KR102063184B1 - 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법 - Google Patents

건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

건설장비 가이던스 시스템이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 텍스트/음성 변환기에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환함으로써 굴삭장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 필요한 정보를 음성으로 제공받아 지속적으로 토공작업에 집중할 수 있으며, 또한, 굴삭이 진행됨에 따라서 지속적으로 음성정보를 얻을 수 있기 때문에 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 정확하게 굴삭할 수 있고, 또한, 건설장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 집중할 수 있어서 생산성을 높일 수 있고, 건설장비 조종원의 시선 분산으로 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있는, 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법이 제공된다.

Description

건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법{EARTHWORK CONSTRUCTION VOICE INFORMATION PROVIDING SYSTEM FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT GUIDANCE, AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 건설장비 가이던스에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 굴삭기 등과 같은 건설장비의 가이던스를 위해 건설장비 가이던스 시스템이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 음성 형식의 굴삭정보로 변환하여 제공하는, 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설공사의 토공공사에 굴삭기, 도저, 페이로더, 덤프트럭 등 다양한 건설장비가 투입된다. 특히, 이러한 다양한 건설장비 중에서 굴삭기는 굴착과 정지, 그리고 상차작업에서 중요한 기능을 수행한다.
구체적으로, 이러한 굴삭기는 토목현장, 건축현장 및 건설현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 덤프트럭에 운반하는 적재작업, 건물과 돌을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정리작업 등의 작업, 무거운 물체를 매달아 올리거나 집게를 이용하여 물체를 집어 올리는 작업 등을 수행할 수 있는 건설기계이다.
이러한 굴삭기는 장비의 이동 역할을 하는 하부 주행체, 그 상부에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 상기 상부 선회체의 앞쪽에 부착되는 작업장치로 구분되며, 상부 선회체는 굴삭기 조종원이 탑승하는 운전석(캐빈)을 갖추고 있다. 이 중에서 작업장치는 붐과 암을 연결하여 그 선단에 버킷을 장착한 것으로, 버킷용 실린더의 단부에 커넥팅 로드와 링크를 개재하여 연결되고, 실린더에 의해 작동되어 버킷 작업을 수행할 수 있다.
이와 같이 건설공사에 주로 사용되는 굴삭기는 운전자의 직관적인 판단과 경험에 의해 토공작업을 수행한다. 이와 같이 토공작업을 실시하는 굴삭기는 위험한 작업환경에서 토공작업을 실시하므로, 위험 발생시 신속하고 정확한 대처가 필요하다.
또한, 이러한 굴삭기는 숙련자가 조종자로서 굴삭기에 탑승하여 직접 조종하여 작업을 수행하기 때문에, 숙련된 기능공의 부재로 인한 어려움을 겪고 있으며, 안전 관리 문제, 숙련공의 임금 상승으로 인한 채산성이 계속해서 악화하고 있다. 또한, 기능공에 개개인의 숙련도 차이에 따라 시공 품질의 균일성 확보에 어려움을 겪고 있다.
최근, 굴삭 작업시 숙련공의 부재, 안전 관리, 및 채산성 문제를 해결할 수 있는 지능형 굴삭 시스템이 개발이 활발히 연구되고 있다. 이러한 지능형 굴삭 시스템은 3D 작업 환경 모델링을 이용하여 생성된 굴삭 작업계획 아래, 굴삭기를 원격으로 조정하는 방식이나, 생성된 굴삭 작업 계획을 실제 굴삭기와 통합적으로 관리하기 위해서는 굴삭기의 이동명령 전송, 굴삭기의 이동경로 판단, 굴삭 작업수행명령 전송, 굴삭기의 현재 상황 파악, 장애물 감지시의 굴삭기 정지 명령 등과 같은 다양하고 복합적인 문제점이 발생한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 건설장비인 굴삭기의 개략적인 구성도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 건설장비인 굴삭기의 요부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 건설장비인 굴삭기는, 하부 주행체(1); 상기 하부 주행체(1)의 상부에 선회기구(2)를 개재하여 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체(3); 및 상기 상부 선회체(3)에 연결되어 있는 작업기(4)를 구비한다. 이때, 작업기(4)는 그 기부가 상부 선회체(3)에 요동 가능하게 연결되어 있는 붐(5); 상기 붐(5)의 선단에 요동 가능하게 연결되어 있는 암(6); 및 상기 암(6)의 선단에 요동 가능하게 연결되어 있는 버킷(7)을 구비한다. 상부 선회체(3)는 굴삭기를 운전하는 조종원이 탑승하는 운전실(11)을 구비한다.
또한, 도 2를 참조하면, 상부 선회체(3)의 운전실(11)은 그 중앙부에 운전석(13)이 형성되고, 운전석(13)의 전방에 주행 조작수단(14)이 형성되어 있다. 주행 조작수단(14)은 주행레버(15, 16) 및 각 주행레버(15, 16)와 일체로 요동하는 주행페달(17, 18)을 구비한다.
굴삭기의 경우, 주행레버(15, 16)를 전방으로 밀면 하부 주행체(1)가 전진하고, 주행레버(15, 16)를 후방으로 당기면 하부 주행체(1)가 후진하도록 되어 있다. 주행 조작수단(14)의 근방에는, 어태치먼트용 페달(8)이 형성되어 있다. 또, 일방의 측방창(9)측에는 계기판(10)이 형성되어 있다.
운전석(13)의 측부 측에 작업기 조작레버(19, 20)가 각각 설치되어 있다. 작업기 조작레버(19, 20)는 붐(5)의 상하동, 암(6) 및 버킷(7)의 회전 운동 및 상부 선회체(3)의 선회 조작 등을 수행한다. 일방의 작업기 조작레버(19)의 근방에는 로크레버(21)가 형성되어 있다. 여기서, 로크레버(21)는 작업기(4)의 조작, 상부 선회체(3)의 선회 및 하부 주행체(1)의 주행 등의 기능을 정지시키기 위한 것이다. 즉, 로크레버(21)의 인상 조작을 실시함으로써, 작업기(4) 등의 움직임을 로크할 수 있고, 이 상태에서는 작업기 조작레버(19, 20) 등을 조작해도 작업기(4) 등이 동작하지 않도록 되어 있다.
또한, 운전실(11)에는 건설 기계(S)의 여러 가지 상태(엔진 수온, 작동 유온, 연료량 등)를 표시하는 모니터 장치(22)가 형성되어 있다. 또한, 모니터 장치(22)는 운전실(11)의 전방창(23)과 일방의 측방창(9)을 구분하는 세로 프레임(25)의 하부에 배치 형성되어 있다. 모니터 장치(22)의 외장 케이스(24)의 전면에 모니터 화면(26)과 조작용 누름 버튼(27)이 형성된다.
최근 트림블(Trimble), 탑콘(Topcon), 라이카(Leica)와 같은 해외기업은 굴삭기, 도저, 모터 그레이더와 같은 건설장비의 조종을 편리하게 하기 위해서 건설장비 가이던스 시스템(또는 머신 가이던스 시스템)을 개발하여 판매하고 있다.
이러한 건설장비 가이던스 시스템의 주요 기능은 건설장비의 위치정보를 근거로 굴삭깊이, 굴삭폭, 굴삭경사 등 굴삭에 필요한 수치 데이터를 제공하는 것이다. 이러한 수치 데이터는 2D 또는 3D로 구성된 건설장비 가이던스 시스템의 사용자 화면(디스플레이)에 표시된다. 이때, 토공작업 시 건설장비 조종원은 사용자 화면을 육안으로 확인하면서 콘트롤 레버를 사용하여 굴삭작업을 수행하게 된다.
종래의 기술에 따르면, 건설장비 조종원은 작업에 집중해야 하기 때문에 굴삭깊이, 굴삭폭, 굴삭경사 등 수시로 바뀌어서 컴퓨터 화면에 표시되는 굴삭정보를 육안으로 인식하기 어렵다. 즉, 굴삭정보가 제공하는 수치 데이터는 글씨 크기가 작고, 건설장비가 계속 흔들려서 참조하기 어려울 뿐만 아니라 햇볕에 반사되어서 읽기가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 건설장비 조종원은 굴삭작업시 지속적으로 굴삭면을 보면서 확인해야 하는데, 이때, 수치 데이터를 지속적으로 읽을 경우 집중력이 떨어지고, 최악의 경우 안전사고가 발생할 위험도 가지고 있다. 이에 따라, 건설장비 조종원이 토공작업에 집중할 수 있도록 토공작업의 생산성을 높이고 안전사고를 방지할 필요성이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1508785호(출원일: 2008년 12월 23일), 발명의 명칭: "건설장비의 음성 제어 장치 및 방법" 대한민국 공개특허번호 제2016-109761호(공개일: 2016년 9월 21일), 발명의 명칭: "건설현장 맞춤형 이미지 분석기술을 활용한 중장비/근로자 인식 및 추적 방법 및 시스템" 대한민국 공개특허번호 제2014-97627호(공개일: 2014년 8월 7일), 발명의 명칭: "건설장비의 음성 기반 제어 방법 및 장치" 대한민국 공개특허번호 제2014-83104호(공개일: 2014년 7월 04일), 발명의 명칭: "건설장비의 음성 제어 장치 및 방법" 일본 등록특허번호 제4362204호(등록일: 2009년 8월 21일), 발명의 명칭: "작업기의 연결장치" 대한민국 등록실용신안번호 제20-478491호(출원일: 2014년 11월 24일), 발명의 명칭: "건설중장비용 위험경보 시스템 및 장치" 대한민국 공개실용신안번호 제2016-3024호(공개일: 2016년 9월 5일), 발명의 명칭: "건설중장비용 과속 및 위험 경보장치"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 건설장비 가이던스 시스템이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 텍스트/음성 변환기에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환함으로써, 굴삭장비 조종원이 토공작업시 굴삭에 필요한 정보를 음성으로 제공받아 지속적으로 토공작업에 집중할 수 있는, 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 굴삭이 진행됨에 따라서 지속적으로 음성정보를 얻음으로써 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 정확하게 굴삭할 수 있는, 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은, 센서모듈을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템이 탑재된 건설장비의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템에 있어서, 형상정보 제공부, 지형정보 제공부, 가이던스 데이터 처리부, 표시정보 생성 및 디스플레이를 포함하는 건설장비 가이던스 시스템이 상기 건설장비의 동작에 대응하여 센서모듈로부터 센서 데이터를 수신하여 표시정보를 생성하는 경우, 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성하는 텍스트 생성모듈; 상기 건설장비의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성이 저장된 녹음 음성 DB; 상기 텍스트 생성모듈에서 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 상기 녹음 음성 DB에 저장된 음성 중에서 추출하여 상기 텍스트를 음성으로 변환하는 텍스트/음성 변환기; 상기 텍스트/음성 변환기에서 변환된 음성을 건설장비의 조종원에게 제공하도록 출력하는 음성 출력부; 및 상기 건설장비의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB에 저장하는 음성 녹음부를 포함하되, 상기 건설장비 가이던스 시스템의 디스플레이를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기에 의해 음성으로 변환되어 출력되고; 상기 건설장비는 굴삭기이고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템의 디스플레이를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
여기서, 상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법은, 센서모듈을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템이 탑재된 건설장비의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법에 있어서, a) 센서모듈이 상기 건설장비의 각각의 동작에 대응하는 센서 데이터를 생성하는 단계; b) 형상정보 제공부, 지형정보 제공부, 가이던스 데이터 처리부, 표시정보 생성 및 디스플레이를 포함하는 상기 건설장비 가이던스 시스템이 상기 센서모듈에 의해 생성된 센서 데이터에 대응하는 표시정보를 생성 및 저장하는 단계; c) 텍스트 생성모듈이 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성하는 단계; d) 텍스트/음성 변환기가 상기 건설장비의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 저장한 녹음 음성 DB로부터 상기 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 추출하는 단계; e) 상기 텍스트/음성 변환기가 상기 텍스트에 대응하는 음성을 변환하는 단계; 및 f) 음성 출력부가 건설장비 조종원에게 상기 변환된 음성을 출력하는 단계를 포함하되, 상기 d) 단계에서 음성 녹음부가 상기 건설장비의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB에 저장하며; 상기 건설장비 가이던스 시스템의 디스플레이를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기에 의해 음성으로 변환되어 출력되고; 상기 건설장비는 굴삭기이고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템의 디스플레이를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
여기서, 상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건설장비 가이던스 시스템이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 텍스트/음성 변환기에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환함으로써 굴삭장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 필요한 정보를 음성으로 제공받아 지속적으로 토공작업에 집중할 수 있다.
본 발명에 따르면, 굴삭이 진행됨에 따라서 지속적으로 음성정보를 얻을 수 있기 때문에 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 정확하게 굴삭할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건설장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 집중할 수 있어서 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 건설장비 조종원의 시선 분산으로 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 건설장비인 굴삭기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 건설장비인 굴삭기의 요부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비 가이던스 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비인 굴삭기에 센서모듈이 부착된 것을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 음성안내 정보유형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
먼저, 도 3 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비 가이던스 시스템을 설명하고, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템을 설명하며, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법을 설명하기로 한다. 이하, 건설장비는 굴삭기인 것으로 설명한다.
[건설장비 가이던스 시스템(300)]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비 가이던스 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비인 굴삭기에 센서모듈이 부착된 것을 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비 가이던스 시스템(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 형상정보 제공부(310), 지형정보 제공부(320), 가이던스 데이터 처리부(330), 표시정보 생성부(340) 및 디스플레이(350)를 포함한다. 이때, 건설장비, 예를 들면, 굴삭기(100)에 다수의 센서모듈(200)이 부착되며, 건설장비 가이던스 시스템(300)은 상기 굴삭기(100)에 탑재되며, 상기 굴삭기(100)의 각각의 동작에 대응하여 다수의 센서모듈(200)이 센서 데이터를 생성한다.
굴삭기(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 주행체(120), 상기 하부 주행체(120) 상에 회전가능하게 탑재되는 상부 선회체(110) 및 상기 상부 선회체(110)에 고정되어 있는 운전석(캐빈) 및 붐(130)과 암(140)을 개재하여 버킷(150)이 연결된 작업장치로 구성된다.
센서모듈(200)은 제1 내지 제4 센서모듈(210~240)을 포함하며, 각각 상기 굴삭기(100)의 상부 선회체(110), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)에 각각 부착되어 상부 선회체 각도, 붐 각도, 암 각도 및 버킷 각도를 각각 감지하여 부재별 각도정보를 제공한다.
또한, 상기 굴삭기(100)에 설치되고, 상기 굴삭기(100)의 현장 내 이동경로에 대응하는 위치정보를 추적하여 확인하여 굴삭기 위치정보를 제공하는 작업위치 추적모듈을 포함할 수 있고, 이때, 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보는 상대좌표에서 절대좌표로 변환되어 제공되는 것이 바람직하다.
건설장비 가이던스 시스템(300)은 상기 굴삭기(100) 내에 탑재되는 사용자 단말로서, 수치지도로부터 지형정보를 수신하고, 상기 작업위치 추적모듈에서 제공하는 굴삭기 위치정보를 수신하며, 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하고, 건설장비인 굴삭기(100)의 동작에 대응하는 표시정보를 생성하며, 이에 따라 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)은 토공공사 수행시 굴삭기의 토공작업을 그래픽으로 실시간 표현할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 형상정보 제공부(310)는 상기 센서모듈(200)로부터 감지된 부재별 각도정보 및 굴삭기 제조사에서 제공되는 부재별 제원에 따라 굴삭기 형상정보를 생성하여 제공한다. 예를 들면, 상기 형상정보 제공부(310)는 굴삭기(100), 상부 선회체(110), 하부 주행체(120), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)을 실시간으로 표현하는 굴삭기 형상정보를 생성한다.
상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 지형정보 제공부(320)는 수치지도로부터 계획 지반고 및 현재 지반고에 대응하는 지형정보를 생성하여 제공한다. 예를 들면, 상기 지형정보 제공부(320)는 계획 지반고를 추출한 후, 3D 계획 지반고를 생성하고, 또한, 현재 지반고를 추출한 후 3D 현재 지반고를 생성하며, 이에 따라 상기 3D 계획 지반고 및 3D 현재 지반고를 토공 BIM 형정보로 제공할 수 있다.
상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 가이던스 데이터 처리부(330)는 상기 굴삭기 형상정보 및 지형정보에 따라 건설장비 동작에 대응하는 데이터를 처리한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비로서 굴삭기(100)를 예시하였지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 굴삭장비로서 덤프트럭을 포함할 수도 있다.
상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 표시정보 생성부(340)는 상기 건설장비 동작에 대응하는 데이터에로부터 표시정보를 생성한다.
상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)는 상기 표시정보 생성부(340)에서 생성된 표시정보 또는 영상을 표시한다.
이러한 건설장비 가이던스 시스템(300)은 건설장비 토공작업에 적용하여 굴삭기 형상정보를 표현하며, 다양한 형태로 굴삭기의 형상정보를 표현할 수 있고, 굴삭기 조종원이 원하는 다양한 시각정보를 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토공작업 음성정보 제공 시스템이 적용되는 건설장비인 굴삭기(100)는, 상부 선회체(110), 하부 주행체(120), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)을 포함하며, 상기 상부 선회체(110), 붐(130), 암(140) 및 버킷(150)에 각각 센서모듈(210, 220, 230, 240)이 부착된다. 또한, 상기 굴삭기(100) 상에 건설장비 가이던스 시스템(300)이 탑재된다.
도 4는 굴삭기 형상정보 처리를 위한 각도센서의 설치와 데이터 입력을 나타내며, 이때, 센서모듈(210~240)은 굴삭기(100)의 각 부재에 부착되어 굴삭기 작업시 실시간으로 개별부재 각도정보를 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)으로 전송한다.
구체적으로, 제1 센서모듈(210)은 상기 굴삭기(100)의 상부 선회체(110)에 부착되어 상기 상부 선회체(110)의 각도를 감지하고, 제2 센서모듈(220)은 상기 굴삭기(100)의 붐(Boom: 130)에 부착되어 상기 붐(130)의 각도를 감지한다. 또한, 제3 센서모듈(230)은 상기 굴삭기(100)의 암(Arm: 140)에 부착되어 상기 암(140)의 각도를 감지하고, 제4 센서모듈(240)은 상기 굴삭기(100)의 버킷(Bucket: 150)에 부착되어 상기 버킷(150)의 각도를 감지한다.
이때, 상기 제1 내지 제4 센서모듈(210~240)은 각각 각도를 감지하는 각도 센서 및 상기 각도 센서에 의해 감지된 데이터를 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)에게 무선으로 전송하는 근거리 무선통신모듈을 포함할 수 있다.
또한, 건설장비 가이던스 시스템(300)은 지형정보를 처리하기 위해서 현재 지반고와 계획 지반고를 나타내는 수치지도 데이터베이스를 구비한다. 이때, 굴삭기(100)의 부재는 각각 3D 모델로 구성될 수 있다. 굴삭기 각 부재에 부착된 센서는 굴삭기 굴착작업 중 각 부재에 대한 부재별 각도정보를 전송한다. 이에 따라 건설장비 가이던스 시스템(300)은 전송된 개별부재 각도정보를 이용하여 3D 공간상에서 굴삭기 형상정보를 실시간으로 표현할 수 있다.
이러한 건설장비 가이던스 시스템(300)은 건설현장 토공작업에서 굴삭에 필요한 굴삭정보를 굴삭기 조종원에게 제공한다. 이때, 굴삭기 조종원은 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 컴퓨터 사용자 화면에 표시된 굴삭깊이, 굴삭폭, 굴삭경사 등 굴삭정보를 참조하면서 굴삭작업을 수행하게 된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 텍스트/음성 변환기에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환함으로써, 굴삭장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 필요한 정보를 음성으로 제공받아 지속적으로 토공작업에 집중할 수 있다.
기존 건설장비 음성제어장치는 건설장비 조종원이 기계를 제어하기 위해서 음성으로 명령하고, 제어장치가 이를 인식하여 명령을 수행하는 기능을 갖는다. 이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 음성으로 건설장비를 제어하는 것이 아니라, 건설장비 가이던스 시스템(또는 머신 가이던스 시스템)에서 생성된 정보를 음성으로 안내하는 것을 특징으로 한다.
[건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템(400)]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 음성안내 정보유형을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 전술한 건설장비 가이던스 시스템(300)이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 음성합성에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환하여 생성할 수 있다.
건설장비 가이던스 시스템(300)의 사용자 화면인 디스플레이(350)에 표시되는 굴삭정보에 대한 텍스트 표시정보(또는 수치 데이터)를 텍스트/음성 변환기(440)를 사용하여 음성으로 변환시킴으로써 건설장비 조종원은 스피커 또는 이어폰(450)을 통해 음성으로 된 굴삭정보를 제공받을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템을 사용할 경우, 굴삭이 진행됨에 따라서 지속적으로 음성정보를 얻을 수 있기 때문에 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사 등 굴삭에 필요한 수치 데이터에 따라 정확하게 굴삭할 수 있고, 건설장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 집중할 수 있어서 생산성을 높일 수 있으며, 그리고 건설장비 조종원의 시선 분산으로 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 일반적인 굴삭정보 수치 데이터, 예를 들면, 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사뿐만 아니라, 작업현황에 대한 정보를 동시에 생성하여 제공한다. 예를 들면, 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성 등 토공작업과 관련한 작업현황정보를 음성으로 제공할 수 있다.
한편, 종래의 기술에 따르면, 건설장비를 음성으로 조종하거나, 건설장비 조종시 위험성을 경고하는 것이 대부분이지만, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 기존의 건설장비 머신 가이던스 시스템에서 생성된 정보를 음성으로 변환하여 제공할 수 있다.
이와 같이 건설장비 가이던스 정보를 음성으로 제공함으로써 건설장비 조종원은 화면에 표시된 수치 데이터와 같은 시각정보를 육안으로 확인하지 않고도 음성으로 인식할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템(400)은, 센서모듈(200)을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템(300)이 탑재된 건설장비(100)의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템으로서, 텍스트 생성모듈(410), 음성 녹음부(420), 녹음 음성 DB(430), 텍스트/음성 변환기(440) 및 음성 출력부(450)를 포함하며, 또한, 전술한 바와 같이, 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)은 형상정보 제공부(310), 지형정보 제공부(320), 가이던스 데이터 처리부(330), 표시정보 생성부(340), 디스플레이(350) 및 표시정보 DB(360)를 포함한다.
텍스트 생성모듈(410)은 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)이 상기 건설장비(100)의 동작에 대응하여 센서모듈(200)로부터 센서 데이터를 수신하여 표시정보를 생성하는 경우, 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성한다. 여기서, 상기 건설장비(100)는 굴삭기이고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하며, 구체적으로, 상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함할 수 있다.
녹음 음성 DB(430)는 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성이 저장된다.
음성 녹음부(420)는 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장한다. 예를 들면, 성우 등이 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음할 수 있다.
텍스트/음성 변환기(440)는 상기 텍스트 생성모듈(410)에서 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장된 음성 중에서 추출하여 상기 텍스트를 음성으로 변환한다.
음성 출력부(450)는 상기 텍스트/음성 변환기(440)에서 변환된 음성을 건설장비의 조종원에게 제공하도록 출력하며, 상기 음성 출력부(450)는 스피커 또는 이어폰일 수 있다.
이에 따라 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기(440)에 의해 음성으로 변환되어 출력될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템(400)은 상기 건설장비 가이던스 시스템(300) 내에 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템은 건설장비 가이던스 시스템(300)에서 생성하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 음성합성에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환한다. 이때, 굴삭정보가 음성형식으로 제공되기 때문에 건설장비 조종원은 음성으로 제공되는 굴삭깊이, 굴삭폭, 굴삭경사 등 작업정보를 얻을 수 있어서, 디스플레이를 보지 않고도 지속적으로 작업할 수 있고, 이에 따라 토공작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.
[건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법]
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법의 동작흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법은, 센서모듈(200)을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템(300)이 탑재된 건설장비(100)의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법으로서, 먼저, 센서모듈(200)이 상기 건설장비(100)의 각각의 동작에 대응하는 센서 데이터를 생성한다(S110).
다음으로, 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)이 상기 센서모듈(200)에 의해 생성된 센서 데이터에 대응하는 표시정보를 생성 및 저장한다(S120). 여기서, 상기 건설장비(100)는 굴삭기일 수 있고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하며, 상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
다음으로, 텍스트 생성모듈(410)이 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성한다(S130).
다음으로, 텍스트/음성 변환기(440)가 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 저장한 녹음 음성 DB(430)로부터 상기 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 추출한다(S140). 이때, 음성 녹음부(420)가 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장한다.
다음으로, 상기 텍스트/음성 변환기(440)가 상기 텍스트에 대응하는 음성을 변환한다(S150).
다음으로, 음성 출력부(450)가 건설장비 조종원에게 상기 변환된 음성을 출력한다(S160). 이때, 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기(440)에 의해 음성으로 변환되어 출력된다.
다음으로, 상기 건설장비(100)가 다음 동작을 수행하는지 여부를 확인하여(S170), 전술한 S120 내지 S160 단계를 반복하여 수행한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템 및 그 방법에서 건설장비(100)가 굴삭기인 것으로 설명하였지만, 이에 국한되지 않고, 도저, 페이로더, 덤프트럭 등에 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 건설장비 가이던스 시스템이 제공하는 텍스트 형식의 굴삭정보를 텍스트/음성 변환기에 의해 음성 형식의 굴삭정보로 변환함으로써 굴삭장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 필요한 정보를 음성으로 제공받아 지속적으로 토공작업에 집중할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 굴삭이 진행됨에 따라서 지속적으로 음성정보를 얻을 수 있기 때문에 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 정확하게 굴삭할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 건설장비 조종원은 토공작업시 굴삭에 집중할 수 있어서 생산성을 높일 수 있고, 건설장비 조종원의 시선 분산으로 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 굴삭기(Excavator) 110: 상부 선회체
120: 하부 주행체 130: 붐(Boom)
140: 암(Arm) 150: 버킷(Bucket)
200: 센서모듈 210: 제1 센서모듈
220: 제2 센서모듈 230: 제3 센서모듈
240: 제4 센서모듈 300: 건설장비 가이던스 시스템
310: 형상정보 제공부 320: 지형정보 제공부
330: 가이던스 데이터 처리부 340: 표시정보 생성부
350: 디스플레이 360: 표시정보 DB
400: 토공작업 음성정보 제공 시스템
410: 텍스트 생성모듈 420: 음성 녹음부
430: 녹음 음성 DB 440: 텍스트/음성 변환기
450: 음성 출력부(스피커 또는 이어폰)

Claims (8)

  1. 센서모듈(200)을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템(300)이 탑재된 건설장비(100)의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템에 있어서,
    형상정보 제공부(310), 지형정보 제공부(320), 가이던스 데이터 처리부(330), 표시정보 생성부(340) 및 디스플레이(350)를 포함하는 건설장비 가이던스 시스템(300)이 상기 건설장비(100)의 동작에 대응하여 센서모듈(200)로부터 센서 데이터를 수신하여 표시정보를 생성하는 경우, 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성하는 텍스트 생성모듈(410);
    상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성이 저장된 녹음 음성 DB(430);
    상기 텍스트 생성모듈(410)에서 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장된 음성 중에서 추출하여 상기 텍스트를 음성으로 변환하는 텍스트/음성 변환기(440);
    상기 텍스트/음성 변환기(440)에서 변환된 음성을 건설장비의 조종원에게 제공하도록 출력하는 음성 출력부(450); 및
    상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장하는 음성 녹음부(420)를 포함하되,
    상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기(440)에 의해 음성으로 변환되어 출력되며; 상기 건설장비(100)는 굴삭기이고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함하는 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 시스템.
  5. 센서모듈(200)을 부착하고, 건설장비 가이던스 시스템(300)이 탑재된 건설장비(100)의 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법에 있어서,
    a) 센서모듈(200)이 상기 건설장비(100)의 각각의 동작에 대응하는 센서 데이터를 생성하는 단계;
    b) 형상정보 제공부(310), 지형정보 제공부(320), 가이던스 데이터 처리부(330), 표시정보 생성부(340) 및 디스플레이(350)를 포함하는 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)이 상기 센서모듈(200)에 의해 생성된 센서 데이터에 대응하는 표시정보를 생성 및 저장하는 단계;
    c) 텍스트 생성모듈(410)이 상기 표시정보에 대응하는 텍스트를 생성하는 단계;
    d) 텍스트/음성 변환기(440)가 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 저장한 녹음 음성 DB(430)로부터 상기 생성된 텍스트에 대응하는 음성을 추출하는 단계;
    e) 상기 텍스트/음성 변환기(440)가 상기 텍스트에 대응하는 음성을 변환하는 단계; 및
    f) 음성 출력부(450)가 건설장비 조종원에게 상기 변환된 음성을 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 d) 단계에서 음성 녹음부(420)가 상기 건설장비(100)의 각각의 동작을 나타내는 표시정보에 대응하는 음성을 미리 녹음하여 상기 녹음 음성 DB(430)에 저장하며; 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 텍스트 표시정보가 상기 텍스트/음성 변환기(440)에 의해 음성으로 변환되어 출력되고; 상기 건설장비(100)는 굴삭기이고, 상기 표시정보는 상기 건설장비 가이던스 시스템(300)의 디스플레이(350)를 통해 표시되는 굴삭정보 및 작업 현황정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 굴삭정보는 굴삭깊이, 굴삭폭 및 굴삭경사를 포함하고, 상기 작업현황정보는 굴삭횟수, 총작업량, 잔여 작업량 및 시간당 생산성을 포함하는 건설장비 가이던스를 위한 토공작업 음성정보 제공 방법.
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