모션 플랫폼 기반의 가상현실 시뮬레이터를 위한 구성 가능한 컴포넌트 프레임워크 설계
- 주제(키워드) 가상현실 시뮬레이터 , 컴포넌트 , 프레임워크 , 모션 플랫폼
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 양정삼
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 산업공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024562
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
가상현실과 관련된 다양한 기술과 기기들이 만들어지고 가상현실이 중점화 산업으로 지정되면서 가상현실 시뮬레이터에 대한 관심과 필요성이 증가하고 있다. 훈련용 시뮬레이터는 군수 산업과 항공 산업에서 이미 활용되고 있는 기술로 대형 항공기나 군용 항공기의 구매 항목에는 훈련용 시뮬레이터가 필수 항목으로 포함되어 있다. 기존에는 실제 장비와 유사한 목업 장비를 활용하여 훈련용 시뮬레이터를 구성하였다면 최근에는 가상현실 장비를 활용하여 훈련용 시뮬레이터를 구성하는 방향으로 변화하고 있다. 본 논문은 가상현실 장비를 활용한 시뮬레이터를 개발하는 과정에서 생산성 향상을 위한 재사용성에 초점을 두고 연구한 내용을 바탕으로 한다. 가상현실 시뮬레이터에 대한 수요가 증가하고 있는 시점에서 기존의 연구들은 특정 분야에 특화된 기술 개발에 초점을 맞추거나 특정 기술이나 플랫폼에 종속되는 개발 방법을 제시하고 있다. 또한 결과물로서의 가상현실 시뮬레이터를 중심으로 연구가 진행되어 가상현실 시뮬레이터를 개발하는 과정에서의 생산성에 관해서는 현업에서의 요구를 제대로 반영하지 못하고 있다. 본 논문에서는 다양한 형태의 모션 플랫폼 기반 가상현실 시뮬레이터를 개발하기 위해 요구되는 기능 요소들을 컴포넌트 별로 정의하고, 이들 컴포넌트들을 통합하여 가상현실 시뮬레이터에 적용할 수 있는 가상현실 시뮬레이터 컴포넌트 프레임워크(VR Simulator Component Framework, VSCF)를 제안한다. VSCF는 VSCF 컴포넌트 매니저(VSCF Component Manager, VCM), VSCF 컴포넌트(VSCF Component, VC), VSCF 데이터 인터페이스(VSCF Data Interface, VDI)로 구성된다. VC 단위로 정의된 가상현실 시뮬레이터의 기능 요소들은 VCM에 등록되어 가상현실 시뮬레이터 상에서 통합적으로 동작된다. VCM은 등록된 VC들을 관리하고 VC들 사이의 정보 교환을 제어하는 역할을 수행한다. 한편, VC들 사이의 정보는 VDI에 정의되며, VCM은 정보를 수집하고 전달하기 위해 필요한 요소들을 VDI에 담아서 등록된 VC들에게 제공한다. 개발자는 가상현실 시뮬레이터에서 요구되는 기능 요소에 따라 VC들을 구성하고 VC들 사이의 정보 교환을 위한 VDI를 정의한 뒤, VCM을 통해 이 VC들을 연동하여 다양한 모션 플랫폼 기반의 가상현실 시뮬레이터를 개발할 수 있다. 본 연구 결과는 가상현실 시뮬레이터를 개발하는 과정에서 기능 요소별로 개발하여 통합하는 과정이나 이전에 개발했던 기능 요소들을 재활용하는 과정에서 활용되어 효율성을 향상시킬 것이다. 또한, 서로 다른 가상현실 시뮬레이터를 개발하는 경우에 VDI 스펙을 공유함으로써 개발 중인 기능 요소를 타 가상현실 시뮬레이터 개발에 제공하거나 반대로 제공 받을 수 있도록 하여 협업을 통한 생산성 향상 효과도 기대할 수 있다.
more목차
제1장 서론 1
제1절 연구 배경 1
제2절 연구 목표 4
제3절 연구 구성 6
제2장 관련 연구 7
제1절 가상현실 가시화를 위한 렌더링 및 게임 엔진 7
제2절 가상현실 시뮬레이터 개발 방법론 12
제3절 가상현실 시뮬레이터의 구성요소 15
제4절 체험감 제공을 위한 모션 플랫폼 18
제5절 구성 가능한 시스템 개발 방법 22
제3장 컴포넌트 프레임워크 설계 25
제1절 개요 25
제2절 단위 기능 모듈로서의 VC 27
제3절 VC 관리자로서의 VCM 31
제4절 VC들 사이의 정보 전달을 위한 VDI 33
제4장 가상현실 시뮬레이터 설계 36
제1절 VC 구성 36
제2절 입력 장치와 모션 플랫폼 연동을 위한 VDI 설계 38
제3절 2자유도 라이딩 모션 플랫폼 설계 44
제4절 2자유도 낙하산 모션 플랫폼 설계 49
제5절 이중 루프 PID 제어기를 통한 모션 제어 54
제5장 가상현실 시뮬레이터 개발과 실험 57
제1절 모션 플랫폼 기반의 가상현실 시뮬레이터 개발 57
제2절 시뮬레이터 개발 결과 및 실험 60
제3절 컴포넌트 구성과 효율성 68
제6장 결론 70
참고 문헌 72
