Physically-based Haptic Rendering of a Deformable Object Using Two Dimensional Visual Information for Teleoperation

원격조작을 위한 이차원 영상정보를 이용한 변형체의 물리적 모델 기반 햅틱 렌더링

This paper presents a physically-based haptic rendering algorithm for a deformable object based on visual information about the intervention between a tool and a real object in a remote place. The physically-based model of a deformable object is created from the mechanical properties of the object and the captured image obtained with a CCD camera. When a slave system exerts manipulation tasks on a deformable object, the reaction force for haptic rendering is computed using boundary element method. Snakes algorithm is used to obtain the geometry information of a deformable object. The proposed haptic rendering algorithm can provide haptic feedback to a user without using a force transducer in a teleoperation system.

본 논문은 원격제어(teleoperation)시스템에서 카메라로부터의 실시간 영상정보를 이용하여 조작대상이 되는 물체의 물리기반모델(physically-based model)을 만들고 이를 기반으로한 햅틱 렌더링 알고리즘의 개발에 관한 것이다. CCD 카메라를 통한 영상정보와 물성치(mechanical properties)를 이용하여 변형체(deformable object)의 물리적 기반 모델이 구현되고 햅틱장치로 조종되는 평면 로봇(planar robot)을 제어하여 변형체에 변형을 가하면 구현된 물리적 모델에 의해 햅틱 피드백을 위한 반력값이 계산된다. 스네이크 알고리즘을 이 용하여 영상정보로부터 변형체의 외형정보(geometry information)를 추출하며, 변형체의 경계(boundary)에서의 반력값을 계산하기 위해 경계요소법(boundary element method)을 사용한다. 제안된 햅틱 렌더링 알고리즘을 이용하여 원격조작간에 힘센서를 사용하지 않고 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.