데스크탑 환경에서의 새로운 사용자-컴퓨터 인터렉션 장치 개발

컴퓨터와 사용자의 상호작용은 주로 키보드·마우스를 통한 입력과 디스플레이를 통한 출력에 의존한다. 본 과제에서는 이러한 데스크톱 환경의 사용자-컴퓨터 상호작용을 물리적 장치로 확장하는 것을 목표로, 확장형 키보드와 데스크톱 컴패니언 로봇을 설계·제작하였다. 기존 98키 키보드에 FPCB로 제작된 정전식 터치 슬라이더, 마그네틱 엔코더 스크롤 휠, 아날로그 조이스틱을 추가하여 기존 키 입력과 함께 연속적인 조작이 가능한 입력장치를 구현하였다. 정전식 슬라이더는 12개 전극의 측정값을 이용해 손가락의 위치를 연속적으로 추정하며, Arduino Leonardo를 통해 별도 프로그램 없이 수직·수평 스크롤 등의 입력을 컴퓨터에 전달한다. 기존 키보드와 추가 제어부는 USB 허브를 이용해 하나의 USB 연결로 통합하였다. 데스크톱 컴패니언 로봇 BEN은 복잡한 센서와 기능을 추가하기보다 물리적 표현에 필요한 요소만 남기는 것을 설계 방향으로 설정하였다. 2자유도 구동 구조와 LED, 단일 버튼을 소형 구조에 통합하고 USB 전원만으로 동작하도록 설계하였다. PCB와 기구부를 직접 설계하여 제한된 내부 공간에 구동부와 ESP-C3를 배치하였다. 또한 키보드의 아날로그 조이스틱 입력으로 BEN의 2자유도 목을 실시간 제어하는 연동 기능을 구현하여, 사용자의 물리적 입력이 컴퓨터를 거쳐 다시 로봇의 움직임으로 이어지는 인터랙션을 구현하였다. 두 결과물은 입력장치와 출력장치를 각각 개발하는 데 그치지 않고 하나의 데스크톱 인터랙션 시스템으로 연결할 수 있다는 점에 특징이 있다. 향후 두 산출물의 CAD, 회로도, PCB 설계 파일과 펌웨어를 오픈소스로 공개하여 다른 사용자가 직접 제작·수정하고 새로운 기능을 개발할 수 있도록 할 예정이다.