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시각 - 촉각 일치된 마중형 햅틱 제시 시스템의 사용자 평가
User Evaluation of Encountered Type Haptic System with Visual-Haptic Co-location 원문보기

한국HCI학회논문지 = Journal of the HCI Society of Korea, v.14 no.2, 2019년, pp.13 - 20  

차백동 (광주과학기술원 기계공학부) ,  배유성 (광주과학기술원 기계공학부) ,  최원일 (GIST대학 기초학부) ,  류제하 (광주과학기술원 기계공학부)

초록
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산업안전을 위한 가상훈련시스템들 중 마중형 햅틱 제시 시스템에서는 가상 및 실제 물체 사이의 자연스러운 상호 작용을 위해 시각-촉각 일치가 필요하며 이를 위해 캘리브레이션이 수행된다. 본 논문에서는 어느 정도의 시각-촉각 일치를 구현한 몰입형 VR 햅틱 시스템의 사용자 평가를 수행하였다. 평가의 목표는 실제 및 가상환경에서 수행하는 일정한 과업들에 대해 두 환경에 대한 사용자 성능 (반응시간 및 거리 정확도)이 크게 다르지 않다는 것을 보이는 것이다. 사용자 평가 결과는 반응 시간에서 통계적으로 유의한 차이가 보이지만 절대 차이는 1초 미만이며 거리 정확도는 가상 환경과 실제 환경 간에 차이가 없는 것을 보여준다. 따라서 개발된 햅틱가상훈련시스템은 값비싼 실제 환경을 대신하여 저렴하게 산업안전 훈련을 할 수 있다고 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For encountered haptic display systems among the virtual training systems for industrial safety, visual-haptic co-location is required for natural interaction between virtual and real objects. In this paper, we performed the user evaluation of the immersive VR haptic system which implement some leve...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 가상 환경에서 사용자가 마중형 햅틱 시스템을 사용할 때, cm 수준의 시각-촉각 일치 오류가 있을 때 사용자의 두 가지 성능 즉, 반응 시간 (Reaction Time: RT) 및 거리 정확도 (Distnace Accuracy: Distance)가 얼마나 영향을 받는 지에 대한 연구를 수행하였다. 수행된 교정의 목적은 가상 환경의 시각정보가 실제 환경의 촉각정보와 일치하도록 하는 것이다.
  • 하지만 구현된 시각-촉감 일치가 시각 디스플레이의 한계로 오차가 발생할 수밖에 없는 하드웨어적 문제 있다. 본 논문에서는 시각 -촉각 일치 구현에 오차가 있음에도 불구하고, 실제 훈련 환경을 모방한 가상현실 훈련에서 사용자의 수행능력 평가를 통해 가상 현실 훈련이 실제 훈련을 대체할 수 있는 가능성에 대해 탐구하였다.
  • 본 논문은 시각-촉각 오차가 존재하는 가상 환경과 시각-촉각 오차가 없는 실제 환경에서의 사용자의 조작 성능을 비교함으로써 시각-촉각 오차가 미치는 영향을 관찰하고자, 이에 대한 두 가지 실험을 제시하였다. 실험 1에서 사용자는 버튼 누름 과업을 수행하고 실험 2에서는 핸들 돌리기 과업을 수행하였다.
  • 또한 과업을 수행할 때 서서하거나 앉아서 하는 경우와 같이 사용자의 자세에 대한 영향도 같이 연구하였다. 즉 시각-촉각 일치 오차에 따른 과업수행시간과 위치오차를 측정함으로써 마중형 촉각 제시 시스템에 대한 보정 오차의 영향을 정량적으로 밝혀내고자 하였다.

가설 설정

  • 이 평가에 참여한 소수의 참가자는 처음 가상 시스템을 만났다. 가상 현실에서의 움직임에 익숙하지 않은 참가자는 평가 결과에 상당한 영향을 미쳤을 것이다. 그러나 이 점을 고려함에도 불구하고, 개발된 보정 방법은 가상 환경이 포함된 마중형 촉각 제시 시스템에서 충분한 수준의 시각 - 촉각 일치를 구현하는 것으로 생각된다.
  • 개발된 촉각 제시 장치와 같이 시각정보와 촉각정보가 함께 제공되는 경우 시각과 햅틱의 일치는 매우 중요하다. 두 감각 사이의 불일치는 몰입을 방해하며 사용자의 수행 능력을 감소시킨다. 높은 일관성을 가지고 시각-촉각 일치를 구현하려면 효율적이고 정확한 보정(Calibration)과정이 필요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
VR과 AR의 차이점은 무엇인가? 가상현실(Virtual Reality, VR), 증강 현실(Augmented Reality, AR), 증강 가상(Augmented Virtuality), 및 혼합 현실 (Mixed Reality, MR)은 사용자가 실제처럼 경험하고 상호 작용할 수 있는 인공 환경을 생성하는 기술이다[15]. VR은 오롯이 가상 환경으로 구성되는 반면 AR은 가상 요소를 실제 공간에 중첩하는 기술을 말한다. AV는 가상환경에 실제 요소 (예: 만질 수 있는 햅틱 물체)를 증강시키는 것이고 MR은 VR과 AR의 중간에 속한 개념이다.
사용자가 실제처럼 경험하고 상호 작용할 수 있는 인공 환경을 생성하는 기술에는 무엇이 있는가? 가상현실(Virtual Reality, VR), 증강 현실(Augmented Reality, AR), 증강 가상(Augmented Virtuality), 및 혼합 현실 (Mixed Reality, MR)은 사용자가 실제처럼 경험하고 상호 작용할 수 있는 인공 환경을 생성하는 기술이다[15]. VR은 오롯이 가상 환경으로 구성되는 반면 AR은 가상 요소를 실제 공간에 중첩하는 기술을 말한다.
마중형 촉각 제시 시스 템은 어떠한 방식인가? 이에 대한 대안으로 연구된 것이 마중형 촉각 제시 시스 템이다[4]. 이 장치는 사용자가 가상 환경을 경험하는 동안에, 촉각정보의 제시가 필요한 순간에만 실제 대상 물체를 로봇 등을 이용하여 손, 팔 등에 가져다주어 그 물체를 사용자와 접촉할 수 있는 방식이다.
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