• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.10a
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• pp.241-245
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• 2004

This paper shows the development of remote control system for manipulators which consists of PHANToM Device as a master, Samsung FARA robot as a slave and TCP/IP based LAN for their Communication. This work includes the motion mapping between the master and the slave, Generation of virtual viscosity force preventing operator s unwilled action and 3D remote control simulators for the stable operation of the remote control system, etc. The remote control implementation has been performed and the results shows that the developed system can allow the operator to effectively control the manipulator.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2005.07a
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• pp.595-597
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• 2005

This paper shows the development of remote control system for manipulators which consists of PHANToM Device as a master, Samsung FARA robot as a slave and TCP/IP based LAN fortheir Communication. This work includes the motion mapping between the master and the slave, Generation of virtual viscosity force preventing operator's unwilled action and 3D remote control simulators for the stable operation of the remote control system, etc. The remote control implementation has been performed and the results shows that the developed system can allow the operator to effectively control the manipulator.

• Journal of Information Processing Systems
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• v.6 no.3
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• pp.347-358
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• 2010

This paper presents a measurement system for 3D hand-drawn gesture motion. Many pen-type input devices with Inertial Measurement Units (IMU) have been developed to estimate 3D hand-drawn gesture using the measured acceleration and/or the angular velocity of the device. The crucial procedure in developing these devices is to measure and to analyze their motion or trajectory. In order to verify the trajectory estimated by an IMU-based input device, it is necessary to compare the estimated trajectory to the real trajectory. For measuring the real trajectory of the pen-type device, a PHANToMTM haptic device is utilized because it allows us to measure the 3D motion of the object in real-time. Even though the PHANToMTM measures the position of the hand gesture well, poor initialization may produce a large amount of error. Therefore, this paper proposes a calibration method which can minimize measurement errors.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.12 no.3
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• pp.277-283
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• 2006

A recently proposed method for stabilizing haptic interfaces and teleoperation systems was tested with a 'PHANToM' commercial haptic device. The 'Passivity Observer' (PO) and 'Passivity Control1er' (PC) stabilization method was applied to stabilize the system but also excited a high frequency mode in the device. To solve this problem, we propose a method to use a timevarying desired energy threshold instead of fixed zero energy threshold for the PO, and make the actual energy input follow the timevarying energy threshold. With the time-varying energy threshold, we make the PC control action smooth without sudden impulsive behavior by distributing the dissipation. The proposed new PO/PC approach is applied to PHANToM with high stiffness (K = 5000N/m), and stable and smooth contact is guaranteed. Resetting and active environment display problems also can be solved with the reference energy following idea.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.21 no.6
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• pp.575-581
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• 2000

본 논문에서는 척추침생검 시뮬레이터에서 사용의 햅틱 디바이스인 PHANToM(sup)TM을 이용하여 사실적인 힘을 구현하는 방법을 보여준다. PHANToM(sup)TM은 툴의 끝부분에서 좌표축 방향으로만 힘을 낼 수 있는 단점이 있으며, 시스템의 구동장치의한계로 인하여 딱딱한 물체에 닿을 때 불안정한 특성을 보인다. 또한 좁은 영역 안에서 복잡한 조직들로 인한 급격한 강도 변화도 시스템의 불안정을 초래한다. 모사되는 힘은 두가지 성분으로 나뉜다. 하나는 바늘이 삽입될 때 바늘의 길이 방향으로 느껴지는 힘으로 생체 조직의 모델을 통해 값이 구해진다. 다른 하나는 바늘이 피부를 뚫고 지나간 이후에 바늘이 초기 삽입 방양을 유지 시켜주는 회전방향 힘으로 피봇을 이용하여 구현하였다. 불안정성 문제와 바늘이 튀어나오는 문제는 램핑 필터와 시간변수를 이용하여 제거하였다. 침생검 과정은 생체조직의 탄성 변형뿐 아니라 파괴가 일어나는 변형이므로 사실적인 힘을 구현하기 위해서 실험 데이터를 이용하여 삽입 깊이에 따라 탄성 계수와 마찰 상수가 변하는 모델을 제안하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.306-308
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• 2010

본 논문에서는 워크벤치 시스템과 가상현실 햅틱 인터페이스를 이용한 가상현실 시뮬레이션 시스템을 제시한다. 이 시스템은 사용자가 워크벤치를 통해 3차원 입체 영상으로 구현된 모델을 바라보며 SensAble 사의 PHANToM Omni 햅틱 디바이스를 이용하여 물체에서 느낄 수 있는 촉각을 재현한다. 그리고 시뮬레이션의 실제감을 증대시키기 위해 새로운 워크벤치의 설계 방법을 제시하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.753-759
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• 2006

햅틱인터페이스 기술을 이용하면 가상물체의 형태를 만져보고 느껴볼 수 있다. 물체마다 다른 수학적 마찰력 모델을 적용하여 실감있는 마찰력 표현도 가능하다. 그러나 각 물체에 해당하는 마찰력 모델을 선정하는 것과 적절한 마찰계수 등을 반복적 실험을 통하여 알아내는 것은 쉽지 않다. 실제 물체의 마찰력이 알려진 마찰력 모델과 다르다면 수학적 모델로 표현할 수 없는 경우도 있다. 본 논문에서는 신경회로망 학습을 이용하여 마찰력 모델의 선택이나 마찰계수 등을 정하는 과정 없이 실제 물체의 마찰력을 표현하는 방법을 제시하고 있다. 상용 햅틱인터페이스 장치인 PHANToM 2 대를 이용하여 마찰력 획득 시스템을 구성하고 고무판, 종이 등의 물체 표면에서의 속도와 물체에 작용하는 힘을 획득하여 가공한 데이터를 입력 및 출력으로 갖는 신경회로망을 통해 학습시킨 후 OpenGL로 구현한 가상물체에 적용하여 보았다. Force/Torque 센서를 사용하지 못한 일부 문제가 있었으나 예상보다 사실적인 마찰력을 표현할 수 있었다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.608-612
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• 2006

3 차원 공간상에서의 상호작용이란 특정 공간내의 오브젝트를 그 위치와 좌표축에 따라 조작하는 행위를 말한다. 이러한 3 차원 공간상의 상호작용을 행할 때 발생하는 가장 큰 문제중의 하나는 사용자가 현재 조작하고 있는 커서 또는 포인터의 깊이적 위치를 알기 힘들다는 점이며 흔히 깊이 지각문제(Depth Perception Problem)으로 불리 운다. 본 논문은 깊이 지각문제를 발생시키는 기본적인 요소중의 하나를 가상환경을 표현하기 위해 인공적으로 생성된 조망 절두체라고 고려하고 이에 대해서 논의한다. 이를 위하여 3 차원 입력 장치(SensAble PHANToM(R) OmniTM)를 이용한 간단한 위치지정 작업을 다양한 FOV(Field of View)와 VD(Viewing Direction)의 환경에서 피실험자들에게 수행하게 하였다. 결과적으로, 작업환경내의 FOV 변화는 작업수행의 정확도에 영향을 끼쳤으며, VD 의 경우, 사용자가 실제로 작업환경을 보는 것과 유사한 VD 환경이 효율성의 측면에서 보다 더 높은 작업수행 결과를 보였다.

• ETRI Journal
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• v.25 no.1
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• pp.25-33
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• 2003

This paper describes interactive dynamic simulation schemes for articulated bodies in virtual environments, where user interaction is allowed through a haptic interface. We incorporated these schemes into our dynamic simulator I-GMS, which was developed in an object-oriented framework for simulating motions of free bodies and complex linkages, such as those needed for robotic systems or human body simulation. User interaction is achieved by performing push and pull operations with the PHANToM haptic device, which runs as an integrated part of I-GMS. We use both forward and inverse dynamics of articulated bodies for the haptic interaction by the push and pull operations, respectively. We demonstrate the user-interaction capability of I-GMS through on-line editing of trajectories for 6-dof (degrees of freedom) articulated bodies.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07b
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• pp.526-528
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• 2005

본 논문에서는 감각형 객체를 도입한 새로운 햅틱 지원 증강 현실 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 카메라 또는 증강용 마커가 이동할 경우 발생하는 카메라-햅틱 간 캘리브레이션 문제를 해결하여, 햅틱 장비의 좌표계를 증강 객체의 좌표계로 강건하게 변환시킨다. 사용자의 간섭없는 캘리브레이션을 위해, 햅틱 좌표계와 증강 좌표계간의 캘리브레이션은 Hand-Eye방법으로 카메라 이동시 자동으로 수행된다. 또한, 감각형 객체 이동시 증강의 안정성을 높히기 위해 본 논문에서는 칼만 필터 (Kalman filter)를 적용한다. 사용자는 감각형 객체에 증강된 가상 모델을 손에 쥔채로, 햅틱 큐의 끝 부분을 움직여 가상 객체를 조작하고, 동시에 역감을 느끼게 된다. 실험에서는 시스템의 유용성을 보이기 위해, 증강용 감각형 객체, 상호작용 및 햅틱 피드백용 PHANToM, 그리고 디스플레이용 3차원 모니터로 구성된 MP3 조작 시스템을 구현하였다. 제안된 햅틱 지원 증강 현실 시스템은 역감과 증강 현실이 필요한 디자인 시스템이나, 교육 및 엔터테인먼트 응용 등에 접목되어 쓰일 수 있다.