• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.196-196
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• 2004

원자로의 원자로 해체 처리나 테러리스트의 폭탄 제거와 같은 극한 환경에서 작동하는 로봇은 계단이나 구덩이 같은 평평하지 알은 지형을 극복하기 위해서 off-load 능력이 필요하다. 극한 환경에서의 작업은 전형적으로 원격으로 조정되는 로봇을 요구한다. 본 논문에서는 향상된 관절 트랙 구조의 로봇을 제안한다. 로봇이 계단에 접촉할 때론 고려해서 조이스틱으로 햅틱 동작을 위한 센싱 시스템이 제안된다. 추가적으로, 제안된 로봇이 계단을 등반하는 알고리즘을 제안한다.(중략)

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.1207-1212
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• 2007

We propose a haptic interface algorithm for joystick operators working in remote control systems of unmanned vehicles. The haptic interface algorithm is implemented using a force-feedback joystick, which is equipped with low price DC motors without encoders. Generating specific amounts of forces on the joystick pole according to the distance between a remote controlled vehicle and obstacles, the haptic interface enables the operator to perceive the distance information by the sense of touch. For the case of no joystick operation or no obstacles in the working area, we propose an origin control algorithm, which positions the joystick pole at the origin. The origin control algorithm prevents the false movement of the remote vehicles and provides the operator with a realistic force resisting the joystick pole's movement. The experiment results obtained under various scenarios exemplify the validity of the proposed haptic interface algorithm and the origin control algorithm.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.373-378
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• 2007

최근 들어 햅틱 분야는 디지털 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 엔터테인먼트, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 등 여러 가지 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 또한 최근에 가상환경(Virtual Environment, VR)에 관심이 증가 되고, 가상환경에 햅틱이라는 기술을 접목시키는 시도가 많이 일어나고 있어서, 촉감 모델링에 대한 욕구 또한 증대 되고 있다. 일반적으로 촉감 모델링은 Material properties를 가지고 있는 그래픽 모델들로 구성이 된다. 그래픽 모델링은 일반적인 모델링툴 (MAYA, 3D MAX, 기타 등)으로 할 수 있다. 하지만 촉감 관련된 촉감 모델들은 콘텐츠를 제작한 이후에 일일이 수작업으로 넣어 주어야 한다. 그래픽 모델링에서는 사용자가 직접 눈으로 확인 하면서 작업을 이루어 지기 때문에 직관적으로 이루어질 수 있다. 이와 비슷하게 촉감 모델링은 직관적인 모델링을 하기 위해서 사용자가 직접 촉감을 느껴 보면서 진행이 되어야 한다. 또한 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행이 되지 않기 때문에 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 걸리게 되고 직관적이지 못하는 단점이 있다. 더 나아가서 이런 촉감 모델링을 포함한 모델링 높은 생산성을 위해서 신속히 이루어져야 한다. 이런 이유들 때문에 촉감 모델링을 위한 새로운 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠 (정적 이거나 동적이거나 Deformation이 가능한 2D, 2.5D, 3D Scene)를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있는 촉감 사용자 인터페이스 (Haptic User Interface, HUI)를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2 차원 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하여 3 차원으로 사용자 인터페이스도 추가되어 있고 그 형태는 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다. 이러한 시스템은 햅틱이라는 분야를 잘 모르는 사람들도 직관적으로 촉감 모델링을 하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.910-917
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• 2018

본 논문은 무인차량 원격 제어 시 실재감과 안전성을 향상시키기 위한 기술 개발 내용을 설명한 것이다. 일반적으로 무인차량 원격 운용 장치의 경우 조이스틱 형태의 장치나 간이 조향 휠로 구성하는 것이 대부분이다. 또한 차량 또는 장비를 직접 운전하는 감성을 구현하거나 현재 주행 상황을 운용 장치로 피드백하지 않기 때문에 사용자 입장에서는 이질감을 느낄수밖에 없었다. 최근 무인화 연구가 활발해짐에 따라, 이질감과 함께 현재의 주행 상황을 운전자에게 피드백하지 않아 발생하는 위험까지 제기되었고, 이러한 문제점을 제거하기 위한 힘반향 햅틱제어 기술의 필요성이 대두되었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 무인차량 운용 장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 차량의 주행 상태를 고려한 힘반향 햅틱제어 기술을 제시하였다. 고려되어진 차량 주행 상태는 첫째로 차체 옆미끄럼각(${\beta}$)과 요레이트(${\gamma}$)와 같이 상태변수와 차량 동적 거동을 나타내는 파라미터를 포함하며, 위험 구역 접근, 장애물에 의한 조향 제한 등을 나타낼 수 있는 파라미터를 포함한다. 또한 햅틱제어 기술은 크게 일반 주행 상황, 위험 구역 접근 상황, 장애물에 의한 조향 제한 상황, 제어권 전환 상황 별 알고리즘으로 구성되며, 각 상황 별 천이 과정이 자연스럽도록 알고리즘을 구성하였다. 이러한 알고리즘을 검증하기 위하여 차량동역학 해석 시뮬레이션 툴을 활용, CAN 통신으로 구성된 시뮬레이터 환경을 구축하였으며, 각 상황 별 알고리즘 동작을 평가해봄으로써 실현 가능성 및 성능을 입증하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.605-613
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• 2013

This research proposes a vibration pattern algorithm to implement the haptic joystick to control a mobile robot at the remote site without watching the navigation environment. When the user cannot watch the navigation environment of the mobile robot, the user may rely on the haptic joystick solely to avoid obstacles and to guide the mobile robot to the target. To generate vibration patterns, there is a vibration motor at the bottom of the joystick which is held by the user to control the motion direction of the mobile robot remotely. When the mobile robot approaches to an obstacle, a pattern of vibration is generated by the motor, and by feeling the vibration pattern which is determined by the relative position of the mobile robot to the obstacle, the user can move the joystick to avoid the collision to the obstacle for the mobile robot. To generate the vibration patterns to convey the relative location of the obstacle near the mobile robot to the user, Fuzzy interferences have been utilized. To measure the distance and location of the obstacle near the mobile robot, ultrasonic sensors with the ring structure have been adopted and they are attached at the front and back sides of the mobile robot. The precise location of the obstacle is obtained by fusing the multiple data from ultrasonic sensors. Effectiveness of the proposed algorithm has been verified through the real experiments and the results are demonstrated.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.1031-1036
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• 2006

햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.86-94
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• 2019

본 논문은 보다 높은 실재감과 안전성을 확보하기 위한 무인차량 원격주행제어 환경 개발에 대한 내용을 설명한다. 주로 무인차량 원격주행제어를 위한 환경은 조이스틱 형태의 장치를 활용하여 조향과 가/감속이 가능하도록 개발되어 사용되었다. 그 외 일반 차량처럼 간이 조향-휠(steering-wheel)을 기반으로 개발된 시뮬레이터 환경도 있으나, 현재 주행 상황을 피드백하는 기술이 적용되어 있지 않거나 가/감속부를 포함하지 않는 것이 대부분이다. 피드백 기술이란 일반 차량을 직접 운전할 때 조향-휠과 가/감속 페달을 통해 느껴지는 현재 주행 상황을 시뮬레이터 환경에 구현하는 것을 의미한다. 이렇듯 무인차량 원격주행제어에 이질감을 감소시키는 피드백 기술 개발과 더불어 실재감을 높일 수 있는 시뮬레이터 환경 구축이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 선행 연구를 통해 개발된 힘반향 햅틱제어 기술을 적용할 수 있는 시뮬레이터 환경을 구축하고 시뮬레이터 하드웨어의 최소 요구사양을 도출하는 연구를 수행하였다. 하드웨어 구성은 일반 차량과 유사한 조향-휠 모듈과 가/감속 페달 모듈로 구성하였으며, 조향부와 가/감속부 모두 피드백 기술을 적용할 수 있도록 별도의 액추에이터를 설치하였다. 또한 제어부 PC를 통해 두 가지 조작부에 피드백 명령을 전달할 수 있도록 CAN(controller area network) 통신 환경을 구성하였다. 이렇게 구성한 시뮬레이터 환경의 성능을 검증하기 위하여 기 개발된 힘반향 햅틱제어 알고리즘을 직접 적용하여 각 상황 별 알고리즘 동작을 평가하였다.