Prototyping devices with kinetic mechanisms, such as automata and robots, has become common in physical computing projects. However, mechanism design in the early-concept exploration phase is challenging, due to the dynamic and unpredictable characteristics of mechanisms. This research presents Mechanism Perfboard, an augmented reality environment that supports linkage mechanism design and fabrication. It supports the concretization of ideas by generating the initial desired linkage mechanism from a real world movement. The projection of simulated movement within the environment enables iterative tests and modifications in real scale. Augmented information and accompanying tangible parts help users to fabricate mechanisms. Through a user study with 10 participants, it is found that Mechanism Perfboard helped the participant to achieve their desired movement. The augmented environment enabled intuitive modification and fabrication with an understanding of mechanical movement. Based on the tool development and the user study, implications for mechanism prototyping with augmented reality and computational support were discussed.
오토마타(automata), 로봇과 같은 움직이는 기구를 활용하여 제품을 제작하는 것이 피지컬 컴퓨팅(physical computing) 분야에서 흔해지고 있다. 하지만 움직이는 기구를 제작할 때 메커니즘의 움직임이 다양하고 예측하기 힘들기 때문에 초기 아이디어 탐색 단계에서 메커니즘을 설계하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 링크 기반 메커니즘의 설계와 제작을 도와주는 도구인 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)를 제시하였다. 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)는 실제 움직임으로부터 링크 기반 메커니즘을 생성해주어 아이디어를 구체화시켜주며 프로젝터를 사용하여 제작 환경에 움직임을 실제 크기로 시뮬레이션해줌으로서 반복적으로 메커니즘을 제작하고 수정할 수 있도록 돕는다. 또한 제작을 돕기 위해 부품의 정보와 조립 순서를 알려주며 링크 기반 메커니즘 조립을 위해 만든 조립 부품은 제작을 빠르게 할 수 있도록 돕는다. 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)를 개발 한 후에는 10명의 사용자 평가를 통해 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)가 참가자들이 원하는 움직임을 만드는데 도움이 된 것을 확인 할 수 있었다. 증강 현실은 참가자들에게 쉽게 메커니즘을 설계할 수 있도록 하였으며 움직임을 효과적으로 보여주어 직관적으로 메커니즘을 수정하고 제작할 수 있게 하였다. 본 연구의 기여 내용은 다음과 같다. 첫째, 링크 기반 메커니즘의 설계와 제작을 돕는 증강 현실 환경의 개념을 제시하였다. 둘째, 링크 기반 메커니즘의 설계와 제작을 돕는 증강 현실 환경인 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)를 개발하고 그 워크플로우를 제안하였다. 마지막으로, 메커니즘 퍼프보드(Mechanism Perfboard)의 개발 과정과 사용자 평가를 통해 개발한 환경이 가지는 가치와 특성을 파악하였다.
