KR100860412B1 - 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 가상의 물체 또는 환경에 대한 힘과 질감의 촉각 정보를 사용자에게 제공하는 촉각재현 장치; 환경요소 정의 패키지로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 이용하여 사용자가 촉각체험 서비스 받고자하는 가상의 환경요소를 정의하고, 상기 정의된 환경요소에 대응된 체험환경을 발생시키며, 상호작용값 정의 패키지 및 상기 촉각재현 장치의 장치 정의 변수를 이용하여 상기 발생된 체험환경에서의 촉각재현 장치 입력데이터에 대응하는 촉각데이터 출력값을 발생시키는 서버; 상기 촉각재현 장치의 접속을 인식하고, 장치 정의 데이터 패키지를 이용하여 상기 인식된 촉각재현 장치의 장치 정의 변수들을 상기 서버에 제공하며, 이에 대하여 상기 서버로부터 발생된 체험환경 관련 시각 데이터를 디스플레이한 후, 이를 확인한 사용자 조작에 따라 발생하는 상기 촉각재현 장치로부터의 입력데이터를 상기 서버에 전송하고, 상기 입력데이터에 상호작용된 상기 촉각데이터 출력값을 받아 상기 촉각재현 장치로 제공하는 클라이언트를 포함하여 구성되며, 이에 의하여 촉각 정보가 사용자에게 효율적으로 제공되도록 하기 위한 효과를 가진다.
촉각, 촉각 서비스, 패키지

Description

촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템{System and Method for haptic experience service}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 촉각재현 장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 클라이언트를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 클라이언트를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 서버를 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 서버를 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템이 포함하는 데이터 패키지 구조를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 힘 피드백 장치를 중심으로 나타낸 구성도,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 질감 재현 장치를 중심으로 나타낸 구성도,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 동작 방법을 나타낸 신호 흐름도,
도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 동작 방법을 나타낸 신호 흐름도, 그리고
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각체험 서비스 시스템의 데이터 패키지 호출 방법을 나타낸 순서 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 촉각채현 장치 110 : 힘 피드백 장치
120 : 질감제시 장치 200 : 클라이언트
300 : 서버
본 발명은 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 힘과 질 감을 포함하는 촉각 정보가 사용자에게 효율적으로 제공되도록 하기 위한 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
현재, 멀티미디어 기술의 발달과 함께 오감에 관련된 정보를 융합하여 사용자에게 제공하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 오감 중 촉각에 관련된 정보를 사용자에게 제공하는 방법이 다양하게 제시되고 있다.
일예로, 하나 또는 그 이상의 진동 촉각 장치와 이들로 구성되는 액츄에이터를 포함하여, 액츄에이터에 의해 진동 촉각 장치의 진동으로 사용자에게 촉각을 제공하는 미국특허(등록번호 US6424333) 및 촉각 피드백을 이용하는 기하학적 데이터베이스를 브라우징하도록 하는 미국특허(등록번호 US5844392)를 통해 촉각에 관련된 정보를 사용자에게 제시하고 있다.
하지만, 이와 같이 제시된 방법들은 진동피드백만 또는 힘 피드백만을 사용함에 따라, 다양한 촉각을 효율적으로 제공할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 선행연구 'XML-based Representation of Haptic Information, HAVE2005, J. Zhouet al.'에서는 네트워크 기반의 촉각 서비스와 데이터 포맷에 대하여 기술하고 있으나, 단순히 'General, Haptic Interface, Haptic Rendering, Graphic RenderingAPI, Meta Metadata, Rights' 라는 카테고리 중심의 구조를 활용 하고 있을 뿐, 데이터를 패키지화하여 일관된 촉각체험 서비스가 제공되도록 하는 방법에 대해서는 기술하지 않고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 1 목적은 다양한 촉각 정보가 사용자에게 효율적으로 제공되도록 하기 위한 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 촉각체험 서비스를 제공하는데 있어서, 촉각재현 장치의 종류에 관계없이 균일한 촉각체험 서비스가 제공되도록 하는 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉각체험 시스템은, 가상의 물체 또는 환경에 대한 힘과 질감의 촉각 정보를 사용자에게 제공하는 촉각재현 장치; 환경요소 정의 패키지로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 이용하여 사용자가 촉각체험 서비스를 받고자하는 가상의 환경요소를 정의하고, 상기 정의된 환경요소에 대응된 체험환경을 발생시키며, 상호작용값 정의 패키지 및 상기 촉각재현 장치의 장치 정의 변수를 이용하여 상기 발생된 체험환경에서의 촉각재현 장치의 입력데이터에 대응하는 촉각데이터 출력값을 발생시키는 서버; 및 상기 촉각재현 장치의 접속을 인식하고, 장치 정의 데이터 패키지를 이용하여 상기 인식된 촉각재현 장치의 장치 정의 변수들을 상기 서버에 제공하며, 상기 서버로부터 발생된 체험환경 관련 시각 데이터를 디스플레이한 후, 사용자 조작에 따라 발생하는 상기 촉각재현 장치로부터의 입력데이터를 상기 서버에 전송하고, 상기 입력데이터에 상호작용된 상기 촉각데이터 출력값을 받아 상기 촉각재현 장치로 제공하는 클라이언트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트는, 상기 인식된 촉각재현 장치의 종류 및 특성 변수들을 정의하기 위한 장치 정의부; 상기 사용자가 촉각체험 서비스를 받고자하는 가상 환경요소를 선택하기 위한환경요소 정의부; 및 상기 환경요소 정의부에서 선택된 환경요소를 상기 서버로 제공하고, 가상의 체험환경에 관련된 시각데이터를 표시화면에 디스플레이하고, 상기 서버 및 촉각재현 장치에서 발생되는 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터를 각각의 촉각재현 장치 및 서버로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트는, 상기 서버 및 촉각재현 장치에서 발생되는 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터에 대해 변환행렬을 수행하여, 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터를 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후, 각각의 촉각재현 장치 및 서버로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 서버는, 상기 클라이언트를 통해 접속되는 사용자에게 서비스할 가상의 촉각체험 환경요소를 정의하는 환경요소 정의 패키지를 구비한 촉각콘텐츠 데이터베이스; 상기 사용자에 의해 선택되는 상기 환경요소를 정의하고 이에 대응되는 체험환경을 발생시키는 체험환경 정의부; 상기 상호작용값 정의 패키지를 포함하고, 상기 체험환경에 적용 요청되는 촉각재현 장치의 입력데이터를 제공받는 경우 상기 상호작용값 정의 패키지를 통해 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시키는 상호작용값 정의부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서버는, 상기 상호작용값 정의 패키지를 이용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 촉각체험 시스템은, 가상의 물체 또는 환경에 대한 힘과 질감의 촉각 정보를 사용자에게 제공하는 촉각재현 장치; 환경요소 정의 패키지로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 이용하여 사용자에 서비스할 가상의 환경요소를 정의하는 서버; 상기 촉각재현 장치의 접속을 인식하고, 상기 정의된 환경요소에 대응된 체험환경을 발생 및 상기 체험환경 관련 시각 데이터를 디스플레이하며, 이를 확인한 사용자 조작에 따라 발생하는 상기 촉각재현 장치로부터의 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 상호작용값 정의 패키지를 이용하여 발생시켜 상기 촉각재현 장치에 제공하는 클라이언트를 포함한다.
상기 클라이언트는, 상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성 변수들을 선택하기 위한 장치 정의부; 상기 사용자가 촉각체험 서비스받고자하는 가상 환경요소를 선택하기 위한 환경요소 정의부; 상기 환경요소 정의부를 통해 선택된 환경요소를 서버로 전송하여 그에 따라 정의되는 상기 가상의 환경요소에 대응되는 체험환경을 발생시키고, 상기 체험환경 관련 시각데이터를 추출하여 추출된 시각데이터를 표시하며, 상기 장치정의부 및 상호작용값 정의부와 연동하여 상기 촉각재현 장치의 입력데이터에 대응된 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치로 전달하는 제어부; 상기 상호작용값 정의 패키지를 포함하고, 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 정의하는 상호작용값 정의부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트는, 상기 상호작용값 정의 패키지를 이용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 서버는, 상기 환경요소 정의 패키지를 포함하고, 상기 클라이언트를 통해 접속되는 사용자가 서비스 받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하도록 하는 촉각콘텐츠 데이터베이스; 상기 사용자에 의해 선택되는 상기 환경요소를 정의하여 상기 클라이언트에 제공하는 체험환경 정의부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 촉각체험 서비스 시스템에서 상기 각 패키지는, 각각의 ID를 가지는 다수의 클래스를 하위에 포함하고, 상기 각각의 클래스가 하위로 다수의 변수를 포함하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 각 패키지는, 하나의 파일, 하나의 문자열 및 파일이나 문자열의 집합 중 적어도 하나를 통해 구성되어, 그 구성이 파일일 경우 마크업 언 어(Markup Language) 또는 스크립트(Script)로 각 요소들의 특성을 묘사하고, 구성이 문자열일 경우 내부 요소들이 순차적 나열로 표현되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 장치정의 데이터 패키지는, 장치의 종류와 물리적 특성을 정의하는 변수들로 구성되고, 상기 환경요소 정의 패키지는, 촉각체험 서비스를 위한 가상의 물체, 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경 변수들로 구성되고, 상기 상호작용값 정의 패키지는, 상기 촉각데이터 출력값 발생을 위한 장치 입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 장치정의 데이터 패키지는, 장치의 이름, 자유도, 동작범위, 분해능, 최대 출력힘, 출력토크, 최대출력 임피던스 및 샘플링 주파수 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 힘 피드백 장치 클래스; 장치의 이름, 자극핀수, 핀배열구조, 자극핀 간격, 자극핀 크기, 자극핀 최대변위, 주파수 대역폭, 자극핀 버팀력, 자극핀 최대힘, 최대 열전달류 및 진동 출력범위 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 질감제시 장치 클래스로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 환경요소 정의 패키지는, 가상의 물체 이름, 기하형상, 질량, 탄성계수, 댐핑(점성)계수 및 위치 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 물체 클래스; 물체 표면의 홈 깊이, 홈 크기, 결 방향, 결의 촘촘함, 거칠기, 마차, 온도, 열전도도, 무늬 및 대상영역 좌표 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 표면성질 클래스; 중력 크기, 중력 방향, 물체가 포함된 공간의 유체 흐름 방향 및 점성 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 환경조건 클래스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 상호작용값 정의 패키지는, 상기 촉각재현 장치에서 발생하는 위치, 속도, 가속도 및 방향 변수 중 적어도 하나 이상과, 상기 촉각재현 장치로 제공하기 위한 출력힘 및 출력토크 중 적어도 하나 이상을 포함하는 장치 입출력 데이터 클래스; 촉각 데이터 라이브러리, 충돌여부를 판단하는 변수, 힘 계산값, 토크 계산값, 자극핀 변위, 자극핀 힘 및 자극핀 주파수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 촉각데이터 계산 클래스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 촉각재현 장치는, 가상 물체 및 환경에 관련된 힘의 촉각이 손잡이를 통해 사용자에게 제공되도록 하는 힘 피드백 장치; 가상 물체 및 환경에 관련된 질감 촉각이 배열된 다수의 핀을 통해 사용자 피부를 자극하여 상기 사용자에게 제공되도록 하는 질감제시 장치를 포함하고, 상기 질감제시 장치는, 진동모터와 열전달 장치 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉각체험 서비스 시스템의 촉각체험 서비스 방법은, 촉각체험 서비스 받고자하는 사용자가 촉각재현 장치와 연결된 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성을 선택 입력하는 단계; 상기 클라이언트가 상기 선택 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고, 상기 생성된 장치정의데이터 패키지를 서버로 전송하는 단계; 상기 사용자가 상기 클라이언트를 통해 상기 서버에 접속하여, 상기 서비스 받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하는 단계; 상기 서버가 상기 사용자 선택에 따른 환경요소를 정의하고, 상기 정의된 환경요소에 대응되는 가상의 체험환경을 발생시킨 후, 상기 체험환경의 시각데이터를 상기 클라이언트로 제공하는 단계; 상기 클라이언트가 상기 시각데이터를 표시화면에 디스플레이하고, 사용자 제어에 따라 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 입력데이터를 상기 서버에 전송하는 단계; 상기 서버가 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시키고, 상기 발생된 촉각데이터 출력값이 상기 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치에 제공되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 서버가 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 단계는, 상기 서버가 장치입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 상호작용값 정의 패키지를 사용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트가 상기 입력데이터를 상기 서버에 전송하는 단계는, 상기 입력데이터에 대한 변환행렬을 수행하여, 상기 입력데이터를 상기 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트가 상기 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치에 전송하는 단계는, 상기 촉각데이터 출력값에 대한 변환행렬을 수행하여, 상기 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉각체험 서비스 시스템의 촉각체험 서비스 방법은, 촉각체험 서비스 받고자하는 사용자가 촉각재현 장치와 연결된 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성을 선택 입력하는 단계; 상기 클라이언트가 상기 선택 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고, 상기 생성된 장치정의데이터 패키지를 서버로 전송하는 단계; 상기 사용자가 상기 클라이언트를 통해 상기 서버에 접속하여, 상기 서비스 받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택함에 따라 상기 서버가 상기 사용자 선택에 따른 환경요소를 정의하여 상기 정의된 환경요소를 상기 클라이언트로 제공하는 단계; 상기 클라이언트가 상기 정의된 환경요소에 대응되는 체험환경을 발생시키고, 상기 체험환경 관련 시각데이터를 추출하여 표시화면으로 디스플레이하는 단계; 상기 클라이언트가 상기 사용자 제어에 따라 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시켜, 상기 발생된 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 서버가 상기 정의된 환경요소를 상기 클라이언트에 제공하는 단계는, 상기 서버가 상기 정의된 환경요소 데이터를 패키지로 생성하여 상기 클라이언트에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 클라이언트가 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 단계는, 상기 클라이언트가 장치입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 상호작용값 정의 패키지를 사용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행하여 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 촉각체험 서비스 방법에서 상기 클라이언트가 상기 장치정 의 데이터 패키지를 상기 서버에 전송하는 단계는, 상기 장치정의 데이터 패키지를 파일 또는 문자열의 형태로 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 사용자가 상기 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하는 단계는, 상기 사용자가 촉각체험 서비스를 위한 가상의 물체, 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경 변수들로 구성되는 상기 서버의 촉각콘텐츠 데이터베이스에 접속하여, 상기 촉각콘텐츠 데이터베이스에 포함된 환경요소 변수들을 선택하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각체험 서비스 시스템은 촉각재현 장치(100), 클라이언트(200) 및 서버(300)를 포함할 수 있다.
촉각재현 장치(100)는 가상의 물체 또는 환경의 촉각 정보를 사용자에게 제공하는 기능을 수행한다. 이와 같은 촉각재현 장치(100)는 후술되는 클라이언트(200) 및 서버(300)에 의해 정략적으로 계산된 힘과 질감 값을 사용자에게 제공하여, 사용자가 가상의 물체 또는 환경의 촉각 정보를 제공받도록 한다.
클라이언트(200)는 서버(300)와 통신망을 통해 연결되고, 상기 촉각재현 장치(100)의 접속을 인식하여, 사용자가 제공받고자하는 촉각체험 서비스가 서버(300)로부터 촉각재현 장치(100)에 제공되도록 하는 기능을 수행한다.
이와 같은 클라이언트(200)는, 접속되는 촉각재현 장치(100)의 종류와 특성을 사용자로부터 입력받아, 해당 종류와 특성이 정의된 장치정의 데이터를 패키지로 생성하여 서버(300)에 제공함으로, 서버(300)로부터 해당 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성이 고려된 촉각체험 서비스가 촉각재현 장치(100)로 제공되도록 한다.
서버(300)는 다수의 환경요소 변수들로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 포함하여 사용자가 촉각체험 서비스 받고자하는 체험 환경요소 즉, 가상 물체의 종류, 물체의 특성 및 환경요건을 상기 촉각콘텐츠 데이터베이스로부터 선택하도록 하고, 다수의 촉각데이터 계산 변수 및 장치 입출력 데이터 변수들을 정의하여, 상기 클라이언트(200)로부터 제공되는 장치정의 데이터와 사용자로부터 선택되는 체험 환경요소가 적용된 촉각체험 서비스가 상기 변수들을 통해 촉각데이터 출력값으로 발생되도록 할 수 있다.
한편, 이와 같은 구성을 갖는 촉각체험 서비스 시스템은 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성, 촉각체험 서비스 받고자하는 가상의 체험 환경요소, 가상 물체와 의 상호작용 중에 필요한 데이터들이 패키지화되어 촉각체험 서비스 제공 과정에서 일괄적으로 적용되도록 할 수 있다.
즉, 촉각체험 서비스 시스템은 데이터 구조가 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성을 정의하는 변수들로 구성되는 장치정의 데이터 패키지, 촉각체험 서비스를 위한 가상의 물체, 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경 변수들로 구성되는 환경요소 정의 패키지 및 촉각데이터 출력값 발생을 위한 장치 입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 상호작용값 정의 패키지로 분류되도록 할 수 있다.
다음으로 이와 같은 구성을 갖는 촉각체험 서비스 시스템의 각 구성요소 및 패키지화된 데이터의 구조에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 촉각재현 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 촉각재현 장치(100)는 힘 피드백 장치(110)와 질감제시 장치(120)를 포함할 수 있다.
힘 피드백 장치(110)는 가상 물체 및 환경에 관련된 촉각체험 서비스가 힘을 통해 사용자에게 제공되도록 하는 기능을 수행한다. 이와 같은 힘 피드백 장치(110)는 가상의 물체 또는 환경의 촉각을 사용자에게 제공하기 위한 손잡이를 포함하여, 상기 손잡이를 통해 사용자가 가상의 물체 및 환경에 접촉하도록 할 수 있다.
질감제시 장치(120)는 가상 물체 및 환경에 관련된 촉각체험 서비스가 질감을 통해 사용자에게 제공되도록 하는 기능을 수행한다.
질감제시 장치(120)는 사용자 피부를 직접 자극하는 다수의 핀배열을 포함하여, 사용자가 가상 물체 및 환경의 질감을 핀배열을 통해 느끼도록 하며, 진동모터와 열전달 장치 중 적어도 하나 이상을 더 포함하여 사용자가 가상 물체 및 환경의 질감과 더불어 힘과 온도를 느끼도록 할 수 있다.
이와 같이 촉각체험 서비스 시스템은 촉각재현 장치(100)가 힘 피드백 장치(110)와 질감제시 장치(120)로 구성되도록 함으로, 사용자에게 힘과 질감이 결합된 촉각 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 클라이언트를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 클라이언트(200)는 제1인터페이스부(210), 제어부(220), 장치 정의부(230), 환경요소 정의부(240), 저장부(260), 표시부(270), 입력부(280) 및 제2인터페이스부(290)를 포함할 수 있다.
클라이언트(200)는 제1인터페이스부(210)가 RS232, USB, IEEE 1394, WLAN, UWB, RF, Bluetooth 등 유무선 통신 인터페이스를 통해 촉각재현 장치(100)와 연결되도록 하고, 입력부(280)를 통해 사용자 입력되는 촉각체험 서비스 요청에 따라 장치 정의부(230)를 제어하여 제1인터페이스부(210)와 연결된 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성이 사용자로부터 선택 입력되도록 한다.
여기서, 장치 정의부(230)는 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성과 관련된 다수의 변수들이 클래스 및 패키지화된 데이터를 포함하여, 제어부(220)의 제어에 따라 해당 변수들이 표시부(270)로 출력되어 사용자로부터 적합한 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성 변수들이 선택되도록 할 수 있다.
제어부(220)는 사용자에 의해 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성이 선택 입력되면, 해당 종류 및 특성이 포함된 장치정의 데이터를 패키지화하여 생성 및 저장부(260)에 저장하고, 서버(300)에 접속할 수 있는 환경요소 정의부(240)를 호출한 후, 제2인터페이스부(290)를 통해 상기 생성된 장치정의 데이터 패키지를 서버(300)에 전송한다.
그리고, 제어부(220)는 환경요소 정의부(240) 및 제2인터페이스부(290)를 통해 서버(300)에 접속하여 사용자가 가상 물체 및 환경의 종류, 특성, 환경요건 등과 같은 서비스 받고자하는 가상의 체험 환경요소를 선택하도록 하고, 이에 대응하여 서버(300)로부터 제공되는 해당 체험환경 관련 시각데이터를 표시부(270)에 디스플레이할 수 있다.
이 후, 제어부(220)는 제1인터페이스부(210)를 통해 촉각재현 장치(100)로부터 제공되는 사용자 입력데이터를 서버(300)에 전송하여 해당 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 서버(300)로부터 제공받고, 이를 촉각재현 장치(100)에 전송할 수 있다.
즉, 제어부(220)는 사용자가 가상의 체험환경에 적용시키고자 촉각재현 장치(100)로 가한 움직임 또는 터치에 따라 발생되는 입력데이터를 촉각재현 장 치(100)로부터 제공받아 이를 서버(300)에 전송하고, 해당 입력데이터에 상호작용된 가상 체험환경의 촉각이 사용자에게 제공되도록 하기 위한 촉각데이터 출력값을 서버(300)로부터 제공받아 촉각재현 장치(100)로 전송할 수 있다.
여기서, 제어부(220)는 촉각재현 장치(100)로부터 발생된 입력데이터 및 서버(300)로부터 제공된 촉각데이터 출력값 각각이 촉각재현 장치(100)의 특성에 고려된 값으로 변환되도록 변환행렬을 통해 좌표계 및 크기 스케일링이 변환되도록 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 클라이언트를 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 클라이언트(200)는 제1인터페이스부(210), 제어부(220), 장치 정의부(230), 환경요소 정의부(240), 상호작용값 정의부(250), 저장부(260), 표시부(270), 입력부(280) 및 제2인터페이스부(290)를 포함할 수 있다.
클라이언트(200)는 제1인터페이스부(210)가 RX232, USB 등으로 촉각재현 장치(100)와 연결되도록 하고, 입력부(280)를 통해 사용자 입력되는 촉각체험 서비스 요청에 따라 장치 정의부(230)를 제어하여 제1인터페이스부(210)와 연결된 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성이 사용자로부터 선택 입력되도록 한다.
여기서, 장치 정의부(230)는 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성과 관련된 다수의 변수들이 클래스 및 패키지화된 데이터를 포함하여, 제어부(220)의 제어에 따라 해당 변수들이 표시부(270)로 출력되어 사용자로부터 적합한 촉각재현 장 치(100)의 종류 및 특성 변수들이 선택되도록 할 수 있다.
제어부(220)는 사용자에 의해 촉각재현 장치(100)의 종류 및 특성이 선택 입력되면, 해당 종류 및 특성이 포함된 장치정의 데이터를 패키지화하여 생성 및 저장부(260)에 저장하고, 서버(300)에 접속할 수 있는 환경요소 정의부(240)를 호출한 후, 제2인터페이스부(290)를 통해 상기 생성된 장치정의 데이터 패키지를 서버(300)에 전송한다.
그리고 제어부(220)는 환경요소 정의부(240) 및 제2인터페이스부(290)를 통해 서버(300)에 접속하여 사용자가 가상 물체 및 환경의 종류, 특성, 환경요건 등과 같은 서비스 받고자하는 가상의 체험 환경요소를 선택하도록 하고, 이에 대응하여 서버(300)로부터 정의되어 제공되는 가상의 촉각체험 환경요소로부터 체험환경을 발생시킨다.
또한, 제어부(220)는 서버(300)로부터 정의되어 제공된 상기 환경요소로부터 체험환경의 형상 및 좌표정보 즉, 체험환경과 관련된 시각데이터를 추출하여 이를 표시부(270)에 디스플레이한다.
이 후, 제어부(220)는 제1인터페이스부(210)를 통해 촉각재현 장치(100)로부터 사용자 입력데이터 즉, 사용자가 촉각재현 장치(100)를 움직임에 따라 발생되는 입력데이터가 제공되면 이를 상호작용값 정의부(250)로 출력하여, 상호작용값 정의부(250)에 의해 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값이 발생되도록 한다.
여기서, 상호작용값 정의부(250)는 촉각재현 장치(100)의 입출력 데이터 관 련 변수와 촉각데이터 계산에 관련된 변수들이 클래스 및 패키지화된 데이터를 포함하고, 포함된 변수들을 이용하여 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시킬 수 있다.
이에 제어부(220)는 상호작용값 정의부(250)로부터 발생되는 촉각데이터 출력값을 촉각재현 장치(100)에 전송하여, 사용자가 가상의 체험환경에 적용시키고자 촉각재현 장치로 가한 움직임 또는 터치에 상호작용된 가상 체험환경의 촉각이 사용자에게 제공되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 서버를 나타낸 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 서버(300)는 촉각콘텐츠 데이터베이스(310), 체험환경 정의부(320) 및 상호작용값 정의부(330)를 포함할 수 있다.
촉각콘텐츠 데이터베이스(310)는 다수의 환경요소 변수들로 구성되는 촉각콘텐츠를 포함하며, 촉각콘텐츠는 개발자에 의해 XML과 같은 마크업언어 또는 스크립트등을 통해 설정될 수 있다.
촉각콘텐츠 데이터베이스(310)는 클라이언트(200)를 통해 접속되는 사용자로부터 촉각체험 서비스 받고자하는 가상의 체험 환경요소가 선택되면, 선택된 체험 환경요소를 체험환경 정의부(320)에 제공하고, 체험환경 정의부(320)는 상기 제공되는 체험 환경요소에 따라 환경요소를 정의하여 해당 체험환경을 발생시키고, 해당 체험환경 관련 시각데이터를 클라이언트(200)에 제공할 수 있다.
상호작용값 정의부(330)는 클라이언트(200)로부터 제공되는 촉각재현 장치(100)의 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시켜 해당 촉각데이터 출력값이 클라이언트(200)를 통해 촉각재현 장치(100)에 제공되도록 한다.
이와 같은 상호작용값 정의부(330)는 촉각재현 장치(100)의 입출력 데이터 관련 변수와 촉각데이터 계산에 관련된 변수들이 클래스 및 패키지화된 데이터를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 서버를 나타낸 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 서버(300)는 촉각콘텐츠 데이터베이스(310) 및 체험환경 정의부(320)를 포함할 수 있다.
촉각콘텐츠 데이터베이스(310)는 다수의 환경요소 변수들로 구성되는 촉각콘텐츠를 포함하며, 촉각콘텐츠는 개발자에 의해 XML과 같은 마크업언어 또는 스크립트등을 통해 설정될 수 있다.
촉각콘텐츠 데이터베이스(310)는 클라이언트(200)를 통해 접속되는 사용자로부터 촉각체험 서비스 받고자하는 가상의 체험 환경요소를 선택받고, 선택받은 체험 환경요소가 체험환경 정의부(320)에 의해 정의도록 한다.
체험환경 정의부(320)는 사용자에 의해 선택되는 가상 체험 환경요소를 정의하면 이를 클라이언트(200)에 제공하여, 정의된 환경요소에 대응하는 체험환경이 클라이언트(200)로부터 발생되어, 촉각재현 장치(100)의 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값이 클라이언트(200) 내부에서 발생되도록 할 수 있다.
다음으로, 촉각체험 서비스 시스템의 데이터 구조에 대해 살펴보도록 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템이 포함하는 데이터 패키지 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 촉각 체험 서비스 시스템은 촉각재현 장치(100)를 통한 촉각체험 서비스를 제공하기 위해 장치정의 패키지, 환경요소 정의 패키지 및 상호작용값 정의 패키지로 분류되는 데이터 패키지를 포함할 수 있다.
촉각 체험 시스템의 상기 각 데이터 패키지는 하나의 파일, 하나의 문자열 또는 파일이나 문자열의 집합으로 구성되어, 그 구성이 파일일 경우 XML과 같은 마크업 언어(Markup Language) 또는 스크립트(Script)로 각 요소들의 특성을 묘사하고, 구성이 문자열일 경우 규칙성있는 내부 요소들의 순차적 나열로 표현되도록 한다.
이와 같은 데이터 패키지는 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 클래스를 포함하며, 각 클래스는 촉각체험 서비스를 제공하기 위한 적어도 하나 이상의 변수들을 포함하도록 구성한다.
여기서, 장치정의 패키지는 촉각재현 장치(100)의 물리적 특성을 정의하는 패키지로, 힘 피드백 장치(110) 클래스와 질감제시 장치(120) 클래스를 포함한다.
그리고 장치정의 패키지는 힘 피드백 장치(110) 클래스가 촉각재현 장치(100)가 구성하는 힘 피드백 장치(110)의 일반적인 특성 및 성능에 해당하는 이름, 자유도, 동작범위, 분해능, 최대 출력힘, 출력 토크, 최대 출력 임피던스, 샘플링 주파수 등의 요소를 정의하도록 하며, 질감제시 장치(120) 클래스가 질감제시 장치(120)의 일반적인 특성 및 성능에 해당하는 이름, 자극핀의 수, 핀배열 분포 방법, 자극핀 간격, 자극핀 크기, 핀의 최대수직 변위, 주파수 대역폭, 하나의 자극핀에 대한 버팀력, 하나의 자극핀에 대한 최대힘, 최대 열전달률, 진동출력 강도 범위 등의 요소를 정의하도록 한다.
이와 같은 구성을 갖는 장치정의 패키지는, 힘 피드백 장치(110) 클래스 및 질감제시 장치(120) 클래스 각각이 힘 피드백 장치(110) 및 질감제시 장치(120)의 종류에 관계없는 장치 특성을 발생함으로, 서버(300)에 정의되어 있는 촉각 특성이 원활하게 처리되도록 할 수 있다.
즉, 힘 피드백 장치(110) 클래스 및 질감제시 장치(120) 클래스는, 서버(300)에 포함된 촉각 콘덴츠가 촉각재현 장치(100)의 모든 특성을 고려하지 못하는 점으로 인해, 클라이언트(200)와 연결된 촉각재현 장치(100)의 특성과 관련된 모든 변수가 서버(300)에 제공되도록 함으로, 서버(300)가 후술하는 상호작용값 정의 패키지를 통해 촉각재현 장치(100)로 제공하고자 하는 촉각체험 서비스 값을 발생함에 있어서, 상기 변수가 적용된 촉각데이터 출력값을 발생하도록 할 수 있다.
이에 서버(300)는 사용자에 의해 호출되는 가상의 물체 혹은 환경에 대하여 사용자가 실제 체험하는 동안 발생할 수 있는 어색함 또는 차이를 없애거나 상쇄시켜줄 수 있게 된다.
한편, 촉각체험 서비스 시스템은 상기 힘 피드백 장치(110) 및 질감제시 장 치(120) 클래스의 일부 요소들이 촉각재현 장치(100) 특성에 따라 생략되어 입력되도록 할 수 있으며, 한번 입력된 클래스 데이터는 해당 촉각재현 장치(100)의 이름을 포함하는 파일로 저장되어 서버(300)에 전달되도록 함으로, 향후 사용자가 동일한 이름의 장치를 재사용하는 경우 장치 이름의 검색만으로 해당 클래스 데이터가 적용된 촉각체험 서비스를 사용자가 제공받도록 할 수 있다.
환경요소 정의 패키지는 서버(300)에 저장하기 위한 콘텐츠가 생성될 때 일관된 규칙에 의해 정의되도록 한다.
가상의 환경은 형상을 가지는 물체, 모든 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경으로 이루어지므로, 환경요소 정의 패키지도 물체 클래스, 표면성질 클래스 및 환경조건 클래스를 포함한다.
물체 클래스는 형상이 존재하는 사물을 묘사하는 클래스로 이름, 기하형상 데이터, 질량, 탄성계수, 댐핑(점성)계수, 위치 등의 변수를 포함하며, 표면성질 클래스는 사물의 표면 특성을 정의하는 클래스로 표면 홈의 깊이나 크기, 결의 방향이나 촘촘함, 거칠기, 마찰, 온도 및 열전도도, 각종 무늬, 대상영역의 좌표 등을 변수로 포함한다. 그리고 환경조건 클래스는 대상물이 위치해 있는 공간에 존재하는 특성으로 중력의 크기와 방향, 물체가 포함된 공간의 유체 흐름 방향 및 점성을 변수로 포함한다.
상호작용값 정의 패키지는 장치입출력 데이터 클래스와 촉각데이터 계산 클래스로 구성된다.
장치입출력 데이터 클래스는 촉각재현 장치(100)에서 발생하는 위치, 속도, 가속도, 방향 변수를 정의하며, 추가적으로 힘 피드백 장치(110)로 보낼 출력힘과 출력토크를 정의한다. 여기서 정의되는 출력 힘과 출력토크는 좌표계 변환 및 스케일링을 위해 변환행렬을 거친 값이다.
촉각데이터 계산 클래스는 실제로 촉각데이터를 계산하는 방법, 계산하기 위한 변수, 계산결과 변수를 정의하는 클래스이다. 이와 같은 촉각데이터 계산 클래스는 가상의 물체를 만지는 방법이 일상적으로 알려져 있는 라이브러리를 변수로 등록할 수 있으며, 그 외 촉각 데이터를 계산하기 위한 변수인 충돌여부를 판단하는 변수를 포함한다. 또한, 촉각데이터 계산 클래스는 힘 계산값, 토크 계산값, 자극핀 변위, 자극핀 힘, 자극핀 주파수 등을 정의한다.
이와 같이 패키지를 중심으로 정의되는 촉각체험 서비스를 위한 변수들은 클라이언트(200)로 촉각재현 장치(100)를 연결할 때 장치정의 데이터 패키지를 한번만 사용하고, 촉각 콘텐츠를 환경요소 정의 패키지를 따라서 생성하여 서버(300)에 저장하며, 실제 촉각 상호 작용시에는 상호작용 값 정의 패키지를 이용하여 촉각재현 장치(100)와 서버(300) 혹은 촉각재현 장치(100)와 클라이언트(200) 사이의 데이터를 일괄적으로 전송하여 일관된 촉각 정보 서비스를 체험할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 힘 피드백 장치(110)를 중심으로 나타낸 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 촉각체험 서비스 시스템에서 촉각재현 장치(100)의 힘 피드백 장치(110)는 가상 물체 또는 환경의 촉각을 사용자에게 제공하기 위 한 손잡기를 포함하여, 상기 손잡이를 통해 사용자가 가상의 물체 및 환경에 접촉하여 해당 물체 및 환경의 힘을 느끼도록 할 수 있다.
그리고 촉각체험 서비스 시스템은 클라이언트(200)의 표시부(270)를 통해 사용자가 촉각체험 서비스 받고자하는 가상 물체 또는 환경을 디스플레이할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템을 질감 재현 장치를 중심으로 나타낸 구성도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 촉각체험 서비스 시스템에서 촉각재현 장치(100)의 질감제시 장치(120)는 사용자 피부를 직접 자극하는 다수의 핀배열을 포함하여, 사용자가 가상 물체 및 환경의 질감을 핀배열을 통해 느끼도록 할 수 있다.
그리고 촉각체험 서비스 시스템은 클라이언트(200)의 표시부(270)를 통해 사용자가 촉각체험 서비스 받고자하는 가상 물체 또는 환경을 디스플레이할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 동작 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 촉각 체험 서비스 시스템에서 촉각체험 서비스를 제공받고자하는 사용자는, 촉각재현 장치(100)와 연결된 클라이언트(200)에 접속하여 클라이언트(200)의 장치정의부를 호출한다(S101).
그리고 사용자는 클라이언트(200)의 호출된 장치정의부를 통해 촉각재현 장치(100)의 종류를 선택하고(S102), 그 특성을 입력한다(S103).
이에 클라이언트(200)는 사용자에 의해 선택 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고(S104), 생성된 장치정의 데이터 패키지를 파일 또는 문자열의 형태로 서버(300)에 전송한다(S105).
한편, 촉각재현 장치(100)의 종류 및 그 특성을 입력한 사용자는 클라이언트(200)의 환경요소 정의부(240)를 호출하여(S106), 클라이언트(200)를 통해 서버(300)의 촉각콘텐츠 데이터베이스(310)에 접속하고(S107), 접속된 촉각콘텐츠 데이터베이스(310)를 통해 획득되는 환경요소정의 패키지 변수들 중 체험하고자 하는 가상의 체험 환경요소를 선택한다(S108).
서버(300)는 사용자에 의해 선택되는 체험 환경요소에 따라 서비스하고자 하는 환경요소를 정의하고(S109), 정의된 환경요소에 따른 체험 환경을 발생한다(S110).
그리고, 서버(300)는 발생된 체험 환경에 관련된 시각데이터를 클라이언트(200)에 제공하여 해당 시각데이터가 클라이언트(200)의 표시부(270)를 통해 디스플레이되도록 하고(S111), 촉각데이터를 계산하기 위한 상호작용값 정의부(330)를 호출한다(S112).
사용자는 클라이언트(200)에 디스플레이된 시각데이터가 확인되면 촉각재현 장치(100)를 움직이거나 터치하여 사용자 입력을 발생시키고(S113), 발생된 사용자 입력에 따른 입력데이터가 클라이언트(200)로 전송되도록 한다(S114).
클라이언트(200)는 촉각재현 장치(100)로부터 입력데이터가 제공되면, 제공 된 입력데이터가 촉각재현 장치(100)의 특성에 고려된 값으로 변환되도록 변환행렬을 통해 입력데이터의 좌표계 및 크기 스케일링을 변환하고(S115), 변환된 입력데이터를 서버(300)에 전송한다(S116).
서버(300)는 클라이언트(200)로부터 입력데이터가 제공되면, 상호작용값 정의부(330)를 통해 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터를 계산한다(S117).
즉, 서버(300)는 사용자가 촉각재현 장치(100)로 가한 움직임 즉, 위치, 속도, 가속도, 방향의 움직임 또는 촉각재현 장치(100)로 가한 힘에 상호작용된 상기 가상 물체 및 환경의 촉각 관련 데이터를 계산한다. 여기서, 서버(300)는 상기 입력데이터와 이전에 계산된 체험환경 데이터 간의 연관 계산를 수행하여 상기 촉각 데이터를 계산할 수 있다.
이와 같은 서버(300)는 촉각데이터 계산을 통해 출력값이 발생되면, 발생된 촉각데이터 출력값을 클라이언트(200)로 전송하며(S118), 클라이언트(200)는 서버(300)로부터 제공되는 촉각데이터 출력값을 변환행렬로 변환하여(S119), 변환된 촉각데이터 출력값으로 촉각재현 장치(100)에 전송한다(S120).
따라서, 촉각재현 장치(100)는 제공되는 촉각데이터 출력값에 따라 구동되어 사용자에게 촉각 체험을 제공하게 된다(S121).
이에 사용자는 촉각재현 장치(100)로 가한 움직임 및 힘에 상호작용된 가상 물체 및 환경의 촉각을 촉각재현 장치(100)를 통해 체험하게 된다.
이와 같은 동작 방법을 갖는 촉각체험 서비스 시스템은, 클라이언트(200)가 서버(300)와 직접 상호작용하는 환경을 가짐에 따라 클라이언트(200)의 연산 능력 이 우수하지 않아도 됨에 따라 서버(300)와 클라이언트(200) 간의 네트워크 전송 데이터 처리만으로 촉각체험 서비스가 제공되도록 할 수 있다.
또한, 촉각체험 서비스 시스템은 데이터를 패키지화하여 일괄적으로 처리함에 따라 클라이언트(200)와 서버(300) 간의 데이터 처리 부하를 감소시킬 수 있으며, 여러 사람이 동일한 환경속에서 공동작업을 수행하고자하는 경우 다수의 클라이언트(200)가 하나의 서버(300)에 접속되도록 하여, 서버(300)가 동시에 처리한 데이터를 각각의 클라이언트(200)로 전송하도록 함으로 여러 사용자 간의 반응 시간차이로 인한 괴리감을 최소화할 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템의 동작 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 체험 서비스 시스템에서 촉각체험 서비스를 제공받고자하는 사용자는, 촉각재현 장치(100)와 연결된 클라이언트(200)에 접속하여 클라이언트(200)의 장치정의부를 호출한다(S201).
그리고 사용자는 클라이언트(200)의 호출된 장치정의부를 통해 촉각체험 서비스를 제공받고자하는 촉각재현 장치(100)의 종류를 선택하고(S202), 그 특성을 입력한다(S203).
이에 클라이언트(200)는 사용자에 의해 선택 및 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고(S204), 생성된 장치정의 데이터 패키지를 파일 또는 문자열의 형태로 서버(300)에 전송한다(S205).
한편, 촉각재현 장치(100)의 종류 및 그 특성을 입력한 사용자는 클라이언트(200)의 환경요소 정의부(240)를 호출하여(S206), 클라이언트(200)를 통해 서버(300)의 촉각콘텐츠 데이터베이스(310)에 접속하고(S207), 접속된 촉각콘텐츠 데이터베이스(310)를 통해 획득되는 환경요소정의 패키지 변수들 중 체험하고자 하는 가상의 체험 환경요소를 선택한다(S208).
서버(300)는 사용자에 의해 선택되는 체험 환경요소에 따라 서비스하고자 하는 환경요소를 정의하고(S209), 정의된 환경요소 데이터를 패키지로 생성하여(S210) 클라이언트(200)로 전송한다(S211). 여기서, 서버(300)는 생성된 환경요소 데이터 패키지를 파일 또는 문자열 형태로 클라이언트(200)에 전송한다.
클라이언트(200)는 서버(300)로부터 환경요소 데이터 패키지가 제공되면, 환경요소 데이터로부터 서비스하고자 하는 체험환경의 형상 및 좌표정보를 추출하여 해당 체험환경 관련 시각데이터를 표시부(270)에 디스플레이한다(S212).
그리고 클라이언트(200)는 서버(300)로부터 제공된 환경요소 데이터 패키지에서 서비스하고자 하는 체험환경의 특성을 추출하여 자체적으로 체험환경을 발생하고(S213), 발생된 체험환경에 대한 촉각 데이터를 계산하기 위해 상호작용값 정의부(250)를 호출한다(S214).
한편, 사용자는 클라이언트(200)에 디스플레이된 시각데이터가 확인되면 촉각재현 장치(100)를 움직이거나 터치하여 사용자 입력을 발생시키고(S215), 발생된 사용자 입력에 따른 입력데이터가 클라이언트(200)로 전송되도록 한다(S216).
클라이언트(200)는 촉각재현 장치(100)로부터 입력데이터가 제공되면, 상호작용값 정의부(250)를 통해 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각 데이터를 계산한다(S217). 여기서, 클라이언트(200)는 상기 입력데이터와 이전에 계산된 체험환경 데이터 간의 연관 계산를 수행하여 상기 촉각 데이터를 계산한다.
그리고 클라이언트(200)는 촉각데이터 계산을 통한 출력값이 발생되면, 발생된 촉각데이터 출력값을 촉각재현 장치(100)로 전송하여(S218), 촉각재현 장치(100)가 촉각데이터 출력값에 따라 구동되어 사용자에게 촉각 체험을 제공하도록 한다(S219).
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각체험 서비스 시스템은, 서버(300)에 접속한 클라이언트(200)가 중심이 되어 촉각체험 서비스를 구현하도록 함에 따라, 하나의 콘텐츠를 여러 사용자가 개별적으로 체험하도록 하는 경우에 적용될 수 있다.
한편, 촉각 정보를 전달하는 환경은 사람의 움직임에 따라 즉각적으로 응답해야하는 경우가 많으므로 빠른 업데이트를 요하게 된다.
이에 본 발명은 데이터 패키지 전체를 송수신하는 경우에 발생되는 부하를 감소시키기 위해 패키지 종류별로 ID를 할당하고, 각 패키지별 클래스 또한 클래스 종류별로 ID를 할당함으로, 할당된 패키지 ID, 클래스 ID 및 변수 위치를 이용하여 필요한 변수만이 송수신되도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉각체험 서비스 시스템의 데 이터 패키지 호출 방법을 나타낸 순서 흐름도이다.
도 12에 도시된 바와 같이 촉각체험 서비스 시스템은 촉각체험 서비스 제공을 수행하는 경우, 먼저 서비스 수행에 따라 필요한 데이터 패키지 ID를 호출하고(S301), 호출된 데이터 패키지에 포함되어 상기 서비스 수행에 필요한 클래스 ID를 호출한다(S302).
그리고 촉각체험 서비스 시스템은, 호출된 클래스 ID가 포함하는 변수들을 순차적으로 호출하여(S303), 포함하는 최종 변수(S304)까지 촉각체험 서비스 수행에 사용한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템은, 힘과 질감의 촉각 정보가 효율적으로 사용자에게 제공되도록 함으로, 사용자의 서비스 만족도를 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템은, 촉각체험 서비스에 사용되는 모든 변수들을 패키지화하여 데이터를 생성, 저장 및 전송함으로, 촉각재현 장치에 관계없이 일괄적으로 촉각체험 서비스가 제공되도록 하는 효과를 가진다.
그리고 본 발명에 다른 촉각체험 서비스 방법 및 그 시스템은, 하나의 서버에 다수의 클라이언트가 접속되어 다수의 사용자가 동일한 체험환경을 동시에 체험하도록 함과 더불어, 각각의 사용자가 개별적으로 각각의 체험환경을 체험하도록 함에 따라, 서버를 기반의 효과적 촉각체험 서비스가 제공되도록 하는 효과를 가진다.

Claims (26)

  1. 가상의 물체 또는 환경에 대한 힘과 질감의 촉각 정보를 사용자에게 제공하는 촉각재현 장치;
    환경요소 정의 패키지로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 이용하여 사용자가 촉각체험 서비스를 받고자하는 가상의 환경요소를 정의하고, 상기 정의된 환경요소에 대응된 체험환경을 발생시키며, 상호작용값 정의 패키지 및 상기 촉각재현 장치의 장치 정의 변수를 이용하여 상기 발생된 체험환경에서의 촉각재현 장치의 입력데이터에 대응하는 촉각데이터 출력값을 발생시키는 서버; 및
    상기 촉각재현 장치의 접속을 인식하고, 장치 정의 데이터 패키지를 이용하여 상기 인식된 촉각재현 장치의 장치 정의 변수들을 상기 서버에 제공하며, 상기 서버로부터 발생된 체험환경 관련 시각 데이터를 디스플레이한 후, 사용자 조작에 따라 발생하는 상기 촉각재현 장치로부터의 입력데이터를 상기 서버에 전송하고, 상기 입력데이터에 상호작용된 상기 촉각데이터 출력값을 받아 상기 촉각재현 장치로 제공하는 클라이언트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클라이언트는,
    상기 인식된 촉각재현 장치의 종류 및 특성 변수들을 정의하기 위한 장치 정의부;
    상기 사용자가 촉각체험 서비스를 받고자하는 가상 환경요소를 선택하기 위한환경요소 정의부; 및
    상기 환경요소 정의부에서 선택된 환경요소를 상기 서버로 제공하고, 가상의 체험환경에 관련된 시각데이터를 표시화면에 디스플레이하고, 상기 서버 및 촉각재현 장치에서 발생되는 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터를 각각의 촉각재현 장치 및 서버로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클라이언트는,
    상기 서버 및 촉각재현 장치에서 발생되는 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터에 대해 변환행렬을 수행하여, 각각의 촉각데이터 출력값 및 입력데이터를 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후, 각각의 촉각재현 장치 및 서버로 전달하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 클라이언트를 통해 접속되는 사용자에게 서비스할 가상의 촉각체험 환경요소를 정의하는 환경요소 정의 패키지를 구비한 촉각콘텐츠 데이터베이스;
    상기 사용자에 의해 선택되는 상기 환경요소를 정의하고 이에 대응되는 체험환경을 발생시키는 체험환경 정의부; 및
    상기 상호작용값 정의 패키지를 포함하고, 상기 체험환경에 적용 요청되는 촉각재현 장치의 입력데이터를 제공받는 경우 상기 상호작용값 정의 패키지를 통해 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시키는 상호작용값 정의부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 상호작용값 정의 패키지를 이용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  6. 가상의 물체 또는 환경에 대한 힘과 질감의 촉각 정보를 사용자에게 제공하 는 촉각재현 장치;
    환경요소 정의 패키지로 구성되는 촉각콘텐츠 데이터베이스를 이용하여 사용자에 서비스할 가상의 환경요소를 정의하는 서버; 및
    상기 촉각재현 장치의 접속을 인식하고, 상기 정의된 환경요소에 대응된 체험환경을 발생 및 상기 체험환경 관련 시각 데이터를 디스플레이하며, 이를 확인한 사용자 조작에 따라 발생하는 상기 촉각재현 장치로부터의 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 상호작용값 정의 패키지를 이용하여 발생시켜 상기 촉각재현 장치에 제공하는 클라이언트를 포함하는 촉각체험 서비스 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클라이언트는,
    상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성 변수들을 선택하기 위한 장치 정의부;
    상기 사용자가 촉각체험 서비스 받고자하는 가상 환경요소를 선택하기 위한 환경요소 정의부;
    상기 환경요소 정의부를 통해 선택된 환경요소를 서버로 전송하여 그에 따라 정의되는 상기 가상의 환경요소에 대응되는 체험환경을 발생시키고, 상기 체험환경 관련 시각데이터를 추출하여 추출된 시각데이터를 표시하며, 상기 장치정의부 및 상호작용값 정의부와 연동하여 상기 촉각재현 장치의 입력데이터에 대응된 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치로 전달하는 제어부; 및
    상기 상호작용값 정의 패키지를 포함하고, 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 정의하는 상호작용값 정의부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 클라이언트는,
    상기 상호작용값 정의 패키지를 이용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 환경요소 정의 패키지를 포함하고, 상기 클라이언트를 통해 접속되는 사용자가 서비스받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하도록 하는 촉각콘텐츠 데이터베이스; 및
    상기 사용자에 의해 선택되는 상기 환경요소를 정의하여 상기 클라이언트에 제공하는 체험환경 정의부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  10. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 각 패키지는,
    각각의 ID를 가지는 다수의 클래스를 하위에 포함하고, 상기 각각의 클래스가 하위로 다수의 변수를 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  11. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 각 패키지는,
    하나의 파일, 하나의 문자열 및 파일이나 문자열의 집합 중 적어도 하나를 통해 구성되어, 그 구성이 파일일 경우 마크업 언어(Markup Language) 또는 스크립트(Script)로 각 요소들의 특성을 묘사하고, 구성이 문자열일 경우 내부 요소들이 순차적 나열로 표현되도록 하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  12. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 장치정의 데이터 패키지는, 장치의 종류와 물리적 특성을 정의하는 변수들로 구성되고,
    상기 환경요소 정의 패키지는, 촉각체험 서비스를 위한 가상의 물체, 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경 변수들로 구성되고,
    상기 상호작용값 정의 패키지는, 상기 촉각데이터 출력값 발생을 위한 장치 입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장치정의 데이터 패키지는,
    장치의 이름, 자유도, 동작범위, 분해능, 최대 출력힘, 출력토크, 최대출력 임피던스 및 샘플링 주파수 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 힘 피드백 장치 클래스; 및
    장치의 이름, 자극핀수, 핀배열구조, 자극핀 간격, 자극핀 크기, 자극핀 최대변위, 주파수 대역폭, 자극핀 버팀력, 자극핀 최대힘, 최대 열전달류 및 진동 출력범위 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 질감제시 장치 클래스로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 환경요소 정의 패키지는,
    가상의 물체 이름, 기하형상, 질량, 탄성계수, 댐핑(점성)계수 및 위치 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 물체 클래스;
    물체 표면의 홈 깊이, 홈 크기, 결 방향, 결의 촘촘함, 거칠기, 마차, 온도, 열전도도, 무늬 및 대상영역 좌표 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 표면성질 클래스; 및
    중력 크기, 중력 방향, 물체가 포함된 공간의 유체 흐름 방향 및 점성 변수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 환경조건 클래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상호작용값 정의 패키지는,
    상기 촉각재현 장치에서 발생하는 위치, 속도, 가속도 및 방향 변수 중 적어도 하나 이상과, 상기 촉각재현 장치로 제공하기 위한 출력힘 및 출력토크 중 적어도 하나 이상을 포함하는 장치 입출력 데이터 클래스; 및
    촉각 재현 라이브러리, 충돌여부를 판단하는 변수, 힘 계산값, 토크 계산값, 자극핀 변위, 자극핀 힘 및 자극핀 주파수 중 적어도 하나 이상의 변수를 포함하는 촉각데이터 계산 클래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  16. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 촉각재현 장치는,
    가상 물체 및 환경에 관련된 힘의 촉각이 손잡이를 통해 사용자에게 제공되도록 하는 힘 피드백 장치; 및
    가상 물체 및 환경에 관련된 질감 촉각이 배열된 다수의 핀을 통해 사용자의 피부를 자극하여 상기 사용자에게 제공되도록 하는 질감제시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 질감제시 장치는,
    진동모터와 열전달 장치 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 시스템.
  18. 촉각체험 서비스 시스템의 촉각체험 서비스 방법에서 있어서,
    촉각체험 서비스 받고자하는 사용자가 촉각재현 장치와 연결된 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성을 선택 입력하는 단계;
    상기 클라이언트가 상기 선택 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고, 상기 생성된 장치정의데이터 패키지를 서버로 전송하는 단계;
    상기 사용자가 상기 클라이언트를 통해 상기 서버에 접속하여, 상기 서비스 받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하는 단계;
    상기 서버가 상기 사용자 선택에 따른 환경요소를 정의하고, 상기 정의된 환경요소에 대응되는 가상의 체험환경을 발생시킨 후, 상기 체험환경의 시각데이터를 상기 클라이언트로 제공하는 단계;
    상기 클라이언트가 상기 시각데이터를 표시화면에 디스플레이하고, 사용자 제어에 따라 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 입력데이터를 상기 서버에 전송하는 단계; 및
    상기 서버가 상기 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시키고, 상기 발생된 촉각데이터 출력값이 상기 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치에 제공되도록 하는 단계를 포함하는 촉각체험 서비스 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 서버가 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 단계는,
    상기 서버가 장치입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 상호작용값 정의 패키지를 사용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행함으로 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으 로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 클라이언트가 상기 입력데이터를 상기 서버에 전송하는 단계는,
    상기 입력데이터에 대한 변환행렬을 수행하여, 상기 입력데이터를 상기 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 클라이언트가 상기 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치에 전송하는 단계는,
    상기 촉각데이터 출력값에 대한 변환행렬을 수행하여, 상기 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치의 특성에 고려된 좌표계 및 크기 스케일링으로 변환시킨 후 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  22. 촉각체험 서비스 시스템의 촉각체험 서비스 방법에 있어서,
    촉각체험 서비스 받고자하는 사용자가 촉각재현 장치와 연결된 클라이언트를 통해 상기 촉각재현 장치의 종류 및 특성을 선택 입력하는 단계;
    상기 클라이언트가 상기 선택 입력되는 정보를 바탕으로 장치정의데이터 패키지를 생성하고, 상기 생성된 장치정의 데이터 패키지를 서버로 전송하는 단계;
    상기 사용자가 상기 클라이언트를 통해 상기 서버에 접속하여, 상기 서비스 받고자하는 가상의 촉각체험 환경요소를 선택함에 따라 상기 서버가 상기 사용자 선택에 따른 환경요소를 정의하여 상기 정의된 환경요소를 상기 클라이언트로 제공하는 단계;
    상기 클라이언트가 상기 정의된 환경요소에 대응되는 체험환경을 발생시키고, 상기 체험환경 관련 시각데이터를 추출하여 표시화면으로 디스플레이하는 단계; 및
    상기 클라이언트가 상기 사용자 제어에 따라 상기 촉각재현 장치로부터 제공되는 입력데이터에 상호작용된 촉각데이터 출력값을 발생시켜, 상기 발생된 촉각데이터 출력값을 상기 촉각재현 장치로 전송하는 단계를 포함하는 촉각체험 서비스 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 서버가 상기 정의된 환경요소를 상기 클라이언트에 제공하는 단계는,
    상기 서버가 상기 정의된 환경요소 데이터를 패키지로 생성하여 상기 클라이언트에 전송하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 클라이언트가 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 단계는,
    상기 클라이언트가 장치입출력 데이터 및 촉각데이터 계산 변수들로 구성되는 상호작용값 정의 패키지를 사용하여, 이전에 계산된 체험환경 데이터와 상기 입력데이터간의 연관 계산을 수행하여 상기 촉각데이터 출력값을 발생시키는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  25. 제18항 또는 제22항에 있어서,
    상기 클라이언트가 상기 장치정의 데이터 패키지를 상기 서버에 전송하는 단계는,
    상기 장치정의 데이터 패키지를 파일 또는 문자열의 형태로 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
  26. 제18항 또는 제22항에 있어서,
    상기 사용자가 상기 가상의 촉각체험 환경요소를 선택하는 단계는,
    상기 사용자가 촉각체험 서비스를 위한 가상의 물체, 물체의 표면 특성 및 물체가 존재하는 주변 환경 변수들로 구성되는 상기 서버의 촉각콘텐츠 데이터베이스에 접속하여, 상기 촉각콘텐츠 데이터베이스에 포함된 환경요소 변수들을 선택하는 것을 특징으로 하는 촉각체험 서비스 방법.
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