• 로봇학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.179-185
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• 2013

In this paper we propose a haptic interaction system that physically represents the underlying geometry of objects displayed in a 2D picture, i.e., a digital image. To obtain the object's geometry displayed in the picture, we estimate the physical transformation between the object plane and the image plane based on homographic information. We then calculate the rotated surface normal vector of the object's face and place it on the corresponding part in the 2D image. The purpose of this setup is to create a force that can be rendered along with the image without distorting the visual information. We evaluated the proposed haptic rendering system using a set of pictures of objects with different orientations. The experimental results show that the participants reliably identified the geometric configuration by touching the object in the picture. We conclude this paper with a set of applications.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.25.4-25
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• 2001

In this paper, a five degree-of-freedom haptic device is proposed. The proposed haptic device has a pen which is suspended by tensioned six strings. Human operator handles the pen. Six DC motors are used as actuators to generate tensions in six strings to make resultant force feedback at the pen to the human operator Six encoders are used for calculating the movement of the pen. A digital controller is used for generate control signals for the suitable tension in the six strings. A current amplifiers is used for amplifying the control signals. Cable-suspended system has advantages of structure simplicity (only with several strings driven by motors without using other tensioning mechanisms), low inertia, and high force-to-weight ratio. Pen-based system has advantages of compactness and ...

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.1-9
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• 2020

본 연구에서는 가상 공간(VR) 사용자에게 반응형 페인팅 경험을 제공하기 위한 포스 피드백 기반 햅틱 페인팅 인터페이스를 제안한다. 제안하는 시스템에서는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 착용한 사용자가 스타일러스 타입의 햅틱 장비를 이용하여 시각적 피드백과 햅틱 인터페이스의 촉각적 피드백을 동시에 활용하며 가상 공간에서의 표면기반 3차원 페인팅을 생성해낼 수 있다. 특히 햅틱 인터페이스는 가상 공간 상에서 페인팅 브러시와 페인팅과의 물리적 상호작용을 구현하여 VR 페인팅의 반응형 피드백을 제공한다. 이는 가상 공간에서 사용자의 공간적 인지력 향상에 도움을 주고 부족한 시각적 피드백을 보완할 수 있다. 이를 통해 사용자는 불필요한 반복적 페인팅 작업을 줄여 페인팅 작업의 효율을 높이고 페인팅의 결과물을 향상시킬 수 있으며 결과적으로 보다 실감나는 VR 페인팅을 경험할 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권12호
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• pp.291-298
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• 2017

최근 차량내부에서는 운전과 직접적인 관련이 적은 다양한 편의장치들이 도입되고 있으며, 이러한 장치들의 조작환경을 하나로 통합하려는 노력이 시도되고 있다. 본 논문은 자동차 내의 다양한 편의장치에 대한 통합 조작환경을 구축하기 위해 자기유변유체(magnetorheological fluid; MR 유체)를 이용한 햅틱장치를 제안하고자 한다. 이를 위해 먼저 차량 편의 조작장치들이 갖는 회전과 상하 수직 운동을 동시에 구현할 수 있는 메커니즘을 고안하고 햅틱 기능을 부여하기 위해 MR 유체를 도입함으로써 하나의 장치로 다기능 조작이 가능한 햅틱 장치를 고안한다. 장치에서 발생하는 반향력에 대한 모델링에 근거하여 MR 햅틱 장치의 자료를 설계하고 시작품을 제작한다. 그리고 완성된 장치의 회전 및 수직 운동에 대한 응답 성능시험을 수행하여 제안된 모델을 검정한다. 또한 힘 반향 성능을 구현하기 위해 장치의 반향력 모델을 이용한 역모델 보상기(inverse model compensator)를 설계한다. 마지막으로 실제 자동차의 여러 편의 기능의 작동과정을 고려하여 햅틱 반향력 맵을 구축하고 제어기와 연동하여 제작된 햅틱 장치의 힘반향(force-feedback) 제어 성능을 평가한다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권8호
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• pp.611-619
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• 2010

본 논문에서는 사용자가 실제와 같은 촉감을 느끼면서 가상 도자기의 물레 성형을 체험할 수 있는 E-Learning 시스템을 제안한다. 원통형으로 대칭을 이루는 도자기 모양의 특징에 착안하여 부채꼴 모양을 가진 요소의 집합으로 3차원 도자기를 모델링하였다. 부채꼴 요소법에 최적화된 충돌 처리와 인접요소간 상호작용 알고리즘을 고안하였으며, GPU 기반의 빠른 햅틱 모델과 시각 모델의 동기화를 구현하였다. 성능 평가 결과 부채꼴 요소법은 기존의 변형체 렌더링 기법에 비해 훨씬 더 조밀한 도자기 모델의 현실적인 실시간 햅틱 렌더링이 가능한 것을 확인하였다. 우리가 구현한 시스템을 도자기와 관련된 교육적인 컨텐츠와 잘 결합한다면 초등학생들을 대상으로 한 E-Learning 시스템으로 성공적인 활용이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.122-128
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• 2009

이 논문에서는 모바일 환경에서 촉각적 사용자 체험 (User Experience)을 향상 시킬 수 있도록 디자인된 새로운 방식의 핸드헬드 볼 기반의 햅틱 인터페이스 "TouchBall" 을 소개하고 그 성능을 평가한다. 작은 모바일 디바이스(모바일 폰, PDA, PMP 등)에 적당하도록 볼 기반의 기계적 메커니즘을 사용하여 작은 회전력으로도 높은 감도의 다양한 촉감을 손에 전달할 수 있도록 구성되어 있다. 제안하는 인터페이스를 적용한 프로토타입 버전을 구현하였고, 정신물리학적 실험을 통해 사람의 감각 인식의 가장 기본적인 척도가 되는 감지 역치를 측정하였다. 그리고 구현 가능한 다양한 촉각 패턴들의 인식강도를 절대적 강도추정 방법으로 측정하여 정확도와 인식강도를 알아보고 그 응용 가능성을 찾아보았다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.171-178
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• 2014

본 논문에서는 실시간으로 가상현실의 증강객체에 외부의 힘이 작용할 때 증강된 가상 객체의 동적 모델링 방법을 제시하였다. 가상객체의 자연스러운 움직임을 시뮬레이션 하기 위하여 AR 객체에 적용되는 외부의 힘의 변화에 대하여 Newton의 운동법칙을 적용하여 객체의 움직임을 설명하는 식을 생성하였다. 동적 모델링 과정에서 증강된 객체와 햅틱 장비간의 실질적 상호작용이 발생하며 이때 외부의 힘이 가상객체에 전달된다. 증강된 객체의 고유특성은 강체 혹은 탄성체의 성질을 갖는 모델이다. 강체의 동적 모델링에서는 선형 모멘텀과 각속도 모멘텀을 모두 고려하여 증강된 객체와 햅틱 스틱이 충돌할 때 수행하였다. 비강체의 동적 모델링에 있어서는 탄성체의 변형 모델은 내외의 힘과 제한요소에 자연적으로 반응하기 때문에 물리기반 시뮬레이션 방법을 적용하였다. 증강된 탄성체는 햅틱 인터페이스를 통해 사용자에 의하여 발생하는 힘의 특성과 모델의 고유 특성에 따라 자연스럽게 변형된다. 변형 물체의 모델링을 위하여 Newton의 제 2 운동법칙이라 불리는 질량-스프링 연결 시스템을 적용하였다. 실험을 통하여 증강된 강체와 비강체의 성질을 지닌 가상 객체에 햅틱 장비에 의한 햅틱 상호작용이 발생 할 때 객체의 변환을 자연스럽게 가시화 할 수 있었다.

• 로봇학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.156-163
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• 2013

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.

• 로봇학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.150-155
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• 2013

Vibrotactile actuators for small consumer electronic products, such as mobile devices, have been widely used for conveying haptic sensation to users. One of the most important things in vibrotactile actuators is to be developed in the form of thin actuator which can be easily embedded into mobile devices and to provide vibrotactile signals with wide frequency band to users. Thus, this paper proposes a thin film type haptic actuator with an aim to convey vibrotactile information with high frequency bandwidth to users in mobile devices. To this end, a vibrotactile actuator which creates haptic sensation is designed and constructed based on cellulose acetate material. A cellulose acetate material charged with an electric potential can generate vibration under the AC voltage input. It is found that the motion of the actuator can have concave or convex shape by controlling a polarity of both charged membranes and the actuator performance can be modulated by increasing level of biased electric potential. The experiment clearly shows that the proposed actuator creates enough output force to stimulate human skin with a large frequency bandwidth and to simulate various vibrotactile sensations to users.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.44-50
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• 2013

본 논문에서는 로봇의 팔을 기본 센서로 사용하여 별도의 센서 없이 사람을 따라다니는 햅틱 기반 로봇을 제안한다. 로봇 팔의 관절 각각에는 움직임을 생성하기 위한 모터가 있으며, 로봇 팔에 힘을 가하여 움직이면 각 관절의 각도가 변하면서 모터에서 그 각도를 출력 신호로 내보낼 수 있다. 따라서 사람이 로봇의 팔을 잡고 당기거나 밀면 로봇에서는 그 움직임을 각도로 읽어들이는 촉감 인터페이스로 활용할 수 있다. 구현된 로봇은 사람이 팔로 로봇 팔을 잡아끄는 움직임을 측정하여 움직이며 사람이 손을 잡고 이끎으로서 사람을 따라다닐 수 있다.