Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.5
s.98
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pp.112-123
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1999
Virtual reality is becoming a powerful tool for various applications such as training, entertainment, surgery, tele-robotics etc. One potential use for virtual reality is to allow several users to interact in a single virtual environment, for example several students sitting in front of different computers connected over a network. In this paper, we present a loosely coupled architecture of haptic display in the multi-user virtual world. The method of controlling haptic devices as well as the way of configuring individual haptic display system are addressed. We will develop an experimental virtual reality system for two remote users and conclude with an experimental work for the task of a multi-player ping-pong and grasping of a common object.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.14
no.4
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pp.212-216
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2013
As virtual reality technologies are advanced rapidly, how to render 3D objects across modalities is becoming an important issue. This study is therefore aimed to investigate human discriminability on the curvature of 3D polygonal surfaces with focusing on the vision and touch senses because they are most dominant when explore 3D shapes. For the study, we designed a psychophysical experiment using signal detection theory to determine curvature discrimination for three conditions: haptic only, visual only, and both haptic and visual. The results show that there is no statistically significant difference among the conditions although the threshold in the haptic condition is the lowest. The results also indicate that rendering using both visual and haptic channels could degrade the performance of discrimination on a 3D global shape. These results must be considered when a multimodal rendering system is designed in near future.
With the widespread use of multifunctional devices, haptic sensation is a promising type of sensory channel because it can be applied as an additional channel for transferring information for traditional audiovisual user interfaces. Many researchers have shed new light on non-contact haptic displays for their potential use on ambient and natural user interfaces. This paper introduces several of the latest schemes for creating a mid-air haptic sensation based on their transfer medium: ultrasonic phased arrays, air nozzles, thermal and plasmonic lasers, and electromagnets. We describe the principles used in delivering haptic sensation in each technology, as well as state-of-the-art technologies from leading research groups, and brief forecasts for further research directions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.2
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pp.160-167
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2001
This paper presents control and evaluation of a new haptic device with a 6-DOF parallel mechanism for interfacing with virtual reality. This haptic device has low inertial, high bandwidth compactness, and high output force capability mainly due to of base-fixed motors. It has also wider orientation workspace mainly due to a RRR type spherical joint. A control method is presented with gravity compensation and with force feedback by an F/T sensor to compensate for the effects of unmodeled dynamics such as friction and inertia. Also, dynamic performance has been evaluated by experiments. for force characteristics such as maximum applicable force, static-friction force, minimum controllable force, and force bandwidth Virtual wall simulation with the developed haptic device has been demonstrated.
For constructing virtual environment it is more natural to model object as deformable body than as rigid body. High accuracy of simulation of model and low-latency computational cost for real-time simulation should be guaranteed. We pre-compute Green function through finite element analysis of deformable body and it is possible to simulate deformation of body in real-time environment using Capacitance Matrix Algorithm. Also, the capacitance matrix algorithm enables to construct the haptic rendering which serves the reaction force through a haptic device. The Newmark scheme is used for the more realistic haptic rendering and dynamic simulation in real-time.
In this paper, a control method is presented to improve performance of haptic display on a passive haptic device equipped with passive actuators. In displaying a virtual wall with the passive haptic device, an unstable behavior occurs with excessive actions of brakes due to the time delay mainly arising from the update rate of the virtual environment and force approximation originated from the characteristics of the passive actuators. The previous T.D.P.C. (Time Domain Passivity Control) method was not suitable for the passive haptic device, since a programmable damper used in the previously introduced T.D.P.C. method easily leads to undesirable behaviors. A new passivity control method is evaluated with considering characteristics of the passive device. First, we propose a control method which is designed under the analysis of the passive FME (Force Manipulability Ellipsoid). And then a passivity control scheme is applied to the proposed control method. Various experiments have been conducted to verify the proposed method with a 2-link mechanism.
This paper presents the effect of data-hold methods on stability of haptic system with a virtual wall. When a human operator interacts with virtual wall, the lager the stiffness of the virtual wall is, the more realistic the operator feels that the virtual wall is. However, if the stiffness of the virtual wall becomes extremely large, the system may be unstable. When a virtual wall is designed, it is necessary to analyze the maximum available stiffness to guarantee a stable haptic interaction. The simulation model in this paper is developed based on the haptic device model, sampler, a virtual wall model, and data hold methods to compute the maximum stiffness for stability. The effectiveness of the simulation is evaluated through comparing the results of previous studies with the results of this simulation. In addition, the effects of two data hold methods, that is, zero-order hold (ZOH) and first-order hold (FOH) on the stability are analyzed and the values of the maximum available stiffness are compared through the simulation.
In this paper, we suggest a haptic mouse system as an immersive interface between virtual environment and a human operator. The proposed haptic mouse creates vibrotacitle and thermal sensation to increase the immersion. The vibrotactile module is composed of eccentric motors and a solenoid actuator, and the thermal module consists of a thin-film resistance temperature detector and a Peltier thermoelectric heat pump. In order to evaluate the proposed haptic mouse system, we develop a simple racing game and conduct an experiment. The result of the experiment shows that the proposed haptic mouse system can improve the sense of reality in virtual environment and can be used as an effective interface between virtual environment and a human operator.
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.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.8
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pp.855-861
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2007
Haptic rendering is a process providing force feedback during interactions between a user and a virtual object. This paper presents a real-time haptic rendering technique for deformable objects based on visual information of intervention between a tool and a real object in a remote place. A user can feel the artificial reaction force through a haptic device in real-time when a slave system exerts manipulation tasks on a deformable object. The models of the deformable object and the manipulator are created from the captured image obtained with a CCD camera and the recognition of objects is achieved using image processing techniques. The force at a rate of 1 kHz for stable haptic interaction is deduced using extrapolation of forces at a low update rate. The rendering algorithm developed was tested and validated on a test platform consisting of a one-dimensional indentation device and an off-the shelf force feedback device. This software system can be used in a cellular manipulation system providing artificial force feedback to enhance a success rate of operations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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