햅틱이란 무엇입니까? 정의 및 적용

햅틱이라는 용어는 촉각을 의미하는 그리스어 "haptikos"에서 파생됩니다. 촉각은 능동적인 것과 수동적인 것으로 분류할 수 있다. 햅틱은 주로 항목을 인식하거나 통신하기 위한 능동 터치와 관련이 있습니다.

터치와 관련된 모든 형태의 상호 작용을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 –

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비언어적 의사소통 분야에서 햅틱은 동물과 사람이 촉각을 통해 의사소통하고 상호작용하는 방식을 의미합니다.

지각 측면에서 햅틱은 말 그대로 '무엇인가를 잡는' 능력을 의미합니다.

기술에서 햅틱은 사용자에게 힘, 동작 또는 진동을 적용하여 터치 경험을 생성하는 것을 의미합니다.

이 기사에서 우리는 햅틱의 역사, 구현 및 응용을 포함하여 햅틱의 기술적 측면에 초점을 맞추었습니다. 기본부터 시작하겠습니다. 실제로 햅틱이란 무엇인가요?

정의: 햅틱은 컴퓨터 응용 프로그램과 인간의 상호 작용에 촉각 및 제어를 적용하는 과학입니다. 햅틱 장치는 게임 컨트롤러 및 조이스틱과 같은 입출력 장치를 통해 사용자와 컴퓨터 간의 물리적 접촉을 포함합니다.

햅틱은 어떻게 구현됩니까?

햅틱 기술은 진동 및 포스 피드백의 두 가지 방식으로 구현할 수 있습니다.

1. 진동: 대부분의 전자 장치는 진동을 통해 햅틱 피드백을 제공합니다. 진동은 일반적으로 구동축의 불균형 질량으로 구성된 전기 모터에 의해 생성됩니다. 샤프트가 회전하면 불규칙한 덩어리가 회전하여 부착된 장치가 흔들립니다.

iPhone 및 MacBook과 같은 최신 장치는 진동을 사용하여 햅틱 피드백을 제공합니다. 그러나 전기 모터 대신 자기 보이스 코일을 사용하여 진동을 발생시킵니다. 질량은 상호적인 방식으로 이동하여 더 짧은 응답 타이머와 정확한 햅틱 이미지를 제공합니다.

2. 강제 피드백: 많은 장치가 모터를 사용하여 사용자가 들고 있는 물체의 움직임을 제어합니다. 운전자 지원 시스템과 레이싱 비디오 게임이 이러한 장치의 가장 좋은 예입니다. 실제 차량을 운전할 때 경험하는 힘을 시뮬레이션하기 위해 핸들을 돌리고 액셀러레이터나 브레이크를 밟습니다.

응용 프로그램

햅틱 기술의 초기 버전은 오류 감지 부정적인 피드백 시스템을 특징으로 하는 대형 비행기에서 처음 사용되었습니다. 운영자가 보이지 않는 장벽을 '느끼고' 작업할 수 있도록 위험한 비행 조건에 대한 경고를 제공하는 데 사용되었습니다.

Aura Interactor 포스 피드백 조끼 | 이미지 크레디트:Wikimedia

1970년대 초 Bell Telephone Lab에서 최초의 촉각 통신 시스템이 개발되었습니다. 20년 후, 개인 햅틱 인터페이스 메커니즘을 갖춘 웨어러블 포스 피드백 장치와 시스템이 개발되었습니다.

오늘날 햅틱 기술은 로봇 공학, 의학, 가상 현실에 이르기까지 수십 가지 응용 분야에 사용되고 있습니다.

1. 데스크톱 및 모바일 장치

iPhone에 내장된 Taptic 엔진 | 이미지 크레디트:iFixit

Apple은 MacBook 시리즈에 촉각 터치패드 디자인을 도입했습니다. 2015년에는 모든 MacBook에 Taptic Engine으로 클릭을 시뮬레이션하는 'Force Touch' 트랙패드를 통합했습니다. 이 포스 터치 기술은 압력 센서를 사용하여 Apple 기기에 다른 입력 방법을 추가합니다.

대부분의 스마트폰은 촉각 햅틱 피드백을 사용하여 사용자에게 터치를 알립니다. 수락되었습니다. 일부 장치는 터치스크린 및 기타 물리적 표면에 햅틱 효과를 생성하는 표면 햅틱 기술을 사용합니다.

또한, 촉각 디스플레이 장치는 촉각을 이용하여 그래픽 및 텍스트 정보를 제공합니다. 청각 장애인이나 시각 장애인을 돕는 데 매우 유용합니다.

2. 비디오 게임

Xbox One 컨트롤러에는 Impulse Trigger 기술이 있습니다.

Fonz와 같은 아케이드 게임 , 1970년대 중반에 햅틱 피드백을 사용하기 시작했습니다. 20세기 말에는 조이스틱, 게임 컨트롤러, 스티어링 휠과 같은 햅틱 장치가 보편화되었습니다.

오늘날에는 Microsft의 Impulse Trigger 기술과 Sony의 DualShock 기술을 비롯한 여러 조이스틱과 콘솔 컨트롤러에 피드백 장치가 내장되어 있습니다.

2018년 Razer는 한 쌍의 넓은 주파수 햅틱 드라이버를 특징으로 하는 Nari Ultimate라는 무선 헤드셋을 공개했습니다. Sony는 또한 PlayStation 5 컨트롤러에서 보다 정확한 햅틱 피드백을 가능하게 하기 위해 트리거 컨트롤의 저항을 포함하는 것을 고려하고 있습니다.

3. 자동차 및 항공

햅틱 피드백 기술은 차량 대시보드에 장착된 대형 터치스크린 컨트롤 패널에도 통합되었습니다. 운전자가 도로에서 눈을 떼지 않아도 되도록 터치 명령을 인식하여 안전성을 높입니다.

또한 제한 속도를 초과하여 운전할 때 경고 진동 패턴과 같은 추가 햅틱 정보를 제공합니다.

항공 산업은 또한 조종성이 비행 범위 경계에 의해 영향을 받는 방식을 전달하기 위해 햅틱 기술을 채택했습니다. 햅틱 시스템은 힘과 강성 피드백을 사용하여 조종사가 실속, 과속 또는 과도한 하중 요인과 같은 안전하지 않은 비행 상태에 들어갈 위험을 완화합니다.

4. 로봇 공학

햅틱이라는 새로운 로봇 제어 기술은 텔레프레즌스를 통해 복잡한 작업을 수행하기 위해 개발되고 있습니다. 예를 들어 외과 로봇을 사용하면 의사가 단어의 반대편에서 수술을 하거나 손에 너무 작거나 꽉 조이는 항목을 조작할 수 있습니다.

여러 연구에 따르면 로봇 제어에 햅틱 피드백을 통합하면 정확도가 향상되고 조직 손상이 감소합니다. 또한 의사는 실제 절단 및 봉합의 감각을 얻으면서 가상 현실에만 존재하는 환자에 대해 교육할 수 있습니다.

이러한 유형의 로봇은 또한 우주 유영을 준비하지 않고 재난에서 사람을 구출하거나 폭탄을 해체하거나 우주선 장비를 수리하는 것과 같은 다양한 상황에서 도움이 될 것입니다.

연구원들은 도달 물체가 닿는 것과 같은 방식으로 사용자의 피부를 밀어내는 120개의 미세 유체 액추에이터가 있는 햅틱 장갑을 개발할 수 있었습니다. 첨단 의인화 로봇 손에 장착하면 온도, 힘, 진동을 포함하여 사람의 손가락 끝으로 느낄 수 있는 모든 것을 감지할 수 있습니다.

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5. 의학

전체 손 햅틱 | 출처:이미지 분석 센터

의료 분야에서 햅틱 인터페이스는 중재적 방사선과 및 복강경과 같은 침습적 절차 훈련과 치과 학생들의 훈련에 사용됩니다.

Center for Image 분석은 이 분야에서 10년 이상 일해 왔습니다. 스테레오 시각화와 고충실도 햅틱 피드백을 결합하여 뼈 조각 복원을 위한 수술 전 테스트를 가능하게 하는 HASP 시스템을 개발했습니다.

그들은 또한 유연한 햅틱 조각 도구, 시각적 조립을 위한 햅틱 정렬 도구, 진정한 3D 디스플레이를 갖춘 전체 손 햅틱을 설계했습니다.

6. 가상 현실(VR)

NeoSensory의 햅틱 재킷

가상 현실 햅틱 기술은 사용자가 시청각 지각 외에도 촉각을 통해 가상 환경을 느낄 수 있도록 하여 인공 세계에 추가적인 차원을 제공합니다.

많은 기업들이 진정한 몰입 경험을 제공하기 위해 몸통이나 전신 햅틱 슈트와 같은 흥미로운 햅틱 제품을 출시하고 있습니다.

예를 들어 Disney는 착용한 사람들에게 물리적 경험을 시뮬레이션하는 Force Jacket을 만들었습니다. 26개의 공기 구획을 팽창 및 수축시키는 밸브 시스템이 있는 5파운드의 소프트웨어 제어 잭입니다. Jacked는 게임 및 엔터테인먼트 산업에서 사용하도록 설계되었습니다.

NeoSensory라는 다른 회사는 착용자가 스친 벽, 다른 아바타의 터치, 포옹, 빗방울, 총소리, 심지어 폭발까지 느낄 수 있는 햅틱 재킷을 개발하고 있습니다.

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대체로 햅틱 기술의 미래는 원격 조작과 시뮬레이터에 국한되지 않습니다. 대신, 그것은 전체 인간 경험에 통합됩니다. 이를 통해 점점 더 많은 사람들이 경험하지 못했을 일을 경험할 수 있습니다.