• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권6호
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• pp.1290-1303
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• 2005

In this research, a remote control system has been developed and implemented, which combines autonomous obstacle avoidance in real-time with force-reflective tele-operation. A tele-operated mobile robot is controlled by a local two-degrees-of-freedom force-reflective joystick that a human operator holds while he is monitoring the screen. In the system, the force-reflective joystick transforms the relation between a mobile robot and the environment to the operator as a virtual force which is generated in the form of a new collision vector and reflected to the operator. This reflected force makes the tele-operation of a mobile robot safe from collision in an uncertain and obstacle-cluttered remote environment. A mobile robot controlled by a local operator usually takes pictures of remote environments and sends the images back to the operator over the Internet. Because of limitations of communication bandwidth and the narrow view-angles of the camera, the operator cannot observe shadow regions and curved spaces frequently. To overcome this problem, a new form of virtual force is generated along the collision vector according to both distance and approaching velocity between an obstacle and the mobile robot, which is obtained from ultrasonic sensors. This virtual force is transferred back to the two-degrees-of-freedom master joystick over the Internet to enable a human operator to feel the geometrical relation between the mobile robot and the obstacle. It is demonstrated by experiments that this haptic reflection improves the performance of a tele-operated mobile robot significantly.

• 센서학회지
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• 제31권5호
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• pp.324-329
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• 2022

This paper proposes a shift-register-based multichannel ultrasonic focusing delay control method using a complex programmable logic device (CPLD) for a high resolution of ultrasonic focusing system. The proposed method can achieve the ultrasonic focusing through the delay control of driving signals of each ultrasonic transducer of an ultrasonic array. The delay of the driving signals of all ultrasonic channels can be controlled by setting the shift register in the CPLD. The experiment verified that the frequency of the clock used for the delay control increased, the error of the focusing point decreased, and the diameter of the focusing point decreased as the length of the shift register in the proposed method. The proposed method used only one CPLD for ultrasonic focusing and did not require to use complex hardware circuits. Therefore, the resources required for the design of an ultrasonic focusing system could be reduced. The proposed method can be applied to the fields of human computer interaction (HCI), virtual reality (VR) and augmented reality (AR).

• 전자공학회논문지CI
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• 제43권4호
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• pp.103-112
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• 2006

본 논문에서는 방대한 계산량으로 인해 슈퍼컴퓨터나 특수하게 제작된 컴퓨팅 시스템에서만 수행될 수 있었던 기존의 볼입 형 가상 환경(IVE) 시스템과는 달리 확장성과 호환성을 갖는 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템(PIVE)을 제안한다. 이러한 개인용 혹은 가정용 컴퓨터 기반의 어플리케이션은 두 가지 장점을 가진다. 첫 번째로 사용할 수 있는 리소스가 다양하다는 것이고, 두 번째로 사용자에게 친근한 인터페이스를 갖는다는 것이다. PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 단순한 인터페이스와 호환성으로 일반 사용자가 IVE 시스템에 쉽고 편리하게 접근할 수 있게 해 준다. 또한 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 다양한 사용자로 하여금 많은 종류의 주제를 다룰 수 있게 하며, 기존의 복잡한 구조로 되어 있는 햄틱 장치를 PC 기반으로 제작하여 PC와의 호환성을 높여 인터페이스를 보다 쉽게 구현할 수 있게 해준다. 또한 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템은 물리적인 현상들을 계산하고, 시각화하는 시간을 단축시키기 위해서 기하학적인 방법들이 적용함으로써 일반 보급형 PC에서도 구현이 용이하다. 본 논문에서 제안된 PC 기반의 몰입 형 가상 환경 시스템을 사용자가 실내 환경에서 데이터 글러브와 행동 인식 장치, HMD를 착용하고 움직이는 예제에 적용해 보았다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.31-38
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• 2020

본 논문에서는 시각장애인을 위한 이동보조시스템을 비교 분석하고, 6개의 장애물 감지 특징을 정리한다. 전통적으로, 시각장애인은 흰 지팡이를 사용하거나 안내견과 함께 보행한다. 최근 IoT 기술의 발달로 시각장애인의 보행을 보조하는 스마트 이동보조시스템이 개발되었다. 이러한 스마트 이동보조시스템은 장애물을 감지하고, 경로를 안내하는 역할을 수행해야 한다. 특히 스마트 이동보조 시스템은 장애물인지 판단하고, 햅틱 피드백을 통해 장애물 정보를 제공한다. 그리고 스마트 시스템은 서버를 구성하여 장애물의 정보를 저장하고, 다른 사용자에게 정보를 공유한다. 또한 저장된 장애물 정보를 통해 사용자 중심의 최적의 경로를 생성하여 시각장애인에게 장애물을 회피할 수 있는 경로를 안내한다. 스마트 이동보조시스템은 기계학습과 인공지능 기술을 적용함으로써 더욱 빠르게 발전할 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권7호
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• pp.705-710
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• 2012

Research involving discomfort or pain related to haptic vibratory stimulation the for prosthesis users of myoelectrical hand is very lacking. Our objective of this study was to evaluate the displeasure and sensitivity of areas in forearm using vibration stimulation system between upper limb amputees and non-amputees. Twenty transradial amputees and forty non-amputees (20 youth, 20 elderly) were involved. We set up custom-made vibration stimulation system including eight actuators (4 medial parts and 4 lateral parts) and GUI-based acquisition system, to investigate changes of residual somatosensory sensibility and displeasure at proximal 25% of forearm. Eight vibration actuators were attached to the circumference of proximal 25% point of forearm at regular intervals. Sensitivity tests were used to stimulate the 120Hz and discomfort experiment was used to 37 ~ 223Hz. The subjective responses were evaluated by 10 point scale. The results showed that both groups were similar in sensitive areas. Response at around of radius was most sensitive than other areas in all subjects. Elderly group do not appear discomfort of vibrotactile; however, youth group and amputee presented discomfort of vibrotactile. Prosthesis with a vibrotactile feedback system should be developed considering the sensitivity. Furthermore, Future studies should investigate the scope of application of that principle.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권6호
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• pp.88-95
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• 2020

본 논문에서는 고령 보행자의 안전한 보행을 위한 새로운 팔 스윙 보행 패턴 기반 보행안전 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 스마트 밴드, 스마트 워치 등 햅틱 기반의 디바이스를 활용한 고령 보행자용 보행 안전 시스템으로 기존의 하지 운동의 보행 패턴으로 보행자의 낙상 상황을 인지하기 어려운 문제점을 해결하기 위해 팔 스윙 기반의 보행 패턴을 활용한다. 팔 스윙 기반 보행 패턴은 디바이스의 가속도 센서를 이용한 팔의 스윙을 통해 걸음수 및 보행자의 낙상 상황을 인지하며 낙상 상황이 발생하는 위치를 데이터베이스화하여 고령 보행자에게 낙상 발생 예상 위치 근처를 보행할 시 경고 메시지를 전달하여 고령자에게 보행 안전을 제공한다. 이러한 시스템을 통해 고령자의 안전한 보행 권리 및 환경 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권10호
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• pp.37-43
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• 2023

The hospital situation, timing, and patient restrictions have become obstacles to an optimum therapy session. The crowdedness of the hospital might lead to a tight schedule and a shorter period of therapy. This condition might strike a post-stroke patient in a dilemma where they need regular treatment to recover their nervous system. In this work, we propose an in-house and uncomplex serious game system that can be used for physical therapy. The Kinect camera is used to capture the depth image stream of a human skeleton. Afterwards, the user might use their hand gesture to control the game. Voice recognition is deployed to ease them with play. Users must complete the given challenge to obtain a more significant outcome from this therapy system. Subjects will use their upper limb and hands to capture the 3D objects with different speeds and positions. The more substantial challenge, speed, and location will be increased and random. Each delegated entity will raise the scores. Afterwards, the scores will be further evaluated to correlate with therapy progress. Users are delighted with the system and eager to use it as their daily exercise. The experimental studies show a comparison between score and difficulty that represent characteristics of user and game. Users tend to quickly adapt to easy and medium levels, while high level requires better focus and proper synchronization between hand and eye to capture the 3D objects. The statistical analysis with a confidence rate(α:0.05) of the usability test shows that the proposed gaming is accessible, even without specialized training. It is not only for therapy but also for fitness because it can be used for body exercise. The result of the experiment is very satisfying. Most users enjoy and familiarize themselves quickly. The evaluation study demonstrates user satisfaction and perception during testing. Future work of the proposed serious game might involve haptic devices to stimulate their physical sensation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1196-1202
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• 2009

본 논문에서는 ROV 제어 시스템 구축을 위하여 관측기를 이용한 수중환경 추정기 설계를 다룬다. 먼저, 수중환경변화는 ROV 시스템의 입력항목에 가해지는 외부외란으로서 다루어질 수 있으며, 이러한 수중환경변화를 추정하기 위하여 외부외란에 영향을 받지 않는 PI 관측기를 제안한다. 이후 본 논문에서는 계단형 및 정현파형 수중환경변화를 가정하여 제안한 방법에 대해 시뮬레이션을 행하였으며, 그 결과 유효성을 확인하였다. 향후, 본 제안법을 ROV 시스템에 대한 햅틱제어기 설계에 이용하고자 한다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.741-744
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• 2009

본 논문에서는 Pin-type Viboratctile Display Device와 Gyroscope 및 가속도 센서, USB HID을 이용한 글러브 마우스를 제시한다. 이 장치는 장갑 안에 위치한 Gyroscope와 가속도 센서를 통해 사용자의 손목의 움직임을 인식하고 Bluetooth를 통해 본 논문에서 사용하기 위해 제작된 마우스 인식이 가능한 USB 동글에 데이터를 전달한다. 그리고 특정 어플리케이션을 통해 PC상의 정보를 사용자에게 Pin-type Vibrotactile Display 장치를 통해 촉감을 전달한다. 이 마우스는 USB 장치를 제외한 시스템에 필요한 모든 장치들을 글러브 안에 위치하여 Wearable 형태의 시스템을 구현한다. 사용자가 일반적인 공간 마우스를 사용하고 싶으면 다른 어플리케이션 없이 USB 동글만으로 인식이 가능하고 진동촉각을 느끼고자 하면 PC의 시리얼 통신 포트를 USB 동글에 연결하여 사용할 수 있다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.1220-1226
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• 2012

This paper proposes a novel type of tactile device utilizing magnetorheological(MR) fluid which can be applicable for haptic master of minimally invasive surgery(MIS) robotic system. The salient feature of the controllability of rheological properties by the intensity of the magnetic field(or current) makes this potential candidate of the tactile device. As a first step, an appropriate size of the tactile device is designed and manufactured via magnetic analysis. Secondly, in order to determine proper input magnetic field the repulsive forces of the real body parts such as hand and neck are measured. Subsequently, the repulsive forces of the tactile device are measured by dividing 5 areas. The final step of this work is to obtain desired force in real implementation. Thus, in order to demonstrate this goal a neuro-fuzzy logic is applied to get the desired repulsive force and the error between the desired and actual force is evaluated.