In this paper, we present a design and an evaluation of a hand-held ball based haptic interface, named "TouchBall." Using a trackball mechanism, the device provides flexibility in terms of directional degrees of freedom. It also has an advantage of a direct transfer of force feedback through frictional touch (with high sensitivity), thus requiring only relatively small amount of inertia. This leads to a compact hand-held design appropriate for mobile and 3D interactive applications. The device is evaluated for the detection thresholds for directions of the force feedback and the perceived amount of directional force. The refined directionality information should combine with other modalities with less sensory conflict, enriching the user experience for a given application.
In this paper, we explain a haptic based video and audio streaming method. The proposed method is to stream tactile and vibration information along with video and audio information. The video screen is divided into a grid, and each cell has tactile information which is corresponding to the content. At the same time, the sound stream is also analyzed and vibration information is applied. These data are streamed to clients and displayed through a haptic device and a vibration interface. So, a client will be more immersed into the video and audio by touching and getting vibrations.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.13
no.1
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pp.8-17
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2008
Putting a high value on individual preferences is a modern trend that more and more companies are considering for their product design and development and the apartment design is not an exception. Most apartments today are built using similar design with no room for customization. People in general want their tastes to be reflected in the design of their apartment. However, delivering what customers like to the construction company may not be an easy task in practice. For this reason, an intuitive and effective medium between the company and customers for effective communication is needed to ameliorate such a difficulty and in response to this necessity, we developed a test platform for the virtual model house which provides a user with the customization of the apartment using haptic interactions. In our virtual environment, a user can explore an apartment and change the interior based on their taste and feel through intuitive haptic interactions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.1
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pp.18-25
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2003
A haptic hand controller (HHC) operated by the user’s hand can receive information on position and orientation of the hand and display force and moment generated in the virtual environment to the hand. In this paper, a 3-DOF hand controller is first presented, in which all the actuators are mounted on the fixed base by combining a 5-bar linkage and a gimbal mechanism. The 6-DOF HHC is then designed by connecting these two 3-DOF devices through a handle which consists of a screw and nut. Analysis using performance index is carried out to determine the dimensions of the device. The HHC control system consists of the high-level controller for kinematic and static analysis and the low-level controller for position sensing and motor control. The HHC used as a user interface to control the mobile robot in the virtual environment is given as a simple application.
In spite of the difficulties and uncertain characteristic of cable driven method, surgical robot instrument has adopted it as driving mechanism for various reasons. To overcome the problem of cable system, previous research applied SMCSPO (sliding mode control with sliding perturbation observer) algorithm as robust controller to control the instrument and found that the value of SPO (sliding perturbation observer) followed force disturbance, reaction force loaded on the tip very similarly. Thus, this paper confirms that the perturbation observer is sufficient estimator which finds out the mount of loaded force on the surgical robot instrument. To prove the proposition, simulation using the similar model with an actual instrument and experimental evaluation are performed. The results show that it is possible to substitute SPO for sensors to measure the reaction force. This estimated reaction force will be used to realize haptic function by sending the reaction force to a master device for a surgeon. The results will contribute to create surgical benefit such as shortening the practice time of a surgeon and giving haptic information to surgeon by using it as haptic signal to protect an organ by making force boundary.
Jeon, Jung In;Oh, Hyun Suk;Woo, Sang Hun;Kim, Sung Mok;Kim, Min Gun;Kim, Whee Kuk
The Journal of Korea Robotics Society
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v.12
no.2
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pp.194-205
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2017
A redundantly actuated planar 3-degree-of-freedom parallel mechanism is analyzed to show its high application potential as a haptic device. Its structure along with the closed form forward position solutions is briefly discussed. Then its geometric and kinematic characteristics via singularity analysis, the kinematic isotropy index, and the input-output force transmission ratio are investigated both for the redundantly actuated cases and for the non-redundantly actuated case. In addition, comparative joint torque simulations of the mechanism with different number of redundant actuations as well as without redundant actuation are conducted to confirm the improved joint torque distribution characteristics. Through these analyses it is shown that the geometric and kinematic characteristics of the redundantly actuated mechanism are superior to the ones of the mechanism without redundant actuation. Thus, it can be concluded that the suggested planar mechanism with redundant actuation has a very high potential for haptic device applications.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.8
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pp.801-806
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2014
LAS (Laparoscopy Assisted Surgery) has been substituted alternatively for traditional open surgery. However, when using a commercialized robot assisted laparoscopic such as Da Vinci, surgeons have encountered some problems due to having to depend only on information by visual feedback. To solve this problem, a haptic function is required. In order to realize the haptic teleoperation system, a force feedback and bilateral control system are needed. Previous research showed that the perturbation value estimated by a SPO (Sliding Perturbation Observer) followed a reaction force that loaded on the surgical robot instrument. Thus, in this paper, the force feedback problem of surgical robots is solved through the reaction force estimation method. This paper then introduces the possibility of the haptic function realization of a laparoscopic surgery robot using a bilateral control system. For bilateral control, the master uses an impedance control and the slave uses a SMC (Sliding Mode Control). The experiment results show that a torque and force sensorless teleoperation system can be implemented using a bilateral control structure.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.10
no.4
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pp.77-82
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2010
In this paper, a haptic fishing robot, Fishbot, for a Virtual Fishing System is presented. Fishbot is 3DOF robot and it consists of a XY table and a wheel motor. To simulate the motion of fish, XY table is controlled by position servo drivers with variable torque constraint, and wheel axis is controlled by torque servo driver. Finally, Fishibot detects the end point of fishing pole with cameras to recognize the pose of user, and it can interface with a Virtual Reality System.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.3
no.4
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pp.217-222
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2001
We propose a new two-degree of freedom parallel mechanism for a haptic device and will refer to the mechanism as the SenSation. The SenSation is designed in order to improve the kinematic performanced and to achieve static balance. We use the panto graph mechanisms in order to change the location of active joints, which leads to transform a direct kinematic singularity into a nonsingularity. The direct kinematic singular configurations of the SenSation occur near the workspace boundary. Using the property that position vector of rigid body rotating about a fixed point is normal to the velocity vector, Jacobian matrix is derived. Using the vector method, two different types of singularities of the SenSation can be identified and we discuss the physical significance of each of the three types of singularities. We will compare the kinematic performances(force manipulability ellipsoid, kinematic isotropy) of the SenSation with those of five-var parallel mechanism. By specifying that the potential energy be fixed, the conditions for the static balancing of the SenSation is derived. The static balancing is accomplished by changing the center of mass of the links.
In this paper, tactile response characteristics in medical haptic interface are investigated to characterize the feeling of contact between the finger skin and the organic tissue when a finger is dragged over tissue. In order to represent the tactile feeling, a prototype tactile display incorporating Magneto-Rheological (MR) fluid has been developed. Tactile display devices simulate the finger's skin to feel the sensations of contact such as compliance, curvature and friction. Thus, the tactile display provides the surface information of organic tissue to the surgeon using different actuating mechanisms ranging from the conventional mechanical motor to the smart material actuators. In order to investigate the compliance feeling of human finger's touch, vertical force responses of the tactile display under the various magnetic fields have been assessed. Also, frictional resistive force responses of the tactile display are investigated to simulate the action of finger's dragging. From the results, different tactile feelings are observed as the applied magnetic field is varied and arrayed magnetic poles combinations. This research gives a smart technology of tactile displaying.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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