Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.9
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pp.757-763
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2002
A newly designed haptic interface enables an operator to control a remote robot precisely. It transmits position information to the remote robot and feeds back the interaction force from it. A control algorithm of haptic interface has been studied to improve the robustness and stability to uncertain dynamic environments with a proposed contact dynamic model that incorporates human hand dynamics. A simplified hybrid parallel robot dynamic model fur a 6 DOF haptic device was proposed to from a real time control system, which does not include nonlinear components. LQC/LTR scheme was adopted in this paper for the compensation of un-modeled dynamics. The recovery of the farce from the remote robot at the haptic interface was demonstrated through the experiments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.8
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pp.610-615
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2003
This paper proposes a nonlinear virtual coupling fur haptic interface, which offers better performance while maintaining stability of the system. The nonlinear virtual coupling is designed based on a human response model. This human response model exploits delay between the human Intention and the actual change of arm impedance. The proposed approach provides with less conservative constraints for the design of stable haptic interface, compared with the traditional passivity condition. This allows increased performance that is verified through experiments.
This paper introduces a novel control algorithm, energy bounding algorithm, for stable haptic interaction. The energy bounding algorithm restricts energy generated by zero-order hold within consumable energy by physical damping that is energy consumption element in the haptic interface. The passivity condition can always be guaranteed by the energy bounding algorithm. The virtual coupling algorithm restricts the actuator force with respect to the penetration depth and restricts generated energy. In contrast, energy bounding algorithm restricts the change of actuator force with respect to time and restricts generated energy by zero-order hold. Therefore, much stiffer contact simulation can be implemented by the energy bounding algorithm. Moreover, the energy bounding algorithm doesn’t is not computationally intensive and the implementation of it is very simple.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.7
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pp.663-671
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2008
This paper presents a real-time haptic rendering method for multi-contact interaction with virtual environments. Haptic systems often employ physics-based deformation models such as finite-element models and mass-spring models which demand heavy computational overhead. The haptic system can be designed to have two sampling times, T and JT, for the haptic loop and the graphic loop, respectively. A multi-rate output-estimation with an exponential forgetting factor is proposed to implement real-time haptic rendering for the haptic systems with two sampling rates. The computational burden of the output-estimation increases rapidly as the number of contact points increases. To reduce the computation of the estimation, the multi-rate output-estimation with reduced parameters is developed in this paper. Performance of the new output-estimation with reduced parameters is compared with the original output-estimation with full parameters and an exponential forgetting factor. Estimated outputs are computed from the estimated input-output model at a high rate, and trace the analytical outputs computed from the deformation model. The performance is demonstrated by simulation with a linear tensor-mass model.
Park, Heon;Lee, Sang-Chul;Lee, Su-Sung;Lee, Jang-Myung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.5
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pp.393-400
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2002
Teleoperation enables an operator to manipulate remote objects. One of the main goals in teleoperation researches is to provide the operator with the fueling of the telepresence, being present at the remote site. For these purposes, a master robot must be designed as a bilateral control system that can transmit position/force information to a slave robot and feedback the interaction force. A newly proposed impedance algorithm is applied for the control of a haptic interface that was developed as a master robot. With the movements of the haptic interface for position/force commands, impedance parameters are always varying. When the impedance parameters between an operator and the haptic interface and the dynamic model are known precisely, many model based control theories and methods can be used to control the device accurately. However, due to the parameters'variations and the uncertainty of the dynamic model, it is difficult to control haptic interfaces precisely. This paper presents a robust adaptive impedance control algorithm for haptic interfaces.
In this paper, a transparency analysis and network-adaptive transport scheme are proposed in order to improve transparency of EBA-based force-reflecting teleoperation. EBA guarantees stability of force-reflecting teleoperation over network delay and loss but has limitation that it cannot overcome transparency deterioration of haptic interactions. The proposed transparency analysis quantifies the force feedback distortion caused by network delay and loss. Based on the analysis, the proposed haptic data synchronization and transmission rate control schemes adapt synchronization delay and transmission rate to current network state for more transparent haptic interaction. Through Matlab/Simulink simulations, it is confirmed that the proposed analysis provides an acceptable quantification method about haptic interaction quality and that the proposed haptic data transport scheme effectively improves haptic interaction quality with respect to network delays and losses.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.15
no.2
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pp.136-143
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2010
Realistic Modeling is to maximize the reality of the environment in which perception is made by virtual environment or remote control using two or more senses of human. Especially, the field of haptic rendering, which provides reality through interaction of visual and tactual sense in realistic model, has brought attention. Haptic rendering calculates the force caused by model deformation during interaction with a virtual model and returns it to the user. Deformable model in the haptic rendering has more complexity than a rigid body because the deformation is calculated inside as well as the outside the model. For this model, Gibson suggested the 3D ChainMail algorithm using volumetric data. However, in case of the deformable model with non-homogeneous materials, there were some discordances between visual and tactual sense information when calculating the force-feedback in real time. Therefore, we propose an algorithm for the Volume Haptic Rendering of non-homogeneous deformable object that reflects the force-feedback consistently in real time, depending on visual information (the amount of deformation), without any post-processing.
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.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.992-995
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2003
A haptic device 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. For realistic haptic display, the detailed information on collision between objects is necessary. In the past, the point-based graphic environment has been used in which the end effector of a haptic device was represented as a point and the interaction of this point with the virtual environment was investigated. In this paper, the shape-based graphic environment is proposed in which the interaction of the shape with the environment is considered to analyze collision or contact more accurately. To this end. the so-called Gilbert-Johnson-Keerthi (GJK) algorithm is adopted to compute collision points and collision instants between two shapes in the 3-D space. The 5- DOF haptic hand controller is used with the GJK algorithm to demonstrate a peg-in-hole operation in the virtual environment in conjunction with a haptic device. It is shown from various experiments that the shape-based representation with the GJK algorithm can provide more realistic haptic display for peg-in-hole operations.
Several researches in 3D interaction have identified and extensively studied the four basic interaction tasks for 3D/VE applications, namely, navigation, selection, manipulation and system control. These interaction schemes in the real world or VE are generally suitable for interacting with small graspable objects. In some applications, it is important to duplicate real world behavior. For example, a training system for a manual assembly task and usability verification system benefits from a realistic system for object grasping and manipulation. However, it is not appropriate to instantly apply these interaction technologies to such applications, because the quality of simulated grasping and manipulation has been limited. Therefore, we introduce the intuitive and natural 3D interaction haptic interface supporting high-precision hand operations and realistic haptic feedback.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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