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문제 정의
- 본 연구는 증강현실을 기반으로 하는 정량구조 시뮬레이션을 통해 홈 서 비스 로봇의 외 관에 대한 목표고객 의 선호경 향을 파악하고자 하였다. 사용자 참여방식의 실험을 통해 홈 서비스 로봇과 인간이 공생할 경우 사람들이 적절하다고 생각하는 로봇의 크기와 비례를 알아보고자 하였고 실험참가자에 따라 어떠한 선호 차이가 존재하는지를 파악하고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다.
- 3차원 CAD 시스템에서 나타나는 실체성 결여의 문제는 현실세계에 존재하던 작업공간과 도구가 컴퓨터라는 가상세계로 들어가며 생겨난 것이다. 본 연구에서는 실체성 결여의 문제가 촉각적 상호작용과 맥 락정보의 부새로부터 기인한 것으로 파악하고 증강현실 기술을 활용하여 간편하게 맥락정보를 보완하여 제품디자인과정에서 정량구조 시뮬레이션 작업에 활용할 수 있는 기법을 제안하고자 하였다.
- 본 연구에서는 실험을 통해 홈 서비스 로봇과 인간이 공생할 경우 사람들이 적절하다고 생각하는 로봇의 크기와 비례를 알아보고자 하였다. 실험결과를 바탕으로 실험참가자에 따라 어떠한 선호 경향 차이가 있는지를 밝히고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다.
- 인간은 형태적 깊이 단서, 동적 깊이 단서, 생리적 깊이 단서, 양안시차 등을 종합적으로 처리하여 오브젝트의 깊이를 인지한다7). 본 연구에서는 형태적 깊이 단서와 동적 깊이 단서를 풍부하게 제공함으로써 오브젝트의 깊이를 가능한 정 확히 인지할 수 있도록 하였다.
- 하였다. 사용자 참여방식의 실험을 통해 홈 서비스 로봇과 인간이 공생할 경우 사람들이 적절하다고 생각하는 로봇의 크기와 비례를 알아보고자 하였고 실험참가자에 따라 어떠한 선호 차이가 존재하는지를 파악하고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다. 아울러 로봇의 형태요소 가감에 따라 선호하는 로봇의 사양이 어떻게 달라지는지 팔의 부착 여부를 통해 실험하였다.
- 실체성 결여 문제의 원인 중에서 맥락정보의 결여에 대해서 본연구는 증강현실 기술을 통한 해결책 모색을 시도하고자 하였다. 증강현실은 눈앞에 보이는 실제 세계의 영상 위에'가상 오브젝트를 3차원적으로 합성하여 실시간으로 제시한다.
- 하였다. 실험결과를 바탕으로 실험참가자에 따라 어떠한 선호 경향 차이가 있는지를 밝히고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다. 특히 로봇의 디자인 요소 중 팔의 유무에 따라 선호하는로봇의 사양이 어떻게 달라지는지 파악하고자 했는데 이를 위해 다음과 같은 방법으로 연구를 수행하였다.
- 정확성을 평가하였다. 아울러 전통적 인 모형 이나 3차원 CAD 시스템을 이용하여 정량구조 시뮬레이션에 곤란한 홈서비스 로봇에 대한 사례연구를 통해 그 효용성을 살펴보고자 하였다. 실험결과 증강현실 환경에서 실험참가자들은 가상 오브젝트의 크기를 상당히 정확히 가늠하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 그렇다면 주변의 참조물체에 대한 정보가 풍부할수록 가상 오브젝트의 크기에 대해 더욱 정확히 인지할 수 있다고 생각할 수 있다. 이러한 가설을 바탕으로 우리는 주변 참조물의 많고 적음에 따라 가상 오브젝트의 크기 인지에 어떠한 영향이 있는지를 알아보고자 하였다.
- 각각 서로 다른 장단점을 갖는 두 가지 제시 방법 이 증강현실을 기반으로 하는 정 량구조시뮬레 이션에서는 어떠한 차이를 보이는지 알아볼 필요가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 주변 참조물의 다소(참조물 부족/참조물 풍부)와 제시방법의 차이(HMD/LCD 패널)라는 독립변인에 대해 가상 오브젝트의 크기인지 정확도를 측정하여 정 량구조시뮬레이션에서 활용가 능성을 평가하고자 하였다 .
- 증강현실을 기반으로 하는 정량구조 시뮬레이션의 가능성을 보다 실증적으로 검토하기 위해 본 연구에서는 우선 사람들이 가상 오브젝트의 크기를 실제 존재하는 참조물체에 얼마만큼 유사하게 조절 가능한지 에 대해 알아보고자 하였다. 가상현실과는 달리 증강현실은 실제세계에 대한 풍부한 기하학적 공간정보를 제공한다.
- 실험결과를 바탕으로 실험참가자에 따라 어떠한 선호 경향 차이가 있는지를 밝히고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다. 특히 로봇의 디자인 요소 중 팔의 유무에 따라 선호하는로봇의 사양이 어떻게 달라지는지 파악하고자 했는데 이를 위해 다음과 같은 방법으로 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 증강현실 구현을 위한 비디오 입력장치로는 iBOT FireWire 카메 라를 사용했다. HMD를 착용할 경우 가상 오브젝트의 사이즈를 조정하기 위한 조작장치를 손에 들고 사용하게 하였고 LCD 패널을 이용하여 실험을 하는 상황에서는 표시장치의 좌측에 조작장치를 부착하여 쉽 게 사용할 수 있게 하였다. 첫 번째 실험의 경우 크기 조정과 회전을 위한 조작 버튼을 제공했고 두 번째 실험에서는 전체크기, 팔길이, 비 례 등의 조정과 오브젝트 회전을 가능하게 했다.
- 6" 의 휴대형 LCD패널을 각각 표시장치로 사용하였다. LCD 패널의 효용성이 검증되어 두 번째 실험에서는 LCD 패널만을 이용하여 실험을 진행하였다. 증강현실 구현을 위한 비디오 입력장치로는 iBOT FireWire 카메 라를 사용했다.
- 실험에서는 150mm의 종이 큐브를 사용했다. 가상 큐브는 OpenGL로 렌더링되었는데 초기 사이즈는 실물 참조 큐브의 크기를 기준으로 50%~150% 범위에서 무작위로 제시하게 하였다. 실험 전 각 장치를 이용하여 가상 오브젝트를 조작하는 방법을 충분히 설명한 후 10분간의 연습을 실시하였다.
- 실험을 통한 측정치는 위에서 언급한 수식에 의해 실제 공간에서의 크기로 변화되 었다. 각 시행을 통해 측정된 가상 큐브의 크기를 종합하여 실험조건에 따라 어띠한 차이를 나타내는지 분석하였다.
- 팔 없는 로봇의 경우는 몸통길이(H), 전체크기(S)의 순으로 조정하게 하였다. 두 종류의 시뮬레이션은 번갈아 가며 각각5회 반복 시행하게 했는데 시뮬레이션의 순서는 실험참가자별로 15명씩 순서를 다르게 제시하였다. 각 실험참가자에게는 실험에 대한 설명과 함께 약 5분간의 연습시간을부여했다.
- (그림 3) ARToolKit은 트래킹을 위해 사각형의 마커를 이용하는데 증강현실 경험자는 자연스럽게 이 마커를 기준으로 가상 오브젝트의 깊이를 인지하게 되므로 크기 인지가 용이하다는 장점을 갖는다. 또한 마커 가시범위 내에서 오브젝트를 바라보는 시점을 자유롭게 바꾸며 관찰할 수 있게 함으로써 동적인 깊이 단서를 취득할 수 있게 하였다. 특히 첫 번째 실험에서는 오브젝트를 반투명하게 처리함으로써 마커와의 3차원적인 정합관계를 쉽게 확인할 수 있로록 하였다.
- 키, 몸통 높이, 머리 높이, 팔길 이, 몸통 폭, 전체 폭을 조정할 수 있도록 하였다. 로봇 외관의 정량구조를 결정하는 6가지 요소는 각각 조정되는 것은 아니고 몸통길이 (H), 팔길이 (A), 전체크기 (S) 등 3가지 매개변수에 의해 결정되도록 하였다. 증강현실 세계에서의 측정치는 3차원 CAD에서 모델링한 조형요소의 크기에 매개변수의 조정치를 가중하여 전술한 식을 이용히 여 계산하였다.
- 홈 서비스 로봇은 아직 보편화된 제품이 아니므로 전형적인 형태를 찾기 어렵다. 본 연구에 서는 현재까지 제안된 많은 지능형 서비스 로봇의 특징을 일반화하여 그림 6과 같이 머리, 몸통, 팔로 구성된 로봇의 기본형태를 정의하였고.키, 몸통 높이, 머리 높이, 팔길 이, 몸통 폭, 전체 폭을 조정할 수 있도록 하였다.
- 마커의 사이즈(M) 에 비 례한다. 본 연구에서는 가상 오브젝트의 실제크기가 다음과 같이 계산되도록 시스템을 초기 설정하였다.
- 가상 큐브는 OpenGL로 렌더링되었는데 초기 사이즈는 실물 참조 큐브의 크기를 기준으로 50%~150% 범위에서 무작위로 제시하게 하였다. 실험 전 각 장치를 이용하여 가상 오브젝트를 조작하는 방법을 충분히 설명한 후 10분간의 연습을 실시하였다. 본 실험에서 실험참가자는 각자에게 적합한 위치와 자세를 취하고 실험에 임하도록 하였다.
- 현실 세계에 존재하는 참조대상물과 7'억 속에 존재하는 참조대상물은 스케일링의 정밀도에서 어떠흔: 차이를 나타낼 것인가? 이를 실험하기 위해 두 번째 실험에서는그림 5와 같이 커피 받침만 있는 경우와 이와 더불어 카피 잔 세트가 병치되는 경우에 대해 스케 일 링 의 정 밀도를 비 교하였다. 실험은 우선 후자를 먼저 제 시 하고 약 10분후 전자를 제시하도록 하였고 28명의 피험자에 대해 5 회 반복측정을 실시하였다.
- 본 실험에서는 로봇의 용도를 "가족과 함께 살며 집안을 돌아다니며 자연스럽게 가사를 지원하는 영리한로봇'으로 정의하였고 "정보검색, 메신저 기능, 보안, 가벼운 물건 나르기, 가전제품 제어가 가능한 것으로 하였다. 실험을 통해 로봇의 팔이 있는 경우와 그렇지 않은 경우 로봇의 외관 디자인에 대한 선호 경향에 어떠한 차이가 존재하는지 알아보고자 했는데 각 실험참가자는 두 가지 경우에 대해 최적이라고 생각하는 정량구조를 증강현실 상황에서 시뮬레이션하게 했다. 실험에 참여한 실험참가자는 남성 30명(평균26.
- 사용자 참여방식의 실험을 통해 홈 서비스 로봇과 인간이 공생할 경우 사람들이 적절하다고 생각하는 로봇의 크기와 비례를 알아보고자 하였고 실험참가자에 따라 어떠한 선호 차이가 존재하는지를 파악하고 공통적으로 발견되는 조형 요소 간의 상관성을 밝히고자 하였다. 아울러 로봇의 형태요소 가감에 따라 선호하는 로봇의 사양이 어떻게 달라지는지 팔의 부착 여부를 통해 실험하였다.
- 그림 16과 같이 팔 없는 로봇에 대해서도 군집분석을 통해 실험참가자가 선호하는 외관의 유형이 분류할 수 있었다. 이 경우는 키와 몸통폭이라는 측정치만을 이용해 군집분석을 실시했다. 분석 결과 키와 몸통폭의 대소에 따라 크게 3 그룹의 군집을 발견할 수 있었다.
- 이 실험은 증강현실 제시방법(HMD/LCD패널)과 주변 참조물의 다소(참조물부족/참조물 풍부) 라는 독립변인에 대한 완전조합의 형태로 디자인되었다. 마커의 크기는 16Qmm*16Qmm 이었고 실제 오브젝 트와 가상 오브젝 트간의 거리는 500mm로 통제 하였다.
- 크기를 조정하여 표현해야 하는 경우가 있다. 이럴 경우 전자와 비교하여 어떠한 차이가 있을지 살펴볼 필요가 있는데 본연구에서는 일상에서 쉽게 접하는 커피잔 세트를 이용해 실험을 실시하였다.
- 일반적인 정량구조 시뮬레이션에서는 실험참가자가 상상하는 오브젝트를 참조하며 가상 오브젝트의 크기를 조정하게 된다. 현실 세계에 존재하는 참조대상물과 7'억 속에 존재하는 참조대상물은 스케일링의 정밀도에서 어떠흔: 차이를 나타낼 것인가? 이를 실험하기 위해 두 번째 실험에서는그림 5와 같이 커피 받침만 있는 경우와 이와 더불어 카피 잔 세트가 병치되는 경우에 대해 스케 일 링 의 정 밀도를 비 교하였다. 실험은 우선 후자를 먼저 제 시 하고 약 10분후 전자를 제시하도록 하였고 28명의 피험자에 대해 5 회 반복측정을 실시하였다.
- 공간적으로 정확히 크기를 가늠할 수 있는3차원 아이디어 스케치를사용할수밖에 없다. 제품 디자이너들은 전통적으로 블루폼, 카드보드, 클레이, 나무, 석고 등과 같이 비교적 가공하기 용이한 소재를 이용해 정 량구조를 실험하였다. 그러나 3차원 CAI) 시스템 사용의 확산으로 3차원 아이디어 스케치를 통한 정량구조 실험과정을 기피하는 현상이 심화되고 있다.
- 증강현실 기반 정 량구조 시뮬레이션의 가능성을 탐색하기 위해 증강현실 환경에서 가상 오브젝트에 대한 인간의 크기 인지의 정확성을 평가하였다. 아울러 전통적 인 모형 이나 3차원 CAD 시스템을 이용하여 정량구조 시뮬레이션에 곤란한 홈서비스 로봇에 대한 사례연구를 통해 그 효용성을 살펴보고자 하였다.
- 로봇 외관의 정량구조를 결정하는 6가지 요소는 각각 조정되는 것은 아니고 몸통길이 (H), 팔길이 (A), 전체크기 (S) 등 3가지 매개변수에 의해 결정되도록 하였다. 증강현실 세계에서의 측정치는 3차원 CAD에서 모델링한 조형요소의 크기에 매개변수의 조정치를 가중하여 전술한 식을 이용히 여 계산하였다. 실험에 사용한 마커는 240mm*240mm로서 비교적 큰 사이즈인데 실험참가자는 마커로부터 약2m 가량 떨어진 거리에서 방안의 풍경을 조망하며 마커 위에 표시되는 로봇의 징 량구조를 시뮬레이션할 수 있도록 하기 위해서였다.
- 증강현실 환경에서 사람들이 가상 오브젝트의 크기를 얼마나 정확히 인지하고 조정할 수 있는지 증강현실 제시방법과 주변참조물를 변인으로 선정하여 실험하였다. 그 결과 HMD와는 달리 LCD를 사용하는 경우 주변 참조물의 다소와 관계없이 더욱 정확한 크기 인지가 가능함을 확인할 수 있었다.
- 하였다. 증강현실은 눈앞에 보이는 실제 세계의 영상 위에'가상 오브젝트를 3차원적으로 합성하여 실시간으로 제시한다. 증강현실을 통해 우리는 현실세계와 가상 오브젝트 간의 3차원적인 기하학 적정 합을 구현하기 때문에 실제로 존재하지 않는 물체가 마치 현실 속의 특정 장소에 있는 듯한 착각을 경험하게 된다.
- HMD를 착용할 경우 가상 오브젝트의 사이즈를 조정하기 위한 조작장치를 손에 들고 사용하게 하였고 LCD 패널을 이용하여 실험을 하는 상황에서는 표시장치의 좌측에 조작장치를 부착하여 쉽 게 사용할 수 있게 하였다. 첫 번째 실험의 경우 크기 조정과 회전을 위한 조작 버튼을 제공했고 두 번째 실험에서는 전체크기, 팔길이, 비 례 등의 조정과 오브젝트 회전을 가능하게 했다. 실험참가자들에게 오브젝트를 자유롭게 회전할 수 있도록 한 것은 동적 깊이 단서를 풍부하게 제공하기 위해서였다.
- 본 연구에 서는 현재까지 제안된 많은 지능형 서비스 로봇의 특징을 일반화하여 그림 6과 같이 머리, 몸통, 팔로 구성된 로봇의 기본형태를 정의하였고.키, 몸통 높이, 머리 높이, 팔길 이, 몸통 폭, 전체 폭을 조정할 수 있도록 하였다. 로봇 외관의 정량구조를 결정하는 6가지 요소는 각각 조정되는 것은 아니고 몸통길이 (H), 팔길이 (A), 전체크기 (S) 등 3가지 매개변수에 의해 결정되도록 하였다.
- 마커의 크기는 16Qmm*16Qmm 이었고 실제 오브젝 트와 가상 오브젝 트간의 거리는 500mm로 통제 하였다. 태스크의 특성상 학습효과가 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되어 실험참가자내 실험으로 설계하였다. 하지만 가능한 이월효과를 초소화하기 위해 각 실험조건의 제시순서는 라틴 방형을 이용해 상대균형화하였다.
- 태스크의 특성상 학습효과가 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되어 실험참가자내 실험으로 설계하였다. 하지만 가능한 이월효과를 초소화하기 위해 각 실험조건의 제시순서는 라틴 방형을 이용해 상대균형화하였다. 실험참가자는 총 28명(평균연령 21.
대상 데이터
- 첫 번째 실험에는 VGA해상도 HMD와 5.6" 의 휴대형 LCD패널을 각각 표시장치로 사용하였다. LCD 패널의 효용성이 검증되어 두 번째 실험에서는 LCD 패널만을 이용하여 실험을 진행하였다.
- 7등신인 상당히 큰 로봇을 선호하였다. 군집 2(남녀 각 15명)는 실험참가자의 절반이 이 속해있는 그룹으로서 평균키49cm이고 2.8 등신인 비교적 아담하고 안정적인 외관을 선호하였다. 군집 3(남녀 각 5명) 이 선호하는 로봇은 평균키 32cm이고 29등신으로 장난감과 같이 작은 사이 즈였다.
- 8 등신인 비교적 아담하고 안정적인 외관을 선호하였다. 군집 3(남녀 각 5명) 이 선호하는 로봇은 평균키 32cm이고 29등신으로 장난감과 같이 작은 사이 즈였다.
- 0등신인 장난감 같이 아주 작고 귀여운 로봇을 선호하는 그룹이 었다. 군집 4의 경우 남녀 각각 10 명으로 구성되어 있었고 평균키 51cm에 2.9등신의 안정적이고 귀여운 로봇을 선호하였다. 실험참가자들이 적당하다고 생각하는 로봇은 전반적으로 볼때 장난감수준의 크기와 비례에서 어린아이 정도의 크기와 비례에 해당하는 것까지 다양했다.
- 0등신인 가장 큰 로봇을 선호하는 그룹이었다. 군집2는 남녀 8명, 10명으로 구성되어 있었고 평균 키는 66cm가량이고 3.7 등신인 비교적 덩치가 있고 슬림한 타입을 선호하는 그룹이었다. 군집3(남성6명, 여성 4명)의 평균 키는 34cm이고 3.
- 형태로 디자인되었다. 마커의 크기는 16Qmm*16Qmm 이었고 실제 오브젝 트와 가상 오브젝 트간의 거리는 500mm로 통제 하였다. 태스크의 특성상 학습효과가 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되어 실험참가자내 실험으로 설계하였다.
- 증강현실 세계에서의 측정치는 3차원 CAD에서 모델링한 조형요소의 크기에 매개변수의 조정치를 가중하여 전술한 식을 이용히 여 계산하였다. 실험에 사용한 마커는 240mm*240mm로서 비교적 큰 사이즈인데 실험참가자는 마커로부터 약2m 가량 떨어진 거리에서 방안의 풍경을 조망하며 마커 위에 표시되는 로봇의 징 량구조를 시뮬레이션할 수 있도록 하기 위해서였다.
- 실험을 통해 로봇의 팔이 있는 경우와 그렇지 않은 경우 로봇의 외관 디자인에 대한 선호 경향에 어떠한 차이가 존재하는지 알아보고자 했는데 각 실험참가자는 두 가지 경우에 대해 최적이라고 생각하는 정량구조를 증강현실 상황에서 시뮬레이션하게 했다. 실험에 참여한 실험참가자는 남성 30명(평균26.6세), 여성 30명(평균29.1세) 총60명이었다.
- 실험에서는 150mm의 종이 큐브를 사용했다. 가상 큐브는 OpenGL로 렌더링되었는데 초기 사이즈는 실물 참조 큐브의 크기를 기준으로 50%~150% 범위에서 무작위로 제시하게 하였다.
- 하지만 가능한 이월효과를 초소화하기 위해 각 실험조건의 제시순서는 라틴 방형을 이용해 상대균형화하였다. 실험참가자는 총 28명(평균연령 21.9세, 3차원 CAD를 사용한 경험이 있는 대학생) 이었고각 실험조건에 대해 실험참가자 별로 5번의 반복 테스트(총140 회 측정)를 실시하였다.
- LCD 패널의 효용성이 검증되어 두 번째 실험에서는 LCD 패널만을 이용하여 실험을 진행하였다. 증강현실 구현을 위한 비디오 입력장치로는 iBOT FireWire 카메 라를 사용했다. HMD를 착용할 경우 가상 오브젝트의 사이즈를 조정하기 위한 조작장치를 손에 들고 사용하게 하였고 LCD 패널을 이용하여 실험을 하는 상황에서는 표시장치의 좌측에 조작장치를 부착하여 쉽 게 사용할 수 있게 하였다.
데이터처리
- 위에서 언급한 바와 같이 로봇외관에 대한 선호경향이라는 차원에서 실험참가자 간에 상당한 차이가 존재함을 알 수 있었는데 그 차이가 어떤 것인지를 파악하기 위해 계층적 군집분석(Ward method) 을 실시하였다.
이론/모형
- 증강현실 기반 정 량구조 시뮬레이션 시스템은 컴퓨터 비전 기술을 활용하는 ARToolKit 2.658)를 이용하여 구축하였다.(그림 3) ARToolKit은 트래킹을 위해 사각형의 마커를 이용하는데 증강현실 경험자는 자연스럽게 이 마커를 기준으로 가상 오브젝트의 깊이를 인지하게 되므로 크기 인지가 용이하다는 장점을 갖는다.
성능/효과
- 076)을 확인할 수 있었다.(그림11) 분석 결과를 종합할 때 LCD 패널을 통한 증강현실 제시방법에서 가상 오브젝트에 대한 보다 정확한 크기 인지가 가능함을 알 수 있었다. 증강현실 제시방법에 대한 편의성을 주관적으로 평정(아주 불편함=1, 아주 편함=5)하게 한 결과 MHD 와 LCD패널이 각각 2.
- 1% 이내로서 상당히 정확히 크기를 인지하고 있음을 알수 있었다.(표1) 또한 ANOVA 테스트를 통해 유의수준0.1 에서 디스플레이 장치가 오브젝트의 크기 인지에 유의한 영향 (Fl, 139 = 3.615, p=0.059)을 미치고 있음을 알 수 있었다. 참조물의 다소라는 차원에서 풍부한 경우 가상 오브젝트에 대한 크기 인지가 정확함을 알 수 있었다.
- 3%로서 실험1과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.(표2) 정밀도라는 차원에서 보면 오히려 큐브에 비해 훨씬 일관성 있는 스케일 밀도가 저하됨을 확인할 수 있었는데, 이는 개인적인 기억 차이에서 기인할 것으로 추정된다. 하지만 전체 평균으로 볼 때 10분 전에 제시했던 컵과 큰 차이를 브이지 않았다.
- (01)를 발견할 수 있었다.(그림 14) 팔이 없는 경우 상대적으로 몸통높이가 낮고 안정적인 비례를 적절하다고 생각하는 경향이 있 었다.
- 있었다. 4가지 실험조건에 대한 측정 데이터과 참값(150mm)을 비교하여 오차를 계산한 결과 참조물이 부족한 상황에서 HMD를 착용한 경우에 한하여 유의한 오차 (t=2.809, df=139, p=O.O06)를 발견할 수 있었다.(그림8) 반면 LCD 패널의 경우 참조물이 부족한 상황에서도 정확한 크기 인지가 가능하다는 흥미로운 사실을 발견할 수 있었다.
- 팔이 부착되는 경우 더 키가 크고 몸통이 긴 형태를 적절하다고 생각하는 경향이 있었다. 각 조형요소별 상관관계 분석을 통해서도 키와 팔깊이 사이의 강한 연관성을 파악할 수 있었다. 로봇의 경우 팔은 단순한 조형요소가 아니라 보다 인간처럼 보이게 하는 역할을 한다고 볼 수 있다.
- 변인으로 선정하여 실험하였다. 그 결과 HMD와는 달리 LCD를 사용하는 경우 주변 참조물의 다소와 관계없이 더욱 정확한 크기 인지가 가능함을 확인할 수 있었다. HMD를 착용하는 경우 시야각 제한되므로 가상 오브젝트와 주변사물과의 기하학적 정합관계를 정확히 파악하기 어려운 점이 그 원인으로 추정된다.
- 088)을미치고 있음을 알 수 있었다. 두 변인간의 교호작용에 대해서도 유의수준 0.1 에서 유의성(F1, 139 = 3.197, p=0.076)을 확인할 수 있었다.(그림11) 분석 결과를 종합할 때 LCD 패널을 통한 증강현실 제시방법에서 가상 오브젝트에 대한 보다 정확한 크기 인지가 가능함을 알 수 있었다.
- (그림8) 반면 LCD 패널의 경우 참조물이 부족한 상황에서도 정확한 크기 인지가 가능하다는 흥미로운 사실을 발견할 수 있었다. 디스플레이 장치에 따라 실험결과를 종합해 보았을경우 HMD보다는 LCD를 사용할 경우 가상 오브젝트에 대한 크기 인지가 정확함을 알 수 있었다. 하지만 전반적으로 볼 때 스케일링의 정확도는 상대오차 1.
- 로봇의 경우 팔은 단순한 조형요소가 아니라 보다 인간처럼 보이게 하는 역할을 한다고 볼 수 있다. 따라서 실험참가자들은 팔이 존재하는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 인간의 신체와 다비하며 적정한 비례와 크기를 판단할 것으로 추정된다. 1러한 관점에서 키와 비례라는 측면에서 볼 때 팔이 있는 경우 더욱 인간의 신체 특성에 근접하도록 조정하고 있는 것으로 해석할 수 있다.
- 인간의 경우도 신장과 팔길이 사이에 강한 상관이 존재하는데 로봇의 경우도 유사한 경향 나타내고 있어 흥미로웠다. 또한 팔의 유무가 키와 비례에 유의한 차이 를 유발하는 것으로 보아 의 인화된 로봇의 형 태 에서 팔이 단순한 부가적 조형요소가 아니 라 그 이상의 역할을 담당하고 있음을 추측할 수 있다.
- 로봇 외관에 대한 다양한 선호경향 차이에도 불구하고 팔의 유무에 따른 반응차이는 명확히 관찰되었다. 팔이 부착되는 경우 더 키가 크고 몸통이 긴 형태를 적절하다고 생각하는 경향이 있었다.
- 이 경우는 키와 몸통폭이라는 측정치만을 이용해 군집분석을 실시했다. 분석 결과 키와 몸통폭의 대소에 따라 크게 3 그룹의 군집을 발견할 수 있었다. 군집1(남녀 각각8명)의 경우 평균키 80cm이고 3.
- 이는 피험자 전원이 홈 서비스 로봇을 보았거나사용해본 경험이 없어 제품에 대한 전형적 이미지를 갖고 있지 않기 때문에 나타난 현상이라고 생각되었다. 실험 데이터를 집계한 결과 각 측정치에서 상당한 편차가 존재함을 알 수 있었는데 앞의 관찰결과와도 유사하게 각 피험자가 생각하는 로봇의 이미지에 상당한 차이가 존재함을 알 수 있었다. 또한 큐브에 대한 스케일링 실험에서는 상대표준편차가 6.
- 작업 가능함을 들 수 있었다. 실험 전 5분가량의 연습을 통해 대부분의 참가자들은 아무 어려움 없이 자신이 최적이라고 생각하는 로봇외관의 정량적 특성을 제시할 수 있었다. 특히, 본 연구에서는 스케일링 가능한 요소를 2~3개의 차원으로 압측하여 제시하였기 때문에 실험과업을 쉽게 수행할 수 있있던 것으로 보인다.
- 아울러 전통적 인 모형 이나 3차원 CAD 시스템을 이용하여 정량구조 시뮬레이션에 곤란한 홈서비스 로봇에 대한 사례연구를 통해 그 효용성을 살펴보고자 하였다. 실험결과 증강현실 환경에서 실험참가자들은 가상 오브젝트의 크기를 상당히 정확히 가늠하고 있음을 확인할 수 있었다. 아울러 홈 서비스 로봇의 외관 디자인에 대한 응용 사레에서는 최적 외관특성에 대한 상당한 이미지 차이를 확인할 수 있었고, 조형요소 중 팔의 유무에 따른 유의미한 최적 외관 특성의 차이를 발견할 수 있었다.
- 실험을 통해 증강현실 환경에서 참조물의 다소(부족/풍부)와 디스플레이 장치의 차이(HMD/LCD)가 가상 오브젝트의 크기를 인지하고 조절하는데 어떠한 영향을 미치는지 파악할 수 있었다. 4가지 실험조건에 대한 측정 데이터과 참값(150mm)을 비교하여 오차를 계산한 결과 참조물이 부족한 상황에서 HMD를 착용한 경우에 한하여 유의한 오차 (t=2.
- 실험결과 증강현실 환경에서 실험참가자들은 가상 오브젝트의 크기를 상당히 정확히 가늠하고 있음을 확인할 수 있었다. 아울러 홈 서비스 로봇의 외관 디자인에 대한 응용 사레에서는 최적 외관특성에 대한 상당한 이미지 차이를 확인할 수 있었고, 조형요소 중 팔의 유무에 따른 유의미한 최적 외관 특성의 차이를 발견할 수 있었다.
- 실험참가자들이 적당하다고 생각하는 로봇은 전반적으로 볼때 장난감수준의 크기와 비례에서 어린아이 정도의 크기와 비례에 해당하는 것까지 다양했다. 이 분석 결과를 통해 제품으로서 홈 서비스 로봇에 대해 사람들이 갖고있는 전형성이 확고하게 형성되어 있지 않음을 알수 있었다. 그림 16과 같이 팔 없는 로봇에 대해서도 군집분석을 통해 실험참가자가 선호하는 외관의 유형이 분류할 수 있었다.
- (그림11) 분석 결과를 종합할 때 LCD 패널을 통한 증강현실 제시방법에서 가상 오브젝트에 대한 보다 정확한 크기 인지가 가능함을 알 수 있었다. 증강현실 제시방법에 대한 편의성을 주관적으로 평정(아주 불편함=1, 아주 편함=5)하게 한 결과 MHD 와 LCD패널이 각각 2.6(표준편차=0.6), 2.8(표준편차=0.8)로 통계적으로 유의차는 없지만 다소 LCD 패널을 사용하기 편하게 생각하고 있음을 알 수 있었다.
- 059)을 미치고 있음을 알 수 있었다. 참조물의 다소라는 차원에서 풍부한 경우 가상 오브젝트에 대한 크기 인지가 정확함을 알 수 있었다. 마찬가지로 유의수준 0.
- (그림12) 이는 컵 받침과의 상대적인 비율에 대해 내부분 적정하다고 생각하는 것이 실제 컵의 크기와 유사하기 띠 문일 것으로 생각된다. 총체적으로 볼 때 우리에게 익숙한 일상사물에 대해 증강현실 환경에서 상당히 정확하고 정밀한 크기 인지와 조정이 가능함을 알 수 있었다.
- 각 측정치에서 상당한 편차가 존재함을 했는데 특별히 남녀간의 유의한 차이는 발견도 지 않았다. 피험자들이 선호하는 홈 서비스 로봇의 평균 키는 필이 있는 경우 59cm, 팔이 없는 경우 55cm가량이었다. 이 키는 성인의 무릎보다 약간 높은 정도이고 일반적인 책상이나 탁자보다 약간 낮은 정도라 할 수 있다.
후속연구
- 또한 LCD 패널의 경우 사용상의 편의성도 다소 우수한 것으로 나타났다. HMD에 비해 몰입감이 덜하고 손이 자유롭지 못하다는 단점은 있지만 가격이 저렴하고 정확한크기 인지가 가능하다면 측면에서 증강현실 기반 주 량구조 시뮬레이션의 도구로서 일반적인 이용이 가능할 것으로 생각된다. 반면 정량구조 시뮬레이션이라는 관점에서 볼 때 HMI)를사용하는 경우 시야 안에 주변 참조물이 풍부하게 배치될 수 있도록 해야 가상 오브젝트의 크기를 정확히 인지하고 적절한수준으로 조정할 수 있을 것이다.
- 예를 들어 그림 1에 있는 그림과 같이 3차원 CAD 시스템에서 모델링하고 있는 물통을 테이블 위에 올려놓음으로써 주변에 있는 PDA나 타이 머 와 상대 적 인 크기 비 교가 직관적으로 가능해 진다. 또한 디자이너는 상당한 수준까지 현실성이 풍부한 주변의 맥락적 정보를 배경으로 디자인하는 오브젝트의 기하학적 특성을 평가할수 있을 것이다.
- 우선 이음매 없는 간편한 사용을 위해 상용 3차원 CAD 시스템에서 증강현실 기반 시뮬레이션이 가능하도록 프로그램을 개발해야 할 것이다. 또한 디자인 작업장에서 쉽게 사용할 수 있게 하기 위해 보다 간편하고 정밀한 트래킹 장치가 개발되어야 할 것이다. 본 연구에서 채택한 ARToolKit의 경우 컴퓨터 비전을 사용하므로 비교적 설치와 사용이 간편하지만 픽셀 단위의 오차가 문제시되는 경우에 사용이 곤란할 것이다.
- 기존 의 모델제작을 통한 정 량구조 실험 방법에 비해 신속하고 비용이 거의 소요되지 않는다. 또한 증강현실은 상호작용성이 풍부해 목표고객이 디자인 과정에 참여하여 선호하는 외관특성을 쉽게 표현하게 할 수 있을 것이다.
- 또한 디자인 작업장에서 쉽게 사용할 수 있게 하기 위해 보다 간편하고 정밀한 트래킹 장치가 개발되어야 할 것이다. 본 연구에서 채택한 ARToolKit의 경우 컴퓨터 비전을 사용하므로 비교적 설치와 사용이 간편하지만 픽셀 단위의 오차가 문제시되는 경우에 사용이 곤란할 것이다. 실험과정에서 많은 실험참가자들이 가상 오브젝트를 만지고 싶어 하는 반응을 나타냈다.
- 선호하는 크기를 직접 탐색할 수 있다. 사용자를 참여시키는 디자인 실험은 제품개발 초기단계에서도 충분히 실행가능할 것으로 예상되는데 이럴 경우 저 렴한 비용으로 현장감 있는 실험 결과를 도출할 수 있을 것이다.
- 하지만 연구결과의 파급을 위해서 다음과 같은 후속연구가 절실히 요구된다. 우선 이음매 없는 간편한 사용을 위해 상용 3차원 CAD 시스템에서 증강현실 기반 시뮬레이션이 가능하도록 프로그램을 개발해야 할 것이다. 또한 디자인 작업장에서 쉽게 사용할 수 있게 하기 위해 보다 간편하고 정밀한 트래킹 장치가 개발되어야 할 것이다.
- 이런 측면에서 본 연구에서 시도한 시뮬레이션 기법은 명확한 한계를 갖는다. 향후 촉각적 상호작용을 가능하게 하는 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 기법에 대한 연구가 필요할 것으로 예상된다.
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