙 조작레버 장치, 붐기복 조작레버 장치, 붐상승 조작레버 장치, 보조윈치 조작레버 장치 및 메인윈치 조작레버 장치 각각은, 상기 훈련자가 밀거나 당길수 있는 손잡이와, 상기 손잡이를 전후방향으로 회전시키는 기능을 담당하는 조작레버조인트와, 상기 조작레버조인트를 상기 조작장치케이스장치의 전면에 고정시키는 조작레버고정구와, 상기 조작레버조인트의 중간 복귀를 위해 전면방향으로 당기는 힘을 주기위한 전면스프링과, 상기 전면스프링을 조작레버조인트와 고정시키기 위한 전면고정구와, 상기 조작레버조인트의 중간 복귀를 위해 후면방향으로 당기는 힘을 주기위한 후면스프링과, 상기 후면스프링을 조작레버조인트에 고정시키기 위한 후면고정구와, 상기 조작레버조인트의 회전각을 인식하여 전면고속, 전면저속, 중립, 후면저속 및 후면고속의 5가지 단수를 인식하기 위한 조작레버회전센서와, 상기 조작레버회전센서의 각도 인식 신호를 상기 신호처리장치에 전달하기 위한 조작레버회전센서케이블을 포함하는 기중기 운전 훈련장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인윈치 브레이크 장치와 보조윈치 브레이크장치 각각은 상기 훈련자가 발을 이용하여 밟을 수 있는 브레이크페달과, 상기 브레이크장치를 상기 조작장치케이스에 고정시키는 브레이크고정구와, 상기 브레이크페달을 하방의 각도의 회전을 위해 상기 브레이크고정구에 고정시키는 브레이크조인트와, 상기 브레이크조인트가 후면으로 회전하지 못하는 기능을 담당하는 브레이크후방방지바와, 상기 훈련자가 브레이크페달을 밟았을 때 전면으로 회전된 상기 브레이크조인트에서 발을 떼었을 때 복귀시키는 브레이크스프링과, 상기 훈련자가 밟은 브레이크페달의 회전각을 인식하기 위한 브레이크회전센서와, 상기 브레이크회전센서의 각도 인식 신호를 상기 신호처리장치에 전달하기 위한 브레이크회전센서케이블을 포함하는 기중기 운전 훈련장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 가속장치는, 상기 훈련자가 발을 이용하여 밟을 수 있는 가속페달과, 상기 가속장치를 상기 조작장치케이스에 고정시키는 가속페달고정구와, 상기 가속페달을 하방의 각도의 회전을 위해 상기 가속페달고정구에 고정시키는 가속페달조인트와, 상기 가속페달조인트가 후면으로 회전하지 못하는 기능을 담당하는 가속페달후방방지바와, 상기 훈련자가 상기 가속페달을 밟은 상태에서 전면으로 회전된 가속페달조인트에서 발을 떼었을 때 복귀시키는 가속페달스프링과, 상기 훈련자가 밟은 가속페달의 회전각을 인식하기 위한 가속페달회전센서와, 상기 가속페달회전센서의 각도 인식 신호를 상기 신호처리장치에 전달하기 위한 가속페달회전센서케이블을 포함하는 기중기 운전 훈련장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 의자장치에는 상기 훈련자의 착석여부를 감지하기 위한 센서가 구성되고,
   상기 교관부는 상기 의자장치에 상기 훈련자가 착석하는 것이 감지되는 경우에 상기 붐스윙 조작레버 장치, 붐기복 조작레버 장치, 붐상승 조작레버 장치, 보조윈치 조작레버 장치, 메인윈치 조작레버 장치, 메인윈치 브레이크 장치, 보조윈치 브레이크장치 및 가속장치 중 상기 훈련자에 의하여 최초 조작되는 장치에 따라 상기 훈련자의 평가가 다르게 이루어지도록 하는 기중기 운전 훈련장치.
   

Images