• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.663-671
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• 2008

This paper presents a real-time haptic rendering method for multi-contact interaction with virtual environments. Haptic systems often employ physics-based deformation models such as finite-element models and mass-spring models which demand heavy computational overhead. The haptic system can be designed to have two sampling times, T and JT, for the haptic loop and the graphic loop, respectively. A multi-rate output-estimation with an exponential forgetting factor is proposed to implement real-time haptic rendering for the haptic systems with two sampling rates. The computational burden of the output-estimation increases rapidly as the number of contact points increases. To reduce the computation of the estimation, the multi-rate output-estimation with reduced parameters is developed in this paper. Performance of the new output-estimation with reduced parameters is compared with the original output-estimation with full parameters and an exponential forgetting factor. Estimated outputs are computed from the estimated input-output model at a high rate, and trace the analytical outputs computed from the deformation model. The performance is demonstrated by simulation with a linear tensor-mass model.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.409-414
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• 2007

Nowadays, with the advancement of computational mechanics, and vehicle dynamics simulation linked up with virtual testing laboratory(VTL) and virtual proving ground(VPG) technologies has become a useful method for analyzing numerous driving performances and diverse noise/vibration characteristics. In this paper, the analytical vehicle model based on multi-body dynamics theory was developed to investigate the vibration characteristics according to various road conditions. For the purpose, the whole vehicle parameters, each vehicle's part parameter, and part connecting elements such as spring, damper, and bush were measured by an experiment. Also, the vehicle dynamics model, which includes the front suspension, rear suspension, steering, front wheel, rear wheel, and body subsystems has been constructed for computer simulation. With the developed vehicle dynamics model, three forces and three moments measured at each wheel center were applied to evaluate and analyze dynamics and vibration characteristics for miscellaneous road conditions.

• 한국주거학회:학술대회논문집
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• 한국주거학회 2000년도 학술발표대회논문집
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• pp.189-195
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• 2000

The purpose of this study is to provide a basis for creating virtual community based on Cyber house. Cyber house is a digital architecture which enables multifarious lives based on the self, neighbor, new information. This study presents a process of Cyber house model and suggests scenarios of Cyber house application. Cyber house model has been developed by using SCOL but there were a few problems to design Cyber house. Since Java3D has flexibility to create Cyber house without limitation, even though it is very difficult to develope, it may well suited to make Cyber house. .Therefore Cyber house has to be developed as an instrument which provides various function rather than simple 3 dimensional digital house. Cyber house has a lot of potential and contribute to the Quality of lives.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.1813-1818
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• 2014

햅틱 시스템에는 사용자인 인간이 항상 포함되므로, 인간 임피던스에 의한 시스템 안정성 분석이 필요하다. 특히, 일차 홀드 방식의 햅틱 시스템에 대한 인간 임피던스의 안정성 영향 분석이 미진하다. 본 논문에서는 선형 2차 시스템으로 모델화된 인간의 임피던스 모델을 포함하는, 일차 홀드 방식의 햅틱 시스템에 대한 안정성을 루드-후르비쯔 (Routh-Hurwitz)안정성 판별법을 이용하여 해석했다. 가상 벽 모델인 가상 스프링 상수 ($K_w$)의 안정성 영역과 인간 임피던스의 질량 ($M_h$), 댐핑 ($B_h$),그리고 스프링 상수 ($K_h$)와의 관계를 루드-후르비쯔 안정성 판별법을 이용하여 분석한 결과, 스프링 상수 ($K_h$)가 일정할 때 가상 스프링 상수 ($K_w$)는 인간 임피던스의 질량 ($M_h$)과 댐핑 ($B_h$)의 제곱근에 비례했다. 또한 인간 임피던스의 질량 ($M_h$)또는 댐핑 ($B_h$)가 일정할 때 가상 스프링 상수 ($K_w$)는 스프링 상수 ($K_h$)의 0.48배만큼 감소했다. 이를 종합하여 $K_w{\leq}54413{\sqrt{(M_h+M_d)(B_h+B_d)}}-0.486K_h$의 모델을 제안했고, 이론 값들과 제시된 모델로부터 계산된 값을 비교한 결과 평균적인 상대오차가 0.5%로 작게 나타났다. 제시된 모델이 인간 임피던스 모델과 가상 스프링 상수와의 관계를 비교적 잘 표현하고 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.109-116
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• 2004

본 논문은 여러 옷감 조각들을 이용하여 가상의 3차원 인체 모델에 옷을 입히기 위한 의복 시뮬레이션 시스템을 제안한다. 본 논문에서 의복은 서로 꿰매지는 2차원 재단 패턴으로 구성된다. 제안된 시스템은 3차원 인체 모델 파일과 2차원 재단 패턴 파일을 읽어 들인 다음에 질량-스프링 모델에 기반한 물리적 시뮬레이션에 의해 의복을 착용한 3D모델을 생성한다. 본 논문의 시스템은 사실적인 시뮬레이션을 위하여 인체 모델을 구성하는 삼각형과 의복을 구성하는 삼각형 사이의 충돌을 검사하고 반응 처리를 수행하였다. 인체를 구성하는 삼각형의 수가 매우 많으므로, 이러한 충돌 검사 및 반응 처리는 많은 시간을 필요로 한다. 이 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 공간 분할 기법을 이용하여 충돌 검사 및 반응 처리 수를 줄이는 방법을 제안한다. 실험 결과에 의하면 본 논문의 시스템은 사실적인 영상을 생성할 수 있었고 수초 이내에 가상 인체 모델에 의복을 입힐 수 있었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.81-89
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• 2012

This paper presents a set of controlled simulated statical and engineering mechanical experiments accessible via the virtual world environment (VWE) and virtual physics lab S/W. Online courses of the university offering courses and/or programs online are growing and the number of students want education in ways which fit their personal places, e-learning is becoming more important and ubiquitous each year. In this study, first of all, question is rather 'How do we execute the learning effectiveness of e-learning courses?' than 'Why does they need e-learnig or VW-learning?'. In particular, is it possible to effectively teach mechanical engineering courses online? The answer was 'No'. So, there is little research on many of these questions. And another important question is 'Is e-learning cost effective?'. For the answer, This research provided that an instructional design model is used to 'How to think and apply the Newtonian forces' in the virtual physics lab S/W. Collected data from student are administered in the spring semester when students studied 'Introduction to Bio-resources and Systems Engineering'. Results show that a cadre of students can take highly interactively physical properties of mechanical engineering in the virtual laboratory environment. Those show that VWE is greater than that of a similar real world presentation or experimental lab, since most of students are delighted to modify and retry modeling works in the VWE.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권12호
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• pp.1942-1949
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• 2004

SLA(Scanned Linear Array) is a portable display unit for implementing next-generation virtual realities, utilizes a design that light generated by a line of LEDs is reflected from the rapidly oscillating mirror to generate a raster display. Reaction forces generated by the motions of the mirror and counter-balance mass cancel each other at the device base, reducing vibration. Metal leaf springs have been extensively applied in such portable units. Magnetic springs have been developed and adopted that can replace the metal spring and can avoid many disadvantages of metal springs. We model and analyze the dynamics of the structure with magnetic springs and present the simulation and experimental analysis results, which can be utilized for identifying and eliminating possible problem sources in removing shaking forces and moments, and oscillating the mirror at the required amplitude and frequency. Finally, we present the improved novel magnetic actuator model which can be applied in portable display units.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권7호
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• pp.57-74
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• 2013

본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점 해석과 기둥과 말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석의 적정성을 평가하였다. 또한, 가상고정점 해석을 보완하기 위하여 단일 현장타설말뚝의 기둥과 말뚝을 분리하여 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 분리해석을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 주요 영향인자에 따라 그 거동을 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석에서의 침하량과 수평 변위는 전체 모델링한 해석과 비교하여 작게 발생했으나, 축력과 휨모멘트는 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었다. 또한, 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 가상고정점 해석에서 상하부 일체해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1-9
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• 2009

최근 역감, 촉감 피드백을 생성할 수 있고 3 차원 상호작용이 가능한 컴퓨터 인터페이스 기술이 발전하면서 기존의 입출력 장치에 의존하던 컴퓨터 시뮬레이션의 한계가 줄어들어 그 종류가 다양해지고 있다. 특히, 가상현실 기반 수술 시뮬레이터의 수요가 증가 하면서 사실적인 가상환경을 제공하는 방법에 관련된 연구가 활발히 진행 되고 있으며 그 중에서 가상 장기 모델의 사실적인 표현 기술은 사용자의 몰입감을 높여주는데 중요한 역할을 하기 때문에 반드시 필요한 분야이다. 가상 장기 모델의 사실성을 높이기 위해서는 사용자의 상호작용에 따라 변형되는 시각적 피드백과 알맞은 햅틱 피드백을 전달해야한다. 본 연구에서는 이 두 가지 피드백은 사람이 인지하는 방법과 시스템의 요구 사항이 다르기 때문에 보다 효과적인 시뮬레이션을 하기 위하여 서로 다른 두 모델을 구현하고 두 모델간의 동기화를 위한 기술로써 적응성 질량-스프링 모델 기법을 제안한다. 또한, 유연체 변형에 대하여 표면의 세부 형태를 보여주는 시각모델과 사용자의 상호작용에 따른 햅틱 피드백을 전달하는 햅틱 모델, 그리고 이 두개의 모델을 연동시키는 동기화 모델을 통하여 유연체의 거동을 실시간, 사실적으로 제공할 수 있는 가변형 모델 시뮬레이션 프레임워크를 설계한다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권6호
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• pp.713-727
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• 2018

Thin-walled mental tubes under lateral crushing are desirable and reliable energy absorbers against impact or blast loads. However, the early formations of plastic hinges in the thin cylindrical wall limit the energy absorption performance. This study investigates the energy absorption performance of a simple, light and efficient energy absorber called the ring stiffened tube. Due to the increase of section modulus of tube wall and the restraining effect of the T-stiffener flange, key energy absorption parameters (peak crushing force, energy absorption and specific energy absorption) have been significantly improved against the empty tube. Its potential application in the offshore blast wall design has also been investigated. It is proposed to replace the blast wall endplates at the supports with the energy absorption devices that are made up of the ring stiffened tubes and springs. An analytical model based on beam vibration theory and virtual work theory, in which the boundary conditions at each support are simplified as a translational spring and a rotational spring, has been developed to evaluate the blast mitigation effect of the proposed design scheme. Finite element method has been applied to validate the analytical model. Comparisons of key design criterions such as panel deflection and energy absorption against the traditional design demonstrate the effectiveness of the proposed design in blast alleviation.