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VR 공간서 동체 물질 3D로 ‘쥐는’ 컨트롤러 개발
VR 공간서 동체 물질 3D로 ‘쥐는’ 컨트롤러 개발
  • 최아름 기자
  • 승인 2022.05.12 20:00
  • 댓글 0
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KAIST
마이크로소프트와 협업

회전하는 원판 활용해
속도, 방향과 두께감 표현
6-자유도 촉각 경험 가능
SpinOcchio 컨트롤러 사용시 손가락 움직임과 표면 움직임 방향. [출처=KAIST]
SpinOcchio 컨트롤러 사용시 손가락 움직임과 표면 움직임 방향. [출처=KAIST]

[정보통신신문=최아름기자]

가상공간에서 움직이는 물질을 입체적으로 ‘쥐고’ 두께감까지 느끼며 조작할 수 있는 컨트롤러가 국내에서 개발됐다.

KAIST는 안드리아 비앙키(Andrea Bianchi) 산업디자인학과 교수 연구팀이 회전하는 원판을 활용한 6-자유도 햅틱 컨트롤러를 개발했다고 12일 밝혔다.

비앙키 교수 연구팀은 마이크로소프트와 협업해 움직이는 물체의 이동 속도, 방향과 두께감을 표현하는 `스피노키오(SpinOchhio)' 컨트롤러를 개발했다. 이 컨트롤러는 한 쌍의 회전 원판과 피버팅(2차적 축 회전) 메커니즘을 활용해 가상 환경(VR Environment)에서 사용자가 엄지와 검지로 쥐고 있는 물체가 손가락 사이를 지나가는 속도, 방향과 두께의 감촉을 사실적으로 체험할 수 있게 한다.

SpinOcchio 컨트롤러 이미지 및 구조. [출처=KAIST]
SpinOcchio 컨트롤러 이미지 및 구조. [출처=KAIST]

기존의 가상현실(VR) 컨트롤러는 가상 물체와의 상호작용을 표현하는 방법으로 진동 피드백만을 활용해, 손에 쥔 물체의 움직이는 속도, 방향, 또는 두께감에 대한 촉감 피드백을 표현하는 데에 한계가 있었다.

손가락으로 쥐고 있는 가상 물체의 움직임과 다양한 두께감을 사실적으로 재현하기 위해서는 각 손가락에 닿는 표면의 움직임과 표면 간의 거리를 고려해야 한다. 연구팀이 개발한 `스피노키오'는 한 쌍의 피버팅 하는 회전 원판을 엄지와 검지 각 손가락 끝에 접촉하게 함으로써, 손가락 사이에 있는 물체가 다양한 방향으로 미끄러지거나 회전하는 감각을 재현한다. 또한 연구팀은 두 원판 간의 거리를 조절함으로 가상 환경에서 실시간으로 다양한 물체의 두께와 형태의 촉감을 구현했다. 엄지와 검지 각 손가락 끝에 접촉한 표면의 움직이는 방향, 속도와 폭을 개별적으로 제어해 `스피노키오'는 총 6-자유도 햅틱 피드백을 구현한다.

SpinOcchio를 활용한 VR 애플리케이션 예시(VR 도예 어플리케이션). [출처=KAIST]
SpinOcchio를 활용한 VR 애플리케이션 예시(VR 도예 어플리케이션). [출처=KAIST]

연구팀은 `스피노키오'를 활용해 표면의 움직임의 방향 변화에 대한 사용자들의 인지능력을 측정했고, 가상 물체를 재현했을 때 가상현실의 시각적 피드백이 촉각 피드백 인지에 큰 영향을 끼치는 것을 실험적으로 확인했다.

`스피노키오'의 활용 예시로 연구팀은 가상 환경에서 사용자가 손가락으로 힘을 줘 물체를 집어 올리거나 잡아당기거나 꼬집어 변형시키는 상호작용과 더불어 힘을 빼고 물체를 쓰다듬거나 떨어뜨리는 등 다양한 물체와의 상호작용을 제안했다.

SpinOcchio를 활용한 VR 애플리케이션 예시(VR 도르래 어플리케이션). [출처=KAIST]
SpinOcchio를 활용한 VR 애플리케이션 예시(VR 도르래 어플리케이션). [출처=KAIST]

연구를 주도한 안드리아 비앙키 교수는 "이번에 개발한 스피노키오는 이전과 달리 사용자가 움직이는 가상의 물체를 입체적으로 손으로 쥐는 햅틱 경험을 구현한 특징이 있으며, 3D 모델링 작업과 가상 교육 환경 등에 특히 응용돼 산업적 가치를 지닌다ˮ라고 설명했다.


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