가상의 주행 시뮬레이션을 위한 햅틱 시스템 개발

Abstract

컴퓨터 화면 상에 가상현실(Virtual Reality, VR)을 구축하고 입출력 인터페이스(햅틱 디바이스)를 이용하여 인간의 감각적인 정보 조작(햅틱 렌더링)을 가능하게 하는 기술은 현재 교육, 문화, 과학, 스포츠, 오락 등 산업 전반에 걸쳐 확대되고 있다. 여기서 햅틱 렌더링과 햅틱 인터페이스라는 말이 나오는데 먼저 햅틱 렌더링이라는 말은 “The process of computing and generating forces in response to user interactions with virtual objects”라는 말로 Haptic Interface에 가상의 물체와 물리적 장치사이에서 사실적인 힘(Realistic Force)를 느끼게 하는 데 필요한 일련의 계산적인 모든 과정이다. 그리고 햅틱 인터페이스는 넓은 의미로는 가상환경과 촉각적 Interaction을 하는 시스템 전체를 의미하며, 좁은 영역의 의미로 사람에게 촉감을 전달하기 위한 물리적 장치(device)를 말하며, 통상적으로 햅틱 디바이스(Haptic Device)라고 부르기도 한다. 가상현실에서 위에 설명한 햅틱 렌더링과 인터페이스를 사용하여 역감 요소를 추가하게 되면 뇌에 의해서 처리되는 정보가 증가하고, 이런 정보의 증가는 특정 작업을 수행하는데 걸리는 시간과 오차와 특정 작업 시의 위험 등을 감소시킬 수 있다. 본 연구는 지금까지 가상현실에서 인간의 감각 확장을 시청각에 제한하던 것을 역감의 분야까지 확대시키고자 필요한 알고리즘과 개념들을 정리하고 컴퓨터 화면상의 가상환경을 구축하고 2자유도의 햅틱 조이스틱을 개발한다. 여기에서 가상현실은 C#과 Open GL을 사용하여 주행환경을 구축하고 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 햅틱 디바이스인 조이스틱으로 조종을 하고 위험상황 발생시 조이스틱에 반력을 가하는 시스템이다. 이와 같은 시스템과 알고리즘은 위험한 작업장이나 안전을 필요로 하는 조종 장치에 적용하여 그 성능을 높일 수 있다.