We present the initial results of on-going research for building a novel Mobile Haptic Interface (MHI) that can provide an unlimited haptic workspace in large immersive virtual environments. When a user explores a large virtual environment, the MHI can sense the position and orientation of the user, place itself to an appropriate configuration, and deliver force feedback, thereby enabling a virtually limitless workspace. Our MHI (PoMHI v0.5) features with omnidirectional mobility, a collision-free motion planning algorithm, and force feedback for general environment models. We also provide experimental results that show the fidelity of our mobile haptic interface.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.8
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pp.128-138
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1996
Based on the virtual stiffness model, the stiffness of a grasped object is characterized. Differing from the previous investigations, the effect of grasp force on the stiffness of a grasp is formulated in terms of additional stiffness, which is called additional stiffness in this paper, and it is addressed how this term affects the stability of a grasp. In addition, a method of controlling the stiffness of a grasp is proposed and validated by experiments using a two-fingered robot hand.
In teleoperation of a manipulator, kinesthetic feedback can take an essential role in the sense that it provides an operator with more realistic information. In this paper, in order to implement the concept of kinesthetic feedback, force mapping algorithms based on screw theory have been presented. In the development of such algorithms, the virtual environment has been modeled usign a spring and dampers, and the forces caused by hitting the joint limits of a conrtolled manipulator were considered. Finally, some experimental results of force mapping algorithm have been presented.
This paper presents the effects of a virtual mass with a low-pass filter on the stability boundary of a virtual spring in the haptic system. In general, a haptic system consists of a haptic device, a sampler, a virtual impedance model and zero-order-hold. The virtual impedance is modeled as a virtual spring and a virtual mass. However the high-frequency noise due to the sampling time and the quantization error of sampled data may be generated when an acceleration is measured to compute the inertia force of the virtual mass. So a low-pass filter is needed to prevent the unstable behavior due to the high-frequency noise. A finite impulse response (FIR) filter is added to the measurement process of the acceleration and the effects on the haptic stability are simulated. According to the virtual mass with the FIR filter and the sampling time, the stability boundary of the virtual spring is analyzed through the simulation. The maximum available stiffness to guarantee the stable behavior is reduced, but simulation results still show that the stability boundary of the haptic system with the virtual mass is larger than that of the haptic system without the virtual mass.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.3
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pp.990-1013
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2015
Deploying sensors into a target region is a key issue to be solved in building a wireless sensor network. Various deployment algorithms have been proposed by the researchers, and most of them are evaluated under the ideal conditions. Therefore, they cannot reflect the real environment encountered during the deployment. Moreover, it is almost impossible to evaluate an algorithm through practical deployment. Because the deployment of sensor networks require a lot of nodes, and some deployment areas are dangerous for human. This paper proposes a deployment approach to solve the problems mentioned above. Our approach relies on the satellite images and the Virtual Force Algorithm (VFA). It first extracts the topography and elevation information of the deployment area from the high resolution satellite images, and then deploys nodes on them with an improved VFA. The simulation results show that the coverage rate of our method is approximately 15% higher than that of the classical VFA in complex environment.
This paper proposes the electric stimulus tactile apparatus system(TESTAS) loaded on the haptic interface using ultrasonic motors (USMs) To touch the virtual object like wall in graphic, the 6 DOF haptic interface provides force feedback to users as if it is real. But the case of sharp virtual object like a puncture, it could not provided the sense of pain, but only the reaction-force. After the TESTAS had been loaded on this haptic interface, it could provide not only the force but also the pain to users. In this way, when users take the haptic and tactile informations at the same time, they easily have a correct understanding of virtual object.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.4
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pp.1187-1208
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2022
One of the main goals of wireless sensor networks (WSNs) is to utilize the energy of sensor nodes effectively and maximize the network lifetime. Thus, this paper proposed a routing protocol for WSNs based on virtual force disturbing mobile Sink node (VFMSR). According to the number of sensor nodes in the cluster, the average energy and the centroid factor of the cluster, a new cluster head (CH) election fitness function was designed. At the same time, a hexagonal fixed-point moving trajectory model with the best radius was constructed, and the virtual force was introduced to interfere with it, so as to avoid the frequent propagation of sink node position information, and reduce the energy consumption of CH. Combined with the improved ant colony algorithm (ACA), the shortest transmission path to Sink node was constructed to reduce the energy consumption of long-distance data transmission of CHs. The simulation results showed that, compared with LEACH, EIP-LEACH, ANT-LEACH and MECA protocols, VFMSR protocol was superior to the existing routing protocols in terms of network energy consumption and network lifetime, and compared with LEACH protocol, the network lifetime was increased by more than three times.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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1999.10a
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pp.315-320
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1999
Obstacle Detection System(ODS) is a essential system for automated vehicle, such as AGV(Automatic Guided Vehicle), mobile robot. Automated vehicle must have a capability to detect and to avoid obstacles to guarantee a safe driving condition. To implement obstacle detection system, virtual bumper concept adapted. Like real bumper in a car, such as in the truck, it protects vehicle from collision using laser distance sensor. When an obstacle(such as other vehicle, building, etc) intrudes this virtual bumper area, a virtual force is calculated and produces necessary strategy to be able to avoid collision. In this paper, simplified virtual bumper concept is presented, and various problems when happens to implement are discussed.
Xiang, Ziru;Chan, Tommy H.T.;Thambiratnam, David P.;Nguyen, Theanh
Smart Structures and Systems
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v.17
no.6
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pp.917-933
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2016
In a prestressed concrete bridge, the magnitude of the prestress force (PF) decreases with time. This unexpected loss can cause failure of a bridge which makes prestress force identification (PFI) critical to evaluate bridge safety. However, it has been difficult to identify the PF non-destructively. Although some research has shown the feasibility of vibration based methods in PFI, the requirement of having a determinate exciting force in these methods hinders applications onto in-service bridges. Ideally, it will be efficient if the normal traffic could be treated as an excitation, but the load caused by vehicles is difficult to measure. Hence it prompts the need to investigate whether PF and moving load could be identified together. This paper presents a synergic identification method to determine PF and moving load applied on a simply supported prestressed concrete beam via the dynamic responses caused by this unknown moving load. This method consists of three parts: (i) the PF is transformed into an external pseudo-load localized in each beam element via virtual distortion method (VDM); (ii) then these pseudo-loads are identified simultaneously with the moving load via Duhamel Integral; (iii) the time consuming problem during the inversion of Duhamel Integral is overcome by the load-shape function (LSF). The method is examined against different cases of PFs, vehicle speeds and noise levels by means of simulations. Results show that this method attains a good degree of accuracy and efficiency, as well as robustness to noise.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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