• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.21 no.5 s.101
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• pp.93-108
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• 2006

햅틱스(Haptics)란 사람에게 촉감을 전달하는 방법을 연구하는 것에 관한 학문이다. 컴퓨터와 정보통신 기술의 발달과 함께 촉각 인터페이스는 시각/청각을 넘어선 새로운 정보 전달의 수단으로 대두되고 있다. 햅틱스의 연구분야는 크게 촉각을 전달하기 위한 물리적 장치를 일컫는 햅틱 인터페이스, 사람이 느끼는 촉감의 메커니즘을 연구하는 신경과학 및 심리학, 촉감을 모델링하기 위한 햅틱 렌더링, 그리고 햅틱스 기술을 적용한 응용시스템의 개발로 나눌 수 있다. 본 고에서는 현재 햅틱스 관련 연구분야의 세계적인 기술 수준을 소개 및 분석하고, 보다 사실적인 촉감을 전달하기 위한 연구동향을 기술한다. 또한 향후 햅틱스 기술이 응용될 주요 연구 분야를 예측해 본다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.373-378
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• 2007

최근 들어 햅틱 분야는 디지털 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 엔터테인먼트, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 등 여러 가지 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 또한 최근에 가상환경(Virtual Environment, VR)에 관심이 증가 되고, 가상환경에 햅틱이라는 기술을 접목시키는 시도가 많이 일어나고 있어서, 촉감 모델링에 대한 욕구 또한 증대 되고 있다. 일반적으로 촉감 모델링은 Material properties를 가지고 있는 그래픽 모델들로 구성이 된다. 그래픽 모델링은 일반적인 모델링툴 (MAYA, 3D MAX, 기타 등)으로 할 수 있다. 하지만 촉감 관련된 촉감 모델들은 콘텐츠를 제작한 이후에 일일이 수작업으로 넣어 주어야 한다. 그래픽 모델링에서는 사용자가 직접 눈으로 확인 하면서 작업을 이루어 지기 때문에 직관적으로 이루어질 수 있다. 이와 비슷하게 촉감 모델링은 직관적인 모델링을 하기 위해서 사용자가 직접 촉감을 느껴 보면서 진행이 되어야 한다. 또한 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행이 되지 않기 때문에 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 걸리게 되고 직관적이지 못하는 단점이 있다. 더 나아가서 이런 촉감 모델링을 포함한 모델링 높은 생산성을 위해서 신속히 이루어져야 한다. 이런 이유들 때문에 촉감 모델링을 위한 새로운 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠 (정적 이거나 동적이거나 Deformation이 가능한 2D, 2.5D, 3D Scene)를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있는 촉감 사용자 인터페이스 (Haptic User Interface, HUI)를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2 차원 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하여 3 차원으로 사용자 인터페이스도 추가되어 있고 그 형태는 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다. 이러한 시스템은 햅틱이라는 분야를 잘 모르는 사람들도 직관적으로 촉감 모델링을 하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.266-274
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• 2006

본 논문은 새로운 햅틱 API 인 "K-Touch"의 개발에 관한 것이다. 그래픽 하드웨어 기반의 핵심 역감 알고리즘을 기반으로 개발된 K-Touch API 는 가상 환경을 구성하는 다양한 데이터 형식(3D polygon model, volume data, 2.5D depth image)에 대한 햅틱 상호작용을 가능하게 하고, 새로운 햅틱 알고리즘 및 장치 개발에 필요한 소프트웨어 확장성을 제공함과 동시에 사용자가 쉽고 빠르게 햅틱 응용분야를 개발할 수 있도록 설계되었다. 아울러 햅틱 감각의 중요 요소인 역감 및 촉감 상호작용을 위해 기존의 햅틱 SDK 및 API 와 달리 역/촉감을 동시에 제시할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 본 논문에서 제안하는 새로운 햅틱 API 의 효용성을 검증하기 위해 다양한 응용분야의 예를 구현하였다. 새로운 햅틱 API 인 K-Touch 는 사용자 및 연구자에게 보다 효율적으로 햅틱 연구를 진행 할 수 있도록 도움을 주는 툴(Tool)로써 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2007.11a
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• pp.881-884
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• 2007

논문에서는 물고기 객체의 형태를 VRML로 작성하고 이 객체의 형태와 움직임을 촉감을 통하여 사용자에게 제시하는 벙법을 제안한다. 제안된 기법은 정교한 외형을 위하여 물고기 객체를 3차원으로 모델링 하였고 이 객체는 VRML로 구축된 VR에 존재한다. VR에서 사용자와 프로그래밍 되어진 객체사이에 유연한 햅틱 작용을 위하여 촉감이 작용하도록 햅틱 이벤트를 발생시키고 이를 햅틱 디바이스와 연동시켰다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.21 no.5
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• pp.79-87
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• 2021

This study suggests a design process for vibrotactile interface that can apply haptic perception factors reflecting human tactile mechanisms. This process consists of 4 stages: the haptic sense requirement analysis stage, the haptic element analysis stage, the haptic perception factor analysis stage, the haptic requirement detailed design, and the prototype implementation stage. The advantage of this design process is that unnecessary tasks can be excluded in deriving and implementing user requirements, by applying haptic perception factor analysis, and the biggest feature is that research results on ergonomic mechanisms can be reflected in the haptic design, completes prototype development simultaneously while determining the haptic requirements statement by performing user evaluation, usability testing, and haptic feature optimization tasks simultaneously. This design process includes all stages from user requirements to haptic function detailed design and prototype implementation, so it is expected that general developers who lack expertise in haptic will also be able to design user-centered designs, enabling design and implementation of haptic functions at a certain level.

• Journal of KIISE:Computing Practices and Letters
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• v.13 no.6
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• pp.412-416
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• 2007

In this paper, we present a haptic virtual exhibition space that allows users to interact with 3D graphic objects not only through the sense of sight but also through the sense of touch. The haptic virtual exhibition space offers users in different places some efficient ways to experience the exhibitions of a virtual musical museum using the basic human senses of perception, such as vision, audition, and touch. Depending on 3D graphic objects, we apply different properties to let those feel realistic. We also provide haptic device based navigation which prevents users from rushing between various interfaces: keyboard and mouse. The haptic virtual museum is based on Client-Server architecture and clients are represented in the 3D space in the form of avatars. In this paper, we mainly discuss the design of the haptic virtual exhibition space in detail and in the end, we provide performance analysis in comparison to other similar applications such as QTVR and VRML).

• Journal of the HCI Society of Korea
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• v.1 no.2
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• pp.1-8
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• 2006

This paper presents a development of new haptic API (Application Programming Interface) that is called K-$Touch^{TM}$ haptic API. It is designed in order to allow users to interact with objects by kinesthetic and tactile modalities through haptic interfaces. The K-$Touch^{TM}$ API would serve two different types of users: high level programmers who need an easy to use haptic API for creating haptic applications and researchers in the haptic filed who need to experiment or develop with new devices and new algorithms while not wanting to re-write all the required code from scratch. Since the graphic hardware based kinesthetic rendering algorithm implemented in the K-$Touch^{TM}$ API is different from any other conventional kinesthetic algorithms, this API can provide users with haptic interaction for various data representations such as 2D, 2.5D depth(height field), 3D polygon, and volume data. In addition, this API supports kinesthetic and tactile interaction simultaneously in order to allow users with realistic haptic interaction. With a wide range of applicative characteristics, therefore, it is expected that the proposed K-$Touch^{TM}$ haptic API will assists to have deeper recognition of the environments, and enhance a sense of immersion in environments. Moreover, it will be useful development toolkit to investigate new devices and algorithms in the haptic research field.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.13 no.5
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• pp.691-701
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• 2010

We propose a haptic rendering technology for touchable video. Our touchable video technique allows users for feeling the sense of touch while probing directly on 2D objects in video scenes or manipulating 3D objects brought out from video scenes using haptic devices. In our technique, a server sends video and haptic data as well as the information of 3D model objects. The clients receive video and haptic data from the server and render 3D models. A video scene is divided into small grids, and each cell has its tactile information which corresponds to a specific combination of four attributes: stiffness, damping, static friction, and dynamic friction. Users can feel the sense of touch when they touch directly cells of a scene using a haptic device. Users can also examine objects by touching or manipulating them after bringing out the corresponding 3D objects from the screen. Our touchable video technique proposed in this paper can lead us to feel maximum satisfaction the haptic-audio-vidual effects directly on the video scenes of movies or home-shopping video contents.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.14 no.1
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• pp.133-143
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• 2011

This paper proposes a mobile navigation system which haptically presents the way to go to visually impaired persons. In order to convey the tactile information to the visually impaired persons, we develop a new tactile module with a solenoid, a permanent magnet and an elastic spring. Furthermore, we suggest 2D vibration flow which originates from one point and gradually propagates to other points on a surface of the haptic navigation system. The tactile module and the vibration flow method are incorporated into the proposed haptic navigation system and they stimulate the user's finger pad and palm, respectively. We conduct experiments to investigate that the proposed navigation system haptically provides the direction to the users. From the experimental results, we verify that the proposed system can generate enough tactile sensation to guide the direction to go in real-time.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.467-473
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• 2006

가상환경 또는 실제환경에서 정보를 제공하는 햅틱 인터페이스의 필요성이 점점 증가 함에 따라 촉감을 제공 하기 위한 다양한 햅틱 장치가 개발되었고 각 장치의 특성과 성능 평가를 위해 기초적인 정신(심리) 물리학적 연구가 수행 되고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 햅틱 인터페이스 중 손가락 끝에 부착하는 형태의 새로운 공기 촉감 제시장치(PTI: Pneumatic Tactile Interface)를 제시하고 이 장치의 유용성을 입증하기 위해 localization rate, 시간 분해능, 길이 분해능, 강도의 세기 등의 심리 물리학적 실험(Psychophysical Experiment) 수행 결과를 제시한다. 공기촉감 시스템은 50개의 출력까지 확장 가능한 공기촉감 하드웨어로 구성 되어있고 손가락 끝에 부착하는 형태로 구성 하기 위해 5*5의 배열의 디스플레이를 제작하였다. 16명의 피실험자가 A, B 두 그룹으로 나뉘어 각각 2가지의 심리물리학 실험을 수행하였다. localization rate의 경우 9개의 다른 자극의 위치를 구별하기 위해 3*3 배열로 구성된 밀집된 디스플레이와 확장된 디스플레이로 측정을 수행하여 각각 58.13%, 85.9%의 localization rate를 얻을 수 있었다. 그리고 100번의 반복 실험을 통해 약 2.6mm의 길이 분해능을 얻을 수 있었고 자극 강도 실험의 경우, 실제의 강도가 세짐에 따라 피 실험 자들이 느끼는 강도의 척도도 증가 하며, 강도가 약해 질수록 피 실험 자들이 느끼는 강도 역시 거의 선형적으로 감소함을 알 수 있었다. 그러나 시간 분해능의 경우에는 시스템을 구성하는 밸브의 성능으로 인해 20ms 이하의 시간 분해능 측정은 제한 되었다. 이러한 심리 물리학 실험을 통하여 개발된 공기촉감 제시장치가 다양한 정보를 전달하는데 충분하다는 결론을 내릴 수 있으며, 제안된 시스템을 사용하는 여러 가지 어플리케이션을 제시하였다.