원격 탐사를 위한 햅틱 상호작용 시스템 및 방법

베이스 벡터 기반 반력 보간을 이용한 원격 물체 햅틱 탐사 시스템

본 기술은 원격지 클라이언트의 카메라와 제1 햅틱 장치가 실제 물체의 영상과 접촉 힘을 서버로 보내고, 서버의 제2 햅틱 장치가 사용자의 조작을 위치 제어 신호로 되돌려 보내 원격 물체를 눈과 촉각으로 동시에 탐사하는 햅틱 상호작용 시스템입니다.

가상현실 응용은 대부분 시각과 청각에만 의존해 사실감이 부족했습니다. 햅틱 장치를 원격 환경에 연결하더라도 네트워크로 전달되는 힘 값이 이산적이어서 사용자가 끊기고 거친 촉감을 경험하는 문제가 있었습니다.

본 기술은 최초 충돌 시점의 두 햅틱 포인터 위치 차이를 베이스 벡터로 저장하고, 현재 방향 벡터와의 비율로 힘 스케일을 구해 수신된 힘 값을 연속적인 반력으로 보간합니다. 이를 통해 실제 물체의 강도를 매끄럽게 재현합니다. 원격 의료 촉진, 위험 환경 원격 탐사, 원격 조작 로봇에 적용될 수 있어 현장에 가지 않고도 물체의 단단함을 실감 나게 확인할 수 있습니다.

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Key Features:

• 실제 물체의 영상을 획득하는 카메라와 서버의 위치 제어 신호에 따라 햅틱 포인터가 움직이며 접촉 힘을 감지하는 제1 햅틱 장치를 갖춘 클라이언트
• 사용자가 햅틱 포인터를 조작하고 충돌 시 클라이언트가 감지한 힘 값에 대응하는 물체의 강도를 촉감으로 제공하는 제2 햅틱 장치
• 최초 충돌 발생 시 제2 햅틱 포인터 위치에서 제1 햅틱 포인터 위치를 뺀 값으로 정의되는 베이스 벡터의 길이
• 수신된 힘 값에 현재 방향 벡터 길이를 베이스 벡터 길이로 나눈 힘 스케일과 정규화된 방향 벡터를 곱해 반력을 산출하는 햅틱 렌더링

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본 발명은 과학기술정보통신부의 수술 동작 모방 체험을 지원하는 지능형 가상 봉합 시뮬레이션 연구 지원을 통해 개발되었습니다.

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