• Journal of Information Processing Systems
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• 제8권1호
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• pp.55-66
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• 2012

This paper presents a dual modeling method that simulates the graphic and haptic behavior of a volumetric deformable object and conveys the behavior to a human operator. Although conventional modeling methods (a mass-spring model and a finite element method) are suitable for the real-time computation of an object's deformation, it is not easy to compute the haptic behavior of a volumetric deformable object with the conventional modeling method in real-time (within a 1kHz) due to a computational burden. Previously, we proposed a fast volume haptic rendering method based on the S-chain model that can compute the deformation of a volumetric non-rigid object and its haptic feedback in real-time. When the S-chain model represents the object, the haptic feeling is realistic, whereas the graphical results of the deformed shape look linear. In order to improve the graphic and haptic behavior at the same time, we propose a dual modeling framework in which a volumetric haptic model and a surface graphical model coexist. In order to inspect the graphic and haptic behavior of objects represented by the proposed dual model, experiments are conducted with volumetric objects consisting of about 20,000 nodes at a haptic update rate of 1000Hz and a graphic update rate of 30Hz. We also conduct human factor studies to show that the haptic and graphic behavior from our model is realistic. Our experiments verify that our model provides a realistic haptic and graphic feeling to users in real-time.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.23-29
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• 2023

가상현실 분야에서는 사용자 경험의 몰입도를 극대화하기 위해 햅틱 피드백을 활용하고 발전시키려는 지속적인 노력이 있었다. 그러나 대부분의 햅틱 피드백은 진동 모터 등 경제성을 고려한 액추에이터를 사용하는 문제로 인해 제한적인 촉각 경험만을 사용자에게 제공할 수 있었다. 복싱과 같은 스포츠 시뮬레이션이나 게임에서의 타격 경험의 경우, 실제 물체를 타격하는 감각과 진동 액추에이터로 렌더링되는 감각 사이의 괴리 때문에 한계가 분명하다. 본 연구에서는 이를 주목하여, 사용자가 손으로 가상의 물체를 타격할 때 가상 임팩트를 생성할 수 있는 햅틱 임팩트 시스템을 제안했다. 햅틱 인터페이스는 퀵 리턴 메커니즘을 사용하여 엔드이펙터가 사용자의 주먹에 햅틱 임팩트 피드백을 직접 전달하고 진동 촉감을 통해서 사용자의 손바닥에 가상 임팩트 감각을 전달할 수 있도록 하였다. 제안된 시스템은 인간 대상 실험을 통해 평가하였으며 실험 결과는 햅틱 임팩트 가상 임팩트의 인지 강도와 사실감에 유의한 영향을 미친다는 것을 나타낸다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제10권1호
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• pp.32-38
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• 2016

Navigating a large 3D virtual environment using a generic haptic device can be challenging since the haptic device is usually bounded by its own physical workspace. On the other hand, mouse interaction easily handles the situation with a clutching mechanism-simply lifting the mouse and repositioning its location in the physical space. Since the haptic device is used for both input and output at the same time, in many cases, its freedom needs to be limited in order to accommodate such a situation. In this paper, we propose a new mechanism called Z-Clutching for 3D navigation of a virtual environment by using only the haptic device without any interruption or sacrifice in the given degrees of freedom of the device's handle. We define the clutching state which is set by pulling the haptic handle back into space. It acts similarly to lifting the mouse off the desk. In this way, the user naturally feels the haptic feedback based on the depth (z-direction), while manipulating the haptic device and moving the view as desired. We conducted a user study to evaluate the proposed interaction technique, and the results are promising in terms of the usefulness of the proposed mechanism.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.863-868
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• 2007

본 연구는 Haptic System의 물리적 stiffness(N/mm)와 사용자의 주관적 촉감정보(단단하다, 무르다)의 상관성에 관한 것이다. tangible media와 같은 컨텐츠의 촉감을 실감나게 표현하기 위해서는 사용자가 주관적으로 느끼는 힘의 강도가 haptic system에 매핑이 되어야 한다. 따라서 사용자의 주관적인 힘의 강도와 haptic system의 물리적 stiffness간에 상관성 연구가 필요하다. 본 연구에서는 물리적 특성을 결정하고 하드웨어와 소프트웨어를 연동시켜 촉감을 모델링하는 haptic 렌더링을 통해 정량화된 외부의 자극(변화)에 대해 사람이 심리적으로 느끼고 있는 감각을 정량화하여 입력 자극과의 관계를 밝히고자 팬텀을 이용해 두 번의 실험을 실시하였다. 먼저 haptic system에서 사용자가 힘의 차이를 느낄 수 있는 stiffness의 해상도를 측정하고, 그에 따라 나뉘어진 해상도 별로 촉감에 대한 주관적인 평가를 하였다. ANOVA결과에 따르면 haptic system의 물리적 stiffness와 사용자의 주관적 촉감정보간에 유의한 상관관계가 분석되었으며 회귀분석을 실시하여 유의한 정도를 회귀 방정식으로 도출하였다. 따라서tangible media를 이용한 실감적인 촉감 컨텐츠를 재현하는 기술에 본 연구결과가 유용하게 사용되리라 기대된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.602-608
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• 2005

In the virtual environment, force feedback to the human operator makes virtual experiences more realistic. To ensure the safe operation and enhance the haptic feeling, stability should be guaranteed. Both motors and brakes are commonly used for haptic devices. Motors can generate a torque in any direction, but they can make the system active during operation, thus leading to instability. Brakes can generate a torque only against their rotation, but they dissipate energy during operation, which makes the system intrinsically stable. Consequently, motors and brakes are complementing each other. In this research, a two degree-of-freedom (DOF) haptic device equipped with 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. Among various haptic effects, contact with the virtual wall, representation of friction and representation of plastic deformation have been investigated extensively in this paper. It is shown that the hybrid haptic device is more suited to some applications than the motor-based haptic device.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.21-26
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• 2012

햅틱 장치는 기존 장치대비 보다 편리하고 정확하며 직관적 조작이 가능한 인간-기계 교류 장치이다. 이 연구의 목적은 햅틱 장치의 색상을 독립적인 설계 변수로 고려한 설계 인자의 운전자 반응을 정의하는 것이다. 본 논문에서는 기존의 촉각 피드백을 이용한 햅틱 장치의 인지능력을 증가시키는 방법에 대하여 연구하였다. 기존의 차량용햅틱 장치에 색상 피드백을 더한 루미노 햅틱 디바이스를 이용하여 사용성 평가를 실시하였다. 감성 분석을 통하여 운전자가 갖는 햅틱 디바이스에 대한 감성분석을 도출하였다. 결과적으로 운전자를 만족시키는 설계 방향의 제안이 가능하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.243-249
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• 2009

In modern society, people spend most of their time on various types of chairs. However, it is not easy for a designer to design a comfortable chair because satisfaction with the chair depends not only on the quantitative elements such as size, but also on the qualitative element such as the user's feeling. To deal with these problems, there have been many studies on designing ergonomic chairs. This paper proposes the haptic-aided design (HAD) system to design an ergonomic chair. Based on the HAD system, the designer can experience whether the chair is comfortable or not through the haptic device, and also can modify the design parameters instantaneously. The haptic chair capable of controlling the design parameters in real time was proposed as a haptic simulator. The controllable parameters, such as seat height, reclining angle, stiffness of the backrest, and so on were selected based on the previous research related to ergonomic chairs. The proposed methodology will help reduce the development cost and time by replacing the process of making the real mock-ups and prototypes with the haptic chair.

• 한국의류산업학회지
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• 제21권4호
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• pp.401-411
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• 2019

Non-contact judgment and evaluation for products are increasingly needed along with a rapid environmental change in fashion that sows urgency in the need to implement services that allows users to judge and experience a tactile sense in a fashion product without actual contact. Technological development is required to provide users with syn-aesthetic experiences that integrate the visual, tactile and the auditory. There is also a need to conduct research to increase immersion that provides users with ICT-related experiences communicated through fashion images. The study analyzed demands for haptic communication technology by Korean users in immersive VR fashion product shopping. Accordingly, it defined haptic communication through literature research, investigated immersion in the VR environment and conducted in-depth interviews for haptic communication applicable to VR shopping. Findings show that hedonic reactions by fantasy, emotion and fun function are an important motive in selecting VR shopping. VR fashion product shopping steps were divided into 4: move to store, search in store, search of product and purchase based on offline store shopping experience. It defined the haptic communication by steps and analyzed the types of the haptic feedback to be implemented. The study results provide basic data for developing haptic communication technology that can enhance e a sense of the presence and immersion experiences that can help lay a groundwork for pilot studies on the convergence of the virtual and the real.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.402-405
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• 2009

차세대 출판문인 디지로그 북은 기존 서적과 디지털콘텐츠를 통합하여 사용자에게 아날로그적 감성과 디지털오감을 제공한다. 이러한 디지로그 북을 제작하기 위해 디지로그 북의 저작도구에 대한 연구가 진행 중이며, 본 논문에서는 디지로그 북에 사용될 콘텐츠를 저작하는 활동에서 시각과 청각에만 의존한 작업을 보다 실감 있도록 하기 위해 펜형 햅틱 사용자인터페이스를 개발하고자 하였다. 햅틱 사용자인터페이스는 디지로그 북을 저작하는 작업에서 3차원 작업공간에서 공간상에 배치되는 3차원 객체를 이동, 회전, 크기 변경 및 메뉴선택 버튼의 클릭등과 같은 다양한 작업에서 각 작업을 보다 실감 있게 하기 위한 진동 햅틱 효과를 사용자에게 제공한다. 본 연구에서는 이러한 디지로그 북의 저작 환경에 적합한 사용자인터페이스의 외형, 회로 설계, 진동패턴의 설계/내장 및 저작시스템과의 연동을 위한 프로토콜을 정의하고 이렇게 개발된 햅틱 사용자인터페이스를 사용하여 사용자평가를 간단히 실시하였다. 디지로그 북 저작 작업에서 이렇게 개발된 햅틱 인터페이스의 촉각 효과를 시청각정보와 함께 사용함으로써 디지로그 북 저작 작업을 보다 효과적으로 할 수 있기를 기대한다.

• 방송과미디어
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• 제11권4호
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• pp.118-131
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• 2006

최근 초고속 인터넷과 디지털미디어의 획기적인 발전으로 전통적인 시청각미디어의 한계를 뛰어넘어 인간의 오감을 자극할 수 있는 실감방송이 차세대 방송기술로 등장하고 있다. 본 논문은 인간의 오감 중 촉각을 중심으로 하여 시청자들이 시청각미디어를 만지고 느낄 수 이는 촉각방송시스템은 전체적으로 촉가미디어의 획득 및 생성하는 단계 다양한 촉각미디어를 한 화면에 편집하고 저작하는 단계, 저작된 콘텐츠를 압축 및 전송하는 단계, 전송된 콘텐츠를 단말장치를 통해 재현하는 단계로 이루어진다. 촉각방송에서 촉각미디어는 시청자가 미디어를 능동적으로 만지고 조작하거나 미디어에서 제공하는 움직임을 따라하거나 촉감을 피부로 느낄 수 있도록 3차원 현상, 조작기능(버튼, 슬라이더, 조이스틱 등), 촉각 표면 특성(딱딱함, 정적 마찰계수, 동적 마찰계수, 거칠기 등), 움직임(위치, 속도, 가속도 등), 촉감 정보 등을 포함한 매체로 정의한다. 제안한 촉각방송 시스템에서는 3차원 객체 만지고 조작하기, 3차원 영상 만지기, 역감 재생, 촉감 재생 등의 네 가지 촉각 상호작용이 가능하며 적용례로써 홈쇼핑, 촉감효과가 가미된 영화, 지휘 교육 시나리오를 제시하였다.