• 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.

• Information and Communications Magazine
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• v.29 no.7
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• pp.16-24
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• 2012

Apple의 iPod Touch가 등장한 이래로, 다양한 모바일 디바이스에서 터치 인터페이스가 사용자 입력 수단으로서 사용되고 있다. 또한 최근 터치 인터페이스 기술은 터치할 때 사용자에게 실감나는 촉각 피드백을 제공하기 위한 다양한 방법을 시도하고 있다. 촉각 피드백의 유용성은 터치 입력에 대한 즉각적인 피드백, 오디오나 그래픽과 융합하여 사실적이고 직관적인 피드백 제공 등으로 요약할 수 있다. 이러한 장점은 터치 인터페이스 사용에 대한 사용자 경험 (User Experience)을 차별화 할 수 있기 때문에 제품 경쟁력에도 도움이 된다. 본 고에서는 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 시스템에 대해 일반적인 내용을 알아보고, 특히 터치 인터페이스를 갖는 모바일 디바이스에서 사용될 수 있는 촉각 제 시 방법 및 촉각 액추에이터의 최근 기술동향에 대해 살펴본다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2008.02a
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• pp.366-371
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• 2008

In this paper, we suggest a haptic interface and a framework of interaction with haptic feedback based Windows graphical user interface (GUI) in a computing device with touch screen. The events that occur during a user interacts with Windows interfaces through a touch screen are filtered out by the Windows Interface Message Filter (WIMF) and converted into appropriate haptic feedback information by the Haptic Information Provider (HIP). The haptic information are conveyed to users through a stylus-like haptic interface interacting with a touch screen. Major Windows interaction schemes including button click, menu selection/pop-up, window selection/movement, icon selection/drag & drop and scroll have been implemented and user tests show the improved usability since the haptic feedback helps intuition and precise manipulation.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2008.02c
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• pp.25-29
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• 2008

A virtual prototyping (VP) system provides realistic 3D images of product. A virtual prototype, however, can only be operated using traditional input device like keyboards or mice and cannot present physical interface of the product. This paper describes a haptic dial system for virtual prototyping, which integrates haptic effects with virtual user interface to facilitate product development. A user can interface the virtual prototype with the motor-driven haptic dial with feeling like operating mechanical dial. This system will help product designers sketch user interfaces during the whole stage of product design.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.15 no.12
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• pp.180-187
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• 1998

The stability and theoretical performance limits of the feedback controlled force reflecting haptic manipulator have been discussed. All the virtual environment which interact physically with the haptic system have its own stable performance limit. Three different realization of the interfaces have been compared using the driving point admittance. The haptic system which is separated from the human hand or finger is superior to its stable interaction provided that there is a means to apply a direct damping between the haptic manipulator and the human finger Electro-magnetic force is used for its digital implementation of the simple separated type haptic device. The stable limits of a virtual wall is calculated and experimental results show that there is performance limits in this implementation.

• Journal of Internet Computing and Services
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• v.15 no.1
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• pp.171-178
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• 2014

This paper presents dynamic modelling of a virtual object in augmented reality environments when external forces are applied to the object in real-time fashion. In order to simulate a natural behavior of the object we employ the theory of Newtonian physics to construct motion equation of the object according to the varying external forces applied to the AR object. In dynamic modelling process, the physical interaction is taken placed between the augmented object and the physical object such as a haptic input device and the external forces are transferred to the object. The intrinsic properties of the augmented object are either rigid or elastically deformable (non-rigid) model. In case of the rigid object, the dynamic motion of the object is simulated when the augmented object is collided with by the haptic stick by considering linear momentum or angular momentum. In the case of the non-rigid object, the physics-based simulation approach is adopted since the elastically deformable models respond in a natural way to the external or internal forces and constraints. Depending on the characteristics of force caused by a user through a haptic interface and model's intrinsic properties, the virtual elastic object in AR is deformed naturally. In the simulation, we exploit standard mass-spring damper differential equation so called Newton's second law of motion to model deformable objects. From the experiments, we can successfully visualize the behavior of a virtual objects in AR based on the theorem of physics when the haptic device interact with the rigid or non-rigid virtual object.

• Journal of Digital Contents Society
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• v.18 no.8
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• pp.1489-1494
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• 2017

The purpose of this study is to investigate the limitations of virtual space game contents staying in the first-person viewpoint in the field of digital games with various genres through precedent researches and case studies, and to investigate the differences of immersion, presence, and fun based on the user interfaces, such as the viewpoints (first-person, third-person) and haptic feedback. The experimental results show that when the game is the first-person with the haptic feedback, the immersion, presence, and fun increase. However, the interaction effect between the virtual space environment and the game viewpoint was not found. As a result, it is appropriate to use the haptic feedback and the first-person viewpoint in the virtual reality games, but the fact that the game viewpoints and the virtual space environment are not huge relevant, and the third-person viewpoint is more popular than first-person viewpoint game, therefore the possibility of a third-person viewpoint game would be suggested.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.13 no.11
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• pp.1715-1727
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• 2010

Although a hand haptic interaction which provides direct and natural sensation is the most natural way of interacting with VR environment, the hand haptic interaction has still limitations with respect to the complexity of articulated hand and related hardware capabilities. Particularly, virtual assembly simulation which refers to the verification process of digital mockup in product development lifecycle is one of the most challenging topics in virtual reality applications. However, hand haptic interaction is considered as a big obstacle, because difficulty initial grasping and non-dextrous manipulation remain as unsolved problems. In this paper, we propose that common hand haptic interactions involves two separate stages with different aspects. We present the hand haptic interaction method enables us to stably grasp a virtual object at initial grasping and delicately manipulate an object at task operating by one's intention. Therefore, proposed method provides the robustness using grasping quality and dextrous manipulation using physically simulation. We conducted experiments to evaluate the effectiveness of our proposed method under different display environments -monoscopic and stereoscopic. From 2-way ANOVA test, we show that the proposed method satisfies two aspects of hand haptic interaction. Finally, we demonstrated an actual application of various assembly simulation for relatively complex models.

• Journal of the HCI Society of Korea
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• v.1 no.2
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• pp.19-26
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• 2006

This paper presents a novel pneumatic tactile display that can deliver some useful information. The air-jet display forms 5 by 5 arrays and features air nozzles with an external diameter of 2.4mm and internal diameter of 1.5 mm. In comparison with other tactile displays such as vibrotactile, there is little concrete psychophysical data relating to pneumatic displays, a fact which hinders their adoption. This paper addresses this challenge, and presents brief psychophysical studies examining localization rate, the two point threshold, stimulus intensity and the temporal threshold of cues produced by pneumatic air jets. Two groups of subjects were used in these studies, subsequently termed groups A and B. Both were comprised of eight participants. In the case of localization study we obtained 58.13% and 85.9% of localization rates each for dense display and sparse display. Two-points threshold test showed the length of gap between two air-jet stimuli which subjects can detect. However, it was formidable to find out precise temporal resolution of PTI owing to the limitation of capability of the pneumatic valves. Lastly, the results of stimulus intensity study suggest that by varying the size of a pneumatically created tactile stimulus, we can effectively vary its perceived magnitude.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.1031-1036
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• 2006

햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 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 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 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 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.