• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.64-69
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• 2007

이 논문은 촉각 가상 환경(Haptic Virtual Environment)에서 촉각(haptic) 데이터를 촉각 데이터 특성에 맞추어 네트워크에 적응적이고 효율적으로 전송할 수 있는 전송 알고리즘을 제안한다. 촉감 상호작용 측정을 위해 네트워크 햅틱 협업 응용을 작성하였고 지연, 지터, 손실에 따른 변화를 분석하였다. 이를 바탕으로 네트워크 트래픽에 적응할 수 있는 알고리즘을 구성하였다. 손실되거나 지터의 영향을 받은 패킷에는 간단한 선형예측 방법을 사용하여 보상하여 손실과 지터로 인한 오차를 줄였다. 이는 심각한 손실이나 지터에 의해 떨림 현상이 나타나는 햅틱 장치의 문제점을 개선하게 되었다. 또한 네트워크 협업에서 지연이 발생할 때 나타나는 클라이언트들 사이의 비동시성을 해결하기 위하여 완충시간을 두었다. 지연이 큰 클라이언트는 버퍼를 사용하지 않고 실시간으로 처리하고, 지연이 적은 클라이언트는 버퍼를 사용하여 전송받은 좌표를 완충시킨 후에 처리하는 방법을 사용하여 클라이언트들 사이의 햅틱 렌더링을 동기화 하였다. 제안된 알고리즘은 다양한 네트워크 상황에서의 협업에서 개선된 결과를 보였다. 이를 바탕으로 향후 선형예측 방법을 다양하게 적용시키고 서버와 클라이언트 사이의 동기화를 구현하는 알고리즘을 작성할 것이다. 본 논문은 다양한 네트워크 상황 에서 햅틱 데이터를 전송하고 처리하는 연구의 기초자료가 될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권8호
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• pp.855-861
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• 2007

Haptic rendering is a process providing force feedback during interactions between a user and a virtual object. This paper presents a real-time haptic rendering technique for deformable objects based on visual information of intervention between a tool and a real object in a remote place. A user can feel the artificial reaction force through a haptic device in real-time when a slave system exerts manipulation tasks on a deformable object. The models of the deformable object and the manipulator are created from the captured image obtained with a CCD camera and the recognition of objects is achieved using image processing techniques. The force at a rate of 1 kHz for stable haptic interaction is deduced using extrapolation of forces at a low update rate. The rendering algorithm developed was tested and validated on a test platform consisting of a one-dimensional indentation device and an off-the shelf force feedback device. This software system can be used in a cellular manipulation system providing artificial force feedback to enhance a success rate of operations.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제12권3호
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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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권4호
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• pp.283-295
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• 2009

Haptics technology allows one to interact with virtual environments, augmented environments, and real environments providing tactual sensory information. Science and technology of haptics can in general be classified into three groups: machine haptics, computer haptics, and human haptics. This paper surveys the state-of-the-art of haptic control technology for virtual environments and teleoperation (real environments) and then proposes possible future research directions in the following areas: haptic stability control, bilateral teleoperation control, and stability enhancement control.

• 한국표면공학회지
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• 제39권2호
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• pp.64-69
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• 2006

Nanoscale task such as nanolithography and nanoindenting is a challenging work that is beyond the capabilities of human sensing and precision. Since surface forces and intermolecular forces dominate over gravitational and other more intuitive forces of the macro world at the nanoscale, a user is not familiar with these novel nanoforce effects. In order to overcome this scaling barrier, haptic interfaces that consist of visual and force feedback at the macro world have been used with an Atomic Force Microscope (AFM) as a manipulator at the nanoscale. In this paper, a nanoscale virtual coupling (NSVC) concept is introduced and the relationship between performance and impedance scaling factors of velocity (or position) and force are explicitly represented. Experiments have been performed for nanoindenting and nanolithography with different materials in the nanoscale virtual surface. The interaction forces (non contact and contact nanoforces) between the AFM tip and the nano sample are transmitted to the operator through the haptic interface.

• ETRI Journal
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• 제29권3호
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• pp.305-310
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• 2007

If a virtual object in a virtual environment represented by a stereo vision system could be touched by a user with some tactile feeling on his/her fingertip, the sense of reality would be heightened. To create a visual impression as if the user were directly pointing to a desired point on a virtual object with his/her own finger, we need to align virtual space coordinates and physical space coordinates. Also, if there is no tactile feeling when the user touches a virtual object, the virtual object would seem to be a ghost. Therefore, a haptic interface device is required to give some tactile sensation to the user. We have constructed such a human-computer interaction system in the form of a simple virtual reality game using a stereo vision system, a vibro-tactile device module, and two position/orientation sensors.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.649-654
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• 2019

가상 환경과의 안정적인 상호작용은 사용자의 안전을 위해서 뿐만 아니라 사용자의 몰입감 향상을 위해서도 반드시 필요하다. 특히 현실감 높은 가상 강체 모델을 구현하기 위해서는 가상 강체 모델인 가상 스프링 상수를 가능한 크게 설계해야 한다. 그러나 가상 스프링 상수를 크게 하면 시스템이 불안정해지므로, 가상 스프링 상수의 크기에는 제한이 있다. 단일샘플링 주기를 이용하는 기존 방법보다 가상 스프링의 안정성 영역을 크게 하기 위해서 제안된 방법이 고주파 영차홀드를 포함한 햅틱 시스템 모델이다. 본 논문에서는 고주파 영차홀드의 샘플링 주기, 햅틱 장치의 물리적 댐퍼 크기와 안정적인 가상 스프링 최댓값과의 관계를 시뮬레이션을 통해 분석한다. 물리적 댐퍼 크기가 커질수록, 고주파 영차홀드의 샘플링 주기가 짧아질수록 가상 스프링의 안정성 영역은 커진다. 그리고 제시된 방법에서 비율 N이 40보다 커지면 물리적 댐퍼크기에 따라 안정성 영역을 기존 방법보다 약 3배~8배 더 크게 만들 수 있다. 따라서 본 방법이 가상환경 속 사용자의 현실감 향상에 도움이 될 것이다.

• 한국HCI학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.13-20
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• 2019

산업안전을 위한 가상훈련시스템들 중 마중형 햅틱 제시 시스템에서는 가상 및 실제 물체 사이의 자연스러운 상호 작용을 위해 시각-촉각 일치가 필요하며 이를 위해 캘리브레이션이 수행된다. 본 논문에서는 어느 정도의 시각-촉각 일치를 구현한 몰입형 VR 햅틱 시스템의 사용자 평가를 수행하였다. 평가의 목표는 실제 및 가상환경에서 수행하는 일정한 과업들에 대해 두 환경에 대한 사용자 성능 (반응시간 및 거리 정확도)이 크게 다르지 않다는 것을 보이는 것이다. 사용자 평가 결과는 반응 시간에서 통계적으로 유의한 차이가 보이지만 절대 차이는 1초 미만이며 거리 정확도는 가상 환경과 실제 환경 간에 차이가 없는 것을 보여준다. 따라서 개발된 햅틱가상훈련시스템은 값비싼 실제 환경을 대신하여 저렴하게 산업안전 훈련을 할 수 있다고 사료된다.

• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권11호
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• pp.3064-3082
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• 2023

During the last decade, several Electronic Orientation Aids devices have been proposed to solve the autonomy problems of visually impaired people. When hearing is considered the primary sense for Visually Impaired people (VI) and it is generally loaded with the environment, the use of tactile sense can be considered a solution to transmit directional information. This paper presents a new wearable haptic system based on four motors implemented in shoes, while six directions can be played. This study aims to introduce an interface design and investigate an appropriate means of spatial information delivery through haptic sense. The first experiment of the proposed system was performed with 15 users in an indoor environment. The results showed that the users were able to recognize, with high accuracy, the directions displayed on their feet. The second experiment was conducted in an outdoor environment with five blindfolded users who were guided along 120 meters. The users, guided only by the haptic system, successfully reached their destinations. The potential of tactile-foot stimulation to help VI understand Electronic Orientation Aids (EOA) instructions was discussed, and future challenges were defined.