선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해 결하고자 가상현실 기반 운동 시스템을 구현하고 사용자가 정확한 운동 자세를 취 할 수 있도록 도움을 주는 효과적인 피드백 방법을 제 안하였다. 스쿼트(squat), 런지(lunge), 브릿지(bridge) 총 3가지의 코어 강화 운동을 선택하였으며 정확한 자세에서 벗어날 경우, 시각및 촉각 피 드백을 사용자에 게 제 공하여 정확한 자세를 취 할 수 있도록 하였다.
- 본 논문은 가상현실 환경에서 운동을 하는 사용자에게 정확한 자세를 취 할 수 있도록 피 드백을 제공하는 시스템 을 소 개 한다. Figure 4에 제시된 것과 같이 스쿼트, 런지, 브릿지의 총 3가지 코어 운동 자세를 대상으로 하였으며, 정확한 자세를 취할 수 있도록 시각 피드백과 촉각(진동) 피드백을 사용자에게 제공한다.
- 본 연구는 정확한 운동자세로 코어 운동을 할 수 있도록 시각 및 촉각 피드백을 제공하는 코어 운동 가상현실을 구현하고, 피드 백의 유무와 방식 에 따라 정확한 자세 를 취 하는데 효과가 있는지 분석하기 위하여 사용자실 험을수행하였다.
가설 설정
- 같。], 발과 허리의 위치를 측정해야 하지만, 시작 시 올바른 지점에 발을 위치시키면 반복 수행을 하는 과정에서 발의 위치가 바뀌지 않는다. 따라서 발의 위치에 대한오차를측정하지 않았으며, 허 리의 위치 오차를 측정하였다.
제안 방법
- [1 기에서는 시각 효과와 플레이 연출, 진동에 의한 타격감을 구현하여 가상현실 야구 게임을 구현하고 사용자의 몰입도에 대해 실험하였다. 실험 결과 위의 세 가지 요소는 현실감을 높이는 데 기여한것으로평가되 었고특히 촉각피드백의 구현은 가상현실 콘텐츠의 필수 요소임을 확인할 수 있었다.
- 할 수 있는 Vive 트래 커。ive tracker)를 허 리와 양 발에 부착하여 머리, 양 손, 허리, 양 발의 위치를 트래킹하고, 역기구학 (inverse kinematics)을 적용하여 신체의 자세를 추적한다. (Figure 7).
- 4에 기술된 것과 같。], 발과 허리의 위치를 측정해야 하지만, 시작 시 올바른 지점에 발을 위치시키면 반복 수행을 하는 과정에서 발의 위치가 바뀌지 않는다. 따라서 발의 위치에 대한오차를측정하지 않았으며, 허 리의 위치 오차를 측정하였다. 실제로도 스쿼트, 런지, 브릿지 운동은 허리 및 골반의 위치를 정확하게 하는 것이 가장 중요하다.
- 각 5회 씩 수행 하도록 하였다. 매 시 행마다 최 종 자세에서 사용자 자세와 기준 자세의 오차 거리 를 측정 하고, 시 작 자세 에 서 최종자세를 취하는 시간을 기록하여 결과를 분석하였다.
- VRChatU이과 같은 애플리케이션에서는 풀 바디 트래킹으로 댄스 시범을 보이는 사용자를 쉽게 만날수 있다. 본 논문에서는 Vive의 풀 바디 트래킹을 사용자 자세 측정 기술로 채택하고 정확한운동자세를측정하기 위해 기존조합에 한개의 트래커를 더 추가하여 허 리에 부착하였다.
- 본 연구에서는 각 자세들의 특성에 따라 시 각정보로 오차를 판별할 수 없는 경우를 고려하여 촉각 피 드백을 활용하였다. 가상현실에서는 다양한 방식으로 촉감 정보를 활용하는데 관련된연구들을 소개 한다.
- 스쿼트(squat), 런지(lunge), 브릿지(bridge) 총 3가지의 코어 강화 운동을 선택하였으며 정확한 자세에서 벗어날 경우, 시각및 촉각 피 드백을 사용자에 게 제 공하여 정확한 자세를 취 할 수 있도록 하였다. 사용자 실험을 통하여 시스템에서 제공한 피드백 이 정확한 운동을 하는데 효과가 있는지를 분석하여 그 효용성을 평 가한다. 본 연구 결과가활용되어 효과적인 피드백을 제공하는 가상현실 운동 시스템 이 개 발된다면, 정확한 운동 자세를 통해 최대한의 운동 효과를 이끌어 내어 바쁜 현대인의 건강증진에 도움이 될 것으로 기대된다.
- 사용자가3.2에 기술한위치에 가상현실 장치를 부착하고 목표 자세를 취하면, 센서의 위 치와사용자 맞춤 기준 자세에서 대응되는 위치의 차이를 통해 자세의 정확도를 측정한다. Figure 8 은 스쿼드, 런지, 브릿지 운동에서 위치 정확도를 측정하는 신체 부분을 표시한 것이다.
- 스쿼트(squat), 런지(lunge), 브릿지(bridge) 총 3가지의 코어 강화 운동을 선택하였으며 정확한 자세에서 벗어날 경우, 시각및 촉각 피 드백을 사용자에 게 제 공하여 정확한 자세를 취 할 수 있도록 하였다. 사용자 실험을 통하여 시스템에서 제공한 피드백 이 정확한 운동을 하는데 효과가 있는지를 분석하여 그 효용성을 평 가한다.
- 실험은 총 4가지 방식으로 진행하였다. 시각 및 촉각 피드백 없이 가이드의 자세를 보고 따라하는 방식, 시각 피드백만 제공하는 방식, 촉각 피드백만 제공하는 방식, 마지막으로 시각 및 촉각 피드백을 동시에 제공하는 방식으로 진행하였다.
- 실험 대상자는 VR 경험 이 어느정도 있는 20대 성 인 4명을 대상으로 하였고, 스쿼트, 런지, 브릿지를4가지 피드백 방식에 따라 각 5회 씩 수행 하도록 하였다. 매 시 행마다 최 종 자세에서 사용자 자세와 기준 자세의 오차 거리 를 측정 하고, 시 작 자세 에 서 최종자세를 취하는 시간을 기록하여 결과를 분석하였다.
- 게임을 개발하였다. 실험은 생존자를 구출하는 과정에서 벽과의 충돌을 감지하여 촉각 피드백을 진동이나 힘으로 주었다. 피드백이 없이 플레이한 경우에 비해 피드백이 있는 경우 구출 시간 및 실수가 감소하였다.
- 실험은 총 4가지 방식으로 진행하였다. 시각 및 촉각 피드백 없이 가이드의 자세를 보고 따라하는 방식, 시각 피드백만 제공하는 방식, 촉각 피드백만 제공하는 방식, 마지막으로 시각 및 촉각 피드백을 동시에 제공하는 방식으로 진행하였다.
- 악기를 연주할 때의 느낌을 살리기 위해 촉감 장치(hapticdevice) 를 악기마다 부착하여 실험하였으며 실험자들은 곡을 합주하고 느낀 전반적인 만족도를 설문으로 응답하였다. 설문조사에 결과로 촉각 피드백에 대해 긍정적 인 반응을 보였다.
- 자신의 아바타를 보며 운동을 한다. 운동 동작 분석은 시상 축, 관상축, 수직축의 3가지 방향에서 일어나는 움직임을 평가할 수 있도록 설계하였고 시각적 피드백의 유/무에 따라 동작 오차가 줄어드는지에 대해 실험하였다. 실험 결과 시상 축과 관상축운동은시 각적 피드백을제시한 경우움직 임의 오차가 감소하였고 수직축의 운동은 오차가 줄어드는 결과를 얻지 못하였다.
대상 데이터
- 한다. Figure 4에 제시된 것과 같이 스쿼트, 런지, 브릿지의 총 3가지 코어 운동 자세를 대상으로 하였으며, 정확한 자세를 취할 수 있도록 시각 피드백과 촉각(진동) 피드백을 사용자에게 제공한다.
- 본 실험에서 사용된 진동 하드웨어는 아두이노 우노를 기반으로 소형 코어리스 진동모터를 이용하여 제작하였다. 운동에 활용되 기 위해서는 무선 통신, 실시간통신이 필수적이므로 블루투스 통신 모듈(HC-06 모듈)을 사용하였다.
- 본 연구에서는 HTC Vive Pro 가상현실 장비를 사용하였다. 일반적인 가상현실 장비에 포함되는 헤드마운티드 디스플레이 (Head-mounted display; HMD)와 양손에 쥐 는 컨트롤러 (Hand- h이d controller) 이외 에도 신체 나 물체에 부착하여 위치 트래 킹을 할 수 있는 Vive 트래 커。ive tracker)를 허 리와 양 발에 부착하여 머리, 양 손, 허리, 양 발의 위치를 트래킹하고, 역기구학 (inverse kinematics)을 적용하여 신체의 자세를 추적 실험 시스템은 Unity 3D 2019.2.17fl 엔진과 SteamVR 플러그 인을 사용하여 개발하였으며, 가상현실 장비는 HTC Vive Pro를 사용하였다.
성능/효과
- 설문조사에 결과로 촉각 피드백에 대해 긍정적 인 반응을 보였다. 가상 악기를 연주할 때 촉각 피드백은 악기 연주에 대한 입력 확신을 줄 수 있음을 확인하였다.
- 95%까지 줄어들었다. 런지의 경우에도 피드백이 없는 경우에 허리 위치의 오차 거리 가 8.27 cm이 었으나, 시 각 피드백 이 제공된 경우에 5.05 cm, 촉각 피드백 이 제공된 경우에 4.77 cm로 오차 거리 가 감소하였으며, 시 각과촉각의 다중 양식 피드백 이 제공된 경우에 오차 거 리는 2.87 cm까지 감소하여 정확도가 크게 향상되었다. 반면에 브릿지는 피드백의 효과가 크지 않았는데, 스쿼트와 런지동작처 럼 허 리의 위치 가 많이 틀어 질 수 있는 자세 에 비해 브릿지는 허리를 상하로 움직이는 단순한동작으로 피드백이 없는 상황에서도 허리 위치를 비교적 정확하게 잡을 수 있었기 때문이 다.
- 느낄 수 있도록 진동을 발생하였다. 몰입 감과 현실감을 분석하기 위한 설문 결과, 간단한 촉감 시스템으로도 기존의 상호작용보다 높은 몰입감을 제공할 수 있음을 보였다.
- 또한 가속도 센서와 자이로센서를 내장한 레그스트랩을 다리에 부착하여 제자리 걸음이나 무릎을 굽혔다 펴는 등의 하반신 움직 임을 인식한다. 사용자는 링 콘과 레그스트랩으로 전신운동을 하면서 운동 시간과 소비 칼로리, 트레이닝 성과등운동결과를 얻을 수 있다.
- 악기를 연주할 때의 느낌을 살리기 위해 촉감 장치(hapticdevice) 를 악기마다 부착하여 실험하였으며 실험자들은 곡을 합주하고 느낀 전반적인 만족도를 설문으로 응답하였다. 설문조사에 결과로 촉각 피드백에 대해 긍정적 인 반응을 보였다. 가상 악기를 연주할 때 촉각 피드백은 악기 연주에 대한 입력 확신을 줄 수 있음을 확인하였다.
- 스쿼트와 런지 운동의 경우 유의 미한 결과로 피드백이 없는 경우 보다 시각이나촉각 피드백의 단일 양식 피드백을 제공하는 경우가 효과적 이 었고 시 각과 촉각의 다중 양식 피드백을 제공한 경우 더 좋은 자세 교정 효과를보여주었다.
- 스쿼트의 경우, 피드백이 없는 경우에 허리 위치의 평균 오차 거리가 10.64 cm이었으나, 시각 피드백이 제공된 경우에 5.19 cm, 촉각 피드백이 제공된 경우에 6.17cm로 오차 거리가 감소하였으며, 시각과촉각의 다중 양식 피드백이 제공된 경우에 오차 거 리는 3.40 cm까지 감소하여 정확도가 크게 향상되 었다. 피드백이 없는 경우의 오차 거 리를 기준으로 비교할때, 시각과 촉각의 다중 양식 피드백에서는 오차 거 리는 31.
- 운동 동작 분석은 시상 축, 관상축, 수직축의 3가지 방향에서 일어나는 움직임을 평가할 수 있도록 설계하였고 시각적 피드백의 유/무에 따라 동작 오차가 줄어드는지에 대해 실험하였다. 실험 결과 시상 축과 관상축운동은시 각적 피드백을제시한 경우움직 임의 오차가 감소하였고 수직축의 운동은 오차가 줄어드는 결과를 얻지 못하였다.
- 실험하였다. 실험 결과 위의 세 가지 요소는 현실감을 높이는 데 기여한것으로평가되 었고특히 촉각피드백의 구현은 가상현실 콘텐츠의 필수 요소임을 확인할 수 있었다.
- 성능이 향상되는지에 대한분석을 하였다. 외과 레지던트를 대상으로 촉각 피드백을 제공하는 훈련을 먼저 받고 제공하지 않는 훈련을 나중에 받은 그룹과, 반대로 촉각 피드백을 제공하지 않는 훈련을 먼저 받고 제공하는 훈련을 나중에 받은 그룹을 비교하였는데, 훈련을 마친 이후 평가에서 촉각 피드백을 제공하는 훈련을 먼저 받은 그룹이 훨씬 높은 평가를 받았다. 이는 수술 시뮬레 이터 훈련에서 기술을 습득하는데 초기 단계에 촉각 피드백을 활용하는 것이 매우 효과적 이라는 것을 보여준다.
- 피드백이 없이 플레이한 경우에 비해 피드백이 있는 경우 구출 시간 및 실수가 감소하였다. 이 결과를 통해 가상환경에서 촉각 피드백이 절차를 배우는 교육 프로그램에서 피 험자의 오류의 수를 줄이 는데 효과적 이 라는 결론을 내 렸다.
후속연구
- 캡쳐 시스템을 활용할 계획이다. 또한복잡하고 역동적인 운동 자세를 대상으로 더욱 정교한 방식의 피드백을 설계하고 적용하여, 자세 교정 효과를 높이는 방법에 대해 연구를 수행할 계획이다.본연구의 결과는운동뿐만 아니라재활이나 일상 생활의 자세 교정을위해서도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 사용자 실험을 통하여 시스템에서 제공한 피드백 이 정확한 운동을 하는데 효과가 있는지를 분석하여 그 효용성을 평 가한다. 본 연구 결과가활용되어 효과적인 피드백을 제공하는 가상현실 운동 시스템 이 개 발된다면, 정확한 운동 자세를 통해 최대한의 운동 효과를 이끌어 내어 바쁜 현대인의 건강증진에 도움이 될 것으로 기대된다.
- 또한복잡하고 역동적인 운동 자세를 대상으로 더욱 정교한 방식의 피드백을 설계하고 적용하여, 자세 교정 효과를 높이는 방법에 대해 연구를 수행할 계획이다.본연구의 결과는운동뿐만 아니라재활이나 일상 생활의 자세 교정을위해서도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 향후에는 사용자의 자세를 보다 정확하게 측정 하기 위 하여 모션 캡쳐 시스템을 활용할 계획이다. 또한복잡하고 역동적인 운동 자세를 대상으로 더욱 정교한 방식의 피드백을 설계하고 적용하여, 자세 교정 효과를 높이는 방법에 대해 연구를 수행할 계획이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.