KR102239469B1 - 객체 제어 방법 및 객체 제어 장치 - Google Patents

객체 제어 방법 및 객체 제어 장치 Download PDF

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Abstract

객체 제어 방법 및 객체 제어 장치가 개시된다. 개시된 객체 제어 방법은 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하고, 상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령을 포함하는 사용자 명령을 감지하고, 상기 이동 변화량 명령 및 상기 회전 변화량 명령에 의한 사용자 입력을 결정하며, 상기 사용자 입력에 따라 객체를 제어한다.

Description

객체 제어 방법 및 객체 제어 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OBJECT}
아래의 설명은 객체 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 한 개 또는 두 개의 컨트롤러로부터 사용자 입력을 결정하거나 제어 방법 및 장치와 한 손 또는 두 손으로부터 사용자 입력을 결정하여 객체를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
산업용 로봇은 인간 작업자에 비해 반복적인 작업을 빠르고 정교하게 수행할 수 있기 때문에 현대 산업현장에서 필수불가결한 생산도구로 이용되어 왔다. 그 중 협동로봇은 인간 작업자와 로봇의 유기적인 협업을 강조하는 미래 4차산업 스마트 생산 개념의 핵심 요소로 부상하고 있다. 다양한 상황에 유연하게 대처할 수 있는 인간 작업자의 판단력에 로봇의 효율성과 정밀성을 더하여 로봇이 적용될 수 없었던 다양한 산업현장에서 생산성이 극대화될 것으로 예상된다.
협동 로봇을 제어하는 방법에는 다음의 두 가지 기법이 있다. 첫 번째로, 작업자가 직접 협동로봇의 몸체에 힘을 가해 움직임을 지시/기록하는 기법이 있다. 그러나, 이러한 기법은 로봇을 움직이게 하기 위한 작업자의 상당한 외력이 필요하고, 작업자가 모든 방향에서 로봇에 가깝게 접근하여 만질 수 있어야 하므로 다양한 설치 환경 변화에 취약하다는 문제점이 있다.
두 번째로, 작업자가 별도로 연결된 단말기의 버튼을 눌러 로봇 움직임을 지시/기록하는 기법이 있다. 그러나, 이러한 기법은 이동 방향이 로봇 기준으로 고정된 절대 좌표계 상에서 정의되어 있으므로 작업자가 본인의 위치/방향에 따라 로봇의 이동 방향에 대해 혼동하기 쉬우며, 한 번에 하나의 이동 방향/축 만을 제어할 수 있어 간단한 움직임조차 지나치게 반복적이게 되어 조작 성능 및 안전이 저하된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결 가능한 객체 제어 기법이 요구된다.
종래의 객체 제어 방법에는 2016년 5월 18일에 출원되고, 2017년 1월 25일에 공개된 공개특허공보 제10-2017-0009713호(발명의 명칭: 전자 장치 및 그 제어 방법)가 있다.
본 발명은 사용자가 어떠한 위치에서도 자신의 위치에서 보이는 대로 객체를 제어할 수 있다. 조작 대상인 객체에 시선을 유지한 채 객체의 동작을 즉각적으로 확인하며 조작/대처 가능하다.
본 발명은 복합적인 움직임을 한번에 수행함으로써 기존 방법보다 작업시간이 단축될 수 있다. 조작법이 실제 물체(막대, 평판)를 움직이는 방식과 동일하여 비전문 사용자까지 단기에 학습하여 사용할 수 있다.
본 발명은 길이 가변 부재 및 길이 고정 부재를 포함하는 지지부재를 활용하여 즉각적, 동적으로 조작의 정밀도 및 신속도를 작업 상황에 따라 조절 가능하다.
본 발명은 한 손 또는 두 손을 활용함으로써, 인체의 손목 및 팔 관절의 제한적 가동 범위를 극복하여 보다 넓은 가동 범위의 조작이 가능하며, 지지부재를 더 활용할 경우 허공에서 손을 움직이는 것 보다 안정적인 제어 가능하다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법은 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하는 단계; 상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령을 포함하는 사용자 명령을 감지하는 단계; 상기 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령에 의한 사용자 입력을 결정하는 단계; 및 상기 사용자 입력에 따라 객체를 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 명령을 감지하는 단계는 상기 사용자의 한 손 제스처 및 양 손의 제스처 중 어느 하나에 의해 생성되는 상기 사용자 명령을 감지할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하는 단계는 미리 약정된 특정 모양의 손 제스처의 감지여부를 통해 제어 활성화/비활성화 명령을 감지할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 미리 약정된 특정 모양의 손 제스처는 상기 사용자의 손가락들 중 적어도 두 개의 손가락들을 서로 접촉시키는 제스처 및 상기 사용자가 주먹을 쥐는 제스처 중 어느 하나일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 입력을 결정하는 단계는 사용자의 한 손 또는 두 손에 의해 생성된 제스처에 기초하여 가상의 기준 도형을 설정하고, 상기 설정된 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량에 따라 상기 객체의 이동량 및 회전량을 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 한 손의 손가락들 중 서로 접촉된 두 손가락들의 접촉점에 고정되는 평면일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 두 손의 손가락들 중 각 손의 서로 접촉된 손가락들의 접촉점에 고정되는 평면일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 한 손을 기준으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 두 손의 손가락들 중 각 손의 서로 접촉된 산가락들의 접촉점을 기준으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 입력을 결정하는 단계는 상기 사용자의 두 손 간 거리에 기초하여 대응비를 결정하고, 상기 대응비에 따른 상기 이동 변화량 및 상기 회전 변화량을 상기 사용자 입력에 반영시킬 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 대응비는 상기 사용자의 두 손 간 거리가 짧을수록 크게 결정될 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 명령을 감지하는 단계는 상기 사용자의 한 손 또는 양 손에 의해 파지되고, 신호 발생 스위치를 구비하는 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에서 생성되는 사용자 명령을 감지할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하는 단계는 상기 컨트롤러에 구비된 스위치의 온/오프(ON/OFF) 감지를 통해 상기 제어 활성화/비활성화 명령을 감지할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 입력을 결정하는 단계는 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 기준으로 가상의 기준 도형을 설정하고, 상기 설정된 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량에 따라 객체의 이동량 및 회전량을 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 한 손에 의해 파지된 컨트롤러의 특정 위치에 고정되는 평면일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 특정 위치들에 고정되는 평면일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 한 손에 의해 파지된 컨트롤러의 길이 또는 폭 방향으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 가상의 기준 도형은 상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 특정 위치들을 관통하도록 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 사용자 입력을 결정하는 단계는 상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들 간 거리에 기초하여 대응비를 결정하고, 상기 대응비에 따른 상기 이동 변화량 및 상기 회전 변화량을 상기 사용자 입력에 반영시킬 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 대응비는 상기 컨트롤러들 간 거리가 짧을수록 크게 결정될 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 객체를 제어하는 단계는 상기 객체의 말단 부분 또는 축 부분을 제어할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 방법에서 상기 객체를 제어하는 단계는 실물 객체 및 가상 현실(VR; Virtual Reality)이나 증강 현실(AR; Augmented Reality)의 가상 객체 중 어느 하나를 제어할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치는 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령, 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령을 감지하는 감지수단; 및 상기 감지수단이 감지한 신호를 입력받아 사용자 명령을 인식하고 인식된 사용자 명령에 대응하는 제어신호를 객체에 적용하는 프로세서를 포함한다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치는 상기 사용자가 파지가능한 기구물로 구성되고 상기 사용자 명령을 상기 감지수단으로 전달하기 위한 사용자 명령 전달 수단을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치에서 상기 사용자 명령 전달 수단은 상기 사용자가 한 손에 의해 파지되고 제어 활성화/비활성화 신호 발생용 스위치를 구비한 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치는 상기 컨트롤러를 고정하기 위한 지지부재를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치에서 상기 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 가변 부재 중 어느 하나일 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치에서 상기 사용자 명령 전달 수단은 상기 사용자가 양 손 각각에 의해 파지되는 두 개의 컨트롤러들을 포함하되, 적어도 하나의 컨트롤러에는 제어 활성화/비활성화 신호 발생용 스위치가 구비될 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치는 상기 두 개의 컨트롤러들을 물리적으로 연결하기 위한 지지부재를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 객체 제어 장치에서 상기 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 또는 탄성력이 없는 길이 가변 부재 중 어느 하나일 수 있다.
일실시예에 따르면, 한 개 또는 두 개의 컨트롤러들을 이용하거나, 또는 한 손 또는 두 손을 통해 객체를 제어함으로써, 3차원 공간 상에서 물체의 이동 또는 조작 등의 복잡한 작업을 효과적으로 수행할 수 있으며, 이로써 다양한 산업 분야의 작업 환경에서 로봇 비전문가 사용자들도 손쉽고 빠르게 객체 제어가 가능하다. 또한, 컨트롤러 또는 사용자 손이 지지부재에 연결되어 조작을 안정시킬 수 있으며, 정밀성, 신속성의 조절이 가능해 질 수 있다.
일실시예에 따르면, 선분/기준 평면 모델, 지지부재를 활용한 안정성, 클러칭 기법을 특징으로 가지는 한 손 또는 두 손 인터랙션을 통하여, 인체 구조 상 한계를 극복하고 보다 높은 정밀도와 넓은 가동 범위가 보장될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 객체 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 일실시예에 따라 객체를 제어하는 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 객체 제어를 활성화시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 제어하고자 하는 객체의 축 부분을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 일실시예에 따라 객체의 축 부분을 회전시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따라 객체 제어를 활성화시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따라 제어하고자 하는 객체의 말단 부분을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 일실시예에 따라 객체의 말단 부분의 움직임을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 일실시예에 따라 객체의 말단 부분의 이동량 및 회전량을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일실시예에 따라 제어될 객체의 예상 동작을 시각적으로 제공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 20은 일실시예에 따른 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 말단 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 21 내지 도 25는 일실시예에 따른 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 축 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 26 내지 도 30은 일실시예에 따른 한 손 또는 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 말단 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 31 내지 도 35는 일실시예에 따른 한 손 또는 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 축 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 36은 일실시예에 따라 객체 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 37은 일실시예에 따라 객체 제어 장치를 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1은 일실시예에 따라 객체 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 객체 제어 시스템은 객체(110), 컨트롤러들(120), 센서들(130)을 포함한다.
일실시예에 따른 객체(110)는 제어의 대상이 되는 객체로서, 예를 들어, 사용자가 제어하고자 하는 원격 객체, 또는 가상 현실(VR; Virtual Reality)이나 증강 현실(AR; Augmented Reality)에 포함된 가상 객체를 포함할 수 있다.
여기서, 원격 객체는 산업용 로봇(예컨대, 협동 로봇(collaborative robot)), 드론(drone), 드론에 장착된 카메라 등 다양한 현실 세계의 객체를 제한 없이 포함할 수 있다. 도 1에 예시적으로 도시된 것처럼, 객체(110)는 하나 이상의 축 부분과 말단 부분을 포함할 수 있다. 객체(110)는 하나 이상의 축 부분의 회전과 말단 부분의 이동/회전에 기반하여 동작할 수 있다.
일실시예에 따른 가상 객체는 사용자가 체험하는 가상 현실 또는 증강 현실에 포함된 객체일 수 있다. 예를 들어, 가상 객체는 게임 속 가상 현실에서 사용자가 제어하고자 하는 객체일 수 있다.
일실시예에 따른 컨트롤러들(120)은 지지부재로 서로 연결될 수 있다. 여기서, 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재, 탄성력이 없는 길이 가변 부재, 길이 고정 부재를 포함할 수 있다. 탄성력을 가지는 길이 가변 부재는 고무 밴드, 용수철, 물질 자체로 신축성이나 탄성력을 가지지는 않지만 공압 또는 여러 기계적 장치를 이용하여 탄성력/복원력을 가지도록 설계된 매케니컬 링키지(mechanical linkage), 다관절 부재 등의 장치를 포함할 수 있다. 탄성력이 없는 길이 가변 부재는 탄성력/복원력을 가지지 않도록 설계된 메케니컬 링키지, 다관절 부재 등의 장치를 포함할 수 있다. 길이 고정 부재는 막대, 케이블 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러들(120)은 사용자의 양손에 파지될 수 있다. 컨트롤러들(120)이 지지부재로 서로 연결됨으로써 해당 컨트롤러들(120)을 쥐고 있는 양손에 장력이 유도될 수 있고, 이러한 장력을 통해 양손 조작의 안정화, 정밀성, 신속성이 조절될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러들(120) 사이에 연결된 지지부재를 통해, 허공에서 양손을 움직이는 것보다 안정적인 객체 제어가 가능할 수 있다. 컨트롤러들(120)은 하나 이상의 버튼을 포함하고, 버튼이 선택됨에 따라 미리 정해진 사용자 입력이 객체 제어 시스템으로 전달될 수 있다.
일실시예에 따른 센서들(130)은 양손에 파지된 컨트롤러들(120)의 3차원 위치를 추적하는 장치로서, 예를 들어, 비전 센서를 포함할 수 있다. 센서들(130)을 통해 3차원 공간에서 사용자의 양손 위치를 감지하여 양손 상호작용에 기반한 사용자 입력이 객체 제어 시스템으로 전달될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 컨트롤러들(120)이 별도로 존재하지 않고, 센서들(130)이 사용자의 양손의 위치를 추적하여 사용자 입력이 결정될 수도 있다. 이 경우에도 사용자의 양손에 서로 연결시키는 지지부재가 존재할 수 있으며, 이러한 지지부재로 허공에 양손을 움직이는 것보다 안정적이고, 정밀성, 신속성이 조절될 수 있다. 또한, 센서들(130)이 사용자가 주먹을 쥐는지 펴는지 여부를 감지하는 등 사용자의 손 자세 변화를 감지함으로써, 컨트롤러들(120)에 포함된 버튼의 선택 여부에 대응되는 사용자 입력이 결정될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 일실시예에 따라 객체를 제어하는 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 입력에 기초하여 객체의 축 부분(210)이 회전될 수 있다. 객체의 축 부분(210)이 회전함에 따라 객체의 일 부분(230)이 축 부분(210)을 중심으로 함께 회전할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 입력에 기초하여 객체의 말단 부분(250)이 움직일 수 있다. 사용자 입력에 따라 객체의 말단 부분(250)은 이동하거나, 회전하거나, 또는 이동하면서 회전할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 객체 제어를 활성화시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따라 사용자는 컨트롤러들에 포함된 버튼을 선택함으로써 객체 제어를 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 각각에 포함된 버튼을 사용자의 양손으로 동시에 누른 상태에서 객체 제어가 활성화될 수 있다. 이 때, 컨트롤러들 중에서 어느 하나의 버튼이 선택되지 않거나 버튼 선택이 해제되는 경우, 즉시 객체 제어가 비활성화될 수 있다. 이를 통해 객체의 오작동을 방지하고, 돌발상황 발생시 즉각적으로 조작을 멈추어 사용자의 안전이 확보될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 제어하고자 하는 객체의 축 부분을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자가 제어하고자 하는 객체의 축 부분이 선택될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들을 파지하는 사용자의 손에 의해 터치되거나 또는 사용자의 손에 의해 가리켜지는 객체의 축 부분(410)이 식별되어 사용자가 제어하고자 하는 부분으로 선택될 수 있다. 이와 같이 사용자에 의해 지정되는 객체의 축 부분(410)을 특정하기 위해, 도 1에서 설명한 센서들이 이용될 수 있으며, 이외 다른 센서(예컨대, HMD(Head Mounted Display)에 포함된 이미지 센서 등)가 더 이용될 수도 있다.
예시적으로 도시된 도 4에 따르면, 사용자는 오른손 검지로 객체에 포함된 축 부분들 중에서 제어하고자 하는 축 부분(410)을 선택할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 일실시예에 따라 객체의 축 부분을 회전시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 입력에 기반하여 객체의 축 부분이 회전될 수 있다. 우선, 객체의 축 부분이 회전함에 따라 함께 회전될 부분(510)이 식별되어 컨트롤러들의 위치를 연결하는 선분에 매핑될 수 있다. 이 후 사용자가 컨트롤러들을 움직임으로써 해당 선분의 회전 변화량이 발생하면, 회전 변화량에 따라 부분(510)이 회전될 수 있다. 이 때, 선분의 회전 변화량 중 객체의 축 부분에 수직한 성분만이 고려될 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5에서는 회전 변화량에 따라 원래 위치(530)로부터 회전한 부분(550)이 도시될 수 있다.
도 6를 참조하면, 일실시예에 따른 회전 평면을 이용하여 측정된 선분의 회전 변화량에 기반하여 객체의 부분을 회전시키는 과정이 도시된다.
우선, 회전 변화량을 수학적으로 표현하기 위한 선분과 회전 평면이 생성될 수 있다. 사용자의 양손에 파지되는 컨트롤러들의 위치로 정의되는 선분
Figure 112019006582566-pat00001
이 생성될 수 있다. 제어하고자 하는 객체의 축 부분
Figure 112019006582566-pat00002
에 수직한 회전 평면
Figure 112019006582566-pat00003
이 생성될 수 있다. 이 때, 선분
Figure 112019006582566-pat00004
과 회전 평면
Figure 112019006582566-pat00005
은 시각화되어 사용자로 제공되지 않을 수도 있으며, 선분
Figure 112019006582566-pat00006
의 회전 변화량만이 이용되므로, 선분
Figure 112019006582566-pat00007
과 회전 대상 는 서로 일치하지 않을 수 있다.
그리고, 선분
Figure 112019006582566-pat00008
의 회전 변화량이 계산될 수 있다. 사용자 입력 이전 선분
Figure 112019006582566-pat00009
과 사용자 입력 이후 선분
Figure 112019006582566-pat00010
을 각각 회전 평면
Figure 112019006582566-pat00011
에 투사시킴으로써 얻어진 두 개의 선분들(
Figure 112019006582566-pat00012
,
Figure 112019006582566-pat00013
)을 이용하여, 회전 변화량
Figure 112019006582566-pat00014
이 계산될 수 있다.
그리고, 회전 변화량
Figure 112019006582566-pat00015
에 일정 대응비를 적용함으로써, 축 부분의 회전량(
Figure 112019006582566-pat00016
)이 결정될 수 있다. 이 때, 적용되는 대응비 x는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 대응비 x는 컨트롤러들 간의 거리에 기초하여 설정되거나, 사용자에 의해 설정되거나, 또는 객체가 제어되는 상황에 따라 적응적으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 객체가 제어되는 상황이 정밀한 제어가 필요한 상황인 경우(예컨대, 로봇 수술 등)에는 대응비 x가 작게 결정되고, 정밀성보다는 신속한 제어가 필요한 상황인 경우(예컨대, 물건 이동 작업 등)에는 대응비 x가 크게 결정될 수도 있다.
일실시예에 따라 컨트롤러들 간의 거리에 따라 객체 제어의 정밀도 및 신속성이 조절될 수 있다.
컨트롤러들이 지지부재로 연결됨에 따라 컨트롤러들 간의 거리에 따른 장력이 컨트롤러들에 작용할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 간의 거리가 멀수록 큰 장력이 발생되며, 이러한 장력은 컨트롤러들을 파지하는 사용자의 양손으로 전달될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 컨트롤러들 간의 거리에 따라 지지부재에 의해 컨트롤러들에 유도되는 장력의 세기 및 동일한 회전 변화량을 위해 양손이 움직여야 하는 거리가 달라지므로, 컨트롤러들 간의 거리에 의해 객체 제어의 정밀성과 신속성이 조절 가능할 수 있다. 도 7a의 상단에 도시된 "1", "2" 번에서는 동일한 회전 변화량
Figure 112019006582566-pat00017
,
Figure 112019006582566-pat00018
을 위해 양손이 움직여야 하는 거리가 컨트롤러들 간 거리에 따라 d1, d2로 달라지는 것이 도시되며, 이 경우 동일한 객체의 축 부분의 회전량이 야기될 수 있다. 또한, 도 7a의 하단에 도시된 "3", "4" 번에서는 동일한 양손이 움직여야 하는 거리 d3, d4를 위해 회전 변화량이 컨트롤러들 간 거리에 따라
Figure 112019006582566-pat00019
,
Figure 112019006582566-pat00020
로 달라지는 것이 도시되며, 이 경우 객체의 축 부분의 회전량이 달라질 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러들 간의 거리가 가까운 경우, 컨트롤러들에 작용하는 장력이 약하고 사용자의 양손이 움직여야 하는 거리가 짧아, 객체 제어의 정밀성이 저하되는 반면 신속성은 증대될 수 있다. 반대로, 컨트롤러들 간의 거리가 먼 경우, 컨트롤러들에 작용하는 장력이 강하고 사용자의 양손이 움직여야 하는 거리가 길어, 객체 제어의 정밀성이 증대되는 반면 신속성은 저하될 수 있다. 이와 같이, 컨트롤러들을 연결하는 지지부재를 이용하여, 객체를 제어하는 상황에 따라 적응적으로 객체 제어의 정밀성 및 신속성을 조절할 수 있다.
일실시예에 따라서는 앞서 설명한 대응비에 컨트롤러들 간의 거리가 적용될 수도 있으며, 이러한 예시들이 도 7b 및 도 7c에 도시되어 있다. 도 7b는 컨트롤러들 간 거리(710)가 짧은 경우를 나타내고, 도 7c는 컨트롤러들 간 거리(730)가 긴 경우를 나타낸다. 도 7b 및 도 7c에 도시된 것처럼, 짧은 컨트롤러들 간 거리(710)로 객체를 제어한 경우보다 긴 컨트롤러들 간 거리(730)로 객체를 제어한 경우에 객체의 축 부분의 회전량이 작게 야기될 수 있다. 즉, 짧은 컨트롤러들 간 거리(710)로 객체를 제어한 경우보다 긴 컨트롤러들 간 거리(730)로 객체를 제어한 경우에 대응비가 작게 설정될 수 있다. 따라서, 컨트롤러들 간의 거리가 길수록 선분의 회전 변화량에 따라 결정되는 객체의 축 부분의 회전량이 작게 결정될 수 있다. 반대로, 컨트롤러들 간의 거리가 짧을수록 회전 변화량에 따라 결정되는 객체의 축 부분의 회전량이 크게 결정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 클러칭(clutching) 동작이 객체의 축 부분 제어에 적용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제한된 컨트롤러들의 동작 범위 내에서도 반복적인 움직임을 중첩함으로써, 보다 넓은 이동 범위에서 객체 제어를 가능하게 하는 클러칭 동작이 적용될 수 있다.
도 8에서 객체의 부분(810)을 제어하고자 하는 경우, 사용자는 컨트롤러들에 포함된 버튼을 누른 상태에서 컨트롤러들을 움직여 객체 제어를 수행하고, 버튼에서 손을 떼고 컨트롤러들의 위치를 조정한 후 다시 버튼을 누른 상태로 컨트롤러들을 움직여 객체 제어를 수행할 수 있다. 이로써 실제 컨트롤러들의 동작 범위에 제한되지 않는 객체 제어를 수행할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따라 객체 제어를 활성화시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자는 컨트롤러들에 포함된 버튼을 누름으로써 객체 제어를 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 각각에 포함된 버튼을 사용자의 양손으로 동시에 누른 상태에서 객체 제어가 활성화될 수 있다. 이 때, 컨트롤러들 중에서 어느 하나의 버튼이 선택되지 않거나 버튼 선택이 해제되는 경우, 즉시 객체 제어가 비활성화될 수 있다. 이를 통해 객체의 오작동을 방지하고, 돌발상황 발생시 즉각적으로 조작을 멈추어 사용자의 안전이 확보될 수 있다.
도 10은 일실시예에 따라 제어하고자 하는 객체의 말단 부분을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일실시예에 따라 사용자가 제어하고자 하는 객체의 말단 부분이 선택될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들을 파지하는 사용자의 손에 의해 터치되거나 또는 사용자의 손에 의해 가리켜지는 객체의 말단 부분(1010)이 식별되어 사용자가 제어하고자 하는 부분으로 선택될 수 있다. 이와 같이 사용자에 의해 지정되는 객체의 말단 부분(1010)을 특정하기 위해, 도 1에서 설명한 센서들이 이용될 수 있으며, 이외 다른 센서(예컨대, HMD에 포함된 이미지 센서 등)가 더 이용될 수도 있다. 도 10에서 사용자는 오른손 검지로 객체에 포함된 축 부분들 중에서 제어하고자 하는 말단 부분(1010)을 선택할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 일실시예에 따라 객체의 말단 부분의 움직임을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 입력에 기반하여 객체의 말단 부분이 움직일 수 있다. 우선, 객체의 말단 부분(1110)이 식별되어 컨트롤러들에 의해 정의되는 기준 평면(1130)에 매핑될 수 있다. 기준 평면(1130)은 컨트롤러들에 의해 정의되는 것으로, 3차원 공간 상에서 컨트롤러들을 연결한 선분을 포함할 수 있다. 기준 평면(1170)의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 객체의 말단 부분(1150)이 움직일 수 있다.
도 12를 참조하면, 일실시예에 따라 컨트롤러들 간의 거리에 따라 객체 제어의 정밀도 및 신속성이 조절될 수 있다.
컨트롤러들이 지지부재로 서로 연결됨에 따라 컨트롤러들 간의 거리에 따른 장력이 컨트롤러들에 작용할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 간의 거리가 멀수록 큰 장력이 발생되며, 이러한 장력은 컨트롤러들을 파지하는 사용자의 양손으로 전달될 수 있다.
도 12에서는 컨트롤러들의 거리에 따라 기준 평면(1210)의 크기가 결정될 수 있다. 기준 평면(1210)은 객체의 말단 부분을 제어하기 위한 것으로, 컨트롤러들이 모서리에 위치하도록 기준 평면(1210)이 설정될 수 있다. 기준 평면(1210)을 설정하는 과정에 대해서는 도 14를 참조하여 후술한다.
컨트롤러들 간의 거리에 따라 유도되는 장력의 세기 및 동일한 회전 변화량을 입력하기 위해 양손이 움직여야 하는 거리가 달라지므로, 이러한 원리를 통해 객체를 회전시키는 제어의 정밀성과 신속성이 조절될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 간의 거리가 가까운 경우, 유도되는 장력이 약하고 양손이 움직여야 하는 거리가 짧으므로, 객체를 회전시키는 제어의 정밀성이 저하되는 반면 신속성이 증대될 수 있다. 반대로, 컨트롤러들 간의 거리가 먼 경우, 유도되는 장력이 강하고 양손이 움직여야 하는 거리가 길게 되므로, 객체를 회전시키는 제어의 정밀성이 증대되는 반면 신속성이 저하될 수 있다.
또한, 컨트롤러들 간의 거리에 따라 지지부재로 유도되는 장력의 세기가 달라지므로, 이러한 원리를 통해 객체를 이동시키는 제어의 정밀성이 조절될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들 간의 거리가 가까운 경우, 유도되는 장력이 약하므로 객체를 이동시키는 제어의 정밀성이 저하될 수 있다. 반대로, 컨트롤러들 간의 거리가 먼 경우, 유도되는 장력이 강하므로, 객체를 이동시키는 제어의 정밀성이 증대될 수 있다.
일실시예에 따라서는 앞서 설명한 대응비에 컨트롤러들 간의 거리가 적용될 수 있으며, 이러한 예시들이 도 12a 및 도 12b에 도시되어 있다. 도 12a는 컨트롤러들 간 거리(1210)가 짧은 경우를 나타내고, 도 12b는 컨트롤러들 간 거리(1230)가 긴 경우를 나타낸다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 것처럼, 짧은 컨트롤러들 간 거리(1210)로 객체를 제어한 경우보다 긴 컨트롤러들 간 거리(1230)로 객체를 제어한 경우에 객체의 말단 부분의 이동 변화량 및/또는 회전 변화량이 작게 야기될 수 있다. 즉, 짧은 컨트롤러들 간 거리(1210)로 객체를 제어한 경우보다 긴 컨트롤러들 간 거리(1230)로 객체를 제어한 경우에 대응비가 작게 설정될 수 있다. 따라서, 컨트롤러들 간의 거리가 길수록 기준 평면의 이동 변화량 및/또는 회전 변화량이 작게 결정될 수 있다. 반대로, 컨트롤러들 간의 거리가 짧을수록 기준 평면의 이동 변화량 및/또는 회전 변화량이 크게 결정될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일실시예에 따른 클러칭 동작이 객체의 말단 부분 제어에 적용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제한된 컨트롤러들의 동작 범위 내에서도 반복적인 움직임을 중첩함으로써, 보다 넓은 이동 범위에서 객체 제어를 가능하게 하는 클러칭 동작이 적용될 수 있다.
도 13에서 객체의 말단 부분(1310)을 제어하고자 하는 경우, 사용자는 컨트롤러들에 포함된 버튼을 누른 상태에서 컨트롤러들을 움직여 객체 제어를 수행하고, 버튼에서 손을 떼고 컨트롤러들의 위치를 조정한 후 다시 버튼을 누른 채로 컨트롤러들을 움직여 객체 제어를 수행할 수 있다. 이로써 컨트롤러들의 동작 범위에 제한되지 않는 객체 제어가 수행될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 일실시예에 따라 객체의 말단 부분의 이동량 및 회전량을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a를 참조하면, 일실시예에 따라 기준 평면이 결정되는 과정이 도시된다. 이동 및 회전에 대한 수학적 표현을 위해 기준 평면이 결정될 수 있다. 이 때, 컨트롤러들 각각의 위치가 기준 평면의 마주하는 변의 중점이 될 수 있다.
단계(1410)에서, 컨트롤러들 각각에 수직한 제1 벡터들
Figure 112019006582566-pat00021
,
Figure 112019006582566-pat00022
이 획득될 수 있다. 제1 벡터들
Figure 112019006582566-pat00023
,
Figure 112019006582566-pat00024
은 컨트롤러들 각각의 위쪽 방향 벡터를 나타낼 수 있다.
단계(1420)에서, 컨트롤러들의 중간 위치 C 또는 선분
Figure 112019006582566-pat00025
상의 특정 위치를 지나면서, 컨트롤러들을 잇는 선분
Figure 112019006582566-pat00026
에 수직하거나 선분
Figure 112019006582566-pat00027
을 관통하는 임시 평면이 결정되고, 임시 평면에 제1 벡터들
Figure 112019006582566-pat00028
,
Figure 112019006582566-pat00029
을 투사(project)함으로써 투사된 벡터들
Figure 112019006582566-pat00030
,
Figure 112019006582566-pat00031
이 획득될 수 있다. 투사된 벡터들
Figure 112019006582566-pat00032
,
Figure 112019006582566-pat00033
은 선분
Figure 112019006582566-pat00034
에 수직할 수 있다.
단계(1430)에서, 투사된 벡터들
Figure 112019006582566-pat00035
,
Figure 112019006582566-pat00036
간의 평균 등 벡터 연산을 수행함으로써 제2 벡터
Figure 112019006582566-pat00037
가 결정될 수 있다.
단계(1440)에서, 제2 벡터
Figure 112019006582566-pat00038
에 수직하고, 컨트롤러들의 중간 위치 C를 지나면서, 선분
Figure 112019006582566-pat00039
을 가로축으로 하는 등 선분
Figure 112019006582566-pat00040
을 포함하는 기준 평면이 결정될 수 있다. 제2 벡터
Figure 112019006582566-pat00041
는 기준 평면의 수직 벡터일 수 있다.
이와 같이 결정된 기준 평면은 시각화되어 표시되지 않을 수 있다. 또한, 기준 평면의 이동 변화량 및 회전 변화량만이 이용되므로, 기준 평면과 실제 객체의 말단 부분의 플레이트가 서로 일치하지 않을 수 있다.
도 14b를 참조하면, 일실시예에 따라 객체의 말단 부분의 이동량 및 회전량이 계산될 수 있다.
일실시예에 따라 기준 평면의 중심점 C의 이동 변화량에 따라 객체의 말단 부분이 이동될 수 있다. 도 14b에서 C는 이동 전의 위치를 나타내고, C'는 이동 후의 위치를 나타낸다. 따라서,
Figure 112019006582566-pat00042
은 기준 평면의 이동 변화량을 나타낼 수 있다.
객체의 말단 부분의 이동량
Figure 112019006582566-pat00043
은 아래의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112019006582566-pat00044
위의 수학식 1에서 y는 기준 평면의 중심점 C의 이동 변화량 대 객체의 말단 부분의 이동량 간 대응비로서, 다양한 방법을 통해 설정될 수 있다. 컨트롤러들 간 거리에 대응되는 기준 평면의 크기에 기초하여 대응비가 결정될 수 있다. 예를 들어, 기준 평면의 크기가 클수록 작은 대응비가 적용되어, 기준 평면의 중심점 C의 이동 변화량에 비해 객체의 말단 부분의 이동량이 작게 결정될 수 있다. 또는, 사용자에 의해 설정되거나 객체가 제어되는 상황에 따라 결정된 대응비가 적용되어 객체의 말단 부분의 이동량이 결정될 수도 있다.
또한, 일실시예에 따라 기준 평면에 수직한 수직 벡터의 회전 변화량에 따라 객체의 말단 부분이 회전될 수 있다. 도 14b에서
Figure 112019006582566-pat00045
는 회전 전 기준 평면의 수직 벡터를 나타내고,
Figure 112019006582566-pat00046
는 회전 후 기준 평면의 수직 벡터를 나타낸다. 기준 평면의 회전 변화량을 나타내기 위해 쿼터니언(quaternion)이 사용될 수 있으며, 기준 평면의 회전 변화량은 로 표시될 수 있다. 여기서, q는 회전을 정의하는 쿼터니언을 나타내고, 은 회전 전 기준 평면,
Figure 112019006582566-pat00047
은 회전 후 기준 평면을 나타낼 수 있다.
객체의 말단 부분의 회전량은 아래의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112019006582566-pat00048
위의 수학식 2에서
Figure 112019006582566-pat00049
은 객체의 말단 부분의 회전량을 나타낸다. x는 기준 평면에 수직한 수직 벡터의 회전 변화량 대 객체의 말단 부분의 회전량 간 대응비로서, 다양한 방법을 통해 설정될 수 있다. 대응비는 컨트롤러들 간 거리에 대응되는 기준 평면의 크기에 기초하여 결정되거나, 사용자에 의해 설정되거나, 또는 객체가 제어되는 상황에 따라 적응적으로 결정될 수도 있다.
앞서 설명한 것처럼 객체의 말단 부분의 이동량 및 회전량 중 적어도 하나가 결정되면, 역기구학(inverse kinematic) 기법을 통해 객체에 포함된 각 축의 회전량이 결정되어 회전할 수 있다.
도 15는 일실시예에 따라 제어될 객체의 예상 동작을 시각적으로 제공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 입력에 따라 객체(1510)가 제어될 예상 동작(1520)이 도시된다.
일실시예에 따라 객체(1510)가 사용자 입력에 따라 즉각적으로 제어되기 보다는 객체(1510)가 사용자 입력에 따라 제어될 예상 동작(1520)이 시각적으로 표시되어 사용자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 착용하고 있는 HMD에 예상 동작(1520)이 반투명하게 표시되어 현실 공간과 동시에 표시될 수 있다. 사용자 입력에 따른 객체(1510)의 예상 동작(1520)을 확인한 후, 사용자는 객체의 제어를 명령할 수 있으며, 명령에 따라 객체(1510)가 실제 제어될 수 있다.
사용자는 객체(1510)의 예상 동작(1520)을 시각적으로 제공 받음으로써, 사용자 입력에 따라 객체(1510)가 제어될 모습을 미리 확인하고 수정할 수 있어, 보다 정교한 객체 제어가 가능해 질 수 있다.
앞선 설명들은 일실시예에 따른 객체 제어를 구현하는 하나의 실시예에 관한 것으로, 이외에도 구현 가능한 다양한 실시예들이 존재한다. 예를 들어, 객체 제어 방법 및 장치는 한 개 또는 두 개의 컨트롤러로부터 사용자 입력을 결정하여 객체를 제어할 수도 있고(도 16 내지 도 25 참조), 또는 컨트롤러 없이 사용자의 한 손 또는 두 손으로부터 사용자 입력을 결정하여 객체를 제어할 수도 있다(도 26 내지 도 35 참조). 이에 대해서는 아래 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 16 내지 도 20은 일실시예에 따른 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 말단 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 16을 참조하면, 일실시예에 따른 한 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 말단 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 한 손에 의해 파지된 컨트롤러의 위치와 각도를 실시간으로 추적할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이미지 센서, 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러에는 센서의 추적 정확도를 향상시키기 위한 소자가 별도로 포함될 수 있으나, 실시예에 따라 포함되지 않을 수도 있다.
그리고, 사용자에 의해 컨트롤러의 버튼이 눌려지면 제어모드가 활성화될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러의 버튼이 선택되었는지가 감지되고, 만약 컨트롤러의 버튼이 선택되면 제어모드가 활성화될 수 있다. 반대로, 컨트롤러의 버튼이 선택되지 않은 경우, 제어모드가 해제될 수 있다. 제어모드가 해제되는 동안에는 객체 제어가 수행되지 않는다. 여기서, 사용자에 의해 컨트롤러의 버튼이 눌러지는 것은 사용자에 의해 제어 활성화/비활성화 명령이 생성되는 것에 해당하며, 특히 제어를 활성화하라는 명령일 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 컨트롤러의 버튼 위치를 중심으로 하고, 컨트롤러의 본체에 대해 위치와 회전이 상대적으로 고정된 기준 평면이 결정될 수 있다. 이 때, 기준 평면은 객체 제어를 위한 가상의 평면으로, 제어하고자 하는 객체의 말단 부분에 맵핑될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다. 다시 말해, 기준 평면의 이동 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다. 예를 들어, 객체의 말단 부분에 대해 위치와 회전이 상대적으로 고정되는 제2 기준 평면이 결정되고, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량에 따라 제2 기준 평면이 이동됨으로써, 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다.
또한, 제어모드로 동작하는 동안, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다. 다시 말해, 기준 평면의 회전 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다. 예를 들어, 객체의 말단 부분에 대해 위치와 회전이 상대적으로 고정되는 제2 기준 평면이 결정되고, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량에 따라 제2 기준 평면이 회전됨으로써, 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다.
이 때, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량만이 존재하면 객체의 말단 부분의 위치만이 제어되고, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량만이 존재하면 객체의 말단 부분의 회전만이 제어되며, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량 및 회전 변화량이 모두 존재하면 객체의 말단 부분의 위치 및 회전이 모두 제어될 수 있다. 다시 말해, 기준 평면의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 말단 부분의 위치 및 회전 중 적어도 하나가 제어될 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 기본적으로 대응비는 1로 결정되어, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량이 그대로 사용자 입력에 적용되어, 객체의 말단 부분의 위치가 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량만큼 이동될 수 있다. 또는, 실시예에 따라 기준 평면의 중심점에 대한 이동 속도에 기초하여 대응비가 적응적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 기준 평면의 중심점이 이동 속도가 빠를수록 대응비가 1보다 더 크게 결정되어, 객체의 말단 부분의 위치가 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량보다 더 많이 이동될 수 있다. 반대로, 기준 평면의 중심점의 이동 속도가 느릴수록 대응비가 1보다 더 작게 결정되어, 객체의 말단 부분의 위치가 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량보다 더 적게 이동될 수 있다. 기준 평면의 중심점에 대한 이동 속도 외에도, 다양한 요소들이 대응비 결정에 제한없이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있으며, 이에 대해서는 앞선 설명이 그대로 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
일실시예에 따른 대응비는 제어 정밀도와 연관될 수 있다. 대응비가 1보다 작을수록 기준 평면의 변화량이 객체의 말단 부분에 더 적게 반영되므로, 제어 정밀도는 더 높다고 볼 수 있다. 반대로, 대응비가 1보다 클수록 기준 평면의 변화량이 객체의 말단 부분에 더 크게 반영되므로, 제어 정밀도는 더 낮다고 볼 수 있다.
도 17을 참조하면, 일실시예에 따라 한 개의 컨트롤러가 지지부재로 연결된 예시가 도시된다. 도 16의 예시에서 추가적으로 컨트롤러가 지지부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 컨트롤러를 고정된 위치에 연결시킬 수 있으며, 이외에도 사용자의 허리띠, 사용자의 발 등 다양한 부분에 연결될 수도 있다. 이러한 지지부재를 통해 컨트롤러를 파지하는 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 가변 부재를 포함할 수 있다. 여기서, 탄성력을 가진 길이 가변 부재는 고무 밴드, 용수철 등 신축 소재를 나타낼 수 있다. 탄성력이 없는 길이 가변 부재는 메케니컬 링키지(mechanical linkage), 다관절 부재 등 신축성 없는 소재를 나타낼 수 있다.
도 18을 참조하면, 일실시예에 따른 두 개의 컨트롤러들을 이용하여 객체의 말단 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 위치와 각도를 실시간으로 추적할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이미지 센서, 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러들 각각에는 센서의 추적 정확도를 향상시키기 위한 소자가 별도로 포함될 수 있으나, 실시예에 따라 포함되지 않을 수도 있다.
그리고, 사용자에 의해 컨트롤러들의 버튼이 눌려지면 제어모드가 활성화될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러들의 버튼들이 선택되었는지가 감지되고, 만약 컨트롤러들의 버튼들이 선택되면 제어모드가 활성화될 수 있다. 이 때, 두 개의 컨트롤러들의 버튼들이 모두 선택되어야 제어모드 활성화가 수행될 수 있으며, 컨트롤러들의 버튼들이 하나라도 선택되지 않으면, 제어모드가 해제될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 컨트롤러들의 버튼들의 위치를 관통하고, 컨트롤러들의 버튼들의 위치 중점을 중심으로 하며, 한 컨트롤러 본체에 대해 수직 방향이 상대적으로 고정된 기준 평면이 결정될 수 있다. 이 때, 기준 평면은 객체 제어를 위한 가상의 평면으로, 제어하고자 하는 객체의 말단 부분에 맵핑될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다. 또한, 제어모드로 동작하는 동안, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다. 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량 및/또는 회전 변화량에 기반하여 객체의 말단 부분의 위치 및/또는 회전이 제어되는 과정에 대해서는 도 16에서 전술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예에 따라서는 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 컨트롤러들 간 거리에 기초하여 대응비가 결정될 수 있다. 두 개의 컨트롤러들 간 거리가 짧을수록 대응비가 1보다 더 크게 결정되어, 객체의 말단 부분의 위치가 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량보다 더 많이 이동될 수 있다. 반대로, 두 개의 컨트롤러들 간 거리가 멀수록 대응비가 1보다 더 작게 결정되어, 객체의 말단 부분의 위치가 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량보다 더 적게 이동될 수 있다. 이외에도, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 속도, 회전 속도 등 다양한 요소들이 대응비 결정에 제한없이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있으며, 이에 대해서는 앞선 설명이 그대로 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 19를 참조하면, 일실시예에 따라 두 개의 컨트롤러들이 길이 가변 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 도 18의 예시에서 추가적으로 컨트롤러들이 길이 가변 부재로 연결될 수 있다. 이러한 길이 가변 부재를 통해 컨트롤러들을 파지하는 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 20을 참조하면, 일실시예에 따라 두 개의 컨트롤러들이 길이 고정 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 도 18의 예시에서 추가적으로 컨트롤러들이 길이 고정 부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 길이 고정 부재는 신축성이 없으며 길이가 변하지 않는 부재일 수 있다. 길이 고정 부재로 연결된 두 개의 컨트롤러들은 게임패드, 리모트컨트롤(remote control) 등과 같이 실질적으로는 단일 부재일 수도 있다. 이러한 길이 고정 부재를 통해 컨트롤러들을 파지하는 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 21 내지 도 25는 일실시예에 따른 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 축 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 21을 참조하면, 일실시예에 따른 한 개의 컨트롤러를 이용하여 객체의 축 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 제어 대상이 되는 객체에는 하나 이상의 축 부분이 포함될 수 있다. 축 부분이 복수인 경우, 축 제어에 앞서 복수의 축 부분들 중에서 제어하고자 하는 하나의 축 부분을 선택하는 과정이 수행될 수 있다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 한 손에 파지된 컨트롤러의 위치와 각도를 실시간으로 추적할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이미지 센서, 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러에는 센서의 추적 정확도를 향상시키기 위한 소자가 별도로 포함될 수 있으나, 실시예에 따라 포함되지 않을 수도 있다.
그리고, 사용자에 의해 컨트롤러의 버튼이 눌려지면 제어모드가 활성화될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러의 버튼이 선택되었는지가 감지되고, 만약 컨트롤러의 버튼이 선택되면 제어모드가 활성화되는 반면, 컨트롤러의 버튼이 선택되지 않으면 제어모드가 해제될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 컨트롤러의 버튼 위치를 관통하고, 컨트롤러의 본체에 평행하며, 컨트롤러에 대해 위치와 회전이 상대적으로 고정된 기준 막대가 결정될 수 있다. 결정된 기준 막대는 제어하고자 하는 객체의 축에 수직한 평면에 수직으로 투영될 수 있다. 이 때, 기준 막대는 객체 제어를 위한 가상의 막대일 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 투영된 기준 막대의 회전 변화량을 객체의 축 부분에 적용하여, 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 다시 말해, 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다.
실시예에 따라서는 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 기본적으로 대응비는 1로 결정되어, 투영된 기준 막대의 회전 변화량이 그대로 사용자 입력에 적용되어, 객체의 축 부분이 투영된 기준 막대의 회전 변화량만큼 회전될 수 있다. 또는, 실시예에 따라 투영된 기준 막대의 회전 속도에 기초하여 대응비가 적응적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 투영된 기준 막대의 회전 속도가 빠를수록 대응비가 1보다 더 크게 결정되어, 객체의 축 부분이 투영된 기준 막대의 회전 변화량보다 더 많이 회전할 수 있다. 반대로, 투영된 기준 막대의 회전 속도가 느릴수록 대응비가 1보다 더 작게 결정되어, 객체의 축 부분이 투영된 기준 막대의 회전 변화량보다 더 적게 회전할 수 있다. 이외에도 다양한 요소들이 대응비 결정에 제한없이 이용될 수 있다.
도 22를 참조하면, 일실시예에 따라 한 개의 컨트롤러가 지지부재로 연결된 예시가 도시된다. 도 21의 예시에서 추가적으로 컨트롤러가 지지부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 컨트롤러를 고정된 위치에 연결시킬 수 있으며, 이외에도 사용자의 허리띠, 사용자의 발 등 다양한 부분에도 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 가변 부재를 포함할 수 있다. 이러한 지지부재를 통해 컨트롤러를 파지하는 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 23을 참조하면, 일실시예에 따라 두 개의 컨트롤러들을 이용하여 객체의 축 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 위치와 각도를 실시간으로 추적할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이미지 센서, 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러들 각각에는 센서의 추적 정확도를 향상시키기 위한 소자가 별도로 포함될 수 있으나, 실시예에 따라 포함되지 않을 수도 있다.
그리고, 사용자에 의해 컨트롤러들의 버튼이 눌려지면 제어모드가 활성화될 수 있다. 다시 말해, 컨트롤러들의 버튼들이 선택되었는지가 감지되고, 만약 컨트롤러들의 버튼들이 선택되면 제어모드가 활성화될 수 있다. 이 때, 두 개의 컨트롤러들의 버튼들이 모두 선택되어야 제어모드 활성화가 수행될 수 있으며, 컨트롤러들의 버튼들이 하나라도 선택되지 않으면, 제어모드가 해제될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 컨트롤러들의 버튼들의 위치를 관통하는 기준 막대가 결정될 수 있다. 결정된 기준 막대는 제어하고자 하는 객체의 축에 수직한 평면에 수직으로 투영될 수 있다. 이 때, 기준 막대는 객체 제어를 위한 가상의 막대일 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 투영된 기준 막대의 회전 변화량을 객체의 축 부분에 적용하여, 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 다시 말해, 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다.
실시예에 따라서는 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 컨트롤러들 간 거리에 기초하여 대응비가 결정될 수 있다. 두 개의 컨트롤러들 간 거리가 짧을수록 대응비가 1보다 더 크게 결정되어, 객체의 축 부분이 투영된 기준 막대의 회전 변화량보다 더 많이 회전할 수 있다. 반대로, 두 개의 컨트롤러들 간 거리가 멀수록 대응비가 1보다 더 작게 결정되어, 객체의 축 부분이 투영된 기준 막대의 회전 변화량보다 더 적게 회전할 수 있다. 이외에도, 투영된 기준 막대의 회전 속도 등 다양한 요소들이 대응비 결정에 제한없이 이용될 수 있다.
도 24를 참조하면, 일실시예에 따라 두 개의 컨트롤러들이 길이 가변 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 도 25를 참조하면, 일실시예에 따라 두 개의 컨트롤러들이 길이 고정 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 길이 가변 부재와 길이 고정 부재에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 26 내지 도 30은 일실시예에 따른 한 손 또는 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 말단 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
실시예에 따르면, 앞서 설명한 컨트롤러 없이 사용자의 손 움직임에 기초하여 사용자 입력을 결정하고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체를 제어할 수 있다. 사용자가 컨트롤러를 파지할 필요가 없으므로, 사용자 움직임의 자유도가 향상되며, 보다 자연스러운 움직임으로 객체를 제어할 수 있다. 이하, 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 26을 참조하면, 일실시예에 따른 사용자의 한 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 말단 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 한 손의 위치와 각도, 엄지 손가락과 검지 손가락의 관절 각도 등을 실시간으로 추적할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이미지 센서, 깊이 센서(depth sensor) 등을 포함할 수 있다.
그리고, 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝이 접촉되면, 제어모드가 활성화될 수 있다. 반대로, 손가락 끝들이 서로 떨어져 손가락 끝들의 접촉이 없어지면, 제어모드가 해제될 수 있다. 다만, 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝의 접촉은 일시예에 불과하며, 사용자로부터 미리 결정된 제스처(예컨대, 주먹을 쥐는 등 소정의 손 제스처 등)가 감지되면 제어모드가 활성화되고, 해당 제스처가 없어지면 제어모드가 해제될 수도 있다. 또한, 엄지 손가락과 검지 손가락에 제한되지 않고, 사용자의 손가락들 중 적어도 두 개의 손가락들의 접촉이 발생했는지 여부에 따라 제어모드가 활성화될 수도 있다. 여기서, 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝이 접촉되는 것은 사용자에 의해 제어 활성화/비활성화 명령이 생성되는 것에 해당하며, 특히 제어를 활성화하라는 명령일 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 엄지 손가락과 검지 손가락의 접촉점을 중심으로 하며, 엄지 손가락 축과 검지 손가락 축을 포함하는 기준 평면이 결정될 수 있다. 실시예에 따라 엄지 손가락과 검지 손가락에 제한되지 않으며, 서로 접촉된 두 개의 손가락들의 접촉점을 중심으로 하고, 서로 접촉된 두 개의 손가락들 각각의 축을 포함하도록 기준 평면이 결정될 수도 있다. 이 때, 기준 평면은 객체 제어를 위한 가상의 평면으로, 제어하고자 하는 객체의 말단 부분에 맵핑될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다. 또한, 제어모드로 동작하는 동안, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다. 이 때, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량만이 존재하면 객체의 말단 부분의 위치만이 제어되고, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량만이 존재하면 객체의 말단 부분의 회전만이 제어되며, 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량 및 회전 변화량이 모두 존재하면 객체의 말단 부분의 위치 및 회전이 모두 제어될 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 27을 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 한 손이 지지부재로 연결된 예시가 도시된다. 도 26의 예시에서 추가적으로 사용자의 한 손이 지지부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 컨트롤러를 고정된 위치에 연결시킬 수 있으며, 이외에도 사용자의 허리띠, 사용자의 발 등 다양한 부분에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 가변 부재를 포함할 수 있다. 이러한 지지부재를 통해 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 28을 참조하면, 일실시예에 따른 사용자의 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 말단 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 두 손의 위치와 각도, 엄지 손가락과 검지 손가락의 관절 각도 등을 실시간으로 추적할 수 있다.
그리고, 두 손 각각의 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝이 접촉되면, 제어모드가 활성화될 수 있다. 반대로, 두 손 각각의 손가락 끝들이 서로 떨어져 손가락 끝들의 접촉이 없어지면, 제어모드가 해제될 수 있다. 이 때, 두 손 중 한 손의 손가락 끝들이 떨어지더라도, 제어모드가 해제될 수 있다. 이외에도 사용자로부터 미리 결정된 두 손 제스처가 감지되는지 여부에 따라 제어모드의 활성화가 결정될 수도 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 두 손 각각의 손가락들의 접촉점들을 관통하며, 접촉점들의 중심을 중심으로 하고, 두 손 중 어느 한 손의 엄지 손가락 축에 수직하는 기준 평면이 결정될 수 있다. 이 때, 기준 평면은 객체 제어를 위한 가상의 평면으로, 제어하고자 하는 객체의 말단 부분에 맵핑될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 위치가 제어될 수 있다. 또한, 제어모드로 동작하는 동안, 기준 평면의 중심점에 대한 회전 변화량을 객체의 말단 부분에 적용하여, 객체의 말단 부분의 회전이 제어될 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 기준 평면의 중심점에 대한 이동 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 손 간 거리에 기초하여 대응비가 결정될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 29를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 두 손이 길이 가변 부재로 연결된 예시가 도시된다. 도 28의 예시에서 추가적으로 사용자의 두 손이 길이 가변 부재로 연결될 수 있다. 이러한 길이 가변 부재를 통해 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 30을 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 두 손이 길이 고정 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 도 28의 예시에서 추가적으로 사용자의 두 손이 길이 고정 부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 길이 고정 부재는 신축성이 없으며 길이가 변하지 않는 부재일 수 있다. 이러한 길이 고정 부재를 통해 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 31 내지 도 35는 일실시예에 따른 한 손 또는 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 축 부분을 제어하는 예시들을 나타낸다.
도 31을 참조하면, 일실시예에 따른 사용자의 한 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 축 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다. 제어 대상이 되는 객체에는 하나 이상의 축 부분이 포함될 수 있다. 축 부분이 복수인 경우, 축 제어에 앞서 복수의 축 부분들 중에서 제어하고자 하는 하나의 축 부분을 선택하는 과정이 수행될 수 있다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 한 손의 위치와 각도, 엄지 손가락과 검지 손가락의 관절 각도, 손바닥 면의 위치와 각도를 실시간으로 추적할 수 있다.
그리고, 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝이 접촉되면, 제어모드가 활성화될 수 있다. 반대로, 손가락 끝들이 서로 떨어져 손가락 끝들의 접촉이 없어지면, 제어모드가 해제될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 엄지 손가락과 검지 손가락으로 이루어진 고리 중앙을 수직으로 관통하며, 손바닥과 평행한 기준 막대를 결정할 수 있다. 결정된 기준 막대는 제어하고자 하는 객체의 축에 수직한 평면에 수직으로 투영될 수 있다. 이 때, 기준 막대는 객체 제어를 위한 가상의 막대일 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 투영된 기준 막대의 회전 변화량을 객체의 축 부분에 적용하여, 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 다시 말해, 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 실시예에 따라서는 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 32를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 한 손이 지지부재로 연결된 예시가 도시된다. 도 31의 예시에서 추가적으로 한 손이 지지부재로 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 컨트롤러를 고정된 위치에 연결시킬 수 있으며, 이외에도 사용자의 허리띠, 사용자의 발 등 다양한 부분에도 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지부재는 탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 가변 부재를 포함할 수 있다. 이러한 지지부재를 통해 컨트롤러를 파지하는 손 움직임을 안정시켜 제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 객체 제어의 정밀도와 신속도를 작업 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다.
도 33을 참조하면, 일실시예에 따른 사용자의 두 손으로부터 결정된 사용자 입력에 기반하여 객체의 축 부분을 제어하는 과정을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
먼저, 센서를 통해, 사용자의 두 손의 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.
그리고, 두 손 각각의 엄지 손가락 끝과 검지 손가락 끝이 접촉되면, 제어모드가 활성화될 수 있다. 반대로, 손가락 끝들이 서로 떨어져 손가락 끝들의 접촉이 없어지면, 제어모드가 해제될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 두 손 각각의 손가락들의 접촉점들을 관통하는 기준 막대가 결정될 수 있다. 결정된 기준 막대는 제어하고자 하는 객체의 축에 수직한 평면에 수직으로 투영될 수 있다.
그리고, 제어모드로 동작하는 동안 투영된 기준 막대의 회전 변화량을 객체의 축 부분에 적용하여, 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 다시 말해, 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 기반하여 사용자 입력이 결정되고, 결정된 사용자 입력에 따라 객체의 축 부분의 회전이 제어될 수 있다. 실시예에 따라서는 투영된 기준 막대의 회전 변화량에 소정의 대응비가 적용되어 사용자 입력이 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 두 손 간 거리에 기초하여 대응비가 결정될 수 있다. 이에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 34를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 두 손이 길이 가변 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 도 35를 참조하면, 일실시예에 따라 사용자의 두 손이 길이 고정 부재로 연결되는 예시가 도시된다. 길이 가변 부재와 길이 고정 부재에 대해서는 앞선 설명들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 36은 일실시예에 따라 객체 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 36을 참조하면, 일실시예에 따른 객체 제어 장치의 프로세서에 의해 수행되는 객체 제어 방법이 도시된다.
단계(3610)에서, 객체 제어 장치는 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령을 감지한다. 단계(3620)에서, 객체 제어 장치는 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령을 포함하는 사용자 명령을 감지한다. 단계(3630)에서, 객체 제어 장치는 이동 변화량 명령 및 회전 변화량 명령에 의한 사용자 입력을 결정한다. 단계(3640)에서, 객체 제어 장치는 사용자 입력에 따라 객체를 제어한다.
도 36에 도시된 각 단계들에는 전술한 사항들이 그대로 적용되므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 37은 일실시예에 따라 객체 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 37을 참조하면, 일실시예에 따른 객체 제어 장치(3700)는 센서(3710), 프로세서(3720) 및 객체(3730)를 포함한다. 객체 제어 장치(3700)는 실시예에 따라 컨트롤러(3740)를 더 포함할 수도 있다. 객체 제어 장치(3700)에 포함된 센서(3710), 프로세서(3720), 객체(3730) 및 컨트롤러(3740)는 유선 네트워크 및 무선 네트워크 중 적어도 하나에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 센서(3710)는 감지수단으로도 지칭될 수 있다. 컨트롤러(3740)는 사용자 명령 전달 수단으로도 지칭될 수 있다. 객체 제어 장치(3700)는 상술된 동작들을 처리할 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
실시예들에서 설명된 구성요소들은 하나 이상의 DSP (Digital Signal Processor), 프로세서 (Processor), 컨트롤러 (Controller), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array)와 같은 프로그래머블 논리 소자 (Programmable Logic Element), 다른 전자 기기들 및 이것들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 하드웨어 구성 요소들(hardware components)에 의해 구현될 수 있다. 실시예들에서 설명된 기능들(functions) 또는 프로세스들(processes) 중 적어도 일부는 소프트웨어(software)에 의해 구현될 수 있고, 해당 소프트웨어는 기록 매체(recording medium)에 기록될 수 있다. 실시예들에서 설명된 구성요소들, 기능들 및 프로세스들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (30)

  1. 사용자의 한 손 또는 두 손이 미리 정해진 포즈를 취하는지 여부에 기초하여 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하는 단계;
    상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 상기 사용자의 한 손 또는 두 손이 상기 미리 정해진 포즈를 취할 때 상기 한 손 또는 두 손의 3차원 위치에 기반한 중심점을 가지고, 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형을 설정하는 단계;
    상기 미리 정해진 포즈를 취하는 동안 상기 사용자의 한 손 또는 두 손이 움직이면, 상기 한 손 또는 두 손을 따라 움직이는 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 및
    상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 객체를 제어하는 단계
    를 포함하는 객체 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 포즈는
    상기 사용자의 손가락들 중 적어도 두 개의 손가락들을 서로 접촉시키는 포즈 및 상기 사용자가 주먹을 쥐는 포즈 중 어느 하나인, 객체 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 한 손의 손가락들 중 서로 접촉된 두 손가락들의 접촉점에 고정되는 평면인, 객체 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 두 손의 손가락들 중 각 손의 서로 접촉된 손가락들의 접촉점에 고정되는 평면인, 객체 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 한 손을 기준으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대인, 객체 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 두 손의 손가락들 중 각 손의 서로 접촉된 산가락들의 접촉점을 기준으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대인, 객체 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 객체를 제어하는 단계는
    상기 사용자의 두 손 간 거리에 기초하여 대응비를 결정하고, 상기 대응비를 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 적용하여 상기 객체를 제어하는, 객체 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 대응비는
    상기 사용자의 두 손 간 거리가 짧을수록 크게 결정되는, 객체 제어 방법.
  12. 사용자의 한 손 또는 양 손에 의해 파지된 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온/오프(ON/OFF) 감지에 기초하여 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하는 단계;
    상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온이 감지될 때 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러의 3차원 위치에 기반한 중심점을 가지고, 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형을 설정하는 단계;
    상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온이 감지되는 동안 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러가 움직이면, 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 따라 움직이는 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 및
    상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 객체를 제어하는 단계
    를 포함하는 객체 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 한 손에 의해 파지된 컨트롤러의 특정 위치에 고정되는 평면인, 객체 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 특정 위치들에 고정되는 평면인, 객체 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 한 손에 의해 파지된 컨트롤러의 길이 또는 폭 방향으로 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대인, 객체 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 가상의 기준 도형은
    상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들의 특정 위치들을 관통하도록 1차적으로 형성되고, 상기 객체의 축에 수직한 평면에 투영되어 2차적으로 형성되는 막대인, 객체 제어 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 객체를 제어하는 단계는
    상기 사용자의 두 손에 의해 파지된 컨트롤러들 간 거리에 기초하여 대응비를 결정하고, 상기 대응비를 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 적용하여 상기 객체를 제어하는, 객체 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 대응비는
    상기 컨트롤러들 간 거리가 짧을수록 크게 결정되는, 객체 제어 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 객체를 제어하는 단계는
    상기 객체의 말단 부분 또는 축 부분을 제어하는, 객체 제어 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 객체를 제어하는 단계는
    실물 객체 및 가상 현실(VR; Virtual Reality)이나 증강 현실(AR; Augmented Reality)의 가상 객체 중 어느 하나를 제어하는, 객체 제어 방법.
  23. 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령 및 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 감지하는 감지수단; 및
    상기 감지수단이 감지한 신호를 입력받아 사용자 명령을 인식하고 인식된 사용자 명령에 대응하는 제어신호를 객체에 적용하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 감지수단을 통해, 사용자의 한 손 또는 두 손이 미리 정해진 포즈를 취하는지 여부에 기초하여 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하고,
    상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 상기 사용자의 한 손 또는 두 손이 상기 미리 정해진 포즈를 취할 때 상기 한 손 또는 두 손의 3차원 위치에 기반한 중심점을 가지고, 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형을 설정하고,
    상기 미리 정해진 포즈를 취하는 동안 상기 사용자의 한 손 또는 두 손이 움직이면, 상기 한 손 또는 두 손을 따라 움직이는 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 결정하며,
    상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 객체를 제어하는, 객체 제어 장치.
  24. 사용자에 의해 생성되는 제어 활성화/비활성화 명령 및 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 감지하는 감지수단; 및
    상기 감지수단이 감지한 신호를 입력받아 사용자 명령을 인식하고 인식된 사용자 명령에 대응하는 제어신호를 객체에 적용하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 감지수단을 통해, 상기 사용자의 한 손 또는 양 손에 의해 파지된 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온/오프 감지에 기초하여 제어 활성화/비활성화 명령을 감지하고,
    상기 제어 활성화/비활성화 명령이 감지되는 상태에서, 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온이 감지될 때 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러의 3차원 위치에 기반한 중심점을 가지고, 제어하고자 하는 객체에 맵핑되는 가상의 기준 도형을 설정하고,
    상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러에 구비된 스위치의 온이 감지되는 동안 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러가 움직이면, 상기 한 개 또는 두 개의 컨트롤러를 따라 움직이는 상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나를 결정하며,
    상기 기준 도형의 이동 변화량 및 회전 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 상기 객체를 제어하는, 객체 제어 장치.
  25. 삭제
  26. 제24항에 있어서,
    상기 컨트롤러를 고정하기 위한 지지부재
    를 더 포함하는, 객체 제어 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 지지부재는
    탄성력을 가지는 길이 가변 부재 및 탄성력이 없는 길이 고정 부재 중 어느 하나인, 객체 제어 장치.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 두 개의 컨트롤러들 중 적어도 하나에는 제어 활성화/비활성화 신호 발생용 스위치가 구비되는, 객체 제어 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 두 개의 컨트롤러들을 물리적으로 연결하기 위한 지지부재
    를 더 포함하는, 객체 제어 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 지지부재는
    탄성력을 가지는 길이 가변 부재 또는 탄성력이 없는 길이 고정 부재 중 어느 하나인, 객체 제어 장치.
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