펜 형 입력장치의 궤적 측정시스템의 개발
Development of a Trajectory Measurement System for Pen-type Input Devices
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초록
최근 들어 펜 형 입력장치들이 사용자의 필기 궤적을 인식하고 전자장치에 필기궤적 데이터를 전달해주기 위해 널리 사용 되고 있다. 현재 사용되고 있는 대부분의 펜 형 입력 장치들은 자신의 움직임을 파악하기 위해 미세전자기계시스템(MEMS, Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 제작된 관성측정유닛(IMU, inertia measurement unit)을 탑재하고 있다. 그러나 미세전자기계시스템기반의 관성측정유닛을 이용하여 펜 형 입력장치의 궤적을 측정하는 경우 미세전자기계시스템기반의 관성측정유닛 자체의 오차(dynamic drift error, static drift error, and stochastic drift error)들이 시간에 따라 증가하기 때문에 펜 형 입력장치의 궤적을 정확하게 파악하는 것은 매우 힘들다. 그러므로 미세전자기계시스템기반의 관성측정유닛을 탑재한 펜 형 입력장치의 가장 중요한 요소 중 하나는 관성측정유닛으로 궤적을 정확하게 측정하는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 필기 궤적을 파악할 수 있는 측정실험 장치를 개발하여 궁극적으로는 직관적인 인간-컴퓨터 상호작용을 가능하게 한다. 펜 형 입력장치의 실제 필기궤적을 정확하게 파악하기 위해 팬텀 햅틱 장치(haptic device : PHANToMTM)를 사용한다. 또한 펜 형 입력장치와 팬텀장치의 궤적을 동시에 측정하고자 펜 형 입력장치를 팬텀장치의 짐블 (gimbal) 에 부착한다. 실험 결과로부터 펜 형 입력장치로부터 얻어진 자세는 팬텀햅틱장치 로부터 얻어진 자세와 동일하며 또한 일반적인 글을 쓰는 자세가 됨을 파악하였다.
Abstract
Recently, pen-type input devices have been widely used for recognizing the handwriting of a user and conveying handwritten data to electronic devices. Many pen-type input devices adopt an inertia measurement unit (IMU), which is fabricated by MEMS technology, to sense its motion. However, it is not easy to accurately measure the handwritten trajectory for a period of time with the MEMS IMU because the amount of IMU errors (dynamic drift, static drift, and stochastic drift) rapidly increases with time. The one of the most important factors in pen-type input devices based on MEMS IMU is to measure and to compute the real handwritten trajectory estimated by the IMU. Therefore, in this paper we design and implement a measurement experimental device to determine the real handwritten trajectory, thereby allowing intuitive human-computer interaction. In order to precisely investigate the real handwritten trajectory of a user, we use a haptic device (PHANToMTM) which is a mechanical device that is specifically used for providing haptic feedback to a user. After that, we attach the pen-type device to the gimbal of the PHANToMTM to measure the trajectories at the same time. Experiments are conducted to compare the handwritten trajectory from the IMU and the trajectory from haptic device. From the results, it is considered that the motion of the pen-type device is almost same as that of PHANToMTM, and furthermore it becomes writing posture.
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