• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권4호
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• pp.216-222
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• 2006

벡터 필드는 공간상에 눈으로 보이지 않거나 표현하기 어려운 데이타의 진행을 이해 하기 쉽게 표현하는데 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 바람이나 물의 진행 방향 및 세기, 온도의 전도, 전자기파 등의 과학적인 데이타의 시각화에 사용되고 있다. 본 연구에서는 3차원 모델상에 존재하는 벡터 필드에 대해 시각적인 정보와 더불어 촉각을 통한 직관적인 인식을 제공하기 위한 햅틱 렌더링 기술을 개발하였다. 이를 구현하기 위해 벡터 필드를 햅틱 인터페이스에 적합하게 모델링 하는 기법과 시뮬레이션 기술을 개발하였다. 이를 바탕으로 일상생활에 사용되는 지도에서 사용자가 원하는 목적지로 햅틱 인터페이스를 통해 안내해 주는 햅틱 맵과 해류의 흐름을 보여주는 시각적인 벡터 필드를 사용자가 촉각을 통해 직관적으로 느낄 수 있도록 해주는 시스템에 적용하였다. 앞으로 교육, 훈련, 그리고 오락 등 다양한 분야에서 이러한 햅틱 벡터 필드 기술이 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 1부
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• pp.65-71
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• 2008

본 논문에서는 협업 가상 환경이 보다 더 높은 현실감을 제공하도록 고해상도 tiled-display 에 기반을 둔 촉감 협업 시스템의 구조 및 구현 방법을 제안한다. 또한 이 시스템에서 QoE (quality of experience)의 수준을 높일 수 있는 기법을 제안한다. 촉각 기반 시스템과 고해상도 tiled-display를 위한 시스템은 각각 컴퓨터의 자원에 대한 요구조건이 있다. 촉각 시스템의 요구조건은 햅틱 디바이스의 햅틱 렌더링 반복 속도이다. 1kHz 이상의 렌더링 속도를 만족시키지 못하면 햅틱 장비는 불안정해지며 촉감 기반 협업을 방해한다. 그리고 tiled-display는 동영상을 디스플레이하기 위해서 일정 속도 이상으로 새로운 화면을 갱신 시켜야 한다. 일반적으로 햅틱 시스템과 tiled-display 시스템을 각각 사용하면 각각의 요구들을 만족시킬 수 있지만 두 시스템을 함께 사용하면 컴퓨터의 지원 부족에 의해 전체 시스템 성능이 저하되고 사용자의 QoE를 만족시키기 어려워진다. 따라서 본 논문에서는 QoE 를 높일 수 있는 구조로 tiled-display 기반 햅틱 협업 시스템을 구현하고 또한 상황에 따른 사용자의 감각적 우선순위를 파악하여 디스플레이 업데이트 주기와 햅틱 렌더링 주기를 선택적으로 조율함으로써 제한된 지원을 효율적으로 이용하고 시스템 전체의 QoE를 높일 수 있는 기법을 제안한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.70-75
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• 2007

본 논문은 연결정보(connectivity) 및 미리 계산된 계층적 데이터 구조(hierarchical data structure)를 이용하지 않는 그래픽 및 햅틱 렌더링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 점 기반 그래픽 표현(point-based graphic representation) 기법을 이용하여 3차원 자유 곡면을 생성한다. 생성된 점 기반 곡면 물체와의 햅틱 상호작용을 위해 그래픽 하드웨어(GPU)에 접근하여 점 기반 곡면에서 생성된 깊이 이미지(depth image)를 이용하여 햅틱 상호작용에 필수 요소인 충돌검출(collision detection) 및 반력 연산(contact force computation)을 수행한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제41권6호
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• pp.1-10
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• 2004

본 논문에서는 가상 구멍뚫기 작업의 표현을 위한 햅틱 렌더링 시스템을 제안하였다. 가상 모델을 만들기 위하여 영상 처리기법과 Delaunay 삼각형을 이용하였고, 실시간 어플리케이션에 적용하기 위해 간단하면서도 효율적인 후크의 법칙을 이용하여 힘을 생성하였다. 또한, 직렬형 메커니즘으로 표현하기 어려운 큰 힘을 표현하면서, 병렬형 메커니즘의 특이점 문제를 함께 해결하기 위하여 여유구동 6자유도 병렬형 메커니즘을 햅틱장치로 제안하였고 두 종류의 구멍뚫기 실험을 통하여 큰 힘을 표현할 수 있는 능력을 검증하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.64-69
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• 2007

이 논문은 촉각 가상 환경(Haptic Virtual Environment)에서 촉각(haptic) 데이터를 촉각 데이터 특성에 맞추어 네트워크에 적응적이고 효율적으로 전송할 수 있는 전송 알고리즘을 제안한다. 촉감 상호작용 측정을 위해 네트워크 햅틱 협업 응용을 작성하였고 지연, 지터, 손실에 따른 변화를 분석하였다. 이를 바탕으로 네트워크 트래픽에 적응할 수 있는 알고리즘을 구성하였다. 손실되거나 지터의 영향을 받은 패킷에는 간단한 선형예측 방법을 사용하여 보상하여 손실과 지터로 인한 오차를 줄였다. 이는 심각한 손실이나 지터에 의해 떨림 현상이 나타나는 햅틱 장치의 문제점을 개선하게 되었다. 또한 네트워크 협업에서 지연이 발생할 때 나타나는 클라이언트들 사이의 비동시성을 해결하기 위하여 완충시간을 두었다. 지연이 큰 클라이언트는 버퍼를 사용하지 않고 실시간으로 처리하고, 지연이 적은 클라이언트는 버퍼를 사용하여 전송받은 좌표를 완충시킨 후에 처리하는 방법을 사용하여 클라이언트들 사이의 햅틱 렌더링을 동기화 하였다. 제안된 알고리즘은 다양한 네트워크 상황에서의 협업에서 개선된 결과를 보였다. 이를 바탕으로 향후 선형예측 방법을 다양하게 적용시키고 서버와 클라이언트 사이의 동기화를 구현하는 알고리즘을 작성할 것이다. 본 논문은 다양한 네트워크 상황 에서 햅틱 데이터를 전송하고 처리하는 연구의 기초자료가 될 수 있을 것이다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.915-919
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• 2007

가상현실은 컴퓨터를 이용하여 만들어진 가상의 환경에서 사용자가 오감을 통해 현실과 유사한 느낌을 경험할 수 있도록 해주는 기술이다. 햅틱 인터페이스는 사용자가 촉각으로 가상 환경과 상호 작용을 할 수 있도록 해주는 기술로서 사용자가 가상 물체를 실제로 만지는 듯한 착각을 불러 일으켜 보다 현실에 가까운 가상 경험을 할 수 있도록 도와준다. 본 논문에서는 다양한 용도로 사용할 수 있는 3차원 햅틱 인터페이스 장치를 설계 및 제작하고, 순발력 재활훈련의 목적으로 가상공간을 시각적으로 보여주는 입체영상 시스템과 연동하여 일부 제한적인 기능을 갖는 가상 테니스 연습 시스템을 구현하였다. 이때 가상 공과 가상 라켓의 간단한 충돌 모델과 햅틱 렌더링을 통하여 가상 공을 칠 때 사용자가 라켓으로 느끼는 충격과 반력을 제작한 3차원 햅틱 인터페이스 장치를 통하여 느낄 수 있도록 하였다. 구현된 시스템의 실험을 통하여 공과 라켓에서 충돌이 일어났을 때의 느낌을 사용자에게 전달할 수 있었으며, 완벽하지는 않지만 공과 라켓의 충돌 후 공의 나가는 방향과 속도가 실제와 유사함을 확인하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.225-229
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• 2006

햅틱 인터페이스 장치는 가상공간 상에서 얻어지는 시각적 효과와 더불어 힘(촉각)을 전달하여 사용자에게 현실감을 줄 수 있는 장치이다. 본 논문에서는 다양한 용도로 사용할 수 있는 2 차원 햅틱 인터페이스 장치를 설계 및 제작하고, 입체영상 시스템과 연동하여 오락실에서 흔히 볼 수 있는 에어하키 시스템을 가상현실 기술로 구현하였다. 이때 적절한 모델링과 햅틱 렌더링을 통하여 가상 에어하키 공을 칠 때 사용자가 핸들을 잡은 손으로 느끼는 충격과 반력을 2 차원 햅틱 인터페이스 장치를 통하여 느낄 수 있도록 하였다. 구현된 시스템의 시연을 통하여 공과 핸들의 충돌 시 공이 튕겨 나가는 방향과 속도가 실제와 유사하고 공과 핸들에서 충돌이 일어날 때 실제와 상당히 유사한 느낌은 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 추계학술대회논문집
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• pp.422-427
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• 2006

This paper presents force-feedback control performance of a haptic device in virtual environment of minimally invasive surgery(MIS). As a first step, based on an electrorheological(ER) fluid and spherical geometry, a new type of master device is developed and integrated with a virtual environment of MIS such as a surgical tool and human organ. The virtual object is then mathematically formulated by adopting the shape retaining chain linked(S-Chain) model. After evaluating reflection force, computational time, and compatibility with real time control, the virtual environment of MIS is formulated by interactivity with the ER haptic device in real space. Tracking control performances for virtual force trajectory are presented in time domain, and theirtrackingerrorsareevaluated.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.1286-1293
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• 2006

This paper presents force-feedback control performance of a haptic device in virtual environment of minimally invasive surgery(MIS). As a first step, based on an electrorheological (ER) fluid and spherical geometry, a new type of master device is developed and integrated with a virtual environment of MIS such as a surgical tool and human organ. The virtual object is then mathematically formulated by adopting the shape retaining chain linked(S-chain) model. After evaluating reflection force, computational time, and compatibility with real time control, the virtual environment of MIS is formulated by interactivity with the ER haptic device in real space. Tracking control performances for virtual force trajectory are presented in time domain.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(A)
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• pp.438-441
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• 2011

가상현실기반 충치치료 훈련 시스템에서 필수적으로 구현되어야 하는 부문은 절삭도구인 버(bur)를 이용하여 치아를 삭제하는 과정이다. 치아에 비하여 시술도구의 크기가 상대적으로 매우 작기 때문에 보다 정교한 충돌감지뿐만 아니라 치아 삭제에 따른 형태변형에 동기화된 정확한 충돌 모델이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 디스턴스 필드를 이용한 볼륨 모델을 치아에 적용하고 이를 형태변형 시각화와 햅틱 렌더링에 함께 이용하는 실시간 충돌 모델을 제안한다. 또한 안정적인 햅틱 피드백을 위해 버의 포인트 쉘 생성 방법과 시간 응집도에 따른 점 접촉 모델 가속화 방법을 제시한다.