와이어드 글러브

3. 주요 특징

데이터 글러브는 손가락의 굽힘, 손목의 움직임, 손가락 사이의 각도 등 손의 다양한 움직임을 측정할 수 있다.^[14] 이러한 움직임 정보는 광섬유, 저항 소자, 자기 센서, 관성 센서 등 다양한 센서를 통해 측정되며, 전용 소프트웨어를 통해 해석되어 가상현실(VR) 또는 증강현실(AR) 환경에서 사용자의 손 움직임을 재현하거나 특정 명령을 실행하는 데 사용된다.

일부 고기능 데이터 글러브는 촉각 피드백 기능을 제공하여 사용자에게 가상 물체와의 상호작용을 실감 나게 전달한다.^[14] 예를 들어, 사이버글러브 시스템즈 LLC(CyberGlove Systems LLC)의 사이버 터치(CyberTouch)는 손가락이 가상 현실의 물체에 닿을 때 장갑의 각 손가락을 진동시켜 사용자에게 촉감을 전달한다.

하지만, 전통적으로 데이터 글러브는 손가락 굽힘과 위치 정보 등을 측정하는 센서를 별도로 구매해야 하는 등 고가 제품만 존재했다. 최근에는 스트레치 센서를 이용한 모션 캡처 장갑과 같은 새로운 대안도 등장하고 있다. 뉴질랜드 회사인 스트레치센스(StretchSense)는 MoCap Pro라는 스트레치 센서 지원 모션 캡처 장갑을 개발했다.^[11]

3. 1. 측정 기능

3. 1. 1. 위치 및 자세 정보

4. 기술

데이터 글러브에는 다음과 같은 다양한 기술이 사용된다.

• 광섬유 방식: 손가락 굽힘에 따라 광섬유에서 새어 나오는 빛의 양을 측정하여 굽힘 정도를 파악한다. 1982년 토머스 G. 지머먼은 광학 굴곡 센서에 대한 특허를 출원했고,^[4] 이후 재런 래니어와 협력하여 파워 글러브와 데이터 글러브를 만들었다.^[5]
• 스트레인 게이지 방식: 글러브 내부에 부착된 얇고 유연한 스트레인 게이지를 통해 각 손가락 관절의 굽힘, 손가락 사이의 벌어진 정도, 손바닥의 굽힘, 손목의 움직임을 측정한다.^[14]
• 자기 센서 방식: 장갑 손목 부분에 내장된 센서가 외부 발신 코일에서 나오는 자기장을 감지하여 3차원 공간에서의 위치와 자세 정보를 얻는다.
• 기타 기술:
• 이미지 기반 데이터 글러브 (IBDG): 사용자의 손에 부착된 카메라와 각 손가락 끝에 부착된 시각적 마커를 이용, 컴퓨터 비전 기술로 손가락 끝의 상대 위치를 추정한다.^[9] 역운동학 기술을 적용하여 각 손가락 관절의 위치를 추정하고 가상 세계에서 사용자의 손가락 움직임을 재현한다.^[10]
• 스트레치 센서: 스트레치, 굽힘, 전단 및 압력 변화를 측정하는 실리콘 기반의 유연한 캐패시터를 사용한다.^[11]
• 감압 전도성 고무 방식: 실리콘 고무 안에 탄소 입자를 분산시킨 감압 전도성 고무 센서를 사용하여 압력을 측정한다.

4. 1. 광섬유 방식

• 광섬유 배치: 손의 바깥면에 수지(플라스틱)로 만든 광섬유를 배치한다.
• 빛의 양 측정: 손 끝의 발광부에서 나온 빛이 손가락의 굴곡에 따라 새어 나가는데, 감소한 빛의 양을 손가락 끝에서 되돌아온 반대편의 수광부에서 측정한다.
• 굽힘 정도 측정: 측정된 빛의 양을 통해 손가락의 굽힘 정도에 대한 정보를 얻는다.
• 특수 제작: 측정해야 할 굴곡 부분에서 특히 빛샘이 커지도록 제작되었다.
• 내장 파이버: 각 손가락의 첫 번째 마디와 두 번째 마디에 해당하는 두 개의 왕복 파이버가 장갑 내부에 내장된다.

4. 2. 스트레인 게이지 방식

4. 3. 자기 센서 방식

4. 4. 기타 기술

5. 한계 및 과제

데이터 글러브는 센서 구매 비용 등으로 인해 전통적으로 고가에 판매되었다. 데이터 글러브의 저가화를 위해 카메라와 컴퓨터 비전을 사용하여 손의 3D 자세와 궤도를 추적하는 방식이 시도되었다. image-based data glove, IBDG^영어는 손목에 카메라 1대와 각 손가락 끝에 QR 코드와 유사한 마크가 인쇄된 큰 주사위 모양의 비주얼 마커를 부착하여 컴퓨터 비전 기술을 통해 손가락 끝의 상대적 위치를 계산한다. 손가락 끝의 정보를 얻으면, 역기구학 기술을 사용하여^[15] 각 손가락의 관절 위치를 추정, 가상 세계에서 손가락의 움직임을 재현한다.

가정용으로 등장한 초기 데이터 글러브 중 하나는 마텔사(Mattel)의 파워 글러브(Power Glove)였다. 이는 닌텐도 엔터테인먼트 시스템 게임용 장갑으로 설계되었으며, 낮은 해상도의 트래커와 손가락 굽힘 센서를 갖추고 손등 쪽에 버튼이 있었다(일본에서는 팍스 코퍼레이션이 패밀리 컴퓨터용 범용 컨트롤러로 판매. 일본에서는 다단계 입력에 대응하는 전용 소프트웨어는 판매되지 않았다.). 2001년에는 Essential Reality^[16]가 저렴한 게임용 장갑인 "P5 Glove"를 PC용으로 출시하였으나, 널리 보급되지 않았다. 현재는 구형 파워 글러브가 더욱 정교한 P5 Glove보다 높은 가격으로 판매되고 있다.

6. 대중 문화

영화 마이너리티 리포트에서는 미래형 컴퓨터 주변 장치를 제어하기 위해 무선 장갑을 사용한다. 매텔 파워 글러브는 닌텐도 제품 배치 영화인 더 위자드에서 악당 루카스 바튼(재키 빈슨)이 휘두르는 모습으로 등장하여 대중에게 알려졌다.^[1]

7. 센서 장갑

센서 장갑은 데이터 글러브와 매우 유사하거나 데이터 글러브에 포함되는 것으로 간주된다.

데이터 글러브는 주로 사람의 손가락 굴곡을 포착하여 컴퓨터에 입력 정보를 제공하는 것을 목적으로 하지만, 센서 장갑은 굴곡이 아닌 손으로 물건을 잡았을 때의 압력을 측정하여 정보 입력을 수행한다.^[14]

참조

_[1] 서적 A Dictionary of Computing Oxford University Press
_[2] 서적 A Dictionary of the Internet Oxford University Press 2009-01
_[3] 간행물 A survey of glove-based input 1994-01
_[4] 특허 Optical flex sensor https://patents.goog[...]
_[5] 특허 Computer data entry and manipulation apparatus and method https://patents.goog[...]
_[6] 특허 Motion sensor which produces an asymmetrical signal in response to symmetrical movement https://patents.goog[...]
_[7] 웹사이트 Make your own instrumented glove http://xspasm.com/x/[...] 2018-04-10
_[8] 웹사이트 Essential Reality P5 Gaming Glove http://www.thevirtua[...] 2016-06-03
_[9] 논문 The Image-Based Data Glove http://vitorpamplona[...] Proceedings of X Symposium on Virtual Reality (SVR'2008), João Pessoa, 2008. Anais do SVR 2008, Porto Alegre: SBC, 2008
_[10] 문서 GirardMaciejewski1985
_[11] 웹사이트 MoCap Pro SuperSplay Glove https://stretchsense[...] 2020-11-27
_[12] 웹사이트 http://www.robots.ox[...]
_[13] 웹사이트 VR Gloves: So Good Or So Bad? http://www.revvrstud[...] 2019-02-15
_[14] 문서 高機能な種類では立体視技術と組み合わされて、両手で操作することで真に[[バーチャルリアリティ|仮想現実]]空間に没入する目的で使われるものもある
_[15] 논문 Computational modeling for the computer animation of legged figures http://vitorpamplona[...] ACM Press 1985-07
_[16] 웹사이트 Essentialreality
_[17] 서적 センシング入門 オーム社 2007-03-20
_[18] 서적 A Dictionary of Computing Oxford University Press
_[19] 서적 A Dictionary of the Internet Oxford University Press 2009-01