• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2265-2267
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• 2003

In this paper, the virtual reality system is tried to developed, which controls not only the sense of sight and hearing but also the sense of touch, In order to develope the sense of touch in this study, the stable tactual transaction system, based on summing up the basic algorithm and theory is embodied. Especially, the graphic deformation algorithm is developed in realtime with using the deformed FEM. To apply the FEM, a deformed material model is produced and then the graphic deformation with this model is able to force. Finally, the graphic transaction algorithm is deduced by the realtime calculation and simplification because the purpose of this system is to transact in real time. The result of this study is that the proposed system is possible to deform the graphics and transact the haptic in real time in PC. The simulation program has been made to prove this result.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제3권2호
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• pp.23-29
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• 2013

When a human operator interacts with a virtual wall that is modeled as a virtual spring model, the lager the stiffness of the virtual spring is, the more realistic the operator feels that the virtual wall is. In the previous studies, it is shown that the maximum available stiffness of a virtual spring to guarantee the stability can be increased when the first-order-hold method is applied, however the effects of a human impedance on the stability are not considered. This paper presents the effects of a human impedance on stability of haptic system with a virtual spring and a first-order-hold (FOH) method. The human impedance model is modeled as a linear second-order system model. The relations between the maximum available stiffness of a virtual spring and the human impedance such as a mass, a damping and a stiffness are analyzed through the MATLAB simulation. It is shown that the maximum available stiffness is proportional to the square root of the human mass or damping respectively.

• 한국HCI학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.53-59
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• 2007

3D/가상환경 애플리케이션을 위한 3D 인터랙션에 관한 연구는 이동(navigation), 선택(selection), 조작 (manipulation), 시스템 제어(system control)와 같은 기본적인 4가지 형태의 상호작용으로 정의하고 광범위하게 연구되어 왔으며, 일반적으로 현실세계나 가상환경에서 작은 물체라도 상호작용하기에 적합한 기술로 여겨져 왔다. 그러나 이러한 비직관적인 상호작용 방법은 최근 산업계에서 필요시 되고 있는 가상 훈련이나 가상 디자인/사용성 평가 시스템과 같이 사용자가 도구나 장치를 사용하여 간접적으로 물체를 조작해야 하는 비직관적인 상호작용 방법이 아닌, 자신의 손으로 직접 물체를 만지거나 조작할 수 있는 직관적인 상호작용 방법이 필요한 고품질, 고정밀 애플리케이션을 지원하기에는 적합하지 않은 방법이었다. 따라서 본 연구에서는 직관적이며 자연스러운 상호작용을 지원하기 위한 방법으로 고정밀 핸드 조작과 사실적 역.촉감을 제공하는 장갑형 핸드 인터페이스 장치 및 햅틱 장갑 장치와 6자유도 햅틱 장치로 구성된 핸드 햅틱 인터페이스를 제시하고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.202-208
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• 2016

시각장애인의 활동범위가 늘어나면서 복잡하고 대형화된 건물들 속에서 목적지까지 안전하게 찾아가기란 쉽지 않다. 시각장애인을 위해 GPS 신호나 음성 알림 정보, 점자 유도 블록, 음향 신호기 등을 활용한 안내 시스템이 있지만 이는 대부분 실외 안내 시스템으로 실내에서는 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 보편화된 스마트 폰을 이용하여 시각장애인에게 해당 목적지에 대한 방향, 거리, 높이, 장애물 등의 목적지까지의 다양한 정보를 음성기술인 TTS(Text to Speech)와 촉각기술인 햅틱(Haptic) 그리고 블루투스 4.0기반의 근거리 무선통신 기술인 비콘을 이용하여 사용자에게 알려 줄 수 있는 실내 위치 추정 및 안내 시스템을 제안한다. 제한된 시스템의 실험 결과에서 사용자는 목적지까지의 최적 경로를 검색하여 TTS와 Haptic 기술을 이용해 안전하고 정확하게 안내받을 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.94-102
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• 2011

본 논문에서는 전맹 시각장애인(전맹인)의 교육환경을 개선하기 위한 햅틱 디스플레이 기반의 실시간 교육보조공학 시스템을 제안하였다. 제안한 시스템은 교육자용 강의 및 저작 S/W와 기존에 개발한 전맹인용 햅틱 디스플레이 H/W로 구성된다. 교육자용 강의 및 저작 S/W는 전맹인에게 제공할 교육자료를 익숙한 UI(User Interface)를 통해 빠르고 편리하게 저작하는 것을 주 기능으로 하며, 전맹인용 햅틱 디스플레이 H/W는 교육자료를 전맹인이 인지할 수 있는 형태(촉각정보)로 출력하는 것을 주 기능으로 한다. 제안한 시스템을 구현한 결과에서는 기존의 점자정보단말기나 점자프린터 등을 이용했을 때와 유사한 결과를 전맹인에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라 저작한 교육자료를 실시간으로 출력할 수 있어 그 성능과 기능이 효과적임을 보여주었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.1-9
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• 2020

본 연구에서는 가상 공간(VR) 사용자에게 반응형 페인팅 경험을 제공하기 위한 포스 피드백 기반 햅틱 페인팅 인터페이스를 제안한다. 제안하는 시스템에서는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 착용한 사용자가 스타일러스 타입의 햅틱 장비를 이용하여 시각적 피드백과 햅틱 인터페이스의 촉각적 피드백을 동시에 활용하며 가상 공간에서의 표면기반 3차원 페인팅을 생성해낼 수 있다. 특히 햅틱 인터페이스는 가상 공간 상에서 페인팅 브러시와 페인팅과의 물리적 상호작용을 구현하여 VR 페인팅의 반응형 피드백을 제공한다. 이는 가상 공간에서 사용자의 공간적 인지력 향상에 도움을 주고 부족한 시각적 피드백을 보완할 수 있다. 이를 통해 사용자는 불필요한 반복적 페인팅 작업을 줄여 페인팅 작업의 효율을 높이고 페인팅의 결과물을 향상시킬 수 있으며 결과적으로 보다 실감나는 VR 페인팅을 경험할 수 있다.

• 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.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.801-806
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• 2014

LAS (Laparoscopy Assisted Surgery) has been substituted alternatively for traditional open surgery. However, when using a commercialized robot assisted laparoscopic such as Da Vinci, surgeons have encountered some problems due to having to depend only on information by visual feedback. To solve this problem, a haptic function is required. In order to realize the haptic teleoperation system, a force feedback and bilateral control system are needed. Previous research showed that the perturbation value estimated by a SPO (Sliding Perturbation Observer) followed a reaction force that loaded on the surgical robot instrument. Thus, in this paper, the force feedback problem of surgical robots is solved through the reaction force estimation method. This paper then introduces the possibility of the haptic function realization of a laparoscopic surgery robot using a bilateral control system. For bilateral control, the master uses an impedance control and the slave uses a SMC (Sliding Mode Control). The experiment results show that a torque and force sensorless teleoperation system can be implemented using a bilateral control structure.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.553-559
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• 2015

The purpose of this research is to develop a gait assistive device to enhance the gait stability and training efficiency of stroke patients. The configuration of this device is mainly composed of a motored wheel and a single cane whose lower end is attached to a motored wheel frame. A patient can feel haptic information from continuous ground contact from the wheel while walking through the grip handle. In addition, the wheeled cane can avoid using excessive use of the patient's upper limb for weight support and motivate the patient to use a paralyzed lower limb more actively. Moreover, the proposed device can provide intuitive and safe user interaction by integrating a force sensor and a tilt sensor equipped to the cane frame, and a switch sensor at the cane's handle. The admittance control has been implemented for the patient to change the walking speed intuitively by using the interaction forces at the handle. A hemi-paretic stroke patient participated in the walking assistive experiments as a pilot study to verify the effectiveness of the proposed haptic cane system. The results showed that the patient could improve walking speed and muscle activations during walking with a constant speed mode of the haptic cane. Moreover, the patient could maintain the preferred walking speeds and gait stability regardless of the magnitude of resistance forces with the admittance control mode of the haptic cane. The proposed robotic gait assistive device with a simple and intuitive mechanism can provide efficient gait training modes to stroke patients with high possibilities of widespread utilizations.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권8호
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• pp.611-619
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• 2010

본 논문에서는 사용자가 실제와 같은 촉감을 느끼면서 가상 도자기의 물레 성형을 체험할 수 있는 E-Learning 시스템을 제안한다. 원통형으로 대칭을 이루는 도자기 모양의 특징에 착안하여 부채꼴 모양을 가진 요소의 집합으로 3차원 도자기를 모델링하였다. 부채꼴 요소법에 최적화된 충돌 처리와 인접요소간 상호작용 알고리즘을 고안하였으며, GPU 기반의 빠른 햅틱 모델과 시각 모델의 동기화를 구현하였다. 성능 평가 결과 부채꼴 요소법은 기존의 변형체 렌더링 기법에 비해 훨씬 더 조밀한 도자기 모델의 현실적인 실시간 햅틱 렌더링이 가능한 것을 확인하였다. 우리가 구현한 시스템을 도자기와 관련된 교육적인 컨텐츠와 잘 결합한다면 초등학생들을 대상으로 한 E-Learning 시스템으로 성공적인 활용이 가능할 것으로 예상된다.