자전거 시뮬레이터용 운동생성 알고리즘 개발

Abstract

KAIST 쌍방향 자전거 시뮬레이터용 운동 생성 알고리즘을 개발했다. 첫째, 임의 형상의 자전거에 대해 타이어의 강성, 미끄러짐과 페달, 핸들, 기울임 모멘트등 운전자 입력이 고려된 비선형 자전거 동역학 모델을 유도하고 이를 실시간에 계산할 수 있는 계산 엔진을 제작하였다. 동역학 모델의 검증은 계산 결과의 3차원 그래픽 애니메이션을 통한 적절성 확인 및 원운동의 경우에 대하여 이론식에 의한 궤적 반경과 시뮬레이션 결과의 비교를 통해 이루어졌다. 둘째, 고전 워시아웃 필터를 프로그래밍하여 동역학 엔진과 동기화하여 계산하도록 하였다. 자전거 시뮬레이터를 타고 있는 운전자의 느낌을 기준으로 한 튜닝과정을 통해서 필터 계수를 세밀하게 튜닝하였다. 운동판을 통해 나타내주지 못한 일부 운동느낌은 가상 운전자의 시선방향을 바꾸어 시뮬레이터 전면 벽에 고정되어 있는 스크린에 투사되는 장면의 회전각을 바꿈으로써 보상해 주었다. 셋째, 여러 부가적인 알고리즘을 개발했다. 이산적이고 지체되어 전달되는 노면 데이타에 의해 생기는 해의 비정상적인 거동을 제거하기 위해 노면 데이타용 저주파 통과 필터를 사용하였고 노면에 따른 진동 느낌을 전달하기 위해 배경진동 생성 알고리즘을 제작하고 운전자의 느낌을 기준으로 튜닝하였다. 또한 자전거 운전 초보자를 도와주기 위해 두개의 자전거 운전 보조 알고리즘을 사용하였다.