WO2017014671A1 - Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением реальными объектами - Google Patents
Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением реальными объектами Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017014671A1 WO2017014671A1 PCT/RU2016/000153 RU2016000153W WO2017014671A1 WO 2017014671 A1 WO2017014671 A1 WO 2017014671A1 RU 2016000153 W RU2016000153 W RU 2016000153W WO 2017014671 A1 WO2017014671 A1 WO 2017014671A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- virtual
- virtual reality
- real
- user
- positioning system
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
Definitions
- the utility model relates to teaching aids, namely, to educational and training devices for drivers of special equipment, in particular for drivers of airfield container loaders.
- Such simulators cannot be used in cases where the specificity of the driver’s work involves not only being in the chair, but also moving in space, which is typical for drivers of special equipment, for example, drivers of airfield container loaders (see, for example, the widespread SNAMP350 loader from Trepel http: / /www.trepei.com/products/loader.html).
- the container loader driver in the process should move from the loader control panel to the cargo control panel, moving along a 2-meter long working platform and turning 180 degrees, go down and climb to the working platform, therefore, the user should see the above-mentioned computer simulators visible to the driver while performing the working functions of the picture the surrounding world on stationary displays is not possible. Solutions with a closed room, on the walls of which projected images of three-dimensional computer graphics, also unsuitable, since the driver operates objects located in close proximity to him.
- Real-time information on the spatial position of the user's head is used to generate a stereo pair of the virtual world, shown to the user through the microdisplays of the helmet, while the virtual world reproduces the working environment, for example, an airfield with an airplane and a container handler.
- the user is completely immersed in the virtual working environment and, moving in the real world, similarly moves in the virtual working environment, which he can observe as well as in the real world.
- the user sees the virtual controls, however, this raises the problem of tactile interaction with these virtual organs.
- the user sees virtual images of his hands in the virtual world, which move similarly to real hands, but cannot feel the touch of the steering wheel, levers, etc.
- tactile gloves e.g. CyberTouch by CuberGlove Technologies http://www.cvberglovesvstems.com/products/cvbertouch/overview
- the technical task of the proposed utility model is to create for the first time a virtual reality training complex for training special equipment drivers with full tactile feedback by supplementing virtual reality with real objects.
- the technical result of the proposed utility model consists in realizing its purpose - training, drivers of special equipment in a virtual environment, while the virtual environment accurately reproduces the working environment, for example, an airfield with an airplane and a container loader, and the learner perceives the controls.
- the virtual reality training complex for training drivers of special equipment containing a virtual reality helmet with a wireless interface, equipped with two microdisplays and an audio system; a positioning system, the sensors of which provide the determination of three linear coordinates and three angular coordinates of position in space user's head, arms, and legs; a system for tracking the user's hands and fingers that displays a video image of the user's hands in the 90th virtual world (see, for example, Sensics Hand and Finger Sensor system http.V / sensics.corn / additional-options-2 / hand-and-finger racking- sensor /; a computer that real-time generates and transmits a stereo video image of the virtual working environment to the microdisplays of the virtual reality helmet in accordance with the data of the positioning system sensor located on the 95 head, is supplemented by special equipment control panel models that accurately reproduce physical zmery originals and contain the same controls as the original.
- the aforementioned wireless positioning system G4 at a distance of 1 meter ensures the accuracy of determining the linear coordinates of 2 mm and angular coordinates of 0.5 °.
- the computer located in the rack is connected by interfaces with a virtual reality helmet, positioning system sensors located on the user's head, arms and legs, and with a sensor of the tracking system for hands and fingers located on the virtual helmet
- FIG. one The general structural diagram of the main part of the training complex for drivers of container airfield loaders with the addition of real objects - models of control panels and the railing enclosing the working platform, is shown in FIG. one.
- FIG. 1 General structural diagram of the main part of the training complex for drivers of airfield container loaders with the addition of real objects - models of control panels and railings enclosing the work platform.
- any modern office-level mid-range computer and industry-launched virtual reality helmet for example, the aforementioned Oculus Rift
- a positioning system for example, the aforementioned G4
- a tracking and display system in the virtual world can be used
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тренажерам виртуальной реальности. Тренажер виртуальной реальности содержит шлем виртуальной реальности с двумя микродисплеями и аудиосистемой, систему позиционирования с датчиками, систему слежения за руками и пальцами пользователя, компьютер, модели панелей управления спецтехники. Обеспечивается улучшение обучения водителей спецтехники за счет создания тактильной обратной связи и дополнения виртуальной реальности реальными объектами.
Description
Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением
реальными объектами.
Полезная модель относится к средствам обучения, а именно: к учебно- тренировочным устройствам для водителей спецтехники, в частности для водителей аэродромных погрузчиков контейнеров.
Уровень техники.
В настоящее время обучение и проверка навыков водителей автотранспорта проводится с помощью компьютерных симуляторов, включающих водительское кресло с органами управления и один или нескольких дисплеев, на которых воспроизводится картинка трехмерной компьютерной графики, имитирующая вид через лобовое стекло кабины автомобиля (см., например, тренажер для водителей аэродромного транспорта ADT компании Micronav http://www.micronav.co.uk/products/airside-driver-trainer).
Такие тренажеры нельзя применять в случаях, когда специфика работы водителя предполагает не только нахождение в кресле, но и перемещение в пространстве, что характерно для водителей спецтехники, например водителей аэродромных погрузчиков контейнеров (см., например, широко распространенный погрузчик СНАМР350 компании Trepel http://www.trepei.com/products/loader.html). Водитель погрузчика контейнеров в процессе работы должен переходить от панели управления погрузчиком к панели управления грузом, перемещаясь по рабочей площадке длиной 2 метра и разворачиваясь на 180 градусов, спускаться и подниматься на рабочую площадку, поэтому показ пользователю вышеупомянутых компьютерных симуляторов видимой водителем при выполнении рабочих функций картинки окружающего мира на стационарно размещенных дисплеях невозможен. Решения с замкнутым помещением, на стенки которого проецируются изображения трехмерной компьютерной графики,
также непригодны, поскольку водитель оперирует объектами, находящимися в непосредственной близости от него.
Указанная проблема решается с помощью технологии полнопогружной виртуальной реальности, когда пользователь тренажера надевает шлем виртуальной реальности (например, Oculus Rift https://www.oculus.com/order), обеспечивающий полную визуальную изоляцию его от реального мира. При этом задействуется система позиционирования (например, G4 компании Polhemus http://polhemus.com/motion-tracking/all-trackers/g4)., датчик которой располагается в шлеме виртуальной реальности и позволяет определять пространственные и угловые координаты шлема, т.е. головы пользователя. Информация реального времени о пространственном положении головы пользователя используется для генерации стереопары виртуального мира, показываемой пользователю через микродисплеи шлема, при этом виртуальный мир воспроизводит рабочую среду, например аэродром с самолетом и погрузчиком контейнеров. Таким образом, пользователь оказывается полностью погруженным в виртуальную рабочую среду и, перемещаясь в реальном мире, аналогично перемещается в виртуальной рабочей среде, которую может наблюдать также как в реальном мире. Пользователь видит виртуальные органы управления, однако при этом возникает проблема тактильного взаимодействия с этими виртуальными органами. При размещении датчиков системы позиционирования на руках пользователь видит виртуальные образы своих рук в виртуальном мире, которые перемещаются аналогично реальным рукам, однако не может почувствовать касание руля, рычагов и т.п. Существуют тактильные перчатки (например, CyberTouch компании CuberGlove Technologies http://www.cvberglovesvstems.com/products/cvbertouch/overview),
обеспечивающие некоторый эффект осязательной обратной связи на кончиках пальцев, но этот эффект ограничен только ощущениями легкого толчка или вибрации, что абсолютно недостаточно для полноценного
воспроизведения ощущения хватки руля и других органов управления, приобретение навыков работы с которыми является неотъемлемой частью тренинга.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является известная система VizMove Walking VR (http://www.worldviz.com/products/vizmove- walking-yr компании WorldViz - решение для создания тренажеров виртуальной реальности, позволяющее пользователю свободно перемещаться в виртуальном мире. Пользователь данной системы, держа в руках пульт с датчиками системы позиционирования, видит в виртуальном мире условный виртуальный образ своей руки, однако данная система не обеспечивает тактильного контакта с виртуальными объектами, что критически важно в тренажерах транспортных средств и других систем управления.
Раскрытие и осуществление полезной модели.
Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в создании впервые тренажерного комплекса виртуальной реальности для обучения водителей спецтехники с обеспечением полноценной тактильной обратной связи за счет дополнения виртуальной реальности реальными объектами.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в реализации ее назначения - обучение, водителей спецтехники в виртуальной среде, при этом виртуальная среда точно воспроизводит рабочую среду, например аэродром с самолетом и погрузчиком контейнеров, а обучаемый осязает органы управления.
Указанный технический результат достигается тем, что тренажерный комплекс виртуальной реальности для обучения водителей спецтехники, содержащий шлем виртуальной реальности с беспроводным интерфейсом, снабжённый двумя микродисплеями и аудиосистемой; систему позиционирования, датчики которой обеспечивают определение трех линейных координат и трех угловых координат положения в пространстве
головы, рук и ног пользователя; систему слежения за руками и пальцами пользователя, отображающую видеоизображение рук пользователя в 90 виртуальном мире (см., например, систему Hand and Finger Sensor компании Sensics http.V/sensics.corn/additional-options-2/hand-and-finger racking-sensor/ ; компьютер, в реальном времени генерирующий и передающий стерео видеоизображение виртуальной рабочей среды на микродисплеи шлема виртуальной реальности в соответствии с данными расположенного на 95 голове датчика системы позиционирования, дополняется моделями панелей управления спецтехники, точно воспроизводящими физические размеры оригиналов и содержащими те же элементы управления, что и оригиналы. Путем точного воспроизведения в виртуальном мире спецтехники и точной настройки системы позиционирования и системы слежения за руками и
100 пальцами пользователя, виртуальные объекты - виртуальные панели управления, воспроизводящие визуальные образы реальных панелей управления, совмещаются в реальном пространстве с реальными объектами - реальными моделями панелей управления. Характеристики современных доступных на рынке систем позиционирования позволяют осуществлять
105 такое совмещение с достаточной точностью: например, упомянутая беспроводная система позиционирования G4 на расстоянии 1 метра обеспечивает точность определения линейных координат 2 мм и угловых координат 0,5°. Таким образом обучаемый водитель спецтехники, видя в виртуальном мире свои реальные руки, может касаться ими виртуальных
ПО органов управления, одновременно касаясь реальных органов управления, чем обеспечивается полная тактильная обратная связь. Размещение датчиков системы позиционирования на голове, руках и ногах обучаемого обеспечивает возможность наблюдения им в виртуальном мире рук и ног своего виртуального двойника - аватара, движения которого совпадают с
115 движениями обучаемого (см., например, видео применения системы позиционирования STEM компании Sixense
http://www.youtube.com/watch?t=77&v=ikOLswJlTBs на 2:34 мин.). Компьютер, управляющий всем тренажерным комплексом и базовый модуль системы позиционирования размещены в стойке моделей панелей
120 управления спецтехники, чем обеспечивается конструктивное единство тренажера. Размещенный в стойке компьютер связан интерфейсами со шлемом виртуальной реальности, датчиками системы позиционирования, размещенными на голове, руках и ногах пользователя и с датчиком системы слежения за руками и пальцами, расположенном на шлеме виртуальной
125 реальности.
Общая конструктивная схема основной части тренажерного комплекса для водителей аэродромных погрузчиков контейнеров с дополнением реальными объектами - моделями панелей управления и ограждающих рабочую площадку перил, показана на фиг. 1.
130 Краткое описание иллюстраций.
Фиг. 1. Общая конструктивная схема основной части тренажерного комплекса для водителей аэродромных погрузчиков контейнеров с дополнением реальными объектами - моделями панелей управления и ограждающих рабочую площадку перил.
135 Для осуществления полезной модели может быть использован любой современный компьютер средней производительности офисного уровня и выпускаемые промышленностью шлем виртуальной реальности (например вышеупомянутый Oculus Rift), система позиционирования (например вышеупомянутая G4), система слежение и отображения в виртуальном мире
140 рук и пальцев (например вышеупомянутая Hand and Finger Sensor).
Claims
Формула полезной модели
Водительский тренажер виртуальной реальности для обучения водителей спецтехники, позволяющий обучаемому перемещаться в пространстве, включающий шлем виртуальной реальности с двумя микродисплеями и аудиосистемой, систему позиционирования, датчики которой обеспечивают определение трех линейных координат и трех угловых координат положения в пространстве головы, рук и ног пользователя, систему слежения за руками и пальцами пользователя, отображающую видеоизображение рук пользователя в виртуальном мире, компьютер, в реальном времени генерирующий и передающий стерео видеоизображение виртуальной рабочей среды на микродисплеи шлема виртуальной реальности в соответствии с данными датчиков системы позиционирования и отличающийся тем, что дополнен моделями панелей управления спецтехники, точно воспроизводящими физические размеры оригиналов и содержащими те же элементы управления, что и оригиналы, при этом посредством точного воспроизведения в виртуальном мире спецтехники и точной настройки системы позиционирования виртуальные объекты - виртуальные панели управления, воспроизводящие визуальные образы реальных панелей управления, совмещаются в реальном пространстве с реальными объектами - реальными моделями панелей управления.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129501 | 2015-07-20 | ||
| RU2015129501 | 2015-07-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017014671A1 true WO2017014671A1 (ru) | 2017-01-26 |
Family
ID=57835135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000153 WO2017014671A1 (ru) | 2015-07-20 | 2016-03-21 | Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением реальными объектами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017014671A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109523637A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-26 | 中交航局安装工程有限公司 | 一种vr技术海底隧道系统 |
| CN114795181A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-07-29 | 深圳市铱硙医疗科技有限公司 | 辅助儿童适应核磁共振检查的方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056007A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Intersense, Inc. | Self-referenced tracking |
| RU2491649C2 (ru) * | 2008-08-21 | 2013-08-27 | Линкольн Глобал, Инк. | Система и способ, обеспечивающие обучение дуговой сварке в моделируемой среде виртуальной реальности в реальном времени с использованием обратной связи сварочной ванны в реальном времени |
| RU2493606C2 (ru) * | 2011-02-08 | 2013-09-20 | Московский государственный технический университет гражданской авиации | Способ обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле |
| RU2528457C2 (ru) * | 2012-12-10 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВИАРЕАЛ" | Способ обучения сотрудников службы авиационной безопасности с применением системы дополненной реальности |
-
2016
- 2016-03-21 WO PCT/RU2016/000153 patent/WO2017014671A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056007A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Intersense, Inc. | Self-referenced tracking |
| RU2491649C2 (ru) * | 2008-08-21 | 2013-08-27 | Линкольн Глобал, Инк. | Система и способ, обеспечивающие обучение дуговой сварке в моделируемой среде виртуальной реальности в реальном времени с использованием обратной связи сварочной ванны в реальном времени |
| RU2493606C2 (ru) * | 2011-02-08 | 2013-09-20 | Московский государственный технический университет гражданской авиации | Способ обучения авиадиспетчеров диспетчерских пунктов руления, старта и посадки на реальном летном поле |
| RU2528457C2 (ru) * | 2012-12-10 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВИАРЕАЛ" | Способ обучения сотрудников службы авиационной безопасности с применением системы дополненной реальности |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109523637A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-26 | 中交航局安装工程有限公司 | 一种vr技术海底隧道系统 |
| CN114795181A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-07-29 | 深圳市铱硙医疗科技有限公司 | 辅助儿童适应核磁共振检查的方法及装置 |
| CN114795181B (zh) * | 2022-06-23 | 2023-02-10 | 深圳市铱硙医疗科技有限公司 | 辅助儿童适应核磁共振检查的方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10529248B2 (en) | Aircraft pilot training system, method and apparatus for theory, practice and evaluation | |
| Van Krevelen et al. | A survey of augmented reality technologies, applications and limitations | |
| US5320538A (en) | Interactive aircraft training system and method | |
| US20070048702A1 (en) | Immersion-type live-line work training system and method | |
| US9583019B1 (en) | Cockpit flow training system | |
| Thevin et al. | X-road: virtual reality glasses for orientation and mobility training of people with visual impairments | |
| Zhang et al. | The application of virtual reality technology in physical education teaching and training | |
| KR102647544B1 (ko) | 정보 처리 시스템 및 정보 처리 방법 | |
| WO2019195898A1 (ru) | Универсальный виртуальный симулятор | |
| KR20130068191A (ko) | 모션 추적 기반 3차원 인터페이스 장치 및 그 방법 | |
| EP3591503B1 (en) | Rendering of mediated reality content | |
| US6149435A (en) | Simulation method of a radio-controlled model airplane and its system | |
| CN205039917U (zh) | 基于cave系统的海底世界模拟系统 | |
| US20210081051A1 (en) | Methods, apparatus, systems, computer programs for enabling mediated reality | |
| Lassagne et al. | Performance evaluation of passive haptic feedback for tactile HMI design in CAVEs | |
| US20170206798A1 (en) | Virtual Reality Training Method and System | |
| WO2017014671A1 (ru) | Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением реальными объектами | |
| US20190005831A1 (en) | Virtual Reality Education Platform | |
| RU160084U1 (ru) | Водительский тренажер виртуальной реальности с дополнением реальными объектами | |
| Osuagwu et al. | Integrating Virtual Reality (VR) into traditional instructional design | |
| Garcia et al. | Towards an immersive and natural gesture controlled interface for intervention underwater robots | |
| Amouri et al. | Sliding movement platform for mixed reality application | |
| US11797093B2 (en) | Integrating tactile nonvirtual controls in a virtual reality (VR) training simulator | |
| Mullenbach et al. | Reducing driver distraction with touchpad physics | |
| Corvaglia | Virtual training for manufacturing and maintenance based on web3d technologies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16828131 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16828131 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |