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[최승문 교수] 컨트롤러 손잡이의 물성에 따른 물체의 인지되는 길이 증강

2024-06-07
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[연구의 필요성]
현재 상용 VR 컨트롤러는 가상환경에서 제공되는 물체의 형태의 크기와 상관없이 항상 똑같은 형태를 가지고 있어, 상호작용 시 시촉각 불일치가 발생하고 몰입감 있는 환경을 만들기 어렵다. 이를 개선하기 위해 많은 연구자들이 실제로 물체의 형태가 변화하는 형상 변형 컨트롤러가 개발하였고, 현재 이에 이용할 수 있는 형상 인지에 대한 실험을 많이 진행하고 있다. 그 결과로, VR환경에서 컨트롤러를 쥐고 상호작용할 때, 1) 손잡이 부분의 정보와 2) 물체가 지닌 관성텐서 성분을 통해 컨트롤러의 형태정보를 얻을 수 있다고 한다. 그러나 현재까지 형상인지에 대한 관성텐서의 연구는 많이 진행되어왔으나, 손잡이 정보에 따른 형상 인지에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 컨트롤러의 손잡이가 형상 인지에 주는 영향에 대해 조사하였다.

[포스텍이 가진 고유의 기술]
인간이 물체를 손에 쥐고 시각 정보를 차단한 채, 물체를 들고, 흔들고, 비꼬는 등의 형태를 통해 물체의 형상에 대한 정보를 얻어내는 것을 역동적 접촉 (Dynamic touch)를 통한 정보 획득이라고 한다. 많은 연구자들이 역동적 접촉을 할 때, 물체가 지닌 관성텐서(관성 모먼트와 관성곱)가 형상인지에 큰 영향을 준다는 것을 알아냈고, 이를 이용한 형상인지에 대한 다수의 연구가 진행되어왔다. 그러나, 직접적으로 손과 접촉된 손잡이의 성질이 형상 인지에 주는 영향을 본 연구는 거의 존재하지 않는다. 이에 본 연구에서는 실제로 접촉한 손잡이의 물성이 달라질 경우 사람이 어떠한 방식으로 물체의 형상을 인지하는지 확인하였다. 그 결과, 첫번째로 손잡이 부분이 강성이 작아져, 즉 말랑말랑해질 경우, 사람은 물체를 더 길다고 인식하였다. 두번째로, 손잡이의 열 전도율이 증가할 경우 물체를 더욱 짧다고 인식하였으며, 마지막으로 물체 손잡이의 질감(텍스쳐) 역시 인지되는 길이를 증가시키거나 감소시키는 중요한 역할을 한다는 것을 알게 되었다. 이처럼 손잡이의 물성에 따라 물체의 인지되는 길이 변화에 대한 연구는 아직까지 진행된 바 없으며, 이는 포스텍만이 가진 고유 기술이라고 할 수 있다.

[연구의 의미]
손잡이의 성질이 상호작용하는 물체의 길이 인지에 영향을 줄 수 있다는 최초의 논문으로 연구적 의미가 크다고 할 수 있다. 더 나아가, 본 연구에서 도출한 손잡이의 물성 변화가 주는 컨트롤러의 길이 인지변화의 결과를 이용하여 동적으로 손잡이 물성을 변화시킬 수 있는 장치를 개발하여 인지되는 물체의 길이를 변화시키는 등의 다이나믹한 가상환경을 만들어 낼 수 있다.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]
현재 연구는 손잡이 물성의 상호작용하는 물체의 인지적인 길이에의 영향에만 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 더 나아가 실제로 물성을 동적으로 변화시킬 수 있는 컨트롤러를 만들어, 가상환경에서 다양한 효과를 연출하고, 사람들의 사용자 경험을 증진시키고자 한다.

[성과와 관련된 실적]
국제 학술대회 논문: Chaeyong Park and Seungmoon Choi. Augmenting Perceived Length of Handheld Controllers: Effects of Object Handle Properties. In Proceedings of the ACM conference on Human Factors in Computing Systems (Honolulu, HI, USA, May 11-16, 2024). CHI ’24. ACM.

[성과와 관련된 이미지]

 

 

 

 

 

[그림 1] 본 연구의 개념도. 가상환경에서 사용자가 물체를 손에 쥐고 상호작용할 때, 손잡이의 부드러움, 열전도율, 질감이 물체의 인지적인 길이에 영향을 준다.

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