KR102063520B1 - 시뮬레이션 장치 - Google Patents

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KR102063520B1 KR1020190013735A KR20190013735A KR102063520B1 KR 102063520 B1 KR102063520 B1 KR 102063520B1 KR 1020190013735 A KR1020190013735 A KR 1020190013735A KR 20190013735 A KR20190013735 A KR 20190013735A KR 102063520 B1 KR102063520 B1 KR 102063520B1
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치는 사용자의 조작에 따라 이동가능한 원격 조종 디바이스 및 사용자가 원격 조종 디바이스의 이동을 조작하기 위한 조작부, 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임과 동기화되어 구동되는 시뮬레이터부, 조작부, 시뮬레이터부를 제어하기 위한 제어부 및 원격 조종 디바이스와의 통신이 수행되는 통신부가 포함되는 사용자 디바이스가 포함될 수 있다.

Description

시뮬레이션 장치{THE SIMULATING APPARATUS}
본 발명은 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 조작에 따라 이동 및 작동가능한 원격 조종 디바이스 및 사용자가 탑승하여 원격 조종 디바이스를 조종하고, 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임을 체험할 수 있는 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
가상현실(VR: Virtual Reality) 시뮬레이션은 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 제작하여 사용자가 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어주는 기술을 지칭하는 것으로, 기존의 가상현실 시뮬레이션 기술은 사용자가 체험함에 있어서 역동성과 흥미를 느끼기 어려운 문제가 있었다.
또한, 실제 시야의 차단에 의한 단순한 컨트롤러의 사용으로 게임 내에서의 동작의 단순화 및 가상공간과 동일한 실제 공간의 필요는 컨텐츠 제공 및 사용에 있어 많은 제약을 주었다.
이에 따라, 사용자의 두부의 움직임에 따라 원격 조종 디바이스에 구비된 촬영장치가 움직이도록 하고, 촬영된 영상을 사용자에게 1인칭 관찰자뷰를 통해 디스플레이하도록 함으로써 더욱 현실감을 느낄 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
1. 대한민국 등록실용신안공보 제20-0330317호 (2003.10.07 등록)
본 발명은 전술한 바와 같은 기술 개발 요구에 따라 안출된 것으로서, 상세하게는 사용자가 조종하는 원격 조종 디바이스의 움직임에 따라 사용자가 탑승한 시뮬레이터가 구동되도록 하고, 사용자의 두부의 움직임에 대응되어 움직이는 원격 조종 디바이스에 구비된 촬영장치에 따라 촬영된 영상을 사용자가 1인칭 디스플레이를 통해 확인함으로써 현장감을 증진시키고 극대화하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예로써, 시뮬레이션 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치는 사용자의 조작에 따라 이동가능한 원격 조종 디바이스 및 사용자가 원격 조종 디바이스의 이동을 조작하기 위한 조작부, 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임과 동기화되어 구동되는 시뮬레이터부, 조작부, 시뮬레이터부를 제어하기 위한 제어부 및 원격 조종 디바이스와의 통신이 수행되는 통신부가 포함되는 사용자 디바이스가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 원격 조종 디바이스에는 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임 정보가 측정되는 센싱모듈이 더 포함되고, 움직임 정보에는 원격 조종 디바이스의 롤(roll) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 서지(surge) 데이터, 스웨이(sway) 데이터 및 히브(heave) 데이터가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 제어부에서는 원격 조종 디바이스로부터 수신한 움직임 정보에 대한 필터링이 수행되고, 필터링 결과에 기초하여 시뮬레이터부가 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 조작부에는 원격 조종 디바이스의 주행 방향 변동을 위한 핸들부, 원격 조종 디바이스의 가속을 위한 가속부 및 원격 조종 디바이스의 감속 혹은 정지를 위한 브레이크부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 사용자 디바이스에는 사용자의 두부에 착용가능하도록 형성된 고글부가 더 포함되고, 원격 조종 디바이스에는 소정의 회전축을 중심으로 회전가능한 촬영장치가 구비된 짐벌카메라모듈 및 고글부로부터 수신한 헤드 모션 정보에 대응하여 짐벌카메라모듈이 회전하도록 제어하는 제어모듈이 더 포함되며, 고글부에는 사용자의 두부의 움직임에 따른 헤드 모션 정보가 감지되는 감지부 및 원격 조종 디바이스의 짐벌카메라모듈로부터 촬영된 주행영상을 수신하여 사용자에게 1인칭 관찰자뷰를 제공하기 위한 디스플레이부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 원격 조종 디바이스는 차량, 로봇, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 시뮬레이터부에는 사용자가 탑승가능하도록 형성된 탑승부 및 탑승부에 구동력을 제공하기 위한 구동부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 시뮬레이션 장치에 따르면, 사용자가 조종하는 원격 조종 디바이스의 움직임에 따라 사용자가 탑승한 시뮬레이터가 구동되도록 하고, 사용자의 두부의 움직임에 대응되어 움직이는 원격 조종 디바이스에 구비된 촬영장치에 따라 촬영된 영상을 사용자가 1인칭 디스플레이를 통해 확인함으로써 현장감을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 원격 조종 디바이스의 움직임 정보에 관한 내용을 나타낸 예시도이다.
도 3은 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 사용자 디바이스의 조작부를 나타낸 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 제어부의 유저 인터페이스 화면을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 원격 조종 디바이스의 움직임에 따른 시뮬레이터부의 구동을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 사용자 디바이스의 고글부 및 원격 조종 디바이스의 짐벌카메라모듈을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 사용자 디바이스의 시뮬레이터부를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치에 있어서, 원격 조종 디바이스를 나타낸 예시도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예로써, 시뮬레이션 장치(10)가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)는 사용자의 조작에 따라 이동가능한 원격 조종 디바이스(200) 및 사용자가 원격 조종 디바이스(200)의 이동을 조작하기 위한 조작부(110), 원격 조종 디바이스(200)의 이동에 따른 움직임과 동기화되어 구동되는 시뮬레이터부(120), 조작부(110), 시뮬레이터부(120)를 제어하기 위한 제어부(130) 및 사용자가 착용 가능한 고글부(140), 원격 조종 디바이스(200)와의 통신이 수행되는 통신부(150)가 포함되는 사용자 디바이스(100)가 포함될 수 있다.
상기 통신부(150)는 사용자 디바이스(100) 내부의 구성요소 간 통신은 물론 사용자 디바이스(100)와 원격 조종 디바이스(200) 간 통신이 수행될 수 있으며, 상기 통신부(150)에서는 다양한 통신 방법이 적용될 수 있다. 다시 말해서, 사용자 디바이스(100)의 통신부(150)와 원격 조종 디바이스(200)의 통신모듈(250) 상호 간의 데이터 송수신을 통하여 무선 통신 과정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)의 통신부(150)에는 Wifi, Bluetooth 등의 무선 통신 방법은 물론 RF(Radio Frequency)를 이용한 무선 통신 방법도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)에는 센싱모듈(210), 짐벌카메라모듈(220), 제어모듈(230), 사운드모듈(240) 및 통신모듈(250)이 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사운드모듈(240)에는 마이크 모듈 및 스피커 모듈이 포함될 수 있는데, 원격 조종 디바이스(200)의 몸체 내부 또는 외부를 향하여 돌출되어 마이크 모듈과 스피커 모듈이 부착되어 있을 수 있다. 마이크 모듈을 통하여 원격 조종 디바이스(200) 주변의 사운드 데이터를 받아들이고, 스피커 모듈을 통하여 사용자 등의 사운드(음성) 데이터를 출력할 수 있다. 다시 말해서, 마이크 모듈 및 스피커 모듈을 이용하여 원격 조종 디바이스(200)와 가까이 있는 타 사용자, 관람객 등의 사람 등과 대화 및 운행 중 발생할 수도 있는 안전 사고를 대비한 경고 방송이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고글부(140)에는 마이크와 스피커가 포함된 헤드셋이 장착되어 있을 수 있다. 사용자의 음성 데이터는 헤드셋 등을 통하여 받아들여지고, 이러한 음성 데이터는 통신부(150)를 통하여 원격 조종 디바이스(200)로 전달될 수 있다. 또한, 통신부(150)에서는 원격 조종 디바이스(200)의 통신모듈(250)을 통하여 제공되는 디바이스(200) 주변의 사운드 데이터를 수신할 수 있다. 통신부(150)를 통하여 수신된 사운드 데이터는 고글부(140)에 마련된 스피커 등을 통하여 출력함으로써 사용자로 하여금 디바이스(200) 주변의 사운드를 생동감 있게 들을 수 있게 해준다. 이러한 과정을 통하여 원격 조종 디바이스(200)의 사용자는 주변 환경과 실시간 소통이 가능해지며, 원격 조종 디바이스(200)를 조종하는데 현실감을 더욱 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하여 다수의 사용자들은 서로 간의 실시간 음성 대화를 할 수 있다. 예컨대, 편을 가르고 하는 체혐형 게임 등의 경우 팀원끼리만 접속하여 소통할 수 있는 채널을 개설하여 상호 통신함으로써 보다 박진감 넘치는 체험 활동을 도모할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)의 움직임 정보에 관한 내용을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)에는 원격 조종 디바이스(200)의 이동에 따른 움직임 정보가 측정되는 센싱모듈(210)이 더 포함되고, 움직임 정보에는 원격 조종 디바이스(200)의 롤(roll) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 서지(surge) 데이터, 스웨이(sway) 데이터 및 히브(heave) 데이터가 포함될 수 있다. 또한, 상기 센싱모듈(210)은 상기 데이터들을 측정하기 위한 관성측정장치(IMU: Inertial Measurement Unit)을 지칭할 수 있다. 또한, 상기 센싱모듈(210)에는 상기 데이터들을 측정하기 위한 가속도 센싱모듈, 자이로 센싱모듈, 지자기 센싱모듈 등이 포함될 수 있다.
즉, 상기 원격 조종 디바이스(200)는 사용자 디바이스(100)로부터 수신한 사용자의 조작 신호에 기초하여 이동될 수 있으며, 상기 이동에 따라 원격 조종 디바이스(200) 자체의 움직임이 발생할 수 있다. 또한, 상기와 같이 발생한 움직임은 센싱모듈(210)에 의해서 움직임 정보로 측정될 수 있으며, 움직임 정보에는 전술한 바와 같이 롤(roll) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 서지(surge) 데이터, 스웨이(sway) 데이터 및 히브(heave) 데이터가 포함될 수 있다. 다시 말하면, 상기 움직임 정보는 원격 조종 디바이스(200) 자체의 움직임을 나타내기 위한 데이터로써, 상기 롤 데이터, 피치 데이터, 서지 데이터, 스웨이 데이터 및 히브 데이터가 포함될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 롤(roll) 데이터는 x축 방향의 회전 각도로 원격 조종 디바이스(200)의 좌우 각도를 나타내는 데이터를 지칭할 수 있고, 상기 피치(pitch) 데이터는 y축 방향의 회전각도로 원격 조종 디바이스(200)의 앞뒤 각도를 나타내는 데이터를 지칭할 수 있으며, 서지(surge) 데이터는 x축 방향의 가속도를 나타내는 데이터를 지칭할 수 있다. 또한, 상기 스웨이(sway) 데이터는 y축 방향의 가속도를 나타내는 데이터를, 히브(heave) 데이터는 z축 방향의 가속도를 나타내는 데이터를 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 제어부(130)에서는 원격 조종 디바이스(200)로부터 수신한 움직임 정보에 대한 필터링이 수행되고, 필터링 결과에 기초하여 시뮬레이터부(120)가 구동될 수 있다.
즉, 전술한 센싱모듈(210)에서 측정된 움직임 정보는 원격 조종 디바이스(200)가 급격하게 움직임에 따라 크게 변화될 수 있는 데이터이므로 필터링이 수행될 수 있다. 다시 말하면, 필터링 없이 센싱모듈(210)을 통해 측정된 움직임 정보를 반영하여 사용자 디바이스(100)의 시뮬레이터부(120)를 구동하는 경우에는 진동이 심하거나 불안정한 상태로 구동될 수 있으므로 이를 조정하기 위한 필터링이 수행될 수 있다.
상기 제어부(130)에서는 다양한 필터링 기법을 통해 필터링이 수행될 수 있으며 어느 하나의 필터링 기법에 제한되지 않는다. 예를 들면, 제어부(130)에서는 1차 저역통과필터를 이용한 필터링이 수행될 수 있는데, 상기 1차 저역필터를 이용한 필터링은 아래 [표 1]의 수식에 따라 수행될 수 있다.
Figure 112019012246830-pat00001
구체적으로, 상기 [표 1]에서
Figure 112019012246830-pat00002
는 샘플링 시간을 의미하는 것으로 상기 센싱모듈(210)에서 움직임 정보가 측정되는 주기(시간)를 지칭할 수 있다. 또한,
Figure 112019012246830-pat00003
는 차단주파수를 지칭할 수 있으며,
Figure 112019012246830-pat00004
는 필터링 결과값을,
Figure 112019012246830-pat00005
는 이전 시간에서의 필터링 결과값을,
Figure 112019012246830-pat00006
는 입력 데이터를 지칭할 수 있다. 또한, 예를 들어, 통신부(150)를 통한 RF 조작 통신이 끊기게 되면, Fail safe 기능이 작동하여 시뮬레이션 장치(10)의 오작동에 의한 불필요한 부수적인 사고의 발생을 효과적으로 예방할 수 있다. Fail safe 기능은 시뮬레이션 장치(10)의 동작 자체를 즉각적으로 중단하는 것으로, 체험 등의 과정에서 의도치 않은 상황이 발생 시, 장치(10)의 동작을 즉시 중단함으로써 불의의 하고 등을 예방하기 위한 기능이다.
도 3은 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)의 조작부(110)를 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 조작부(110)에는 원격 조종 디바이스(200)의 주행 방향 변동을 위한 핸들부, 원격 조종 디바이스(200)의 가속을 위한 가속부 및 원격 조종 디바이스(200)의 감속 혹은 정지를 위한 브레이크부가 포함될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 조작부(110)는 핸들 내에 상기 핸들부, 가속부 및 브레이크부가 포함될 수 있지만 도 3의 조작부(110)의 형태는 예시적인 것에 불과하고 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 조향을 위한 핸들부, 가속을 위한 가속부 및 브레이크부 외에도 엔진의 시동을 위한 전원부, 와이퍼 조작부(110) 등 사용자 디바이스(100)의 조작부(110)를 이용하여 원격 조종 디바이스(200)의 동작을 조작하기 위한 다른 구성들이 추가적으로 포함될 수 있음은 당연하다.
또한, 상기 조작부(110)에서는 사용자의 핸들부, 가속부 및 브레이크부의 조작에 따라 조작 신호가 발생될 수 있으며, 상기 발생된 조작 신호는 통신부(150)를 통해 바로 원격 조종 디바이스(200)로 전달되거나 제어부(130)에 의해 가공처리되어 원격 조종 디바이스(200)로 전달됨으로써 원격 조종 디바이스(200)가 이동되도록 할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 제어부(130)의 유저 인터페이스 화면을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)의 제어부(130)에서는 사용자 디바이스(100)의 조작부(110), 시뮬레이터부(120), 고글부(140), 통신부(150)의 각 동작이 제어될 수 있다. 또한, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 제어부(130)에서는 유저 인터페이스 화면이 제공될 수 있는데, 사용자는 제어부(130)의 유저 인터페이스 화면을 이용하여 기준 움직임 정보를 설정하거나 사용자의 정보를 입력할 수 있다.
구체적으로, 도 4a의 (a)를 참조하면, 사용자는 제어부(130)의 유저 인터페이스 화면을 통하여 조작부(110)의 기준 조작 데이터를 설정할 수 있다. 상기 기준 조작 데이터에는 핸들부 기준 데이터, 브레이크부 기준 데이터, 가속부 기준 데이터가 포함될 수 있다. 예를 들어 핸들부 기준 데이터의 설정에 따라 회전가능한 조향 범위가 설정될 수 있는데, 현장감을 높이기 위해 -180°에서 180° 범위 내에서 핸들부의 조향 범위가 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(130)에서는 포스 피드백(force feedback)을 이용하여 돌아간 핸들부가 제자리로 복귀하도록 할 수 있으며, 상기 제어부(130)에서는 포스 피드백이 적용되는 핸들부의 적용범위가 설정될 수 있다. 즉, 소정의 각도, 예를 들면 -110° 미만 혹은 110°를 초과하도록 핸들부가 돌아간 경우에 포스 피드백이 적용되어 제자리로 핸들부가 복귀될 수 있다.
상기 제어부(130)에서는 상기 핸들부가 조작된 각도에 비례하여 포스 피드백이 적용되어 상기 핸들부가 복괴하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 기준이 되는 소정의 각도 범위를 벗어나는 경우에도 미리 정해진 각도 혹은 토크만큼만 포스 피드백이 적용될 수 있다. 즉, 피드백되도록 하기 위한 토크 혹은 피드백되어 복귀되는 핸들의 각도는 소정의 값으로 미리 정해져 있을 수 있다.
더불어, 스케일이 축소된 미니어처 형태의 원격 조종 디바이스(200)의 경우에 중력 가속도에 의한 물리적 현상이 실제 차량과는 달리 적용되어 실제 차량의 핸들 조향각(Ex. 540°)이 적용되기 어려우므로, 전술한 핸들부의 조향 범위(-180°에서 180° 범위 내)를 기준으로 온로드(on road), 오프로드(off road) 등 주행 환경에 맞춰 조향 범위는 변경가능하다.
또한, 상기 제어부(130)에서는 사용자에 의해 가속부에 인가된 가속 조작 신호가 선형(linear) 함수가 아닌 비선형(non-linear) 함수가 적용되어 생성되도록 할 수 있다. 구체적으로, 아래 [표 2]의 수식과 같이 2차 함수가 적용되거나 아래 [표 3]의 수식과 같이 3차 함수가 적용될 수 있다.
Figure 112019012246830-pat00007
Figure 112019012246830-pat00008
구체적으로, 상기 [표 2] 및 [표 3]과 같이 임의의 두 점(P1, P2) 혹은 세 점(P1, P2, P4)을 지나는 2차 곡선 혹은 3차 곡선을 기초로 가속 조작 신호가 생성되도록 할 수 있다. 이는, 사용자가 가속부의 페달을 밟거나 버튼을 누르는 등의 조작에도 불구하고 급격히 가속되는 것을 방지하기 위한 것으로, 2차 곡선 혹은 3차 곡선에서 비선형으로 증가하는 부분과 같이 가속되도록 하여 급속한 가속을 방지할 수 있다. 또한, [표 2] 및 [표 3]과 같이 y절편 부분을 사용자에 의해 입력하도록 하여 적용되는 곡선의 형태 혹은 구간이 변경되도록 할 수 있다.
도 4a의 (b)를 참조하면, 제어부(130)의 유저 인터페이스 화면에서는 원격 조종 디바이스(200)의 수평을 유지하도록 하기 위한 교정(calibration) 작업이 수행될 수 있다. 즉, 측정된 움직임 정보(롤, 피치, 서지, 스웨이, 히브 데이터)를 기초로 원격 조종 디바이스(200)가 수평 상태에 놓이도록 상기 움직임 정보가 교정될 수 있다.
또한, 도 4b를 참조하면, 제어부(130)의 유저 인터페이스 화면에서는 원격 조종 디바이스(200)의 이동 시 데드존(dead zone)을 형성하기 위한 작업이 수행될 수 있다. 즉, 사용자가 소정의 기준 수치 이상으로 조작부(110)를 통해 조작을 한 경우에 원격 조종 디바이스(200)의 원활한 이동을 위하여 소정의 기준 가속도로 제한하거나, 소정의 기준 롤 데이터 이상으로 시뮬레이터가 구동되지 않도록 하는 등의 데드존 형성 작업이 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)의 고글부(140) 및 원격 조종 디바이스(200)의 짐벌카메라모듈(220)을 나타낸 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)에는 사용자의 두부에 착용가능하도록 형성된 고글부(140)가 더 포함되고, 원격 조종 디바이스(200)에는 소정의 회전축을 중심으로 회전가능한 촬영장치가 구비된 짐벌카메라모듈(220) 및 고글부(140)로부터 수신한 헤드 모션 정보에 대응하여 짐벌카메라모듈(220)이 회전하도록 제어하는 제어모듈(230)이 더 포함되며, 고글부(140)에는 사용자의 두부의 움직임에 따른 헤드 모션 정보가 감지되는 감지부 및 원격 조종 디바이스(200)의 짐벌카메라모듈(220)로부터 촬영된 주행영상을 수신하여 사용자에게 1인칭 관찰자뷰를 제공하기 위한 디스플레이부가 더 포함될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 10ms(밀리 세컨드) 정도의 사람이 느끼지 못 할 정도의 실시간 영상 수신이 필요하기 때문에 아날로그 영상 송수신에 OSD(on-screen display)를 이용한 정보를 해당 영상에 덧입혀 장비의 상태, 설정, 속도 등의 정보를 영상에 표기하여 사용자가 원격 조종 디바이스(200)의 동작 상태를 알 수 있게 할 수 있다.
또한, 원격 조종 디바이스(200)에 LCD 패널 등의 계기판을 장착하여 실제 차량 등에서 운전자가 시선을 돌려 계기판을 살펴 보듯이, 사용자가 HMD를 착용한 상태에서 머리를 움직이거나 시선을 옮김에 따라 HMD를 통한 영상 컨텐츠에서 LCD 패널 상의 정보가 표현되게 함으로써 사용자가 해당 원격 조종 디바이스(200)에 장착된 계기판을 직접 살펴 보는 듯한 효과를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)를 나타낸 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)는 차량, 로봇, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 해당될 수 있다. 즉, 상기 원격 조종 디바이스(200)는 사용자의 조작 신호에 따라 움직일 수 있는 디바이스에 해당될 수 있다. 또한, 상기 원격 조종 디바이스(200)는 소정의 트랙(20) 내에서 이동가능하도록 소정 크기 이하로 제한된 미니어처(miniature) 장치에 해당될 수 있다. 또한, 상기 소정의 트랙(20) 내에는 상기 원격 조종 디바이스(200)가 주행할 수 있는 다양한 형태의 구조물(21)들이 존재할 수 있는데, 예를 들어, 과속 방지턱과 같은 장애물은 물론 소정 높이의 빌딩, 소정 크기의 섬 등 다양한 형태로 원격 조종 디바이스(200)의 종류에 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 원격 조종 디바이스(200)와 환경을 선택하여 체험의 선택이 가능할 수 있다. 이러한 경우, 장비(ex. RC카, 모형 탱크 등)별로 ID를 부여하고, 시험 주행 등의 앞서 진행된 형태에 따른 수집된 데이터에 따라 시뮬레이션 장치(10)의 동작 환경 설정 시, 기본 셋팅값으로써 설정할 수 있다. 또한, 기본 셋팅값 등은 사용자 개인적인 취향에 따라 추가적으로 설정될 수 있다. 조작부(110) 등의 조작 장치는 운용 장비(ex. RC카, 모형 탱크 등)에 따라 교체될 수도 있다.
또한, 단일 장비에 복수의 카메라들을 설치해두고, 이를 통해 2인 이상의 사용자가 시뮬레이션 장치(10)에 동시에 승차하여 관람 체험을 즐길 수도 있다. 예를 들면, 탱크의 경우 포수, 전차장, 조종수 등의 임무에 맞게 동작 환경 등을 각각 설정할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 원격 조종 디바이스(200)의 움직임에 따른 시뮬레이터부(120)의 구동을 나타낸 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 사용자 디바이스(100)의 시뮬레이터부(120)를 나타낸 예시도이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(10)에 있어서, 시뮬레이터부(120)에는 사용자가 탑승가능하도록 형성된 탑승부 및 탑승부에 구동력을 제공하기 위한 구동부가 포함될 수 있다. 상기 구동부는 상기 탑승부에 원격 조종 디바이스(200)의 움직임 정보에 대응되는 움직임이 제공되도록 구동력을 제공할 수 있다. 즉, 상기 구동부는 롤링(rolling), 피칭(pitching), 서징(surging), 스웨잉(swaying), 히빙(heaving) 동작이 수행되도록 구동력을 제공할 수 있는 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 구동부에는 상기와 같은 구동력을 제공하기 위해 적어도 하나 이상의 관절 운동이 가능한 로봇암, 적어도 하나의 자이로 기구 및 소정의 축을 중심으로 왕복운동이 가능한 왕복운동기구 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)에서는 사용자의 정보가 입력될 수 있다. 상기 사용자의 정보에는 사용자의 인적 사항 정보는 물론 사용자의 신체정보가 포함될 수 있으며, 상기 사용자의 정보에 따라 사용자에게 최적화된 탑승공간이 제공되도록 탑승부가 조절될 수 있다. 또한, 전술한 기준 조작 데이터(핸들부 기준 데이터, 브레이크부 기준 데이터, 가속부 기준 데이터)가 사용자마다 다르게 설정되도록 함으로써 사용자에 따른 조작부(110)의 기준 데이터가 설정되도록 할 수 있다. 즉, 사용자마다 별도의 조작부의 조작 환경이 제공될 수 있다.
상기 신체정보에는 사용자의 심박수 등 생체 신호도 포함될 수 있으며, 이를 위해 본 발명의 시뮬레이션 장치(10)에는 사용자의 생체 신호를 측정하기 위한 생체신호측정부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 즉, 사용자의 생체 신호를 측정하여 현장감 정도를 정량화할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 심박수가 측정될 수 있고, 사용자 별 현장감 정도에 따른 기준 심박수가 미리 정해질 수 있으며, 측정된 심박수가 기준 심박수보다 낮은 경우에는 현장감을 높이기 위하여 상기 구동부 및 조작부(110)는 달리 동작될 수 있다. 다시 말하면, 구동부는 롤링, 피칭 등의 동작을 위해 구동력을 달리하거나 조작부(110)에서는 핸들부, 가속부, 브레이크부의 조작 감도가 달라짐으로써 상기 현장감이 달라질 수 있다.
또한 작동하는 원격 조종 디바이스(200) 및 주행 환경에 따라 시뮬레이터 장치에 적용하는 롤(roll) 데이터, 피치(pitch) 데이터 등은 물론 각종 데이터를 조절하여 보다 효과적인 체험을 구현할 수 있다. 원격 조종 디바이스(200)와 완전한 동일한 물리적인 체험을 위해서는 터무니없이 크고 비싼 디바이스의 사용이 불가피하다. 따라서 레이싱을 두고 비교를 하면, 온로드 레이싱의 경우 지면이 대부분 고르나 고속의 헤어핀커브의 경우 지면의 기울기(Rolling)와 측면하중(swaying)의 작용방향이 반대로 작용하여 결과적으로 시뮬레이터는 어느쪽으로도 기울어지지 않는 경우가 생긴다. 이러한 경우 대부분의 노면이 평지인 것을 감안하여, 롤, 피치, 요잉에 의한 체감 데이터는 매우 미미하다. 그러나 원격 조종 디바이스(200)의 대부분은 고속으로 주행하기 때문에 감, 가속에 의한 서징(surging)과 스웨잉(swaying)의 데이터는 다이나믹하게 나온다. 반대로 트라이얼과 같은 노면의 요철이 극명하고 디바이스의 이동속도가 느린 종류의 레이싱에서는 앞서 말한 온로드 레이싱과 반대로 롤, 피칭, 요잉에 의한 데이터가 다이나믹하게 도출되고, 서징, 스웨이의 데이터는 소극적이다. 이렇듯 원격 조종 디바이스(200)와 환경에 따라 작용되는 값을 조절하여 제한적인 시뮬레이터 장치의 구동을 효율적으로 사용하여 차량 외에 비행체, 부유체, 보행 및 전차와 같은 원격 조종 디바이스(200)의 종류 혹은 컨텐츠 성향에 맞춰 조절이 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 시뮬레이션 장치
100: 사용자 디바이스
110: 조작부 120: 시뮬레이터부
130: 제어부 140: 고글부
150: 통신부
200: 원격 조종 디바이스
210: 센싱모듈 220: 짐벌카메라모듈
230: 제어모듈 240: 사운드모듈
250: 통신모듈

Claims (6)

  1. 시뮬레이션 장치로서,
    사용자로부터 인가된 신호를 수신하여 수신된 신호를 원격 조종 디바이스로 제공하기 위한 사용자 디바이스가 포함되고,
    상기 사용자 디바이스와 통신 연결되어 있고, 상기 사용자 디바이스로부터 제공된 조종 신호에 기초하여 원격 조종 디바이스의 조작이 가능하며,
    상기 사용자 디바이스에는 상기 원격 조종 디바이스의 이동을 조작하기 위한 조작부, 상기 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임과 동기화되어 구동되는 시뮬레이터부, 상기 조작부, 시뮬레이터부를 제어하기 위한 제어부 및 상기 원격 조종 디바이스와의 통신이 수행되는 통신부가 포함되고,
    상기 조작부에는 상기 원격 조종 디바이스의 주행 방향 변동을 위한 핸들부, 상기 원격 조종 디바이스의 가속을 위한 가속부 및 상기 원격 조종 디바이스의 감속 혹은 정지를 위한 브레이크부가 포함되며, 상기 조작부에서는 사용자의 상기 핸들부, 가속부 및 브레이크부의 조작에 따라 조작 신호가 발생되고, 상기 발생된 조작 신호는 상기 통신부를 통해 상기 원격 조종 디바이스로 전달되거나 상기 제어부에 의해 가공처리되어 상기 원격 조종 디바이스로 전달됨으로써 상기 원격 조종 디바이스가 이동가능하며,
    상기 제어부에서는 상기 시뮬레이터부의 진동 또는 불안정한 상태를 조정하기 위해 상기 원격 조종 디바이스에 의해 측정되는 움직임 정보에 대한 필터링이 저역통과필터를 이용하여 수행되고, 상기 필터링 결과에 기초하여 상기 시뮬레이터부가 구동되며,
    상기 제어부에서는 상기 사용자에 의해 가속부에 인가된 가속 조작 신호가 비선형(non-linear) 함수가 적용되어 생성되는 시뮬레이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 조종 디바이스에는 상기 원격 조종 디바이스의 이동에 따른 움직임 정보가 측정되는 센싱모듈이 더 포함되고, 상기 움직임 정보에는 상기 원격 조종 디바이스의 롤(roll) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 서지(surge) 데이터, 스웨이(sway) 데이터 및 히브(heave) 데이터가 포함되는 시뮬레이션 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 디바이스에는 사용자의 두부에 착용가능하도록 형성된 고글부가 더 포함되고,
    상기 원격 조종 디바이스에는 소정의 회전축을 중심으로 회전가능한 촬영장치가 구비된 적어도 하나의 짐벌카메라모듈 및 상기 고글부로부터 수신한 헤드 모션 정보에 대응하여 상기 짐벌카메라모듈이 회전하도록 제어하는 제어모듈이 더 포함되며,
    상기 고글부에는 상기 사용자의 두부의 움직임에 따른 헤드 모션 정보가 감지되는 감지부 및 상기 원격 조종 디바이스의 짐벌카메라모듈로부터 촬영된 주행영상을 수신하여 사용자에게 1인칭 관찰자뷰를 제공하기 위한 디스플레이부가 더 포함되는 시뮬레이션 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시뮬레이터부에는 상기 사용자가 탑승가능하도록 형성된 탑승부 및 상기 탑승부에 구동력을 제공하기 위한 구동부가 포함되는 시뮬레이션 장치.
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