KR20180058885A - 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템이 개시된다. 가상훈련장치는 표면공급잠수의 가상훈련에 대한 훈련모드정보가 포함된 사용자 입력을 수신하는 통신부, 사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실(Mixed Reality, MR) 영상이 제공되는 잠수헬멧, 잠수헬멧과 연결되고, 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 다축으로 가이드하는 다축모션 구동부 및 훈련모드정보에 해당되는 훈련 시나리오를 기초로 혼합현실 영상 및 사용자의 동작이 제공되도록 잠수헬멧 및 다축모션 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 가상훈련장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상현실을 이용하여 비입수 상태에서 표면공급잠수에 대한 훈련을 가상 시뮬레이션하는 혼합현실 기반의 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템에 관한 것이다.
표면공급잠수(Surface Supply Diving System)은 호흡매체가 해면으로부터 다이버에게 호스를 통해 전달되는 형태의 잠수이다. 이러한 표면공급잠수 훈련은 바다, 실내 풀(Pool)에서 실제 훈련 중심으로 수행되고 있다.
한편, 실제 환경 중심의 잠수사 훈련은 훈련장소의 이동 없이 다양한 심해환경, 예를 들면 유속, 가시도, 작업구조물 등을 재현하여 잠수사가 경험할 수 있는 상황에 대한 훈련 시나리오별 대응훈련을 해야 하지만 다양한 심해환경을 재현하기 위해 훈련장소를 이동해야하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 보안하기 위해, 미국 MIT Media Lab은 스킨스쿠버 다이빙 체험 시뮬레이터를 개발하였으나, 단순히 스킨스쿠버 다이빙을 가상환경에서 체험한다는 점에서 한계점이 있다.
따라서, 훈련장소의 이동 없이 고위험 환경에서의 상황대처 훈련 등을 반복적으로 수행할 수 있는 훈련장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비입수 상태로 표면공급잠수에 대한 훈련을 가상으로 수행하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다양한 훈련 시나리오를 혼합현실 및 다축모션 제어로 재현하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치는, 표면공급잠수의 가상훈련에 대한 훈련모드정보가 포함된 사용자 입력을 수신하는 통신부, 사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실(Mixed Reality, MR) 영상이 제공되는 잠수헬멧, 상기 잠수헬멧과 연결되고, 상기 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 다축으로 가이드하는 다축모션 구동부 및 상기 훈련모드정보에 해당되는 훈련 시나리오를 기초로 상기 혼합현실 영상 및 상기 사용자의 동작이 제공되도록 상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 잠수헬멧은, 상기 사용자의 두부에 착용하는 헬멧 본체, 상기 헬멧 본체의 내부에 설치되어 상기 사용자의 호흡 상태 및 시선 방향을 감지하는 헬멧 센서부, 상기 헬멧 본체에 설치되어 상기 혼합현실 영상 및 상기 혼합현실 영상에 대응하는 소리를 출력하는 헬멧 출력부 및 상기 호흡 상태를 이용하여 상기 사용자의 호흡 이상을 판단하고, 상기 시선 방향을 이용하여 상기 시선 방향에 대응되는 상기 혼합현실 영상이 출력되도록 제어하는 헬멧 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 헬멧 제어부는, 상기 훈련 시나리오에 따라 가상현실 영상 및 증강현실 영상을 중 적어도 하나의 영상이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다축모션 구동부는, 상기 사용자의 몸체에 착용되고, 상기 사용자의 생체상태 및 동작상태를 감지하는 잠수슈트 및 상기 잠수슈트와 연결되고, 상기 잠수슈트에 상기 훈련 시나리오를 기초로 동작을 가이드하고, 심해환경 체감을 제공하는 다축모션 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 잠수슈트는, 상기 사용자의 심전도, 맥파 및 피부온도 중 적어도 하나의 생체상태를 감지하는 생체신호 센서 및 상기 사용자의 동작상태 및 수중공구 조작 동작상태를 감지하는 모션 트래커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다축모션 제공부는, 요(Yaw), 롤(Roll), 피치(Pitch), 히브(heave), 서지(serge) 및 스웨이(sway) 중 적어도 하나의 축에 대한 동작을 상기 잠수슈트에 제공하는 모션 제공부, 부력, 수압, 온도 및 외부충격 중 적어도 하나의 체감을 상기 잠수슈트에 제공하는 체감 제공부, 공기를 상기 잠수헬멧에 제공하는 공기 제공부 및 상기 모션 제공부, 상기 체감 제공부 및 상기 공기 제공부가 상기 훈련 시나리오에 따라 구동되도록 제어하는 다축모션 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부로부터 각각 감지된 사용자의 호흡상태 및 생체상태 중 어느 하나라도 이상이 발생하면 상기 가상훈련을 중지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련시스템은 표면공급잠수의 훈련을 혼합현실 영상을 이용하여 가상훈련하는 가상훈련장치 및 상기 가상훈련장치에서 수행되는 가상훈련을 모니터링하고, 상기 모니터링된 결과를 이용하여 훈련평가를 하는 관리서버를 포함하되, 상기 가상훈련장치는, 상기 관리서버로부터 상기 가상훈련에 대한 훈련모드정보가 포함된 사용자 입력을 수신하는 통신부, 사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실 영상이 제공되는 잠수헬멧, 상기 잠수헬멧과 연결되고, 상기 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 다축으로 가이드하는 다축모션 구동부 및 상기 훈련모드정보에 해당되는 훈련 시나리오를 기초로 상기 혼합현실 영상 및 상기 사용자의 동작이 제공되도록 상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치 및 시스템은 비입수 상태로 표면공급잠수에 대한 훈련을 가상으로 수행함으로써, 훈련장소의 이동 없이 한 곳에서 집중적으로 훈련을 수행할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다양한 훈련 시나리오를 혼합현실 및 다축모션 제어로 재현하여 잠수사의 인력양성 및 수준을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가상훈련시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가상훈련장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다축모션 제공부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다축모션 구동부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다축모션을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가상훈련장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다축모션 제공부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다축모션 구동부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다축모션을 설명하기 위한 예시도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 가상훈련시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 가상훈련시스템(40)은 비입수 상태로 표면공급잠수에 대한 훈련을 가상으로 수행한다. 이 때, 가상훈련시스템(40)은 다양한 훈련 시나리오를 혼합현실 및 다축모션 제어로 재현할 수 있으며, 이를 통해 잠수사의 인력양성 및 수준을 향상시킬 수 있다. 또한 가상훈련시스템(40)은 사용자가 훈련장소의 이동 없이 한 곳에서 훈련을 수행할 수 있도록 지원하여 훈련에 지출되는 비용을 절감하는 동시에 집중적으로 훈련을 수행할 수 있도록 한다. 가상훈련시스템(40)은 가상훈련장치(10), 관리서버(20) 및 통신망(30)을 포함한다.
가상훈련장치(10)는 표면공급잠수의 훈련을 혼합현실(Mixed Reality, MR) 영상을 이용하여 가상훈련을 한다. 가상훈련장치(10)는 실제 표면공급잠수를 위한 장비와 동일한 구조의 장비에 혼합현실 및 다축모션 제어를 할 수 있는 구성을 추가한 구조를 가진다. 바람직하게는, 가상훈련장치(10)는 사용자에게 실제 입수에서 느낄 수 있는 환경을 동일하게 느낄 수 있도록 한다.
관리서버(20)는 가상훈련장치(10)에서 수행되는 가상훈련을 모니터링한다. 즉, 관리서버(20)는 가상훈련의 진행상황을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링된 결과를 저장하여 추후 사용자가 모니터링된 결과를 확인할 수 있도록 한다. 관리서버(20)는 모니터링된 결과를 이용하여 훈련평가를 한다. 예를 들면, 관리서버(20)는 가상훈련의 임무달성, 임무완료시간, 위기대처능력, 순간판단 등을 점수화하여 점수화된 결과를 이용하여 평가를 할 수 있다. 또한 관리서버(20)는 가상훈련 중 부족한 부분에 대해 분석하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한 관리서버(20)는 가상훈련장치(10)가 복수개 설치되어 다자 참여형 가상훈련을 지원할 수 있다. 즉, 관리서버(20)는 가상훈련을 수행하는 복수의 사용자 간 통신 및 연계훈련, 임무별 훈련절차 등을 관리할 수 있다.
통신망(30)은 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), Wireless Hart(ISO/IEC62591-1), ISA100.11a(ISO/IEC 62734), COAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Multi-Client Publish/Subscribe Messaging), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 차세대 통신망인 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(30)은 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 가상훈련장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가상훈련장치(10)는 통신부(100), 잠수헬멧(200), 다축모션 구동부(300), 제어부(400) 및 저장부(500)를 포함한다.
통신부(100)는 관리서버(20)로부터 표면공급잠수의 가상훈련에 대한 훈련모드가 포함된 사용자 입력을 수신한다. 통신부(100)는 유무선 통신을 지원하며, 바람직하게는 무선통신을 지원할 수 있다. 여기서, 훈련모드는 가상훈련의 종류로써, 다양한 훈련 시나리오를 포함한다. 예를 들면, 훈련모드는 고수압 훈련 시나리오, 저수온 훈련 시나리오, 저조도 훈련 시나리오, 저가시도 훈련 시나리오, 강한조류 훈련 시나리오 등을 포함할 수 있다.
잠수헬멧(200)은 사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실 영상을 제공한다. 이를 수행하기 위해, 잠수헬멧(200)은 사용자의 두부에 착용된다. 바람직하게는, 잠수헬멧(200)은 실제 표면공급잠수에 사용되는 헬멧에 혼합현실 영상을 제공하는 구성이 추가되는 구조일 수 있다.
다축모션 구동부(300)는 잠수헬멧(200)과 연결되고, 사용자의 동작을 다축으로 가이드한다. 다축모션 구동부(300)는 잠수헬멧(200)에서 제공되는 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 가이드한다. 바람직하게는, 다축모션 구동부(130)는 요(Yaw), 롤(Roll), 피치(Pitch), 히브(heave), 서지(serge) 및 스웨이(sway) 중 적어도 하나의 축에 대한 동작을 가이드할 수 있다. 여기서, 다축모션 구동부(300)는 사용자가 정해진 동작에 움직이도록 강제로 동작을 제어하지 않고, 사용자가 혼합현실 영상과 대응되는 올바른 자세를 취할 수 있도록 천천히 사용자의 동작을 가이드한다.
제어부(400)는 혼합현실 영상 및 사용자의 동작이 잠수헬멧(200) 및 다축모션 구동부(300)에 제공되도록 제어한다. 제어부(400)는 통신부(100)에서 입력된 사용자 입력에 포함된 훈련모드의 훈련 시나리오를 기초로 잠수헬멧(200) 및 다축모션 구동부(300)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 훈련 시나리오에 해당되는 혼합현실 영상을 잠수헬멧(200)에 제공하는 동시에 다축모션 구동부(300)에도 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 제공한다.
또한 제어부(400)는 잠수헬멧(200) 및 다축모션 구동부(300)로부터 각각 감지된 사용자의 호흡상태 및 생체상태에 이상이 발생하면 가상훈련을 중지시킨다. 이 때, 제어부(400)는 후술되는 저장부(500)에 저장된 기준 상태정보를 이용하여 사용자의 상태를 판단한다. 이를 통해, 제어부(400)는 사용자가 안정적인 상태를 유지하면서 가상훈련을 수행할 수 있도록 한다.
저장부(500)는 표면공급잠수의 가상훈련에 대한 훈련모드가 저장된다. 즉, 저장부(500)는 훈련모드에 포함되는 다양한 훈련 시나리오가 저장된다. 예를 들면, 저장부(500)는 장비 정비훈련, 응급상황 훈련, 도구작업 훈련 등에 대한 훈련 시나리오가 저장될 수 있다. 저장부(500)는 정상상태에 해당되는 사용자의 호흡상태 및 생체상태에 대한 정보를 포함하는 기준 상태정보가 저장된다. 저장부(500)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 잠수헬멧(200)은 헬멧 본체(210), 헬멧 센서부(220), 마이크(230), 헬멧 제어부(240) 및 헬멧 출력부(250)를 포함한다.
헬멧 본체(210)는 잠수사 헬멧 형상으로 형성되어 사용자의 두부에 착용된다. 헬멧 본체(210)는 안구와 대향하는 부분에 쉴드가 형성되며, 쉴드는 투명부재로 형성되어 사용자가 전방을 주시할 수 있도록 한다.
헬멧 센서부(220)는 헬멧 본체(210)의 내부에 설치되어 사용자의 호흡상태 및 시선 방향을 감지한다. 헬멧 센서부(220)는 호흡센서(221) 및 헬멧 트래커(223)를 포함한다. 호흡센서(221)는 사용자의 호흡상태를 감지한다. 호흡센서(221)는 사용자가 날숨 또는 들숨에 대한 횟수를 통하여 호흡상태를 감지하거나, 헬멧 본체(210)의 내부에 형성된 공기량을 측정하여 호흡상태를 감지할 수 있다. 헬멧 트래커(223)는 사용자가 바라보는 시선에 대한 방향을 감지한다. 이를 위해, 헬멧 본체(210)의 X축, Y축 및 Z축 좌표에 대한 위치추적을 한다.
마이크(230)는 헬멧 본체(210)의 내부에 설치되어 사용자의 음성을 측정한다. 이를 통해, 사용자는 관리자와의 음성 통신을 수행할 수 있으며, 다자 참여형 가상훈련인 경우, 다른 사용자와의 음성 통신도 수행할 수 있다.
헬멧 제어부(240)는 헬멧 본체(210)에 설치되어 헬멧 센서부(220)에서 감지된 호흡상태를 이용하여 사용자의 호흡 이상유무를 판단한다. 헬멧 제어부(240)는 사용자의 호흡상태에 이상이 발생하면 제어부(400)에 호흡이상신호를 전송한다.
또한 헬멧 제어부(240)는 헬멧 센서부(220)에서 감지된 사용자의 시선 방향을 이용하여 시선 방향에 대응되는 혼합현실 영상이 출력되도록 제어한다. 헬멧 제어부(240)는 제어부(400)로부터 제공된 혼합현실 영상을 훈련 시나리오에 따라 가상현실(VR) 영상 및 증강현실(AR) 영상 중 적어도 하나의 영상이 출력되도록 제어한다. 즉, 헬멧 제어부(240)는 가상현실 영상 및 증강현실 영상을 상황에 따라 변환하며 출력되도록 한다.
헬멧 출력부(250)는 혼합현실 영상 및 혼합현실 영상에 대응하는 소리를 출력한다. 헬멧 출력부(250)는 영상 출력부(251) 및 스피커(253)를 포함한다. 영상 출력부(251)는 헬멧 본체(210)의 쉴드에 설치되어 혼합현실 영상을 출력한다. 영상 출력부(251)는 가상현실 영상 및 증강현실 영상 중 적어도 하나를 출력할 수 있다. 스피커(253)는 헬멧 본체의 내부에 설치되어 혼합현실 영상에 대응하는 소리를 출력한다. 또한 스피커(253)는 마이크(230)와 함께 관리자 또는 다른 사용자와의 음성 통신을 지원한다.
도 4는 본 발명에 따른 다축모션 구동부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 다축모션 구동부(300)는 잠수슈트(310), 다축모션 제공부(320) 및 연결부(330)를 포함한다.
잠수슈트(310)는 사용자의 몸체에 착용되고, 사용자의 생체상태 및 동작상태를 감지한다. 바람직하게는, 잠수슈트(310)는 실제 표면공급잠수에 사용되는 잠수슈트에 센서가 설치되는 구조일 수 있다. 잠수슈트(310)는 생체신호 센서(311) 및 모션 트래커(313)를 포함한다.
생체신호 센서(311)는 잠수슈트(310)의 내부에 설치되어 사용자의 자율신경계 반응을 측정할 수 있다. 즉, 생체신호 센서(311)는 심전도, 맥파 및 피부온도 중 적어도 하나의 생체상태를 감지할 수 있다.
모션 트래커(313)는 잠수슈트(310)의 각 부위에 설치되어 사용자의 동작상태 및 수중장비 조작 동작상태를 감지한다. 바람직하게는, 모션 트래커(313)는 햅틱 글로브 기반으로 실제 공구 조작 손 영역 모션을 트래킹하고, 마커 기반으로 수중공구 모션을 트래킹한다.
다축모션 제공부(320)는 잠수슈트(310)와 연결되고, 잠수슈트(310)에 훈련 시나리오를 기초로 동작을 가이드하고, 심해환경 체감을 제공한다. 다축모션 제공부(320)는 모션 제공부(321), 체감 제공부(323), 공기 제공부(325) 및 다축모션 제어부(327)를 포함한다.
모션 제공부(321)는 잠수슈트(310)와 연결되어 훈련 시나리오에 따라 동작을 가이드한다. 이 때, 모션 제공부(321)는 요(Yaw), 롤(Roll), 피치(Pitch), 히브(heave), 서지(serge) 및 스웨이(sway) 중 적어도 하나의 축에 대한 동작을 잠수슈트(310)에 제공할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 각 시나리오에 맞는 동작을 예행연습을 할 뿐만 아니라 잘못된 자세를 올바른 자세로 교정할 수 있다. 또한 모션 제공부(321)는 수중공구를 사용하는 훈련 시나리오인 경우, 수중공구 사용에 대한 동작도 가이드할 수 있다.
체감 제공부(323)는 잠수슈트(310)와 연결되어 훈련 시나리오에 따라 체감을 제공한다. 이 때, 체감 제공부(323)는 부력, 수압, 온도 및 외부충격 중 적어도 하나의 체감을 잠수슈트(310)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 체감 제공부(323)는 잠수슈트(310)의 외부에 착용이 가능한 조끼 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 조끼는 수압 체감을 재현하기 위한 에어주입 기능을 포함할 수 있고, 충격체감을 재현하기 위한 햅틱 피드백 기능을 포함할 수 있다. 또한 조끼는 온도체감을 재현하기 위한 냉각 기능을 포함할 수 있다. 이에 한정하지 않고, 체감 제공부(323)는 다양한 심해환경에 대한 체감을 제공할 수 있다.
공기 제공부(325)는 잠수헬멧(200)과 연결되어 공기를 제공한다. 공기 제공부(325)는 훈련 시나리오에 따라 공기량을 조절하여 잠수헬멧(200)에 공급할 수 있다.
다축모션 제어부(327)는 모션 제공부(321), 체감 제공부(323) 및 공기 제공부(325)가 훈련 시나리오에 따라 구동되도록 제어한다. 이 때, 다축모션 제어부(327)는 모션 제공부(321), 체감 제공부(323) 및 공기 제공부(325)를 동시에 제어하여 복합적인 상황에 대한 제어를 할 수 있다. 바람직하게는, 다축모션 제어부(327)는 헬멧 제어부(240)와 연계되어 모션, 체감, 호흡 등이 혼합현실 영상과 맞물려 제어될 수 있도록 한다. 이를 통해, 사용자는 비입수 상태이지만 실제로 입수한 듯한 느낌으로 표면공급잠수 가상훈련을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 가상훈련장치를 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 잠수헬멧을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 다축모션 제공부를 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다축모션을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 가상훈련장치(10)는 표면공급잠수를 비입수한 상태에서도 가상훈련을 할 수 있도록 지원한다. 가상훈련장치(10)는 사용자가 잠수헬멧(200) 및 잠수슈트(310)를 착용하여 수행되는 웨어러블(wearable) 장치이다.
가상훈련장치(10)의 잠수헬멧(200)은 쉴드에 가상현실 영상을 출력하는 VR장치를 설치하거나(도 6a), 증강현실 영상을 출력하는 AR장치를 설치할 수 있다(도 6b). 또한 도면에는 도시되지 않았지만 잠수헬멧(200)은 가상현실 영상 및 증강현실 영상을 출력할 수 있는 혼합현실 장치를 설치할 수 있다.
한편, 가상훈련장치(10)의 다축모션 구동부(300)는 다축모션 제공부(320)가 잠수슈트(310)와 연결되어 다양한 모션 및 체감을 제공한다. 이 때, 모션은 요, 롤, 피치, 히브, 서지 및 스웨이 중 적어도 하나의 축에 대한 동작을 제공한다. 바람직하게는 다축모션 제공부(320)는 사용자가 입식 상태에서의 수중훈련 동작(도 8a), 좌식 상태에서의 수중훈련 동작(도 8b) 및 수중공구를 사용하는 상태에서의 수중훈련 동작(도 8c) 등에 대한 동작을 가이드할 수 있다.
따라서, 가상훈련장치(10)는 훈련 시나리오에 따라 혼합현실 영상, 모션 가이드 및 체감제공 등을 사용자에게 제공함으로써, 실제로 입수를 하지 않고도 가상으로 수난사고, 산업잠수 훈련 등을 체험할 수 있으며, 이를 통해 인력양성뿐만 아니라 사용자의 수준향상을 도와줄 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 가상훈련장치
20: 관리서버
30: 통신망 40: 가상훈련시스템
100: 통신부 200: 잠수헬멧
210: 헬멧 본체 220: 헬멧 센서부
221: 호흡센서 223: 헬멧 트래커
230: 마이크 240: 헬멧 제어부
250: 헬멧 출력부 251: 영상 출력부
253: 스피커 300: 다축모션 구동부
310: 잠수슈트 311: 생체신호 센서
313: 모션 트래커 320: 다축모션 제공부
321: 공기 제공부 323: 체감 제공부
325: 모션 제공부 329: 다축모션 제어부
400: 제어부 500: 저장부
30: 통신망 40: 가상훈련시스템
100: 통신부 200: 잠수헬멧
210: 헬멧 본체 220: 헬멧 센서부
221: 호흡센서 223: 헬멧 트래커
230: 마이크 240: 헬멧 제어부
250: 헬멧 출력부 251: 영상 출력부
253: 스피커 300: 다축모션 구동부
310: 잠수슈트 311: 생체신호 센서
313: 모션 트래커 320: 다축모션 제공부
321: 공기 제공부 323: 체감 제공부
325: 모션 제공부 329: 다축모션 제어부
400: 제어부 500: 저장부
Claims (8)
- 표면공급잠수의 가상훈련에 대한 훈련모드정보가 포함된 사용자 입력을 수신하는 통신부;
사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실(Mixed Reality, MR) 영상이 제공되는 잠수헬멧;
상기 잠수헬멧과 연결되고, 상기 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 다축으로 가이드하는 다축모션 구동부; 및
상기 훈련모드정보에 해당되는 훈련 시나리오를 기초로 상기 혼합현실 영상 및 상기 사용자의 동작이 제공되도록 상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 1항에 있어서,
상기 잠수헬멧은,
상기 사용자의 두부에 착용하는 헬멧 본체;
상기 헬멧 본체의 내부에 설치되어 상기 사용자의 호흡 상태 및 시선 방향을 감지하는 헬멧 센서부;
상기 헬멧 본체에 설치되어 상기 혼합현실 영상 및 상기 혼합현실 영상에 대응하는 소리를 출력하는 헬멧 출력부; 및
상기 호흡 상태를 이용하여 상기 사용자의 호흡 이상을 판단하고, 상기 시선 방향을 이용하여 상기 시선 방향에 대응되는 상기 혼합현실 영상이 출력되도록 제어하는 헬멧 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 2항에 있어서,
상기 헬멧 제어부는,
상기 훈련 시나리오에 따라 가상현실 영상 및 증강현실 영상을 중 적어도 하나의 영상이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다축모션 구동부는,
상기 사용자의 몸체에 착용되고, 상기 사용자의 생체상태 및 동작상태를 감지하는 잠수슈트; 및
상기 잠수슈트와 연결되고, 상기 잠수슈트에 상기 훈련 시나리오를 기초로 동작을 가이드하고, 심해환경 체감을 제공하는 다축모션 제공부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 4항에 있어서,
상기 잠수슈트는,
상기 사용자의 심전도, 맥파 및 피부온도 중 적어도 하나의 생체상태를 감지하는 생체신호 센서; 및
상기 사용자의 동작상태 및 수중공구 조작 동작상태를 감지하는 모션 트래커;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 4항에 있어서,
상기 다축모션 제공부는,
요(Yaw), 롤(Roll), 피치(Pitch), 히브(heave), 서지(serge) 및 스웨이(sway) 중 적어도 하나의 축에 대한 동작을 상기 잠수슈트에 제공하는 모션 제공부;
부력, 수압, 온도 및 외부충격 중 적어도 하나의 체감을 상기 잠수슈트에 제공하는 체감 제공부;
공기를 상기 잠수헬멧에 제공하는 공기 제공부; 및
상기 모션 제공부, 상기 체감 제공부 및 상기 공기 제공부가 상기 훈련 시나리오에 따라 구동되도록 제어하는 다축모션 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부로부터 각각 감지된 사용자의 호흡상태 및 생체상태 중 어느 하나라도 이상이 발생하면 상기 가상훈련을 중지시키는 것을 특징으로 하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련장치. - 표면공급잠수의 훈련을 혼합현실 영상을 이용하여 가상훈련하는 가상훈련장치; 및
상기 가상훈련장치에서 수행되는 가상훈련을 모니터링하고, 상기 모니터링된 결과를 이용하여 훈련평가를 하는 관리서버를 포함하되,
상기 가상훈련장치는,
상기 관리서버로부터 상기 가상훈련에 대한 훈련모드정보가 포함된 사용자 입력을 수신하는 통신부;
사용자의 시선 방향에 따른 혼합현실(Mixed Reality, MR) 영상이 제공되는 잠수헬멧;
상기 잠수헬멧과 연결되고, 상기 혼합현실 영상과 대응되는 사용자의 동작을 다축으로 가이드하는 다축모션 구동부; 및
상기 훈련모드정보에 해당되는 훈련 시나리오를 기초로 상기 혼합현실 영상 및 상기 사용자의 동작이 제공되도록 상기 잠수헬멧 및 상기 다축모션 구동부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 혼합현실 기반 비입수식 표면공급잠수 가상훈련시스템.
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