Tactile sense is a representative sense that can perceive space information with light sense and auditory sense. Unlike other senses, tactile sense is useful for delivering information in various ways since it is located on the entire surface of human body.
Several hand-related haptic interfaces have been developed along with advances in HCI because hands are one of the most active parts of human body, allowing a user to receive proper feedback from computer. The information translated to tactile stimulation by the haptic interface is relevant to virtual space and object data. Although it has three-dimensional feature, spatial expressions by precedent studies were limited to twodimensional feature. This was mainly because most of previous studies used surface-contact type devices. Whole body-wearable type devices have also been developed to improve spatial awareness, but they have shortcomings in terms of usability and efficiency. Therefore, a haptic interface needs to provide intensive spatial information and we selected an interface design in the form of smart watch based. The main reason is that wrist is a proper vibro-tactile part that does not disturb activities of hands. It can also be advantageous in marketplace as there have been eye-opening progresses in smart watch market. However, wrist has an orientation problem arising from the movement of the body, and the structural problem also makes it difficult to create 3-dimensional awareness.
This research suggests a 3-dimensional structure embedded with a matrix of multiple vibro-tactile elements. Also the model has a magnetic gyro sensor to solve an orientation problem and assigns vector value to each tactile element. It allows users to be constantly aware of a 3D space direction regardless of body movements. The purpose of this paper is to present an ideal structure and related algorithm that can overcome structural restriction of spatial expression in haptic interfaces and go a step further by suggesting a way to make use of this device.
촉각은 시각, 청각과 함께 공간을 인지할 수 있는 인간의 대표적인 감각기관으로써, 다른 감각 기관과 달리 온 몸에 분포되어 다양한 방식의 정보 전달에 용이하다. HCI 분야의 활발한 연구로 인해 여러 형태 중 손과 연관된 촉감 장치들 또한 개발되었는데, 이는 손이 주로 컴퓨터와의 상호작용을 일으키는 능동적인 부위이기 때문에 행위에 대한 피드백을 받기 적절하기 때문이다.
이때 촉감 인터페이스가 전달하는 정보는 가상 환경상의 오브젝트 인지 및 공간 정보에 대한 데이터들을 촉각 자극으로 전달해준다. 이 데이터는 3차원적인 정보특성을 지니고 있지만 이전의 연구들에서는 공간 정보의 표현에 한계점이 있다. 그 이유는 대부분의 연구들이 평면 접촉식 장치를 사용하였기 때문에 완전한 3차원 공간정보를 제공하는데 어려움이 있기 때문이다. 평면 접촉식 장치는 1차원, 혹은 2차원 정보를 표현할 수는 있지만 3차원적 공간정보를 표현하는데 한계가 있다. 이의 보완을 위해 온 몸에 착용하는 형태의 인터페이스 또한 개발되었지만, 접촉 면적이 과하게 넓어 사용자에게 효율성과 실용성 측면에서 문제가 발생한다. 그러므로 촉감 인터페이스는 사용자에게 효율적이고, 혼란을 주지 않는 공간 정보만을 제공해줄 필요가 있다. 이를 위해 이 연구에서는 시계 형태의 디자인을 선택하였는데, 최근 스마트 워치의 개발이 이루어져 관련 촉감장치들이 개발되고 있고 특히 손목은 손의 활동을 방해하지 않아 활용하기에 적합한 부위이기 때문이다. 하지만 손목은 사용자의 움직임에 의해 발생하게 되는 방향성 문제가 존재하고, 손목의 형태에서 어떻게 입체적 감각을 느끼게 할 것인가에 대한 구조적인 문제가 존재하여 이와 관련된 연구에 한계점이 존재하였다.
본 연구에서는 이를 해결하기 위해 행렬을 가지는 복수의 촉감소자를 손목 주변에 입체적 으로 배치하여 문제를 해결하고자 하였다. 또한 손목의 방향성 문제를 해결하기 위해 자이로 센서를 사용하고, 각 소자에 벡터 값을 부여하여 사용자의 움직임에 상관없이 일관된 자극 방향을 제시할 수 있는 모델을 구축하였다. 그리고 더 나아가 이상적인 모델을 구조화하여 관련 알고리즘을 제시하고, 이를 활용할 수 있는 시나리오와 활용방안을 제시하는 것을 본 연구의 목표로 한다.
