초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
ㅇ 최종목표
- 초음파 위상 배열 기술과 시간 기반 진폭 변조 기술을 이용하여 Air(허공) 특정 위치(Focus Point)에 촉각 진동을 제공하는 장치를 개발하여 차량용 운전자 제스처 입력 인터페이스에 영상이 아니라 실제 터치의 촉각 피드백을 적용하여 운전자 제스처 정확도와 활용성을 높이기 위한 비접촉 햅틱 피드백 차량용 제스처 플랫폼을 개발
전체 내용
ㅇ 개발 결과물
- 비접촉 햅틱 피드백 차량용 제스처 HW 시작품
- 3D-카메라 연동 피드백/제스처 동기

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
ㅇ 최종목표
- 초음파 위상 배열 기술과 시간 기반 진폭 변조 기술을 이용하여 Air(허공) 특정 위치(Focus Point)에 촉각 진동을 제공하는 장치를 개발하여 차량용 운전자 제스처 입력 인터페이스에 영상이 아니라 실제 터치의 촉각 피드백을 적용하여 운전자 제스처 정확도와 활용성을 높이기 위한 비접촉 햅틱 피드백 차량용 제스처 플랫폼을 개발
전체 내용
ㅇ 개발 결과물
- 비접촉 햅틱 피드백 차량용 제스처 HW 시작품
- 3D-카메라 연동 피드백/제스처 동기화 알고리즘
- 딥러닝 기반 손 위치 및 제스처 인식 알고리즘
- 비접촉 햅틱 기반 차량용 제스처 UX/UI
ㅇ 주요 기능(또는 규격)
- 초음파 중첩 시공간 변조 초음파 햅틱 기능
- 초음파 중첩 진폭 변조 기반 초음파 햅틱 기능
- 다양한 비접촉 촉각 패턴 (Shape) 재생 기능
- 운전자 선택 제스처 맵핑 서비스 및 기능별 촉각 패턴 설정 기능
- 3D 카메라 연동 초음파 햅틱 동기화 및 캘리브레이션 기능
- 비접촉 햅틱 초음파 발생 영역을 통한 제스처 인식 가능 영역 알림 기능
- 다양한 비접촉 촉각 패턴 (Shape) 재생 및 운전자별 햅틱 강/약 조절 기능
- 딥러닝 CNN 모델 기반 손 인식 및 위치 검출 기능
- 저차원 딥러닝 모델 기반 임베디드 운전자 제스처 인식 기능
- 비접촉 피드백 기반 운전자 사용성 중심 유니버설 제스처 UX/UI 가이드라인
- 비접촉 촉각 영역 (감지영역) - 200-500mm
- 차량용 CAN 인터페이스 및 차량운행정보/CID 연동 기능
- 딥러닝 기반 손 형태인식을 통한 사용자 구분과 구분에 따른 구별 서비스 제공
ㅇ 주요 성능치
- 햅틱위치정확도
: 초음파 중첩/변조를 통해 손에 진동을 느끼는 위치의 95% 정확도
- 햅틱인식영역
: 손으로 진동을 느끼는 영역은 초음파 Array 기반 200~500mm
- 햅틱지연시간
: 제스처 인식 후 300ms 이내에 손에 햅틱이 발생
- 햅틱패턴개수
: 총 5가지의 다양한 촉각 패턴을 재생
- 제스처정확도
: 비접촉 햅틱 피드백 기반 95% 이상 정확도
- 제스처만족도
: 비접촉 햅틱 유무에 따른 제스처 만족도 리커트척도 4.0 이상

1년차
(2단계)
목표
ㅇ 비접촉 햅틱 차량용 제스처 플랫폼 사용자 요구사항 분석 및 정의
ㅇ 3차원 초음파 햅틱 모듈 분석 및 적용
ㅇ ToF 카메라 연동 및 3D Depth 영상을 활용한 알고리즘 개발
ㅇ 딥러닝 기반 손 형태 및 제스처 인식 알고리즘 설계 및 개발
ㅇ 운전자 중심의 비접촉 햅틱 피드백 시나리오 개발 및 UX/UI 설계
내용
- 시스템 요구사항 명세서 작성
- 3차원 초음파 햅틱 동기화 제어 알고리즘 개발
- 비접촉 햅틱 피드백 장치 프로토타입 개발
- 딥러닝 기반 손 위치 검출 알고리즘 개발
- 딥러닝 기반 손 형태 인식 알고리즘 개발
- 비접촉 햅틱 피드백 운전자 UX/UI 개발
- 비접촉 햅틱 피드백 시나리오 개발

2년차
(2단계)
목표
ㅇ 개발성과 기반 비접촉 햅틱 차량용 제스처 플랫폼 개발
ㅇ 1차년도 개발 산출물을 이용한 개발품 고도화 진행
ㅇ 1차년도 사업화 추진 산출물을 이용한 사업화 진행
내용
- 요구사항명세 기반 시작품 개발
- 프로토타입 기반 햅틱 모듈 고도화
- 손인식 알고리즘 기반 제스처 인식 알고리즘 개발
- 비접촉 햅틱 기반 UX/UI 고도화
- 시스템 통합 단위 성능평가
- 제스처 인식 알고리즘 성능 검증
- 차량 시뮬레이터 기반 시스템 통합 평가

연구개발성과
ㅇ 정성적 연구개발 성과
- 요구사항 명세 기반 비접촉 햅틱 제스처 피드백 시작품 개발
- 1차년도 산출물인 프로토타입 기반 햅틱 모듈 고도화
- 손 인식 알고리즘 기반 제스처 인식 알고리즘 개발
- 비접촉 햅틱 제스처 피드백 시작품 기반 UX/UI 고도화
ㅇ 정량적 연구개발 성과
- 피드백 영역 내 비접촉 햅틱 초점 위치 정확도 96.7% 달성
- 햅틱 초점 인식 영역 500mm 달성
- 비접촉 햅틱 지연 시간 222ms 달성
- 비접촉 햅틱 패턴 개수 5개 달성
- 제스처 정확도 96.7% 달성
- 제스처 만족도 4.0 달성
ㅇ 사업화 추진실적
- 수요업체 프로토타입 검토회 진행
- 2021 DIFA 전시회 참석 및 기술홍보
- 사업화 매출
ㅇ 세부 정량적 연구개발 성과
- 특허출원 1건
- 매출 실적 32.455백만원 달성
- 고용 창출 5건
- 홍보활동 4건
- SW 등록 1건
- 기술문서 2건
- 시작품 제작 1건

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
ㅇ 시장 및 일자리 창출
- 해외 운전자 제스처 시스템 시장은 2020년 약 9,750억원로 형성하여 연평균 7%의 성장률로 2023년 약 131,395억원 시장으로 지속적으로 성장할 것으로 예상됨
- 본 과제의 결과물인 비접촉 햅틱 피드백 기술과 제스처 인식 기술은 Automotive 시장 뿐만 아니라 AR/가전 시장에서도 필요한 기술로 추가적인 다른 영역의 시장 진입이 가능
- 1단계~2단계 진행하면서 전체 5명 이상의 청년 고용을 진행하여 기구/HW/SW/디자인 개발 부분에 도움을 받을 수 있음
ㅇ 수출 증대 및 수입 대체
- 국내 차량 제스처 기술 연구가 확산되고 있는 시점에 해외 자동차업체들의 제품 유입을 방어하고 국내 부품업체들의 원천기술 내재화, 신뢰도 확보를 통해 수출시장을 개척할 것으로 기대됨
- 차량용 비접촉 햅틱 피드백 제스처 플랫폼 개발을 통하여 차량용 HVI 기술에 대한 선진국과의 기술격차를 해소하고 기술 국산화를 통하여 해외 기술에 대한 수입대체 효과가 있을 것으로 판단함
ㅇ 자동차 산업의 새로운 트리거 역할
- 기 양산된 차량용 IVI 수정을 최소화하면서 빠르게 제스처 편의 기능 도입이 가능하므로 단기간에 스마트 자동차에 대한 경쟁력 확보가 가능할 것으로 판단됨
- 비접촉 햅틱 피드백 제스처 플랫폼의 고편의 기능 도입으로 국내 자동차 내수시장 판매 감소와 시장점유율 하락세를 잡을 것으로 예상하며 고부가가치의 스마트 자동차 시장을 견인할 것으로 판단됨

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 49
• 1) 연구수행 결과 ... 49
• 2) 목표 달성 수준 ... 88
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 91
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 91
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 92
• 별첨 자료 ... 99
• 첨부1. 자체보안관리진단표 ... 100
• 첨부2. 성능시험 시험성적서 ... 101
• 첨부3. 사용성시험 평가결과보고서 ... 102
• 첨부4. 사업화 실적 ... 103
• 첨부5. 특허 출원 ... 104
• 첨부6. 신규인력 채용 실적 ... 105
• 첨부7. 2021 DIFA 전시회 참석 ... 106
• 첨부8. SPIF2021 온라인 비즈니스 상담회 ... 107
• 첨부9. 프로그램 등록 ... 108
• 첨부10. 비접촉 햅틱 제스처 시작품 ... 109
• 첨부11. 비접촉 제스처 피드백 시스템 요구사항 명세서 ... 110
• 첨부12. 비접촉 햅틱 피드백 제스처 UX/UI 개발 문서 ... 111
• 첨부13. 과제관련 언론보도 현황 ... 112
• 첨부14. 종합검토평가 의견 반영내역 ... 113
• 끝페이지 ... 117