초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구과제의 목표는 햅틱스 기술을 사용하여 인간의 감각운동 기능을 모델링하고 학습자에게 전수하는 기술을 연구 및 개발하는 것이다.
구체적으로, (1)절차적, 연속적, 복합적 기능으로 분류되는 각각의 감각운동 기능에 대해 전문 지식과 측정 데이터를 바탕으로 모델링하는 방법을 제시하고, (2) 모델링된 감각운동 기능을 햅틱 인터페이스를 이용해 학습자에게 효과적으로 전수하는 방법을 개발하며, (3) 이를 다양한 감각운동 기능에 대해 적용함으로써 제안하는 햅틱스 기반 감각운동 기능 모델링 및 전수 방법론의

연구의 목적 및 내용
본 연구과제의 목표는 햅틱스 기술을 사용하여 인간의 감각운동 기능을 모델링하고 학습자에게 전수하는 기술을 연구 및 개발하는 것이다.
구체적으로, (1)절차적, 연속적, 복합적 기능으로 분류되는 각각의 감각운동 기능에 대해 전문 지식과 측정 데이터를 바탕으로 모델링하는 방법을 제시하고, (2) 모델링된 감각운동 기능을 햅틱 인터페이스를 이용해 학습자에게 효과적으로 전수하는 방법을 개발하며, (3) 이를 다양한 감각운동 기능에 대해 적용함으로써 제안하는 햅틱스 기반 감각운동 기능 모델링 및 전수 방법론의 효용성을 정량적, 정성적으로 평가하여, (4) 이러한 과정 및 경험을 통한 체계적인 연구방법론을 정립하는 것을 세부 목표로 한다.
연구결과
● 1단계(초반 3년 – 경험 축적기): 제품 조립 기능, 드럼 연주 기능, 자동차 운전 기능 등 다양한 종류의 감각운동 기능을 대상으로 연구를 진행하였다. (1) 각 운동기능의 특성과 복잡도에 따라 절차적, 연속적, 또는 복합적 기능 모델을 사용하여 표현하는 방법을 연구하였다. (2) 기능 모델을 학습자에게 전수하기 위하여 햅틱 유도, 햅틱 방해, 점진적 햅틱 방해, 혼합 햅틱 도움 등 다양한 햅틱스 기반 감각운동 기능 전수방법을 고안 혹은 적용하였다. (3) 기능 전수 시스템을 개발하고 전수 성능을 정량적, 정성적으로 비교함으로써 효과적인 햅틱 기반 감각운동 기능 전수를 위한 방법론과 가이드라인을 확립하고자 노력하였다. 매년 유사한 과정을 다른 기능에 대해 반복하여 2단계의 운전 기능 모델링 및 전수의 집중적인 연구를 위한 이론적, 경험적 바탕을 마련하였다.
● 2단계(후반 2년 – 역량 집중기): 1단계 연구를 바탕으로 종합적인 자동차 운전기능 전수를 위한 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 개발 및 구축하는데 역량을 집중하였다. 개발한 시스템은 힘과 진동 등 다양한 형태의 햅틱 피드백을 효과적으로 제시할 수 있으며, 실제 차량으로 연습이 불가능한 위험 상황에서의 운전 기술 교육에 특히 효과적일 것으로 기대된다.
연구결과의 활용계획
● 기술적 가치: 본 연구에서 제시한 감각운동 기능 모델링 방법은 학습자의 숙련도나 기능 수행능력을 평가하기 위한 객관적 척도로도 사용할 수 있다. 이를 이용하면 전문가와 학습자의 기능 차이를 정량적으로 파악하고, 이에 대한 구체적인 기능 향상 전략을 수립하는데 효과적인 교육 보조 수단으로 활용이 가능하다.
● 학문적 가치: 본 연구에서 처음 제시한 햅틱 방해와 혼합 햅틱 도움 등의 기능 전수 방식은 기존의 방법보다 우수한 성능을 보였으며, 기존의 햅틱 기능 전수 시스템에 쉽게 적용이 가능하다. 또한 제시한 방법론은 시각, 청각 등 다른 감각에 기반한 기능교육 연구 분야로 접목이 가능하여 다양한 후속 연구가 기대된다.
● 경제적/산업적 가치: 본 연구의 결과는 운전교육, 직업교육, 재활치료, 운동교육 등 감각운동 기능의 교육이 요구되는 여러 분야에서 응용이 가능하다.

Abstract ▼

Purpose&contents
This project aims to establish a methodology for human sensory-motor skill
modeling and its transfer to the learner via the sense of touch. More specifically, we (1) propose modeling methods for the three categories (procedural, continuous, and complex) of skills based on expe

Purpose&contents
This project aims to establish a methodology for human sensory-motor skill
modeling and its transfer to the learner via the sense of touch. More specifically, we (1) propose modeling methods for the three categories (procedural, continuous, and complex) of skills based on experts' knowledge and performance data, (2) develop effective transfer methods for the modeled skills using haptic interfaces, (3) apply the haptic skill modeling and transfer methods to various sensory-motor skills and evaluate their effectiveness, and (4) finally establish a systematic methodology of skill modeling and transfer.
Result
● Period 1 (first 3 years – basic research): We researched various sensory-motor skills including product manufacturing, drum playing, and vehicle driving. (1) Procedural, continuous, and complex models were devised, and each skill was modeled by one of the three models considering its characteristic and complexity. (2) Various haptic skill transfer methods including haptic guidance, haptic disturbance, progressive haptic disturbance were proposed to teach the modeled skills to the learner. (3) For each skill, a skill transfer system was constructed, and the proposed skill transfer methods were compared via a user experiment. Through this period, we could obtain theoretical knowledge and empirical guidelines for effective sensory-motor skill modeling and haptic skill transfer, which are essential for the advanced research at Period 2.
● Period 2 (last 2 years – advanced research): Based on the knowledge and experience obtained from Period 1, in this period, we focused on developing hardware and software systems for comprehensive driving skill modeling and transfer. The developed system can provide force and vibrotactile feedbacks to promote skill learning, and it is considered to be useful especially in teaching driving skills that are unable or dangerous to teach in real driving situations.
Expected Contribution
● Technical contribution: As well as skill modeling, the modeling method proposed in this project can also be used as a quantitative measure of skill expertness. This can benefit to grasp the "weak point" of the learner in comparison to the experts and to establish a specific teaching strategy for learning improvement.
● Academic contribution: The haptic disturbance and mixed haptic guidance methods, which first introduced in this project and proven to have better educational efficacy, can easily be adopted to existing touch-based learning systems. Also, the methods can be extended to other sensory modalities such as vision or hearing, promoting various applications and further research.
● Economic/Industrial contribution: The results of this project can be applied to various application areas that require sensory-motor skill learning such as driver education, occupational education, rehabilitation.

목차 Contents

• 도약연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 75
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 77
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 78
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 79
• 8. 참고문헌 ... 80
• 9. 연구성과 ... 83
• 10. 기타사항 ... 103