본 논문에서는 촉각전달장치를 기반으로 수식에 대한 그래프와 도형과 같은 시각교육정보들을 촉각 정보로 자동 변환하여 제공하는 프로그램을 구현하였다. 구현한 프로그램으로는 입력된 그래픽 정보를 촉각정보전달 장치의 해상도에 적합하게 다운샘플링(downsampling)을 수행한 후, 이진화(binarization)를 통해 촉각신호를 생성한다. 그리고 이를 촉각정보전달 장치에 전달하여 출력함으로써, 시각장애인들에게 그래픽 정보를 촉각정보로 변환하여 제공할 수 있다. 결과적으로 본 프로그램을 통해 수학 및 과학과 같은 이공계열의 교육정보를 편리하고 빠르게 촉각정보로 변환하여 시각장애인들에게 제공할 수 있었다.
촉각에 의존하여 대부분의 정보를 습득하는 시각장애인의 특성과 촉각정보를 인지하는 특성을 파악하여 기존의 문자정보를 점자로 변환하여 촉각으로 전달하는 것에서 벗어나 시각정보를 손쉽게 촉각 정보로 변환하고 초소형 초음파 모터를 다중배열로 구성하여 24x18의 해상도, 총 432개의 촉각 전달핀으로 구성된 시각정보 촉각전달 장치를 제어소프트웨어와 함께 제안한다. 시각정보 촉각전달 장치를 통해 기존에 접할 수 없었던 시각정보를 손쉽게 촉각정보로 변환하고 출력하여 시각장애인의 교육기회를 증대시키고 나아가 시각장애인들의 제한된 활동을 획기적으로 개선하여 높은 복지를 보장하기를 기대한다.
본 논문에서는 분산 촉각 가상 환경(DHVE; Distributed Haptic Virtual Environments)에서 촉각(haptic) 데이터가 어느 정도의 네트워크 트래픽을 가지며 또 효율적으로 통신 하는지에 대하여 실험하고 그 결과를 기술한다. 본 연구에서 제시하는 실험 데이터는 차세대 인터페이스로 떠오르는 촉각 장치의 높은 전송량과 실시간성을 요구하는 데이터가 분산 환경에서 서비스될 때 어떤 문제점을 가지는지에 대한 실질적이고 의미 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다. 본 논문을 통해 우리는 기존의 분산 가상 환경들의 주요 논쟁점인 확장성(scalability), 안정성(safety) 등이 촉각 가상 환경에서는 어떻게 달라지는지 예측하고, 분산 가상 환경에서의 촉각 장치 활용의 유용성, 효율적인 네트워크 사용 방법, 촉각 기반 가상 환경이 구동될 수 있는 최저의 조건에 대해 고찰해 볼 수 있다. 본 논문은 차세대 인터페이스인 촉각 장치를 기존의 시스템에 안정적으로 추가하는 작업에 도움을 주며, 미래의 실감형 네트워크 가상 현실(Immersive Network Virtual Environment) 연구에 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
함반영 촉각장치(Force-Reflecting haptic Interface)는 인간이 컴퓨터에 의해 생성한 가상의 세계에 손의 위치 정보를 제공하고 가상의 손이 가상 환경에 접촉했을 때 인간에게 촉각을 전달하는 장치이다. 본 논문에서는 컴플라이언스 제어가 비교적 용이한 초음파 모터 액츄에이터를 사용하여 직접구동 방식으로 촉각장치를 설계하였다. 렌더링 알고리즘을 이용하여 가상의 벽, 가상 버튼, 가상 구멍 등의 기본적인 역감실험을 한 결과 힘 반영에 의한 역감을 제시받을 수 있었다.
대부분의 입체 영상물은 단지 화면을 입체로 보여주는 것만이 목적이다. 그러나 만약 입체 영상으로 표현된 가상 물체를 손가락을 뻗어 실제로 만져볼 수 있다면 현실감은 더욱 증가할 것이다. 본 연구에서는 입체영상 장치로 만든 가상 비누방울들을 실제 자기 손가락으로 터뜨리는 듯한 느낌을 가질 수 있도록 해주는 가상 현실 게임 시스템을 만들었다. 이 때 두 개의 위치/방향 센서를 이용하여 손가락 끝과 머리의 움직임을 추적하여 가상 공간과 현실 공간의 두 좌표계를 서로 일치시켜 볼 수 있도록 하였으며, 자체 제작한 진동촉각 장치를 이용하여 비누방울을 터뜨릴 때 손가락에 약한 진동 촉감을 제공하여 실제로 자신이 비누방울을 터뜨리는 듯한 느낌을 갖도록 하였다. 이러한 시도를 통해 입체영상 기술을 이용한 가상현실 게임에서의 진동촉각 장치의 활용 가능성을 확인하였다.
본 논문에서는 핀형 진동촉각 디스플레이 장치와 자이로스코프 칩을 이용한 진동 촉각 공간 마우스를 제시한다. 이 마우스는 자이로스코프 칩을 이용하여 공중에서 동작하는 공간마우스에 본 연구실에서 자체 제작한 진동촉각 디스플레이 모듈을 통합하여 위치 입력과 진동 촉각 출력이 동시에 가능한 새로운 형식의 인터페이스 장치이다. 최근 진동촉각 디스플레이의 소형화, 저전력 소모 방향으로의 발전으로 인해 마우스나 모바일 장치 등 소형 임베디드 환경에서도 사용이 가능하게 되었다. 또한 MEMS 기술로 인한 자이로스코프나 센서 기술의 발전으로 인해 이젠 마우스 같은 소형화 제품에도 소형 자이로스코프 칩을 이용하여 평면 환경이 아닌 공간상에서 사용 가능한 마우스를 제작할 수 있게 되었다. 이 진동 촉각 마우스는 자이로스코프 칩을 이용하여 손의 동작을 인식하고 그 데이터를 블루투스 통신을 통해 PC에 전달하여 포인터를 이동시킨다. 또한 마우스와 손가락의 접촉 부위에는 $2\;{\times}\;3$의 핀형 진동촉각 디스플레이 장치가 장착되어 PC 어플리케이션 상에서 포인터 위치에 따른 흑백 이미지 정보를 제공하거나 문자를 점자로 출력시켜 주는 등 진동 촉각을 통한 정보 전달을 가능하게 해준다.
최근 전자기기에서 시각 및 청각과 함께 촉각 디스플레이가 정보를 출력하는 중요한 수단으로 부각되고 있다. 본 논문에서는 촉각 정보 출력을 위한 소형진동촉각(vibrotactile) 디스플레이 모듈을 개발하였다. 개발한 모듈은 주파수와 진폭을 독립적으로 조절할 수 있으며 핀이 직접 피부에 자극을 주기 때문에 몸체 전체가 떨리는 기존의 진동모터보다 정밀하고 다양한 촉각 표현을 할 수 있다. 또한 고전압을 이용하는 Piezo 방식과 달리 낮은 전력으로 동작이 가능하여 휴대장치에 직접 장착할 수 있는 장점을 가지고 있다.
본 논문은 촉각의 객관화를 위한 촉각 물리 요소의 측정 장치에 대하여 다루고 있다. 촉감을 대표할 수 있는 물량으로 표면 거칠기, 표면 마찰 계수, 컴플라이언스를 선정하였으며, 이를 측정할 수 있는 시스템을 제작하였다. 제작된 시스템을 실제의 측정에 적용해 보았으며, 측정 결과들로부터 본 시스템의 타당성을 검증할 수 있었다.
Mouse is widely used in multimedia education. However, using mouse is not easy for user to get exact three dimentional (3D) user input and to manipulate delicately as the user can not know the surface information of virtual objects, which are typical drawbacks of using mouse in multimedia education, especially in 3D multimedia contents authoring. In this paper, haptic device is introduced to the 3D multimedia education. The haptic device provides 3D user's input information as well as haptic information of virtual objects such as surface textures, collisions and etc. which thus allow to enhance the task efficiency in multimedia education. Simple experiment results are presented to show the positive results of using the haptic device in multimedia education.
본 논문에서는 시각 장애인들을 위해 유용한 정보를 제공해 주기 위한 촉각표시장치의 효율적인 정보 표시 방법에 대해 제안한다. 이 방법은 전방에 장애물이 있을 경우 이를 인지 및 촉각 정보로 변환하여 제공함으로 인해 사고를 미연에 예방하고자 한다. 이 방법은 저가의 스테레오 카메라를 이용하여 경제적인 비용으로 구성이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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