제품 디자인을 위한 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 기법에 대한 연구

이우훈

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이우훈

저널정보: 한국디자인학회 Archives of Design Research 디자인학연구 통권 제61호(Vol.18 No.3)

발행연도: 2005.8

수록면: 85 - 94 (10page)

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최근 대부분의 제품 디자이너들이 3차원 CAD 시스템을 필수적인 디자인 도구로서 활용하고 있고 이를 기반으로 많은 신제품들이 동시공학적 프로세스로 개발되고 있다. 그런데 초심 디자이너들이 3차원 CAD시스템을 사용하며 겪는 어려움 중 하나는 스크린을 통해 모델링한 오브젝트의 실체적 느낌을 정확히 판단하기 어렵다는 것이다. 이러한 “실제성 결여”의 문제는 3차원 CAD 시스템에서의 모델링 작업이 가상공간 안에서만 이루어지기 때문에 촉각적 상호작용이 부재하고 현실공간에 대한 맥락정보가 결여되어 있는 것이 그 원인이라고 할 수 있다. 문제해결을 위해 본 연구에서는 증강현실기술을 활용하여 3차원 CAD 모델링 오브젝트를 현실공간에 정합시킴으로서 제품디자인에서 상호작용적인 정량구조 시뮬레이션의 가능성을 탐색하고자 하였다.
본 연구는 우선 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 시스템을 구축하고 그 속에서 인간이 가상 오브젝트의 크기를 얼마나 정확하게 인지하고 조정할 수 있는지 실험하였다. 실험결과 상대오차 1.3%이내(상대표준편차 5.3%이내)로서 상당히 정확하고 정밀한 크기 인지와 조정이 가능한 것으로 나타났다. 실험조건에 따라서는 주변참조물이 풍부한 경우 오브젝트에 대한 크기 인지가 용이하고 HDM보다는 LCD 패널을 사용할 경우 더욱 정확한 크기 조정이 가능한 것으로 나타났다.
연구를 통해 제안한 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 시스템의 응용가능성을 탐색하기 위해 홈 서비스 로봇의 외관에 대해 사용자의 선호경향을 파악하는데 적용해 보았다. 아직 홈 서비스 로봇에 대한 전형적 이미지가 미비해서인지 외관특성에 대한 실험참가자의 선호경향에는 큰 편차가 보였고 군집분석을 통해 몇 그룹으로 세분화할수 있었다. 그러나 팔이라는 조형요소의 유무에 따라 민감한 반응을 보인 점과 인체와 같이 신장과 팔길이 사이에 강한 상관성이 존재하는 것은 흥미로운 발견이었다.

Most of product designers use 3D CAD system as a inevitable design tool nowadays and many new products are developed through a concurrent engineering process. However, it is very difficult for novice designers to get the sense of reality from modeling objects shown in the computer screens. Such a intangibility problem comes from the lack of haptic interactions and contextual information about the real space because designers tend to do 3D modeling works only in a virtual space of 3D CAD system. To address this problem, this research investigate the possibility of a interactive quantified structure simulation for product design using AR(augmented reality) which can register a 3D CAD modeling object on the real space.
We built a quantified structure simulation system based on AR and conducted a series of experiments to measure how accurately human perceive and adjust the size of virtual objects under varied experimental conditions in the AR environment. The experiment participants adjusted a virtual cube to a reference real cube within 1.3% relative error(5.3% relative StDev). The results gave the strong evidence that the participants can perceive the size of a virtual object very accurately. Furthermore, we found that it is easier to perceive the size of a virtual object in the condition of presenting plenty of real reference objects than few reference objects, and using LCD panel than HMD.
We tried to apply the simulation system to identify preference characteristics for the appearance design of a home-service robot as a case study which explores the potential application of the system. There were significant variances in participants’ preferred characteristics about robot appearance and that was supposed to come from the lack of typicality of robot image. Then, several characteristic groups were segmented by cluster analysis. On the other hand, it was interesting finding that participants have significantly different preference characteristics between robot with arm and armless robot and there was a very strong correlation between the height of robot and arm length as a human body.

#Augmented Reality #Quantified Structure Simulation #Product Design

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[학술지(정기간행물)] - / 2001 / Rapid Prototyping Technology : 68 ~ 151

[학술지(정기간행물)] - / 1962 / Observations on Active Touch : 477 ~ 490

[학술지(정기간행물)] - / 1979 / A Short Course in Industrial Design : 3 ~ 17

[학술지(정기간행물)] - / 2004 / Modern Approaches to Augmented Reality

[학술지(정기간행물)] - / 1996 / Perceptual Issues in Augmented Reality Proceedings of SPIE : 2653 123 ~ 134

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