최근 다양한 분야에 서비스 로봇이 상용화되고 있지만 대부분의 로봇 에이전트는 사용자의 구체적인 명령에 의존적이고, 불안정한 센서정보를 기반으로 환경변화에 빠르게 대응하여 목적을 달성하기는 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문은 사람이 타인의 의도를 이해하고 대응하는 과정을 설명하는 거울뉴런(mirror neuron)과 마음이론(theory of mind) 시스템을 모델링하고 로봇에이전트에 적용하여 유용성을 입증한다. 제안하는 의도-대응 모델은 거울뉴런의 빠르고 직관적인 대응행동과 중간목적 지향적인 특성을 구현하기 위해, 환경과 목적을 고려하는 행동선택 네트워크(behavior selection network)를 사용한다. 또한, 장기적인 행동계획을 기반으로 대응행동을 수행하는 마음이론 시스템을 수행하기 위해, 계층적 계획생성 기법을 이용하여 중간목적 단위로 행동을 계획하고 이를 기반으로 행동선택네트워크 모듈을 제어한다. 다양한 시나리오에 대해 실험한 결과 외부자극에 적절한 대응행동이 생성됨을 확인하였다.
영장류 대뇌 피질 영역 중 거울 뉴런들이 분포한 것으로 추정되는 몇몇 영역은 목적성 행위에 대한 시각 정보를 기반으로 모방학습을 수행함으로써 관측 행동의 의도 인식 기능을 담당한다고 알려졌다. 본 논문은 이러한 거울 뉴런 영역을 모델링 하여 인간-로봇 상호작용 시스템에 적용함으로써, 자동화 된 의도인식 시스템을 개발하고자 한다. 거울 뉴런 시스템 계산 모델은 동적 신경망을 기반으로 구축하였으며, 모델의 입력은 객체와 행위자 동작에 대한 연속된 특징 벡터 집합이고 모델의 모방학습 및 추론과정을 통해 관측자가 수행할 수 있는 움직임 정보를 출력한다. 이를 위해 제한된 실험 공간 내에서 특정 객체와 그에 대한 행위자의 목적성 행동, 즉 의도에 대한 시나리오를 전제로 키넥트 센서를 통해 모델 입력 데이터를 수집하고 가상 로봇 시뮬레이션 환경에서 대응하는 움직임 정보를 계산하여 동작을 수행하는 프레임워크를 개발하였다.
이 연구는 심폐소생술 중 거울을 활용한 시각적 효과를 이용했을 때 가슴압박의 질을 비교함으로써, 좀 더 나은 물리적 요소를 제공하여 효과적인 심폐소생술을 할 수 있도록 하는데 기초자료를 제공하고자 시행 되었다. 무작위 교차방법(Randomized Crossover Design)에 의한 실험 연구로 BLS Health Care-Provider 자격을 이수한 28명을 대상으로 가슴압박 시행 시 깊이, 속도, 압박 대이완의 비율, 팔의 각도, 용이성 등을 측정하였다. 수집된 자료는 SPSS Ver. 23.0 for Win 통계프로그램을 이용하여 분석하였다. 본 연구의 결과를 종합해 보면 심폐소생술에서 가슴압박 시행 시 거울을 활용한 가슴압박 방법을 이용한다면 효율적인 가슴압박을 할 수 있었고, 가슴압박의 평균 깊이, 압박 대 이완 비율, 팔의 각도, 구조자의 자세가 나아져 가슴압박의 질적 지표가 향상되었음을 알 수 있었다. 하지만 거울을 활용한 가슴압박 방법에 대해 다양한 환경요소 및 직군에 대하여 추가적인 연구를 통해 임상적 활용의 가능성을 확인하는 것이 필요 할 것이다.
영상 열을 이용한 3차원 구조 복원 기법은 기하학 기반의 전통적인 3차원 모델링 기법의 대안으로 복잡한 대규모 장면을 쉽고 빠르게 모델링 할 수 있는 효과적인 수단이다. 이러한 모델은 모션을 통한 구조 복원기법을 통해 주로 얻어진다. 그러나 모션을 통한 구조복원 기법은 매우 복잡한 기하학 구조와 현란한 컬러를 포함한 물체의 경우, 적용하기에 어려움이 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위해, 본 논문에서는 움직이는 평면거울 기반의 새로운 물체 복원 기법을 제안한다. 본 기법은 장면에 포함된 기하구조의 암묵적인 단서를 이용하는 대신 장면 속에 기하학적 단서 즉, 거울의 위치 정보를 강제로 삽입하여 가상 카메라의 위치 정보를 추출한다 구해진 가상 카메라의 위치 정보를 통해 장면의 복잡도에 무관한 3차원 기하 구조를 복원할 수 있다. 이를 위해 먼저 복원하고자 하는 장면을 포함한 평면거울의 영상 열을 포착한다. 다음으로 거울의 위치 정보를 이용하여 가상 카메라의 내, 외부 파라미터를 추정한다. 구해진 카메라 파라미터는 거울의 위치 정보 추출 시 발생하는 에러를 포함하고 있기 때문에 영상 열에 존재하는 코너점들의 대응관계를 이용하여 재 보정한다 마지막으로 구해진 가상 카메라의 내부 및 외부 파라미터 정보를 통해 3차원의 구조를 복원한다 본 논문에서 제안한 알고리즘을 다양한 영상을 통해 실험한 결과 신뢰할만한 구조 복원이 가능하였다.
라세미코발트(III)착물인 $[Co(en)_3]^{3+},\;[Co(tn)_3]^{3+},\;cis-[Co(NH_3)(en)_2]^{3+},\;[Co({\beta}-ala)(en)_2]^{2+},\;[Co(gly)(en)_2]^{2+}$ 및 [Co(acac)(en)$_2]^{2+}$을 실온에서 d-주석산염의 수용액에 녹여 원편광이색성 spectra를 측정하였다. 측정된 모든 착물에 대해서 가시부영역 (400∼500nm)에 한개의 음의 CD spectrum이 관측되었다. 이것은 d-주석산이온과 ${\Lambda}$-및 ${\Delta}$-거울상이성질체의 상호작용에 대한 차에의한 것이라고 해석되었다. 즉 ${\Lambda}$-및 ${\Delta}$-거울상이성질체에 d-주석산이온을 각각 부가했을때 ${\Lambda}$-거울상이성질체는 크게 변하였고 ${\Delta}$-거울상이성질체는 약하게 변하여 그 결과 유발원편광이색성 spectrum으로 나타났다. 이온교환 관크로마토그래피에 있어서 용리제와 더 강하게 회합하는 거울상이성질체가 관으로부터 더 빨리 용출된다. 만일 chiral음이온과 착물과의 더 강한 상호작용이 착물의 원래 부호로부터 크로마토그래피의 용리순서를 예측할 수가 있고, 실험결과 용리순서는 측정된 모든 착물에 대하여 유발 원편광이색성 spectrum의 부포로부터 예측된 거울상이성질체의 절대구조와 완전히 일치하였다.
본 논문에서는 스마트폰이나 태블릿 PC등의 매체에서 2차원 적으로 보이는 컨텐츠를 프로젝션 도구를 사용해서 3차원 입체영상으로 볼 수 있게 하는 연구를 했다. 이를 위해 4장의 브라운 유리를 피라미드 모양으로 구성했고, PC로부터 출력되는 4대의 LCD 모니터 화면을 역 피라미드 모양의 거울 4면으로 각각 프로젝션 시켜서 거울의 중심부에 3차원 입체 영상이 나타나게 시스템을 구성했다. 실험은 태블릿 PC와 서버측 PC(데스크탑 PC)를 무선으로 연동시켜, 태블릿 PC에서 선택한 콘텐츠가 서버측 PC에서 실행되어 역 피라미드형 거울의 중심부에 3차원 입체영상으로 보이게 했다. 실험결과 관찰자의 관찰 각도에 따라서 조금 차이가 나지만 2차원 컨텐츠를 3차원적으로 디스플레이 하는 것이 가능함을 보였다.
본 논문에서는 비선형 마찰이 존재하는 조준경 안정화 시스템에 대해서 마찰력 보상과 성능개선을 위한 신경망제어기의 설계방법을 제시한다. 제안한 신경망제어기는 비례, 적분, 진상(PI/LEAD) 제어기와 신경회로망과의 병렬로 구성되며, 제어 목적은 비선형 마찰과 외란이 존재하여도 안정거울의 각속도 추적성능과 안정화 성능의 향상에 있다. 신경회로망의 입력으로 안정거울의 각속도 추적오차와 추적오차의 적분, 제어입력이 필터를 통과한 신호가 사용되며, 신경호로망은 간접학습구조에 의해 학습된다. 조준경 시스템의 비선형 마찰력인 쿨롱마찰력의 크기가 외부환경에 따라 변하는 경우와 시스템으로 외란이 인가되는 경우에 대하여도 제안한 병렬제어기는 기존의 PI/LEAD 제어기보다 추적과 안정화 성능면에서 우수함을 컴퓨터 모의 실험으로 확인한다.
이 연구의 목적은 평면거울에 의한 빛의 반사 개념을 이해하도록 돕기 위해서 상호작용을 강조한 실험이 포함된 동료교수법 기반 교수 학습 자료를 개발하는데 있다. 선행연구에서 밝힌 학생들의 오개념을 바탕으로 Hands-on 실험이 포함된 강의와 개념검사문항을 개발하였고 숙제를 통해 개념의 정착을 유도하였다. 29명의 대학생을 대상으로 적용한 결과를 사전 사후검사, 토론 전 후 개념검사문항, 숙제의 정답률 비교와 Hake gain을 통해 분석한 결과, 학생들은 상호작용적인 실험과 동료토론을 통해 평면거울에서의 상의 위치와 빛의 진행에 대한 이해도가 높아졌음을 알 수 있었다. 또한 RTOP을 통해 수업에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 학생들은 이 수업이 인지적으로 개념의 이해를 돕도록 구성되어 있고 교수자와 학습자 간 상호작용이 활발하게 일어난다고 평가하고 있었다. 이 연구를 통해 실험과 토론 등 상호작용을 강조하는 수업 방법이 기초적인 개념 이해를 도왔음을 확인할 수 있었다.
펄스형 YAG 레이저 시스템의 효율개선을 위해서는 공진기 및 레이저 전원장치의 최적화가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 공진기 출력거울의 반사율 최적화 및 기존의 전원보다 훨씬 컴팩하고, 경제적이며 가공목적에 따라 출력을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 방식의 레이저시스템을 설계 및 제작하였다. 그 결과 50[W]급의 펄스형 Nd:YAG 레이저 시스템에서는 출력거울의 반사율이 85%일 때 최대 출력을 나타내었다. 그리고 3단 병렬 충ㆍ방전 방식의 전원시스템은 3개의 콘덴서가 순차적으로 충ㆍ방전함으로서 1개의 콘덴가 충ㆍ방전하는 방식보다 더 많은 에너지를 플래쉬램프에 전달할 수 있어 더 높은 출력을 얻을 수가 있었다. 실험을 통해 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
4-step 알고리즘을 이용하여 3차원 이미지 위상 정보를 분석하였다. Carre(1966)에 의하여 제시된 위상 분석 기술은 위상이동에 대하여 설명하고 있다. Wyant(1982)에 의한 4-step 알고리즘은 수많은 PSI(Phase-Shift Interferometry)법[1] 중에서 가장 일반적인 내용이다. 그러나 실험장비 설치 시, 매우 어렵다는 단점이 있다. 실험 과정에서 물체의 3차원 형상을 얻기 위해 매우 간단히 실험 설치를 하였다. 간섭 패턴은 추가적인 렌즈, 거울, 모터와 같은 광학장비 없이 랩뷰 프로그램과 비젼 시스템을 사용하여 구축하였다. 4-step method와 컴퓨터 프로그램에 의해 생성된 unwrapping image에 의해 물체의 wrapped된 이미지를 얻었다. 실험에 의하여 얻어진 간섭패턴을 분석 함으로써, 웨이브 프론트, 강도 그래프, 3차원 형상, 상수 데이터와 같은 다양한 정보를 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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