KR102433823B1 - Haptic interface of fire-fighting nozzle for virtual fire-fighting training and method thereof - Google Patents
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Abstract
가상 소방훈련을 위한 소방 관창 햅틱 인터페이스 및 그 동작 방법 이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 인터페이스는 가상 소방훈련을 위한 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 제어하기 위한 입력값을 획득하고, 상기 입력값을 상기 VR 컨텐츠로 제공하고, 상기 VR 컨텐츠에서 상기 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공하는 프로세서; 및 상기 입력값을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 입력값은 방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함한다.Disclosed are a firefighter haptic interface for virtual fire training and an operating method thereof. The firefighting window interface according to an embodiment of the present invention obtains an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type firefighting window controller for virtual fire training, and provides the input value as the VR content and a processor that provides a haptic feedback corresponding to a spray shape of water sprayed in response to the input value in the VR content; and a memory for storing the input value, wherein the input value includes a rotation value of a rotary variable resistor provided in the waterproof lever and a distance value of an infrared distance sensor provided in the nozzle adjuster.
Description
본 발명은 가상 소방훈련을 위한 소방 관창 햅틱 인터페이스에 관한 것으로, 특히 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 기반으로 가상 소방훈련을 실시하는 사용자에게 실제 소방 관창과 같은 사용감을 제공할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a firefighter window haptic interface for virtual fire drills, and more particularly, to a technology capable of providing a user who performs virtual fire drills based on VR (Virtual Reality) content with a feeling of use like a real firefighter window.
최근 가상 현실 기술을 이용한 실감 훈련이 다양한 형태로 확산되고 있다. 예를 들어, 소방 훈련의 경우에는 실제 환경에서 훈련을 항상 진행하기 어렵기 때문에 가상 현실 기술을 이용하여 실감있는 훈련을 목적으로 진행된다. Recently, sensory training using virtual reality technology is spreading in various forms. For example, in the case of fire drills, since it is difficult to always conduct training in a real environment, virtual reality technology is used for the purpose of realistic training.
하지만 대부분의 가상현실 훈련의 경우, VR용 컨트롤러를 사용하여 진행되기 때문에 몰입감과 훈련 효율이 많이 떨어진다는 문제가 발생한다. 소방 훈련의 경우에도 실제 소방 장비와 일치하는 형태의 VR용 컨트롤러가 많지 않아, 현실감 있는 훈련을 수행하는데 어려움이 있다.However, since most virtual reality training is conducted using a VR controller, there is a problem that immersion and training efficiency are greatly reduced. In the case of fire drills, there are not many VR controllers that match the actual fire fighting equipment, so it is difficult to perform realistic training.
본 발명의 목적은 가상 현실 기반의 소방 훈련 시 실제 소방 관창과 같은 형태와 사용성을 유지하면서도 주수 시 반발력과 분사 진동 느낌을 함께 제공할 수 있는 권총형 소방 관창 햅틱 인터페이스 또는 컨트롤러를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a pistol-type firefighting window haptic interface or controller that can provide both a repulsive force and a feeling of spray vibration when pouring while maintaining the same form and usability as a real firefighter during virtual reality-based fire drills.
또한, 본 발명의 목적은 실제 소방 관창을 이용할 때 느끼는 사용감각을 가상 훈련에서도 사실적으로 표현하기 위한 햅틱 장치가 연계된 소방 관창 햅틱 인터페이스를 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a firefighter window haptic interface linked with a haptic device for realistically expressing the sense of use felt when using an actual firefighter window in virtual training.
또한, 본 발명의 목적은 가상 현실 컨텐츠를 통한 소방훈련 시 높은 몰입도와 높은 효율의 훈련을 할 수 있도록 하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to enable training with high immersion and high efficiency during fire drills through virtual reality contents.
또한, 본 발명의 목적은 가상 현실에서의 소방훈련 시 압축 공기 분사에 의한 공압을 이용하여 실제 수압과 동일한 형태의 감각을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a sense of the same form as the actual water pressure by using pneumatic pressure by compressed air injection during fire drills in virtual reality.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스는 가상 소방훈련을 위한 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 제어하기 위한 입력값을 획득하고, 상기 입력값을 상기 VR 컨텐츠로 제공하고, 상기 VR 컨텐츠에서 상기 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공하는 프로세서; 및 상기 입력값을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 입력값은 방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함한다.The firefighter window haptic interface according to the present invention for achieving the above object obtains an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type firefighter window controller for virtual fire training, and uses the input value as the input value. a processor that provides VR content and provides haptic feedback corresponding to a spray shape of water sprayed in response to the input value from the VR content; and a memory for storing the input value, wherein the input value includes a rotation value of a rotary variable resistor provided in the waterproof lever and a distance value of an infrared distance sensor provided in the nozzle adjuster.
이 때, 입력값은 상기 회전형 가변저항을 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버, 상기 적외선 거리센서를 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기, ON/OFF 입력을 기반으로 상기 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득될 수 있다.At this time, the input value is a waterproof lever that adjusts the waterproof strength of the water sprayed on the VR content based on the rotation variable resistance, and a nozzle adjuster that adjusts the radiation angle of the water sprayed on the VR content based on the infrared distance sensor. , can be obtained from a UI operation switch that manipulates the user interface of the VR content based on ON/OFF input and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation.
이 때, 프로세서는 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 상기 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.In this case, the processor may provide the haptic feedback by controlling the compressed air injection nozzle and the vibration actuator provided in the pistol-type firefighter window controller.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사할 수 있다.At this time, when the compressed air spray nozzle sprays water from the VR content, the compressed air may be sprayed so as to feel the repulsive force due to water pressure or the expansion pressure of the fire hose.
이 때, 진동 액추에이터는 상기 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시킬 수 있다.In this case, when water is continuously sprayed on the VR content, the vibration actuator may generate vibrations so that the user can feel the continuous spraying of water.
이 때, 프로세서는 상기 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단할 수 있다.At this time, the processor determines that the greater the rotation value of the rotational variable resistor, the stronger the waterproof strength of the water sprayed from the VR content, and the larger the distance value of the infrared distance sensor, the smaller the radiation angle of the water sprayed from the VR content can be judged as
이 때, 프로세서는 상기 방수 세기와 상기 방사각을 고려하여 상기 햅틱 피드백의 강도를 조절할 수 있다.In this case, the processor may adjust the intensity of the haptic feedback in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사할 수 있다.In this case, when the compressed air spray nozzle sprays water from the VR content, the compressed air may be sprayed to the spray port of the pistol-type fire pipe window controller and the fire hose connected to the pistol-type fire pipe window controller, respectively.
이 때, 노즐 조절기는 회전을 통해 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값은 상기 노즐 조절기가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응할 수 있다.At this time, the nozzle adjuster may be moved to the front or rear of the body of the pistol-type firefighter window controller through rotation, and the distance value of the infrared distance sensor may correspond to the distance the nozzle adjuster moves by rotation.
이 때, VR 컨텐츠는 상기 입력값을 기반으로 상기 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공할 수 있다.In this case, the VR content may provide a screen for each fire situation for the virtual fire drill based on the input value.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 장치의 동작 방법은, 가상 소방훈련을 위한 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 제어하기 위한 입력값을 획득하는 단계; 상기 입력값을 상기 VR 컨텐츠로 제공하는 단계; 및 상기 VR 컨텐츠에서 상기 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 입력값은 방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함한다.In addition, the operating method of the fire station apparatus according to an embodiment of the present invention, the steps of obtaining an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type fire station controller for virtual fire training; providing the input value as the VR content; and providing a haptic feedback corresponding to a spray shape of water sprayed in response to the input value in the VR content, wherein the input value is provided in a rotation value of a rotary variable resistor provided in a waterproof lever and a nozzle adjuster It includes the distance value of the infrared distance sensor.
이 때, 입력값은 상기 회전형 가변저항을 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버, 상기 적외선 거리센서를 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기, ON/OFF 입력을 기반으로 상기 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득될 수 있다.At this time, the input value is a waterproof lever that adjusts the waterproof strength of the water sprayed on the VR content based on the rotation variable resistance, and a nozzle adjuster that adjusts the radiation angle of the water sprayed on the VR content based on the infrared distance sensor. , can be obtained from a UI operation switch that manipulates the user interface of the VR content based on ON/OFF input and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation.
이 때, 햅틱 피드백을 제공하는 단계는 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 상기 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.In this case, the step of providing the haptic feedback may provide the haptic feedback by controlling the compressed air injection nozzle and the vibration actuator provided in the pistol-type firefighter window controller.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사할 수 있다.At this time, when the compressed air spray nozzle sprays water from the VR content, the compressed air may be sprayed so as to feel the repulsive force due to water pressure or the expansion pressure of the fire hose.
이 때, 진동 액추에이터는 상기 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시킬 수 있다.In this case, when water is continuously sprayed on the VR content, the vibration actuator may generate vibrations so that the user can feel the continuous spraying of water.
이 때, 햅틱 피드백을 제공하는 단계는 상기 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단할 수 있다.At this time, in the step of providing haptic feedback, it is determined that the greater the rotation value of the rotational variable resistor, the stronger the waterproof strength of the water sprayed from the VR content, and the larger the distance value of the infrared distance sensor, the greater the value is sprayed from the VR content. It can be judged that the radiation angle of water is small.
이 때, 햅틱 피드백을 제공하는 단계는 상기 방수 세기와 상기 방사각을 고려하여 상기 햅틱 피드백의 강도를 조절할 수 있다.In this case, the providing of the haptic feedback may include adjusting the intensity of the haptic feedback in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사할 수 있다.In this case, when the compressed air spray nozzle sprays water from the VR content, the compressed air may be sprayed to the spray port of the pistol-type fire pipe window controller and the fire hose connected to the pistol-type fire pipe window controller, respectively.
이 때, 노즐 조절기는 회전을 통해 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값은 상기 노즐 조절기가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응할 수 있다.At this time, the nozzle adjuster may be moved to the front or rear of the body of the pistol-type firefighter window controller through rotation, and the distance value of the infrared distance sensor may correspond to the distance the nozzle adjuster moves by rotation.
이 때, VR 컨텐츠는 상기 입력값을 기반으로 상기 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공할 수 있다.In this case, the VR content may provide a screen for each fire situation for the virtual fire drill based on the input value.
본 발명에 따르면, 가상 현실 기반의 소방 훈련 시 실제 소방 관창과 같은 형태와 사용성을 유지하면서도 주수 시 반발력과 분사 진동 느낌을 함께 제공할 수 있는 권총형 소방 관창 햅틱 인터페이스 또는 컨트롤러를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a pistol-type firefighting window haptic interface or controller that can provide both a repulsive force and a feeling of spray vibration when pouring water while maintaining the same form and usability as an actual firefighter window during virtual reality-based fire training.
또한, 본 발명은 실제 소방 관창을 이용할 때 느끼는 사용감각을 가상 훈련에서도 사실적으로 표현하기 위한 햅틱 장치가 연계된 소방 관창 햅틱 인터페이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a firefighter window haptic interface linked with a haptic device for realistically expressing the sense of use felt when using an actual firefighter window even in virtual training.
또한, 본 발명은 가상 현실 컨텐츠를 통한 소방훈련 시 높은 몰입도와 높은 효율의 훈련을 할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the present invention can enable high immersion and high efficiency training during fire drills through virtual reality contents.
또한, 본 발명은 가상 현실에서의 소방훈련 시 압축 공기 분사에 의한 공압을 이용하여 실제 수압과 동일한 형태의 감각을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a sense of the same type as the actual water pressure by using pneumatic pressure by compressed air injection during fire drills in virtual reality.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스를 이용하여 가상 소방훈련을 실행하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 컨트롤러를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스를 나타낸 블록도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전형 가변저항을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 거리센서를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 UI 조작 스위치를 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 장치에 연결되는 소방 호스와 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 진동 액추에이터의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 구조를 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.1 is a diagram illustrating an example of executing a virtual fire drill using a fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are diagrams showing a firefighter window controller according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a haptic interface for a fire department according to an embodiment of the present invention.
6 to 7 are diagrams illustrating a rotary variable resistor according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are views showing an infrared distance sensor according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a UI operation switch according to an embodiment of the present invention.
11 to 13 are views showing a fire hose connected to a fire fighting device and an internal structure according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing an example of a vibration actuator according to an embodiment of the present invention.
15 is a block diagram illustrating an operation structure of a fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention.
16 is an operation flowchart illustrating a method of operating a fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, repeated descriptions, well-known functions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, and detailed descriptions of configurations will be omitted. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스를 이용하여 가상 소방훈련을 실행하는 일 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of executing a virtual fire drill using a firefighter window haptic interface according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에서는 가상 소방훈련 시 소방 관창의 사용감과 느낌을 사실적으로 제공함으로써 높은 몰입도를 제공하면서도 훈련의 효율을 향상시킬 수 있는 소방 관창 컨트롤러(100)를 제공한다. Referring to FIG. 1, the present invention provides a
이 때, 소방 관창 컨트롤러(100)는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스를 통해 가상 소방훈련을 위한 VR 컨텐츠와 연계하여 동작할 수 있으며, 가상 소방훈련을 실시하는 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.At this time, the
예를 들어, 도 1에 도시된 사용자는 HMD(Head Mount Display)(110)를 통해 가상의 화재 상황을 보여주는 VR 컨텐츠를 이용할 수 있다. 이 때, 사용자가 소방 관창 컨트롤러(100)를 조작하면, 소방 관창 햅틱 인터페이스를 기반으로 연동된 VR 컨텐츠에서 가상의 화재 발생지점으로 물을 분사할 수 있고, 이러한 상황은 HMD(110)를 통해 사용자에게 디스플레이될 수 있다.For example, the user shown in FIG. 1 may use VR content showing a virtual fire situation through a head mount display (HMD) 110 . At this time, if the user operates the
즉, 사용자가 소방 관창 컨트롤러(100)에 구비된 방수 레버를 당기면 HMD(110)를 통해 디스플레이되는 화면에서도 가상의 물이 분사되어 가상의 화재를 진압할 수 있다.That is, when the user pulls the waterproof lever provided in the
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 컨트롤러(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 형태에 상응할 수 있다.At this time, the fire
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 컨트롤러(100)는 권총형 소방 관창에 상응하는 형태에 상응할 수 있으며, 방수 레버(210), 노즐 조절기(220), UI 조작 스위치(230, 231) 및 추적 센서(240)를 포함한다.2 to 4, the fire
또한, 도 2에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 컨트롤러는 가상 소방훈련 시 실제 훈련 감각과 동일한 햅틱 피드백을 제공하기 위해 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 포함할 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 2 , the firefighter window controller according to an embodiment of the present invention may include a compressed air injection nozzle and a vibration actuator to provide haptic feedback identical to the actual training sensation during virtual fire training.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a haptic interface for a fire department according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스는 프로세서(510) 및 메모리(520)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention may include a
프로세서(510)는 가상 소방훈련을 위한 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 제어하기 위한 입력값을 획득한다. The
이 때, 입력값은 회전형 가변저항을 기반으로 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버(flow control), 적외선 거리센서를 기반으로 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기(stream shaper), ON/OFF 입력을 기반으로 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득될 수 있다. At this time, the input value is a waterproof lever (flow control) that adjusts the waterproof strength of water sprayed on the VR content based on the rotational variable resistance, and a nozzle controller that adjusts the radiation angle of the water sprayed on the VR content based on an infrared distance sensor. (stream shaper), a UI operation switch that manipulates the user interface of VR content based on ON/OFF input, and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation.
이 때, 입력값은 방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함할 수 있다.In this case, the input value may include a rotation value of a rotary variable resistor provided in the waterproof lever and a distance value of an infrared distance sensor provided in the nozzle adjuster.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러는 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같은 권총형 몸체에 방수 레버(210), 노즐 조절기(220), UI 조작 스위치(230, 231) 및 추적 센서(240)를 구비한 형태에 상응할 수 있다. For example, a pistol-type firefighter window controller according to an embodiment of the present invention is a water-
방수 레버(210)는 VR 컨텐츠 상에서 가상의 화재 진압 시 분사되는 물의 방수 세기를 조절하기 위한 것으로, 본 발명에서는 방수 레버(210)의 조작에 따른 입력값을 받기 위해 도 6 내지 도 7에 도시된 것과 같은 회전형 가변저항(potentiometer)(610)을 사용할 수 있다. The
이 때, 회전형 가변저항(610)은 사용자가 방수 레버를 당김에 따라 회전하게 되는데, 회전에 따라 값이 변화되는 센서에 상응할 수 있다. 따라서, 사용자가 방수 레버를 당기거나 조절하는 각도에 상응하게 회전형 가변저항(610)의 회전값이 생성될 수 있다.At this time, the rotary
이 때, 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단할 수 있다. 즉, VR 컨텐츠 체험자가 방수 레버를 끝까지 당겨서 회전형 가변저항의 회전값이 최대이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기도 최대가 될 수 있다. 반대로, VR 컨텐츠 체험자가 점점 방수 레버를 밀어 회전형 가변저항의 회전값도 점점 작아지는 경우, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기도 점점 약해질 수 있다.In this case, it may be determined that the greater the rotation value of the rotational variable resistor, the stronger the waterproofing strength of the water sprayed from the VR content. That is, if the VR content experiencer pulls the waterproof lever to the end and the rotation value of the rotary variable resistor is the maximum, the waterproof strength of the water sprayed from the VR content may also be the maximum. Conversely, when the VR content experiencer pushes the waterproof lever and the rotation value of the rotary variable resistor gradually decreases, the waterproof strength of the water sprayed from the VR content may also gradually weaken.
노즐 조절기(220)는 VR 컨텐츠 상에서 물을 분사하는 경우에 분사되는 물의 방사각을 조절하기 위한 것으로, 본 발명에서는 노즐 조절기(220)의 조작에 따른 입력값을 받기 위해 도 8 내지 도 9에 도시된 것과 같은 적외선 거리센서(810, 820)를 사용할 수 있다.The
이 때, 노즐 조절기(220)는 회전을 통해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능할 수 있는데, 적외선 거리센서(810, 820)는 노즐 조절기(220)가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응하게 거리값을 생성할 수 있다. At this time, the
이 때, 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단할 수 있다. 즉, VR 컨텐츠 체험자가 노즐 조절기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 최전방까지 이동시켜서 적외선 거리센서의 거리값이 최대이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각은 최소가 되어 물이 좁게 분사될 수 있다. 반대로, VR 컨텐츠 체험자가 노즐 조절기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 최후방까지 이동시켜서 적외선 거리센서의 거리값이 최소이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각은 최대가 되어 물이 넓게 분사될 수 있다.At this time, it can be determined that the larger the distance value of the infrared distance sensor, the smaller the radiation angle of water sprayed from the VR content. That is, if the VR content experiencer moves the nozzle adjuster to the front of the pistol-type firefighting window controller and the distance value of the infrared distance sensor is the maximum, the radiation angle of the water sprayed from the VR content is the minimum, so that the water can be sprayed narrowly. Conversely, if the distance value of the infrared distance sensor is the minimum by moving the nozzle adjuster to the rearmost part of the pistol-type firefighting window controller by the VR content experiencer, the radiation angle of the water sprayed from the VR content becomes the maximum, so that the water can be sprayed widely.
실제 화재현장에서 일반적으로 사용되는 소방 관창의 노즐 조절기는 회전을 통해 방사각을 조절하여 주수 타입을 변경할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 사용감을 그대로 사용하기 위해서, 노즐 조절기(220)가 전방 또는 후방으로 이동하는 경우, 적외선 거리센서(810, 820)가 노즐 조절기(220)의 변화된 거리를 감지하여 거리값을 생성할 수 있다. The nozzle adjuster of the fire tube window, which is generally used at the actual fire site, can change the water injection type by adjusting the radiation angle through rotation. In the present invention, in order to use this feeling as it is, when the
이렇게 생성된 거리값은 VR 컨텐츠에서 노즐 조절에 따른 방사각, 즉 주수 타입을 제어하는 값으로 사용될 수 있다. 즉, 노즐 조절기(220)가 전방 또는 후방으로 이동하면서 물이 방수되는 공간을 조절함으로써 방사각에 따른 주수 타입을 변경할 수 있다. The distance value generated in this way may be used as a value for controlling the radiation angle according to nozzle control, that is, the type of injection in VR contents. That is, the water injection type according to the radiation angle can be changed by adjusting the space through which the water is waterproofed while the
이 때, 적외선 거리센서(810, 820)는 노즐 조절기(220)의 이동 거리를 감지하기 위해서 도 8에 도시된 것처럼 권총형 소방 관창 컨트롤러의 전면에 구비되거나 또는 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이 그립부분에 부착되어 동작할 수 있다. At this time, the
이 때, 적외선 거리센서(810, 820)의 위치는 제작 방식에 따라 다양한 형태로 변경할 수도 있다.In this case, the positions of the
UI 조작 스위치(230, 231)는 도 10에 도시된 것처럼 ON/OFF의 입력을 가지는 누름 스위치 형태에 상응할 수 있다. 이러한 UI 조작 스위치(230, 231)는 권총형 소방 관창 컨트롤러의 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 다양한 소방장비에 맞게 배치될 수 있다. The UI manipulation switches 230 and 231 may correspond to a push switch type having an input of ON/OFF as shown in FIG. 10 . These UI manipulation switches 230 and 231 may be disposed in various positions of the pistol-type firefighter window controller, and may be arranged to fit various firefighting equipment.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 UI 조작 스위치(230, 231)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 사용자가 용이하게 조작할 수 있도록 노즐 조절기(220)쪽에 위치할 수 있으며, 오른손과 왼손을 모두 고려하여 좌우 양쪽에 하나씩 배치할 수도 있다.For example, the UI manipulation switches 230 and 231 according to an embodiment of the present invention may be located on the
이 때, UI 조작 스위치(230, 231)를 통해 입력되는 값에 따라 VR 컨텐츠 상에서 사용자 인터페이스를 조작할 수 있다. In this case, the user interface may be manipulated on the VR content according to a value input through the UI manipulation switches 230 and 231 .
추적 센서(240)는 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기준으로 전면의 위치와 방위를 감지하기 위한 바이브 트래커와 같은 6DOF 추적 센서에 상응할 수 있으며, 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 권총형 소방 관창 컨트롤러의 전면에 위치할 수 있다. The tracking
이 때, VR 컨텐츠에서는 추적 센서(240)를 통해 센싱되는 입력값에 따라 물을 분사하기 위한 위치와 방향을 추정할 수 있다. In this case, in the VR content, the position and direction for spraying water may be estimated according to an input value sensed through the tracking
또한, 프로세서(510)는 입력값을 VR 컨텐츠로 제공한다.In addition, the
이 때, VR 컨텐츠는 입력값을 기반으로 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공할 수 있다. In this case, the VR content may provide a screen for each fire situation for virtual fire training based on the input value.
예를 들어, 방수 레버의 조작에 의한 회전형 가변저항의 회전값이 입력값으로 전달되는 경우, 추적 센서에 의해 입력되는 위치와 방향으로 VR 컨텐츠 상에서 물을 분사할 수 있고, 노즐 조절기의 조작에 의한 적외선 거리센서의 거리값에 따라서 분사되는 물의 주수 타입을 변경하여 나타낼 수 있다. 즉, 거리값에 따라 방사각이 큰 경우에는 가상 환경에서 물이 넓게 분사되도록 디스플레이 할 수 있고, 방사각이 작은 경우에는 가상 환경에서 물이 좁게 분사되도록 디스플레이 할 수 있다. For example, if the rotation value of the rotary variable resistor by the operation of the waterproof lever is transmitted as an input value, water can be sprayed on the VR content in the position and direction input by the tracking sensor, and the operation of the nozzle adjuster According to the distance value of the infrared distance sensor, it can be displayed by changing the injection type of the sprayed water. That is, when the radiation angle is large according to the distance value, water may be displayed to be widely sprayed in the virtual environment, and if the radiation angle is small, water may be displayed to be sprayed narrowly in the virtual environment.
다른 예를 들어, UI 조작 스위치에 의해 컨텐츠 내에서 화재 상황 시나리오를 선택하거나 또는 시나리오의 시작과 종료를 수행할 수도 있다. For another example, a fire situation scenario may be selected from within the content by a UI manipulation switch, or the start and end of the scenario may be performed.
또한, 프로세서(510)는 VR 컨텐츠에서 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공한다.In addition, the
이 때, 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. At this time, it is possible to provide haptic feedback by controlling the compressed air injection nozzle and the vibration actuator provided in the pistol-type firefighter window controller.
압축 공기 분사 노즐은 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사할 수 있다. The compressed air spray nozzle can spray compressed air so that when water is sprayed from VR content, you can feel the repulsive force caused by water pressure or the expansion pressure of the fire hose.
이 때, 압축 공기는 솔레노이드 밸브와 같은 전자식 밸브를 사용하여 분사량이 제어될 수 있으며, 실제 소방 관창에서 다양한 주수 타입에 따라 느껴지는 수압에 의한 반발력을 재현할 수 있다.At this time, the compressed air injection amount can be controlled by using an electromagnetic valve such as a solenoid valve, and it is possible to reproduce the repulsive force due to water pressure that is felt according to various types of water in the actual firefighter window.
예를 들어, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러는 후면에 실제 소방 호스와 동일한 형태의 소방 호스(1110)가 연결될 수 있고, 소방 호스(1110)가 연결되는 연결부에는 도 12 내지 도 13에 도시된 것처럼 압축공기 분사효과 연결피팅(1210), 제어센서전선 관통용 공압튜브 연결피팅(1220) 및 소방호스 팽창효과 연결피팅(1230)이 구비될 수 있다. For example, referring to FIGS. 11 to 13 , a
압축공기 분사효과 연결피팅(1210)은 외부의 압축 공기 펌프와 연결된 압축 공기 분사 노즐을 권총형 소방 관창 컨트롤러에 삽입하기 위한 통로에 상응할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해 압축 공기 펌프에서 전달된 압축 공기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구까지 전달해줌으로써 실제 소방 관창의 수압에 의한 반발력과 동일한 감각의 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.Compressed air injection effect connection fitting 1210 may correspond to a passage for inserting a compressed air injection nozzle connected to an external compressed air pump into the pistol-type firefighter window controller. Through this structure, the compressed air delivered from the compressed air pump is delivered to the injection port of the pistol-type firefighting window controller, thereby providing haptic feedback of the same sensation as the repulsive force caused by the water pressure of the actual firefighting window.
또한, 제어센서전선 관통용 공압튜브 연결피팅(1220)을 통해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 동작에 필요한 나머지 전선들을 외부에 배치함으로써 권총형 소방 관창 컨트롤러의 사용성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the usability of the pistol-type fire-fighting window controller by arranging the remaining wires necessary for the operation of the pistol-type fire-fighting window controller to the outside through the pneumatic tube connection fitting 1220 for penetrating the control sensor wire.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사할 수 있다. At this time, when the compressed air spray nozzle sprays water in VR content, the compressed air may be sprayed to the spray hole of the pistol-type fire tube controller and the fire hose connected to the pistol-type fire tube controller, respectively.
실제 소방 관창의 경우 소방차나 소화전에 연결된 소방 호스를 통해 제공받는 물을 분사하기 때문에 화재 진압 시 물의 이동으로 인해 소방 호스가 팽창되어 있는 것을 확인할 수 있다. 본 발명에서는 가상 소방훈련을 실시할 때에도 이와 동일한 사용감을 햅틱 피드백으로 제공하기 위해서 소방 호스로도 압축 공기를 분사하도록 압축 공기 분사 노즐을 제어할 수 있다.In the case of an actual firefighter window, water supplied through a fire hose connected to a fire engine or fire hydrant is sprayed. In the present invention, in order to provide the same feeling of use as haptic feedback even when performing virtual fire drills, the compressed air injection nozzle may be controlled to spray compressed air even with a fire hose.
예를 들어, 본 발명에서는 VR 컨텐츠 체험 시 도 11에 도시된 것과 같이 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스(1110) 내부에 압축 공기를 분사함으로써 실제로 물을 방수하는 것처럼 소방호스를 팽창시킬 수 있다. For example, in the present invention, when experiencing VR content, as shown in FIG. 11 , by injecting compressed air into the
이 때, VR 컨텐츠에서 물을 분사하지 않을 때에는 소방 호스가 수축된 상태를 유지할 수 있다. 만약, 사용자가 권총형 소방 관창 컨트롤러를 조작함에 따라 VR 컨텐츠에서 물이 분사되는 경우, 도 13에 도시된 소방호스 팽창효과 연결피팅(1230)을 기반으로 소방 호스에 압축 공기를 분사하여 소방 호스를 팽창시킬 수 있다.At this time, when not spraying water in the VR content, the fire hose may maintain a contracted state. If water is sprayed from the VR contents as the user operates the pistol-type fire tube controller, the fire hose is installed by spraying compressed air to the fire hose based on the fire hose expansion effect connection fitting 1230 shown in FIG. 13 . can be inflated.
이와 같은 공압식 설계 방식은 권총형 소방 관창 외에도 소화전, 소방차 소화전, 건물 내부 일반 소화전 등 다양한 형태의 소방 관창의 압력을 재현할 수 있으므로 훈련 컨텐츠의 종류에 따라 다양한 소방 도구에 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 에어컴프레서를 이용하여 공기를 압축하기 때문에 수압식에 비해 유지 및 관리가 편리하고, 이에 따라 자유롭고 빠른 반복 훈련이 가능할 수 있다.This pneumatic design method can reproduce the pressure of various types of fire extinguishers, such as fire hydrants, fire truck fire hydrants, and general fire hydrants inside buildings, in addition to the pistol-type fire tube window, so it can be effectively used for various fire fighting tools depending on the type of training content. In addition, since the air is compressed by using an air compressor, maintenance and management are more convenient than the hydraulic type, and thus free and fast repetition training may be possible.
진동 액추에이터는 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시킬 수 있다. When water is continuously sprayed on the VR content, the vibration actuator may generate vibration to feel the continuous spraying of water.
예를 들어, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진동 액추에이터(1610)는 소방 관창을 통해 물이 지속적으로 분사되는 느낌을 제공하기 위해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이 부분에 내장되어 동작할 수 있다. For example, referring to FIG. 16 , the vibration actuator 1610 according to an embodiment of the present invention is embedded in the handle portion of the pistol-type fire pipe window controller to provide a feeling that water is continuously sprayed through the fire pipe window. can work
이 때, 압축 공기 분사에 의한 햅틱 피드백은 물이 분사되는 순간의 반발력을 표현할 수 있지만, 물이 소방 관창 내부에도 이동할 때 발생하는 감각을 지속적으로 제공하기는 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 진동 액추에이터(1610)를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이에 내장시킴으로써 압축 공기 분사와 별도의 추가적인 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. In this case, the haptic feedback by the compressed air injection can express the repulsive force at the moment when the water is injected, but it is difficult to continuously provide the sensation that occurs when the water moves even inside the fire window. Therefore, in the present invention, it is possible to provide additional haptic feedback separate from compressed air injection by embedding the vibration actuator 1610 in the handle of the pistol-type fire tube controller.
예를 들어, 진동 액추에이터(1610)는 실제 소방 관창에서 물이 이동할 때의 사운드를 기반으로 햅틱 피드백을 생성하여 실제로 물이 이동하는 것과 동일한 느낌의 떨림을 제공할 수 있다. For example, the vibration actuator 1610 may generate a haptic feedback based on a sound when water moves in an actual firefighter's window to provide a vibration with the same feeling as when water actually moves.
이 때, 방수 레버의 조절에 의해 분사되는 압축 공기의 분사량이 많으면 진동 액추에이터(1610)의 진동도 세지고, 방수 레버의 조절에 의해 분사되는 압축 공기의 분사량이 적으면 진동 액추에이터(1610)의 진동도 약해질 수 있다. At this time, when the amount of compressed air injected by the control of the waterproof lever is large, the vibration of the vibration actuator 1610 is also strong, and when the injection amount of the compressed air injected by the adjustment of the waterproof lever is small, the vibration of the vibration actuator 1610 is also can be weakened
즉, 진동 액추에이터(1610)는 압축 공기 분사 노즐과 연계하여 동작할 수 있으며, 진동을 통해 압축 공기 분사 노즐에 의한 압축 공기 분사의 감각을 보완하는 역할을 할 수 있다. That is, the vibration actuator 1610 may operate in connection with the compressed air injection nozzle, and may serve to supplement the sense of compressed air injection by the compressed air injection nozzle through vibration.
이와 같이 본 발명에서는 압축 공기 분사와 진동 발생을 함께 햅틱 피드백으로 제공함으로써 사용자가 화재 진압 시 물을 분사하는 감각을 보다 실감나게 체험할 수 있도록 VR 컨텐츠를 제공할 수 있다.As described above, in the present invention, by providing both compressed air injection and vibration generation as haptic feedback, VR content can be provided so that the user can more realistically experience the sensation of spraying water when extinguishing a fire.
이 때, 방수 세기와 방사각을 고려하여 햅틱 피드백의 강도를 조절할 수 있다. In this case, the intensity of the haptic feedback may be adjusted in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
예를 들어, 방수 세기가 세면 압축 공기 분사량을 늘리고 진동의 세기를 강하게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. For example, if the waterproof strength is high, the compressed air injection amount may be increased and the haptic feedback may be provided with a strong vibration strength.
다른 예를 들어, 방수 세기에 변화가 없는 상태에서 방사각이 작아지는 경우에도 압축 공기 분사량을 늘리고 진동의 세기를 강하게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.As another example, even when the radiation angle is decreased in a state where the waterproof strength is not changed, the compressed air injection amount may be increased and the haptic feedback may be provided with a strong vibration strength.
또 다른 예를 들어, 방사각에 따른 주수 타입에 따라 각 주수 타입에 적합한 감각을 제공할 수 있도록 진동의 세기 및 종류를 조절할 수도 있다. As another example, the intensity and type of vibration may be adjusted to provide a sense suitable for each type of watering according to the type of watering according to the radiation angle.
또한, 본 발명에 따라 제어되는 권총형 소방 관창 컨트롤러에 대한 전체적인 조작값은 아두니와 같은 임베디드 보드를 기반으로 단순히 0과 1의 디지털 값이 아닌 넓은 범위의 값을 활용할 수 있으며, 이를 기반으로 VR 컨텐츠와 연동될 수 있다. In addition, the overall operation value for the pistol-type firefighter window controller controlled according to the present invention can utilize a wide range of values, not simply the digital values of 0 and 1, based on an embedded board such as Arduino, and based on this, VR content can be linked with
메모리(520)는 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 발생하는 입력값을 저장할 수 있고, VR 컨텐츠를 통해 가상 소방훈련 체험을 제공하면서 발생하는 다양한 정보를 저장할 수 있다.The
이 때, 본 발명에서는 권총형 소방 관창과 동일한 형태의 컨트롤러를 예시로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기술은 다양한 소방관창 햅틱 컨트롤러 제작에 적용될 수 있다.At this time, the present invention has been described as an example of a controller having the same shape as that of a pistol-type firefighter window, but the technology according to the present invention can be applied to manufacturing various firefighter window haptic controllers.
이와 같은 소방 관창 햅틱 인터페이스를 이용하여 가상 현실 기반의 소방 훈련 시 실제 소방 관창과 같은 형태와 사용성을 유지하면서도 주수 시 반발력과 분사 진동 느낌을 함께 제공할 수 있는 권총형 소방 관창 햅틱 인터페이스 또는 컨트롤러를 제공할 수 있다.Using such a firefighting window haptic interface, a pistol-type firefighting window haptic interface or controller is provided that can provide both the repulsive force and the feeling of spray vibration when pouring water while maintaining the same shape and usability as the actual firefighter window during virtual reality-based fire drills. can do.
또한, 실제 소방 관창을 이용할 때 느끼는 사용감각을 가상 훈련에서도 사실적으로 표현하기 위한 햅틱 장치가 연계된 소방 관창 햅틱 인터페이스를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a firefighter window haptic interface linked with a haptic device for realistically expressing the sense of use felt when using an actual firefighter window in virtual training.
또한, 가상 현실 컨텐츠를 통한 소방훈련 시 높은 몰입도와 높은 효율의 훈련을 할 수 있도록 할 수 있다.In addition, it is possible to provide high immersion and high efficiency training during fire drills through virtual reality contents.
또한, 가상 현실에서의 소방훈련 시 압축 공기 분사에 의한 공압을 이용하여 실제 수압과 동일한 형태의 감각을 제공할 수 있다.In addition, during fire drills in virtual reality, it is possible to provide a sense of the same type as actual water pressure by using pneumatic pressure by spraying compressed air.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 구조를 나타낸 블록도이다.15 is a block diagram illustrating an operation structure of a fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스는 입력단, 제어단, 출력단에 상응하는 3가지 영역으로 분류되어 동작할 수 있다. Referring to FIG. 15 , the firefighter window haptic interface according to an embodiment of the present invention may be classified and operated into three regions corresponding to an input terminal, a control terminal, and an output terminal.
입력단에서는 UI 조작 스위치, 방수 레버, 노즐 조절기, 추적 센서를 기반으로 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러에 대한 조작, 위치 및 방위에 상응하는 입력값을 획득할 수 있다. At the input stage, it is possible to obtain input values corresponding to the operation, position, and orientation of the pistol-type firefighter window controller according to an embodiment of the present invention based on the UI operation switch, the waterproof lever, the nozzle adjuster, and the tracking sensor.
출력단에서는 진동 액추에이터와 압축 공기 분사 노즐을 통한 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.The output stage can provide haptic feedback through a vibrating actuator and compressed air injection nozzle.
제어단에서는 소방 관창 햅틱 인터페이스 전체를 제어할 수 있고, VR 컨텐츠와 연동하여 햅틱 피드백의 출력을 제어할 수 있다. The control stage may control the entire fire department haptic interface, and may control the output of haptic feedback in conjunction with VR content.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 모든 동작은 외부 임베디드 보드를 통하여 제어될 수 있고, 이를 기반으로 VR 컨텐츠와 연계하여 능동적으로 제어될 수 있다.In this case, all operations of the firefighter haptic interface according to an embodiment of the present invention may be controlled through an external embedded board, and based on this, may be actively controlled in connection with VR content.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러는 소방 호스가 연결되는 후면의 연결부위를 통해 외부에 위치한 임베디드 보드와 연결될 수 있다. 이 때, 임베디드 보드는 PC와 시리얼 통신을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있으며, 권총형 소방 관창 컨트롤러의 조작에 따라서 VR 컨텐츠를 제어하면서 압축 공기 분사 노즐과 진동 액추에이터를 통해 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.For example, the pistol-type fire tube controller according to an embodiment of the present invention may be connected to an embedded board located outside through a connection part on the rear side to which a fire hose is connected. At this time, the embedded board can send and receive data through serial communication with the PC, and can provide haptic feedback through the compressed air injection nozzle and the vibration actuator while controlling the VR contents according to the operation of the pistol-type firefighter window controller.
즉, VR 컨텐츠를 기반으로 가상 소방훈련을 체험하는 사용자가 방수 레버를 조작하면, VR 컨텐츠 상에서 물이 분사될 수 있다. 이 때, 사용자가 조작하는 노즐 조절기 입력값에 따라 압축 공기 분사 노즐의 압축 공기 분사량과 진동 액추에이터의 진동 세기가 제어될 수 있다. That is, when a user who experiences virtual fire drills based on VR contents operates a waterproof lever, water may be sprayed on the VR contents. At this time, the compressed air injection amount of the compressed air injection nozzle and the vibration intensity of the vibration actuator may be controlled according to the input value of the nozzle controller manipulated by the user.
이 때, 모든 동작에 상응하는 값들은 VR 컨텐츠로 전달되어 연계될 수 있다. In this case, values corresponding to all motions may be transmitted and linked as VR contents.
이와 같은 소방 관창 햅틱 인터페이스를 통하여, 가상현실에서의 소방훈련 시 소방 관창의 사용성과 감각을 수압이 아닌 공압을 통해 실제와 동일하게 제공할 수 있다.Through such a firefighter window haptic interface, it is possible to provide the same usability and sensation of the firefighter window during fire training in virtual reality through pneumatic rather than hydraulic pressure.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.16 is an operation flowchart illustrating a method of operating a fire department haptic interface according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법은 가상 소방 훈련을 위한 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기반으로 VR(Virtual Reality) 컨텐츠를 제어하기 위한 입력값을 획득한다(S1610).Referring to FIG. 16 , the operation method of the firefighter window haptic interface according to an embodiment of the present invention acquires an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type firefighter window controller for virtual fire training. (S1610).
이 때, 입력값은 회전형 가변저항을 기반으로 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버(flow control), 적외선 거리센서를 기반으로 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기(stream shaper), ON/OFF 입력을 기반으로 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득될 수 있다. At this time, the input value is a waterproof lever (flow control) that adjusts the waterproof intensity of water sprayed on the VR content based on a rotational variable resistance, and a nozzle controller that adjusts the radiation angle of water sprayed on the VR content based on an infrared distance sensor (stream shaper), a UI operation switch that manipulates the user interface of VR content based on ON/OFF input, and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation.
이 때, 입력값은 방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함할 수 있다.In this case, the input value may include a rotation value of a rotary variable resistor provided in the waterproof lever and a distance value of an infrared distance sensor provided in the nozzle adjuster.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러는 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같은 권총형 몸체에 방수 레버(210), 노즐 조절기(220), UI 조작 스위치(230, 231) 및 추적 센서(240)를 구비한 형태에 상응할 수 있다. For example, a pistol-type firefighter window controller according to an embodiment of the present invention is a pistol-type body as shown in FIGS. 2 to 4 , a
방수 레버(210)는 VR 컨텐츠 상에서 가상의 화재 진압 시 분사되는 물의 방수 세기를 조절하기 위한 것으로, 본 발명에서는 방수 레버(210)의 조작에 따른 입력값을 받기 위해 도 6 내지 도 7에 도시된 것과 같은 회전형 가변저항(potentiometer)(610)을 사용할 수 있다. The
이 때, 회전형 가변저항(610)은 사용자가 방수 레버를 당김에 따라 회전하게 되는데, 회전에 따라 값이 변화되는 센서에 상응할 수 있다. 따라서, 사용자가 방수 레버를 당기거나 조절하는 각도에 상응하게 회전형 가변저항(610)의 회전값이 생성될 수 있다.At this time, the rotary
이 때, 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단할 수 있다. 즉, VR 컨텐츠 체험자가 방수 레버를 끝까지 당겨서 회전형 가변저항의 회전값이 최대이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기도 최대가 될 수 있다. 반대로, VR 컨텐츠 체험자가 점점 방수 레버를 밀어 회전형 가변저항의 회전값도 점점 작아지는 경우, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기도 점점 약해질 수 있다.In this case, it may be determined that the greater the rotation value of the rotation-type variable resistor, the stronger the waterproofing strength of the water sprayed from the VR content. That is, if the VR content experiencer pulls the waterproof lever to the end and the rotation value of the rotary variable resistor is maximum, the waterproof strength of the water sprayed from the VR content may also be maximum. Conversely, when the VR content experiencer pushes the waterproof lever and the rotation value of the rotary variable resistor gradually decreases, the waterproof strength of the water sprayed from the VR content may also gradually weaken.
노즐 조절기(220)는 VR 컨텐츠 상에서 물을 분사하는 경우에 분사되는 물의 방사각을 조절하기 위한 것으로, 본 발명에서는 노즐 조절기(220)의 조작에 따른 입력값을 받기 위해 도 8 내지 도 9에 도시된 것과 같은 적외선 거리센서(810, 820)를 사용할 수 있다.The
이 때, 노즐 조절기(220)는 회전을 통해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능할 수 있는데, 적외선 거리센서(810, 820)는 노즐 조절기(220)가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응하게 거리값을 생성할 수 있다. At this time, the
이 때, 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단할 수 있다. 즉, VR 컨텐츠 체험자가 노즐 조절기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 최전방까지 이동시켜서 적외선 거리센서의 거리값이 최대이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각은 최소가 되어 물이 좁게 분사될 수 있다. 반대로, VR 컨텐츠 체험자가 노즐 조절기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 최후방까지 이동시켜서 적외선 거리센서의 거리값이 최소이면, VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각은 최대가 되어 물이 넓게 분사될 수 있다.At this time, it can be determined that the larger the distance value of the infrared distance sensor, the smaller the radiation angle of water sprayed from the VR content. That is, if the VR content experiencer moves the nozzle adjuster to the front of the pistol-type firefighter window controller and the distance value of the infrared distance sensor is the maximum, the radiation angle of the water sprayed from the VR content is the minimum, so that the water can be sprayed narrowly. Conversely, if the VR content experiencer moves the nozzle adjuster to the rearmost part of the pistol-type firefighting window controller and the distance value of the infrared distance sensor is the minimum, the radiation angle of the water sprayed from the VR content becomes the maximum, so that the water can be sprayed widely.
실제 화재현장에서 일반적으로 사용되는 소방 관창의 노즐 조절기는 회전을 통해 방사각을 조절하여 주수 타입을 변경할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 사용감을 그대로 사용하기 위해서, 노즐 조절기(220)가 전방 또는 후방으로 이동하는 경우, 적외선 거리센서(810, 820)가 노즐 조절기(220)의 변화된 거리를 감지하여 거리값을 생성할 수 있다. The nozzle adjuster of the fire tube window, which is generally used in actual fire sites, can change the water injection type by adjusting the radiation angle through rotation. In the present invention, in order to use this feeling as it is, when the
이렇게 생성된 거리값은 VR 컨텐츠에서 노즐 조절에 따른 방사각, 즉 주수 타입을 제어하는 값으로 사용될 수 있다. 즉, 노즐 조절기(220)가 전방 또는 후방으로 이동하면서 물이 방수되는 공간을 조절함으로써 방사각에 따른 주수 타입을 변경할 수 있다. The distance value generated in this way may be used as a value for controlling the radiation angle according to nozzle control, that is, the type of injection in VR contents. That is, the water injection type according to the radiation angle can be changed by adjusting the space through which the water is waterproofed while the
이 때, 적외선 거리센서(810, 820)는 노즐 조절기(220)의 이동 거리를 감지하기 위해서 도 8에 도시된 것처럼 권총형 소방 관창 컨트롤러의 전면에 구비되거나 또는 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이 그립부분에 부착되어 동작할 수 있다. At this time, the
이 때, 적외선 거리센서(810, 820)의 위치는 제작 방식에 따라 다양한 형태로 변경할 수도 있다.In this case, the positions of the
UI 조작 스위치(230, 231)는 도 10에 도시된 것처럼 ON/OFF의 입력을 가지는 누름 스위치 형태에 상응할 수 있다. 이러한 UI 조작 스위치(230, 231)는 권총형 소방 관창 컨트롤러의 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 다양한 소방장비에 맞게 배치될 수 있다. The UI manipulation switches 230 and 231 may correspond to a push switch type having an input of ON/OFF as shown in FIG. 10 . These UI manipulation switches 230 and 231 may be disposed in various positions of the pistol-type firefighter window controller, and may be arranged to fit various firefighting equipment.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 UI 조작 스위치(230, 231)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 사용자가 용이하게 조작할 수 있도록 노즐 조절기(220)쪽에 위치할 수 있으며, 오른손과 왼손을 모두 고려하여 좌우 양쪽에 하나씩 배치할 수도 있다.For example, the UI manipulation switches 230 and 231 according to an embodiment of the present invention may be located on the
이 때, UI 조작 스위치(230, 231)를 통해 입력되는 값에 따라 VR 컨텐츠 상에서 사용자 인터페이스를 조작할 수 있다. In this case, the user interface may be manipulated on the VR content according to a value input through the UI manipulation switches 230 and 231 .
추적 센서(240)는 권총형 소방 관창 컨트롤러를 기준으로 전면의 위치와 방위를 감지하기 위한 바이브 트래커와 같은 6DOF 추적 센서에 상응할 수 있으며, 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 권총형 소방 관창 컨트롤러의 전면에 위치할 수 있다. The tracking
이 때, VR 컨텐츠에서는 추적 센서(240)를 통해 센싱되는 입력값에 따라 물을 분사하기 위한 위치와 방향을 추정할 수 있다. In this case, in the VR content, the position and direction for spraying water may be estimated according to an input value sensed through the tracking
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법은 입력값을 VR 컨텐츠로 제공한다(S1620).In addition, the operation method of the firefighter window haptic interface according to an embodiment of the present invention provides an input value as VR content (S1620).
이 때, VR 컨텐츠는 입력값을 기반으로 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공할 수 있다. In this case, the VR content may provide a screen for each fire situation for virtual fire training based on the input value.
예를 들어, 방수 레버의 조작에 의한 회전형 가변저항의 회전값이 입력값으로 전달되는 경우, 추적 센서에 의해 입력되는 위치와 방향으로 VR 컨텐츠 상에서 물을 분사할 수 있고, 노즐 조절기의 조작에 의한 적외선 거리센서의 거리값에 따라서 분사되는 물의 주수 타입을 변경하여 나타낼 수 있다. 즉, 거리값에 따라 방사각이 큰 경우에는 가상 환경에서 물이 넓게 분사되도록 디스플레이 할 수 있고, 방사각이 작은 경우에는 가상 환경에서 물이 좁게 분사되도록 디스플레이 할 수 있다. For example, if the rotation value of the rotary variable resistor by the operation of the waterproof lever is transmitted as an input value, water can be sprayed on the VR content in the position and direction input by the tracking sensor, and the operation of the nozzle adjuster According to the distance value of the infrared distance sensor, it can be displayed by changing the injection type of the sprayed water. That is, when the radiation angle is large according to the distance value, water may be displayed to be widely sprayed in the virtual environment, and if the radiation angle is small, water may be displayed to be sprayed narrowly in the virtual environment.
다른 예를 들어, UI 조작 스위치에 의해 컨텐츠 내에서 화재 상황 시나리오를 선택하거나 또는 시나리오의 시작과 종료를 수행할 수도 있다. For another example, a fire situation scenario may be selected from within the content by a UI manipulation switch, or the start and end of the scenario may be performed.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법은 VR 컨텐츠에서 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공한다(S1630).In addition, the operation method of the firefighter window haptic interface according to an embodiment of the present invention provides a haptic feedback corresponding to the spray shape of water sprayed in response to an input value in VR content (S1630).
이 때, 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. In this case, it is possible to provide haptic feedback by controlling the compressed air injection nozzle and the vibration actuator provided in the pistol-type firefighter window controller.
압축 공기 분사 노즐은 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사할 수 있다. The compressed air spray nozzle can spray compressed air so that when water is sprayed from VR content, you can feel the repulsive force caused by water pressure or the expansion pressure of the fire hose.
이 때, 압축 공기는 솔레노이드 밸브와 같은 전자식 밸브를 사용하여 분사량이 제어될 수 있으며, 실제 소방 관창에서 다양한 주수 타입에 따라 느껴지는 수압에 의한 반발력을 재현할 수 있다.At this time, the compressed air injection amount can be controlled by using an electromagnetic valve such as a solenoid valve, and it is possible to reproduce the repulsive force due to water pressure that is felt according to various types of water in the actual firefighter window.
예를 들어, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 권총형 소방 관창 컨트롤러는 후면에 실제 소방 호스와 동일한 형태의 소방 호스(1110)가 연결될 수 있고, 소방 호스(1110)가 연결되는 연결부에는 도 12 내지 도 13에 도시된 것처럼 압축공기 분사효과 연결피팅(1210), 제어센서전선 관통용 공압튜브 연결피팅(1220) 및 소방호스 팽창효과 연결피팅(1230)이 구비될 수 있다. For example, referring to FIGS. 11 to 13 , a
압축공기 분사효과 연결피팅(1210)은 외부의 압축 공기 펌프와 연결된 압축 공기 분사 노즐을 권총형 소방 관창 컨트롤러에 삽입하기 위한 통로에 상응할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해 압축 공기 펌프에서 전달된 압축 공기를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구까지 전달해줌으로써 실제 소방 관창의 수압에 의한 반발력과 동일한 감각의 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.Compressed air injection effect connection fitting 1210 may correspond to a passage for inserting a compressed air injection nozzle connected to an external compressed air pump into the pistol-type firefighter window controller. Through this structure, the compressed air delivered from the compressed air pump is delivered to the injection port of the pistol-type firefighting window controller, thereby providing haptic feedback of the same sense as the repulsive force caused by the water pressure of the actual firefighting window.
또한, 제어센서전선 관통용 공압튜브 연결피팅(1220)을 통해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 동작에 필요한 나머지 전선들을 외부에 배치함으로써 권총형 소방 관창 컨트롤러의 사용성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the usability of the pistol-type fire-fighting window controller by arranging the remaining wires necessary for the operation of the pistol-type fire-fighting window controller to the outside through the pneumatic tube connection fitting 1220 for penetrating the control sensor wire.
이 때, 압축 공기 분사 노즐은 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사할 수 있다. At this time, when the compressed air spray nozzle sprays water in VR content, the compressed air may be sprayed to the spray hole of the pistol-type fire tube controller and the fire hose connected to the pistol-type fire tube controller, respectively.
실제 소방 관창의 경우 소방차나 소화전에 연결된 소방 호스를 통해 제공받는 물을 분사하기 때문에 화재 진압 시 물의 이동으로 인해 소방 호스가 팽창되어 있는 것을 확인할 수 있다. 본 발명에서는 가상 소방훈련을 실시할 때에도 이와 동일한 사용감을 햅틱 피드백으로 제공하기 위해서 소방 호스로도 압축 공기를 분사하도록 압축 공기 분사 노즐을 제어할 수 있다.In the case of an actual firefighter window, water supplied through a fire hose connected to a fire engine or fire hydrant is sprayed. In the present invention, in order to provide the same feeling of use as haptic feedback even when performing virtual fire drills, the compressed air injection nozzle may be controlled to spray compressed air even with a fire hose.
예를 들어, 본 발명에서는 VR 컨텐츠 체험 시 도 11에 도시된 것과 같이 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스(1110) 내부에 압축 공기를 분사함으로써 실제로 물을 방수하는 것처럼 소방호스를 팽창시킬 수 있다. For example, in the present invention, when experiencing VR contents, as shown in FIG. 11 , by injecting compressed air into the
이 때, VR 컨텐츠에서 물을 분사하지 않을 때에는 소방 호스가 수축된 상태를 유지할 수 있다. 만약, 사용자가 권총형 소방 관창 컨트롤러를 조작함에 따라 VR 컨텐츠에서 물이 분사되는 경우, 도 13에 도시된 소방호스 팽창효과 연결피팅(1230)을 기반으로 소방 호스에 압축 공기를 분사하여 소방 호스를 팽창시킬 수 있다.At this time, when not spraying water in the VR content, the fire hose may maintain a contracted state. If water is sprayed from the VR contents as the user operates the pistol-type fire tube controller, the fire hose is installed by spraying compressed air to the fire hose based on the fire hose expansion effect connection fitting 1230 shown in FIG. 13 . can be inflated.
이와 같은 공압식 설계 방식은 권총형 소방 관창 외에도 소화전, 소방차 소화전, 건물 내부 일반 소화전 등 다양한 형태의 소방 관창의 압력을 재현할 수 있으므로 훈련 컨텐츠의 종류에 따라 다양한 소방 도구에 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 에어컴프레서를 이용하여 공기를 압축하기 때문에 수압식에 비해 유지 및 관리가 편리하고, 이에 따라 자유롭고 빠른 반복 훈련이 가능할 수 있다.This pneumatic design method can reproduce the pressure of various types of fire extinguishers, such as fire hydrants, fire truck fire hydrants, and general fire hydrants inside buildings, in addition to the pistol-type fire tube window, so it can be effectively used for various fire fighting tools depending on the type of training content. In addition, since the air is compressed by using an air compressor, maintenance and management are more convenient than the hydraulic type, and thus free and fast repetitive training may be possible.
진동 액추에이터는 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시킬 수 있다. When water is continuously sprayed on the VR content, the vibration actuator may generate vibration to feel the continuous spraying of water.
예를 들어, 도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진동 액추에이터(1410)는 소방 관창을 통해 물이 지속적으로 분사되는 느낌을 제공하기 위해 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이 부분에 내장되어 동작할 수 있다. For example, referring to FIG. 14 , the
이 때, 압축 공기 분사에 의한 햅틱 피드백은 물이 분사되는 순간의 반발력을 표현할 수 있지만, 물이 소방 관창 내부에도 이동할 때 발생하는 감각을 지속적으로 제공하기는 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 진동 액추에이터(1410)를 권총형 소방 관창 컨트롤러의 손잡이에 내장시킴으로써 압축 공기 분사와 별도의 추가적인 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. In this case, the haptic feedback by the compressed air injection can express the repulsive force at the moment when the water is injected, but it is difficult to continuously provide the sensation that occurs when the water moves even inside the fire window. Therefore, in the present invention, it is possible to provide additional haptic feedback separate from compressed air injection by embedding the
예를 들어, 진동 액추에이터(1410)는 실제 소방 관창에서 물이 이동할 때의 사운드를 기반으로 햅틱 피드백을 생성하여 실제로 물이 이동하는 것과 동일한 느낌의 떨림을 제공할 수 있다. For example, the
이 때, 방수 레버의 조절에 의해 분사되는 압축 공기의 분사량이 많으면 진동 액추에이터(1410)의 진동도 세지고, 방수 레버의 조절에 의해 분사되는 압축 공기의 분사량이 적으면 진동 액추에이터(1410)의 진동도 약해질 수 있다. At this time, when the amount of compressed air injected by the control of the waterproof lever is large, the vibration of the
즉, 진동 액추에이터(1410)는 압축 공기 분사 노즐과 연계하여 동작할 수 있으며, 진동을 통해 압축 공기 분사 노즐에 의한 압축 공기 분사의 감각을 보완하는 역할을 할 수 있다. That is, the
이와 같이 본 발명에서는 압축 공기 분사와 진동 발생을 함께 햅틱 피드백으로 제공함으로써 사용자가 화재 진압 시 물을 분사하는 감각을 보다 실감나게 체험할 수 있도록 VR 컨텐츠를 제공할 수 있다.As described above, in the present invention, by providing both compressed air injection and vibration generation as haptic feedback, VR content can be provided so that the user can more realistically experience the sensation of spraying water when extinguishing a fire.
이 때, 방수 세기와 방사각을 고려하여 햅틱 피드백의 강도를 조절할 수 있다. In this case, the intensity of the haptic feedback may be adjusted in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
예를 들어, 방수 세기가 세면 압축 공기 분사량을 늘리고 진동의 세기를 강하게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. For example, if the waterproof strength is high, the compressed air injection amount may be increased and the haptic feedback may be provided with a strong vibration strength.
다른 예를 들어, 방수 세기에 변화가 없는 상태에서 방사각이 작아지는 경우에도 압축 공기 분사량을 늘리고 진동의 세기를 강하게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.For another example, even when the radiation angle is decreased in a state where the waterproof strength is not changed, the compressed air injection amount may be increased and the haptic feedback may be provided with a strong vibration strength.
또 다른 예를 들어, 방사각에 따른 주수 타입에 따라 각 주수 타입에 적합한 감각을 제공할 수 있도록 진동의 세기 및 종류를 조절할 수도 있다. As another example, the intensity and type of vibration may be adjusted to provide a sense suitable for each type of watering according to the type of watering according to the radiation angle.
또한, 본 발명에 따라 제어되는 권총형 소방 관창 컨트롤러에 대한 전체적인 조작값은 아두니와 같은 임베디드 보드를 기반으로 단순히 0과 1의 디지털 값이 아닌 넓은 범위의 값을 활용할 수 있으며, 이를 기반으로 VR 컨텐츠와 연동될 수 있다. In addition, the overall operation value for the pistol-type firefighter window controller controlled according to the present invention can utilize a wide range of values, not simply the digital values of 0 and 1, based on an embedded board such as Arduino, and based on this, VR content can be linked with
이 때, 본 발명에서는 권총형 소방 관창과 동일한 형태의 컨트롤러를 예시로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기술은 다양한 소방관창 햅틱 컨트롤러 제작에 적용될 수 있다.At this time, the present invention has been described as an example of a controller having the same shape as a pistol-type firefighter window, but the technology according to the present invention can be applied to manufacturing various firefighter window haptic controllers.
이와 같은 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법을 통해 가상 현실 기반의 소방 훈련 시 실제 소방 관창과 같은 형태와 사용성을 유지하면서도 주수 시 반발력과 분사 진동 느낌을 함께 제공할 수 있는 권총형 소방 관창 햅틱 인터페이스 또는 컨트롤러를 제공할 수 있다.A pistol-type firefighting window haptic interface or controller that can provide both a repulsive force and a feeling of spray vibration when pouring water while maintaining the same form and usability as an actual firefighter window during virtual reality-based fire drills through the operation method of the firefighting window haptic interface. can provide
또한, 실제 소방 관창을 이용할 때 느끼는 사용감각을 가상 훈련에서도 사실적으로 표현하기 위한 햅틱 장치가 연계된 소방 관창 햅틱 인터페이스를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a firefighter window haptic interface linked with a haptic device for realistically expressing the sense of use felt when using an actual firefighter window in virtual training.
또한, 가상 현실 컨텐츠를 통한 소방훈련 시 높은 몰입도와 높은 효율의 훈련을 할 수 있도록 할 수 있다.In addition, it is possible to provide high immersion and high efficiency training during fire drills through virtual reality contents.
또한, 가상 현실에서의 소방훈련 시 압축 공기 분사에 의한 공압을 이용하여 실제 수압과 동일한 형태의 감각을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a sense of the same type as actual water pressure by using pneumatic pressure by compressed air injection during fire drills in virtual reality.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 가상 소방훈련을 위한 소방 관창 햅틱 인터페이스 및 그 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applicable to the fire department haptic interface for virtual fire training according to the present invention and the method of operation thereof according to the present invention, but the embodiments are subject to various modifications. All or part of each embodiment may be selectively combined and configured to be achieved.
100: 소방 관창 햅틱 컨트롤러 110: HMD
210: 방수 레버 220: 노즐 조절기
230, 231: UI 조작 스위치 240: 추적 센서
510: 프로세서 520: 메모리
610: 회전형 가변저항 810, 820: 적외선 거리센서
1110: 소방 호스 1210: 압축공기 분사효과 연결피팅
1220: 제어센서전선 관통용 공압튜브 연결피팅
1230: 소방호스 팽창효과 연결피팅 1410: 진동 액추에이터100: firefighter haptic controller 110: HMD
210: waterproof lever 220: nozzle adjuster
230, 231: UI operation switch 240: tracking sensor
510: processor 520: memory
610: rotary
1110: fire hose 1210: compressed air injection effect connection fitting
1220: Pneumatic tube connection fitting for control sensor wire penetration
1230: fire hose expansion effect connection fitting 1410: vibration actuator
Claims (20)
상기 입력값을 저장하는 메모리
를 포함하고,
상기 입력값은
방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함하고,
상기 프로세서는
상기 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단하고,
상기 회전값은
상기 방수 레버를 당김에 따라 상기 회전형 가변저항이 회전하여 변화되는 값에 상응하고,
상기 거리값은
상기 노즐 조절기가 회전하여 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동하는 거리에 상응하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.Obtaining an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type firefighter window controller corresponding to the shape of a handle attached to a firefighter window for virtual fire training, and providing the input value as the VR content, , a processor that provides a haptic feedback corresponding to a spray shape of water sprayed in response to the input value in the VR content; and
memory to store the input value
including,
The input value is
Including the rotation value of the rotary variable resistor provided in the waterproof lever and the distance value of the infrared distance sensor provided in the nozzle regulator,
the processor
It is determined that the greater the rotation value of the rotary variable resistor is, the stronger the waterproof strength of the water sprayed from the VR content is, and the larger the distance value of the infrared distance sensor is, the smaller the radiation angle of the water sprayed from the VR content is determined.
The rotation value is
Corresponds to a value changed by rotation of the rotary variable resistor as the waterproof lever is pulled,
The distance value is
The fire pipe window haptic interface, characterized in that the nozzle adjuster rotates and corresponds to a distance that the pistol-type fire pipe window controller moves in front of or behind the body.
상기 입력값은
상기 회전형 가변저항을 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버, 상기 적외선 거리센서를 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기, ON/OFF 입력을 기반으로 상기 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.The method according to claim 1,
The input value is
A waterproof lever that adjusts the waterproof strength of the water sprayed on the VR content based on the rotational variable resistance, a nozzle adjuster that adjusts the radiation angle of the water sprayed on the VR content based on the infrared distance sensor, and ON/OFF input Firefighter haptic interface, characterized in that it is obtained from a UI operation switch that operates the user interface of the VR content based on the UI operation switch and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation.
상기 프로세서는
상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 상기 햅틱 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.The method according to claim 1,
the processor
Firefighter window haptic interface, characterized in that the haptic feedback is provided by controlling the compressed air injection nozzle and the vibration actuator provided in the pistol-type firefighter window controller.
상기 압축 공기 분사 노즐은
상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.4. The method of claim 3,
The compressed air spray nozzle is
When water is sprayed from the VR content, the fire tube window haptic interface, characterized in that the compressed air is sprayed so as to feel the repulsive force caused by water pressure or the expansion pressure of the fire hose.
상기 진동 액추에이터는
상기 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.4. The method of claim 3,
The vibration actuator is
When water is continuously sprayed on the VR content, the firefighter window haptic interface, characterized in that the vibration is generated to feel the continuous spraying of water.
상기 프로세서는
상기 방수 세기와 상기 방사각을 고려하여 상기 햅틱 피드백의 강도를 조절하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.The method according to claim 1,
the processor
Firefighter haptic interface, characterized in that the intensity of the haptic feedback is adjusted in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
상기 압축 공기 분사 노즐은
상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.5. The method according to claim 4,
The compressed air spray nozzle is
When water is sprayed from the VR content, the fire tube haptic interface, characterized in that the compressed air is sprayed to the injection port of the pistol-type fire tube controller and the fire hose connected to the pistol-type fire tube controller, respectively.
상기 노즐 조절기는 회전을 통해 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능하고,
상기 적외선 거리센서의 거리값은 상기 노즐 조절기가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.3. The method according to claim 2,
The nozzle adjuster is movable to the front or rear of the body of the pistol-type firefighter window controller through rotation,
The distance value of the infrared distance sensor corresponds to the distance the nozzle adjuster moves by rotation.
상기 VR 컨텐츠는
상기 입력값을 기반으로 상기 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스.The method according to claim 1,
The VR content is
Firefighter window haptic interface, characterized in that it provides a screen for each fire situation for the virtual fire drill based on the input value.
상기 입력값을 상기 VR 컨텐츠로 제공하는 단계; 및
상기 VR 컨텐츠에서 상기 입력값에 대응하여 분사되는 물의 분사 형태에 상응하게 햅틱 피드백을 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 입력값은
방수 레버에 구비된 회전형 가변저항의 회전값 및 노즐 조절기에 구비된 적외선 거리센서의 거리값을 포함하고,
상기 햅틱 피드백을 제공하는 단계는
상기 회전형 가변저항의 회전값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방수 세기가 강한 것으로 판단하고, 상기 적외선 거리센서의 거리값이 클수록 상기 VR 컨텐츠에서 분사되는 물의 방사각이 작은 것으로 판단하고,
상기 회전값은
상기 방수 레버를 당김에 따라 상기 회전형 가변저항이 회전하여 변화되는 값에 상응하고,
상기 거리값은
상기 노즐 조절기가 회전하여 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동하는 거리에 상응하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.Acquiring an input value for controlling VR (Virtual Reality) content based on a pistol-type firefighter window controller corresponding to a shape in which a handle is attached to a firefighter window for virtual fire training;
providing the input value as the VR content; and
providing a haptic feedback corresponding to a spray shape of water sprayed in response to the input value in the VR content;
including,
The input value is
Including the rotation value of the rotary variable resistor provided in the waterproof lever and the distance value of the infrared distance sensor provided in the nozzle regulator,
The step of providing the haptic feedback includes:
It is determined that the greater the rotation value of the rotary variable resistor is, the stronger the waterproof strength of the water sprayed from the VR content is, and the larger the distance value of the infrared distance sensor is, the smaller the radiation angle of the water sprayed from the VR content is determined,
The rotation value is
Corresponds to a value changed by rotation of the rotary variable resistor as the waterproof lever is pulled,
The distance value is
The operation method of the fire tube haptic interface, characterized in that the nozzle adjuster rotates and corresponds to a distance that the pistol-type fire tube controller moves forward or backward.
상기 입력값은
상기 회전형 가변저항을 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방수 세기를 조절하는 방수 레버, 상기 적외선 거리센서를 기반으로 상기 VR 컨텐츠 상에서 분사되는 물의 방사각을 조절하는 노즐 조절기, ON/OFF 입력을 기반으로 상기 VR 컨텐츠의 사용자 인터페이스를 조작하는 UI 조작 스위치 및 위치와 방위를 추적하는 6DOF(DEGREES OF FREEDOM)기반의 추적 센서로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.12. The method of claim 11,
The input value is
A waterproof lever that adjusts the waterproof strength of the water sprayed on the VR content based on the rotational variable resistance, a nozzle adjuster that adjusts the radiation angle of the water sprayed on the VR content based on the infrared distance sensor, and ON/OFF input Based on the UI operation switch for manipulating the user interface of the VR content, and a 6DOF (DEGREES OF FREEDOM)-based tracking sensor that tracks the position and orientation, the operation method of the haptic interface of the fire department, characterized in that obtained.
상기 햅틱 피드백을 제공하는 단계는
상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 구비된 압축 공기 분사 노즐 및 진동 액추에이터를 제어하여 상기 햅틱 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.12. The method of claim 11,
The step of providing the haptic feedback includes:
The operation method of the fire tube haptic interface, characterized in that the haptic feedback is provided by controlling a compressed air injection nozzle and a vibration actuator provided in the pistol-type fire tube controller.
상기 압축 공기 분사 노즐은
상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 수압에 의한 반발력이나 소방 호스의 팽창 압력을 느낄 수 있도록 압축 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.14. The method of claim 13,
The compressed air spray nozzle is
When water is sprayed from the VR content, compressed air is sprayed so as to feel the repulsive force by water pressure or the inflation pressure of the fire hose.
상기 진동 액추에이터는
상기 VR 컨텐츠 상에서 물을 연속적으로 분사하는 경우, 물이 연속적으로 분사되는 감각을 느낄 수 있도록 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.14. The method of claim 13,
The vibration actuator is
When water is continuously sprayed on the VR content, a method of operating a firefighter window haptic interface, characterized in that the vibration is generated so as to feel the continuous spraying of water.
상기 햅틱 피드백을 제공하는 단계는
상기 방수 세기와 상기 방사각을 고려하여 상기 햅틱 피드백의 강도를 조절하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.12. The method of claim 11,
The step of providing the haptic feedback includes:
The method of operating a firefighter haptic interface, characterized in that the intensity of the haptic feedback is adjusted in consideration of the waterproof strength and the radiation angle.
상기 압축 공기 분사 노즐은
상기 VR 컨텐츠에서 물을 분사하는 경우, 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 분사구와 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러에 연결된 소방 호스로 각각 압축 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.15. The method of claim 14,
The compressed air spray nozzle is
When water is sprayed from the VR content, compressed air is sprayed through the injection port of the pistol-type fire tube controller and the fire hose connected to the pistol-type fire tube controller, respectively.
상기 노즐 조절기는 회전을 통해 상기 권총형 소방 관창 컨트롤러의 몸체 전방 또는 몸체 후방으로 이동 가능하고,
상기 적외선 거리센서의 거리값은 상기 노즐 조절기가 회전에 의해 이동하는 거리에 상응하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.13. The method of claim 12,
The nozzle adjuster is movable to the front or rear of the body of the pistol-type firefighter window controller through rotation,
The distance value of the infrared distance sensor corresponds to the distance the nozzle adjuster moves by rotation.
상기 VR 컨텐츠는
상기 입력값을 기반으로 상기 가상 소방훈련을 위한 화재 상황별 화면을 제공하는 것을 특징으로 하는 소방 관창 햅틱 인터페이스의 동작 방법.12. The method of claim 11,
The VR content is
The operation method of the fire department window haptic interface, characterized in that the screen for each fire situation for the virtual fire drill is provided based on the input value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200140346A KR102433823B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Haptic interface of fire-fighting nozzle for virtual fire-fighting training and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200140346A KR102433823B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Haptic interface of fire-fighting nozzle for virtual fire-fighting training and method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220055845A KR20220055845A (en) | 2022-05-04 |
| KR102433823B1 true KR102433823B1 (en) | 2022-08-19 |
Family
ID=81584030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200140346A KR102433823B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Haptic interface of fire-fighting nozzle for virtual fire-fighting training and method thereof |
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Citations (1)
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| JP2019187707A (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社横井製作所 | Firefighting simulation experience device |
Family Cites Families (4)
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| KR102139167B1 (en) * | 2014-03-18 | 2020-07-29 | 삼성전자주식회사 | A cleaning apparatus and control method thereof |
| KR101910529B1 (en) * | 2016-01-28 | 2018-10-22 | 엠더블유엔테크 주식회사 | Virtual Reality System for Fire Safety |
| KR102059439B1 (en) * | 2018-03-10 | 2019-12-26 | 임성호 | Indoor fire hydrant for fire prevention education |
| KR102349572B1 (en) | 2018-07-20 | 2022-01-11 | 한국전자기술연구원 | Indoor Fire Hydrant Injection Nozzle Interface using a Vibe Tracker and an IMU Sensor for a Room Scale Virtual Reality |
-
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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