Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.1
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pp.2-8
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2002
This paper discusses haptic display for grasping a virtual object by two fingers. Much research has been done on fundamental analysis for stability of haptic display. But it is difficult to apply the results immediately to grasping situations by two fingers, since the studies usually deal with a single device and a single object and the fingertip force in grasping situations has two components, internal and external components. The conventional methods, which specify the coupling impedance at each contact point separately, have no other alternative but to specify the impedance for the sum of the internal and external components. So even if only the impedance for the external force should be changed, the impedance for the internal force is also changed at the same time. In this paper, a new method, in which the coupling impedance is specified separately for the internal and external forces, is proposed and the stability of the proposed method is discussed using passivity analysis for 1 -DOF(Degree-Of-Freedom) system. Finally, some experiments are performed to study the effects of the proposed method.
This paper describes a flexible visuo-haptic display module. We have developed a flexible electro-active polymer (EAP) actuator and a thin flexible visual display with $3{\times}3$ array configuration via polymer technology. The flexible actuator consists of nine EAP cells vertically moving in response to change in their thickness. The flexible display uses polymer based optical waveguide allowing light to scatter only at specific area. The display film is transparent and identically designed to the array pattern to fit for the arrangement of actuator cells. A pressure sensor is installed under the integrated module. The performance of the actuator is proved to be sufficient for satisfying perceivable range of human touch sense. The integrated system can provide interactive haptic feedback such as key pressing, contact vibration sensations, and etc. in accordance with user input.
This paper presents the haptic rendering algorithm which gives the feel information to the operator by manipulating a virtual tool with a haptic device in the simulated environment. The movement of a virtual tool grasped by the operator, which is modeled as a square is displayed in the graphic screen of a computer and the virtual environment is modeled as deformable thin film. When the tool contacts with the virtual environment, the operator is forced to feel the contact and the feature of the deformed virtual environment through the torque control of th haptic device. Contact situations are modeled as close as to the reality considering friction, elasticity and multiple contacts. Several experiments are conducted and the effectiveness of the proposed algorithm is confirmed.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.50
no.5
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pp.211-217
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2001
In this paper, we have developed the 6 DOF force display system to be based on the single PC. The system is composed of the force display device, the force reflecting rendering algorithm and the high-speed controller. The previous systems had a problem, that must adopt high performance workstation or 2-PC in order to control the graphics speedily and stably. In this paper, it is possible to improve the problem as to develop its exclusive controller and new rendering algorithm. The proposed new rendering algorithm is based on the Proxy algorithm, which can convert information of the position, the velocity, and the haptic information into the force-data. Especially, as to use the proxy algorithm, we can construct dynamical virtual-environment with the elasticity, the viscosity, the mass, and the friction force. As the result of the experiment, we found that our system has much superior characteristics than some other haptic interfaces, because it can control of 30,000 polygon model constructed virtual object with 1[kHz] haptic interrupt cycle and 20[Hz] graphic interrupt cycle in the single PC based system.
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.
Park, Jaeyoung;Provancher, William R.;Johnson, David E.;Tan, Hong Z.
The Journal of Korea Robotics Society
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v.8
no.3
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pp.206-216
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2013
We investigate the role of contact location information on the perception of local features during contour following in a virtual environment. An absolute identification experiment is conducted under force-alone and force-plus-contact-location conditions to investigate the effect of the contact location information. The results show that the participants identify the local features significantly better in terms of higher information transfer for the force-plus-contact-location condition, while no significant difference was found for measures of the efficacy of contour following between the two conditions. Further data analyses indicate that the improved identification of local features with contact location information is due to the improved identification of small surface features.
This paper addresses both theoretical and experimental studies of the stability of haptic interfaces during the simulation of virtual Coulomb friction. The first objective of this paper is to present an analysis of how friction affects stability in terms of the describing function method and the absolute stability theory. Two different feedback methods are introduced and are used to evaluate the analysis: an active force feedback, using a motor, and a passive force feedback, using controllable brake. The second objective of this paper is to present a comparison of the theoretical and experimental results. The results indicate that the sustained oscillations due to the limit cycle occur when simulating friction with an active force feedback. In contrast, a passive force feedback can simulate virtual friction without the occurrence of instability. In conclusion, a hybrid active/passive force feedback is proposed to simulate a highly realistic friction display.
Kim, Jin Ryong;Shin, Seunghyup;Choi, Seungho;Yoo, Yeonwoo
ETRI Journal
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v.38
no.6
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pp.1085-1094
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2016
In this work, we present interactive automultiscopic content with mobile surface haptics for multimodal interaction. Our system consists of a 40-view automultiscopic display and a tablet supporting surface haptics in an immersive room. Animated graphics are projected onto the walls of the room. The 40-view automultiscopic display is placed at the center of the front wall. The haptic tablet is installed at the mobile station to enable the user to interact with the tablet. The 40-view real-time rendering and multiplexing technology is applied by establishing virtual cameras in the convergence layout. Surface haptics rendering is synchronized with three-dimensional (3D) objects on the display for real-time haptic interaction. We conduct an experiment to evaluate user experiences of the proposed system. The results demonstrate that the system's multimodal interaction provides positive user experiences of immersion, control, user interface intuitiveness, and 3D effects.
In the virtual environment, force feedback to the human operator makes virtual experiences more realistic. However, the force feedback using active actuators such as motors can make the system active and sometimes unstable. To ensure the safe operation and enhance the haptic feeling, stability should be guaranteed. Both motors and brakes are commonly used for haptic device. A brake can generate a torque only against its rotation, but it is intrinsically stable. Consequently, motors and brakes are complementing each other. In this research, a two degree-of-freedom (DOF) haptic device equipped with both motors and brakes has been developed to provide better haptic effects. Each DOF is actuated by a pair of motor and brake. Modeling of the environment and the control method are needed to utilize both actuators. For various haptic effects, contact with the virtual wall and representation of friction effect are extensively investigated in this paper. It is shown that the hybrid haptic system is more suited to some applications than the motor-based active haptic system.
In this paper, we describe a haptic jacket and wheel as a haptic interface to enhance VR game realism. Building upon the VR game system using this devices, our haptic interface technique allows the user to intuitive interact on game contents, and then to sense the game event properties such as walking, attacking, driving and fire in a natural way. In addition, we extended the initial haptic model to support haptic decoration and dynamic interactions due to the added game event in a real time display. An application example presented here is a VR Dino-Attack game. This game supports interactions among dynamic and our intuitive haptic interface. Modeling physic interactions involves precise collision detection, real-time force computation, and high control-loop bandwidth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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