KR102396482B1 - 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법 - Google Patents

추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자를 탑승시키고 소정의 구간 내에서 자유 낙하할 수 있는 추락구동과 VR 시뮬레이션 장치에 의해 사용자가 착용한 HMD에 구현되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 3D 영상을 동조화시켜 사용자에게 디스플레이함으로써, 매우 사실감 높은 추락 시뮬레이션 체험을 제공할 수 있는 시스템을 제공한다.

Description

추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법{Simulation experience system and method for safety accident of fall}
본 발명은 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매우 안전하면서, 몰입감, 사실감 및 현실감이 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설 현장에서는 항상 다양한 종류의 사고가 상존하고 있음에도 불구하고 작업자들의 안전 불감증이나 부주의, 무관심으로 인한 안전사고 즉 추락사고가 빈번하게 발생하고 있다.
특히, 이러한 추락사고는 건설현장에 설치된 비계의 작업통로를 이루는 불량한 작업발판에서 미끄러짐으로 인한 추락이 대부분을 차지하고 있다. 따라서, 최근에는 다양한 교육방법을 통해서 안전의식을 고취시키고 있는데, 특히 그 중에서도 추락사고에 대비한 교육은 작업자인 체험자가 직접을 추락을 체험하는 체험교육이 실효를 거두고 있다.
그러나, 종래와 같은 추락 체험은, 교육현장의 여러 열악한 환경으로 인해 가장 보편적인 사다리를 통해서 이루어지고 있는바, 이는 체험자의 몸에 안전대를 장착하고 안전대의 일측을 사다리 상부에 건 후, 일정 높이의 사다리에서 체험자가 직접 뛰어내리는 방법을 통해 이루어지는데, 이는 추락의 체험이 체험자 자신의 의지에 의해서 실행되므로 현실감이 다소 동떨어져 추락에 대한 공포감을 느끼기 보다는 오히려 번지점프 등과 같은 자유낙하의 스릴을 느끼게 되는 역효과가 발생하고, 추락 안전사고에 대한 경각심을 주어 예방하고자 하는 목적에 부합하지 않는 다는 문제점이 있었다.
상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 다음과 같다.
첫째, 실제 사용자의 추락 안전사고 시뮬레이션 체험과 함께 VR 시뮬레이션 장치의 동조화된 연동을 통해 매우 안전하면서, 몰입감, 사실감 및 현실감이 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법을 제공하고자 함이다.
둘째, 안전하면서 사실감 및 현실감이 매우 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 방법을 제공하여, 빈번하게 발생되는 안전사고 중 추락 안전사고를 미리 체험할 수 있도록 함으로써, 추락 안전사고에 대한 경각심을 불러올 수 있도록 하고, 아울러 예방할 수 있도록 하고자 함이다.
셋째, 산업현장에서 발생하는 추락 안전사고를 최소화하여 인명의 피해 및 물적 손실을 줄일 수 있도록 하는 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 교육장치 및 방법을 제공하고자 함이다.
상술한 과제를 해결하는 본 발명은, 바닥에 지지되는 바닥 프레임과, 상기 바닥 프레임 양측에 수직으로 직립되는 수직 프레임으로 구비되는 프레임 지지부; 사용자가 탑승하는 발판과 발판 하부에서 발판을 지지하고, 상기 양쪽 수직 프레임과 슬라이딩 결착되어 일정 구간 내에서 승하강 가능한 승강 프레임으로 구비되는 승하강부; 및 상기 수직 프레임의 일측에 장착되는 모터 구동부; 상기 모터 구동부의 구동으로 상기 승하강부 승강시키거나 자유낙하 하강을 구동하는 추락구동시키는 기어 연결부; 및 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 추락 체험장치; 상기 사용자가 HMD를 착용하고 상기 승하강부에 탑승하여 상기 추락 체험장치가 구동되는 경우, 상기 추락 체험장치의 상기 추락구동과 동조화되어 사용자가 착용한 HMD에 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상이 디스플레이되는 VR 시뮬레이션 장치; 및 추락 안전사고 체험 또는 예방의 안내 영상과 상기 HMD에 구현되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 추락 체험장치는, 상기 양쪽 수직 프레임의 양쪽 측부 프레임에 수직 부착되어 설치되는 리니어 레일과 상기 승하강부 양쪽에 고정 부착되는 블록이 결합되어 슬라이딩 되는 LM 가이드를 포함하는 것일 수 있고, 상기 기어 연결부는, 상기 모터 구동부와 타이밍 벨트로 연결되어 구동하는 상기 수직프레임 내부 상단에 장착되는 스퍼기어와 상기 승하강부 양쪽 측면에 고정 장착되어 상기 스퍼기어와 장착되어 수직 이동되도록 맞물리는 렉기어를 포함하되, 상기 스퍼 기어의 회동에 의한 상기 렉기어의 직선이동으로 상기 승하강부의 승강 또는 하강의 수직 직선이동 되는 것일 수 있다.
또한, 상기 추락 체험장치는, 상기 승하강부 4개의 모서리에서 수직으로 일정 높이까지 연장되는 수직바와, 상기 수직바 끝단부에서 일측이 개방되도록 수평 연결되는 수평 연결바로 구비되는 사용자 안전바를 더 포함하되, 상기 사용자 안전바 일측에 상기 추락 체험장치의 추락구동과 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생을 동조화시키는 연동을 시작하는 시작버튼이 설치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 추락 체험장치는, 상기 제어부와 연결되어 상기 승하강부를 상승시키는 상승 버튼과, 미리 설정된 상기 승하강부의 원위치로 이동시키는 원위치 버튼과, 비상시 상기 추락 체험장치의 구동을 종료시키는 비상정지 버튼을 구비하는 것일 수 있다.
더하여, VR 시뮬레이션 장치는, 사용자가 머리에 착용하고, 상기 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 디스플레이하는 HMD; 사용자의 손동작의 모션을 인지하는 핸드 트래커; 상기 HMD 및 핸드 트래커의 위치와 모션을 인식하는 베이스 스테이션; 및 상기 베이스 스테이션으로부터 받은 데이터를 바탕으로 상기 추락 체험장치의 추락구동과 동조화되어 구동되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 상기 HMD에 전송하는 본체를 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 본 발명은, 상술한 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템을 이용한 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법에 있어서, (a) 상기 디스플레이 장치에 시뮬레이션 체험 방법 및 장치 구동 방법의 설명 정보를 표시하는 단계; (b) 사용자가 상기 HMD를 착용하고 상기 추락 체험장치에 탑승하여, 상기 VR 시뮬레이션 장치가 미리 프로그램된 추락 안전사고 체험 영상의 구동과 동조화되어 상기 추락 체험장치가 구동되도록 구동시작 신호를 상기 제어부로 전송하여 구동을 시작하는 단계; (c) 상기 VR 시뮬레이션 장치가 상기 추락 체험장치의 추락구동과 함께 동조화된 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 상기 HMD에 표시하는 단계; 및 (d) 상기 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생과 상기 추락 체험장치의 추락구동이 종료된 후, 상기 VR 시뮬레이션 장치가 추락 안전사고 예방과 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치 및 상기 HMD에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 사용자를 탑승시키고 소정의 구간 내에서 자유 낙하할 수 있는 추락구동과 VR 시뮬레이션 장치에 의해 사용자가 착용한 HMD에 구현되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 3D 영상을 동조화시켜 사용자에게 디스플레이함으로써, 매우 사실감 높은 추락 시뮬레이션 체험을 제공할 수 있는 시스템을 제공한다.
둘째, 본 발명은 매우 안정적으로 승하강부의 수직 상하방의 직선이동을 구현하고, 전술한 모터구동부와 기어 연결부에 의해 상방으로 이동시킬 뿐만 아니라, 하방으로 추락체험을 위한 자유낙하 이동에서 최소한의 마찰을 가지고 구현하여 현실감 높으면서도 안전한 추락 체험장치를 제공한다.
셋째, 본 발명은 매우 쉽고 안전하면서 현실감 및 몰입감이 매우 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 경험을 제공할 뿐만 아니라, 추락 안전사고에 대한 경각심을 불러 일으켜 예방 효과가 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 및 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 사시도 및 사용자 체험 모식도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 구성인 추락 체험장치의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 구성인 추락 체험장치의 정면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 추가적인 비상버튼을 예시한 확대도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법의 흐름을 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외 시키는 것은 아니다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 사시도 및 사용자 체험 모식도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 구성인 추락 체험장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 구성인 추락 체험장치의 정면도를 도시한다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 체험 시스템은, 바닥에 지지되는 바닥 프레임(115)과, 바닥 프레임(115) 양측에 수직으로 직립되는 수직 프레임(113)으로 구비되는 프레임 지지부(110); 사용자가 탑승하는 발판(131)과 발판(131) 하부에서 발판(131)을 지지하고, 상기 양쪽 수직 프레임(113)과 슬라이딩 결착되어 일정 구간 내에서 상승 및 하강 가능한 승강 프레임(133)으로 구비되는 승하강부(130); 및 상기 수직 프레임(113)의 일측에 장착되는 모터 구동부(150); 상기 모터 구동부(150)의 구동으로 상기 승하강부(130) 승강시키거나 자유낙하 하강을 구동하는 추락구동시키는 기어 연결부(160); 및 상기 모터 구동부(150)를 제어하는 제어부를 포함하는 추락 체험장치(100); 상기 사용자가 HMD(210)를 착용하고 상기 승하강부(130)에 탑승하여 상기 추락 체험장치(100)가 구동되는 경우, 상기 추락 체험장치(100)의 상기 추락구동과 동조화되어 사용자가 착용한 HMD(210)에 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 3D 영상이 디스플레이되는 VR 시뮬레이션 장치(200); 및 추락 안전사고 체험 또는 예방의 안내 영상과 상기 HMD(210)에 구현되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템은 사용자를 탑승시키고 소정의 구간 내에서 자유낙하 할 수 있는 추락구동과 VR 시뮬레이션 장치(200)에 의해 사용자가 착용한 HMD(210)에 구현되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 3D 영상을 동조화시켜 사용자에게 디스플레이함으로써, 매우 사실감 높은 추락 시뮬레이션 체험을 제공할 수 있는 시스템을 제공한다.
이 도면을 참조하여 보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 체험 시스템의 구성요소를 살펴기로 한다.
도 2 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 추락 체험장치(100)는 추락 안전사고 체험을 하기 위한 장치로서, 짧은 구간 동안 추락을 경험할 수 있도록, 짧은 일정 구간의 높이에서 순간적으로 자유낙하 하도록 구성된 기계장치이다. 즉, 바닥을 지지하는 바닥 프레임(115)과 바닥 프레임(115) 양쪽에 수직으로 직립된 박스형 프레임 구족의 수직 프레임(113)으로 구성된 프레임 지지부(110)와, 양쪽의 수직 프레임(113) 사이에 수직 상방 및 하방으로 이동 가능한 승하강부(130)와, 승하강부(130)를 수직 상방으로 이동시키고, 하방으로 자유낙하 하여 추락체험을 할 수 있도록 구동하는 모터 구동부(150)와, 승하강부(130)와 모터 구동부(150)를 연결하여 모터의 회동 운동을 승하강부(130)의 수직 상방 및 하방의 직선이동으로 전환할 수 있는 기어 연결부(160)와, 모터 구동부(150)의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 프레임 지지부(110)는 전술한 바와 같이, 바닥 프레임(115)과 수직 프레임(113)으로 구성되는데, 바닥 프레임(115)은 추락 체험장치(100)를 보다 안정적으로 지지하기 위해 가로 방향으로 긴 직사각형의 프레임으로 구성되며, 긴 세로의 두개의 프레임이 가로 프레임으로 지지되어 연결되는 구조일 수 있다. 그리고, 수직 프레임(113)은 상술한 모터 구동부(150) 및 기어 연결부(160)를 장착하고, 승하강부(130)를 양쪽에서 지지하기 위한 프레임으로, 바닥 프레임(115) 양쪽에서 수직으로 직립된 박스형 프레임으로 구성될 수 있다.
그리고, 승하강부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 추락 체험을 경험할 사용가 탑승하는 구성으로, 직사각형 모양의 발판(131)과, 하부에서 발판(131)을 지지하고, 수직 프레임(113)과 슬라이딩 결착되어 일정 구간 내에서 승하강 가능한 승강 프레임(133)으로 구비될 수 있다. 여기서 슬라이딩 결착은 양쪽 수직 프레임(113)에 수평 방향쪽으로는 안정되게 고정되어 있지만, 수직 방향으로는 슬라이딩 되면 직선 이동이 가능한 결합장착 구조를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 추락 체험장치(100)의 수직프레임과 승하강부(130)의 슬라이딩 결착구조는 LM 가이드(120)에 의해 구현될 수 있다. 즉, 양쪽 수직 프레임(113)의 양쪽 외측 프레임에 수직 부착되어 설치되는 리니어 레일(121)과 승하강부(130) 양쪽에 고정 부착되는 블록(123)이 결합되어 슬라이딩 되는 LM 가이드(120)로 슬라이딩 결착구조를 형성할 수 있다.
이와 같이 LM 가이드(120)를 사용하게 되면 매우 안정적으로 승하강부(130)의 수직 상하방의 직선이동을 구현하고, 전술한 모터구동부와 기어 연결부(160)에 의해 상방으로 이동시킬뿐만 아니라, 하방으로 추락체험을 위한 자유낙하 이동에서 최소한의 마찰을 가지고 구현할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다.
그리고, 모터 구동부(150)는 수직 프레임(113) 일측의 외측 방향으로 장착된 서보 모터와 서보 모터의 축에서 연장되어 승하강부(130) 하부에서 타측 수직 프레임(113)까지 연장된 회동축과, 양쪽 수직 프레임(113) 하단의 회동축에 장착된 타이밍 풀리(154)와, 기어 연결부(160)로 모터의 회동을 연결하기 위한 타이밍 벨트(157)로 구성된다.
여기서, 기어 연결부(160)는, 전술한 바와 같이, 모터 구동부(150)와 타이밍 벨트(157)로 연결되어 구동하는 상기 수직프레임 내부 상단에 장착되는 스퍼기어(165)와, 승하강부(130) 양쪽 측면에 고정 장착되는 것으로 스퍼기어(165)와 수직 이동되도록 맞물리는 렉기어(167)를 포함하여 구성하되, 스퍼기어(165)의 회동에 의한 렉기어(167)의 직선이동으로 승하강부(130)의 승강 또는 하강의 수직 직선이동 될 수 있는 연결 구조를 형성한다.
스퍼 기어(165)는 일정 두께를 가지는 원판 원주면에 기어 이빨을 형성하는 구조로서, 수직 프레임(113) 내부 모터 회동축(115) 상단에 위치하고, 기어축 중간에 타이밍 풀리(154)가 장착되어 하단에 위치한 모터 회동축(115)과 타이밍 벨트(157)로 연결되어 서보 모터의 구동으로 스퍼 기어(165)가 회전할 수 있다.
스퍼 기어(165)가 회전하면, 스퍼 기어(165)와 톱니가 맞물려 연결된 렉기어(167)가 수직 상하방으로 이동하게 되고, 렉기어(167)는 승하강부(130) 양쪽에 고정 연결되어 있기 때문에 승하강부(130)의 수직 상하의 이동을 구동할 수 있게 된다. 즉, 모터의 구동으로 스퍼 기어(165)가 회동하고, 렉기어(167)가 고정 장착된 승하강부(130)가 수직 상하 이동할 수 있는 기어 연결구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 기어 연결구조는 모터 구동부(150)가 구비되는 수직 프레임(113)측 뿐만 아니라, 모터 회동축(115)의 타측 또한 스퍼기와와 렉기어(167) 연결구조를 형성하여 승하강부(130)의 수직 상하 이동을 안정적이고 정밀하게 구현할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 체험 시뮬레이션 시스템에 적용되는 추락 체험장치(100)는 사용자가 탑승한 승하강부(130)가 상단으로 모터 구동부(150)의 구동으로 이동한 후, 일정 구간 동안 자유낙하 할 수 있도록 하여 추락 또는 낙하충격 체험을 제공하는 것이기 때문에, 상술한 기어 연결부(160)를 통해 스퍼 기어(165)와 렉기어(167)의 연결을 해제하여 승하강부(130)의 자유낙하 이동을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 스퍼 기어(165)의 톱니 일부 구간을 제거하여 렉기어(167)와의 연결을 일정 구간 동안 해제시킴으로써, 승하강부(130)를 수직 하방으로 자유낙하 되는 추락구동을 구현할 수 있다.
그리고, 승하강부(130)의 하단과 바닥 프레임(115) 사이에 전술한 추락구동시 충격을 완화하기 위해 쇼바와 같은 충격 완충기를 구비할 수 있다. 즉, 추락 시뮬레이션 체험을 위해 추락 체험장치(100)가 추락구동을 실행하면 승하강부(130)가 짧은 구간동안이지만 사용자가 탑승되어 있는 상태에서 자유낙하 되므로, 바닥 프레임(115)과의 충격이 클 수 있고, 이로 인해 추락 체험장치(100)가 파손될 위험이 있으므로, 승하강부(130)의 승강 프레임(133) 하단과 바닥 프레임(115) 사이에 충격을 완화기 위한 충격 완충기를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 추락 체험장치(100)는, 승하강부(130) 4개의 모서리에서 수직으로 일정 높이까지 연장되는 수직바(171)와, 수직바(171) 끝단부에서 일측이 개방되도록 수평 연결되는 수평 연결바(173)로 구비되는 사용자 안전바(170)를 형성할 수 있고, 사용자 안전바(170) 일측에 상기 추락 체험장치(100)의 추락구동과 추락 안전사고 시뮬레이션 3D 영상의 재생을 동조화시키는 연동을 시작하는 시작버튼(310)이 설치될 수 있다.
이처럼 사용자 안전바(170)는 사용자의 탑승방향으로 개방된 직육면체 프레임 구조로서 사용자가 쉽게 탑승할 수 있도록 하는 기능과, 추락 시뮬레이션 체험시 손으로 사용자 안전바(170)를 잡을 수 있도록 하여 사용자 안전성을 높이는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 사용자 안전바(170)의 수평 연결바(173) 일측에 시작버튼(310)을 구비하여, 시작버튼(310)의 가압으로 추락 체험장치(100)의 추락구동과 함께 VR 시뮬레이션 장치(200)를 동조화시켜(Sync.) 구동을 시작할 수 있도록 제어부를 통해 시작신호를 VR 시뮬레이션 장치(200)에 신호를 보낼 수 있는 시작신호 버튼 기능을 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템은, 추락 체험장치(100)의 사용자 안전바(170)에 구비된 시작버튼(310)의 신호를 제어부를 통해 VR 시뮬레이션 장치(200)로 보내고, 수신받은 시작버튼(310)의 신호에 따라 VR 시뮬레이션 장치(200)를 추락 체험장치(100)의 추락구동과 동조화시켜, 실제 추락 안전사고 체험을 짧은 시간 동안 경험할 수 있는 추락 체험장치(100)의 구동과 동조화되어 연동 되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 영상을 사용자가 착용한 HMD(210)에 구현함으로써, 매우 높은 사실감 및 몰입감을 갖는 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 가상 현실(VR)은 시각, 청각 또는 촉각 등을 통해 사용자와 상호작용을 수행할 수 있는 인공적인 환경을 생성하여, 사용자가 물리적으로 존재하지 않는 환경을 실제로 존재하는 것처럼 느끼게 해주는 기술이다. 가상 현실(VR)은 사이버공간(cyberspace), 인공 현실(artificial reality), 가상 세계(virtual world), 합성 환경(synthetic environment) 또는 인공 환경(artificial environment) 등으로 불리우기도 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 가상 현실(VR) 시스템을 이용하여 산업 안전사고 중 자주 발생하는 추락 안전사고의 시뮬레이션 체험 장치에 적용함으로써, 사용자에게 시스템 사용의 몰입감, 사실감 및 현실감 크게 높여 추락 안전사고에 대한 주의 및 경각심을 주는 효과적인 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템 및 그 방법을 제공한다.
그리고, VR 시뮬레이션 장치(200)는 가상의 시뮬레이션 체험 영상 소프트웨어를 구동하는 본체와, 사용자의 헤드에 착용하여 가상의 시뮬레이션 체험 영상을 디스플레이 하는 HMD(210)(Head Mount Display:HMD(210))와, 상기 HMD(210), 콘트롤러 등의 위치를 측정하는 베이스 스테이션(230)을 포함하여 구성된다.
여기서 본체는 일반적인 PC 등의 연산 능력 및 통신 가능한 컴퓨팅 디바이스를 의미하고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 디스플레이 장치 아래에 위치하는 수납함(250)에 수납될 수 있다. 수납함(250)은 일측에서 상방으로 연장되는 프레임을 통해 디스플레이 장치(400) 및 베이스 스테이션(230)을 거치하거나 장착할 수 있다. 또한 수납함(250)은 하단에 바퀴를 구비하여 편리하고 빠르게 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템을 이동시킬 수도 있다.
여기서, VR 시뮬레이션 장치(200)는 HMD(210)와 본체와의 연결에 따라 무선 및 유선으로 연결하는 장치일 수 있고, 무선의 경우는 본체를 스마트폰과 같은 모바일 기기로 대용하는 것도 가능하다. 무선의 경우에는 HMD(210)와 모바일기기를 결합시켜 간단하고 휴대성이 높다는 장점이 있지만, 사용시간, 배터리, 해상도에 일정한 한계가 있다는 단점이 있다.
유선의 경우는 본체와 HMD(210)를 유선으로 연결하여 사용할 수 있는 장치로서, 장치 단가가 높고 비싸며 휴대성이 떨어지는 단점이 있지만, 장시간 사용이 가능하고, 매우 높은 화질의 영상을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 협착 사고 체험을 하기 위한 장치로서, 휴대성이 높을 필요가 없으며 사용자에게 협착 사고의 체험 현실감을 높이기 위해서는 장시간 이용이 가능하며 높은 해상도 및 현실감을 높일 수 있는 유선 VR 시뮬레이션 장치(200)를 사용하는 것이 바람직하다. 이하에서 유선 장치를 중심으로 설명하기로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 적용되는 VR 시뮬레이션 장치(200)는 별도의 데스크탑 PC, 혹은 외부 장치 등의 본체에서 3D 연산 및 양안 시차 영상 합성 과정을 처리한 후, HMD(210) 장치로 영상을 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 추락 체험장치(100)의 연동을 위해, 시작버튼(310)을 통한 시작신호를 수신받고 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 추락 체험장치(100)의 추락구동과 동조화 시켜 구현할 수 있다.
그리고, VR 시뮬레이션 장치(200)는, 연산을 담당하는 외부 장치로부터 멀리 떨어질 수 없다는 단점이 존재 하나, 연산 성능의 제약이 무선 HMD(210) 장치에 비해 상대적으로 적으며, 전원을 유선으로 공급받는 형태로 구성되기 때문에 사용시간에 제한이 없다는 장점이 있다.
또한, VR 시뮬레이션 장치(200)에서 연산을 담당하는 외부 장치는 스마트폰이나 휴대형 장치에 비해 성능이 전반적으로 높으며, 따라서 구동할 수 있는 컴퓨터 그래픽의 사실성이 더 뛰어나다. 휴대형 장비에 비해 더 높은 성능을 이용할 수 있기 때문에, 무선 HMD(210) 장치에 비해 더 높은 해상도를 출력할 수도 있다는 점에서 높은 사실감을 갖는 협착 시뮬레이션 체험 영상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 적용되는 VR 시뮬레이션 장치(200)는 정확한 헤드 트래킹을 수행하기 위해 자이로 센서를 비롯해 외부에 별도 적외선 센서를 부착하는 것일 수 있고, HMD(210) 자체 내장된 카메라를 이용하여 헤드 트래킹을 수행하는 장치일 수도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 적용되는 VR 시뮬레이션 장치(200)는 추락 안전사고 체험을 위해 난간에 손을 잡다가 미끌어지는 손동작이 필요할 수 있고, 이와 같은 손동작의 정확한 모션 인식을 위해 핸드 트래커를 더 구비할 수 있다. 핸드 트래커는 사용자가 쥐고 손을 움직이는 모션을 취할 때 내장된 자이로 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등의 각종 센서로 모션을 추적하여 모션을 인식하는 장치를 의미한다.
이러한 트래킹 장치를 통해서 획득한 데이터는 본체에서 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 영상을 구현하는 기본 데이터로 활용함으로써, 사용자의 몸 동작작과 또는 추락 체험장치(100)와 추락구동과 동조화되어 더욱 높은 몰입감과 사실감을 구현할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템의 추가적인 비상버튼을 예시한 확대도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템에 적용되는 추락 체험장치(100)는, 수직 프레임(113) 일측에 장착되는 것으로, 마이크로콘트롤러 유닛(MCU) 등을 구비하여 모터 구동부(150)의 구동을 제어하거나, 제어 신호를 VR 시뮬레이션 장치(200)로 송신할 수 있는 제어부를 구비할 수 있고, 제어부와 연결되어 상기 승하강부(130)를 상승시키는 상승 버튼과, 미리 설정된 상기 승하강부(130)의 원위치로 이동시키는 원위치 버튼(330)과, 비상시 상기 추락 체험장치(100)의 구동을 종료시키는 비상정지 버튼을 더 구비할 수 있다.
여기서 비상정지 버튼은 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 시스템이 구동되는 동안 사용자가 겁을 먹거나 비상상황이 발생하는 경우, 추락 체험장치(100) 및 VR 시뮬레이션 장치(200) 모두의 구동 및 동작을 정지시킬 수 있는 버튼이고, 상승 버튼은 사용자가 승하강부(130)에 탑승하고, 추락 구동을 위해 승하강부(130)를 상단의 미리 정해진 높이에 위치하기 위한 구동 신호를 발생하는 버튼이고, 원위치 버튼(330)은 전술한 승하강부(130)가 특정 위치에서 비상버튼에 의해 동작을 멈췄을 경우, 다시 추락 안전사고 시뮬레이션 체험을 위한 준비 위치의 원위치로 이동시킬 수 있는 버튼이다. 비상정비 버튼은 일측에 위치한 수직 프레임(113) 커버 상단에 위치할 수 있고, 상승버튼(340) 및 원위치 버튼(330)은 수직 프레임(113) 커버 측면 전면부에 위치하여, 사용자가 편리하게 필요할 때 가압할 수 있는 위치에 놓이는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법의 흐름을 도시한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법은, 도 1 내지 도 3에 예시된 시뮬레이션 체험 시스템을 이용한 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법으로, 디스플레이 장치에 시뮬레이션 체험 방법 및 장치 구동 방법의 설명 정보를 표시하는 단계(S100); 사용자가 상기 HMD(210)를 착용하고 상기 추락 체험장치(100)에 탑승하여, 상기 VR 시뮬레이션 장치(200)가 미리 프로그램된 추락 안전사고 체험 영상의 구동과 동조화되어 상기 추락 체험장치(100)가 구동되도록 구동시작 신호를 상기 제어부로 전송하여 구동을 시작하는 단계(S200); 상기 VR 시뮬레이션 장치(200)가 상기 추락 체험장치(100)의 추락구동과 함께 동조화된 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 상기 HMD(210)에 표시하는 단계(S300); 상기 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생과 상기 추락 체험장치(100)의 추락구동이 종료된 후, 상기 VR 시뮬레이션 장치(200)가 추락 안전사고 예방과 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치 및 상기 HMD(210)에 표시하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
즉, 사용자의 체험 경험 프로세를 중심으로 설명하면, 먼저 사용자는 디스플레이 장치를 통해 표시되는 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법 및 장치 사용방법을 확인하고(S100), 추락 체험장치(100)의 승하강부(130)에 사용자 안전바(170)를 잡고 탑승한 후, 사용자 안전바(170)의 측면에 위치한 시작버튼(310)을 가압하여 추락구동을 시작한다.(S200)
시작버튼(310)이 가압되면, 추락 체험장치(100)의 제어부가 추락구동의 시작과 함께 VR 시뮬레이션 장치(200)의 본체로 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 전술한 추락구동과 동조화되어 구현하도록 명령 신호를 보내고, VR 시뮬레이션 장치(200)의 본체는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 사용자가 착용한 HMD(210)에 디스플레이 시킨다.(S300)
여기서 추락 체험장치(100)의 추락구동은 제어부에서 기어 연결부(160)의 스퍼 기어(165)와 렉기어(167)의 연결을 해제하게 되면, 승하강부(130)는 하방으로 짧은 기간 동안 자유낙하 또는 낙하 시킴으로써, 사용자는 순간적으로 HMD(210)에서 구현되는 VR 추락 영상과 함께 굉장히 몰입감 및 사실감이 높은 추락 안전사고 체험을 경험할 수 있다. 그리고 나서 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생과 상기 추락 체험장치(100)의 추락구동이 종료되면, HMD(210) 및 디스플레이 장치에서 추락 안전사고 예방과 관련된 정보를 표시하여(S400) 최종적으로 본 발명의 실시예에 따른 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법 프로세스가 종료된다.
이와 같이 본 발명은, 매우 쉽고 안전하면서 현실감 및 몰입감이 매우 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 경험을 제공할 뿐만 아니라, 추락 안전사고에 대한 경각심을 불러 일으켜 예방 효과가 높은 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 및 시스템을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
100: 추락 체험장치
120: LM 가이드
121: 리니어 레일
123: 블록
130: 승하강부
131: 발판
133: 승강 프레임
150: 모터 구동부
151: 서보 모터
155: 모터 회동축
160: 기어 연결부
165: 스퍼 기어
167: 렉기어
170: 사용자 안전바
200: VR 시뮬레이션 장치
210: HMD
230: 베이스 스테이션
310: 시작버튼
400: 디스플레이 장치

Claims (7)

  1. 바닥에 지지되는 바닥 프레임과, 상기 바닥 프레임 양측에 수직으로 직립되는 수직 프레임으로 구비되는 프레임 지지부; 사용자가 탑승하는 발판과 발판 하부에서 발판을 지지하고, 상기 양쪽 수직 프레임과 슬라이딩 결착되어 일정 구간 내에서 승하강 가능한 승강 프레임으로 구비되는 승하강부; 및 상기 수직 프레임의 일측에 장착되는 모터 구동부; 상기 모터 구동부의 구동으로 상기 승하강부 승강시키거나 자유낙하 하강을 구동하는 추락구동시키되, 상기 모터 구동부와 타이밍 벨트로 연결되어 구동하는 상기 수직프레임 내부 상단에 장착되는 스퍼기어와 상기 승하강부 양쪽 측면에 고정 장착되어 상기 스퍼기어와 장착되어 수직 이동되도록 맞물리는 렉기어를 포함하면서 상기 스퍼 기어의 회동에 의한 상기 렉기어의 직선이동으로 상기 승하강부의 승강 또는 하강의 수직 직선이동 되는 기어 연결부; 및 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부; 상기 양쪽 수직 프레임의 양쪽 측부 프레임에 수직 부착되어 설치되는 리니어 레일과 상기 승하강부 양쪽에 고정 부착되는 블록이 결합되어 슬라이딩 되는 LM 가이드; 사용자 안전바 일측에 상기 추락 체험장치의 추락구동과 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생을 동조화시키는 연동을 시작하는 시작버튼; 및 상기 제어부와 연결되면서 상기 승하강부를 상승시키는 상승 버튼과, 미리 설정된 상기 승하강부의 원위치로 이동시키는 원위치 버튼과, 비상시 상기 추락 체험장치의 구동을 종료시키는 비상정지 버튼;을 포함하는 추락 체험장치;
    상기 사용자가 HMD를 착용하고 상기 승하강부에 탑승하여 상기 추락 체험장치가 구동되는 경우, 상기 추락 체험장치의 상기 추락구동과 동조화되어 사용자가 착용한 HMD에 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 디스플레이하되,
    사용자가 머리에 착용하고, 상기 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 디스플레이하는 HMD; 사용자의 손동작의 모션을 인지하는 핸드 트래커; 상기 HMD 및 핸드 트래커의 위치와 모션을 인식하는 베이스 스테이션; 및 상기 베이스 스테이션으로부터 받은 데이터를 바탕으로 상기 추락 체험장치의 추락구동과 동조화되어 구동되는 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 상기 HMD에 전송하는 본체를 포함하는 VR 시뮬레이션 장치; 및
    추락 안전사고 체험 또는 예방의 안내 영상과 상기 HMD에 구현되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항의 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 시스템을 이용한 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법에 있어서,
    (a) 상기 디스플레이 장치에 시뮬레이션 체험 방법 및 장치 구동 방법의 설명 정보를 표시하는 단계;
    (b) 사용자가 상기 HMD를 착용하고 상기 추락 체험장치에 탑승하여, 상기 VR 시뮬레이션 장치가 미리 프로그램된 추락 안전사고 체험 영상의 구동과 동조화되어 상기 추락 체험장치가 구동되도록 구동시작 신호를 상기 제어부로 전송하여 구동을 시작하는 단계;
    (c) 상기 VR 시뮬레이션 장치가 상기 추락 체험장치의 추락구동과 함께 동조화된 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상을 상기 HMD에 표시하는 단계; 및
    (d) 상기 VR 추락 안전사고 시뮬레이션 영상의 재생과 상기 추락 체험장치의 추락구동이 종료된 후, 상기 VR 시뮬레이션 장치가 추락 안전사고 예방과 관련된 정보를 상기 디스플레이 장치 및 상기 HMD에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추락 안전사고 시뮬레이션 체험 방법.
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