KR20100067005A - Apparatus and method for providing haptic augmented reality - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device and a method for providing haptic augmented reality are provided to add and subtract the reaction force which is augmented by a haptic device about a real repulsive power, thereby experiencing augmented haptic information. CONSTITUTION: A haptic augmented reality providing device(100) comprises a control unit(110) and a drive unit. The control unit calculates repulsive power of an object. The control unit determines a driving power considering the calculated repulsive power and preset solidity. The driving unit drives a haptic device by the determined driving force. The driving unit transfers a repulsive power strengthened by the control unit to a user not a repulsive power according to the collision with a real object.

Description

햅틱 증강현실 제공 장치 및 방법 {Apparatus and method for providing haptic augmented reality} Apparatus and method for providing haptic augmented reality

본 발명은 증강현실(augmented reality)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 현실환경(real environment) 및 가상환경(virtual environment)의 혼합된 결과를 사용자에게 제공하는 증강현실 제공 방안에 관한 것이다.The present invention relates to augmented reality, and more particularly, to an augmented reality providing method for providing a user with a mixed result of a real environment (virtual environment) and a virtual environment (virtual environment).

만약 당신이 펜 모양으로 생긴 툴을 잡고 실제 책상 위에 무언가를 쓴다고 가정해 보자. 일반 종이 위에 연필이나 볼펜으로 글씨를 쓰는 것처럼, 혹은 마커 펜을 가지고 물렁한 고무 위에 글씨를 쓰는 것처럼 느끼게 할 수 있을까? 이 툴을 가지고 한지 위에 붓글씨를 가르치는 시스템을 만들 수도 있을 것이다. 이러한 것들을 가능하게 하는 것이 햅틱 증강 현실(haptic augmented reality)이다.Suppose you hold a pen-shaped tool and write something on a real desk. Can you feel like writing on a piece of paper with a pencil or ballpoint pen, or with a marker pen on a piece of rubber? You could use this tool to create a system for teaching calligraphy on a sheet of paper. It is haptic augmented reality that makes these possible.

증강현실, 혹은 더 일반적으로 혼합현실(mixed reality) 환경이란 컴퓨터가 만들어낸 가상의 감각과 실제 감각이 혼합된 환경을 말한다. Milgram 등이 제시한 것처럼 혼합현실은 실제-가상 연속체(reality-virtuality continuum) 상에 위치할 수 있다(Milgram, P., Colquhoun Jr., H.: A taxonomy of real and virtual world display integration. In: Tamura, Y. (ed.) Mixed Reality . Merging Real and VirtualWorlds, pp. 1.16. Springer, Berlin (1999)). 이 연속체에서 한 환경이 실제 혹은 가상에 가까운지는 그 환경을 관리하기 위해 얼마나 많은 정보가 컴퓨터에 저장되어 있는가로 결정된다. 예를 들어, 비행기 조종석의 head-up display는 증강 현실(augmented reality)의 한 종류이고, 게임 속의 가상의 신체에 유명인의 얼굴의 실제 사진을 덧입히는 것은 증강 가상(augmented virtuality) 의 한 종류로 볼 수 있다. 비록 이 연속체는 기본적으로 시각 증강현실을 위해 만들어졌지만 이것을 촉각에 적용할 수 있다. 그리고 시각과 촉각을 모두 제공하는 혼합 현실 환경이 있을 때 이 환경의 실제 혹은 가상의 정도는 복합시각촉각 연속체 (composite visuo-haptic continuum) 속에서 정의될 수 있다.Augmented reality, or more commonly a mixed reality environment, is an environment in which a computer-generated virtual and real sense is mixed. As suggested by Milgram et al., Mixed reality can be located on a reality-virtuality continuum (Milgram, P., Colquhoun Jr., H .: A taxonomy of real and virtual world display integration. Tamura, Y. (ed.) Mixed Reality.Merging Real and Virtual Worlds, pp. 1.16.Springer, Berlin (1999)). In this continuum, whether an environment is real or virtual is determined by how much information is stored on the computer to manage the environment. For example, the head-up display of an airplane cockpit is a kind of augmented reality, and adding a real picture of a celebrity's face to a virtual body in a game is a kind of augmented virtuality. Can be. Although this continuum is primarily designed for visual augmented reality, it can be applied to the sense of touch. And when there is a mixed reality environment that provides both visual and tactile sensitivities, the real or virtual degree of this environment can be defined in a composite visuo-haptic continuum.

기존의 연구들은 Milgram 등이 제안한 연속체를 이용해서 분류할 수 있다. 비록 이 분류법이 기존의 시각 혼합현실 연구상에서도 엄격하게 적용되지는 않지만 이렇게 함으로써 햅틱 증강현실의 의미를 보다 쉽게 이해할 수 있는 도구가 될 것이다. 먼저 '햅틱현실(haptic reality)'에 대해서 살펴보면, 이 환경에서는 사용자가 직접 실체 물체를 만지고 실제물체에서 오는 촉각만을 느끼는 환경이다. 대표적인 예로 tangible AR을 들 수 있는데 이것은 사용자가 실제 물체로 만들어진 소도구 (prop)을 쥐고 시각적인 혼합현실 안에서 상호작용을 하는 것을 말한다. 두 번째로 '햅틱 가상(haptic virtuality)'은 연속체의 다른 끝 단에 위치할 수 있는데 가장 많은 연구가 진행되어 있는 상황이다. 이 경우는, 순수한 가상 물체가 시각 혼합현실 환경 속에 추가되고 기존의 가상환경에서의 햅틱 렌더링 방법으로 이 가상물체의 촉각을 렌더링 한다. 그래서 햅틱 장비의 좌표계와 시각 좌표계의 정확한 위치등록 이 주요 이슈가 되었다. 세 번째 분야인 햅틱 증강가상(haptic augmented virtuality)이다. 이 환경에서는 실제 존재하는 소도구 (real prop)가 햅틱 장비에 부착되어 있고 이 것이 실제 물체의 표면 질감을 제공하며 햅틱 장비는 가상 물체의 힘 피드백만을 담당한다.Existing studies can be classified using the continuum proposed by Milgram et al. Although this taxonomy is not strictly applied to existing visual mixed reality studies, it will be a tool that makes it easier to understand the meaning of haptic augmented reality. First of all, haptic reality is the environment in which the user directly touches the real object and feels only the tactile sense coming from the real object. A typical example is the tangible AR, which means that a user holds a prop made of real objects and interacts in visual mixed reality. Second, 'haptic virtuality' can be located at the other end of the continuum, which is the most researched. In this case, a pure virtual object is added to the visual mixed reality environment and the haptic rendering method of this virtual object is rendered by the haptic rendering method in the existing virtual environment. Therefore, the exact issue of the exact location registration of the coordinate system and visual coordinate system of haptic equipment has become a major issue. The third field is haptic augmented virtuality. In this environment, a real prop is attached to the haptic device, which provides the surface texture of the real object, which is responsible only for the force feedback of the virtual object.

본 발명은 햅틱 증강 현실(Haptic augmented reality)에 대한 것으로서, 실제 물체와 햅틱 장비와의 충돌에서 발생하는 촉각 정보에 가상의 촉각 정보를 덧입힘으로써 사용자에게 증강된 햅틱 정보를 제공함을 목적으로 한다. The present invention relates to haptic augmented reality, which aims to provide a user with augmented haptic information by adding virtual tactile information to tactile information generated in a collision between a real object and a haptic device.

이에 따라 본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 물체와 충돌하는 햅틱 장비에 일체화된 사용자가 그 물체의 실제 강도(stiffness)와 다른 강도를 체감하도록 하는 햅틱 증강현실 제공장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, at least one embodiment of the present invention is to provide a haptic augmented reality providing apparatus that allows a user integrated into the haptic equipment colliding with an object to experience a different intensity than the actual stiffness of the object. have.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 물체와 충돌하는 햅틱 장비에 일체화된 사용자가 그 물체의 실제 강도(stiffness)와 다른 강도를 체감하도록 하는 햅틱 증강현실 제공방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is to provide a haptic augmented reality providing method for a user integrated in the haptic device collided with the object to experience a different intensity than the actual stiffness of the object.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 물체와 충돌하는 햅틱 장비에 일체화된 사용자가 그 물체의 실제 강도(stiffness)와 다른 강도를 체감하도록 하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is a computer-readable computer program having a computer program stored therein that allows a user integrated into a haptic device to collide with an object to experience an actual stiffness that is different from the actual stiffness of the object. To provide a recording medium.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 물체로부터의 반발력을 계산하고, 계산된 반발력과 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정하는 제어부; 및 상기 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동하는 구동부를 포함하는 햅틱 증강현실 제공장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, the control unit for calculating the repulsive force from the object, in consideration of the calculated repulsive force and the predetermined strength; And it provides a haptic augmented reality providing apparatus comprising a drive unit for driving the haptic equipment with the determined driving force.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 물체의 변위를 측정하고, 측정된 변위, 상기 계산된 반발력, 및 상기 기 설정된 강도를 고려하여 상기 구동력을 결정한다. Preferably, the controller measures the displacement of the object, and determines the driving force in consideration of the measured displacement, the calculated repulsive force, and the predetermined strength.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 물체와 상기 햅틱 장비간의 충돌을 감지하고, 상기 물체가 상기 햅틱 장비와의 충돌로 인해 변형될 동안 제어신호를 생성하고, 상기 구동부는 상기 제어신호에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the controller detects a collision between the object and the haptic device, generates a control signal while the object is deformed due to a collision with the haptic device, and the driving unit is operated in response to the control signal It is characterized by.

또한, 상기 제어부는, 상기 물체로부터의 반발력이 임계치를 초과하는지의 여부를 검사하여, 상기 햅틱 장비와 상기 물체간의 충돌을 감지하는 것이 바람직하다. The controller may detect whether the haptic device collides with the object by checking whether the repulsive force from the object exceeds a threshold.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 물체로부터의 반발력을 계산하는 단계; 상기 계산된 반발력 및 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동하는 단계를 포함하는 햅틱 증강현실 제공방법을 제공한다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the present invention, the step of calculating the repulsive force from the object; Determining a driving force in consideration of the calculated repulsive force and a predetermined strength; And it provides a haptic augmented reality providing method comprising the step of driving the haptic equipment with the determined driving force.

바람직하게는, 상기 햅틱 증강현실 제공방법은 상기 물체의 변위를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 상기 계산된 반발력, 상기 측정된 변위, 및 상기 기 설정된 강도를 고려하여 상기 구동력을 결정한다. Preferably, the haptic augmented reality providing method further comprises the step of measuring the displacement of the object, the step of determining the driving force in consideration of the calculated repulsive force, the measured displacement, and the predetermined strength Decide

바람직하게는, 상기 햅틱 증강현실 제공방법은, 상기 물체와 상기 햅틱 장비 간의 충돌을 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 계산하는 단계, 상기 결정하는 단계, 및 상기 구동하는 단계는 상기 물체와 상기 햅틱 장비간의 충돌이 감지되는 동안 수행되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the haptic augmented reality providing method further comprises the step of detecting a collision between the object and the haptic device, the calculating, the determining and the driving step is the object and the haptic It is characterized in that it is performed while a collision between equipment is detected.

또한, 상기 감지하는 단계는 상기 물체로부터의 반발력이 임계치를 초과하는지의 여부를 검사하여, 상기 햅틱 장비와 상기 물체간의 충돌을 감지하는 것이 바람직하다. In the sensing step, it is desirable to detect whether a collision between the haptic device and the object is detected by checking whether the repulsive force from the object exceeds a threshold.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 물체로부터의 반발력을 계산하는 단계; 상기 계산된 반발력 및 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the present invention, the step of calculating the repulsive force from the object; Determining a driving force in consideration of the calculated repulsive force and a predetermined strength; And a computer readable recording medium storing a computer program for causing the computer to execute the step of driving the haptic device with the determined driving force.

본 발명에 따르면, 사용자가 실제 물체와 상호작용을 하며 그 반력을 느낌에 있어서 실제 물체와의 충돌에 따라 발생하는 반발력을 직접 느끼는 것이 아니라 실제 반발력에 햅틱 장치에 의해 증강된 반력이 가감됨으로써 증강된 햅틱 정보를 느낄 수 있게 된다. According to the present invention, the user interacts with the real object and feels the reaction force, instead of directly feeling the repulsive force generated by the collision with the real object, but by adding the reaction force augmented by the haptic device to the actual repulsive force. You can feel the haptic information.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가 지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

이하, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 햅틱 증강현실 제공장치와 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for providing haptic augmented reality according to at least one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 햅틱 증강현실 제공장치(100)의 블록도로서, 제어부(110)와 구동부(120)를 포함하고, 제어부(110)와 구동부(120) 중 적어도 하나는 햅틱 장비에 일체화될 수 있다. 1 is a block diagram of a haptic augmented reality providing apparatus 100 according to at least one embodiment of the present invention, including a control unit 110 and a driving unit 120, at least one of the control unit 110 and the driving unit 120 May be integrated into the haptic equipment.

본 명세서에서, 햅틱 장비란 서로 링크 구조로 연결된 복수의 관절을 포함하며 하나의 관절이 움직이면 그 하나의 관절에 연결된 다른 관절도 연동할 수 있는 장비로서, 그 복수의 관절 중 적어도 일부(예를 들어, 그 복수의 관절 중 가장 끝에 위치한 관절)가 사용자의 신체 중 적어도 일부(예를 들어, 손가락)와 일체화되어 사용자의 의지대로 움직일 수 있는 장비를 의미한다. 예컨대, 사용자는 그 가장 끝의 관절을 잡고 사용자의 의지대로 그 가장 끝의 관절을 움직일 수 있다.In the present specification, the haptic device includes a plurality of joints connected to each other in a link structure, and when one joint moves, another device connected to the one joint may be interlocked, and at least some of the plurality of joints (for example, , The joint located at the end of the plurality of joints) refers to a device that is integrated with at least a portion of the user's body (for example, a finger) to move at the user's will. For example, the user can grab the most extreme joint and move the most extreme joint at will.

사용자는 햅틱 장비를 움직여서 햅틱 장비가 물체와 충돌하도록 할 수 있다. 이 때, 햅틱 장비의 부분 중 물체와 충돌하는 부분은 햅틱 장비를 구성하는 복수의 관절 중 어느 한 관절의 가장 끝단이고, 본 명세서에서 충돌 단은 그러한 끝단을 의미한다. 한편, 본 명세서에서 '물체'는 가상의 물체일 수도 있으나, 설명의 편의 상 실제 물체라 가정한다.The user may move the haptic device to cause the haptic device to collide with the object. At this time, the part of the part of the haptic equipment that collides with the object is the most end of any one of the plurality of joints constituting the haptic device, in this specification, the collision end means such an end. In the present specification, the 'object' may be a virtual object, but it is assumed that the object is a real object for convenience of description.

제어부(110)는 '햅틱 장비의 충돌 단'이 '물체'와 충돌하는지 감지한다. 이를 위해, 제어부(110)는 물체로부터의 반발력이 '기 설정된 임계치'를 초과하는지의 여부를 검사하여, 햅틱 장비의 충돌 단과 물체간의 충돌을 감지한다. 즉, 물체로부터의 반발력이 임계치를 초과한다고 검사되면, 제어부(110)는 충돌 단과 물체간의 충돌이 발생되었다고 인지한다.The controller 110 detects whether the collision stage of the haptic device collides with the object. To this end, the controller 110 checks whether the repulsive force from the object exceeds the 'preset threshold', and detects a collision between the collision stage of the haptic device and the object. That is, if the repulsive force from the object exceeds the threshold, the controller 110 recognizes that a collision between the collision stage and the object has occurred.

제어부(110)는 물체와 햅틱 장비의 충돌 단간의 충돌을 감지하고, 물체가 충돌로 인해 변형될 동안 제어신호를 생성하고, 물체와 충돌 단간의 충돌이 감지되는 동안 물체로부터의 반발력을 계산한다. The controller 110 detects a collision between the collision stage of the object and the haptic device, generates a control signal while the object is deformed due to the collision, and calculates a repulsive force from the object while the collision between the object and the collision stage is detected.

제어부(110)는 반발력을 계산함에 있어, 햅틱 장비의 충돌 단과 마지막 링크 사이에 마련된 센서가 감지한 힘 및 충돌 단의 관성력을 이용하여 물체로부터의 반발력을 계산한다.In calculating the repulsive force, the controller 110 calculates the repulsive force from the object by using the force sensed by the sensor provided between the collision stage and the last link of the haptic device and the inertial force of the collision stage.

햅틱 장비의 충돌 단이 물체와 충돌하여 물체로부터의 반발력이 산출되면, 제어부(110)는 구동부(120)를 구동할 구동력을 결정하여 구동부(120)를 제어한다. 이에 따라 구동부(120)는 실제 물체와의 충돌에 따른 반발력이 아닌 제어부(110)에 의해 증강된 반발력을 사용자에게 전달할 수 있게 된다. When the collision stage of the haptic device collides with the object to calculate the repulsive force from the object, the controller 110 determines the driving force to drive the driving unit 120 and controls the driving unit 120. Accordingly, the driving unit 120 may transmit the repulsive force enhanced by the control unit 110 to the user, not the repulsive force due to the collision with the real object.

도 2는 햅틱 장비의 일례 및 본 발명의 일 실시예에 따른 구동력 계산 방안을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a haptic device and a driving force calculation method according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따른 햅틱 증강 현실 제공장치(100)는 전술한 바와 같이 도 2에 도시된 햅틱 장비(200)에 일체화되어 제공될 수 있다. As described above, the haptic augmented reality providing apparatus 100 according to FIG. 1 may be integrated with the haptic device 200 illustrated in FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 햅틱 장비(200)는 복수의 링크(212, 214, 216)를 포함하고 있으며, 제 1 링크(212)는 베이스부(210)에 회동 가능하게 연결된 상태에서, 제 1 링크(212)와 제 2 링크(214)는 제 1 관절(213)로 연결되어 있고, 제 2 링크(214)와 제 3 링크(216)은 제 2 관절(215)로 연결되어 있다. 도 1 에 도시된 구동부(120)는 베이스부(210)에 연결되는 제 1 링크(212)의 기저부, 제 1 관절(213), 및 제 2 관절(215)에 구비될 수 있다. 제 3 링크(216)의 단부에는 힘 센서(217)가 구비되고, 힘 센서(217)의 하부에는 충돌 단(218)이 구비된다. As shown in FIG. 2, the haptic device 200 includes a plurality of links 212, 214, and 216, and the first link 212 is pivotally connected to the base portion 210. The first link 212 and the second link 214 are connected by the first joint 213, and the second link 214 and the third link 216 are connected by the second joint 215. The driving unit 120 illustrated in FIG. 1 may be provided at the base, the first joint 213, and the second joint 215 of the first link 212 connected to the base 210. A force sensor 217 is provided at the end of the third link 216, and a collision end 218 is provided below the force sensor 217.

사용자(220)는 제 3 링크(216)를 잡고 움직이며 햅틱 장비(210)의 충돌 단(218)이 물체(230)와 충돌하도록 할 수 있고, 이러한 상황은 다음의 수학식 1 및 2와 같이 표현된다.The user 220 may grab and move the third link 216 and cause the collision stage 218 of the haptic device 210 to collide with the object 230, which situation is expressed by Equations 1 and 2 below. Is expressed.

Figure 112009009029261-PAT00001
Figure 112009009029261-PAT00001

Figure 112009009029261-PAT00002
Figure 112009009029261-PAT00002

수학식 1과 2에서, t는 시각(time), fr(t)는 물체(230)와의 충돌에 따른 반발력, fs(t)는 힘 센서(217)에 의해 감지되는 힘, mt는 충돌 단(218)의 질량, a(t)는 충돌 단(218)의 (물체를) 누르는 방향으로의 가속도, fi(t)는 충돌 단의 관성력을 의미한다.In Equations 1 and 2, t is time, f r (t) is the repulsive force due to the collision with the object 230, f s (t) is the force detected by the force sensor 217, m t is The mass of the impact stage 218, a (t), is the acceleration in the direction of pushing the (object) of the collision stage 218, and f i (t) means the inertia force of the impact stage.

제어부(110)는 fr(t)가 충돌 결정을 위한 한계치(decision threshold)보다 크면 충돌이 발생한 것으로 판단할 수 있다. The controller 110 may determine that a collision occurs when f r (t) is greater than a decision threshold for collision determination.

다만, 실제 구현시에 있어서 충돌 단(218)의 가속도 a(t)를 구하는 것이 어려울 수 있다. 이 경우 특화된 가속도 센서를 이용하여 a(t)를 구하는 것을 고려할 수 있다. 그런데 가속도 센서를 이용하는 경우 시스템이 복잡해지고 가격이 비싸지는 문제가 발생할 수 있다. 쉬운 방법으로 햅틱 장비가 제공하는 충돌 단(218)의 위치 정보로부터 가속도를 획득할 수 있다. 그러나 불연속적인 위치 값의 미분은 노이즈가 포함된 결과를 제공하므로, 가속도를 구하기 위한 각각의 미분에 대하여 저주파 통과 필터를 사용하는 것도 바람직하다. However, in an actual implementation, it may be difficult to obtain the acceleration a (t) of the collision stage 218. In this case, it may be considered to obtain a (t) using a specialized acceleration sensor. However, when using an acceleration sensor, a system may become complicated and expensive. In an easy way, acceleration may be obtained from position information of the collision stage 218 provided by the haptic device. However, since the derivative of the discrete position values gives a noise-containing result, it is also preferable to use a low pass filter for each derivative to find the acceleration.

제어부(110)는 수학식 1에 따라 얻어진 반발력(fr(t))에 대하여 햅틱 장비(200)의 구동력을 제어함으로써 사용자게 실제 느끼게 되는 힘을 변경한다. 즉, 사용자는 반발에 따른 실제 힘을 느끼는 것이 아니라 햅틱 증강 현실 제공 장치(100)에 의해 증강된 힘을 느낄 수 있게 된다. The controller 110 changes the force actually felt by the user by controlling the driving force of the haptic device 200 with respect to the repulsive force f r (t) obtained according to Equation (1). That is, the user may not feel the actual force due to the repulsion but may feel the force augmented by the haptic augmented reality providing apparatus 100.

힘과 위치변위 사이의 관계를 보통 강성도(stiffness)라 칭하는데 특정 시간 t에서 실제 물체의 강성도(stiffness)를 k(t)라고 하자. 만약 증강 현실 제어 자이(100)의 제어가 없다면 이 값이 사용자가 느끼는 강도가 될 것이다. 우리의 목표는 햅틱 장비(200)를 적절히 사용하여 이 k(t)를 우리가 원하는 값

Figure 112009009029261-PAT00003
로 바꾸 는데 있다. 햅틱 장비(200)가 내는 힘을 fd(t), 사용자의 손이 내는 힘을 fh(t)라고 하면, 이 두 가지의 힘 때문에 실제 물체의 표면이 변형되어 xr(t)만큼의 위치변위를 만들어 낸다. 그리고 이때 실제 물체로부터 오는 힘은 위의 두 힘의 합이 되며, 이는 수학식 3과 같이 표현된다. The relationship between force and positional displacement is usually called stiffness, and let stiffness of the real object at a certain time t be k (t). If there is no control of the AR controller 100, this value will be the intensity felt by the user. Our goal is to use this haptic device 200 appropriately so that k (t) is the value we want.
Figure 112009009029261-PAT00003
To change it. If the force produced by the haptic device 200 is f d (t) and the force produced by the user's hand is f h (t), these two forces deform the surface of the real object, which is equal to x r (t). Create positional displacement. At this time, the force coming from the real object is the sum of the two forces, which is expressed by Equation 3.

Figure 112009009029261-PAT00004
Figure 112009009029261-PAT00004

수학식 3에서 사용자가 느끼는 힘(fh(t))는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있고, 햅틱 장비(200)가 내는 힘은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. In Equation 3, a force f h (t) felt by the user may be represented by Equation 4, and the force produced by the haptic device 200 may be represented by Equation 5.

Figure 112009009029261-PAT00005
Figure 112009009029261-PAT00005

Figure 112009009029261-PAT00006
Figure 112009009029261-PAT00006

제어부(110)는 수학식 5에 따라 fd*(t)가 구동부(120)에 의해서 발생되도록 제어한다. 이에 따라 사용자는 충돌 단(218)이 물체와 충돌하는 반발력(fr(t))에서 햅틱 장비(200)가 발생하는 구동력(fd*(t))을 뺀 힘을 느끼게 되어 햅틱 장비(200)에 의해 증강된 힘을 느낄 수 있게 된다. The controller 110 controls f d * (t) to be generated by the driver 120 according to Equation 5. Accordingly, the user feels the force obtained by subtracting the driving force f d * (t) generated by the haptic device 200 from the repulsive force f r (t) at which the collision stage 218 collides with the object. You can feel the power increased by).

구동부(120)는 구동력(fd*(t))으로 햅틱 장비(200)를 구동함에 있어서, 햅틱 장비(200)를 구동하기 위한 힘 명령(force command)(fc(t))을 발생하고, 햅틱 장비(200)는 발생된 힘 명령에 따라 구동력(fd*(t))을 발생한다.The driving unit 120 generates a force command f c (t) for driving the haptic device 200 with the driving force f d * (t). The haptic device 200 generates a driving force f d * (t) according to the generated force command.

여기서, fc(t)는 fd*(t)와 동일할 수 있지만, 이 경우, 충돌 단(218)에 마련된 힘 센서(217)가 힘을 감지하는 과정에서 개입된 노이즈(noise)가 힘 명령에 직접적으로 영향을 미쳐, 구동부(120)가 구동력을 안정적으로 제공하지 못할 수 있다.Here, f c (t) may be equal to f d * (t), but in this case, the noise caused by the force sensor 217 provided at the collision stage 218 in the process of sensing the force is applied to the force. Directly affecting the command, the driving unit 120 may not provide a stable driving force.

이러한 우려를 해소하고자, fc(t)를 PD 제어(Proportional and Differential control)를 이용한 전통적인 폐쇄 루프 강성도 제어(closed-loop stiffness) 방법을 적용할 수 있다. 폐쇄 루프 강성도 제어는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. To address this concern, f c (t) can be applied to the traditional closed-loop stiffness method using PD and Proportional and Differential control. The closed loop stiffness control can be expressed as Equation 6.

Figure 112009009029261-PAT00007
Figure 112009009029261-PAT00007

여기서,

Figure 112009009029261-PAT00008
로서 이는 힘 에러를 의미하고, Kp와 Kd는 각각 proportional, derivative 게인을 의미한다. 다만, 수학식 6에서의 문제점은 fd(t)를 정확하게 측정하는 것이 어렵다는 것이다. 물론 fd(t)는 도 2를 참조할 때 제 3 링크(216)와 제 2 링크(214)의 사이에 추가로 힘 센서를 부착하면 구할 수 있 으나 이는 시스템의 복잡성을 증가시킨다. here,
Figure 112009009029261-PAT00008
This means force error, and K p and K d are proportional and derivative gains, respectively. However, a problem in Equation 6 is that it is difficult to accurately measure f d (t). Of course, f d (t) can be obtained by additionally attaching a force sensor between the third link 216 and the second link 214 when referring to FIG. 2 but this increases the complexity of the system.

이에 따라 본 발명에서는 fd(t)=fc(t-1)로 두는 것을 제안한다. 이것은 귀납적인 (heuristic) 방법으로 한 샘플링 시간 전의 힘 명령이 현재 햅틱 장비(200)가 내고 있는 힘과 같다고 가정하는 것이다. 즉, 구동부(120)에 의해 현재 시점에 결정된 구동력은, 구동부(120)가 이전 시점에 발생한 힘 명령에 따른 구동력일 수 있다. 사용자가 강도를 느끼기 위해 손의 움직임을 멈출 때는 이 가정이 유효하나 일반적으로 이는 정확하게 같지는 않다. 강도를 느끼기 위해 사용자가 물체 안으로 힘을 주어 툴이 물체 안으로 움직이고 있거나 강도 느끼기를 마쳐 힘을 빼 툴이 물체 밖으로 움직이고 있다면 위 두 힘은 약간 틀려지게 된다. 그러나 일반적으로는 사람이 움직일 수 있는 속도 범위가 한계가 있기 때문에 이러한 경우에도 수 밀리초 정도의 변위 차(phase delay)밖에 발생하지 않는다. 예를 들어, 2.5 Hz 주기, 2 N 강도의 사인파를 힘 명령으로 주었을 때 펜텀 햅틱 장비의 경우 fd(t)와 fc(t-1)의 값은 4 ms의 지연만 발생시킨다. 이 지연으로 인해 발생하는 힘 에러는 사람의 힘 인지 JND(just noticeable difference)보다 휠씬 낮다.Accordingly, the present invention proposes to set f d (t) = f c (t-1). This assumes that the force command prior to the sampling time in a heuristic manner is the same as the force currently being produced by the haptic device 200. That is, the driving force determined at the present time by the driver 120 may be the driving force according to the force command generated by the driver 120 at the previous time. This assumption is valid when the user stops the hand movement to feel the intensity, but in general this is not exactly the same. If the user is forced into the object to feel the strength and the tool is moving inside the object, or the tool is moved out of the object after the strength is felt, the two forces are slightly different. However, in general, only a few milliseconds of phase delay occur even in this case, because the speed range that a person can move is limited. For example, for a phantom haptic device with a 2.5 Hz period, 2 N intensity sine wave as the force command, the values of f d (t) and f c (t-1) only generate a delay of 4 ms. The force error caused by this delay is much lower than the human notice of just noticeable difference (JND).

이로써, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 햅틱 증강현실 제공장치는, 물체와 충돌하는 햅틱 장비에 일체화된 사용자가 그 물체의 실제 강도(stiffness)와 다른 강도를 체감하도록 한다. 예컨대, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 햅틱 장비의 충돌 단이 스폰지와 충돌하더라도 (햅틱 장비의 일 관절을 움직여 충돌 단이 스폰지와 충돌하도록 한) 사용자는 스폰지와 충돌되는 느낌이 아닌 콘크리트 와 같은 경질의 물체와 충돌되는 느낌을 가질 수 있다.Thus, the haptic augmented reality providing apparatus according to at least one embodiment of the present invention, the user integrated into the haptic equipment colliding with the object to experience the intensity different from the actual stiffness of the object. For example, according to at least one embodiment of the present invention, even if the impact stage of the haptic equipment collides with the sponge (moves one joint of the haptic equipment to cause the collision stage to collide with the sponge), the user does not feel the impact with the sponge. It may have a feeling of colliding with the same hard object.

도 3은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 햅틱(haptic) 증강현실 제공방법을 나타내는 플로우챠트이며, 이를 도 1을 참조하여 다음과 같이 설명한다.3 is a flowchart illustrating a haptic augmented reality providing method according to at least one embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG. 1.

우선, 햅틱 증강현실 제공장치(100)는 물체 및 충돌 단이 서로 충돌하는지의 여부를 검사한다(제310 단계).First, the haptic augmented reality providing apparatus 100 checks whether the object and the collision stage collide with each other (step 310).

제310 단계에서 충돌한다고 검사되면, 햅틱 증강현실 제공장치(100)는 물체로부터의 반발력을 계산한다(제320 단계).If it is checked in step 310 that the collision, the haptic augmented reality providing apparatus 100 calculates the repulsive force from the object (step 320).

제320 단계 후에, 햅틱 증강현실 제공장치(100)는 제320 단계에서 계산된 반발력과, 충돌로 인한 물체의 변위, 및 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정한다(제330 단계).After operation 320, the haptic augmented reality providing apparatus 100 determines the driving force in consideration of the repulsive force calculated in operation 320, the displacement of the object due to the collision, and the predetermined strength (operation 330).

제330 단계 후에, 햅틱 증강현실 제공장치(100)는 제330 단계에서 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동한다(제340 단계).After operation 330, the haptic augmented reality providing apparatus 100 drives the haptic device with the driving force determined in operation 330 (operation 340).

이상에서 언급된 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 햅틱 증강현실 제공방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 여기서, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc))와 같은 저장매체를 포함한다.The program for executing the haptic augmented reality providing method according to at least one embodiment of the present invention on a computer may be stored in a computer-readable recording medium. Here, the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), and an optical reading medium (for example, a CD-ROM, a DVD). : Digital Versatile Disc).

한편, 본 발명자들은 본 발명에 따른 성능 검증을 위하여 도 4와 같은 시스템을 구성하고 4가지의 실제 물체에 직접 본 발명을 적용하는 실험을 수행하였다. On the other hand, the inventors performed the experiment to configure the system as shown in Figure 4 and to apply the present invention directly to the four real objects for the performance verification according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 햅틱 증강 현실 제공 방법 및 장치의 적용을 위한 실제 구현례를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a practical implementation for the application of the method and apparatus for providing haptic augmented reality according to the present invention.

도 4에 따른 햅틱 증강 현실 제공 장치를 이용하여 수학식 1과 2에 따라 fr(t)를 구함에 있어서 햅틱 장비가 제공하는 위치 정보를 두 번 미분하여 가속도 a(t)를 구하고 그에 따른 힘 계산의 결과는 도 5에 도시되었다. 저주파 통과 필터를 사용한 결과 발생하는 지연 정도를 측정하기 위하여 충돌이 발생하지 않은 상황에서 fr(t)와 fi(t)를 비교할 때 그 차이는 0.015 N을 넘지 않았다. 이 값은 힘 센서의 노이즈 레벨을 넘지 않는다. 또한 이 값은 저주파 통과 필터의 사용에 따른 지연으로 인한 에러의 정도가 힘 센서로 인한 노이즈 레벨보다 높지 않음을 확인할 수 있다. Using the haptic augmented reality providing apparatus according to Figure 4 to obtain the acceleration a (t) by differentiating the position information provided by the haptic device twice in obtaining f r (t) according to equations (1) and (2) The result of the calculation is shown in FIG. When the fr (t) and f i (t) were compared in the absence of collision to measure the delay caused by the low pass filter, the difference did not exceed 0.015 N. This value does not exceed the noise level of the force sensor. This value also confirms that the error due to delay caused by the use of low pass filters is not higher than the noise level due to the force sensor.

도 4에 따른 햅틱 증강 현실 제공 장치를 이용하여 시험한 4가지의 실제 물체는 각각 스폰지 블록, 발포 공, 고무공, 고무 지우개이다. 각각의 실제물체의 힘-위치변위의 관계는 도 6과 같다. 도 6은 펜텀 햅틱 장비와 힘 센서를 가지고 잘 컨트롤된 두드리기 (tapping) 실험으로 측정했다. 두드리기시 햅틱 장비가 내는 힘은 0 N에서 4 N까지 0.5 N/s 의 속도로 변화시켰다. 그 결과 고무 지우개가 가장 선형적인 결과를 보여주었고 스폰지 블록이 가장 비 선형적이고 많은 이력현상을 보였다.Four real objects tested using the haptic augmented reality providing apparatus according to FIG. 4 are sponge blocks, foam balls, rubber balls, and rubber erasers, respectively. The relationship between the force-position displacement of each real object is shown in FIG. 6. 6 was measured in a well controlled tapping experiment with phantom haptic equipment and a force sensor. The force exerted by the haptic device at the tap changed from 0 N to 4 N at a rate of 0.5 N / s. As a result, the rubber eraser showed the most linear result, and the sponge block was the most nonlinear and had many hysteresis.

그리고 나서, 실제 두드리기를 진행하였고 툴의 위치변위와 실제 물체로부터 오는 반발력을 측정하였다. 앞서 말했듯이 햅틱 장비가 내는 힘은 햅틱 장비에 넘겨준 힘 명령 값으로 대체하였다. 이 값들을 이용하여 실제 사용자에게 작용하는 힘을 계산하여 실제 작용하는 stiffness를 알아보았고 이를 우리가 원하는 stiffness와 비교하였다. 도 7에서 보듯이 실제 물체의 stiffness는 모두 효과적으로 변형되었다. 도 7에서, 왼쪽 위는 스폰지 블록에 대한 것이고, 오른쪽 위는 발포 공에 대한 것이며, 왼쪽 아래는 고무공, 그리고 오른쪽 아래는 고무 지우개에 대한 것이다. Then, the actual tapping was performed and the displacement of the tool and the repulsive force from the real object were measured. As mentioned earlier, the force produced by the haptic device was replaced by the force command value passed to the haptic device. Using these values, we calculated the force acting on the real user to find out the actual stiffness and compare it with our desired stiffness. As shown in FIG. 7, the stiffness of the real object was all deformed effectively. In Fig. 7, the upper left is for the sponge block, the upper right is for the foam ball, the lower left is for the rubber ball, and the lower right is for the rubber eraser.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 햅틱 증강현실 제공장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a haptic augmented reality providing apparatus according to at least one embodiment of the present invention.

도 2는 햅틱 장비의 일 례 및 본 발명의 일 실시예에 따른 구동력 계산 방안을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a haptic device and a driving force calculation method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 햅틱 증강현실 제공장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a haptic augmented reality providing apparatus according to at least one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 햅틱 증강 현실 제공 방법 및 장치의 적용을 위한 실제 구현례를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a practical implementation for the application of the method and apparatus for providing haptic augmented reality according to the present invention.

도 5는 도 4에 다른 햅틱 증강 현실 제공 장치를 이용하여 충돌 검사를 수행한 실험 결과를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an experiment result of performing a collision test using another haptic augmented reality providing device of FIG. 4.

도 6은 실험에 사용된 4가지 물체의 힘과 위치 변위간의 관계를 도시한 도면이다. 6 is a diagram showing the relationship between the force and the positional displacement of the four objects used in the experiment.

도 7은 실험결과 증강된 강성도(stiffness)를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a view showing stiffness enhanced by the experimental result. FIG.

Claims (19)

물체로부터의 반발력을 계산하고, 계산된 반발력과 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정하는 제어부; 및A controller configured to calculate a repulsive force from an object and determine a driving force in consideration of the calculated repulsive force and a predetermined strength; And 상기 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동하는 구동부를 포함하는 햅틱 증강현실 제공장치.Haptic augmented reality providing apparatus comprising a drive unit for driving the haptic equipment with the determined driving force. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 제어부는 상기 물체의 변위를 측정하고, 측정된 변위, 상기 계산된 반발력, 및 상기 기 설정된 강도를 고려하여 상기 구동력을 결정하는 햅틱 증강현실 제공장치.And the controller measures the displacement of the object and determines the driving force in consideration of the measured displacement, the calculated repulsive force, and the predetermined strength. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 물체와 상기 햅틱 장비간의 충돌을 감지하고, 상기 물체가 상기 햅틱 장비와의 충돌로 인해 변형될 동안 제어신호를 생성하고, 상기 구동부는 상기 제어신호에 응답하여 동작하는 햅틱 증강현실 제공장치.The apparatus of claim 1, wherein the controller detects a collision between the object and the haptic device, generates a control signal while the object is deformed due to a collision with the haptic device, and the driver is configured to respond to the control signal. Haptic augmented reality providing device in operation. 제3 항에 있어서, The method of claim 3, 상기 제어부는 상기 물체로부터의 반발력이 임계치를 초과하는지의 여부를 검사하여, 상기 햅틱 장비와 상기 물체간의 충돌을 감지하는 햅틱 증강현실 제공장 치.The controller checks whether the repulsive force from the object exceeds a threshold, and detects a collision between the haptic device and the object. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 기 설정된 강도는 상기 물체에 상응하여 기 설정된 강도인 햅틱 증강현실 제공장치.And the preset intensity is a preset intensity corresponding to the object. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 기 설정된 강도는 상기 물체에 무관하게 사용자에 의해 기 지정된 강도인 햅틱 증강현실 제공장치.The preset intensity is a haptic augmented reality providing device which is a predetermined strength by the user regardless of the object. 제1 항에 있어서, 현재 시점에 결정된 상기 구동력은 상기 구동부가 이전 시점에 발생한 힘 명령에 따른 구동력인 햅틱 증강현실 제공장치.The haptic augmented reality providing apparatus of claim 1, wherein the driving force determined at the present time is a driving force according to a force command generated by the driving unit at a previous time. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 햅틱 장비의 충돌 단에 마련된 센서가 감지한 힘 및 상기 충돌 단의 관성력을 이용하여 상기 물체로부터의 반발력을 계산하는 햅틱 증강현실 제공장치.The haptic augmented reality providing apparatus of claim 1, wherein the controller calculates a repulsive force from the object by using a force sensed by a sensor provided at a collision stage of the haptic device and an inertial force of the collision stage. 제1 항에 있어서, 상기 물체는 실제 물체인 햅틱 증강현실 제공장치.The apparatus of claim 1, wherein the object is a real object. 물체로부터의 반발력을 계산하는 단계;Calculating a repulsive force from the object; 상기 계산된 반발력 및 기 설정된 강도를 고려하여 구동력을 결정하는 단계; 및Determining a driving force in consideration of the calculated repulsive force and a predetermined strength; And 상기 결정된 구동력으로 햅틱 장비를 구동하는 단계를 포함하는 햅틱 증강현실 제공방법.Haptic augmented reality providing method comprising the step of driving the haptic equipment with the determined driving force. 제10 항에 있어서, 상기 물체의 변위를 측정하는 단계를 더 포함하고, 11. The method of claim 10, further comprising measuring displacement of the object, 상기 결정하는 단계는 상기 계산된 반발력, 상기 측정된 변위, 및 상기 기 설정된 강도를 고려하여 상기 구동력을 결정하는 햅틱 증강현실 제공방법.The determining may include determining the driving force in consideration of the calculated repulsive force, the measured displacement, and the predetermined strength. 제10 항에 있어서, 상기 물체와 상기 햅틱 장비간의 충돌을 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 계산하는 단계, 상기 결정하는 단계, 및 상기 구동하는 단계는 상기 물체와 상기 햅틱 장비간의 충돌이 감지되는 동안 수행되는 햅틱 증강현실 제공방법.The method of claim 10, further comprising: detecting a collision between the object and the haptic device, wherein the calculating, determining, and driving the collision between the object and the haptic device are detected. Haptic augmented reality is provided during the method. 제12 항에 있어서, 상기 감지하는 단계는 상기 물체로부터의 반발력이 임계치를 초과하는지의 여부를 검사하여, 상기 햅틱 장비와 상기 물체간의 충돌을 감지하는 햅틱 증강현실 제공방법.The haptic augmented reality providing method of claim 12, wherein the detecting of the collision detects a collision between the haptic device and the object by checking whether the repulsive force from the object exceeds a threshold. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 기 설정된 강도는 상기 물체에 상응하여 기 설정된 강도인 햅틱 증강현 실 제공방법.The preset intensity is a haptic augmented reality providing method corresponding to the predetermined intensity. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 기 설정된 강도는 상기 물체에 무관하게 사용자에 의해 기 지정된 강도인 햅틱 증강현실 제공방법.The preset intensity is a haptic augmented reality providing method is a predetermined strength by the user irrespective of the object. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 현재 시점에 결정된 상기 구동력은 상기 구동하는 단계가 이전 시점에 발생한 힘 명령에 따른 구동력인 햅틱 증강현실 제공방법.The haptic augmented reality providing method of the driving force determined at the current time is the driving force according to the force command generated at the previous time of the driving step. 제10 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 상기 햅틱 장비의 충돌 단에 마련된 센서가 감지한 힘과 상기 충돌 단의 관성력을 이용하여 상기 물체로부터의 반발력을 계산하는 햅틱 증강현실 제공방법.The haptic augmented reality providing method of claim 10, wherein the calculating comprises calculating a repulsive force from the object by using a force sensed by a sensor provided at a collision stage of the haptic device and an inertial force of the collision stage. 제10 항에 있어서, 상기 물체는 실제 물체인 햅틱 증강현실 제공방법.11. The method of claim 10, wherein the object is a real object. 제10 항 내지 제18 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method of any one of claims 10 to 18.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101239830B1 (en) * 2009-12-11 2013-03-06 광주과학기술원 Method for representing haptic information and system for transmitting haptic information through defining data formats
WO2018012785A1 (en) * 2016-07-12 2018-01-18 한국기술교육대학교 산학협력단 Haptic interaction device and control method therefor
KR20180007245A (en) * 2016-07-12 2018-01-22 한국기술교육대학교 산학협력단 Method and system for providing haptic augmented reality through haptic device
KR20180016227A (en) * 2016-08-04 2018-02-14 한국기술교육대학교 산학협력단 Haptic interaction apparatus, and control method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101239830B1 (en) * 2009-12-11 2013-03-06 광주과학기술원 Method for representing haptic information and system for transmitting haptic information through defining data formats
WO2018012785A1 (en) * 2016-07-12 2018-01-18 한국기술교육대학교 산학협력단 Haptic interaction device and control method therefor
KR20180007245A (en) * 2016-07-12 2018-01-22 한국기술교육대학교 산학협력단 Method and system for providing haptic augmented reality through haptic device
KR101880910B1 (en) * 2016-07-12 2018-07-23 한국기술교육대학교 산학협력단 Method and system for providing haptic augmented reality through haptic device
KR20180016227A (en) * 2016-08-04 2018-02-14 한국기술교육대학교 산학협력단 Haptic interaction apparatus, and control method thereof

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