KR102465697B1 - National Competency Standards based Construction Machine Bulldozer Training System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 VR 영상기술을 활용하여 건설기계 불도저의 실습교육을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있고, 건설기계 불도저의 조종 현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작, 실습함으로써 안전한 환경에서 위험을 줄이고, 훈련된 데이터를 재가공하고, 이 데이터를 3D를 이용 실시간 분석하고, 훈련기간 단축과 실습교육 비용절감을 통해 교육기관 경쟁력의 기반을 마련할 수 있고, 실제 건설기계 불도저의 운용 환경을 재현한 VR HMD 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감 등을 몸으로 체험할 수 있으며, 불도저의 운동 현상도 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능한 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육시스템을 제공한다.The present invention is a new alternative that can supplement and reinforce the practical education of the construction machine bulldozer by using VR image technology. By adding experiential and practical education to the training guidelines of the National Service Competency Standard (NCS) in actual equipment education, sufficient practice for pilots By providing education, it is possible to improve the learning effect, to compensate for the insufficient job ability through safe practical training, and to implement a virtual environment similar to the control site of a construction machine bulldozer by computer simulation, and a virtual object fused with hardware can be realized. It is possible to reduce risks in a safe environment by manipulating and practicing like The VR HMD simulator, which reproduces the operating environment of a real construction machine bulldozer, can be used for hands-on training to obtain a pilot's license, and the real controller can be applied to experience the feeling of operation. In particular, by applying the VR HMD to respond to the operator's active actions, the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system that can be immersed like a real situation is provided.
Description
본 발명은 국가직무능력표준(NCS)을 기반으로 하며, 건설기계의 하나인 불도저에 대한 실습교육을 시행하는데 VR 영상장비를 활용하여 보다 간편하고, 현실적인 실습교육을 하는 기술 분야에 대한 것이다. 또한 이 실습교육을 실제 불도저 기계에 의한 실습의 일부 시간을 영상기계로 대체하는데 관한 기술 분야이다. 더 상세하게는 국가직무능력표준(NCS) 기반 교육지침에 의해서 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하며, 이를 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템 분야이다. The present invention is based on the National Competency Standards (NCS), and relates to a technical field that provides more convenient and realistic practical training using VR video equipment to implement practical training for a bulldozer, one of construction machinery. Also, this practical training is a technical field about replacing some of the time of practice by real bulldozer machine with video machine. In more detail, it is a field of construction machinery bulldozer practice education system based on the National Competence Standards (NCS) that provides sufficient practical education to pilots according to the National Competency Standards (NCS)-based training guidelines and can compensate for insufficient job skills.
건설기계에 관한 수요의 증가는 매년 늘어나는 추세에 있으며, 또 이를 배우려는 교육수요 역시 매우 크게 증가하는 추세이다. 건설기계 특히 불도저는 도로의 신설, 농로나 임야의 작업로 건설ㅊ에 매우 활발하게 쓰이며, 서해안 간척사업 등에도 매우 크게 쓰이고 있다.The demand for construction machinery is increasing every year, and the demand for education to learn it is also increasing significantly. Construction machinery, especially bulldozers, are very actively used in the construction of new roads, farm roads and forests, and are also widely used in the West Coast reclamation project.
이를 관리하는 실습교육은 국가직무능력표준에서는 건설기계 운전을 Level 2(기초능력) 단계에서 이론교육과 실습교육을 이수하도록 하는데, 그중 10% 약 39시간의 실 장비를 통한 실습 교육시간을 규정하고 있으며, 훈련시설 정의로 강의실 1명당 1.5㎡, 구조실습실 1명당 3.0㎡, 운용실습 1명당 15㎡, 단 실습장비에 대한 보유규정 없어 현장의 실습교육은 매우 열악하게 이루어진다.As for the practical education to manage this, the National Job Competency Standard requires that students complete theoretical education and practical education in Level 2 (basic competence) for construction machinery operation. By definition of a training facility, 1.5 m2 per lecture room, 3.0 m2 per person in rescue practice room, 15 m2 per person in operation practice.
또한 건설기계 운전은 터파기, 깎기, 상하차, 쌓기, 메우기의 교육과정이 있고, 불도저는 도로신설, 도로보수, 땅 메우기 등의 교육실습이 있으나, 실 교육상 사고발생 빈도가 높고, 장비 확보의 어려움으로 실습교육이 제한적이고, 충분하게 이루어지지 않는 실정이다. In addition, there are training courses for driving construction machinery such as digging, mowing, loading and unloading, stacking, and backfilling, and for bulldozers, there are educational practices such as new road construction, road repair, and land filling. As a result, practical training is limited and insufficient.
이러한 이유 때문에 최근 시뮬레이터를 활용해서 실습교육을 진행하거나, 이를 대체하는 시도가 많이 생기고 있으나, 현실적으로, 개발비가 높고 콘텐츠의 다양성부족으로 어려움을 겪고 있는 실정이다For this reason, many attempts have recently been made to conduct practical education using simulators or to substitute them.
그에 따라 국가직무능력표준(건설기계운전.정비)에 맞는 실습교육을 제공하기 위한 보완방법으로 실장비의 운용 느낌에 가까운 실습교육의 현실과 거의 동일하게 교육이 가능한 시뮬레이터 교육을 필요로 한다. Accordingly, as a complementary method to provide practical education that meets the national job competency standards (operation and maintenance of construction machinery), simulator education that can be taught almost identically to the reality of practical education close to the feeling of operating real equipment is required.
선행특허 1은 비즈니스 모델의 제휴를 통해 확보된 CP 그룹에게 가상공간이 될 월드를 제공하고 기본적인 학습 콘텐츠 예제 및 개발도구 교육을 제공함으로써, 기 생산된 학습 데이터 및 신규 생산된 학습 데이터를 개설된 가상공간에 주어진 NPC(Non-player character)에게 제공하여 교육자에게 제공하거나, 월드의 한 부분에 학습장을 제작 또는 제공 받아 CP(Contents Provider) 그룹이 직접 학습 콘텐츠의 서비스를 진행할 수 있게함으로써 소비자에게 다양한 학습 콘텐츠를 사이버공간의 시장경쟁을 통하여 제공할 수 있는 가상현실 교육 시스템 제작 도구 및 방법이 기재되어 있다.
위 선행특허 1은 사이버 공간에서 학습하는 구성으로, 직접 시뮬레이터를 통해 건설기계를 실제와 유사한 환경의 교육 환경을 통해 실습할 수 있는 교육환경을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
선행특허 2는 저가의 카메라를 통해 작업에 필요한 영상을 구현하고, 입체 음향 효과를 제공하여 음향에 의한 주위 환경을 입체적으로 느낄 수 있도록 하여 조작을 용이하게 함으로써 비숙련자도 조작을 용이하게 수행할 수 있도록 하여, 수중 건설용으로 새롭게 개발되는 경작업용 원격제어로봇(ROV: Remotely Operated Vehicle)의 작업 능률과 범위를 현저히 향상시키고, 인건비를 절감시킬 수 있도록 하는 수중 작업용 원격제어로봇 시스템 및 그 제어 방법이 기재되어 있다.
선행특허 2도 실제 수중 로봇을 탑승공간이 구현된 원격지에서 조종할 수 있도록 하는 구성으로, 실제 수중 로봇을 움직이게되므로, 실제 장비가 구비되지 않으면 사용이 불가능하며, 교육을 위한 환경이 아니라 실제 작업을 위한 환경을 구비하는 것이므로, 실습 교육을 하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 위와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위해서는 영상장비를 활용해서 현실감과 거의 비슷한 수준이며, 국가직무능력표준(NCS) 교육지침에 맞는 VR 영상장비를 활용한 건설기계 교육시뮬레이터를 만들 필요성을 가지게 되었다. 이의 교육으로 실제 현장에서 느끼는 장비부족, 교육시간부족에 대한 해결해야할 과제를 가진다. In the present invention, in order to solve the problems of the prior art as described above, it is necessary to make a construction machine education simulator using VR image equipment that is at a level almost similar to reality by using image equipment, and meets the National Competency Standards (NCS) education guidelines. became With this education, there is a task to be solved for the lack of equipment and training time felt in the actual field.
조종사에게 충분한 실습교육을 제공하고, 안전한 실습교육을 할 수 있으며, 건설기계 조종 현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작실습하게 할 과제도 가진다. It is possible to provide sufficient practical education to pilots, to provide safe practical education, and to implement a virtual environment similar to a construction machine operation site through computer simulation, and to practice operation of a virtual object fused with hardware as if it were real.
또 실제 불도저의 운용 환경을 재현한 VR 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 건설기계의 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능한 국가직무능력표준(NCS) 기반 불도저의 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템을 제공하는데, 그 해결과제가 있다. In addition, the VR simulator, which reproduces the operating environment of the real bulldozer, is used for practical education and training for obtaining a pilot's license to simulate the actual situation of a real construction machine. It provides an immersive National Competency Standard (NCS)-based bulldozer training system based on the National Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer, and there is a solution to that.
위의 과제를 해결하기 위해 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템은In order to solve the above tasks, the National Competency Standards (NCS)-based construction machinery bulldozer practice education system is
가상현실 기반의 체험형 건설기계용 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생한 가상현실 기반 체험 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리하는 통제실(100);It receives virtual reality-based experience data generated from a plurality of
상기 건설기계 교육학원의 통제실(100)과 연동되어 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감을 몸으로 체험할 수 있으며, 건설기계의 운동 현상도 실제 상황을 구현하되, VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제상황에 몰입이 가능하도록 하는 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202), 상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202) 각각은, The VR HMD (Virtual Reality Head Mounted Display) simulator, which reproduces the actual operation environment of the construction machine by interlocking with the
상기 통제실(100)과 통신하는 통신모듈(210)과, 훈련하고자 하는 건설기계의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220), 상기 저장부(220)에 저장된 데이터는 상기 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되며, 상기 시뮬레이터의 저장부(220)에서는 삭제되고, 새로운 안전기준 정보가 주기적으로 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 업데이트되며, 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는, 시뮬레이터에 필요한 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 분석 관리하는 운용서버(310)와, 전송된 데이터를 1차 저장하는 DB서버(320), 빅데이터연산부(330)를 통해 분석된 데이터를 저장하고, 업데이타된 안전기준정보를(340), 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 운용과 대응시간 상황을 도출하는 DB서버를 포함하여 구성되며, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 실질적인 시뮬레이션을 진행하고, 시뮬레이션과정을 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 상기 시뮬레이터의 작동부분으로, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 상기 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250)와, 상기 작동부(250)의 작동부의 각 요소 값이 사고발생시 미리 설정된 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람을 화면상에 표시하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성되고, 상기 건설기계 교육학원의 실장비 교육에서 체험형, 실습교육에 상기 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 가상교육(VRT, Virtual Reality Training)을 추가하여 조종사에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완하도록 하며, 학습자의 정보와 콘텐츠 운영에서 발생하는 데이터를 수렴하는 실습교육 시스템 서버(300),와 인터넷으로 정보를 관리하고 제공하는 것을 제공하고, A
또한, 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서, 건설기계의 기종 및 기종 선택에 따른 버킷의 종류, 버킷의 용량, 어테치먼트를 선택하는 구성부(10)와, 성토종류, 성토의 밀도, 덤프차량 최종 디스플레이 선택의 상기 구성부(10)의 지형, 기후, 온도, 돌발 이벤트을 체험하기 위한 환경부(20);In addition, in the National Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system, the
상기 건설기계의 기종 선택에 따른 시뮬레이터 작동을 측정하는 작동부(30)와, 상기 작동부(30)의 상기 작동부에 대한 시뮬레이터 주행체의 기울기, 이동물체 충격감지, 고정물체 충격감지, 지면 마찰력, 작업안전선 접촉감지 버킷 뮬량 감지 및 이벤트 대응 반응시간을 검출하는 검출부(40) 및 The
상기 검출부(40)의 검출결과에 따라 상기 시뮬레이터 주행체의 전복, 전락, 협착, 충돌 및 바퀴깔림, 마찰력상실, 엔진 정지, 감전을 포함하는 결과를 측정하는 결과부(50)를 더 포함하는 특징으로 하며, 또 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템은 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)는 훈련하고자 선택한 건설기계의 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 조종사의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 상기 저장부(220)에 기록함을 특징으로 하며, 또 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템은 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는 상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)의 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)의 통신모듈을 통해 상기 통제실(100)의 상기 전송부(140)를 거쳐 사용자의 수행결과 평가가 전송되면 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 상기 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역단위로 랭킹화하고, 상기 전국이나 지역단위 랭킹 정보는 건설기계 회사 서버(400)나 취업관련 공공기관 서버(500), 중소기업 서버, 중장비 사업자나 개인사업자 단말기(600)에 제공되며, 상기 실습시간이 충족되면 상기 국가직무능력표준(NCS, national competency standards) 서버로 상기 사용자의 운전연습시간 충족을 통보함을 특징으로 하는 것을 해결수단으로 한다.According to the detection result of the
본 발명은 첫째, NCS 교육 모듈기반 기초작동 방법에 대해 실습교육 시뮬레이션이 가능한 효과가 있다.The present invention, first, has the effect of enabling practical training simulation for the basic operation method based on the NCS education module.
둘째, 실장비 운용시에는 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려움에 반해 시뮬레이터 운용으로 운전데이터에 대한 기록이 가능하여 저장된 데이터를 분석하여 교육자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑하여, 안전교육의 선교육에 활용함으로써 운전자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있는 효과가 있다.Second, while it is difficult to obtain objective data due to oral training in operation of actual equipment, it is possible to record driving data by operating a simulator, so it is possible to analyze the stored data to analyze the behavior that causes safety accidents to the educator, and to repeat it in the safety education curriculum. It has the effect of quickly compensating the driver's wrong operating habits by mapping it and using it for the safety training prior to training.
셋째, 설치 공간이 작으며, 내연기관 비사용, 예열 및 교육장소 준비 시간 등 운용 전 대기시간이 없기 때문에 공해발생이 없으며, 유류 및 소모품의 유지관리비용을 혁신적으로 낮출 수 있는 효과가 있다.Third, since the installation space is small, there is no waiting time before operation such as non-use of the internal combustion engine, preheating and preparation time for training place, there is no pollution, and it has the effect of innovatively lowering the maintenance cost of oil and consumables.
넷째, VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러를 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높은 효과가 있다.Fourth, by applying VR HMD, you can escape from the limited environment provided by the existing monitor method and immerse yourself in a wide range of real situations that respond to the operator's active actions, and prevent safety accidents and diversify contents by conducting education tailored to the situation in VR. It is possible to increase the responsiveness, and by applying the actual controller to experience the feeling of operation with the body, the educational effect is high by conducting the practice.
다섯째, 산업적으로 본 실증사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업군에 적용될 수 있는 확장성을 제공하는 효과가 있다.Fifth, the VR and HMD technologies used in this demonstration project industrially have the effect of providing scalability that can be applied to various derivative industries.
여섯째, VR 장비와 관련 소프트웨어 및 시뮬레이션을 위한 알고리즘, 사용자관리 시스템 등이 결합된 융합기술 제품으로, 국내외 경쟁사 대비 유일하게 HMD를 채용하였으며, 타기종 확장성과 가격 경쟁력이 우수하여 고가로 수입되고 있는 해외 솔루션의 수입대체 효과와 함께 세계 시장을 주도할 수 있는 기회를 마련할 수 있는 효과가 있다.Sixth, it is a convergence technology product that combines VR equipment, related software, algorithms for simulation, and user management system. It is the only product that employs HMD compared to domestic and foreign competitors. Along with the import substitution effect of the solution, it has the effect of creating an opportunity to lead the global market.
일곱째, 조종면허 교육생의 입장에서는 불도저 조종에 친숙함으로써 면허 취득이 용이하고, 사고상황 시뮬레이션을 통해 안전의식 고취 및 위기대응력이 향상 되는 효과가 있다.Seventh, from the perspective of piloting license trainees, it is easy to obtain a license because they are familiar with the bulldozer operation, and it has the effect of raising safety awareness and improving crisis response ability through accident situation simulation.
여덟째, 건설기계 중장비 조종사 실습교육을 위한 VR HMD가 적용된 가상실습 시스템으로 산업현장에서 사용되는 불도저를 조종하는 동안, 콘트롤러 조작을 통해 작동되는 건설기계의 운동 현상을 실제 상황과 유사하게 시뮬레이션하고, 이를 현실감 있게 체감할 수 있도록 센서, 영상, 음향, 구동데이터 알고리즘 등의 융합을 통해 VR을 제공하며, 실습시 조종사의 운용 상황을 기록하고 평가할 수 있는 등 기존 실장비 실습교육 대비 유지관리가 용이하고, 경제적인 실습교육 보완 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.Eighth, it is a virtual practice system applied with VR HMD for practical training of heavy equipment pilots in construction equipment. While controlling a bulldozer used in an industrial field, it simulates the motion phenomenon of a construction machine operated through controller operation similar to the real situation, and VR is provided through the convergence of sensors, images, sound, and driving data algorithms so that you can experience it realistically. It has the effect of providing an economical practice education supplement system.
도 1은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 시스템운용과 생성된 데이터정보의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 성토의 밀도에 따른 마찰력과 성토가 쌓이는 높이에 대한 경사각을 나타낸 표이다.
도 3은 안전기준 결과도출을 위한 지형의 마찰계수를 나타낸 표이다.
도 4는 지형형태의 여러 가지 조건을 나타낸 표이다.
도 5는 건설기계 불도저의 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 6내지 도 13은 건설기계 불도저 실습교육 시스템을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템의 기능 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 평가를 위한 불도저 운행중 발생하는 이벤트와 평가진행 흐름도이다.
도 16은 불도저에 대한 실습교육에 필요한 시뮬레이터의 위치기반 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 VR 운용 시뮬레이터의 데스크를 이용한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 18은 건설기계 실습교육 시스템에서 타워크레인 작동 메커니즘을 구현한 사실적인 실습을 설명하기 위한 도면이다.
도 19와 도 20은 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 시뮬레이터를 이용한 실습시 모션센서에 의해 감지되는 HMD의 시선처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명 제2실시예에 따른 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 전면부를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 후면부를 나타낸 도면이다.
도 23 내지 도 25는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 조종기 마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 26 및 도 27은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 핸들마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 28은 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육 시스템의 가공된 데이터 제공 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 29는 건설기계 불도저 실습교육의 안전교육 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 30은 건설기계 불도저 실습교육의 돌발 이벤트 발생을 평가하기 위한 흐름도이다.
도 31은 제3실시예의 실습교육의 연습을 통해 직무능력을 배양하는 단계의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 32는 제3실시예에 따른 가상실습공간의 불도저 운전 공간을 나타낸 도면이다.1 is a view for explaining the flow of data information and the system operation of the construction machine training based on the National Competency Standard (NCS) according to the present invention.
2 is a table showing the friction force according to the density of the embankment and the inclination angle with respect to the height at which the embankment is piled up.
3 is a table showing the friction coefficient of the terrain for deriving a safety standard result.
4 is a table showing various conditions of the topography.
5 is a block diagram for explaining an embodiment of the training system for the construction machine bulldozer.
6 to 13 are diagrams for explaining the construction machine bulldozer training system in more detail.
14 is a view for explaining the functional configuration of the National Competency Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system.
15 is a flowchart illustrating an event occurring during operation of a bulldozer for evaluation and an evaluation progress.
16 is a view for explaining the location-based function of the simulator required for practical education for the bulldozer.
17 is a view showing an embodiment using the desk of the VR operation simulator used in the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the first embodiment.
18 is a view for explaining realistic practice implementing the tower crane operating mechanism in the construction machine training system.
19 and 20 are diagrams for explaining the gaze processing of the HMD detected by the motion sensor during the practice using the simulator in the NCS-based construction machine bulldozer practice education system.
21 is a view showing the front part of the simulator used in the construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention.
22 is a view showing the rear part of the simulator used in the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention.
23 to 25 are diagrams illustrating an embodiment of a manipulator mount of a simulator used in the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention.
26 and 27 are diagrams illustrating an embodiment of a handle mount of a simulator used in the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention.
28 is a block diagram for explaining an embodiment of providing processed data of the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine practice education system according to the second embodiment.
29 is a flowchart for explaining a safety education method of the construction machine bulldozer practice education.
30 is a flowchart for evaluating the occurrence of a sudden event of the construction machine bulldozer practice education.
31 is a flowchart illustrating a process of cultivating job competency through practice training according to the third embodiment.
32 is a diagram illustrating a bulldozer operating space in a virtual practice space according to the third embodiment.
이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 중심으로, 이래에서 상세하게 설명하면 다음과 같다.Focusing on the accompanying drawings, the specific content for carrying out this invention will be described in detail from the following.
도 1은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 실습교육의 시스템운용과 생성된 데이터정보의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the flow of data information and the system operation of the construction machine training based on the National Competency Standard (NCS) according to the present invention.
국가직무능력표준(NCS, national competency standards)은 산업현장에서 직무를 수행하기 위해 요구되는 지식기술소양 등의 내용을 국가가 산업부문별수준별로 체계화한 것으로, 국가적 차원에서 표준화한 것을 의미한다.National competency standards (NCS) refer to the national systematization of the knowledge and skills required to perform duties in industrial fields by the level of each industry sector and standardized at the national level.
이러한 국가직무능력표준(NCS)는 자격기본법 (제2조제2호) '국가직무능력표준이란 산업현장에서 직무를 수행하기 위하여 요구되는 지식기술소양 등의 내용을 국가가 산업부문별수준별로 체계화한 것을 말한다.'라고 규정되어 있다.The National Competency Standards (NCS) are defined in the Framework Act on Qualifications (
건설기계 NCS 학습모듈은 산업현장에서 건설기계를 운전직무를 수행하기 위한 지식 기술 소양 등의 내용을 초급, 중급, 상급에게 필요한 운용능력을 학습하는 방법을 정의한 것으로 국가에서 해당 실무운용에 필요한 능력을 충분히 확보할 수 있도록 이론 및 실기로 학습할 수 있다.The Construction Machinery NCS Learning Module defines a method to learn the operational skills necessary for beginners, intermediates, and seniors in the knowledge and skills required to perform the job of operating construction machines at industrial sites. You can learn theory and practice so that you can secure enough.
학습단계는 1 ~ 5단계로 세분화 되어 있고, 본 발명은 학습모듈 분야 중 건설기계 불도저의 운전에 대한 것이다.The learning stage is subdivided into
초급은 교육모델은 1, 2단계로 기초적인 조작 및 정비 건설기계 불도저 운용에 필요한 환경인지 및 수신호 그리고 안전관리법규 등을 수직하는 수준이다.In the beginner level, the education model is
중급 교육모델은 3단계로 실무작업에 필요한 작업규정으로 장비의 이동과 해당 환경에서 작업운영에 관한 학습 모듈이다.The intermediate education model is a learning module about the movement of equipment and operation in the environment as work rules necessary for practical work in three steps.
고급 교육모델은 4단계로 중급 실무작업에서 더운 세밀한 실무를 수항할 수 있는 운전 능력에 관한 학습 모듈이다.The advanced education model is a learning module about driving ability that can handle hot and detailed practical work in intermediate practical work with 4 levels.
특급 교육모델인 5단계는 실무적 지식을 타인에게 전달할 수 있는 정도의 학습모듈이다.
현 특허 관련된 학습은 1,2,3단계의 학습모듈로써 초급자에게 필수적으로 필요한 기능지식 소양으로써 장비의 기초적인 작동방법, 환경인지, 안전교육을 주 내용으로 한다.The current patent-related learning is a learning module of the 1st, 2nd, and 3rd stages, and the main contents are basic operation methods of equipment, environmental awareness, and safety education as essential functional knowledge knowledge for beginners.
이론교육은 현재 멀티미디어 교육을 통해 충분한 학습을 제공하고 있으나, 실습은 실장비를 이용한 교육으로 초급자는 장비에 대한 기초지식이 없는 상황으로 현재 실장비를 이용한 실습교육으로 안전사고의 위험에 노출되기 쉽고, 실습교제(실장비)의 부족으로 인해 실습교육을 충분히 제공 받지 못하고 있는 실정으로 이를 보완할 수 있는 시뮬레이터 실습을 적용할 수 있도록 하였다.Although theoretical education is currently providing sufficient learning through multimedia education, practical training is education using actual equipment, and beginners do not have basic knowledge of equipment. However, due to the lack of practical training materials (actual equipment), practical education is not sufficiently provided.
그리고 실습보완 교제의 조건으로는, NCS 실습 1, 2 단계 학습모듈에 규정되어 있는 장비의 이동, 상차, 소운반, 평탄작업 등을 학습할 수 있는 훈련기준 커리큘럼과 초급단계의 직무능력을 평가할 수 있는 평가 항목으로 자격증 시험을 기준으로 하는 평가(제공도면)를 제공해야 한다(도 5a 참조).And, as a condition of the practice supplementary fellowship, it is a training standard curriculum that can learn the movement of equipment, loading and unloading, small transportation, flat work, etc. specified in the 1st and 2nd stage of NCS practice learning module, and As an evaluation item, an evaluation (provided drawing) based on the certification exam must be provided (refer to FIG. 5A).
또한 실장비를 운용함에 앞서 레버나 조이스틱을 직접 작동시켜 가상공간의 장비를 운용함으로써 기초적인 작동방법을 숙지하여 장비 오작동으로 인해 발생할 수 있는 안전사고 발생과 장비 수명을 단축시키는 불필요한 운전을 예방할 수 있다.In addition, by operating the equipment in the virtual space by directly operating the lever or joystick before operating the actual equipment, you can learn the basic operation method to prevent safety accidents that may occur due to equipment malfunction and unnecessary operation that shortens the equipment lifespan. .
기존 모니터방식의 단점인 고정시선 처리방법은 사실적인 조종느낌을 방해하는 가장 큰 요소로 이를 해결할 수 있는 헤드 트렉킹 방식의 센서를 이용하는 HMD형 사용자 위치기반 추적 시스템을 적용하여 상하좌우 전후를 실시간으로 시점을 제공해야 한다.The fixed gaze processing method, which is a disadvantage of the existing monitor method, is the biggest factor that interferes with the realistic feeling of control, and the HMD-type user location-based tracking system using the head tracking type sensor is applied to solve this problem in real time. should provide
실장비 운용에 발생되는 과도한 유지관리비용을 줄일 수 있는 방법을 제공하여 현재 문제를 야기하는 실습교제의 부족한 제공을 반복하지 않도록 실내 운용이 가능하며, 설치공간이 적고, 운영이 편리하며, 친환경적인 시스템을 공급해야 한다.It provides a way to reduce the excessive maintenance cost incurred in the operation of actual equipment, so that it does not repeat the insufficient provision of practical training that causes current problems, and it is possible to operate indoors. system must be supplied.
그리고 운전자의 학습관리를 위한 운용데이터를 확보하고 관리자를 통한 통제가 가능해야 한다.In addition, it should be possible to secure operational data for driver's learning management and to control it through a manager.
본 발명은 첨단 기술을 활용하여 건설기계 실습교육(조종훈련)을 보완, 강화할 수 있는 새로운 대안으로 실장비 교육에서 체험형, 실습교육을 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 추가함으로써 운전자에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완할 수 있다. The present invention is a new alternative that can supplement and reinforce construction machine practice education (pilot training) by utilizing advanced technology. It is possible to improve the learning effect by providing practical training, and to compensate for the lack of job competency through safe practical training.
또한, 건설기계 불도저 운전현장과 유사한 가상환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현, 하드웨어와 융합된 가상의 물체를 실제처럼 조작, 실습함으로써 안전한 환경에서 위험을 줄이고, 훈련기간 단축과 실습교육 비용절감을 통해 교육학원 경쟁력의 기반을 마련할 수 있게 된다.In addition, a virtual environment similar to a construction machine bulldozer operation site is implemented through computer simulation, and virtual objects fused with hardware are manipulated and practiced as if they were real, thereby reducing risks in a safe environment, shortening the training period and reducing the cost of practical education. It can lay the foundation for competitiveness.
그리고 실제 건설기계 불도저의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감 등을 몸으로 체험할 수 있으며, 실제 상황과 유사하게 구현하며, 특히 VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제 상황처럼 몰입이 가능하도록 한다. In addition, the VR HMD (Virtual Reality Head Mounted Display) simulator, which reproduces the operating environment of a real construction machine bulldozer, is used for hands-on training to obtain a pilot's license, and you can experience the feeling of operation by applying a real controller. and, in particular, by applying a VR HMD to respond to the operator's active actions, immersion is possible like a real situation.
본 발명은 이와 같이 NCS 교육 모듈기반 기초작동 방법에 대한 실습교육 시뮬레이션이 가능하다는 장점이 발생된다.The present invention has the advantage that it is possible to simulate the practical training for the basic operation method based on the NCS education module as described above.
이를 종래 기술의 문제점인 표 1과 본 발명에 따른 효과를 나타내는 표 2를 통해 비교하면,Comparing this through Table 1, which is a problem of the prior art, and Table 2, which shows the effect according to the present invention,
과 같이 대비할 수 있다.can be prepared with
특히 표 3에서는 현 실습교육의 문제점과 본 발명 국가직무능력표준(NCS) 기반 실습교육의 필요성을 쉽게 알 수 있다.In particular, in Table 3, it is easy to see the problems of current practical education and the need for practical education based on the National Competency Standards (NCS) of the present invention.
도 3는 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 로우더 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.3 is a block diagram for explaining an embodiment of the National Competency Standard (NCS)-based construction machine loader training system according to the first embodiment of the present invention.
본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템의 실시예는 NCS 학습모듈로, 실증진행교육학원에 설치될 수 있는 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 통제실(학원서버)(100), 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202) 및 실습교육 시스템 서버(300)로 구성된다. An embodiment of the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system according to the first embodiment of the present invention is an NCS learning module, which can be installed in the demonstration progress education institute, and as shown in FIG. 3, the control room ( academy server) 100 , a plurality of
여기서, 통제실(100)은 시뮬레이터 관제부(110)와 통제실 제어부(120)와 통신모듈(130) 및 전송부(140)로 구성된다.Here, the
상기 통제실(100)은 시뮬레이터의 가동상태를 통합 관리하는데, 통제실 제어부(120)를 통해 시뮬레이터 관제 관리를 수행하고, 시뮬레이터 실행 관리를 수행하는 시뮬레이터 관제부(110)를 제어하며, 통신모듈(130)을 통해서는 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생한 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리한다. The
상기 복수의 시뮬레이터 중 시뮬레이터1(200)는 통신모듈(210), 저장부(220), 훈련평가 시나리오 생성부(230), 시뮬레이션 연산부(240), 작동부(250) 및 화면 표시부(260)로 구성된다.The
상기 통신모듈(210)은 통제실(100)과 통신하며, 저장부(220)는 훈련하고자 하는 기계의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상 등이 기록된다. 저장부(220)에 저장된 데이터는 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되며, 시뮬레이터1(200)의 저장부(220)에서는 삭제되고, 새로운 안전기준 정보가 주기적으로 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 업데이트 된다. The
상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)는 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정한다. 기계작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정한다. 그리고 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부(220)에 기록한다.The training evaluation
이러한 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서 시나리오 생성의 불도저 운전은 따라하기 훈련 통해 불도저를 처음 운전하는 사용자가 구분동작을 가상공간에서 구분동작을 반복 숙달할 수 있고, 연습 훈련 시나리오를 따라 연속동작을 연습하여 직무능력을 반복 숙달하고, 평가 훈련 시나리오를 따라 발생된 이벤트를 절대적으로 평가하여 사용자의 직무능력을 배양하는 동시에 정량평가를 도출하게 된다.The bulldozer driving of the scenario generation in the training evaluation
상기 시뮬레이션 연산부(240)는 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 실질적인 시뮬레이션을 진행한다. 시뮬레이션 과정은 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송한다.The
상기 작동부(250)는 시뮬레이터1(200)의 작동부분으로, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력 등을 수행한다.The
상기 화면 표시부(260)는 작동부의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람을 화면상에 표시한다.The
예를 들어 데이터 분석으로 얻어진 결과 도출값 중 전복 사고의 유형값에 근접할 경우. "전복 위험성 감지"를 표시하고, 미리 설정된 안전기준표의 사고발생 분포값을 표시하며, 운전자의 각 작동값을 표시부에 연동하여, 사고 발생 분포값을 기준으로 운전자의 작동값의 위치를 비교하여 안전/경고/위험 여부를 화면 표시부(260)에 표시한다. For example, when the result obtained from data analysis is close to the type value of a rollover accident. “Rollover risk detection” is displayed, the accident occurrence distribution value of the safety standard table set in advance is displayed, and each operation value of the driver is linked to the display unit, and the position of the operation value of the driver is compared based on the accident occurrence distribution value to ensure safety. /Warning/Danger is displayed on the
상기 건설기계 불도저 실습교육 시스템 서버(300)는 기본적으로는 운영서버(310)와 DB서버(320)로 구성되지만 이에 더해 빅데이터연산부(330)과 안전기준정보(340)와 연동되어 동작된다.The construction machine bulldozer practice
이러한 상기 건설기계 불도저 실습교육 시스템 서버(300)는 각 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는데, 시뮬레이터 학습을 통한 최적의 효과적인운용방법과 안전운용에 가장 근접한 결과치를 도출한다.The construction machine bulldozer practice
이때, 상기 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 운용하는 운용서버와 연동하는 DB서버(320)에서는 빅데이터연산부(330)를 통해 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 도출하고 도출된 데이터를 시각적으로 변환하여 인터넷을 통해 제공된다.At this time, in the
예를 들어 상기 시뮬레이터를 통한 연습에서, 지형의 경우에는 평탄한 지형, 비탈지형, 모래지형, 흙 지형, 자갈지형, 시멘트 지형, 아스팔트 지형, 탄재 지형, 빙판지형, 다져진 눈 지형, 푸석한 눈 지형 등을 체험하게 된다. 이러한 지형은 상황에 따라 단일지형과 혼합된 형태로 존재할 수 있으며 그 비율에 따라 마찰계수가 변화되어 운용에 영향을 준다.For example, in the practice through the simulator, in the case of terrain, flat terrain, slope terrain, sand terrain, soil terrain, gravel terrain, cement terrain, asphalt terrain, carbonaceous terrain, icy terrain, compacted snow terrain, crumbly snow terrain, etc. will experience Such terrain may exist in a mixed form with a single terrain depending on the situation, and the friction coefficient changes according to the ratio, affecting operation.
그리고 기후로는 눈, 비, 맑음, 구름, 안개, 바람 등을 체험하게 되는데, 환경을 시각적으로 표현하며, 눈/비/맑음/구름 등은 마찰계수의 영향을 주는 요소이다.In addition, as the climate, people experience snow, rain, clear weather, clouds, fog, wind, etc., which visually express the environment, and snow/rain/sunny/clouds are factors that affect the coefficient of friction.
한편, 돌발 이벤트로는 고정물체, 이동물체, 지형부 변경, 작업 공간, 작업 시간 등이 있는데, 고정물체는 적재물, 정지해있는 운반차량, 건물, 전선, 그 외 이동 및 회전시 충돌을 발생시키는 고정되어 있는 물체를 의미한다.On the other hand, sudden events include a fixed object, a moving object, a change of terrain, a work space, and a working time. It means a fixed object.
그리고 이동물체는 시뮬레이션 중 미리 설정된 프로그램에 따라 사람, 이동하는 운반차량, 이동중인 작업차량 그 외 이동중인 모든 물체를 작업공간 안에 갑자기 로딩시켜 안전사고 발생, 기계의 전기장치나 차량의 부하도를 변화시켜 문제를 발생시켜 상황을 연출함으로써 대응능력을 상승시킬 수 있다. In addition, according to a preset program during simulation, a moving object suddenly loads a person, a moving transport vehicle, a moving work vehicle, and all other moving objects into the work space to cause a safety accident and change the load level of the machine's electrical device or vehicle. You can increase the ability to respond by creating a situation by creating a problem.
즉, 작업 연습 시에도 갑작스럽게 발생될 수 있는 주의상황을 연출하여 실제 작업 환경에서도 미리 그러한 상황을 예상하면서 주의를 하면서 작업할 수 있도록 한다.In other words, it is possible to work with attention while anticipating such a situation in advance even in the actual work environment by creating a caution situation that may occur suddenly during work practice.
또한, 상기 지형부 변경은 작업중 토양의 재질(토사 및 바위 등)이 부분적으로 변경되어있는 기계적 부하가 발생된다.In addition, the change of the topography generates a mechanical load in which the material (soil and rock, etc.) of the soil is partially changed during operation.
즉, 토양 중 밀도가 다른 부분을 초기화시켜 파기 시 장비의 동력 과부하를 발생시킬 수 있는데 이에 콘트롤러 등의 조작감을 통해 동력 과부하가 발생되는 원인을 인지하거나 하는 연습이 가능하도록 하여, 밀도가 다른 부분(바위, 돌)에 대한 대처가 가능하도록 함은 물론 실제현장에서 작업 시 과부하로 인한 장비 노화 등을 방지할 수 있다.In other words, it is possible to initialize parts of different densities in the soil to cause power overload of equipment when digging. It is possible to cope with rocks and stones), as well as to prevent equipment aging due to overload during actual work in the field.
한편, 작업시간은 운용능력을 절대적 평가하기 위한 기준시간 또는 돌발 이벤트가 발생시 대응하는 시간 등을 측정한다.On the other hand, the working time measures the reference time for absolute evaluation of the operational capability or the time to respond when an unexpected event occurs.
본 발명에서는 이와 같이 실장비 운용시에는 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려움에 반해 시뮬레이터 운용으로 운전데이터에 대한 기록이 가능하여 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑하여, 안전교육의 선교육에 활용함으로써 운전자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있다.In the present invention, while it is difficult to secure objective data through oral training during actual equipment operation, it is possible to record driving data through simulator operation, so the stored data is analyzed to analyze safety accident-causing behaviors that occur in beginners, and safety education By re-mapping into the curriculum and using it for prior safety education, it is possible to quickly compensate for the driver's wrong operating habits.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 교육 시스템의 기능 구성은 도 5에 도시된 바와 같이 분석관리, 시스템 관리 및 콘텐츠 관리(CMS)로 그 기능을 구성할 수 있다.The functional configuration of the National Competency Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the present invention may consist of analysis management, system management and content management (CMS) as shown in FIG. 5 .
그리고 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템의 기술, 서비스의 주요 흐름은 도 14에 도시된 바와 같이, 관리자 PC(통제실)와 운용 시뮬레이터들 및 서버간 이루어진다.And, as shown in FIG. 14 , the main flow of technology and service of the National Competency Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system is made between the manager PC (control room), the operation simulators, and the server.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템의 제품 및 기술은 시뮬레이터 개발제품에 대하여 HMD 콘트롤러를 적용하고, 소프트웨어를 구동하여 학습자가 실제환경에서와 유사한 환경에서 교육을 수행하고, 이러한 초급교육은 추후 서버를 통해 운용분석을 수행한다.The product and technology of the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system according to the present invention apply the HMD controller to the simulator developed product, and drive the software to enable the learner to perform education in an environment similar to the real environment, , this beginner's education performs operational analysis through the server later.
따라서 건설기계 불도저 운전에 필요한 실습기능을 별도 관리 맞춤형 교육 진행이 가능하고, 실장비 운용은 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려운 문제가 있었으나, 본 발명에서는 시뮬레이터 운용으로 운전데이터 기록이 가능해지고 이에 대해 운용분석을 함으로써 학습자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to separately manage the training functions required for the operation of a bulldozer in construction equipment, and it is possible to conduct customized training, and there was a problem in that it was difficult to secure objective data due to the oral training in actual equipment operation. By conducting operational analysis, it is possible to quickly supplement the learner's bad operational habits.
즉 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑(리 맵핑)하여, 안전교육 선교육에 활용할 수 있다.That is, by analyzing the stored data, the behaviors that cause safety accidents that occur to beginners can be analyzed and re-mapping (re-mapping) in the safety education curriculum, which can be used for safety education prior education.
도 12는 처음 불도저를 운전하기위한 기본적인 작동법을 연습하는 과정을 나타낸 도면이다.12 is a diagram illustrating a process of practicing a basic operation method for driving a bulldozer for the first time.
조이스틱 사용법을 단계별로 반복 숙달하여 움직임을 빠르게 익힐 수 있는 구분도작 연습단계이다.This is a divisional drawing practice stage where you can learn the movements quickly by repeatedly mastering how to use the joystick step by step.
도 15는 가상공간의 평가 장소 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육에 필요한 시뮬레이터의 기능을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram of a virtual space evaluation place, and FIG. 16 is a diagram for explaining the function of the simulator required for the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer practice education according to the present invention.
도 15에서는 실제 국가기술자격실기시험 중 불도저 운전기능사 자격시험의 요구사항이 나타나 있다. 15 shows the requirements of the bulldozer driver qualification test among the actual national technical qualification test.
이에 대하여 본 발명에서는 도 14에서와 같이 불도저 기초운전을 실습할 수 있는 콘텐츠로 주행과 운반 평탄화 작업의 직무능력을 숙달하여 불도저를 이동시키거나 기초토목공사 작업수행 실습을 할 수 있다. In contrast, in the present invention, as shown in FIG. 14 , with content that can practice the basic operation of the bulldozer, it is possible to move the bulldozer or practice performing basic civil works by mastering the job skills of driving and transporting flattening work.
그러므로 실제 불도저 운전기능사를 준비 중인 학생은 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템을 통해 국가기술자격실기시험에 대한 대비를 충분히 할 수 있게 된다.Therefore, students who are preparing for actual bulldozer driving skills can fully prepare for the national technical qualification test through the national professional competency standard (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system according to the present invention.
또한, 도 16에서와 같이 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서는 실습 교육 시 교육생(운전자)의 행동을 행동감지센서를 통해 움직임을 감지하여 현실과 같은 운전자의 시선처리가 가능하도록 하였다. In addition, as shown in FIG. 16, in the NCS-based construction machine bulldozer practice education system according to the present invention, the behavior of the trainee (driver) is detected through a behavior sensor during the practical training, and the driver's gaze like reality. processing was possible.
또한 콘트롤러를 직접 움직이는 조작감 및 트렉킹으로 가상공간에서 매칭하여 사실감을 나타내고 있다.In addition, the realism is expressed by matching in the virtual space with the feeling of direct movement of the controller and tracking.
이와 같이 VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR(가상공간)에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높다는 장점이 있으며, 산업적으로도 본 발명사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업군에 적용될 수 있는 확장성을 제공함으로서 다양한 파생 효과를 유발할 수 있다.In this way, by applying VR HMD, it is possible to escape from the limited environment provision of the existing monitor method, and to immerse in a wide range of real situations that respond to the operator's active actions, and to conduct education according to the situation in VR (virtual space) to prevent safety accidents. Prevention and content diversification can be increased, and the actual controller is applied to the body to experience the feeling of operation, and it has the advantage of high educational effects by conducting practical training. By providing scalability that can be applied to industries, it can induce various derivative effects.
도 17은 본 발명 제1실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 VR 운용 시뮬레이터의 데스크 설치 실시예를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 나타낸 타워크레인 작동 메커니즘을 구현한 사실적인 실습을 설명하기 위한 도면이이며, 도 9와 도 9a는 본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 로우더 실습교육 시스템에서 시뮬레이터를 이용한 실습시 모션센서에 의해 감지되는 HMD의 시선처리를 설명하기 위한 도면이다.17 is a view showing an embodiment of the desk installation of the VR operation simulator used in the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is the tower crane operation shown in FIG. It is a drawing for explaining the realistic practice implementing the mechanism, and FIGS. 9 and 9A are the National Competence Standards (NCS)-based construction machine loader practice education system according to the present invention. It is a diagram for explaining the gaze processing of the HMD.
여기서 도 18은 HMD의 위치에 따라 갱신되는 가상의 프레임(F)과 외부 구조물(S)을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.Here, FIG. 18 is a view provided to explain the virtual frame F and the external structure S that are updated according to the location of the HMD.
본 발명의 타워 크레인 VR 운용교육 시뮬레이터 장치(200)는 가상 현실을 통해 불도저 실습교육을 진행하며, 사실적인 작동감을 구현하여 사용자가 실제 로우더의 운전실에 앉아 조종하는 것과 같이 느끼도록 하기 위해 마련된다.The tower crane VR operation
이를 위해 불도저 VR 운용교육 시뮬레이터 장치(200)는 컨트롤러(201), HMD(202), 모션센서(203) 및 교육용 단말(204)을 포함하도록 구성된다.For this purpose, the bulldozer VR operation
상기 컨트롤러(201)는 가상의 불도저를 조종하기 위해 마련된다. 컨트롤러(201)는 실제 건설기계의 컨트롤러와 유사하도록 마련되며, 사용자의 좌측과 우측에 각각 마련되어, 사용자는 양손을 이용해 조종할 수 있게 된다. The
도 21은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 전면부를 나타낸 도면이고, 도 22는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 후면부를 나타낸 도면이다.21 is a view showing the front part of the simulator used in the national job competency standard (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 22 is the national job competency standard ( It is a diagram showing the rear part of the simulator used in the NCS)-based construction machine bulldozer training system.
본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터(200)는 베이스 프레임(1), 지지부 연결 블록(2), 가상현실(VR) 센서 거치대(3), 모니터거치대 서브프레임(4), 모니터 마운트(5), 모니터(6), HMD 마운트(7), HMD마운트 서브프레임(8), 좌석 마운트(9), 조종기 마운트(10), 페달 마운트(11), 핸들 마운트(12) 및 좌석(13)으로 구성된다.The
여기서 상기 베이스 프레임(1)은 가상현실 교육장치가 교육장이나 설치장소에 설치되는 경우 가상현실 교육장치를 설치장소에서 안정적으로 안치시키도록 사각틀 형태로 구성되고, 지지부 연결 블록(2)은 베이스 프레임(1)의 전방부와 후방부사이에 가로지르는 형태로 체결되어 전원 및 영상 전송용 케이블이 지나가는 통로의 역할을 할 수 있도록 가운데가 비어 있는 블록이다.Here, the base frame (1) is configured in the form of a square frame to stably place the virtual reality education device at the installation site when the virtual reality education device is installed at the training site or installation place, and the
이와 같은 본 발명 제1, 제2실시예를 통해 VR HMD를 적용하여 기존의 모니터방식의 제한적 환경제공에서 벗어나, 운용자의 능동적 행동에 대응하는 폭넓은 실제 상황에 몰입할 수 있고, VR(가상공간)에서 상황에 맞는 교육을 진행함으로써 안전사고예방 및 콘텐츠 다각화 대응력을 높일 수 있고, 실제 콘트롤러 적용하여 조작감 등을 몸으로 체험하면서, 실습을 진행함으로써 교육효과가 높다는 장점이 있다. By applying the VR HMD through the first and second embodiments of the present invention as described above, it is possible to immerse in a wide range of real situations corresponding to the active behavior of the operator, breaking away from the limited environment provision of the existing monitor method, and to provide VR (virtual space) ), it is possible to increase the ability to prevent safety accidents and respond to content diversification by conducting education according to the situation, and it has the advantage of having a high educational effect by applying the actual controller and experiencing the feeling of operation with the body and conducting practical training.
또한, 실증사업에서 활용된 VR, HMD 기술은 다양한 파생 산업 군에 적용될 수 있는 확장성을 제공할 수 있으며, VR장비와 관련 소프트웨어 및 시뮬레이션을 위한 알고리즘, 사용자관리 시스템 등이 결합된 융합기술 제품으로, 국내외 경쟁사 대비 유일하게 HMD를 채용하였으며, 타기종 확장성과 가격 경쟁력이 우수하여 고가로 수입되고 있는 해외 솔루션의 수입대체 효과와 함께 세계 시장을 주도할 수 있는 기회를 마련할 수 있을 것이다. In addition, VR and HMD technology used in the demonstration project can provide scalability that can be applied to various derivative industries, and it is a convergence technology product that combines VR equipment, related software, algorithms for simulation, and user management system. , the only HMD that has been adopted compared to domestic and foreign competitors, and has excellent scalability and price competitiveness for other models.
또한, 앞에서도 설명한 바와 같이 중장비 초보조종사 실습교육을 위한 VR HMD가 적용된 가상실습 시스템으로 산업현장에서 사용되는 불도저를 운전자가 조종하는 동안 수행하는 조종장치 등의 콘트롤러 조작을 통해 작동되는 건설기계의 운동 현상을 실제 상황과 유사하게 시뮬레이션하고, 이를 현실감 있게 체감할 수 있도록 센서, 영상, 음향, 구동데이터 알고리즘 등의 융합을 통해 VR을 제공하며, 실습시 조종사의 운용 상황을 기록하고 평가할 수 있는 등 기존 실장비 실습교육 대비 유지관리가 용의하고, 경제적인 실습교육 보완 시스템을 제공할 수 있다.In addition, as described above, it is a virtual practice system to which VR HMD is applied for training of novice pilots of heavy equipment. The movement of construction machinery operated through the operation of a controller such as a steering device performed while the driver is controlling a bulldozer used in an industrial field. It simulates a phenomenon similar to the real situation and provides VR through the convergence of sensors, images, sound, and driving data algorithms so that you can experience it realistically. It is easy to maintain compared to actual equipment practice training and can provide an economical training training supplement system.
도 23 내지 도 25는 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 조종기 마운트의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 26 및 도 27은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 이용되는 시뮬레이터의 핸들마운트의 실시예를 나타낸 도면이다.23 to 25 are views showing an embodiment of the manipulator mount of the simulator used in the National Job Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 26 and 27 are the present invention It is a view showing an embodiment of the handle mount of the simulator used in the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment.
본 발명 제2실시예에 따른 시뮬레이터의 조종기 마운트(10)는 도 22 내지 도 24에 나타낸 바와 같이, 좌석(도 19 및 도 21의 부호 13 참조)의 네모서리끝에 베이스프레임(1)에 체결되어 높이와 위치 각도 등을 조절할 수 있어 건설기계 모든 기종에 대응할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 건설기계 종류에 따라 레버방식, 조이스틱 방식 등을 선택적으로 거치하여 이용할 수 있도록 할 수 있다.As shown in FIGS. 22 to 24, the
이를 위한 조종기 마운트(10)는 도 13에 나타낸 바와 같이, 베이스프레임(1)에 하부가 체결되어 교육생의 손높이에 적당한 위치까지 수직하게 연장형성된 복수의 조종기 서브프레임(24)과 조종기 서브프레임(24) 상부면에 조정기의 높이와 위치 각도 등을 자유롭게 조절하기 위하여 순차적으로 형성된 조종기 링크 암(25)과 콘트롤러 마운트(26)로 구성된다. 이때, 콘트롤러 마운트(26)는 서로 다른 기종의 건설기계에 대응할 수 있도록 콘트롤러 마운트 A(26-1)와 콘트롤러 마운트 B(26-2)와 같이 구성될 수 있다.As shown in FIG. 13, the
본 발명 제2실시예에 따른 시뮬레이터의 핸들마운트는 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같은데, 일반적으로 건설기계의 핸들각도는 좌석의 높이가 높아 일반 핸들의 각도보다 심하게 기울어져 있으며, 각 기종에 따라 핸들 각이 많이 상이하여, 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 발명에 따른 핸들마운트(12)는 베이스 프레임(1)에서 교육생의 다리 사이로 소정높이 수직하게 형성되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과, 베이스 프레임(1)에 대응되는 핸들 마운트 서브프레임(27)과 핸들 링크암(29) 사이에 체결되는 핸들 링크 마운트(28)와, 핸들 링크 암(29)일 일측끝단에 체결되어 핸들을 확장시키는 핸들 확장 암(30) 및 핸들 엔드 암(31)으로 구성되어 각 기종에 따라 핸들 길이와 각도를 조절하여 원하는 위치를 맞출 수 있도록 하였다.The handle mount of the simulator according to the second embodiment of the present invention is as shown in FIGS. 25 and 26. In general, the handle angle of a construction machine is more inclined than that of a general handle due to the high seat height, and depending on each model Since the angles of the handle are very different, it is important to adjust the length and angle to fit the desired position. To this end, the
그에 따라 본 발명 시뮬레이터를 통해서는 다양한 기종의 건설기계에 대한 시뮬레이터 운용이 가능해진다.Accordingly, it is possible to operate the simulator for various types of construction machines through the simulator of the present invention.
본 발명에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템에서 시뮬레이터 운용에 따른 데이터 확보 예는 도 21에 나타낸 바와 같이, 지정교육기관에서 교육생을 선발하면 선발된 교육생을 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에 등록하여 사용자 관리 및 시스템 관리(교육생 개인정보, 교육 건설기계 종목 등)를 수행한다. 그리고 시뮬레이터 실습 교육을 수행하고, 관리자(서버)는 로그기록 및 운용 기록을 저장한다. 이러한 로그 기록 및 운용 기록에 따라 교육시간 및 운전 데이터 기록에서 운전자의 잘못된 운영습관 데이터를 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 분석하고, 이를 통해 안전교육 커리큘럼에 리맵핑하여 안전교육에 이용될 수 있다. 이는 개인은 물론 시뮬레이터 운용에 따라 많이 발생되는 잘못된 운영습관 데이터 분석에 이용되고 그에 따라 교육생들이 자주 저지르는 잘못된 운영습관에 대한 선교육에 이용된다.As shown in FIG. 21, an example of securing data according to the simulator operation in the National Competency Standard (NCS)-based construction machine bulldozer practice education system according to the present invention is shown in FIG. It registers in the
도 28은 본 발명 제2실시예에 따른 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이다.28 is a block diagram for explaining an embodiment of the National Competence Standards (NCS)-based construction machine bulldozer training system according to the second embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템은 도 5에 나타낸 바와 같은 앞에서 설명한 복수의 각 시뮬레이터(200, 201, 202)에 대한 사용자(학습자)의 학습결과, 즉 훈련의 달성도에 대한 다양한 방식의 평가를 전국 단위의 랭킹 시스템을 통해 훈련을 게임과 같이 함으로써 긍정적인 경쟁심을 유발시키고, 주도적, 자발적인 훈련 분위기를 조성할 수 다. 그리고 이를 위하여 시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 시뮬레이터(200, 201, 202)의 통신모듈을 통해 통제실(100)의 전송부를 거쳐 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되면, 예를 들면 스토리지 서버(310)에서는 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역(각 시도 단위)로 랭킹화하는 것이다. The user information providing system of the virtual reality-based experiential construction machine safety education solution system according to the present invention is the learning result of the user (learner) for the plurality of
또한 이러한 수행결과는 물론 복수의 각 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생되는 이벤트 대처 능력에 대하여도 전국이나 지역(각 시도 단위)단위별로 사용자를 랭킹화한다. In addition, the user is ranked according to the national or regional (each city and province) unit with respect to the event coping ability generated in each of the plurality of
다시 말하면 후술하는 도 29에서와 같은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과, 도 30에 나타낸 바와 같은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법에 대한 사용자 순위를 별도로 랭킹화할 수 있다는 것이다.In other words, the user ranking for the unexpected event occurrence evaluation method among the virtual reality-based experiential construction machine safety education method as shown in FIG. 29, which will be described later, and the virtual reality-based experiential construction machine safety education method as shown in FIG. It can be ranked separately.
그리고 이러한 수행결과는 사용자별로 자신의 부족한 점, 즉 일반적인 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법에 대한 사용자의 숙련도를 높여야 하겠다는 것을 자각시키는 한편, 돌발적으로 발생되는 이벤트에 대한 자신의 부족한점을 자각하거나 인식하도록 하여 자신의 부족한 점을 알게 하여 사용자가 자신에게 부족한 부분을 좀더 학습하도록 하는데 도움을 줄 수 있다. And these performance results make each user aware of their own shortcomings, that is, that they need to increase the user's proficiency in the general virtual reality-based experiential construction machine safety education method, while recognizing their own shortcomings in unexpected events. It can help the user to learn more about what he lacks by making him aware or aware of his own shortcomings.
결국 이는 사용자의 숙련도를 향상시키는 것은 물론, 사용자가 현장에 투입되기 이전에 자신에게 부족한 돌발 상황에 대한 대처 능력을 향상시키도록 하는 학습 능력을 향상시키는데 큰 도움이 될 것이다.In the end, this will be of great help in improving the user's skill level, as well as improving the learning ability to improve the user's ability to cope with the unexpected situation that the user lacks before being put into the field.
또한, 이러한 전국적, 지역적 랭킹화는 관련된 건설기계 회사 서버(400)에 그 정보가 제공되거나, 취업관련 공공기관(고용노동부, 고용보험 등) 서버(500)에 사용자에 대한 체험형 건설기계 안전교육과, 돌발 이벤트 평가에 대한 랭킹 정보를 제공하여 사용자의 취업에 대한 도움을 줄 수 있다.In addition, such national and regional rankings are provided to the relevant construction
뿐만 아니라 중소기업 서버나, 개인사업자(중장비 사업자나 인력센터) 단말기(PC 또는 스마트폰)(600) 등에게도 사용자의 성이나 이름, 나이, 성별 등의 기본정보와 랭킹 정보를 제공하도록 할 수 있다. In addition, it is possible to provide basic information and ranking information such as the user's last name, first name, age, gender, etc. to a small business server or a personal business operator (heavy equipment operator or manpower center) terminal (PC or smartphone) 600 .
이러한 사용자 랭킹 정보 제공 시 사용자에 대한 취업과 관련하여서는 금융사 서버(700)를 통해 사용자의 신용등급정보가 제공될 수도 있고, 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서의 정보 제공에 따른 정보 제공 수수료(예를 들어, 건별, 월별 등)를 금융사 서버(700)와 건설기계회사서버(400)나, 취업관련 공공기관 서버(500)나, 개인사업자 단말기(600)로 제공되도록 할 수 있다. When providing such user ranking information, in relation to employment for the user, the user's credit rating information may be provided through the
물론 이러한 수수료는 믿을만한 대형건설기계회사나 취업관련 공공기관에는 무료로 제공할 수도 있고, 개인사업자 단말기(600)의 경우에는 무분별한 정보 제공 요청을 방지하는데 이용될 수도 있다. 물론 이러한 정보 제공은 교육받는 사용자의 허가 후 제공되는 것이 바람직하다.Of course, these fees may be provided free of charge to reliable large construction equipment companies or employment-related public institutions, and in the case of the
도 29는 건설기계 불도저 실습교육과 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 30은 건설기계 불도저 실습교육의 돌발 이벤트 발생을 평가하기 위한 흐름도이다.29 is a flowchart for explaining the construction machine bulldozer practice training and evaluation method, and FIG. 30 is a flowchart for evaluating the occurrence of a sudden event of the construction machine bulldozer practice training.
도 31은 제3실시예를 나타낸 흐름도이며, 초급자가 구분동작을 따라하면서 콘트롤러의 작동에 따른 기계적 음직임을 빠르게 학습할 수 있는 구분동작 따라하기 과정, 31 is a flow chart showing the third embodiment, a process of following the division operation in which a beginner can quickly learn the mechanical sound movement according to the operation of the controller while following the division operation;
이벤트 연출에 따라 연속적인 움직임을 반복 연습하여 불도저 운전 직무능력을 학습하는 연습과정, 국가직무능력표준의 학습모델을 기반으로 가상의 불도저 운전 자격증 실기시험 평가를 진행하여 정량적 평가지표를 도출하는 평가과정, A practice course that learns bulldozer driving job skills by repeatedly practicing continuous movements according to the event production, an evaluation process that derives quantitative evaluation indicators by conducting a virtual bulldozer driving license practical test evaluation based on the learning model of the national job competency standard;
서버의 해당 사용자의 할당된 스토리지에 연습 운전과정을 저장하여 학습관리 지표로써 재활용 되는 연습모드의 연습결과 저장과정, 서버의 해당 사용자의 할당된 스토리지에 평가 점수 및 평가 운전을 저장하고, 평가점수는 전국 순위를 랭킹하고 초급자 교육에 재활용하는 평가모드의 평가결과 저장과정, 사용자가 회원가입을 통해 서버의 저장 공간의 주소를 할당받고, 사용자인증으로 서버의 저장공간을 추적하여 시뮬레이션의 운전 정보가 저장되고 관리되는 운전관리과정으로 하는 구분한다. Storing the practice operation process in the user's allocated storage of the server and storing the practice result storage process in the practice mode that is recycled as a learning management index, the evaluation score and the evaluation operation are stored in the allocated storage of the corresponding user of the server, and the evaluation score is The evaluation result storage process in the evaluation mode that ranks the national ranking and recycles for beginner education, the user is assigned the address of the server storage space through membership registration, and the operation information of the simulation is stored by tracking the storage space of the server through user authentication It is divided into the operation management process that has been and is managed.
위의 실시예 들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.The above embodiments may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each of the embodiments.
10 : 구성부 20 : 환경부
30 : 작동부 40 : 검출부
50 : 결과부
100 : 통제실
110 : 시뮬레이터 관제부
120 : 통제실 제어부 130 : 통신모듈
140 : 전송부
200, 201, 202 : 시뮬레이터 204 : 휠
300 : 서버
310 : 운영서버 320 : DB서버
330 : 빅데이터연산부 340 : 안전기준정보
400 : 건설기계회사 서버 500 : 취업관련 공공기관 서버
600 : 개인사업자 단말기 700 : 금융사 서버10: composition part 20: environment department
30: operation unit 40: detection unit
50: result part
100: control room
110: simulator control unit
120: control room control unit 130: communication module
140: transmission unit
200, 201, 202: Simulator 204: Wheel
300 : server
310: operation server 320: DB server
330: big data calculation unit 340: safety standard information
400: construction machinery company server 500: employment-related public institution server
600: personal business terminal 700: financial company server
Claims (5)
상기 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템은,
가상현실 기반의 체험형 건설기계용 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생한 가상현실 기반 체험 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리하는 통제실(100);
상기 건설기계 교육학원의 통제실(100)과 연동되어 실제 건설기계의 운용 환경을 재현한 VR HMD(Virtual Reality Head Mounted Display) 시뮬레이터를 조종면허 취득을 위한 실습 교육훈련에 활용하여 실제 콘트롤러를 적용해 조작감을 몸으로 체험할 수 있으며, 건설기계의 운동 현상도 실제 상황을 구현하되, VR HMD를 적용하여 운용자의 능동적 행동에 대응함으로써 실제상황에 몰입이 가능하도록 하는 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202);를 포함하되,
상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202) 각각은,
상기 통제실(100)과 통신하는 통신모듈(210)과, 훈련하고자 하는 건설기계의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220)와, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 실질적인 시뮬레이션을 진행하고, 시뮬레이션과정을 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 상기 시뮬레이터의 작동부분으로, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 상기 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250) 및 상기 작동부(250)의 각 요소 값이 사고발생시 미리 설정된 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험알람을 화면상에 표시하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성되고,
상기 저장부(220)에 저장된 데이터는 상기 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)로 전송되며, 상기 시뮬레이터의 저장부(220)에서는 삭제되고, 새로운 안전기준 정보가 주기적으로 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서 업데이트되며,
상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)는 훈련하고자 선택한 건설기계의 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 조종사의 능력치를 절대적 평가하며 평가시 발생한 운용 데이터를 상기 저장부(220)에 기록하고,
상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서 시나리오 생성의 불도저 운전은 따라하기 훈련 통해 불도저를 처음 운전하는 사용자가 구분동작을 가상공간에서 구분동작을 반복 숙달할 수 있고, 연습 훈련 시나리오를 따라 연속동작을 연습하여 직무능력을 반복 숙달하고, 평가 훈련 시나리오를 따라 발생된 이벤트를 절대적으로 평가하여 사용자의 직무능력을 배양하는 동시에 정량평가를 도출하고,
상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)는,
시뮬레이터에 필요한 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 분석 관리하는 운용서버(310)와, 전송된 데이터와 빅데이터연산부(330)를 통해 분석된 데이터를 저장하고 업데이트된 안전기준정보(340)를 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 운용과 대응시간 상황을 도출하고, 도출된 데이터를 시각적으로 변환하여 인터넷을 통해 제공되는 DB서버(320)를 포함하여 구성되어 상기 건설기계 교육학원의 실장비 교육에서 체험형, 실습교육에 국가직무능력표준(NCS)의 교육 지침에 가상교육(VRT, Virtual Reality Training)을 추가하여 조종자에게 충분한 실습교육을 제공하여 학습적 효과를 향상시키고, 안전한 실습교육을 통해 부족한 직무능력을 보완하도록 하고, 학습자의 정보와 콘텐츠 운영에서 발생하는 데이터를 수렴하는 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300);를 포함하여 구성되어,
상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)의 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)의 통신모듈을 통해 상기 통제실(100)의 상기 전송부(140)를 거쳐 사용자의 수행결과 평가가 전송되면 상기 건설기계 실습교육 시스템 서버(300)에서는 상기 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역단위로 랭킹화하고, 상기 전국이나 지역단위 랭킹 정보는 건설기계 회사 서버(400)나 취업관련 공공기관 서버(500), 중소기업 서버, 중장비 사업자나 개인사업자 단말기(600)에 제공되며, 상기 실습시간이 충족되면 국가직무능력표준(NCS, national competency standards) 서버로 상기 사용자의 운전연습시간 충족을 통보하고, 상기 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는데, 시뮬레이터 학습을 통한 효과적인 운용방법과 안전운용에 근접한 결과치를 도출하며,
상기 시뮬레이터 저장데이터와 안전기준정보를 운용하는 상기 운용서버(310)와 연동하는 상기 DB서버(320)에서는 상기 빅데이터연산부(330)를 통해 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 도출하고, 도출된 데이터를 시각적으로 변환하여 인터넷을 통해 제공하며,
상기 시뮬레이터를 통한 연습에서, 지형의 경우에는 평탄한 지형, 비탈지형, 모래지형, 흙 지형, 자갈지형, 시멘트 지형, 아스팔트 지형, 탄재 지형, 빙판지형, 다져진 눈 지형, 푸석한 눈 지형을 체험하도록 하여 상황에 따라 단일지형과 혼합된 형태로 존재할 수 있으며 그 비율에 따라 마찰계수가 변화되어 운용에 영향을 주도록 하고,
눈, 비, 맑음, 구름, 안개, 바람을 체험하게 하되, 환경을 시각적으로 표현하며, 눈/비/맑음/구름은 마찰계수의 영향을 주는 요소이고,
돌발 이벤트로는 고정물체, 이동물체, 지형부 변경, 작업 공간, 작업 시간이 있는데, 고정물체는 적재물, 정지해있는 운반차량, 건물, 전선 및 이동, 회전시 충돌을 발생시키는 고정되어 있는 물체를 의미하며,
상기 이동물체는 시뮬레이션 중 미리 설정된 프로그램에 따라 사람, 이동하는 운반차량, 이동중인 작업차량 및 이동중인 물체를 작업공간 안에 갑자기 로딩시켜 안전사고 발생, 기계의 전기장치나 차량의 부하도를 변화시켜 문제를 발생시켜 상황을 연출함으로써 대응능력을 상승시켜 작업 연습 시에도 갑작스럽게 발생될 수 있는 주의상황을 연출하여 실제 작업 환경에서도 미리 그러한 상황을 예상하면서 주의를 하면서 작업할 수 있도록 하고,
상기 지형부 변경은 작업중 토양의 재질(토사 및 바위)이 부분적으로 변경되어있는 기계적 부하가 발생되므로 토양 중 밀도가 다른 부분을 초기화시켜 파기 시 장비의 동력 과부하를 발생시킬 수 있는데 이에 콘트롤러의 조작감을 통해 동력 과부하가 발생되는 원인을 인지하거나 하는 연습이 가능하도록 하여, 밀도가 다른 부분(바위, 돌)에 대한 대처가 가능하도록 함은 물론 실제현장에서 작업 시 과부하로 인한 장비 노화를 방지할 수 있도록 하며,
작업시간은 운용능력을 절대적 평가하기 위한 기준시간 또는 돌발 이벤트가 발생시 대응하는 시간을 측정하는 것을 포함하여 실장비 운용시에는 구두 교육진행으로 객관적인 데이터 확보가 어려움에 반해 시뮬레이터 운용으로 운전데이터에 대한 기록이 가능하여 저장된 데이터를 분석하여 초급자에게 발생되는 안전사고 유발 행동을 분석, 안전교육 커리큘럼에 재 맵핑하여, 안전교육의 선교육에 활용함으로써 운전자의 잘못된 운영습관을 빠르게 보완할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템.
In the construction machine bulldozer training system based on the National Competency Standards (NCS),
The above-mentioned National Competency Standards (NCS)-based construction machinery bulldozer training system is,
Receives virtual reality-based experience data generated from a plurality of simulators 200, 201, and 202 for virtual reality-based experiential construction machinery and transmits it to the construction machine training system server 300 through the transmission unit 140, and the user Control room 100 for integrated management of information;
The VR HMD (Virtual Reality Head Mounted Display) simulator, which reproduces the actual operation environment of the construction machine by interlocking with the control room 100 of the construction machine education institute, is used for practical training to obtain a driving license, and a real controller is applied to give a feeling of operation. Multiple simulators (200, 201, 202) that allow users to experience the real world, realizing the movement phenomenon of construction machinery, but also respond to the operator's active actions by applying VR HMD to immerse themselves in the real situation. including;
Each of the plurality of simulators 200, 201, 202,
A communication module 210 that communicates with the control room 100, a storage unit 220 in which model selection selection, environment setting, user information, evaluation results and evaluation driving images of the construction machine to be trained are recorded, and safe operation practice A training evaluation scenario generation unit 230 for setting an educational virtual space environment, a simulation operation unit 240 that performs actual simulation generated when the simulator is operated, visualizes the simulation process in real time, and transmits it to the monitor and HMD; , as an operating part of the simulator, an operation unit 250 that receives input from a joystick, pedal, wheel, lever, on/off switch, and HMD sensor, and performs the monitor and HMD output, and each element of the operation unit 250 When the value is low based on the preset operating distribution value in case of an accident, it is safe, if it is included in the distribution value, it is a warning, and if it is high, it is configured including a screen display unit 260 that displays a danger alarm on the screen,
The data stored in the storage unit 220 is arbitrarily transmitted from the control room control unit 120 or transmitted to the construction machine training system server 300 at a certain time the next day, and is deleted from the storage unit 220 of the simulator, New safety standard information is periodically updated in the construction machine training system server 300,
The training evaluation scenario generation unit 230 sets the simulation environment by selecting evaluation items and unexpected events related to the work and driving of the selected construction machine to be trained, and absolutely evaluates the pilot's ability according to the mission resolution, and the operation occurred during evaluation. Write data to the storage unit 220,
In the training evaluation scenario generation unit 230, the bulldozer driving of the scenario generation can be followed by a user who drives the bulldozer for the first time through the following training and can repeatedly master the division motion in the virtual space, and perform continuous motion according to the practice training scenario. Repeat mastery of job skills through practice, and absolute evaluation of events that occur along the evaluation training scenario to cultivate user job skills while deriving quantitative evaluations,
The construction machine training system server 300,
An operation server 310 that analyzes and manages the simulator storage data and safety standard information required for the simulator, stores the transmitted data and the data analyzed through the big data operation unit 330, and displays the updated safety standard information 340 as an unexpected event In case of occurrence, it derives the situation of operation and response time for the coping ability, and visually converts the derived data to include a DB server 320 that is provided through the Internet. By adding Virtual Reality Training (VRT) to the training guidelines of the National Competency Standards (NCS) to practical training, sufficient practical training is provided to the operator to improve the learning effect, and to compensate for insufficient job skills through safe practical training and the construction machine training system server 300 that converges the learner's information and data generated from content operation;
Through the communication module of the plurality of simulators (200, 201, 202) with respect to the user's practice according to the training evaluation scenario in the training evaluation scenario generation unit (230) of the plurality of simulators (200, 201, 202) When the evaluation of the user's performance result is transmitted through the transmission unit 140 of the control room 100, the construction machine practice education system server 300 ranks the evaluation of the user's performance for the training in a national or regional unit, and , the national or regional ranking information is provided to the construction machinery company server 400, employment-related public institution server 500, small and medium-sized enterprises server, heavy equipment business operator or individual business terminal 600, and when the practice time is satisfied, the national job competency A standard (NCS, national competency standards) server notifies the satisfaction of the user's driving practice time, and synthesizes simulation data generated in the plurality of simulators 200, 201, and 202 to derive a safety accident type, through simulator learning Deriving results close to effective operation methods and safe operation,
In the DB server 320 interworking with the operation server 310 that operates the simulator storage data and safety standard information, the efficient operation and response time situation for the ability to cope with an unexpected event occurs through the big data operation unit 330 Derived, visually transform the derived data and provide it through the Internet,
In the practice through the simulator, in the case of the terrain, experience the flat terrain, slope terrain, sand terrain, soil terrain, gravel terrain, cement terrain, asphalt terrain, carbon ash terrain, icy terrain, compacted snow terrain, and crumbly snow terrain. Depending on the terrain, it may exist in a mixed form with a single terrain, and the friction coefficient changes according to the ratio to affect operation.
Experience snow, rain, clear skies, clouds, fog, and wind, but visually express the environment, and snow/rain/sunny/clouds are factors that affect the coefficient of friction,
Sudden events include fixed objects, moving objects, change of terrain, work space, and work time. Fixed objects include loads, stationary transport vehicles, buildings, electric wires, and stationary objects that collide during movement and rotation. means,
The moving object causes a safety accident by suddenly loading a person, a moving transport vehicle, a moving work vehicle, and a moving object in the work space according to a preset program during the simulation, and a problem by changing the load degree of the electric device of the machine or the vehicle It raises the ability to respond by creating a situation by generating
The change of the topography generates a mechanical load in which the material (soil and rock) of the soil is partially changed during the operation, so it may cause a power overload of the equipment when digging by initializing a part of the soil with a different density. Through this, it is possible to practice recognizing the cause of power overload through and
Working time includes measuring the reference time for absolute evaluation of operational capability or time to respond to an unexpected event. In the case of actual equipment operation, it is difficult to obtain objective data through oral training, whereas operation data is recorded through simulator operation. It is possible to analyze the stored data, analyze the behaviors that cause safety accidents for beginners, and remap the safety training curriculum to the safety training curriculum, so that the driver's wrong operating habits can be quickly supplemented by using it for prior training. The National Competency Standards (NCS)-based construction machinery bulldozer training system.
상기 가상현실 기반의 체험형 불도저 건설기계 실습 솔루션 시스템은,
건설기계의 기종 및 기종 선택에 따른 버킷의 종류, 버킷의 용량, 어테치먼트를 선택하는 구성부(10)와, 성토종류, 성토의 밀도, 덤프차량 최종 디스플레이 선택의 상기 구성부(10)의 지형, 기후, 온도, 돌발 이벤트을 체험하기 위한 환경부(20);
상기 건설기계의 기종 선택에 따른 시뮬레이터 작동을 측정하는 작동부(30)와, 상기 작동부(30)의 상기 작동부에 대한 시뮬레이터 주행체의 기울기, 이동물체 충격감지, 고정물체 충격감지, 지면 마찰력, 작업안전선 접촉감지 버킷 뮬량 감지 및 이벤트 대응 반응시간을 검출하는 검출부(40) 및
상기 검출부(40)의 검출결과에 따라 상기 시뮬레이터 주행체의 전복, 전락, 협착, 충돌 및 바퀴깔림, 마찰력상실, 엔진 정지, 감전을 포함하는 결과를 측정하는 결과부(50)를 포함하여 안전기준 결과를 도출하는 것을 특징으로 하는 국가직무능력표준(NCS) 기반 건설기계 불도저 실습교육 시스템.
The method according to claim 1,
The virtual reality-based experiential bulldozer construction machine practice solution system,
The configuration part 10 for selecting the type of bucket, the capacity of the bucket, and the attachment according to the model and model selection of the construction machine, and the configuration part 10 for selecting the type of fill, the density of the filling, and the final display of the dump vehicle the environment ministry 20 for experiencing topography, climate, temperature, and sudden events;
The operation unit 30 for measuring the operation of the simulator according to the selection of the model of the construction machine, and the inclination of the simulator running body relative to the operation unit of the operation unit 30, the moving object impact detection, the fixed object impact detection, the ground friction force , a detection unit 40 that detects a work safety line contact detection bucket mul amount detection and event response reaction time, and
Safety standards including a result unit 50 for measuring results including overturning, falling, stumbling, collision and wheel crushing, frictional force loss, engine stop, and electric shock of the simulator vehicle according to the detection result of the detection unit 40 National Competency Standards (NCS)-based construction machinery bulldozer practice education system, characterized in that it derives the results.
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