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문제 정의
- 이와 같이 미래형 컴퓨터 인터페이스중 현재의 마우스를 인간의 손으로 대체할 수 있도록 본 연구에서는 블루투스 기반 무선 환경 에서 자이로센서를 이용하여 개발한 글로브형 무선 마우스의 요소기술에 대하여 소개하고자 한다.
제안 방법
- 따라서 손의 움직임 변화량과 실제 마우스 이동 변화량과 거의 동일하도록 하기 위하여 미세한 센서 신호를 증폭할 필요성이 있었다. 4.8°정도 해당되는 값이 디지털 1의 값에 해당되기 때문에 디지털 값을 이용해서는 센서 신호를 증폭할 수가 없어서 디지털로 변환되기 전인 아날로그 신호를 증폭하기 위하여 0PAM侣를 이용해 센서 신호를 증폭하였다.
- 글로브형 마우스의 센서 모듈에서는 2개의 자이로 센서를 이용하여 손의 움직임을 분석하였으며, 마우스 클릭 이 벤트를 처리 하기 위해 Tact 스위치를 사용하였다. 손의 움직 임 또는 마우스 클릭 정 보는 PC의 USB 포트에 연결되는 USB 마우스 모듈로 무선으로 전송된다.
- 센서잡음 처리방법 역시 아날로그적인 방법과 디지털적인 방법 두 가지 방법이 있다. 디지털적으로 잡음을 해결하는 방법은 샘플링 주파수를 높여서 단위 시간당 많은 샘플을 취득하고 취득 한 샘플을 일정 개수만큼 모아서 평균을 취 한 방법을 사용하였다. 따라서 중간 중간에 많이 튀는 센서 전압을 좀 더 완만하게 처리 할 수 있었다.
- USB는 호스트 및 단말장치로 구분되어짐에 따라 어떠한 컨트롤러를 사용해야 되는지가 결정되어지는데, 이번에 구상한USB장치는 컴퓨터상에 연결되어지기 때문에 슬래이브 장치가 되고 필연적 으로 PC가 호스트 장치 가 된다. 따라서 슬래이브장치 로서 USB 통신을 할 수 있도록 해주는 필 립스사의 PDIUSBD12 컨트롤러를 사용하고자 한다. 단, 내부에 프로세서가 없기 때문에 별도의 컨트롤러를 추가하여 [그림6]과 같이 인터페이스를 구축해 주어야 한다.
- 본 연구에서 사용한 모션 인식 장치는 손에 탈, 부착을 해 야 하는 장치 이 므로 장시간 손에 부착시 에도 손에 무리가 가지 않도록 사람의 손에 착용이 용이한 장갑형태로 제작하였으며 손의 모션 인식을 위하여 자이로 센서를 이용하였고 손의 움직 임 데이터는 마우스 커서의 이동 좌표로 변환되어 마우스 역할을 한다. 장갑에 달린 센서와 컴퓨터 서버와의 연결은 블루투스 통신을 이용하여 움직임이 자유롭도록 무선화 하였고 이들 기기들 간의 연결을 위하여 USB형 태 의 마우스 동글을 제작하였다.
- 센서 모듈과 USB 마우스 인터페이스와의 데이터 전송은 우선적으로 근거리 네트워크에 적합한 블루투스 통신을 사용하였다. 블루투스 통신은 마우스 데이터와 같이 비교적 정보의 양이 적으면서 반경 10m 거리의 기기 간에 통신하기 에 적합한 통신방식이다.
- Atmega8은 최대 8MHz 클럭을 입력해 사용할 수 있다. 이번에 사용한 방법은 PCB에 실장 시 크리 스털이나 오실레이터를 사용했을 때 불필요하게 사용되는 부품의 사용을 줄이고 전체 PCB 크기를 줄이고자 Atmega8의 내부 발진기를 사용하기로 하였다. PCB설계 완료 후 부품을 실장하고 실제 테스트한 결과 상당한문제점을 발견할 수 있었다.
- 좌표로 변환되어 마우스 역할을 한다. 장갑에 달린 센서와 컴퓨터 서버와의 연결은 블루투스 통신을 이용하여 움직임이 자유롭도록 무선화 하였고 이들 기기들 간의 연결을 위하여 USB형 태 의 마우스 동글을 제작하였다. 개발한 시제품은 게임이나 가상현실 환경에 응용할 수 있는 사용자 입력 장치로서의 가능성을 보여주었다.
대상 데이터
- 그리고 센서 모듈과 마찬가지 로, USB 컨트롤러 제어및 데이터 처리를 위해 Atmega8 마이크로 컨트롤러를 사용하고, 블루투스 통신을 위한 Acode300 모듈을 사용한다. USB 모듈은 센서 모듈에 비해 비교적 간단한 회로로 구성되어 있다.
- 본 연구에 사용한 블루투스 모듈은 Acode300이며 [그림8]과 같이 인터페이스를 구성한다. 즉 센서 모듈의 MCU에 서 처리 된 데 이 터 를 시 리 얼 통신을 통해 블루투스 모듈로 전송하면 블루투스 모듈은 무선으로 USB 마우스 모듈측의 블루투스 모듈로 데이터를 전송하게 되고 수신받은 데이터는 다시 시리얼 통신을 통해서 USB 마우스 모듈의 MCU로 데이터를 전달하게 된다.
- 이번 센서 모듈에는 2차원상의 X축과 Y축 회 전양 측정을 위한 두 개의 자이로 센서가 필요하고, 두 센서에서 출력 되는 전압 증폭을 위한 AD8022 Dual OP AMP를 내장하였다. 증폭된 전압은 ATmega8 마이크로 컨트롤러의 ADC 입력단으로 입력되어 A/D 컨버팅되어 디지털 데 이 터 로 변환된다.
- 이번 연구에 활용할 자이로 센서는 무라타사에서 개발한 1축 자이로 센서인 ENC-03M 계열이다. 이 자이로 센서는 각속도에 의한출력전압이 0.
성능/효과
- 이번에 사용한 방법은 PCB에 실장 시 크리 스털이나 오실레이터를 사용했을 때 불필요하게 사용되는 부품의 사용을 줄이고 전체 PCB 크기를 줄이고자 Atmega8의 내부 발진기를 사용하기로 하였다. PCB설계 완료 후 부품을 실장하고 실제 테스트한 결과 상당한문제점을 발견할 수 있었다. 내부 RC 발진기 의 성 능이 온도와 입력 전압에 의해 생성되는 주파수가 틀려지는 현상이 발생하였다.
- 장갑에 달린 센서와 컴퓨터 서버와의 연결은 블루투스 통신을 이용하여 움직임이 자유롭도록 무선화 하였고 이들 기기들 간의 연결을 위하여 USB형 태 의 마우스 동글을 제작하였다. 개발한 시제품은 게임이나 가상현실 환경에 응용할 수 있는 사용자 입력 장치로서의 가능성을 보여주었다.
- 1축 자이로 센서인 ENC-03M 계열이다. 이 자이로 센서는 각속도에 의한출력전압이 0.67mV/deg/sec로 낮은 편이지만 2축으로 구성할 때 PCB에 실장하기 좋은 형태로 센서축이 구성되어 적용이 적합하다고 판단하였다.
- 이후에 Atmega8 데이터 쉬트를 통해 해결책을 찾을 수 있었는데 내부발진기를사용했을 때 설정한 클럭 주파수가 입력 전압 및 온도에 의해 영향을 받아 틀려지는 값을 내부 레지스터 값을 이용해서 정확하게 맞출 수 있었다.
후속연구
- 향후 도래할 새로운 디지털 환경을 구현하는 유비쿼터스 체계에서는 사용되는 지능형 단말기에 보다 사용자 친화적인 인터페이스를 적용해야하며 단말기를 휴대한 상태에서도 사용자의 행동에 방해가되지 않는 착용형 인터페이스나 주위에 편재되어 있는 장치들이 사용자의 상황에 적응적으로 반응하는 편재형 인터페이스를 지향하게 된다는 점을 감안하였을 때 본 연구 결과가 이러한 수요에 크게 부응할 수 있으리라 기대한다.
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