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문제 정의
- 이는 비교적 좁은 공간에 많은 수의 진동모터를 배치함으로 인해 각 진동모터 사이의 간격이 좁고 또 진동모터의 진동이 패드 전체로 퍼지면서 정확히 어떤 진동모터가 어느 위치에서 진동하는지 구별하기 힘들기 때문이다. 따라서 이를 해결하기 위하여 기존의 추적모드를 보완한 새로운 추적모드를 제안하였다. 이 방법은 기존의 추적모드와 같이 사람이 글씨 쓰는 순서에 따라 진동모터를 순차적으로 구동시키되 그림 6에서 볼 수 있듯이 두 개의 진동모터를 동시에 구동함으로써 연속적인 진동의 흐름을 만들어준다.
- 본 논문에서는 새로운 진동촉감 제시 장치를 제안하고 시제품을 제작하여 성능을 평가하고 설문조사를 실시하였다. 또한 제안한 장치를 이용할 수 있는 응용분야에 대한 시나리오도 제시하였다.
- 본 논문에서는 진동모터를 5×5의 형태로 배열하여 문자, 숫자뿐만 아니라 복잡한 패턴까지 표시할 수 있고 모바일 환경에서 사용할 수 있는 착용 가능한 진동촉감 제시 장치를 제안하였다.
제안 방법
- 전체 시스템은 그림 4와 같이 진동촉감 제시 장치를 신발과 발등의 사이에 착탈식으로 부착할 수 있도록 하고 각각의 진동모터를 제어하기 위하여 8비트 마이크로프로세서인 Atmel사의 ATmega128을 사용하였다. PDA에 사용자 패턴 편집 프로그램을 내장하여 사용자가 직접 패턴을 정의, 편집, 저장 및 전송할 수 있도록 하였고 PDA와 진동촉감 제시 장치의 데이터 전송은 블루투스 통신을 사용하여 구현하였다.
- 그리고 패턴 7~12는 주차 시 차량 주변의 장애물의 방향을 나타낸다. 각 피험자는 왼쪽 발에 진동촉감 제시 장치가 부착된 신발을 착용하고 왼쪽 발을 사용할 필요가 없는 자동 변속 차량으로 도로 주행을 하면서 진동촉감 제시 장치로부터 제시되는 패턴을 알아맞히는 식으로 진행되었다. 실험 환경은 라디오를 들으면서 조수석에 탑승한 사람과 간단한 대화를 나누게 하여 실제 운전 환경과 비슷하게 유지하였다.
- 4mm)를 5×5의 형태로 배열 하였다. 각각의 진동모터를 스펀지로 감싸고 그림 3과 같이 진동모터를 세워서 배치하여 진동이 퍼지는 현상을 최소화 하였다.
- 진동모터를 배열의 형태로 배치하고 문자를 표시하는 것은 이전부터 많이 시도되어 왔으나 신체의 다른 부위에 비해 상대적으로 좁은 발등에 처음으로 비교적 많은 수의 진동모터를 배열하였다. 또 문자 정보 등의 복잡한 정보를 표시할 수 있는 방법으로 진동모터를 순차적으로 구동시키는 새로운 추적모드를 제안하였다. 또 제안한 장치를 유용하게 사용할 수 있는 휴대폰에서의 발신자 정보 표시라든가 네비게이션 시스템에의 응용 등의 가능한 시나리오를 제시하였다.
- 또 문자 정보 등의 복잡한 정보를 표시할 수 있는 방법으로 진동모터를 순차적으로 구동시키는 새로운 추적모드를 제안하였다. 또 제안한 장치를 유용하게 사용할 수 있는 휴대폰에서의 발신자 정보 표시라든가 네비게이션 시스템에의 응용 등의 가능한 시나리오를 제시하였다.
- 본 논문에서는 새로운 진동촉감 제시 장치를 제안하고 시제품을 제작하여 성능을 평가하고 설문조사를 실시하였다. 또한 제안한 장치를 이용할 수 있는 응용분야에 대한 시나리오도 제시하였다. 인식률을 높이기 위하여 각 진동모터를 스펀지로 감싸고 또 진동모터를 세워서 배치하여 진동의 퍼짐을 최소화하였다.
- 또한 학습에 의한 효과를 검증하기 위하여 위의 실험 후에 피험자에게 10분 정도의 시간 동안 혼자서 진동촉감 제시 장치로 표시되는 문자의 패턴을 습득할 수 있도록 한 다음 같은 방법으로 인식률을 다시 확인하였다.
- 피험자는 발등의 진동촉감 제시 장치로 표시되는 문자가 무엇인지 느껴지는 대로 답을 하고 총 30개 중에서 피험자가 맞힌 개수를 파악하여 인식률을 조사하였다. 먼저 기존의 추적모드로 실험을 하고 새로 제안한 추적모드의 효과를 검증하기 위하여 한 달 정도 지난 후에 동일한 피험자로 새로 제안한 추적모드를 이용하여 실험을 하였다. 여러 번의 예비실험을 통하여 각 모드에서 문자를 인식하기에 최적화된 시간 간격을 찾아 기존의 추적모드에서는 진동모터 구동시간(DoS, Duration of Stimulus)을 150ms, 한 진동모터가 구동되고 다음 진동모터가 구동될 때까지의 시간(ISOI, Inter-Stimulus Onset Interval)을 300ms로 하고 새로운 추적모드에서는 DoS를 400ms, ISOI를 200ms, 또 그림 7에 나타난 것처럼 각 문자의 분절(‘A’의 경우 3개의 분절, ∕, ∖, -) 사이에는 500m의 시간 간격을 추가하였다.
- 문자 인식률을 확인하기 위하여 각각의 피험자에게 26자의 영문 알파벳을 기존의 추적모드와 새로 제안한 추적모드의 두 가지 방법으로 무작위로 표시하였다. 그리고 각 문자는 한 번에 연속하여 두 번씩 표시를 해주었다.
- 또 코인형 진동모터 각각을 스펀지로 감싸고 우레탄 재질의 패드에 세워서 배열(그림 2, 3)하여 진동의 퍼짐을 최소화하였다. 사용자 성능 평가에서는 영문 알파벳을 표시하여 인식률을 확인함과 동시에 운전 중인 운전자에게 방향정보를 제시함으로써 제안한 장치의 유용성을 확인하였다.
- 2005년 11월 3일~5일 개최된 IT SoC 2005 & 차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 본 논문에서 제안한 진동촉감 제시 장치를 일반인을 대상으로 시연하고 전시회 참가자 중에서 41명(남자 21명, 여자 20명)을 대상으로 설문을 실시하였다. 설문 참가자의 연령대는 20~36세로 20대 34명, 30대 7명이었으며 설문조사의 방법은 진동촉감 제시 장치를 체험 후에 미리 준비한 몇 가지 문항에 주관식으로 답하게 하였다. 설문 내용 중에서 장치를 체험한 소감과 휴대폰의 발신자 정보 표시 기능과 연인 또는 친구들 간의 새로운 통신 수단으로써 진동촉감 제시 장치가 상용화 될 경우의 구매의사에 대한 설문조사의 결과는 그림 12에 나타내었다.
- 실험 환경은 라디오를 들으면서 조수석에 탑승한 사람과 간단한 대화를 나누게 하여 실제 운전 환경과 비슷하게 유지하였다. 실험은 크게 주행할 때(패턴 1~6)와 주차할 때(패턴 7~12)의 두 가지 세션으로 나누어 진행하였으며 각 패턴은 차량에 동승한 실험자가 PDA를 이용하여 각 패턴을 무작위로 36번 제시하고 피험자의 정답률을 확인하였다. 앞에서 제안한 새로운 추적모드를 이용하여 패턴 1~4는 DoS 200ms, ISOI 300ms, 패턴 5~12는 DoS와 ISOI를 300ms로 하였으며 각 패턴은 한 번에 세 번 연속으로 제시하였다.
- 실험은 피험자가 신발을 신고 의자에 앉은 상태에서 실시하였으며 영문 알파벳을 표시하고 표시된 문자가 무엇이었는지를 맞히는 형식으로 하여 인식률을 확인하였고 IT SoC 2005 &차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 일반인들을 대상으로 진동촉감 제시 장치를 시연하고 설문조사를 실시하였다.
- 실험은 크게 주행할 때(패턴 1~6)와 주차할 때(패턴 7~12)의 두 가지 세션으로 나누어 진행하였으며 각 패턴은 차량에 동승한 실험자가 PDA를 이용하여 각 패턴을 무작위로 36번 제시하고 피험자의 정답률을 확인하였다. 앞에서 제안한 새로운 추적모드를 이용하여 패턴 1~4는 DoS 200ms, ISOI 300ms, 패턴 5~12는 DoS와 ISOI를 300ms로 하였으며 각 패턴은 한 번에 세 번 연속으로 제시하였다.
- 여러 번의 예비실험을 통하여 각 모드에서 문자를 인식하기에 최적화된 시간 간격을 찾아 기존의 추적모드에서는 진동모터 구동시간(DoS, Duration of Stimulus)을 150ms, 한 진동모터가 구동되고 다음 진동모터가 구동될 때까지의 시간(ISOI, Inter-Stimulus Onset Interval)을 300ms로 하고 새로운 추적모드에서는 DoS를 400ms, ISOI를 200ms, 또 그림 7에 나타난 것처럼 각 문자의 분절(‘A’의 경우 3개의 분절, ∕, ∖, -) 사이에는 500m의 시간 간격을 추가하였다.
- 또한 제안한 장치를 이용할 수 있는 응용분야에 대한 시나리오도 제시하였다. 인식률을 높이기 위하여 각 진동모터를 스펀지로 감싸고 또 진동모터를 세워서 배치하여 진동의 퍼짐을 최소화하였다. 또한 사용자 성능평가를 통하여 새로운 추적모드로 문자를 표시하였을 때 기존의 추적모드에 비해서 문자 인식률이 높아졌으며 학습의 효과에 의한 인식률 향상도 확인하였다.
- 그리고 각 문자는 한 번에 연속하여 두 번씩 표시를 해주었다. 피험자는 발등의 진동촉감 제시 장치로 표시되는 문자가 무엇인지 느껴지는 대로 답을 하고 총 30개 중에서 피험자가 맞힌 개수를 파악하여 인식률을 조사하였다. 먼저 기존의 추적모드로 실험을 하고 새로 제안한 추적모드의 효과를 검증하기 위하여 한 달 정도 지난 후에 동일한 피험자로 새로 제안한 추적모드를 이용하여 실험을 하였다.
대상 데이터
- 2005년 11월 3일~5일 개최된 IT SoC 2005 & 차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 본 논문에서 제안한 진동촉감 제시 장치를 일반인을 대상으로 시연하고 전시회 참가자 중에서 41명(남자 21명, 여자 20명)을 대상으로 설문을 실시하였다.
- 4장에서 제시할 네비게이션 시스템과 장애물 감지 등의 시나리오 적용의 타당성을 검증하기 위하여 그림 11의 패턴을 이용하여 27~31세의 운전면허를 가지고 있는 남자 5명을 대상으로 실험을 수행하였다. 그림 11의 12가지 패턴은 네비게이션 시스템에서의 방향 정보, 차선 이탈 정보, 주차 시에 차량 주변의 장애물에 대한 정보를 나타낼 수 있도록 정의 하였다.
- 여러 예비실험을 통하여 문자, 숫자 및 다양한 패턴을 표시하는데 적합한 진동모터의 개수 및 배열 형태 등을 선정하였다. 그림 2와 같이 코인형 진동모터 (지름 10mm, 두께 3.
- 전체 시스템은 그림 4와 같이 진동촉감 제시 장치를 신발과 발등의 사이에 착탈식으로 부착할 수 있도록 하고 각각의 진동모터를 제어하기 위하여 8비트 마이크로프로세서인 Atmel사의 ATmega128을 사용하였다. PDA에 사용자 패턴 편집 프로그램을 내장하여 사용자가 직접 패턴을 정의, 편집, 저장 및 전송할 수 있도록 하였고 PDA와 진동촉감 제시 장치의 데이터 전송은 블루투스 통신을 사용하여 구현하였다.
- 제안한 진동촉감 제시 장치의 성능을 확인하기 위하여 만 26세에서 29세까지의 남자 10명을 대상으로 하여 예비 사용자 성능평가를 실시하였다. 실험은 피험자가 신발을 신고 의자에 앉은 상태에서 실시하였으며 영문 알파벳을 표시하고 표시된 문자가 무엇이었는지를 맞히는 형식으로 하여 인식률을 확인하였고 IT SoC 2005 &차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 일반인들을 대상으로 진동촉감 제시 장치를 시연하고 설문조사를 실시하였다.
성능/효과
- 9%의 정답률을 확인하였다. 그리고 5명을 대상으로 한 실험으로 단정 지을 수는 없겠지만 피험자 중에서 운전경력이 8년인 사람이 94.4%의 정답률을 보인 반면 운전경력 1년인 피험자는 72.2%로 운전경력이 각 패턴의 인식률에 영향을 미치는 요인이 될 수 있음을 추측할 수 있었다.
- 그림 9에서 확인할 수 있는 바와 같이 새로 제안한 추적 모드를 이용할 경우 기존의 추적 모드에 비해 학습 전후 각각 36%, 26.4%의 인식률 이 향상을 확인할 수 있었고, 학습의 효과에 의해서도 인식률이 향상(기존의 추적모드에서 28%, 새로운 추적모드에서 18.4%)이 됨을 확인할 수 있다.
- 또 IT SoC 2005& 차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 일반인들을 대상으로 진동촉감 제시장치를 시연하고 설문 조사를 실시하여 대부분의 사람들이 제안한 장치를 체험한 후 ‘신기하고 재밌다’는 반응을 보였으며 가격조건, 성능 및 디자인이 개선된다면 상용화될 경우 구매하겠다는 사람들이 설문응답자 중 83%를 차지하였다.
- 인식률을 높이기 위하여 각 진동모터를 스펀지로 감싸고 또 진동모터를 세워서 배치하여 진동의 퍼짐을 최소화하였다. 또한 사용자 성능평가를 통하여 새로운 추적모드로 문자를 표시하였을 때 기존의 추적모드에 비해서 문자 인식률이 높아졌으며 학습의 효과에 의한 인식률 향상도 확인하였다. 사용자 성능 평가를 통하여 영문 알파벳 문자 표시의 경우 86.
- 특히, 발등의 경우에는 굴곡이 있을 뿐만 아니라 사람마다 발의 크기도 다르다. 또한 제안한 장치를 발등의 어느 부분에 접촉하게 되느냐에 따라 사람이 느끼는 정도가 다르며, 문자 표시의 경우에는 사람마다 글씨 순서가 달라서 자기가 글씨 쓰는 순서와 다르게 문자가 표시가 될 경우에는 쉽게 인식할 수 없다. 이를 보완하기 위하여 그림 8과 같이 패턴 에디터를 구현하였다.
- 또한 사용자 성능평가를 통하여 새로운 추적모드로 문자를 표시하였을 때 기존의 추적모드에 비해서 문자 인식률이 높아졌으며 학습의 효과에 의한 인식률 향상도 확인하였다. 사용자 성능 평가를 통하여 영문 알파벳 문자 표시의 경우 86.7%의 인식률을 보였으며 차량 운행 상황에서의 방향 정보 및 차선 이탈 정보, 그리고 주차 중에 차량 주변의 장애물 정보 등을 제시하는 실험에서는 83.9%의 정답률을 확인하였다. 또 IT SoC 2005& 차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 일반인들을 대상으로 진동촉감 제시장치를 시연하고 설문 조사를 실시하여 대부분의 사람들이 제안한 장치를 체험한 후 ‘신기하고 재밌다’는 반응을 보였으며 가격조건, 성능 및 디자인이 개선된다면 상용화될 경우 구매하겠다는 사람들이 설문응답자 중 83%를 차지하였다.
- 추적모드를 이용하여 영문 알파벳을 표시해 본 결과 인식률이 학습 전 32.3%, 학습 후 60.3%로 이전에 개발된 장치들에 비해서 인식률이 높지 않았다. 이는 비교적 좁은 공간에 많은 수의 진동모터를 배치함으로 인해 각 진동모터 사이의 간격이 좁고 또 진동모터의 진동이 패드 전체로 퍼지면서 정확히 어떤 진동모터가 어느 위치에서 진동하는지 구별하기 힘들기 때문이다.
후속연구
- 또 IT SoC 2005& 차세대 PC 산업 전시회에 참가하여 일반인들을 대상으로 진동촉감 제시장치를 시연하고 설문 조사를 실시하여 대부분의 사람들이 제안한 장치를 체험한 후 ‘신기하고 재밌다’는 반응을 보였으며 가격조건, 성능 및 디자인이 개선된다면 상용화될 경우 구매하겠다는 사람들이 설문응답자 중 83%를 차지하였다. 현재 PDA로 구현되어 있는 시스템을 휴대폰과 연동하여 발신자 표시 기능 (CallerID) 또는 VMS(Vibrotactile Message Service) 기능을 제공하여 많은 사람들이 사용할 수 있는 시스템으로 개발할 예정이다.
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