175

G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

  • Upload
    phamtu

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��������� � ��� �� ��������

�������� ����� �����

� � � � � � � � ��� ������ ��� ���� �

��� �� �������

�� ��� �������� �� � ��� �� ������

�������� ��������

������� �

������� �������

���� �� ������� �� � �������� ��� ��� ��� ��� ��

������� ���� ���

������ ������ ���������� �������

������ �� ����� ��������� �

������� �� ���� ��� ����

���� �

��������� � ����� �������� � ���������� �� ��������� ������� ���� � !" #$��%� &'�����(

����� � ��������)��� ������� � *+,'������ � � -��%��� �� ���� � ���������� .���� / &.����(����� ����� � �����0��� ������� � �*���*,1 &�������(

*�������� ����� � �+,�� 2���� &0��(

Page 2: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 3: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��� �������� ��

�������� ���� � � ����� �� ��� � ������������ � ����� � ��� � �

������� �� � �����

�� ����� ���� ����� �������� � ������� � �� ������� �������� �

���������� ���������� ������� ��� ������ ��� ������� ����� ��� ����

�� �������� ���� ����� �� ������� ��� ����� �� ����� �� ������ ������� ����

� ��� �� ����� ������ �� ����������� ������� �����!��� �� ����������� ��� ���

��������� �� � ������������� �� ����� ����������

�������� � �� ����������� ������������ �� ������� �� "��# �� �����$

����� ��� ������%� !��� � ��� ���� � �� ���� �� ������ �� ������� ��� ��

"��#� �� �������� ���� �� ��������� ��������� &��� '�(� # �� ����� )�������

���� !�� �� ����������� ��������� ���$*�� + ����� �� )������� ,����'� !��

��� ��� ��-��� �� ����� ������������� �� ������ �� .���� ���� �� &����� � �� ��

*� �� �� � �������� �� "��# .� /������ 0#1�� ��� ���� ����!��� ����������

�� �� ����������� ��������������

)� ���� ��� �� ��� ��� � ���� ����� ���������� ����� �2��������� ��3��#

/ ��3������ �� �3�� � .� ����� �� #������!�� 43.�5 ��� ���� 6�� ��� ����

������������ �������� ��� � ��������� �� � �������������

�� �������� � ������� ����������� �� �3�� � ������ � �� �2��������� ��3��#

/ ��3������ �� ���� ����� .�� + ������ 0��� �� .�� ����� � '' ���

��� ����� ���� �� ��� �� �������� !��� �� ����� ����� � ��� �� ����� ������ ��

�������� � ��������� �� �������� 787 ) �� ��� �"���� �� �� ����� �� �������

�� ��!��� 0��!��� 0����� ������� 9���� � ���#� ������ �� ��� *��� 0����

�� 9�"�� : �� ��� ��!�� � "�� �� "��� �� ���� �� � ��� �� ��� ��"���� �

787 )� �������� �� ������������ ��������� � ���� ���� ,��� �� /������ ;���� ��

��� ��!�� � "�� �� � ���� �� ���� �� �� �� ����� �� ���� ��������

2�� ����� ���� �� �� ���� ��� ����� � *�������� �� )����< � ��

)������ �� �3.� � !�� � "� ���� ������� �� �������� ������� � )��$

����� �� �3.�� � ,�������� �� ;�������� �� �� +������� ����$&������

� ���� ��23; �������!��� �� � ���� �� *�������� �� )����< � �� )������ ��

������ ����� ������ ��� �� ���� ����� ������ ��� ������� !��� � ��� ��� ��

��� �� ��� ���� �������������� �� ���� ���� ����������� � ������ �� ��������

�� �3.� !�� ��� ���������� � ������������� �� �� ��"�� ���� !�� .� *�������

��� ��� ����!��� ���������� �� ��� ������ ��

�� �������� ���� .� ���� '�' 8�� ���� �� :��( .��� �� ������ ����� �

� *�������� ��7��������� ��� #������ �� /���� �� 4*7 /5� �� �� ��������

�� ����� ��� �� ���������� ����������� ������������� �� ��� �� ���� �������

Page 4: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��

!�� "�� ����� ��� ����

�� �������� �� ����� .� )�������� )�� ��� ������� � �� �����$��"��

�*)=/3 �� �7������� �� ;�������� �� )������� ������ � �� ������ � ���

�7��������� �� )����������� ������ 47;)7)�5 ���� !�� �� ������� ��

��!��� =+�� ����� )������ ���$�� � �� ���� ����� )������� ,����' ��

������ ���� ����� ����� � ��� ��� �!���� �� �� �������� ���� ��� ����

!��� � ����� �-��� �� ������� ��� ��� �#������

�� �� ��� �������� ��� ������������� ��� ���������� ��� ������� � !�� "�

����� �� ���� �� ���� ����� �� � ������� �� �� ������������� ����� ��� ��

!�� �����!����

� � ���� ������� �%��� � �� ���� � ��� ������ !�� ������ ��� ��� ����

�� ���� ��� ������ ��� ��� ��������

� ��� ������ ��� �� ���

� ��� ������ 91� � ��� � +'� �� .�����

� ��� ������ ����� +���� *�� �� ,�� �� ��� ������� 0(��� �#���� 0�����

�� 7� ��

� ��� ���� ������ :��� ������ �� ���

�� �� ����� ��� ��� ��� ��� .�'���� >����� .������ ;�'�� ;��� ���

������

���� �� ����� � ��� �� �� �����

Page 5: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������

� ���������� �

?�? )������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?

?�@ =�"������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @

?�A :����� ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A

� �� ���������� �� �� ������ ���� ���� �

@�? 7����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B

@�@ .7 C 0�����#� ������� �� ��D�� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � B

@�A :������ .������ �� .7 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E

@�A�? :������ �� ������ 4���������� ���� 5 � � � � � � � � � � E

@�A�@ :������ �� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E

@�A�A :������ �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E

@�A�F �� ��$������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?G

@�A�H /���� ;� ��# ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?G

@�F ."�� ������������� �� .7 ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � ??

@�F�? �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ??

@�F�@ :�� ����� �� ����� �� .7 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?A

@�F�A 0��� +�����( �� .7 ��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � ?F

@�H )������ ���� �� .7 ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?H

@�H�? 7�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?B

@�H�@ �������� *��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?E

@�H�A I���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @G

@�H�F �� �����# �J � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @G

@�H�H .������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @?

@�H�B 0��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@

@�H�K /���� :����� ������ 7��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @A

@�H�L ����� ������ �8 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @A

@�H�E � ��� 7: /3 : #����� �& � � � � � � � � � � � � � � � � � � @H

@�H�?G ;����� :����� ����� �8 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @H

@�H�?? 3I= 7��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @B

@�H�?@ =���� ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @B

@�B ;����� �������� �� � ������ ������� � � � � � � � � � � � � � � � @K

@�B�? )������� ������� �� ������� ���� ���� � � � � � � � � � @K

@�B�@ ;����� � ������ ������� �� ������� ���� ���� � � � � � � @L

@�K )��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AG

� ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � �� ������

� � ��

A�? 7����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AF

A�@ ,����� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AF

Page 6: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�� ��������

A�@�? &���� ��!��������� ��� ���� ������� � � � � � � � � � � � � AF

A�@�@ .7 ��������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � AK

A�A .������ ,����� .������ ��# � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AL

A�A�? 0#���� ������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AL

A�A�@ ��������� ����������� �� ��������� � � � � � � � � � � � � � AE

A�A�A ����� �� ��M������ � #��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � F?

A�F ������ �� 3 ��������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FF

A�F�? �������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FF

A�F�@ +���� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FF

A�F�A :��!�� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FB

A�F�F 3 ��������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FL

A�H .��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FL

A�H�? +��1�� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FL

A�H�@ 7������ ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � H@

A�H�A ,#���� �!������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � HA

A�B 3� ����� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � HH

A�B�? ;���� � 1��(��� ������������ � � � � � � � � � � � � � � HH

A�B�@ ���������� ���������� �� �� ����� � � � � � � � � � � � HH

A�K �������� �� ����� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � HE

A�K�? �������� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � HE

A�K�@ :��!�� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BG

A�L )��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BG

! "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ���� ( �� �

����� )�

F�? 7����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BB

F�?�? ���$��$���$�� �� ����� ��������� � � � � � � � � � � � � � � BB

F�?�@ ���� �� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BL

F�?�A )������������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BE

F�@ .��� ��� �� ������ �� ������� ������ ���� �� � � � � � � � � � � � � KG

F�@�? :������ ������ ���� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � KG

F�@�@ :�����$�#��� .��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � K@

F�@�A ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � KA

F�@�F :3. .��� � 7����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � KH

F�A :���� +�����( 8��� �� +�����$.���� :�������� 3����$

���� ��� :� �������� � ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � KL

F�A�? ������ � �� ��� ������ ���� � � � � � � � � � � � � � � � KL

F�A�@ �� ���� ����� ������� �!������ � � � � � � � � � � � � � � LG

F�A�A 8� ��� ������ �� �� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � L@

F�F :���� ,�� # ��� :� �������� ���� �� 9��� 7����������� ��

0�� + �� &�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � LH

F�F�? ������� ����� �� �������� ������ �� � � � � � � � � � � � � LB

F�F�@ .��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � LB

F�F�A .���� 7����������� �� 0�� + �� &�������� � � � � � � � LK

Page 7: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������� �

F�F�F ;��� � � #��� �� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � E@

F�F�H :������� ������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � EF

F�H 0�� :������ .��� ��� :���� +�����( �� /���� 3����������� EK

F�H�? :���� 7��������� .��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � EK

F�H�@ ,����������� �� ��� ����� ������ ��������� �� ��� ����$

� �������� �� ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GG

F�H�A 7�� ����� ��� ����� ��� # �� ���� �������� � � � � � � ?G?

F�B )��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GA

� ������� � ������ ���� �* �������� �+�

H�? 7����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GH

H�@ /��� ������( � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GB

H�@�? /��� ������( � �� �� ������ ���� ��� � � � � � � � � � ?GB

H�@�@ :�� =+� ����1��( � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GK

H�@�A *������� ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GK

H�A +���� ������( ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GL

H�A�? +���� ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GL

H�A�@ 0��� ������ �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?GE

H�F :���� ������( � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ??F

H�F�? :�������� ���������� ��� ��������� ������� � � � � � ??F

H�F�@ :�������� ������� ��� �������� � � � � � � � � � � � � � � � ??F

H�F�A .��� ��� ��� ������� ��� ������# ���� ���� � � � � � � � � ??H

H�F�F :���� ��� # ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ??L

H�F�H 3�������� ���� �� �� ���������� � � � � � � � � � � � � � � ??E

H�H )��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?@A

) �������� ���

( "���� ������� ������,�� � ������ ��-

��? 0�����J)�� ��� ��������� ���� ������� � � � � � � � � � � � � � ?@E

��@ 7�������� :3. 0�� M�� ���� ������� � � � � � � � � � � � � � � ?@E

��A 7�������� :3. ��������� ���� ������� � � � � � � � � � � � � ?AG

. �(� ����� �� ������ � � ������ �� ��� �������� ��� �� �

��� ���

8�? )�, ���� �� ��� �������� ������� ��� � � � � � � � � � � � � � ?A?

8�@ .��� �� ������ ������� �� ��� ��-����� ��� � � � � � � � � � � ?A?

� ������� ���� "�� �� ��� ������� ��-

)�? ;����� ������ �� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?AE

)�@ 3�������� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?F?

� /$�� ����� �!�

.�$����� �� �!0

Page 8: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 9: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������

�����������

��������

��� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

�� ��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

��� ������ ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

��� �� ����

=�� ������# �������� # ���� ��� �(��� ��� ��������� �� ���� �'� ��� ���$

���� �� � �� �� ����� ���� ������ �������� .���� # ������� ������# 4.7 5

�� � �������� �������� �� ��� ��� ������# 1�����# ������� # ��� ������

�� �������� �� �������� ����� ��� ���� �'�� ����������� �������� �� �� ����

��� ���# ������� ����� �� ���������� .7 �-��� ������� �������C �� ��

������'� ���� �� ��� ������� ��� �������# ���� ������# �������� ��� ����$

� ��# �� ����� 0�1���� .7 ������� ���� ��D�� ���� ��� ��� �������� ,�����

� ������������� ��� ������� ����� ������ # ��� ��� ������� ����� ��� ���� �� #

�� @, ����� ���� �� ��� ����� ���� ��� ����������� �� ��� ���� �� �����$

����� ������� �� �� ��� ����� ��������� �� ����������� :��� �(�� ���� ����

���� 1(1��� 7� �������� ���������� ������� �� ��� ������ �� �� #�� �������

��� ������������ ���� �������� ����� ���������� 0����� �������� ��� ������� ��$

�� �� ���� ������( ������ .7 �������������� �� �� ��� �� # �� ��������

���$�#� ������������ :��������� ������� ��1 .7 �������� �(�� ���� ��$

���� ��� ������ ��1 �������� ������ ���������� 7��������� /���� ;� ��#

4/;5 ������# ���� ���� �� �������� ������ ����� ��� ��� ������� ������

���������� :�� ������ ���1��� �� ���� ����� �� /; ���� ���� � �"���$

���� �������� � �������� �� ����������� ��� ����� �� ������# �� �(� # -������

������� ������ ������ �� �������� �� ������ 1#��

2��������� #� ������������ ���� ���� ����� �� ������� # �� ������ ��(�

)������� ���� �#����� ���������� �� /; ������ ���� ���� ��������� 1���

���� �������� ��� ������� ������� ������ 4 ����� ������( �� ���� ������5� ���

��� ������� ���� �� ����� ������ �� ��� ����� ��������� 7� �������� �����

���� ���� ����� � ����$��� ��� ��� �� ����� �� � ������ �� ��1 ����������$

���� �� ���������� ����� ��� ������ �� ����� �� �� ��� ��� �� ������� ���1��

Page 10: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

� �� ��� �1 ����������

�� .7 ������!���� :�� ������� ���� �� �������� � ��������� # ��� �� ����$

������� � ������ ��# -���� ��� 1#� �� 1���� ������# �� �������� 1��� ��(��

����� ������ ��� �� #��� �� ��� � �� ������� �����1��� ��� ��� �������

����� ����� ����� �������� �(� �� ���� ���� ��� ��� ����� �������

���������� ������ # 1��� �(��� �� �������� :�� ���� ����� �� ���� ���� ����

����� �� �� ��� ������� ������ ���� �� � ������� ������!�� ��� ���

�������� �� ��# ����������� :��� � �� ����� �� ��� ��� ������ ����� ���

������ ���� ��(� 0�1����� ����� ������� ����� �� �� �������� ������

�� �� �������� ����� #� ��� ����� ����� ������� �� �'����N ����� ��

����� ��� 1��� ��� ������� �� ������ ����������

7� ���� �������� ������������� �� ��� �� �#����� 1���� ����� ������$

����� �������� 1��� ���� �� ����� ������(� �� ��������� � ��1 �� ��$������#

������ ���� ���� ������ :�� ��� ����� ��� ���� �� �������� 1��� ��#���

�� ��������� ������# ���� ��� �� ����� �������� �� ��� ���� �� ��� ���� ��# ��

����� 1��� ����� ������(� 7������ ���� ������ �(�� ��� ������# ���� ��� ����

����� ���� �������� �� ��!����� ���!���� ����� ������ ���� ����

��� ����������

:�� ��� ��"������ �� ���� ������� �� �� �(� ������������ �� ��� �� � �� ������#

���� ����� 7� ������� �� ��� ������� �� ��1 �������� ��� .7 �������� :���

�������� �1� ��� �� �1����C

?� ��� ������ ������ 8�#��� ��� �������� �� � �� ����� �� ������#

���� ����� ��� ������ �� ��1 ���� ������ ��� .7 ������� 1� �� ��$

���������� ��� ������ ���� ������� �������� ����� �� ��������� ������� $

��������� ����

@� ����� ������ ������ � ������ �� �� �� ��� �� ��������� ���

���� 1��� ��� ����� ���� �� ���� ��� ��"��� �� :� �������� �� /;

�#������ 7� ��� ������� �� ������#� ��� ��� ���� 1� ��� ��� �� #

���� ������� �� ���������� �������� ��� �� ����� ��������������

:��� ����� ��� �� �� �� ��������� �� ��� ���� ������� 1��� ����������

1��� ����� ������

A� �� �� ��� ��� ����� ������� :�� ����������� �� ���� �������

������# ��� ������ 1��� ���� � ����� �� ����� ������ ��#� ���� ��� ���$

����� �� ��� ���� ��������� �� ������ ������� �� ������ ���� ��� 1� ��

������������

F� �������� � ������� ��� ����� �� ������ ��� ���� ���������

���� ���� �� ���� �������� �� ����� # ������� ��� �� ������#� ���

�� ��"������ �� �� ���� ��� ��-����� �� ����� �� ����� �� �������� �������$

�� # ���� �� ��$��� �������� 1��� ��� �#�� ����������� �������������

����� �� ������#�

Page 11: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 "����� ������ �

��� ������ � ��� �

:��� ������ �� �����'�� � �� �1�C

:�� ���� ����� ���������� ��� .7 $������# ������!��� �� ����M# ��� � ���

��������#� ��� ����� �� ��1�#� ���� O� ������� ��� ��� �� ��������� ��$

��������� �� .7 ��������� ������� ��� �(� 1��� ����� ������� ��� � ��

� ��$�������� O� ������ � �������� ������!�� ��� .7 �(� �!�������� �����

/; ������ ��# �� ������� ����� ����� ������� 1���� �(� /;$.7 ��� #

������ ���� 8�� ���� /; ������# ���� ��� ��!����� ���� ��� ������������

�� ��� ����� ��������� ��������# 4���� �������� ������#$����� ��������� ����������

����5 ������ ����� �������� :��������� ��� ����� � ������������ �� ��� �����

���� � �� ����� ������ �� ���������� O� �� ��� �� ����� ������ ��� ��

�������� # �� � � ���� ���� ���� ��� ��� .7 ������� 4���� ������ �$

�����# �����#�� �� �� ���(��5� :���� 1� ������ ������ ������������ ���� ��

���������� ��� ��� �� /; ���� ��� � �� �� � ��� ��� ��� ��������� �� �(� � ��

������#�

:�� ������ ����� ��������� ����� ��!��������� ��� ��������� ��1 ���� ��$

������ 1���� �� ��� �� ��# �� ������ ����� ������( ������ .7 ��������� :����

4�� �����5 ��!��������� �� ������� �# � � #��� �� ��� �������� �������� �� ��

.7 ������# ���������� �� �� �������� (��1 ���� �� ���� ��������� �������

� ��1 ������ �� ������ �� ��� ����������� ������ �� �� �'���� �� ���� ���

:���$�-� �� ��� ������ ��������� ������� ������������� ����������� �� �����$

���� �� ���������� ,#����� �� (�������� �!������ �� �� ���� # ��� �����

� ���� ������� ���� ��� ��� �� :�� ��� ������������� �� ��� �����#� ����

� ���1����� ���-����� �����J���!�� ��� ������ �� 1��(��� �� �������� ��

������ �� ����� �� � � �������� 3��������� �� �� �������� ��� �������

�� ���!�� ������ �� ��� ����� �� �����#�� �� ��� ������� ���������� ��

����������

:�� ����� ����� �� � 1��� �������� � �� ����� ���������� O� ������

��� ���� ��� �� ������������ ��������� �� ������� ������ ���� �� ��� 1� ����

�� ����� ��� #� �� � � ����� ������ ����� ��� ������� 7� ��� ���� �� ���

������ 1� ���������� ��1 ����� ��������� ������� ��� �� �������� �� /;

�������� 7� ����� �� ���� ��� �D�����# �� ��� ���� ��� ���� �� ����������

1� �� ��������� ����� ������� ����� � ��� ��� ������� � ����� ���������

:�� ���� ���� ��� ���� �� ���� �� ��� ��������� �� ��� ��������� �� ������

��� ���� ��� ����� �� ��� ������� ��"���� :�� ��������� ���� ���������� ��

��� ���� ��� ������� ���� �� ����� ������( �� ������� �# �� ��� ������

���1��� ��� ����� 4����� ��� #5 �� ��� � �� 4����� ������� �����5 �����

�� ��������� ������ ���� 8�� ��� ��M����� �� ��� ������ ���������� ��

��� ����� �������� �� ��� ��� ���� �� :� ������ ����� ��������� ��������#�

1� ����� ������ ���� ���� �� ���� ���1��( ������ � ������ 1���

���� $���� ������ ������� O� �� ������ ��� � #��� ������ �� ���� ��

����� ������� �� /;� � ��� ������ ������!��� �� ���� � �� � �����

��������� #N ��� ������� ���� �� �� ��������� �� ���� ������

Page 12: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

! �� ��� �1 ����������

:�� �� ����� �� �������� �� ��� ���������� �� ��� ���1�� �� �������

4��� ����� ����� 1��� ����� ������(5 1����� ���������� ���� ���� ����1��

� �� =+�� ����� �� ��� ����������� 1� ���������� ��� �� � �� ����� ��������

�� ������#� .��� �� ���� �� ��� ������� 8�� 0�� :������ 3!����� 480:35�

�� ���� ��� �� �� ������� ��� ����� �������� �� ��������� �������$

��� ������ ��� ����# ���������� 7� ����� �� �1 ��� ����� ���������� 1�

�������� ����� ��� # �� ��� ������ $��� ��� �� :�� 1�� � �������� 4/�$

�� J0���J:���� 5 �� ������� �������� �� ��� ����� �� ��������� ��$

����� �1�� �� ��� =+� ����1��(� :�� ���� �� �� ��� ��������� ����������

�� ���������� +�� #� ���� ����� ����(� �� ��������� ��� ������ 1��(� ��

���������

Page 13: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������ �

�� ���������� �� � ������

��� ���

��������

�� ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

� ���� �������� �� �� !�� �� ��" ������ � � � � � � � � � � � �

�� �� ����! ������� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � #

����� ����� � �� �� � ������ ������� ������ � � � � � � � � � � �

����� ����� � �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

����� ����� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

����� ������ ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� ��� ��� ���� ! ������ ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

�$ � ��� � � ������� � �% ��� ��&�� ���� � � � � � � � � � � � � ��

����� "��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� ��� ���� �# ���� � $%& � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� '�� �� (���)��* � $%& &����� ��� � � � � � � � � � � � � � � ��

�' ������� �� �� �% ��� ��&�� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � �'

����� %������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

����� &��)���, - �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� .� �� &" � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� &��&����! "/& � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� $� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����+ '�� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����0 ����1 ����������2 %�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����3 &������ &����� "4 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� &���� %� �5&� &!� ��� "6 � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

������ ����� ���������� "4 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

������ 5.7& %�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

������ 7 ��� ������ ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

�� (� ��� �&) ����� �� � ��� ���� ������� � � � � � � � � � � � *

��+�� 8�������� � ����� �# ������������ ������ ��� � � � � � � � � � �0

��+�� ��� ������ �� � ����� �# ������������ ������ ��� � � � � � �3

�* ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

Page 14: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

) �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��� ! �"�� ����

:�� ������� �� M���� ���� ���� �� ���� ��� � �� ��� �������� �� ���� ����

������ ��# 1��� ��� �� ��� ������� �� �� ����� ��� ��� � ���� �� ����

����� ���� � ��� M���� ���� ����� ��� ������ �� ��� �������� � �� ����� #

������� ������# 4.7 5 ��������� �� ������� 1��� ���#�� ������ ���� �����

:���� ���� ���� ������� ���� ���� ��� �� ������� ����� �� ����������� �#�$

���� �����(��� ������� �� �� 1��� ���� ���(��� �� ����� ������� +����$

��������� �#����� ��� �#��� ��"���� 4���� � ������ ������� ���� ��� ������ ��

�����5 �� ���� ��� ���� �#�������� ����������� ������ �������# ��� .7 ����$

������ ��� �� ����� �#����� �-�� � �������� �������� =���� ������� �� ���� ����

�� �������$���� �� -��� ����� ����� �� ����������� ��"����� ���� ����$

����J��� #�� �����$��������� ������� �(� ������ �� ��� ���� ���������

������ �� ����� ������������ �� ������� �� ������ :���� ������� ����� #

��� ��� ���� ������ ��� ����� ��������� 1���� �1� ������ �� ��� ���� �(� ��

��������� �� ����������$������ ���� ����� �#�� # ����������� ���� ������

���������� :�� ���� ������ �� ��� ������$��������� �#����� ���������� ���$

�� A, ���� � �� ���� ����# �� �� ����� ������������ 1��$���� ������

� ������ ������

:�� �� �� ���� ����� �� �� ������ ����$��$���$�� ���� ������# ���� �����

����� # ����� ���� ��� .7 �������� :��� �#� �� ������# �� ��# ������� ���

������ �� ����� �� 0�1����� �� �� ��D�� � �� ������ ��� �� ���� ����������

������ �� .7 N ��� �"�� ������� �� ��D�� ���� �� ���� ������� :���� 1�

������ ��� ��-����� ������� ������� ���� ������ # ���� �� ���� �� .7 � +�� #�

1� ������ ���������� �� ��� ������ ���� ��� �#����� ������� # �� � � ��

�-�� ��� �� ������ �������� �� �� ����� 1��(� ����� 1���� �� "���� �����

����� �����

��� #!� $����"% ���� ����� � � ��&� �����

.���� # ������� ������#� ������ # �������� �� � �����#� ��-��� ���� �����

������# �# ��� ��� ��� ��� ������� 1��(� ������� �� ��������� 4�#�� #� 5 ��

12 mm �� �������5 �� ����� ������ ����������� 4�� � � ���� � �� ����5�

4��� +����� @�?5�� :���� ������������ �� ���� �� ����� �� ����� ��� ��������

����������� 4���1��� 30 cm �� 40 cm5 �� �(� ���� ������ �� ���������� ���1���

��� ���� �� �������� �� ��� ���#� ���� ��������� �� ������ ��� �� �!����

��� 1��� ������ �1� ��� ��� ������ ����������� �� ��� ��� ������ 4����5�

4��� +����� @�@5�� )���� ������� ����� ������� �� �� ��"����� �# ��� �� ��� ������

�� ����� �� �� ��� ���� ��� ���1��� ��� ���# �� ��� ������ 1 P*�� @GGAQ�

:�� ���� ����� ��� �� .7 �� �������� �� 0�� )������� ����R�� �� ���($

�� �� 1��� �� ?E?G� �� ����� ��� ������� �� ��������� ������������ �� ��� ����$

��������������������� ��� ���

Page 15: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ���2 �������� �� �� ��� �� ��3����� 0

+����� @�?C .���� # 7������ �����# 7�����������

Surgery tool

Trocar

SurgeonPatient

Laparoscope

CO2

Abdomen cavity

Video screen

+����� @�@C .���� # 7������ �����# ����������

�� ����# �� ?E ������ ����� �� �� ����S�� PO#�� @GGFQ� 7� 1� )�������

T� �(����� 1�� ���� ����� ������� ��� ��� ���� ���� �� ����S�� ���� ��� ������

����# ��� ��� ����� � � ������ ���� ���� �� ������������� �� ��� ������

��� 7� ?EAL� ��� 0������ �#����� ���� /����� ���� ��� ���� �� ���$

� � ��� 1� ���� ���� ��� �� �� �� ��� ���� ���# �� ����S�� �� ���� ���

������ ����#� :�� ������� ���� ����� �� �������# �� ����� �������#� ����

��� ��������� ��# �� ������ ���� ������� 1� ��� ����!������ ��� ���� ���

�� ��� ������ ������ 1��� ���� 0�1����� �� 1� ��� �#���� ������� �� ����� �

���� ���� 1��� ������� ����� � ���������� �� ������� �������� �����

��� ������� �� ������ ������� ������#� 0� �������� ��� ���� �������

��������# �� ?EL?� 3���� .U�� ������ ����� ���� �� ������� ���� ����� �#

��������� ��� ���� ������� ��� ��#�������# �� ?ELH� 0�� ������� 1� ��$

��������� ��1����� �� ����� ������� ��� ���� �� ����� 1��� ��� ��������

7� 1� ��� +����� �������� ��� �� .����� �� +������ ,����� 1�� ������� ���

Page 16: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

4 �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

������ �� � ���� ������� �� +���� PO#�� @GGFQ�

7� ���� ?ELE� ��!��� ��������� 48������5 ����� ������������ �� �������

��� ��#�������# 1� ��� ������� ���� ��� ������� ��� ��#�������# ����������

3����� ������� �������� ��� ���� ������� �� � ���������� ��������� ��� ����

��1 ���� �� ������# �� �������� ��� ��������� ������� �� ��� ���������� 7� =���$

��� ?EEG� ��� 3����� ���������� �� 3�������� �����# 43�3 5 1� ������� ��

����� 7� ��� ������ �� ��� �� �1��� �1� #���� ����� # ��� ��������� �� 3����

������ �� ����� ������� #� :�� M���� �� .7 1� ��� ��#�������#� :��

��������� ���� 1� ������(���C 1����� ��1 #���� ���� ��� ��#�������#

��������� 1��� �������� ������� # �� 60% �� 90% �� 3����� ����������

7� ����� � ����� ��� �� �� ?ELG��� .7 �� ����� 1������� ������� ������

�� ��� �������� ������� ���� � ����� ����� �������#� ��� ���� �� �� ��#

������ �� �� �� ����� ��� ��� ��� ���� ��� ���$������ �� ���������� ��

��� �(� ����� ��� �������� ��� ������� PO������ @GGBQ� .7 �� �� ��� ���

������# ��� �����# �� ���������� 7� ����� � ������# ��������� ���� � ��� ��#�$

������#� �����M�� ������#� ������� ������#� �� �� ������#� �� (��� �� ���� ���

������# �� �������� ������� #� *�����# �� ���� ��������� # ��� �����$

� ��������� �� �� �� �#���� ��#� ����� ������#� �� ��� ��#� ����� ������

1��� �� # ���� ���# ��(� �� ����� ����������� :���� ������ ����� ���$

���� �(� ������� ������# ��� �������� �� ������ ���� ���� �������� ��

������ P ���"��� @GGAQ�

=� ��� ����� ���� ������ .7 � ��� ������� �������� ����� # ������� �1� ������C

���� � �� ���� � �� ������ ����������� �� ���� �� ���� �� ������ �����

�� ��� ������ �� ���� �� ������ ���� ���1 ���� ��� ������ �� ��� ���#

�� ����� ������� ��� ��� #� �1� ��������� ����� �1��� ��� ������� ��

���� �'� ��� ������# ������ ��� ����� P2��� @GG@Q� � ���� .7 �� ��������'��

�# � �������� ���� ���

• ���$�#�$����������� �� ������ ��(� ��(��� � ������ �� �������� ���

��� ����� � � �� ����� ����� ������ ������N

• ��� ��������# �� �������� ��� ��� ��� �� ��� ������������ 1���� ��

� ��# �# ����� �� ��������N �� �� ���� �-��� �� ��� ���# 1 � ���� 1���

��� ������� ����� ��� ��� �� ��� ������� ������ ��� ������� ��� �� ���

���������� ����� �� ��� ������� ��� �� ��� ������� P& ���� ?EEEQN

• ��� ��� ������� ����� # 1��� ������ ���� ��#� ������ ������$��$������� 4��

�������� ��� ��� �( �� �������� �� ����� ����� ����5N

• ���������� ��� ��� �( �� A$��������� ����� �� ��� ��� �� ������$

������ ����� �� ��� ��� ������� ��������# �� ��� �( �� ���� � ��� $

��� PI�� @GGBQP�#���� ?EEKQ�

• ����������� �� ��� ��������� �� ��� ������� 1�� ���� ��� ��� �����������

�� ��� ������� 1�� ��� �� ��� ���� �� �������� ��� ������ ��� ����

Page 17: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 "� ����� ������� �� ��� -

�� ����������� �# �� ��������� # ��������� �� ����� �# �� ����� ��� ��

��� �����

+�� ����� ������� �� �� � �� ��� .7 �������� ��!���� ���� ������� �� �(� �

��� ����� ������ ��� ��� ��� ������# P)������ @GGAQ�

��� �"�� � � #������ � #!�

:�� ��!���� ��� ���� �D����� �� �-������ ������� ��� ����� �� �� ����� �����

:�� ������� ������� ���� ������ # ���� �� ��������� �� ����� ������� ��

���������� �� ������

����� ��� � �! �� "�� ���� #�""���� $��% " &�'�()

:������� #� ��������� �� ������ �� ��� � ���� ���������� 1��� ����$��

������� �� ��� ������� ����� 0�1����� ��� ������ �#�������� �� ����� �� �(� �

������ ��� ����� # ������� ������# �� ��� ��� # ������� �� ��� ������� �����

7� �������� ������� �� ������ �� ������ # ������ :��������� �� �� ����� #

!�������� � 1������ ��� ����� �# �� ���� � ������ ��"��� ��� ���� �(� ��

+����������� ��� �������� �� ��� ������ �� �(� ��� ����� ��������� ������ ������

���������� ������ ��� ������ �� �� �(�� ���� ���� # �# ��� ������ :����

��� �������� ���� ��� ��� ��� ��������# �� �(� ����(�� �� �� ��� ����

��� �����!������� 1���� �� ���# ������� ��� �-������ �������� :�� ������ ���

������ �(� � ���� ��� ������� �� ����� �� ��� 1#� ��� ���� 1# �� ���� ���

��� �(� �� ��� ����� � 1� � ��� ��� �(� �� ��� ������ ������� �� ����

�-������ # ���������� ;������ 1��(��� ����� ��� �������� �������� ��� ����# ��

��������� �� ����� ������������� ����� ��������� �� � ������� �� 1��( ��������

�� ���� � ������� ������� 1������ ����� �������

����� ��� � �! �� $�'�*���

:��� ������ �-��� �� ����� ����#� ��� ������ ���� �� ���� ��� ������� ���$

��� ������������ � 1� � ����� �� �� ������� 0�1����� ��� �����# ��

������� 1� ��� ������ ����� # �� ��� ����� �� ���� ��� ��� �� � ��� 1�

��� M�1 ���� ������� ����� �� 7� �������� ���� ������ �� �������� ����� �� # ���

�� ��� �#� �� ������� �� �� �������� �� ���� � ������

����� ��� � �! �� �� &�(�

���������� ������� ������# �� ��� � �� ������ ������ ��� �� ���� ��� ����$

��� ������ ��������� :�� ��� �� ��� � �-��� ��� ����� ��� ������ �������� ��

������ ���� ������� ���������� ������� �� � ��� ����� �� �� ����� ��� ��$

������ �� �������� �� ��� ���'��� ������ ��� 1��� ��� ��������� P)����� @GG@Q�

0�1����� ����� �� ����� �� ��� ���� ��# �� ���� ������� +�� ������ �� ���

������� ���� ������ �� � �� �� ��� 2����� �������� ��� �� 3���� �� �� ���� #

Page 18: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+ �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

���� � �� ��� 2����� ����� � ��� ���� ������ �� ��������� ��� �������

����� ���� ������� 4����� ��� ��� �� ��������'��5� ����� �� ��� # �������

�� ���� ��� ������ ��� ������� ����#�

:�� ��� ��� 1��� ������ �� ������� ������ �� ��� � �� ������ 1�#

������� ������� ������� ��� ������� ���� �� �������� ���� ��������

����+ ,�(* -��� ����

� �� ��$������ �� ���� # "��� ���� �����(��� ��� ������� ������� 1���� ���

������ ����������� �� �������� 4��� +����� @�A�5� :�� �������� �� ��� ��� ��# ����

��� � ��"���� �� ��� ����� �� �#������� # ������� ������ +���� ������(

�� ���� # ������� �� ������ ��� ���� �#��� 4������5 ����� � �� �������

1���� :�� ��� �� �#��� ����� � �1� ��� ����������� �� ����������$������

���������� ��� �� �� ���� �� �����'� ��� ������� �� ������ ��� ���� 0�1�����

������� �� �� ��$������� �� ������� # ��� ���# ����� ����� :��# �� ���������� ���

�� �� ���# ����� ����� ��� # ������ �� ��$������� �� ��� ���� ���������� ����

��� ��� �� ��( ����������

+����� @�AC �� ��$��������

����. � ����( ���( �� � &�(�����

O��� ��� ���������� # ��������� �1�� �� ��������� ���� ���� �� ��1 �����

�!����� �# ����� � � ���� �� �������� ������� �� �������� ��� ����� ��

��������� /���� ;� ��# 4/;5 ���� ���� 1� ��������� # ������ ���� � ���� � �

������� ��� ����� � # ��� �� ����� ��������� ���� �� �������� �������� 7�

��# ������ �������� �� �� ���� ���1� ��� ���# ������� ��������� ����������

���� ������������ �� ����� ����

7� /; ���� ����� ������ ������������ 1��� ��"���� �� ������� �� ����� �� ���$

� ��� 1��� ������� ���� �� ��� �� ��� ���� ���� �� �!���� 1��� ����� ����$

������ ��� ������������� ��� ��������������

Page 19: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 � 5�� � � �������� �� ��� ���� ���� ��

��(� :�� ��������� ������( �������� �� /; ���� ���� �� ����� ���� �����

��� �� ������� ���������� �� ������� �������� �� ��� # �� �������� :�� ���

������� �� .7 �� ����������� ��� ��� �������� ���� �� V��� ���� �� ����

���� ���W �� ��� � ���� ���� ��� ������� ������ �(� � P& ���� @GGHQ

� ,�� �� ��������� ���� ����������� ����� ������� �� ����� �������������� ���

������ ������� ���� �� ��� ��� ��� ������ ����������� P �� '������ @GGKQ�

:�� .7 ���� ����� �� ������ ��� ������ ��������# �� ������( ��1 ���# ����

��������� �� �� �� ��1 ������ ������ :��� ������(��� �� ������ ��� ����� ���

��������� ������� �� ������� :�� ���� ������� �� �������� �� /; ��� �����

��' #���" ���"����"������ �( #!� ��� ����"�

��+�� �'*����!��

=��� ����� ��� �� P �� ?EEAQ ������ �� # ������ �� /; � �������

��� � ,����� ���� �� # ������� /; ���� ���� �� �� # ������ # ����� �� �� ������

�# ��� ������ ��������#� O�� � ��� ������ ��� ���� �� #�� ������� �� �����$

���� ��� ����� �( �� ������ ��������� �������� �� ����� ��� ��� �� /; ��� �(� �

������� �� ��� �( �� (��1 ���� �� ��1 �� # �-������ # ���� ���� �� ������

�(� � ������� ����� �� ��� �1� ���� �(� # ������ ��� �� #�� ������ �� ����

������ ��# P)����� @GGAQP& ���� @GGHQ� 7� ���( �� ������� ���# ��� 1��

��(�� ��#��� ��� V���������W �� ��� ���� ��� �� ���1 ���� ���� ��� HG #���

�� ����� ������� �� ������ ���� ���� �� ?GG #��� �� ������� �������� ��$

����� �� ���������� ��� �1�� �� ���� ���� ��� ������ ������� P �#���� @GG@Q�

,�� �� ��� ��� ����# �� ��� .7 ���������� ������� ������ ���� ���� ��� ��$

��� ��� �(� �� �������� �� ������� ����� ��������� :�� ������� ����� ���� �

�� ��� ��� ���� �� ������� ������� ���� �1$��� ��# �� ����$��� ��# ���� �����

1���� ��# �� ������ �� ���� ���# 1��� ��� � ���� ��������� P �������� @GGKQ�

7� �������� ���� #� /; �-��� �������� ������� ���� ����� ������� �#����� ����

�C

�1!1�1� "� �����

:���� 1�� �� ���� ��� �� �� ����� ������ �������� �� ������# ��� �����

���# �� �� � ������ �� ��� ���� �� ;������� P;������� ?ELAQ ��� ��������

��� ��-����� ������� ���� ���� ���� �� �� ���� ��� �� ���� �� ��-����� �������

��� � P*����'� @GGHQ� �� ��� �1 ��� 4�(� $���� �������5� ���� ���� �� ������

��� ������ ���� �(� � ���� � ����� ������������ +�� ������$ ��� ������� 4�� �$

���� ������� �� (��1 ����$���� ��������5� ������� �� �� �� ���� ��� �����

���� ����������� ������� �������� +�� ��� �� �� ������ ����� ����# �#

�������� ���� ������ �� ������ �� ��������� ��������� 4���� �1�� �� ���

�� ���������� ���(��1�5� ������� ���� � �� ������ � ��� ������$ ��� � � ���

/; ���� ���� ���� �� �� ���� ��� �� 1���� ��� ���"���� �� �� ���������� 1���

��������� ��� ������� �� 1���� !���( ��������� ��� �� �� ��� ���� 1��

Page 20: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�� �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��� ���� ��� �� ��� �������� ���� � ��� :���� �#�� �� ������ ������� ���� � ��

���� ��� �� ���� ������ ��������� �� �(� ��� ����� ��������� 1�� � ����� �������

�1!1�1� � ����

;���������� �� ��� �������� �� ������ �� ��1 �������� � ������� ��1 ��������

�� ��� ������ �� ������# �� ��1 ������� �� ������ ����� �� ����� ���� ��

�������#� ���� �� ������ ������ P*����'� @GGHQ� 8# ����� ���� ����� ��� ������

�������� �� ��� 1������ �# �������� �����!������ ��� ��� �!������� ��� �� ��

�� ��� ������ ������ ���� :������ �� �� ����� ��1 ����������� 1� �� ������

���� ��� ������������ �� ���� ����N ��1 ������!��� �� ������ ����� 1� �� ��� #

������ �� �������� ��1 �� ��� �� ��������� �� �� ������� ��� # ��

���� ��� ������ ��������� �� ��� ������ 7� �������� ���� ���� �� ����� �

��� ��������� ���� ��������# �� ��� ���# �� ������ �� ����� �1� ������ ��

:�� ������ �� ����� ��������� �� �������� # ������ ��� �� ����� �#�����

�� ���� � 1# M���� ���� ���� ��� �� ��������� �� ��� ?ELG�� �������� �����

������������� ��������

�1!1�1� �� �� ���6 ���� �� �������7 �� � ����

:�� ����������� �� �������� �� ������ #��� �� ��������� �� 1������ ��� �� �

�� ���� 9� ���� ���� ����������� ������ ������� # ��� ���� ������� �(� �

��������# ���������� )�������# �� "����� ���"������ #� ���� ������ ����� ��

��������� ��� ��"������ ������� �� ��!������ ��� ���� �� �� ���� �� ������

��� ������� ������� �� ��� ���� �� ��������� ��� ���� ��� �� ��� ���$

����# �� ��� ������� ����� �� ���������� �� ��� ���� ��� �� �������� �������

�������� �� �� ������ ��� ��� �����1 �# ��� �#������ 7� �������� ���� ��� ��

�� ���� ��� ����������� �� �(� ���������� 1���� �� ���������� �� ������� ����$

���� �� ��� ������ �� ������#� ����� �� ���������� �� ����� �� �������� 1���

��� �� �� �� � ������ ��� ������ �� ����

�1!1�1! '������ �� �� ����� ����

:�� ��������� �� �������� �� ������ # ������� ������� ����� ;�������� �� ���

���� ����������N ���� ����� �� ��1 ����� ����� ��� ���� ���� ��� ������ ��

����� ��� �������� �� 1��( �� 1��(� �� ��� ������ �� �#� ��� �� �� 1��(��

��!����� #� :�� ��� �� /; ���� ���� ������� ��� ��� �� ��� =������ ;���� ���

�������� ��� ���� �� ��� ��������� ������ ������������ �� ��������� ����� 7�

������� �� ���� ��� ����� �������� �# ��� �!�������� �� ���������� �� ������

�� ��� � �� ������� �� ����� ��� ��� �� �� �������

7� ����� ���� �� �� /; ������� �#����� �� �������� �� ������ ������ �����

�� ���������� ���� � ������ �� �D�����# �������������� ������� �� ���� ��

��� ��� ������� ��(� :�� �#����� �� �(� �� ����� � �� ������ ���� ������$

���� �� ����� ���� 1���� �� �� �� ��������� ��� � #���� +�� �� � �� ���

��� �� ���� ���� 1�� � �� �������C

Page 21: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 � 5�� � � �������� �� ��� ���� ���� ��

• ������ ��������� �� ��� ������� ���� $ ��������� �������� ��������# �����

��� ���� ������� #� ��� ������ ����� ��� ��1 ������!���N

• ��� �� ������ �� ���������� ��������� ����� 1�� 1� ����� ������ ��� �(� �

������ ��� ��� �� ������ ���������N ��

• ��� �������� $�������� ���� �� ��� ������� ����� ����������� ��� ���

�� �������� �� �� ���� ��� �� ��$������ �� ��� ������������

��+�� �%� ����� �/ ���$% � 0��

=�� �� ��� ���� ������� ������ ��� ��������� ����� ��� �� �� ������ ��(�

��������� # �� ������ # �� ��� ����� �� ������ :�� ����� �������� ���� ��� ��$

�� �(�� ������� �� ������ �� ����������� ��� ����� ������ ��������� ��������

�������� ���������� ���� 0�1����� ������ .7 ��������� ��� ������� �� ��

������ ������ 1��� ��� ������� ��� ���� ��� ��� ������ �� ������� ������$

������ :��������� ���� ������( �� ������� �� ����� ������(� :�� ������( ��

�������� ���������� �� ������� ��������� ������ ��� ���� ����������� ��� ����$

���� �� ��� ������ �� ����� �� �������� �� ��� ������ �� �����!������ ����� ��

������ �������� �� ������� �� � ��� ������� � ������ ��� ����� ������( ��

������� ��� �� � �� �� ���� �������� ������ �� �� ���� �� ������� ��������$�(���

�������� ���� � ��� ������������� �� �� ��# ������ ����� ������� �� ������$

������ �� ����� �� �1� �� ������ ������ ����� ������ ������ ��� ���

������ ���� ���� P����� � @GGLQ� 0�1����� ������� �������� ���� � ���$

��� ��� ����� ��������# �� ������ �������� 1���� ���� ���������� �������� ���

�� �� �� ��� ������� ����� ��� # �� ������� ����� ���� � ������� �� ��� �������

7� �������� ���� ���������� ��� �� ������ ��� �# �-��� �� ����� �� �� 1�� �

������ ���������� �� �� ��� ���� �� �� :���� ������� ���� ����� �

��� ��# �� ��������� �� ��� ���� ����� � ����� !��� )����!���� #� �����

������ ��� ������� ��� ������$�#��� �������� �� ���������� �� �����

����� �� ������ 1� �� �������� 1��( ��� ��� ��������� ����� ��� # ��

�-������ # PT��� @GGGQ�

0��� �������� �� �� ��� ����� ������# ��� ����� ���� � ������ ��

���������� �� �������� ��� ��� ���������� ���� ������ �� .7 P+�#��� @GG@Q� 7�

�� -��� ��� ����� ��� ������� �� ����� ����������� 4���� ��������� ����� �����5

������ ������# P:�(� � @GGHQ� :��������� ���� ������( �� ���# ������� ��

��������� ������ ��(� 1��� ��� �� (�������� �� �� ������ �������� �� ���

��� �� .7 �������� ��� ������� ��� ���� �������� �� ��������'� ��� �� �

�� ����� ������( �� .7 ���������

8�� � �� � P8�� � ?EEEQ ��� ���1� ��� �������� �� � � �� ��������� ����

�������� �� ����������# �� ��� ������ �� ���� ������( ����� ������ �����

���������� ����������� �� ������� �����������

� ����# ���� �# ������ � �� O�� P������ � @GGGQ ���� ���� ��� ����� ����$

��( �� ������ ��������� 1��� ��� ��������� �� ���������� :��� �������� ���

����� ������( �# ����� ��� ��������� ������ �� ��������� ���1���� �������

Page 22: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�! �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��� ������� �� ��� �#�$��$��� ���� ��� ���������� ��� ���� ��� ������

������ ��� .7 ���������

� ����# �� ��� �-��� �� ����� ������( �� ��������� � ��� ���������� �� ���1�

��� ����� ������( �� ������ ������ ������� ��( ��� ����� ���� �� ������

�� ������ PO���� @GG@Q� .�������� �� ���� � ��������� ��(�� ��� �� ��# �� ������

��� ��������� �� ��-����� ������ #��� �� ������� 1��� ����� ������� ���� ����$

��( P&��������� @GG@Q�

� ���� �� ������ �������� ���!���� # ���� �# �������� �� ������� ������

������������� �� ���� � ��� ����� �� O������ ���� �������� �� ������# $

���� ��� ��#� ��������� ������ �# �� ��� �# ������� ������ ��� �������

���� � ������� ��������� �� � ��� ����� � �� ������ ���� P0���'��� @GG@Q� 7�

�������� ����# �������� �� P;������ @GGGQ ����������� ��� ����� �� ���!��

��������� �������� 1��� ��� ��� J������ ����������� ������ � ��"������ ����

�� �������������� ������� ���� �(� �� ���������

7� ����� �� ������� ��� ��������� ������ ��� ��#� ������� ��

������ ����� �� ���� � ������� ��� ���� ��� 1��� ������ �� ��$

�� � ����������� ��� ��� ���� ���� �� ������� ���� � ������( ��

��� .7 ������� P.������� ?EEKQP3 ��� @GGAQP>� @GGHQP����� � @GGLQ�

� ���� �� ����$��$���$�� �� ���� � ��� # ������ ����� �� �� �����

�� P8�� �$�����" @GGFQP=������ @GGHQP0��' @GGKQ� �� ����� � #

�� P����� � @GGLQ�

��+�� 1�"� $ ���'2�$3 � 0�� � &�(�����

+� ���������� 1��� ����� ����������� ��!����� �$

��� ��� ����� ��� ���� ���� ��"���� �� ������$

��� P)���� ?EEEQP:�� � ?EEEQP8�� � ?EEEQP)(�( @GGGQP8����� @GG?Q� :��

��� ������� �� ��� ������ �� ��� �� ����� �� ������ ���� ���� �� �����

�� "���� � �� ���������� ���������� ���������� �� ��� �� ����� ��������

������ ���1��� �������� P8����� @GGFQ� +�� ��� �� ��� ����# ���� ���

�# 8� � ��� �� P8� @GGKQ �������� ��� ������ ����� ������( �# �� ��������

��-����� # ��� �� ����� ������( �� ������� ������# ���� ������ 7� ��������

���� �� ������� ��� ������ ��-���������� �� ��� ����� �# ��� ��-������ ��

��� ���� ���1��� �1� ����� �� � ��� ��� ���� ��-������ ��� �� ��

���� ����� ��� ��-���������� ��� � ������� �� ����� ������( ����

)������ /; ������ ��# ������� ���# �� �� � ����� ������(� �� ������

���� ��� �� ����$������ �#����� ���� � ��� �������� ���� ��� �� ���$

������������ �#�� � ���� ����� �� 1���� �� ������� ������� �������

� (�# ����� �� ���������� ����� ������( ������� ���� ������ ���� ���� �#�$

��� �� ��� ���� ��� ��!����� ��� ���� ��� ��#� � ������ ��� ���� ��� # ��

�� ����� � AG0'� ��� ���� �������� ���� ��� ���� � �� ����� ?(0' ���

���� ��# ������ �� �� ����� ��������� �������� 4��� +����� @�F5� :��� ��

�� ���� ����� �# �� ��$��� ���� ���� 1��� ����$���1���� ����� ������(

�� P*�� @GGAQ�

Page 23: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� ��

Datatransmission

Haptic Feedback 300-1000 Hz

Visual Feedback : 30 - 60 images/sec

Des

ired

stat

e of

the

devi

ce

Actions

Control laws

Operator’s hand

Datatransmission

Haptic device

Virt

aule

nviro

nmen

ts

Neu

ral s

igna

ls

Actu

alst

ate

of t

he d

evic

e

+����� @�FC 0��� ���������� �������

����� ��� �������� ��� ��� �� �#���� ���� ��������� �� ��� ���� ���

���� �� ���������� �� ������ ��� �� ����� ��������� ��� ���������� ����

���� �'���� �� �� ������� ��� �� ��� �� ����� ���� ��� �� ������� � �������

7� �������� �� �� ��������� # ������� # �������� �� ������ ��� � �#����

1�� � ��� #��� ������ �� �� ����� ������ �� ���!��� ������ �� ��� ��!�����

���� ���� �����

,����� ��������� �������� ���� ������� �������� ��� ����� ���� ���� �

��� ������� �� ������ ��� ��# ��� ������ ���� ����� ����� ��������� ��!����

���� �� ����$��� �� ���� ������(�

0�1����� ���� ���� ���� ���� ��������� 1��� ����� ������( �� ��� �� $

��# �� ��� � ������� � ��"���� ������ ��� �� ��� ���� ��D�� � �� ����� ��

/; ������� ���#� :���� ������� ������� �� ������� �� ��� ���� ����� �� ��$

�� �'�� ������� ��� ���� ���� ������ � ���� �� ���������� ���� � �����#�

��� ������ �� �� ���� � ������( �� .7 ���� ���� �#����� �� ���������

�� P3 ��� @GGAQ�

:�� ������� �� ����� ���� ������� �� ����� ������� ������� ���� ���� ���

���# ���� �������'�� �# ����� ������� ����� �� �# ��# ������� 1��(���

�� ���� ��� ��� ������� @�H�

��) � ""� � ����� �( #!� ��� ����"�

:�� ����� �� ���� ������� �� �� ���� ���� ��� ����� �� ���� ���� �� ������ ����$

����� ��� ����� �� � � ������# �� �������� ���� ��� �� �� ����M# �������

��� ������ �� ������ �������� =�� �� ��� ��� ��-������� ���1��� .7 ����$

Page 24: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�) �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��� �� 1������ ���� ������( �� ���������� �� ���� � ������������ �������1

�� ��� �"�� ������� �� ��� �� � �� ������� ������ ���� ���� �� �����

���� ���� �� ������ ��� ������� �-�� ��� ��� ���� ���� �� ������� =�����

�����'� ������ ����1�� �� ���1�� ���� ����� �� �� ����� ��(�� �� ����

���������C

��.�� �&&��� ��

7���������� ���� ������ �� ����� ���� ���� �� ����1�� ��������� ������ ���

����# ��� �� # ��(��� ��� �1� ���� ���� ��� �� ������� ���1�� �����$

��� ������ ��# �� ���� ����# ����� ������� �� ��������� ���� ��� �� ���

��(��� � 7�������� ������� ������� �� ���� ������� �� ���� �����

�1�1�1� � �� ����� ���� ���������

8 ���� � �� ��� ������ 98��: :�� *73 �� ��� ������� �� �������

4,=+�5 ��� ������ �� ���(��� 1��� ���� ���� ����� 1�� � �������� ����� ����$

��( �� ����� ,=+� 4��� +����� @�H5�� �� ������ ��� � �� ��� �� �����

3�������� �����# :����� P)(�( @GGGQ 1���� �� �� 7�� �� 3������ �����

� ����$������� ��������� � ��� ��� /3 : �#���� 4���� � ���$7� �&5 ���� ���

*73 � ��� �����$������( �������� ��� ���� ���� ������� ������# ��������������

+����� @�HC :�� *������� 7�� �� 3����� ���� 7���������

8 ���� � ���� � ;��%�� ���� 98�;: :��� �#���� �������� �� �1� $

������� ��� � 1��� ����������� � ��� ��� 4+����� @�B5�� 3�� ��� �� ����

���� ,=+� �� � ������� �1��� (��� ��� ��������� ��� ����� ��� ��� O���

��� ������ �������$�#� ��� � ����� �� ���� ���� ������ �� ������� ��� �1�

������ ���� ���������������������������������

Page 25: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� �0

��� ���� ���� �� ��� ������ �������� 1��� �������� ���� � ������� �� � ���

����������� :�� ����� ��$�#� ��� � ���(� ��� ��� ������� :�� ����������

������� �� ?AH�� � ��� # �� ����� ����� ������� ���� �� ��� �������

���������� � ��� �#���� 1��(��� ���������� 1��� �����# �� ���������

�� ����� ����������� :�� * O ����� ���� @LGGG 3����

+����� @�BC :�� *������� ����� O��(������ ���� 7���������

&��� � 8 ���� � ������ � 9&8�: :�� /*7 ���(� ��� ������ �� �� ��

������ ����������� ������� �����$��������� ��� 4+����� @�K5�� :�� ���� ��

#1 ������� �1 ��� ������ ��� �� ���� ���� ��� ��������� ����� ���� ���� ��

��� ���� �� ������ ���������� ����� 1��(���� 7�������� �� ���������

�1 ��� � ����� ������ �� �������� 3�� ���������� �� �� ��� ���� ���

��������� ���� �������� ������ ������ �� �������� :�� ���$� ��� ������ �� ���

��� ��� � �� �� ���(�� �# ��� �#����� 0�1����� ���� �������� ���� ��� �������

����� ������( �� �� ����� ���� BGGG3����

�1�1�1� ���� � ���� ���� ���� ���������

8 &'TM ���� � ���� ��� :�� */;TM ����� ��� ��� �������

����� ��� /; �������� :�� �#������ ���1�� �� ����1�� �������� ���� ���

������� ������# �� ������� /; ������� �� ��� ������� �(� � ��!����� ��

������� ��������� 4+����� @�L5�� :�� */;TM �������� ���������� ��$

������� �� ����� ������� �1 ����� ������������ �� ����� �������� �� ���

���������� :��� ���� ��� ������ ����� �� # ������������ ��� �� �1� ������

1��� ����������� � ���� ��� ��� ��� �� � ��������� ���� 1��� G� AG� ��

FH ������ ����� �� ����$���� ���� ���(��� ������ ��# �� ������� ������ #

��� ������� :�� */;TM ��� �� ���� ����� ����������� �� �������� �� ��$

# �� ����� /; ������� �� ������� ������ ��������� �� �(� ��

������������������������������

Page 26: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�4 �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

+����� @�KC :�� /���� *������� 7������� ���� 7���������

+����� @�LC */; �#���� �������1�

("�� ������ � ���� ��� :�� ����:���� 3�������� ��� ��� �� �$

�� # ����� �� ���� ����� �������� ����������#� �����������# �� �� ������#

����� M���� � ��������� 3�� �#� �� �������# �� ������� �������� ��������$

���# ���� �� ������ ��������� �� � �� 0��� ������( �� ���� �� ����� ���

��� ��� �� ������ �� ������ ����(��

("�� ����� �� � ���� ��� ���� �������� � M��������� ����$

��!��� �� ���� ��� �� ���� ������� ��� ����� � ��� ���� ��# �� ���(��

������� 7���������� �� �� ����� ������� �1� ���� �� ������ ��������� ��

��� ��� � �� ����������� � 1� � ��� �������� ���� �� ;� ��� �� ������� �#

��� ������� �� ���� ������(�

� ����� ���� ����� "� ����� ������ )�� �� �� /; �#���� 1���� ��

���� �� �������� � ������# � 1� � ������� ������ �� �� �� �������� ��

Page 27: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� �-

������� ���� 1��� �� 1������ ��� �������� 7� ���������� ���� ������( ��

�1 ��� ���� �� ��� ������ ����(� � ��� ������� �� ������ ������� ���

�(�� �� ���� ������ �� ��� � ��� ����� �����

��.�� � &2 �� 4 �'�

�������� 1� ������ �� ?EEK �� *��� 7��� � :�� ����#�� ���� �-���� ������$

����� �� ������������� M���� � �������#� ����� �� ��� ���� �� ��� ���� ���$

��� �� ?EEL� ��� &7 .������ *���� �������� ����� ��� ���!������ �� ) ��� ���

=���� �������� ���������� ����� ���� ��� ���� ���� �� ����� ��� ��� ��

����� �� ������#� �������� �� ������ 1��� I����� 1��� ����#� �� ��� �

��� ������� ������# ���� ���� ��� *.����� ����� 1��� ������ :�� *$

.����� �� ���������� �� =������ @GGA 4��� +����� @�E5�� :�� ���� ��� �-���

8��� :�(� .��� �� �������� :�(� .��� �� �� /���� ������� .��� ��

:�� 8��� :�(� .��� � ���� ��� �������� ��(� �� ������� ������# ��

���$�#� ������������ 7� �(�� �� ����� � �� ������ ���� ���� �����

���$�#� ������������ �1�$����� ��������� � � #���� �� ���� ������ ��

��"����� :���� �� ?K ������� �� ����� ���1��� @GG@ �� @GGL� �������� ��� ��

��� *.������ .��� �� ����� ������� ������ �������� ��� *.����� �������

�# �� �� ������� ������� ���� ���������� :�� *.����� ���� � �����

EGGGG �� ��� �������� �� �� �������� ��� &7 .������ ��� �3;) .����� ��

+����� @�EC :�� *.����� ������ ���� ��� ���� �������� *���

��� 2�� .����� ��� ����� ������ �� ��� �� �1�� ������������� �������#�

��� ��# �� ���� ��#� )������'�� ����� �� �� ������ ���� �1��� ������� ��

��� �!������ �� ������� �� �������� �� �������� �� ���������� ��� �� ���

���� �� ��� �� ����� �������$�������� ������ =����� ����� �� ������ ��� ���

�(� � �� �� ��� ��� ������ ������

������������������

Page 28: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+ �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��.�� 5 ��$� ��

I���� � 1� ������� �� @GGG �� .������ 1��'�� ��� � ���$�- ���� ��� 1���

+���� 7�������� �� :����� ��# *����� 43�+*5� 7�� ������� ��� I���� * HGG

�����# ������ ������ 1� ���� ��� �# ���������� ����� �������

�������� �� ������� ���1�� �� ����1�� ���������� :�� I���� * HGG 4+��$

��� @�?G5 �� �����# ���� ��� �������� ���� � ������� ����������� ���

��� �������� �� ��������� �� ������� ������� ������ �(� �� �� ����

��� I���� ���� �������

+����� @�?GC :�� I���� * HGG ������# ���� ����

:�� I���� 70� 1���� �� F$,=+ �����$������( ���� ��� �� ���� ��

������ ������$������$�� ������ ������� ��������� �� 1� ������ # ��������

��� /; ���� .7 ���� ����� 4��� +����� @�??5� 7� ������� ����$����� �����

��� ��#� �1 ��������� '��� ��( �� �� ���� ����� ���#$���� 1��(���� :��

I���� * HGG ����� ���� ??GGGG3�����

��.�+ � &���!��� �6�

�� �����# �� ����� ?EEE ���� ���� ���� ������� ��� ������ ���� ���� ��

�� ������ ��� ����� ������� �� ������� ������#� �� �����# �J � �� ���� �� =� ��

9��1#� 7�� ������� �� ���� �� ��� �� �����# 3������� � ����� $ 3�

4+����� @�?@�5� 3� �� ������� �� �������� ����� ��� ������� ��

������� ������#�

8��� #� ����� ����1�� �� �� ���� �� �# ������ ���� ��� �� �# �����

�#���� ��!������ �� $���� �����$��������� ����#�

������������������������������

Page 29: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� ��

+����� @�??C :�� I���� 70� 0��� ,������

+����� @�?@C :�� �� �����# 3������� � ����� 4 3�5�

��.�. 0��� $�

.������ �� ��� .������ �D�� �� .������ 1��'�� ��� 1� ������ # ������� �

I���� �� 7� ������ @GGH� I���� 1� �!����� �# .������� 7�� ���� 1� $(��1�

������ �� ��� .7 :$/; 4.���� # 7������ ����� :�����$/���� ;� ��#5� :��

������ .7 :$/; �#���� �� ���� ��� ���� ��������� # ������ ����� $�� ��# ����$

��� �#����� �� ��� ��(��� :�� .7 :$/; ���� � �� ��� ��� ���� ����������

.7 : 4+����� @�?A5�� �� �� ������ �� ������ )��� (� � ? �� @� 1��� ?@

��-����� ��(�� ���������� �� ����� ��� �1� ��� ���� � ������� �� ���

�� ��� .������ ���� �� 1��� ��� ����� �� ������� ��� 1��� ���� ������(� :��

������ ��# ��� ��� ����� �� ������� �� �� ������� 1��� 7��������� 7� +�����#

@GGE� ����� �� ��� �������� ���� �� ���� ��� LA ���� �� �� ����� .�# �� �����

���� �� ������ ��������� � ����#� .������ �� �������� ��� /��� � 7�����������

��������������

Page 30: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�� �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

+����� @�?AC :�� ���������� .7 : ���� .������ ��

#���� :������ 4/7 :5 �� ��������� ����� �� �������� � �������������� � ����

������( ������ �� ��� �� �� ����� ��� ������� ����� ���������� �� ��

���� M��������� ����� �� ��� ������ )������ ���� ������ �� �����#����

������ ��� ���� ���������� �� ������� ��� �� ���� 2 �� +�����# @GGE� @E

���� �� ���� ��� /7 : 1��� �� ����� ����� ������ ��� � ����#�

.��� ������ #� .������ �� �� ������ 1��� �� �����# �J �� ���� � ��#

����� ��������� 4� �5 ���� � �� .7 : ����� .��� �� :�� � � ���� � ��

�������� ��� ���� ������ ������� ������� �� ��� ���� ��(� ���� � ����

��������� ���������� ��� ���� ��( �� ��� ��( �� ��� �������� ���������

���� � ������ �� ��� ��� �� �������#� :�� ���� �� �������� �� P ���� @GGAQ

���1 ��� ��� ��� �� ������ ���� ���� ���� � ��� ���������� � � �� .7 : �

������� ��� � �� ����� ������� ������� �� ��������� �� ��� �� ������� ���$

����� 1��� ��������� ����� ��������� ��� � �� �� 1� ������ # ������ �����

�������

���������� .7 :� ��� � � ���� �� �� ��� .7 : ����� .��� � �� ��1 ���

�� ��� ���������� ������ 1���� ����� ���1��� 16000 �� 25000US$ ��������

�� ��� ���� �� �� ������� ��������

��.�7 1�"� $�

0��� 1� ���� ����� �� @GGG� :�� ����# �� ���!������� �� ,�� ��� 7�� ���

0��� 1��(� � ��� # 1��� 1�� �$ ����� �������� �� ����������� �� ���� � ���$

���� �(� ���.7 ���1� �� +����� @�?F��� ���.7 �� �������� �� ���� �������� ��

���� �(� � �� .7 ���������� 7� �������� ������ �� ���� �� �������� �� ���� �

�� �� ��� ������ ��������#� ���.7 �� �#���� ���� ���N �� ���� ��������

�� ����� �� ��#� ,������� �� ��� ��"������� �� ��� �������� ��� ������ 1��(�

������ �� �� �#��� 1�� � �� ��( ������ ���� � �� �� ����� 1�� �� :������

�����������������

Page 31: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� ��

+����� @�?FC :�� ���.7 ������ ���� ��� ���� 0����

����� ���� � ����� ������� �!������ ��$�������� �� ���� �������� �� ����

����� ��� ��( ������ �������� O��� ������ �� �(� � ���� � ������ ����������

�� �������# ���� ��� ����� 1�� � �� ����� 8��� �#��� �� ����� ������� ���

���� ������(� :� ���� ���� ��� @H ������� ��� ���� �� ����� �� ���.7 �

� �� ������� ���� ��� ���� ��# �� ������� �� ���.7 �� ������ �������

�� ��������

��.�8 ����9 ��$%��(�! ��: ��$�

/���� :����� ������ 7��� ���� �� ����1�� �� ���1�� ������� ��� ������� ���$

�� ������� 1�� �1��� �� (�# ����� �� ������ �(� �� 7�� ������� �� ������

���� ���� �� /; �������� 7�� ����� ������ �-������ �� ���� ���� ����1�� ���

������� �� .7 ���� � ��� ;��+��� 1���� �� ����� # ������� �(� � �������

����� ��� ���� 1��� ��� /*7 �������� ���� 7��������� :�� ����� �1�

����� �� �!���� ���� �� �(� �� ���� ���� ������������ �� ��� �#��� ����$

������� 4�!������ �� ���� �-���� �( �� ���� ��������� ����5 �� ���� ��� ��

��(� ���� � ����������� ��"���� ���1��� ���� �� ���� ��"���� ������ # ��

����

/���� �� �� ���� ��� ��� ���:����� 1���� �� ���������� ���� ;��+��� ��

����� �� �� ��� ��( ��D�� �# �� ��� ������ �������� 1�� � ��� 3�����1�� �� ��$

������ �� ��������� ����� �� ��� �(� � ������ �� ����� � �� �� ������� ����

J ��� ����������� :�� ����� ���� �� ������� ������ ����� �� �� ���� ���

�������� �� ����� �� ������� ��� ������ �� �� �� � ���� ����� ��� ����� $

�����#� ��������#� ��� ��#� �� �#���� ��#�

��.�; ���! $�( �$ ��$� �<

����� ������ �8 1� ������� �� ?EEE �� &X������� 1����� 7� ��� @GG@� ���

����# ������ �������� �������� 1��� 7�������� .���� �� ���� � ��� ��$

Page 32: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�! �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

��� ������ * �� 8��� (� � ����1�� 1��� 7���������� /*7� .��� ������ #� 7�$

��������� * O 1� ���� �� ��� ������ �1��� ��� ����� 4��� +����� @�?H5���

����� ������ �8 ������� # �-��� ����� �������� :�� ���� �� * �� 8��� (� �

@�G �� ����� 7� �-��� ���� ���� ������� ������ ��(� � ����� ��-����� ��� �

�� ��D�� �#� 0���� �� ��� �� � � ��� ��� 8��� (� � ���� �� :�� * �� ,��$

������� �� � ������� ���� � �� * �� 8��� �� ���� ��� ��� ���������� ��

�����!���� � ���� �� ������� �� ��� �#���� ���� �� ����# � ���� ������ ��$

����� ��� ��#�������#� 7� ��!����� �1�$����� ���� ���� �� ��� ��������� ��

������ ����������� � ������ �� ��-����� ����������� �� �� � �� * �� &#� ��

�� � ������� ���� � �� ��� * �� 8���� 0���� �� �� � � ��� ��� * ��

&#� ���� � � 1� �

+����� @�?HC :�� * �� ������ ���� ��� ���� ����� ������ �8

* �� 8��� (� � @�G �� ��� ���� ����� AEGGG$� :�� * �� ,���������

�� * �� &#� ���� �� ��!���� ��� * �� 8��� (� �� 3�� �� ��� �������

���� �� ����� ?BGGG$� � ����� # ��������� ������ �� ��� ��� � �� # �����$

������ ��� ������� �-���� �� ���� �����$���� �� ���$���� �#������� �������

1��� * �� 47� �� # @GGL� AG �������5� :�� ��� �"����# �� ����� ��� ��

1� $�������� ������� ���� �� ����� ��������� ����� ��� +�� ��� �� �����

�� � �� P ����� @GGHQ ��� ���� ��� �����# ������� ��� ��� * �� ���

��-�������� ���� ��� � �� ������� ���������� :���� ������� ��� ���� ���

����� ���� �� ���� � �� �D�����# ����� 4����$�����5 �� � ������# �� ������

����� 4������5� :�� ����# �� ������� �������� �� ��������� � ����# ��� ��� *$

��� O�� � �� P���� @GGLQ� ��� ������ ���� ��� * �� �� ������ ���� �(� � ��

����� ��������� ���� ���� �� ����������� ������� �(� � ������� ���

������������ �����������

Page 33: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ �� �� �� ��� ���� ���� ��

��.�= ��(�$� �� ���� �����&� �>

:�� � ��� 7: /3 : #����� ����# 1� ������� �� @GGG �� �� ��� ���$

!������ �� 8������ &����#� 7� �-��� ��� /���� 3�������� �����# :������

4/3 :5 �#����� 1���� ��� ���� 8��� :�( :������ �� 48::5 �� �����

��������� :������ �� 4 �:5� :�� 8:: ��� ���� ��� ���� �������� �� ��$

�� �� ���$�#� ����������� �� ��������# �� ��� ������������ :�� �: ���

���� ��� ��������� (��� �#���� ����������� � ����� �� �������� :1� � ���� ���$

� �� �� �� � � �� �� ���� �� ��� �����C / =�� )�� ���� ��� �������

��� ��#�������# ��� ����� �1�$����� ���� ���� �� ��� �#���� ���� �� ����#�

� ����� �� ��������� / =�� &#� ���� ��� �1�$����� ���� ���� �� ��� ������

�� � ��� ����� 1��� � � ������ �� �������� +���� ������( �� �� � �

��� ���� / =�� )�� �� / =�� &#�� ��� ���� ���� ��� ��1 /3 : #����

/ =�� 4��� +����� @�?B5 ��C

• ��1 ����� ������ 1��� � ������ # ������ ������ ���� ����

• A ���� ������� � ���($� ��������� ������������

• ? ����� ��������� �����

+����� @�?BC :�� / =�� ������ ���� ��� ���� � ��� 7: /3 : #����� �&�

��.��? ���$% � ��$%��(�! �� �<

;����� :����� ����� �8 1� ������� �� ?EEK � ���� � �� �� ������� ����

������� ������������ �� ����� �� ������� �� 1����� :�� ����# ������� ��

����$������� ��������� �� �-��� ������� ��� ����������� �� ������� �� ��

��� ��������� �������� �� ��������� 7� ������� @GG@ ;����� ������ ��� ����

����������� �����

Page 34: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�) �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

������ ���� ���� ��� ;����� *������� :����� 4;*:5 4��� +����� @�?K��5� 7�

����# @GGF� ;����� �8 ������� ���� ��������� 1��� .������ �8 �� ��������

��� ;*: ����� ���� ���������� .7 :�

+����� @�?KC :�� ;����� *������� :������

:�� ;*: �� �������� ��� ������� �� ���� ������� ��������� �(� � ��

������ ������� ��������� )�� ��#�������#� :���� �� �1� ;*: ���� ��$;*:

8��� (� � 4;*:$85 �� ;*: 8��� �� *������� )�� ��#�������# 4;*:$8)5�

7� ����� ������ ������ ;*:$8 �-���� ���� ���� �� ���� ������� �(� � �� #�

�� ;*:$8) ���� �� ���� ���� �� ������� ��� ��#�������#� 2��!�� �������

�� ��� ;*: �#���� ��� ���� ��� ����� ��� ����� ����� 7���������� ������ ��# ��

�� ���� ����� � �� +������(� +������( ��� ��� ����������� ������� ���

��� �� ������� ��� ��#�������# � �������� �# � ����� 1�� � ��� ������

��� # ����� ��� �� ��� ���� �� ��� ����������� ������ ��� �������� �� ��� ���

��� �� 1�� � ����� �� ������

��.��� �5� ��$�

3I= 7��� 1� ������� �� 9������� ?ELL �� 8������ 7� ��� ?H� ?EEB .��������

)��� �������� ��� �!�������� �� 3I= 7��� 3I= 7��� �� �������� ��� 3I=

���� ������ ��� ����� ���� ������ 3I= ������� ����� ������( �� F,=+��

+�����( �� ������� �� ��� � ��������� �� ���� ��� ����� 1���� �� ������

� ��� ���� 1��� � ����� A,=+ ���� �� :�� ������ ,=+ �� ������� �# ����

� ����� ���� �� �1��� ��� ��� �� �� ���� ��� 4�����5 ��� ��� ���� �� ���

��� � .7 ���� ���� �� ��� ����� � ������ �� ���� �������

��.��� �%�� � &�(�����

:���� ���� ���� �� ����� # ���� ��� ��� ������# ������������� �� ���

������ ���� O� ���� ��� *: @GGG$7 .BG 4*: N ;� ��� #������ � ��!���!���

����������������

Page 35: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1)1 '���� �� ����� �� � ��� ���� ������ �0

9.� 2 �5 1���� �� �������$������� �����$ ������� ������� �#����� ����

���� ��� ����� ���� ?LLGG �� �� P0���� @GG?Q� /3 :�� �� ������ ��$

����� ���� ��� ���� ��� ��� ������������� �������� �� �������� ������

�(� � P:�����( @GGGQ� /3 :� ������� ����� ������( ����� ������� ������

���� �������� �������� +����� @�?L ���1� ���� ����� ������� ���� ��� �� ���$

�� ������������ �

+����� @�?LC +���� ������( ������ �����#�� ��� .7 ���� ����C 4:�$�����5

.���� 2��������#� ����� � P.�)� @GGBQN 4:�$ ���5 +���� �� #������� ����

�� *������ 1��'�� �� P � ��� @GGKQN 48�����$�����5 ���� +���� 2��������#�

)�� P*� @GGBQN 48�����$ ���5 2��������# �� *��'��� &����# P�U���� @GGFQ�

��* +��� � �����"��� � � ��������� �� ����

��7�� ��&"�� ��� ���' �� �/ (�"����$�" $ � &�(�����

� ��� �� � � ���� ���� �� �������� �� ���� ������� �(� �� ��� ���# ���

��-����� ������� ���������� :�� O��( &��� ��� 3� ����� �� 7� ���������

�� ��� ���� �� (� � :������ ��������� �� ��� 3����� ���������� �� 3�$

������� ������� 43�3 5� �� ������(�� ��� ���� ��������� �����1 ��������

��� � ������ �� ������ ���� ���� P)���� @GGHQ� � ��� �� A@ ��������� ���$

������� �#����� ������� �# ��� ��-����� ���� ���� ������� 1��� ������� ���

����� ��� �� �������� ��� � ����#� +�� ���� ���� �� M���� � �������#� ��� �������

��� �� ������������� �� ������� ��� ��������� )� ������# �� &7.����� &�$

������#� :�� �1��� ��� �� ������������� 1� ��� ��������� 2�� &7 ���� ��

Page 36: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�4 �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

�� &7.����� )� ������#� ����� ������� ���� ����� ��� ������� ��� �� ���$

���������� �� ���� ����� ��� ���������� .7 :� O����� ����# �# *�� �

��� �� P*�� @GGBQ ������ ��� ����� /; ���� ���� �� ����� ������#

�� ����# ����� ��-�������� :���� ����# ���������� ��� �� �1��� /; ���� ����C 4?5

.������ .7 :$/; 8��� (� � �(�� �� ����� A�GN 4@5 ����� �������� *$

�� 8��� (� � @�G �(�� �� ,��������� �� &#���� ���� ���� ��� 4A5 0�����

���.��� 4F5 ;���7��� *������� :������ 4H5 ��������� *.������

7� �������� ��� ����# �� ���� �1� ������� ��� �������� 4B5 ��� 1��� �#���

��"���� �� 4K5 ��� ����� 1��� �� ���� ������ :�� ������ ������# �������������

���1��� ���� ����� �� ��# �� ��� �� �� ��# 4��� ��# ���������C ���� � ������

�������� ������� ���������� �� �#������ ���� ��������5� �� �� ��� ���$

���� ��� ������ ���� � �-����� ��1 1#� �� ���������� �� ������� 4�������

���������5� �� �� ������ ��������� �� �� ���� ������( 4��������� ���������5�

+����� @�?E ��� ���� ��� ��� ���� �� �� ��� ���������

+����� @�?EC .7 ������� �������� �������� �� P*�� @GGBQ�

7� ���� �� ���� ������(� ��� ��� ����# ���1� .7 :$/;�� ����� A�G ��$

����� ���� ����� ������( 1����� * ���� 8��� (� � @�G ���� ��� ���� � ������

�-����� :�� ���� ������ ���� �� ;���7��� * :����� ���������� ��������� ��

������� 4 �1�� ��� ��� ��� ��#5� 0�1����� �� ������� ������ ������� ���������$

��#� ���� � ������ �-����� �� ��� ��� ����# �� ��� ��#�������# ��(�� *$

����� ���� �� �� *.����� ������� �#������ ���� ��� ��# 1��� ��� ����

���������� �� ���� ��(� �� ������ ��� # ���� ������ ������� �� ��� 1��� ���

����# �� ��-����� ���������� *.����� �� ��� ������� ��� ��# �� ���� ����#

������# 1����� ��� ������� �� ��� ��� �# �#������ ���� ������ ������

���# ��� ������ ��� ��� �� � ���������

��7�� ��$��� *�( '�� �� ���' �� �/ (�"����$�" $ � &�(�����

;����� ������������� ��� ���1� ��� /; ���� ��� 4.7 :$/;5 �� �� �� � ���

��� ��� ��������� �� ������� �#�������� �(� � �� ��� �� ������� ��� �$

Page 37: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1)1 '���� �� ����� �� � ��� ���� ������ �-

������� �� ��� ��$� �� �� ���� �-��� P& ���� ?EEEQ� � ������ �� ������� ���

���� ������(�� �� ���������� ��� �(� � �!����� ������ /; ������� ������� ��

��� ������� ���� P �������� @GGKQP �#���� @GGLQ� :�� ������ �� P��� @GGHQ

���������� ��� ��� ;��+��� 1��� ��� :���� ����� ����������� �������

��� ���������� ������ ������������ 1���� �# ������ �!�������� �� �������

�(� � ��� ������ ������

:�� ��"������ �� ��� ����# �������� �� P.�) ��(# @GGHQ 1� �� � #'� 1������

������ � �����$��� � �� �#�������� ������ �� �� ��� �� ��� ����� ��

������� ��!����� �� ���� ������ ���������$���� �� � �� /; ������ ���$

� ���� :������ 1� �������� �� ������ �������� .7 :$/; ���� ����$

�������# ��( 4.������ �85� :�� ����# ����������� ��� ��� ������ �� ��� � ��$

!����� �� ���� ���"���� �� ���� ���������$���� ��������� �� � �� ��� .7 :$/;

���� ���� �������# ��( �� ��������� # �� ��� �� ������ �� �#��������

�� ��#� 0�1����� �����$��� �� ��# ��� ��� ��������� # ����� �� 1��� �������

��������

� ���# ������ ����# ���� ��� �# &�����# �� � �� P&�����# @GGEQ ��� ����

@A ���������� 1��� B?@ ��������� :�� ���������� ������ /; ������ �����

������ �������� �� ������� �� ������ ������� �������� :�� ������ ���$

� ���� ��� /; ������� �� �� ����� ������ ������� ������ ������� ��

���������� �� �� � ��� � �-������ � ����� ������ ������� �� �� �����$

��� ������ ������� �������� :�� ���������� �������� �# :�� �# � ���

�� P:�� �# @GGFQ �� .����� � ��� �� P.����� @GGKQ �������� ��� �������� ����

������ �� ����� ������( ��� �� ������ ������ ��������'���� ��� ���� ������(

�� ����� ������( ����

��������� �� PO�����( @GGAQ �� P.��� �� @GGBQ� �(� $���� ������� ���� ���

�������� # ��!���� ���� # ����������� ���� �� �������N ��� � �� ��$:�����

���# ��D���� 0�1����� �� ����� �� ���� (��1 ����$���� ������� ������� ���

������� ���� �� 1������ ����� ����� ��� ���� �� ����$��� ��# �������

���� ��� ��� ������ # ������� ��� ������ ����������� �� �������

� ����# �# P,�����(� @GGLQ ���1�� ��� ����� ������� ������� ����� ����

��� ��# ���� ��� 1��� ����� ������( ��������� # ������� ��������� �� ��������

������� �(� � ������ ��� �������������

8���# �� P8���# @GGKQ �������� ����# �� ����� /; ���� ��� ������� 1���

������ ������� �� �������� � �������� ��"������ �� ��"������ � #��� ��

���1� ��� ��� �(� � 1��� ������� ��� �������� ����� ��� �� 1���� �������

������ ���# ����� 7� ���� �� ��� ��� ��� ���� ����� �� � /; �� �� ���� �������

��� � ���# ��� ��� ����( ��� �� ��� � �� �� ��� ������ ������� ������#�

8�#� � ��� P8�#� @GGBQ ���� ��� 2��������# �� .�������� .���� )������ �����

��� ���������� ����� # "����� ����� ���� �� ���� 1��� ��� ��� �� ���� ���� ��

�������� �(� � �� ��� ��� ����� ����� �� �� ���������� �� ��� ������� ����

�� # ���� ��� ����� �� ������� ��(� �� ���� ����� 0�1����� ��� ���� �"����#

�� ������# ��������� �� ��� �� ���� ��� ��������� ��������# ���� � �� �������

�� ���� ��� ������ ������� ������� ���� �����

:�� �� �� ��� ����# �������� �# ����1 � ��� �� P����1 @GGLQ 1� ��

Page 38: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+ �� ��� �1 �� ���������� �� �� ������ ���� ����

���������� ��� ��������� �� ������ �� "����� �������� �� /; ���� ���� 1�����

��� ������� �� ������� ������� ����������� ��� ���� ������� ���������� :��

���� �� ���1 ��� ��������� �� �( �� ��������� �� ����� ������� ���� �� "������

�� ��� ������� /; ���� ���� �� �������'�� � ����� ���� �� ������ ��

�!���� ������� �(� � ��� ���� � �������� ������ ����� ��������� �� �����

��� ���������� �� ���� ����$���� ������� ���� ��� ������ ���������

:�� ����# �� P)��� @GGLQ ���1� ��� ��������� 1������ ������ ���� ��

������� ��� /; ���� ���� �� ��� ���� 95% �� ���� �� ���� �� �� �� ����� ���

��� �!�������� �� ���� ������� �(� ��

:�� ������ �� P0�� � @GGLQ ����������� ������ ��� ��D�� � ������� ����$

����� ����� ��� * �� �� ��� ���.�� �#����� ��� ��� �� ������������ :��

��������� ��������� ���������� ����� ����� �� ���$����� ���������� :�� ��$

�� �� ���1�� ��� ������ ���������� ����� ����� ������ ��������# �����

��� ���$����� �� ��� ���� ���� ��� �(� ��� ���� ��� ���� �� ���� �������

� ���� ��������� �� �������� �� P�� ���� @GG@Q� .7 :$/; ��� ��� ������

��� ������ �(� � �� ��� ���"����� ��� �� �������� ������ �������� �� ����� ��

��� ���� �-��� ������ �� �� ����� ����� ��� �� �#����� 1��� ���� �-������

�� ����� ���� ���� �� ������ �������� �� ���� ������(� ���� #� ��# ��$

����� ����� �� ������������ �� ��� ������ �� ���� ������� 1��( �� ������� #

������(�� ��� ��������� ��� ���� � ��� ��# �� .7 �������� �# ������ ����

��� 1�� � ����� ������� ������� �� ����� 1� ��� �� ����# P����� � @GGLQ�

0�1����� �� �������� ���� ��� �� ������ ���� ��� �� �� �� � � �� ������ ����$

� �������� �������� �� ��� 1��� ����� �� ���� � ������(�� 7� ����� ��������

�� �� �� �� ���� �������� �� .7 � ������ ���������� ���1�� ������� ����

���������� ����� ���� ���� ����������� �� ����$������ �������� ���� ��

��( ���

)� ����� ��� ��� ������ ��� ��� ��� �� # ���������� ����� �� �� �� ����$

����� �� /; ������� ��� �� ��� ���� ����� �� ���� ����������� �������

���� ���� ������� �� ������� �#����� �� ��� ��������� �� ���� �������� ��

/; ��� ������� ������# �� ��� �� �� ��� ������ ��������� P �#���� @GGHQ�

0���$��� ��# /; ���� ����� 1� ������ ��� ������� �(� � ������� �� ��� �� ��

������ ��������� ��� ��� �������� /; ������� 1� �� �� �� ��������� #

������� �(� � ����� �'����� ��� ���� � �������� ��� ������� �� � ��� /; ���$

� ��� ������� �� �1 ������� �� ���� � ���� ��������# �(� � � �� �� �����

������� ������� P)��� @GGLQ�

��, �� �� ���

:�� ��D�� ���� ������������ ��� �(� � �!�������� �� .7 ��������� ������� �(�

/; ���� ���� � ���������� ������� ����� 0�1����� �� ����� ���� �����$

����� �� ���������� 1��� /; �#����� ��!����� ���������� �� �� ����� ��$

�������� :�� ��"������ �� ���������� �� ��$���� ���� ������( �� �� ������ ���

��������� �� �� ��� �� ����� ���� ����� ���� ��������� ���� ���� �� ����

Page 39: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�101 �������� ��

�������� �� ����� # ������� ��� �� ������#� �� �� ��!����� �� ���� ��� ��-�����

�� ����� �� ����� �� �������� ��������� # ���� ������( 1��� ��� �#�� �������$

���� ������������� ����� �� ������#� :�� ����$��$���$�� �� ������# ���� ����

���� ��� ��� .7 ������� ���1� ��� �����# �� ������� �� ����1�� ����� ����

�� �������� �� ��������� ������ ����� �� ���� ���# ���� ��D�� ���� �� ��

��������� O� ������� # ����� ��� ���� � �� ����� ��������� �� ��� ���� ��

���������� .7 ��������� ������ ���# ����� ����� ������� �������� ��# ��

������ ��� ������( 4������� ������ �� ������ �� ������# ���������5 ��� ����������

1��� ��� ���� ������ :��������� ���� ��������� ��� ���� ��������� �� �����

�� �� ����� ��������� �� ��� ��1 ��������� �� ������# ������������

7� ����� �� ������ ������������ �� ���� ��� 1� 1� ���������� ��� �����

��������� �������� � ��� ��� ����� ����� �� �� �������� �� /; ��������

����� �� ���� 1� 1� ���� � ��� ���� ���� ������ ������� ���� �� ������ ��

������� �� ��� ��� ������ ����� ��� �� �� ���������� =�� �� �� �� �� �����

��� ������ ��# ��� �������� ��� ����� �� �������� ���� ������ ����� 1���� �� ���

���# �������� ��� ���� ���� ���������� :�� �1� ��� ����� 4���� �� ����� 5

1� �� ��������� �� � ���������� /; �#���� 4 =+�5 ��� �� ����� �� ��� ��

������

Page 40: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 41: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������ �

���� ����� ����� ������� ��

�� �� ��� �� ��� � ��� ������ ��

��������

��� ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$

�� ,���!� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �$

����� 6����� ��9������ � #�� ��� �� ������� � � � � � � � � � � � � ��

����� $%& ���������� �����1�� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �0

��� �� � �� � ,���!� ���������!� � � � � � � � � � � � � � � � � �-

����� '!)��� ��������� � ��� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �3

����� "� �� ��2 ��������� �� ����� �� � � � � � � � � � � � � � ��

����� & ���� �� ��:�� �� ���!��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

��$ ������� �� .�� ����� � �����% � � � � � � � � � � � � � � � � � $$

����� ���� �� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� (���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� ���9�� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

����� 5��� ����� � ��#��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �3

��' �������! � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � $-

����� (��;��� <���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �3

����� %����� <���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� =!���� �9�� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

��� .� �� ���� ��)���&���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ''

��+�� �����)�� ;��*����� �� ����� �� � � � � � � � � � � � � � � ��

��+�� ���#������ ��������� �� ������ �� � � � � � � � � � � � ��

��* /������� �� %�� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � '#

��0�� ���� �� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

��0�� ���9�� �� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � +�

��- ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+

Page 42: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�!�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

��� ! �"�� ����

,����� �� ���� ��������� ���� ������� ��� ������# ���� ���� ��!����� �� ��$

����� ���# ���� �� �� ������� ����� ����� ���� ������� ��� ��� �����

������� �� � �������� ��� � � � ��� ��� ���� �� ���( ��� ������ ��������

������ ������� ���J������ ����������� �� �� ������� � ������(� ��� ���� �$

��� ������ ���� ������� ���������� �� �#� :��������� �� �� ������� �� ������

� ��� # ��� ���� ����� �� ����� �� ��� ������ ���������� 1��� ������������

����� �������� 3���� # ��� .7 ���� ���� �������� ��� �� � �� ��� ���� ��$

���� �� �� �� ���� ��� �� ���� �� ��� ������# ��� �� ���� ����� ���� (�����

��� ��� ,=+ �� ��� ��� 1��(��� � ��� �� ������ ��� ������ ��� �-������

��� �# ��� ������� P8���� ?EELQN ��� ���� ������ ���� � �� ������ ��D�����

������ �� ���!��� ������( ��� ��� ����� � ���� ��� ��� ������� ��# �� �1��

1��� ��������� ���� ������� ��� ������# ���� ���� �� �� (�� �� �� ��� �����$

� ��� �(� ����� ���1��� ��� ������ �� ��� ������'�� �� �� ��� ����

�������� P0#1�� ?EELQ� 7� ���� ���� ��-����� ��� � �� �� ����������� �� ���

������� ���� �� �������� ����� �� �������� ���1��� ��� ���� ��������

�� ��� ������ ��� ��� # ���� P0#1�� ?EELQ�

:�� �� �� ���� ����� �� �� ������ �� ������� ��� ����������� ������ ��

��1 F$,=+ ���� �������� ��� �� ��� �� ��# �� �������� ����� ������( ��

,=+ �� � � ������ .7 ��������� :���� �� ��# ����������� �� ����� ���

1� �� �������� �� ����� �� �������� ��������� # ����� 1��� ��� �����������

������������� ����� �� ������#� :�� ����� ����������� �� ���� ������� 1�

�� ���� �� ��� .7 �������� �������������� O� ������ �������� ���

�� �������� �� ���� ����� �� ����� �# � #'��� ��� ��(� ��� ����� �� ���

���1�� ���������� �� ������# ���������� ���� �����

��� -���� ��� ��

����� >�����( ��@� ��&���� /�� %�"� $ '�* $��

:�� ���� ������� ������������� ��� ��� ������ # ���� ����� �� ��� ��������

�� �������� �� ���� ��������

�1�1�1� . %����� $�����

:��� ��!�������� �� �� ���� �������� P3 �� ?EEBQ� 8�($������ ��# �� �� ��$

������ � ��� �� ��# �� ���� ��� ���$�-����� �� ��� ���� ������ �� ��� 1��(���

1������ ��������� :�� ������ ���� � ��� # ������ �� ������ �� ��� ������ ���

1��� ����� �� �� ���������� 1��� � ��"��� �� ��� ����� 1�� �� :�� ��� �� ���� ��

��� ������� �� �������� �� ��� ������ �� ����� ������������ ������ ��($������ ��#

����� ���# ������� ��� ��($����� ���������

Page 43: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ ����� ��

�1�1�1� #������

� ���� ��������� ����� ��������� �� ��� ������ �� ����# ������� ���� 1��� ��

��������� �� �������� :�� ���� �������� �� ���� �� ��� ��� ������������� �� ����

���������� 1���� �# ���� ���� )�� ��� ��������� ������� �� ������ ������� ��

������� ������������ P*1����� ?EELQ� 7� ����� �� ������� ��� ��������# ��

��� ���� ������� �� �� �������# �� ������� ��� �������� �� ��� ������ "������ :���

�� ��� # ������� ����� �������� ������� ���� �������� �� � �������������

�� ����� �1�� �������� ������ ��� ��� ������� �� "����� �� �� ������ ����$

���� P:�� �# @GGBQ� 0�1����� ��������� �� ������ �������� �� ���� ������ ��

�������# ��� �������� ��� ���� ��������� �� ��� ������ P:�� �# @GGBQ� :��

�������� ���� �� ��� � ������ �������� ��� �� � ���� H% �� ��� �(

����� P��� ����� ?EE@QP3 �� ?EEBQ�

�1�1�1� ���<����

:��� ��������� �� �� ���������� � ��� �� ��# �� ��� �������� �� ����� �� ��

����� 1 � :�� ������� ���-���� ��!����� �� ���� �� ��� 1 �� ����

@F@GGN/m P:� ?EEFQ� ��-���� �� �� ��������� ���� ����������� ���-����

�� �������� ���-����� 1���� �� ��� �� ��� �������� M����� ��# �� ������� �����$

���� P&���� �� @GGHQ� :�� �������� ���-���� ���� � �� �����'�� �� ����� �� ������

� ���� � ����� � ��� ��������� ���������� � ��� ������� 4������� ����5�

1���� �� -����� �# ��(���� "����� �� ��( ��� :�� �������� ���-���� �� ��

� #'�� ������ ��� )�, ������ ������ ����� ��� � #��� ����1���

�1�1�1! . ��=����

:���� �� �1� ����� ������������� ��� ���1���� ��!��������C � 1�� ���$

!����# �� ��� ���� 1���� ���� 4����� ���1����5� �� � 1�� ���!����# ��

��� ���� ��� ������� �������� 4������# ���1����5Y

:�� ���� �� �������� �# ���� ������ �������� �� ��� ������ �� �������� �#

�#����#���� �� ������ :�� ���� 1���� ��� # ������� ?@ Hz� �� �� ���� @H

Hz ��� ������ P+������ ?EEGQP3 �� ?EEBQP&���� �� @GGHQ� 1�� � ��� ���� �� ��$

����� ����� �� �������� 1� ���� 300Hz P0#1�� ?EEFQP:� ?EEFQ� 0�1����� ���

����� ������ �� ������ ���1����� �� ���� ������ �� !���� ��-������

�1�1�1� ������

:�� ���� ������ ���� ��� ��� �1��� ������ ����� �� 7� �������� ��� ������

���� �� 1� ������� ����#1���� ������ ��� 1��(��� P0#1�� ?EEHQ �� ����� ��

������� ��� ��������# �� ��� ������� 7� ����� 1����� ���� ������ ����� ��

���������� ���1��� ��� �� �� ����� 1�� � 1������ ����������� �# ������

�-����� ��������� �� P+������ ?EEGQ� ��� ������ ������ �� ������� �# ���

���� ������ ���� ��� ������ G�?Kg�

Page 44: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�)�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

�1�1�1) � *��� ������� �� ���� ���� $�������

:�� ������ ���� � �1 ��� ������ �� ����� ���� �������� 1��� ����

���� �� ��� ������� ��������� �� P+������ ?EEGQ� ������ �� ����# �� ? m/s

�� � ��� ������ �� ? g �� ������ �� ����� �� ������ ���� ��� ��#� 7� �����

���������� �� ��� �������� ��� ������ 1� ��� ����������

�1�1�10 /������� ���������

�������� ���� ����� ��������� ��� �� ��� ����� �� �������� ���� 1���� ���

������� �� � � �� ������� ����� �� ������� P0#1�� ?EEBQ� &��� �������

���� ����� �� ��� ����� �� ��� #��� ���- ����� 1 � 1������ �������� PO�� @GGFQ

�� �� ��M������ ��������� # ��� ���� ��# �� ��� �#����� 0�1����� �� �� ��� ��!�����

�� ��� ��� ���� ������� ���� ����� � ����� ������� ���� PO�� @GGFQ�

�1�1�14 ;��%� �

O��� ���� �������� 1��(��� ���� � �� �(�� ���� ������������ 1������ ��$

������� ����������� ;���������� ���������� ���1 ��� ���� ,=+ ���� ��$

����� �� ����� � ��� ��� ������� 1���� �� �� �������# �� ���� ����

1��(��� P*#���( @GGAQ� � �������� �� ���� ���� 1��(��� �� �1� 1#�� :��

���� �� �� ������� ��( ������ �� ��� ����� �� �� ������� ������� �� ������� �����

��� ��( ������� 0�1����� ��� ������� �� ��( ������ -���� ������� ���-���� ��

�#���� ��������� �� #� :�� 1��(��� ���� �� ���� �� ��������� �# ��(����

������� P0#1�� ?EEHQ 1������ (�������� ����� ������ �� ��� �� �������

�1�1�1- �� � ����� ������

�����# ���������� ���� ��� (���������� �������� �������� 1��� �� � � �����$

����� ���� ��� ����� �� ��������� �#����� �� ������ �������� ��� ��������

0�1����� ��� �� ��# �� ������ ����� �� ������� ��-��� �� ��� "����� 7� ������

�� ��� "���� ������� ��� �� ����#� �� ��� �������� � ���� �� ��� ���� �� ������ ���

��� "����� :�� ����$9������ � ,�-������ 4�9,5� ��� ��� ����� "����� �� 2.5◦ 1�������� 1���� �� � ��1 �� ������ 2◦ �� ��� ���� ��� 0.8◦ P:� ?EEFQP0 � @GGFQ� :���

1�� � ��� ��� ��� ����� �� �� ������ 0.4�� 4������� ������� ����� ��

10 ��5 1�� � ��� �9, �� ������� ���1��� ��� ����� �� ��������� �� �������

������ �� ���� ������� �� �� 1�� P:� ?EE@Q� :��������� � �������� ��� �$

������ ���� ����� �� ��� ���� ������ ����� �� �� G�F�� ��� ���� ��� ������ ���

�� ��� ���� � ��# �� ������ ��� �# ����� �� F� 7� ���� ��� 1� ���� �������

���� ����� �� 0.2 �� 0.5◦ �� ������� �� 0.25�� �� ���� ����5 P8���� ?EEBQ�

���� ��� � ��� �������� ��������� �� ��� ������� ����� �� ���� �������� ��������� ����

�� ������ �� ���� � ���� � �������� ������� �� ����� ������ �! �������

Page 45: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ������ ����� �0

�1�1�1�+ . %� ��

:�� ��( �� �� ��� �#���� �� ������ ������ ����� P3 �� ?EEBQ� 7� �� �������� ��

��# ����� ���� �� �� ����� �� ��� ������� ���� ��� 1��(��� ���� ��� �����$

������ �� ��# ����� ���� �� �� ��� �#����� +�1 �������� �(�� �� ������

��( ��� ���� � ��� ��� �� ���$��( �� ���� �� ���� �������� ������ ���� ��

������� ��� �������� ��� � �� ��� ��������� 0�1����� �� � ������ �����������

������!�� �� � �������� ��������� ��( ���

����� 0�� "��$�'���� �"�$ 9$�� ���

7� ������� �� ��� ����� ������ ��!��������� �������� ����� ���� �������������

�� ������ # ������ �# ��� .7 �������� ������������ :��� ��� ���� ��� ��!�����

1��(��� �� �� ��� ���� �� ������� ������ �� ���!����

�1�1�1� ;��%� �

+�� ��� ���� ��"������� ��� (�������� ������ �� �� ������ �� ������ F ,=+�

����� ������� ,=+C #1� ���� �� �� 4�1���5 �� ��� ���� ���� 4 ����5 ,=+

1��� ������ �� ��� �������� ����� ��� +����� A�?� ��������� �� P*� @GGBQ� ��� ������

������ ��!��������� ��� ����C

• :�� #1 ������ 4������� ����� ��� I ��5 �� ���� 45◦ �� ���� ����� 455◦

�������� �� P � ��� @GGKQ5�

• :�� ���� ������ 4������� ����� ��� > ��5 �� ���� 45◦ �� ���� ����� 455◦

�������� �� P � ��� @GGKQ5�

• :�� �1��� ������ 4������� ����� ��� T ��5 �� ���� 70◦ �� ���� ����� 4∞�������� �� P � ��� @GGKQ5�

• :�� ���� �������� ����(� 4���������5 �� � � �� ���� 150�� ��� ��� T

�� 4200�� �������� �� P � ��� @GGKQ5�

• :�� �������� ���� ���� 1��� ������ �� ��� �������� ���� 1������ �#

�������������

:�� 1��(��� �����'���� �� �� �������� �� �������� 1��� ��� �� �� �����

��� �� ������ .7 ��������� P;���� @GGHQ� :�� ����# ������� �# ;���� � ��� ��

������� �� ���� ���� ��1 � �� �� ������ ������� ��� 1�� � �����'��� �����

��������� �� ������'��� ����� ��'�� :�� ��!����� ��������� 1��(��� 4,O 5

�� ������ � ��� ������ �� 1���� 95Z �� ��� ��� ������� �� �������� ���� ��

��� �� ������������ :�� �������� ��������� 1��(��� 43,O 5 �� ������ � ���

������ ������ ����# ����� � �# .7 ����������� :�� ,O �� ������ �#

����� � ���� 1��� ������ �� � �� 60◦ �� ��� 3,O �� ������ �# ���� 1��� �

� ���� ����� ������� �# �1� �������� ������ �� �� �� 60◦ �� 90◦ P;���� @GGHQ�

� ���� ������ ��������� 1���� �� ������� ���� ��� 1��� ���

Page 46: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�4�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

yaw

pitch

roll

Translation

z

y

x

+����� A�?C .7 ��� ��������

������������ � ��� ������ �� ������ �� ����� � ������� ��� ��� ���� �1� ��(�

�� ���� ������ ��� .7 �

�1�1�1� #���>���?� ��?��������

:�� ������������ �������� �� �������� ����� ����� �� ������ ��

���!��� ��� �# ��� �������� �� ����� ����������� ������ .7 ����$

������ :��� ����� �� ������� �# ����# �������� � ��� 2��������# ��

O�������� P;���� ?EEEQP;���� @GGGQP;���� @GG@Q ����� � ������������ ��$

����� ����� �!���� 1��� �����$��� �����J���!�� ������ �� ������ ���

������J���!��� ��� �# ��� �������� ������ ��� �� .7 � :��� ����� �� ��

���� �� �� �� ��� ���� ����� �� ��# ������ ���� ���� ��� �������� �� $

��� �� ������ �������� P;������ @GGGQP*�� @GGLQ� 8# � #'��� ��� �����

�� P;���� ?EEEQ� 1� ������ ��� ��� ������ ��� ��� T �� 4≈ 5095 1��� ������

������ �� ��� ������ �� ��� I> �� 4≈ 595� =� ��� ����� ���� ���!��� ��$

�� ��� �# ������� ��� ��� ����� ��� T ��� 4≤ 0.59�5 1��� ����� � # �1

������ �� ��� ���!��� �������� 1�� � ������� ��� ��� ��� ��� I �� > ���

4≈ 29�5 1�� � �1����� ��� ������ �� ��������� ��� ���������� ��� � ������

�� ����� �� ��� �����J���!�� �������� ����� ���1��� ��� I� >� �� T ��� 1���

����� �� ��� �� ������� �� ����� .7 ��(� � �� P;���� @GGGQ 1�� � ����������

��� � � ���� ���� ������ ������� ��� ��#�������#� 7� ���� ��� 95Z �� ���

������ �� ≤ 209 ��� ��� T �� �� ��� ���!��� �� ≤ 0.59� ��� ��� I �� > ����

��� #���� ���� -���� #���������

����� 1�2� ' &�$%�� $�( ����$����

O��� ����������� ��� ������������ �� ����� ������( ������� ����� �� ������

���1��� ���� �� � � ���������� :�� (�# ��-������ ���1��� ���� ����$

����� �� � � ��������� �� �� ����� (�������� ����������� �� � ����$

Page 47: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ��� �� � ������ ����������� �-

����� �� ������� ��� � ���� �1� � ���� ����� ��� ������� ������ �����

�� ���� ��� ���� �1��� ��� ������ �� �� 1# ���� ��� ������ ������

+�� �� ���� # ���� � ��'� �� ��� ��(���� ���� �������� ������� ����

1��(��� �� ��� ��� � � ��������� +�� � � ��������� 1��(���

�� ���������� �# ��� ���������� �� ��(� ��� ������� ��� ���$�-������ +��

���� ��������� ����# ������ �� �� ����� ������ ���!�� �� �1�� �� ����

���� ��(� �� ������� �������� 0�1����� ��� ������� �� � � ����$

���� �� �� ��� �� ������ �� ����� �������� # �� ��� ���� ��������

����� 7� �� �� ��� �� ��� ���� ���������� ��� � ��� ���� �� ��� �� ����$

������� ��������� �� ���� �� ��� 1#� ����� � ��� ��� ��(�� +�� � �

��������� ��� ��������� ������ �� ��� ����� ���� � ��� ������ �� ���$

������ �� ��� ���$�-������ :�� ��������� �����# �� ��� ��( ���� �� ���� ��

��� ��� ������� �� ���������� �� ��� ��� �-����� �� ���� ������ ��� ����

��������� +�� ���� ��������� ��� ��������� ������ �� ����� ��� ��� ���

��(� :��������� ��� ��� �-����� 1� ��� �1�� ������� �����# P*� @GGBQ� +��

���� �������� P*#���( @GGAQ� ��� ���� �������� ��� ��� ������ 1�� � �� ��$

������ ��� ��� ���-����� �� � ��������� �� ��� ������� ��� ���� ��� ��

�� ��� ���� ������ ���-���� P8��� �� @GG@Q� :�� ��������� ���� ���� ����$

����� �� ��� ��� ���������� � ������ �� �#��� # ���������� :�� �������

�� ���� ��������� �� ���������� �# ��������� ���� �� �#���� �������$

���� P8��� @GGBQ ��� ��� ���� ���� � � �� ���� ��(���� 8# ����� �#����

������������� ��� ���-���� ������ �� ���� # ���� �� ��� 1��(��� �� ��

��������

=�� ������ ������� F ,=+C ����� �� @ ,=+ � � �������� ������� �# ���

@ ,=+ �� � �#� ���� ��� � ��� 2��������# �� *� P)��� ?EEKQ� 1���� ������� ���

�������� ����� ���� �� #1 ���� :��� � � �������� �������� �� �1� ���

4�����5� ��� ����� ������� � ���� ���� ���� :�� ���� ���� �����������

�1�$��� ���� ���� ��� �� ��� ������ ���� ����������� �����$��� ����

���� ���� :���� �1� ����� �� ��� �� ������� ������ �� ��� ������

����� @ ,=+ ���� ����� :�� ���� ,=+ �� ���� ���� �� ������� ����� ��� ��

�� ��� ���� �� �� ����� ������������ ���� :�� ������ ,=+ �� ���� ���� ���

��� ��� �� ��� 1�� � �� � ��� ������# ��� � :�� ������������ �� ��� �����

������� ���� ���� ���� �� �������� ���� �� �1� � � ���� 1��� ��������

���� ����# � � ����� :���� � �#� �� �� ���� �� ����� �� ������ ��� �� �

�������� ��� +����� A�@� :�� ������ �� ��� ������ 1� �������� �� � �����

����� ��� � ��O��(� ����1���

����� �$���� ��: �����& �� �� ��' ��'�$� ��

:�� �������� ��� ��������� �� ��� ����������� �� � ��� # ��� �� �� ���� ��

�������� ��������� :��# �� �� ����� �������� �� ��� ��!��������� ������� �� ���

�� ����������� :�� �#� �� ��� ���������� ������� -���� ��� ���� 1�����

�� ��� ������� 7� ���� ����� ���� ������ ���� � �� ����� �� ���� � 1�

� �� � �� �������� ��� �������# �1�� �� �� ���� �������# ������� :���� ��

Page 48: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!+�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

Pulleys

Pulley Tool

Cable

Sliding bearing

Actuated

helicoids

shaft

Rotation

Translation

Rotation

Translation

Cable

fixation

+����� A�@C ;������ �� ���� ���� ����������� ���������

�����-� ���1��� �1��� �� ��� �� 1����� ����� ������� �� � �� ��������

��� ������ �� ����� # ������ �� �� ���� �� ��'� ��� ����� ������� �� �

�� �� �� ������� :�� ������������ �������� �� ��� ������ 1� �������� �����

.�����O��(� ��$�� �� � ��1��(�� �# #��� �#���� ������ �� ��� ��� � �� ���

������ ��� �� ���� �������� ��� ��!����� ������ ���!���� O� �� ��� �������

.��� ,) ������ 1��� �1 ������ �� �1 �������� P:�(� � @GGFQ� 1���� ��

����� � ��� ���� �������� .��� ;3FG �� ���� ��� ��� #1 �� ��� ���� ��� ��

;3@H ��� ��� �� �� ��� ���� ���� ���� :�� ������� ������� �� ��������

�� �� � A�?�

:� � A�?C .������ �����������

.���� ;3FG ;3@H

9���� ������� 4A5 B ?�@B

��� ������� 4tr/min/V 5 HL? FGB

:��!�� ������� 4mNm/A5 ?B�F @A�H

7����� 4gcm25 ?AE ?G�K

��� 8�( �� 4mm5 G�GH$G�?H G�GH$G�?H

;�� 8�( �� 4mm5 G�G@H G�G@H

3D�����#4%5 LL LK

O����� 4Kg5 FLG ?AG

7� ����� �� ������ ��� ������� ����� �� ��� ��#� ������ ����� 4������ �� ����$

������� �� ���������5 �� �(� # �� �� ��� ���� �� ������ 0�1����� ���� �� ����� ����

��� ������ ��!��� ������J���!��� ������ ��� ��� ������� 1���� 1� �1 ��$

��� �� ������ � ����� ��� ����� ����������� �� ��������� ������!��� ���� � ���

Page 49: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ��� �� � ������ ����������� !�

��� �� ��(���� �� ��� ���� �� ��� ����� �� ����� ���� �� ��� ����� ��� 1����

��� P0#1�� ?EEHQ ����� �� ����� ���� ��( �� �� ���� ��($����� �������� ���

�� ��� ��� �� �� ��� ��������� 8�($����� �������� �� ��( �� �� �� �������

�# ����� �� � ������ ����������� �#������ :��������� �� � ������ �����������

������!�� 4����5 1� ���� �� ��� ������� O� �(� ����� �� @G ��� ��� #1 ��

��� ���� ��� �� ����� �� ?G ��� ��� �� ��� :��� ����� �� ��� ������ ��# ��

����� ���������� ���!��� �� ���� 19� ��� ��� #1 �� ��� ���� ��� �� ����

0.79� ��� ��� �� �� �� ���� 189 ��� ��� ���� ���� ��� � ������ �� �����

�������� �� ����� �������� ��������� 4� ����# ���J����5 �� ����� �� �������

��� ���!��� ���� ��� �# ��� ������� ������� ��� #1 �� ��� ���� ���� O� ���

����# ���� ��������� ������ �� �� ��1�� ��( ���� �� ��� ��������� ���$

�� # 1��� ��� ��������� ���� �� �� 4��� ��������� ���� �� F �� ���� ���5� �

��� ��� ���!��� ������� �# ��� #1 �� ���� ��� �� �� �� ��� �# ����� �� F�

:��� ���� 49�� 1������ ������� 1����� ����� ��� ������� �� ��� �� ���

���� :��� �� ����� �� � � �� ������ ������� ���!�� �� �������� ��� �����#

�� ���������

�� �� 1� �������� �� ������� A�@� ��� ���� ������ ���� � ��� ��� �1 ����$

��� �� ��( ��� ���� 1����� �� ��� ���� � �������� P*#���( @GGAQP��� �# @GGGQ�

:��������� ��������� �� �� �� ������ ���1��� ��� ������ ������ �� �� =�$

������ ��� ���� � �������� �� �� ��� ��� ����� � # 1��� ���� ���-���� �� ��$

!������ 0��� ���-���� �� ��� ���- ������� �������� 1���� ����� �� �� ���$

�������� ���� ��� 1���� ������� ��� �������� �� ��� ���� 1����� �� ��� ��$

����� :��� ������� ���M��� ���1��� �������� ���� ���-���� 1�� � (����� �1

�������� P8��� @GGBQP*#���( @GGAQ� � ���� ��� ����� � ���� �� ��������� ����

������� ���� �� �� ���������� 1��� ������� ������ ������� ������ ������������

�� �� ������ ��� ��� ������ �� ����� # � ���� P*#���( @GGAQ� 7� ��� ������C

• � ������ 1� ���� �� ����� �� ������'� ��� ��M������ ��� �� ��� ���-���� ��

��� ��(����

• )� � ������ ����������� ������!�� 1� ���� �� ����� �� �������� ��( ��

��M�������

• ��� ��� ���� � ������� �� ���� �������� ����������� ������� 1���

���� �� ����� �� �������� "���� ��M��������

• :�� ������ ��� �� ��� ���� � �� ������ ����������� �� ��� ������������

�� ��� ������ �� �������� 0�1����� ��� �������� ��� ��� �������#� �����

���������� 1� �� �������

:�� )������ ����� ,����� 4)�,5 ���� �� ��� ������ �� ���1� �� +����� A�A ��

�� � A�@� ���� ���� � ���� ��� ��-����� �������� ��� �� ����� �� ������ 8�

����� ������ ��' '�A�$� �� ���(�� �

����� ��� ��� ����� �� ��� �� �����# ������� ������ ��������� ��(� ���

�� ����(���� ���� �� �����'�� �� �����# ��� ������ ��!��������� ��������� ��$

Page 50: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!��� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

13

04

05

01

03

0607

08

09 11

10

12

1516

1718

1920

21

02 22

14

+����� A�AC )�, .��� �� ��� ���� �������

:� � A�@C ���� ���������� ��� ��� )�, ����

��� ,��������� ��� ,���������

9����� 9�����

G? +���� ��� ?@ 8��# B

G@ � ����# ��������� 4&�F@5 ?A .7 :��

GA .���� ? 4;3FG5 ?F :�� �� ���

GF 3������ ? 403, HHFG5 ?H 3������ A 403, HHFG5

GH )��� ? 4@GC?5 ?B .���� A 4;3@H5

GB 8��# ? ?K 8��# H

GK 8��# @ ?L 8��# F

GL )��� A 4?GC?5 ?E )��� ? 4@GC?5

GE 8��# A @G .���� F 4;3FG5

?G .���� F 4;3@H5 @? 3������ F 403, HHFG5

?? 3������ F 403, HHFG5 @@ � ����# ��������� 4&�F@5

����� ���� � ��� ��������� �� ��� ������ �� ��� ������ �� ��� �����'���� ��

��� ���-����� +�� ���� ���������� ��� ��(� ������ � #��� �� ������ ��� ����� )= $

.= I���� ��$�� �� � ��1��(�� ���� � #��� �� ��� ������� ������ 1�� �

�� ��D����� ������ ��� ������ 1� �� ���� 1��� �1 ������ :�� ��(� ��� ��

1������ �� ������� ��� ������ 1��� >���� ���� �� �� BEGGG MPa ��

��� ������# �� @KGG kg/m3 � ������������ ����� � :��� ����� �� ���� ������

�� ��� ���� #�� � �������� ���� 1����� ���� P���#� @GGBQ� ��������� �� ��� � #$

Page 51: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 ��� �� � ������ ����������� !�

��� ���� ��� ��� ��� �� ��� ����(���� �� ��� ��(� ���� � �� ������� �� ����������

:�� 1����� � ��� �� ��� ������� ��������� �� ��(� ������� ���� ��� ��� �� ��

������ �� ��� ��� �� ��� ����� �� ���� �� ��������� ��� ����� �� �� ��� �����

��(��

7� +������ A�F �� A�H� � ��� � �� ���������� �� ������������ �� ���$.����

�������� �� � ������� ��� �1� ��(� �� ��� ���� ���� )������ ����� �� ��$

���� ������ ����� �� ���1� �� ��� ������� *����� �� ��� ����� ���� �� ��� �����

���1� ��� ������������ �� ������� ������ *����� �� ��� ����� ��� ���� �� ���

����� ���1� ��� ������������ �� ������� ������ 7� ���� � #���� ���������� ��

��� ���� ���� �������� ��������� �� ������� ����� ����� ����� �� HG N � 1����

���������� �� ��� ������ ����� ��� �� �� ��� ������ .7 ����������

9��� #� ������ ��M������ ������ � ��� ��� �� ��� ��(�� :�� ������ ��

������� ���������� ����� �� ���1� �� ��� ������ 7� �� ���� �������� ���

��� ��( ? �� A 4��� GB �� ?K �� �� � A�@5 �� ��� ���� ������ ��(� ����� ���#

�� ������ �� ������ ������ �� �# ���������� :�� ��� �� ����(���� �� ���

��(� �� �����'�� �������� �� ��� ������ ��M������ � ��� ������� ���� ���

� #����

+����� A�FC ,�M������ � #��� �� ��(� ? 4 ���5 �� A 4�����5�

+����� A�HC /��$.���� ����� � #��� �� ��(� ? 4 ���5 �� A 4�����5�

Page 52: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!!�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

��' �� ��"� � � .����"� ��� � ��"(���

��+�� ,�� � �� ���� �!

:�� ��� � �������� �� ��� ���� ����� "����� �� ������� ���(� �� ���� �����$

���� �������� �#� 03, HHFG ���� .���� :���� �������� �� ��� �� ���

��� �� ��� ������ �� ������ HGG � ������ �� ���� ����� �� ��� ����� ���

:���� ��� ������� ���������� ���� ����� �� ������� �# �(��� ���� ������� ���

��������� ����� ��� ��� ������� ��� �� ��� �� ������ ���� ������� ��� ���

���� ���� ��� 7� ���� ��� ��� ���� ����� �� ��� #1 �� ��� ���� ��� ��

4(360/500)/80 = 0.009◦5 1�� � �� �� 4(360/500)/10 = 0.072◦5 ��� ��� �� �� ��

4(2 × π/500) × 4 = 0.05mm5 ��� ��� ���� ���� �� 1���� F �� �� ��� ����� ��

��� �� ������ �����

��+�� ���$� ���� �!

�1!1�1� #��� �� ����� ���� ��

:�� ���� �� � � ������ � ������ ���� �� ����� ����������� ��� ��� ��� ��$

������� ����� ���� ��� ������������� ����� ���� �� ��'�� ������ �����������

:�� ����� ��� ������� ����� �������� # �# �������� ��� ��M������ �� �������

�� � ������ ������� 7� ��� ���������� ���� ����� ���� 4�#� ?@G*>?A ����

0�������� 8 �1�� .���������( 408.55 �� ���� �� ������ ��� ��M������ �� ���

��� � �������� �� ��� T ��� �1� �� ��� �� ����� �� �1� �� ��� ������ ����

� ��� �� ���� ���� ��� 4��� +����� A�B5� ������� ������� 1� �������� ��

������ ������� �������� 1���� �� ������ # ������ ��� �����# �� ��� ������$

������ :�� ���� �� ��������� �� O�������� ������ ������������ 1���� �����

������ ����������# �� �� �������� # ����� :��� ����������� �� �-��� ����$

����� ���������� ��� ��������� ����� �� ��� �������� ����� ����� 7� ��������

��� ��-������ ������ �� ��� ����� �������� ��� ����������� ���1��� ���

������� ����� �� ��� �� �� ��� �������

Strain gages

Strain gages

Cantilever

Fixed side

Deformation amplification

Z axis

Applied force

+����� A�BC +���� ������� ���� �� ���� ����� �����

Page 53: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 ������� �� ��������� ������ � !�

�1!1�1� ���� � ����������� ��������� �� ��$� ����

���� ���� �� �1$������� �������N ���# ��!���� ��������� ��������� �1�� ��

����� ������ � ��� � �� ����� �� ���� :�� �����$���� ���� �� ���� ���������

��� 120٠������� �� �� ������� � ����� ����������# �� ����� �� �/ ��

�� � �� �� � �� ���������� O� ��� ������ ��� � � ��������� ���� ��� �������

��� �� mV ������ �� O�������� ������ ����� �� ���� �� [−10 + 10]/�1���� �� �������� �� ��� ��� �� �� �������� :��� � ��������� ���� ��������

�� � �������������� � ����� ��-������ � ���� �� � ������# � �����

��� +����� A�K� :�� ��� � ������� ��� �� ������(�� �� ��� ������ �����

�� ±509 �� �� �������� :�� ���� �� ���� (F = αV + β)� ���1��� ��� ���

����� �� ��� ����� �� ���� �� ���������� �# � ������� ����� ���# 1������ � ��

�� ���1� �� +����� A�L�

Variablegain

Amplifier

Overloaddetector

DifferentialA

mplifier

Strain gages bridgeOffset rectifier

+V

-V

Instrumentation

Am

plifier+����� A�KC +���� ������ ������������ � ��������� �

−6 −4 −2 0 2 4 6−30

−20

−10

0

10

20

30

Voltage(V)

For

ce (

N)

+����� A�LC +���� ������ � ��������

Page 54: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!)�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

��+�� ���@�� ���� �!

�1!1�1� "��?� �� ���� ���� ��

+�� ��� ������� ��� ���!�� ���� �� �� �������� :�� ����� ���!�� τ �� �� ����$

���� ���� �� ������ ������� ����� ��� ����� ���!�� �� ������ # ��������

�� ����� ������� I � �� �1��

τ = Kτ I 4A�?5

1���� Kτ �� ��� ���!�� ������� �� ��� ������ +��� ��� ����� ���!��� 1� ��

������ ������ F ���� �� ��� ������ ����� J �

F = (JT )#τ 4A�@5

1���� (JT )# �� ��� �����$������� �� ��� ������� �������

.�# ������� ��� ���� �� ������� �� ���������� �� ������� �� ���$

���� ��� ���!�� ��� �� ��(� � ������ ���� ������ �� �������� ����� �� ����

��� �(� ���� ������ ��� ��� ������� �� ��� ��������� ��������� ��������� ��

��( ��� 1���� ���������� �� ��� �� ���!�� ���� ��� ����� �� ��� ��(� ��� ���� ��

�������� �� PO (�� @GGLQ ���1 ��� ���� �1$����� ����� ������� ������ "��� �

1� � ���� # ������ �������� )������� �� ������� ���(� �� ��� 0 $3-���

������� 4�#� *+AGB$ ���� *3. :��������5 ��� �-�� ���� ���!����# �������

4100�0'5�

�1!1�1� ���� � ����������� ��������� �� ��$� ����

���� ��� 0 �� ��� �� �1$ ��� ���� � �� ��!����� � � ���� 1��� �1 ������

���� ���� ������� �� ������� ���� 7� ����� �� ��� � ������ � �� ���� ��

��� ���!��� 1� ������ �1� ���� �� � ������� ����������� :�� �� �� ��� ���� ���

�� �� ��������� ��� �� ������� ���1��� ��� ����� ������� �� ��� ����� �� ���

�� ��� ������������ � ���������� 1�� � ��� ������ ��� ����� �� ��� ��� �� �������

��� �� ��� ������� �� ��� �� ���!�� 4��� +������ A�?G� A�?? �� A�?@5�

+����� A�EC )������ ������� ������������ � ����������

:��� ������ ���1 ��� ��� �� ���� ���1��� ��� ������� ������� �� ��� �����

�� ��� �� ���� (V = αI + β) ��� �������� O��� ������� ��� ��������

Page 55: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 ������� �� ��������� ������ � !0

−4 −2 0 2 4−3

−2

−1

0

1

2

3

Voltage(V)

Cur

rent

(A

)

−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5−3

−2

−1

0

1

2

3

Current (A)

Tor

que

(Nm

)

Experimental dataLinear fittingEstimated

+����� A�?GC )������ � ������� 4�����5 �� ���!�� ��������� 4 ���5 ��� #1 ���

−5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5−3

−2

−1

0

1

2

3

Voltage(V)

Cur

rent

(A)

−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5−3

−2

−1

0

1

2

3

Current(A)

Tor

que(

Nm

)

Experimental dataLinear fittingEstimated

+����� A�??C )������ � ������� 4�����5 �� ���!�� ��������� 4 ���5 ��� ��� ����

���

−6 −4 −2 0 2 4 6−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5

Voltage(V)

Cur

rent

(A)

−3 −2 −1 0 1 2 3−1

−0.8

−0.6

−0.4

−0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Current(A)

Tor

que(

N.m

)

Experimental dataLinear fittingEstimated

+����� A�?@C )������ � ������� 4�����5 �� ���!�� ��������� 4 ���5 ��� ��� �� ���

���!��� ���� �� 4A�?5 1��� ��� �� ���!���� ��� �� ����(� ��� ������� ��

����������� :��� �� ���� # ��� �� ��� ��� ����# �� ��� ��������� ���������

������ �� ����� � �������� ��������� O� ���� ��� ���� ���������� �� �� �� ���

��� �� ��� �� �� 1��� ��� �1 ������ �� ������� 4+����� A�?@5� :��������� �� ���

����������� ���!��� 1� �� �������� ���� �� ��� ���� ������ �� ��� � �������

�� ����(τ = ηI + γ)� :�� � ������� ������� �� ��� ���� �� �� ����� ��

:� � A�A�

Page 56: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!4�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

:� � A�AC +������ ������� ��� � ��������

α β η γ

���� ? G�BLB G�G?L ?�EEF $G�GAH

���� @ G�HFF G�G?@ ?�EHA $G�G@K

���� A G�@?FEL G G�@KG G�GAH

���� F F�KEA $G�LFE J J

��+�+ �(�$���� $� ����/�$�

+����� A�?A ��������� ��� ������ ����� 7� �������� �� 6������� 6L 0��1��$��$

���$*�� 40�7�*�5 )����� 8���� 1���� �� ������ � �� �1���� �� $���� ��$

�������� �� ������ ����� :�� �1�� � ��������� ���� � �������� �� ����

����� �������� �� �� �'�� ���� �� ��� =��HF? �� =��HFL ������� �1��

� ����� ���� 8���$8��1�� 1���� �� � � �� ������ ������� ���� 10� �� 3����������� #� :1� =��HF? �� ���� ��� ������� ��� #1 �� ��� ���� ������ ��

�1� =��HFL �� ���� ��� ������� ��� �� �� ��� ���� ���� ������ 1���� ���

���!��� �� �������

��) #����� �

��.�� ���B��' C ��&�� $�

+������ A�?F �� A�?H ���1 ��� ������� �� ��� ����� ���������� � ��� �����

��������� � ��� ���� ���� [=� ������� � ��� ������ �� ��� ������ ����� ���

�������� ��� �1� � � ����� �� ��� ������ ���� ��� ���� ��� (�������� ���� $

���� +�� ��� ����� ��� (�������� ���� �� ������� �# ����� ��� ������� ������

�� ,����� �� 0�������� P�� � ?EEEQ� 1���� i−1Ri ��������� ��� ������� �����

���� ��� ���� Fi−1(xi−1, yi−1, zi−1) �� ��� ���� Fi(xi, yi, zi)�

i−1Ri =

⎡⎣ cos (θi) − sin (θi) 0

cos (αi) sin (θi) cos (αi) cos (θi) − sin (αi)sin (αi) sin (θi) sin (αi) cos (θi) cos (αi)

⎤⎦ 4A�A5

��������� ������� �� ������ �� �� �� A�F �� A�H� 1���� αj ��������� ���

"���� �-����� rj �� lj ��� ��( ������ �� θj ��� "���� ���� ��� +�� �#�����#

������ 1� �� �� θ1� θ2 �� θ5 �# θ1 − π2 � θ2 − π

2 �� θ5 − π2 � ��������� #�

+�� )��� ?� ��� ������� ����� ���� ��� ������ ���� F0 �� ��� ���� F2 ��

������� � �� �1�C0R2 = 0R1

1R2 4A�F5

�� ��� )��� @� ��� ������� ����� ���� ��� ������ ���� F0 �� ��� ���� F6 ��

Page 57: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �������� !-

Linear Power Amplifier (01)

OPA541

DC Motor (01) Maxon RE40

DC Motor (03) Maxon RE25

Incremental Encoder (01) HEDS 5540

Linear Power Amplifier (02)

OPA541

Linear Power Amplifier (03)

OPA548

Linear Power Amplifier (04)

OPA548

DC Motor (02) Maxon RE40

DC Motor (04) Maxon RE25

DAC01

DAC02

DAC03

DAC04

Incremental Encoder (02) HEDS 5540

Incremental Encoder (03) HEDS 5540

Incremental Encoder (04) HEDS 5540

ENC01

ENC02

ENC03

ENC04

ADC01Current sensor (01)

Current sensor (02)

Current sensor (03)

Force sensor

ADC02

ADC03

ADC04

Quanser’s Q8 Board

+����� A�?AC =������1 �� ��� � ��������� ���������

z1

z2

z3

z0

x0

x1

x2

1

2

3

O

q

+����� A�?FC ��������� �� )��� ?�

Page 58: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

z4

z5 z3

z0

x6

y0 x’0

6

4

3

q

x5

x4

5

O z6

+����� A�?HC ��������� �� )��� @�

:� � A�FC ,0 (�������� ������� �� )��� ?�

����� j αj rj lj θj

? π/2 G G θ1@ π/2 G G θ2A π/2 G G θ3

:� � A�HC ,0 (�������� ������� �� )��� @�

����� j αj rj lj θj

F −π/2 G G θ4H −π/2 G G θ5B π/2 G G θ6

������� � �� �1�C0R6 = 0R0′

0′R44R5

5R6 4A�H5

1����C

0R0′ =

⎡⎣ 0 −1 0

1 0 00 0 1

⎤⎦

:�� ������ ����� �� ���# �� ���� )��� ? �� )��� @� 7� )��� ?� �� ��

���������� �# ��� ���� F2 �� �� ���� @ �# F6� � ���� ��� (�������� ����������

����������� ��� � ����� ��������� �� ��� � � ��������� ������ �# )��� ? ��

Page 59: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �������� ��

)��� @ �� ����C ⎧⎨⎩

0x2 = 0z60y2 = 0y60z2 = −0x6

4A�B5

��� �� �!��� ��� �� 1����C0R2 = 0R6

6R2 4A�K5

1����C

0R2 =

⎡⎢⎢⎣

S1 S2 S1 C2 −C1

C2 −S2 0

−C1 S2 −C1 C2 −S1

⎤⎥⎥⎦

6R2 =

⎡⎣ 0 0 1

0 1 0−1 0 0

⎤⎦

0R6 =

⎡⎢⎢⎣

−C5 C6 C5 S6 −S5

C4 S5 C6 − S4 S6 −C4 S5 S6 − S4 C6 −C4 C5

−S4 S5 C6 − C4 S6 S4 S5 S6 − C4 C6 S4 C5

⎤⎥⎥⎦

O���� Ci �� Si ���� ��� cos (θi) �� sin (θi)� ��������� #�:�� �� ����� �� 4A�K5 �����C

θ2 = arctan (tan (θ4)/C1) 4A�L5

�� ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩

θ5 = arctan 2(

(S1S2) ,±√

1 − (S1S2)2)

θ4 = arctan 2 ((C1S2/C5) , (C2/C5))θ6 = arctan 2 ((S1C2/C5) , (C1/C5))

4A�E5

:�� ��� � �������� �� ��� ����� "����� θ2� θ5 �� θ6 �� ������� ����

�� ��� ��� � �������� �� ��� ����� "����� θ1 �� θ4� 3��������� 4A�L5 �� 4A�E5

�� ��� ������ ��� θ1 = ±π2 �� θ2 = ±π

2 � +������� #� ����� ������������ ��

������� ��� ����� � 1��(����

:�� ���������� �� 4A�?G5 �� ������� �� 4A�??5 �� ��� ���$�-����� �� ����������

�# �(��� ��� "���� �� �� �� ��� ��(��� �� ����� ��� ���1�� (�������� � �� $

���� � �� �1��

R =

⎡⎢⎢⎣

S1 S2 C3 − C1 S3 −S1 S2 S3 − C1 C3 −S1 C2

C2 C3 −C2 S3 S2

−C1 S2 C3 − S1 S3 C1 S2 S3 − S1 C3 C1 C2

⎤⎥⎥⎦ 4A�?G5

�� ⎧⎨⎩

0px = q S1C20py = −q S20pz = −q C1C2

4A�??5

Page 60: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

���� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

1���� q ��������� ��� ���� ���� �������� �� ��� ��� ��� ��� z3 ��� θ3 ����$

����� ��� ������� �������� ����� ��� ��� �� �� (0px,0py,

0pz) ��������� ���������� �� ��� ��� � ������ �� ��� ���� 0F �

��.�� ��*���� C ��&�� $�

7� ����� �� ��������� ��� ������� (��������� 1� ���� �� ������ θi i ∈ [1, · · · , 6]�� q � �������� �� 0px�

0py� ��0pz �� ��� ���� θ� #1 ψ �� �� φ �� ��

���� �� �������� ��� ���������� �� ��� ��� �� 1����C

• θ �� ��� ������� ����� ��� y0 ���

• ψ �� ��� ������� ����� ��� x0 ���

• φ �� ��� ������� ����� ��� z0 ���

+��� 4A�??5 ⎧⎪⎨⎪⎩

θ1 = − arctan (px/pz)

θ2 = ± arctan 2(py,√p2

x + p2z

)q = −pz/(C1C2)

4A�?@5

0�1����� �� # F ,=+� �� �� � � �� ��� ������� �� ��� 1� �� �����# �� #

��� �� �� � 1���� �� ���������� �� θ1 �� θ2� 8# ������������� 1� �� ��� #

��� ���C

θ3 = φ 4A�?A5

=� ��� ����� ���� 1� ���C {θ = θ1ψ = θ2

4A�?F5

7� ����� �� ������ ��� ����� ���# ������ 1� ���� �� ������ ��� ������

����� J �� ��� ������� ���� ��� ���������� �� ��� ���$�-����� �� ������� ������� #

���� ��� "���� �� ��� 1� �������� �� # ��� "����� ����� ���� ���� ���� �������

��������� C

J =

⎡⎣ q C1C2 −q S1S2 S1C2

0 −q C2 S2q S1C2 q C1S2 −C1 C2

⎤⎦ 4A�?H5

��

|J | = 2 q2 C2

:�� ����� ���# ����� �� ������ ��� |J | = 0� ��� ��C{θ2 = ±π

2

q = 0

:�� ����� ���# θ2 = ±π2 �� ��� ����� � �� ��� ����� ���# q = 0 �� �� ������

�# �(��� ���� ���� "��� ����� ��� ���� [=��

+��� A�LC ⎧⎪⎨⎪⎩

C2 = 1�1+( tg4

C1 )2

S2 = tg4C1

1�1+( tg4

C1 )2

4A�?B5

Page 61: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �������� ��

� ���� ��� ������ ����� Ja 1��� ������ �� ��� ������ "������ �� ����C

Ja =

⎡⎢⎣(C1 − tg1 S1 S22

)C2 −tg1 S2 C22

C42 S1 C2S23S1 −C23

C42 −S2C2S1

(1 + S22

)S2 C22

C42 −C1 C2

⎤⎥⎦ 4A�?K5

��.�� ����& $ �@��� ���

:�� (������ �����# EKi �� ������ �����# EPi �� ��� ������ �� i 4 i = 1, · · · , 65������������ ��� ������ �� �� ������� �C

EKi =12mi

−→v 2Gi

+12−→w T

i I/Gi

−→w i 4A�?L5

EPi = −migT−−→OGi 4A�?E5

1���� mi �� ��� ���� I/Gi�� ��� ������ ����� 4����� �� ������ 85�

−−→OGi ��−→v Gi ��� ��������� #� ��� ������� �� ��� ���� �� ����# �� ��� ������ �� �����#�

−→w i �� ��� ��� � �� ����# �� g �� ��� �����# ��������

+�� �� ?� 1� ���C

w1 =[

0 0 θ1]

4A�@G5

��� ��� (������ �����# �� ����� �C

EK1 =12

(Izz1 +m1y

2G1

)θ2

14A�@?5

�� ��� ������ �����# ��C

EP1 = −m1gyG1 cos (θ1) 4A�@@5

+�� �� @� 1� ���C

w2 =( −θ1C2 θ1S2 θ2

)T4A�@A5

vG2 =

⎛⎝ θ1C1 (xG2S2 + yG2C2) + θ2S1 (xG2C2 − yG2S2)

−θ2 (xG2S2 + yG2C2)θ1S1 (xG2S2 + yG2C2) − θ2C1 (xG2C2 − yG2S2)

⎞⎠ 4A�@F5

−−→OG2 =

⎛⎝ S1 (xG2S2 + yG2C2)

xG2C2 − yG2S2−C1 (xG2S2 + yG2C2)

⎞⎠ 4A�@H5

+�� �� A� 1� ���C

w3 =( −θ1C2C3 + θ2S3 θ1C2S3 + θ2C3 θ3 − θ1S2

)T4A�@B5

Page 62: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�!�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

−−→OG3 =

⎛⎝ S1S2 (xG3C3 − yG3S3) −C1 (xG3C3 + yG3C3) − S1C2zG3

xG3C2C3 − yG3C2S3 + S2zG3

C1S2 (xG3C3 − yG3S3) + S1 (xG3C3 + yG3C3) − C1C2zG3

⎞⎠ 4A�@K5

vG3 =

⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝

θ1 (C1S2 (xG3C3 − yG3S3) + S1 (xG3S3 + yG3C3) − C1C2zG3)+θ2S1 (C2 (xG3C3 − yG3S3) + S2zG3)

−θ3 (S1S2 (xG3S3 + yG3C3) − C1 (xG3C3 − yG3S3))

−θ2C3S2xG3 − θ3S3C2xG3 + θ2S3S2yG3 − θ3C3C2yG3 + θ2C2zG3

θ1 (−S1S2 (xG3C3 − yG3S3) + C1 (xG3S3 + yG3C3) + S1C2zG3)+θ2C1 (C2 (xG3C3 − yG3S3) + S2zG3)

−θ3 (C1S2 (xG3S3 + yG3C3) − S1 (xG3C3 − yG3S3))

⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠

4A�@L5

+�� �� F� 1� ���C

EK4 =12

(Izz4 +m4y

2G4

)θ24 4A�@E5

EP4 = −m4gyG4C4 4A�AG5

+�� �� H� 1� ���C

w5 =(θ4S5 θ4C5 θ5

)T4A�A?5

��

−−→OG5 =

⎛⎝ −xG5C5

xG5C4S5 − zG5S4−xG5S4S5 − zG5C4

⎞⎠ 4A�A@5

���� ���������� 1� ���C

vG5 =

⎛⎝ xG5 θ5S5

−xG5 θ4S4S5 + xG5 θ5C4C5 − zG5 θ4C4−xG5 θ4C4S5 − xG5 θ5S4C5 + zG5 θ4S4

⎞⎠ 4A�AA5

+�� #� ��� �� B� 1� ���C

vG6 =( −qS1C2 qS2 qC1C2

)T4A�AF5

��

w6 = 0 4A�AH5

:�� ��� �������� �� ��� ������ �� ����� �C

EK =6∑

i=1

EKi 4A�AB5

Page 63: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1)1 �� � ���� �* �������� ��

��

EP =6∑

i=1

EPi 4A�AK5

2���� ��� *������� �!������ ��� �#���� �!������ �� �� ������� 1��� ���

(������ �����# �� ��� ������ �����# ������� �� ��� �����

τi =d

dt

(∂L

∂θi

)− ∂L

∂θi+ λT ∂Φ (θ)

∂θi4A�AL5

1���� τi �� ��� ����� �'�� ���!�� �������� 1��� ��� ith ���#� λ �� ��� *������

�� �� ���4�5� L �� ��� *������ ������ ������ � C

L = EK − EP

�� Φ (θ) ������� ��� ��������� �������� ���� 4A�B5� :�� �� ���� �� ��� �#����

���� 1�� � �� ����� ��� � C

τ = M (θ) θ +B (θ)[θ]

+ C (θ) θ2 +G (θ) + F (θ) 4A�AE5

1���� M �� ��� ������ ������ B ��� )���� �� ������ C ��� ��������� ���D�����

������ G ��� �����# ������ �� F ������ ��� ������ �������� �� ������ �������

��* .��� ���� ����"��� ��

��7�� ���$%�2(� B��3�"�$� '����& ��� ��

7� ���� ����#� 1� ������� � � ���� ���� 1��� EG◦ �� � ����� ��� #1 �� ���

���� ���� �� �������� 1��� 1�� 1� �� ��������� �� ��� ������ ����������� :��

�� ����� �� ��� 1��(��� �� ���� F$,=+ ���� ������ �� �������� �# �������

�� 1��� ��� ��!����� 1��(���� :�� ������� ����� �� �������� �� ���� ����

�� �������� �� :� � A�B� :�� ����� � 1��(��� �� ��� # ���� ���� ��� ��($

��� ��������� �� �� ������� # ����������� � � ����� 1��� @Gcm ������ ���

+����� A�?B� 0�1����� ��� �� �$������� �� ��� ��� �� ������ �� @?G◦� 1���� �����

�� �� ��D����� ��� ��� ����� �������� :��������� ��� �������� ���� ������

�� ������ 1��(��� ������ 1���� ��� �� ����� �� ���� �� ������ # 1#�

.�������� ��� �������� ������ ������� � ������� 1��(��� �� ������� #

HG%� ������ �� ��� ��!����� �� ����

��7�� ,��/��&��$� &������&��� ��' �*�(��� ��

�1)1�1� #��?��� � �����

:�� ��"������ �� ��� ���!����# � #��� ���������� �� �� ��������'� ��� �������

���1���� �� ��� ������ �� ������� �� ������ +�� ��������� ���1���� �������$

������ �������� ���� ����� ��� ���� ��� ���������� # �� ��� ���� :��

Page 64: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�)�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

:� � A�BC O��(��� ����������

O��(��� ���������

���� ? 4>15 [−70, + 70]◦

���� @ 4�����5 [−70, + 70]◦

���� A 4;� 5 [−100, 100]◦

���� F 4:��� ����5 200mm

−20 −15 −10 −5 0 5 10 15 20−20

−18

−16

−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

x (cm)

z (c

m)

−20 −15 −10 −5 0 5 10 15 20−20

−18

−16

−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

y (cm)

z (c

m)

−20 −15 −10 −5 0 5 10 15 20−20

−15

−10

−5

0

5

10

15

20

x (cm)

y (c

m)

+����� A�?BC O��(��� �� ��� ,������� F$,=+ 0��� ,������

���!����# �� ��� �������� �� ���� ������� ������ ���� @Hz � �� FGHz ��� ���

���� ���� �� ��� �� ���� �� � �� AGHz ��� ��� ���� �� #1 ���� :��

� ����� �� ��� ��� �� ��� ����� �� ����# 4�������� ���� ��5 ��� ����

����� ��� ��� ���!����# � ��� +����� A�?K ���1� ��� ��� ������� ���� �

������� 1��� �1 ���!����# ������� ��� �� $AdB ���$�- ���!����# �� ��� #

?AHz� 15Hz� @HHz �� @LHz ��� ��� #1� ����� �� �� ���� ���� ���� ��$

������� #� 9��� ���� � ����� ���!�������� ��� ��� �� ���� $FH◦� 1���� �� ���#

� ��� �� ��� ��������� ��� �� ����$����� �#����� 8# ��������� ����� � ���

Page 65: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1)1 �� � ���� �* �������� �0

4�������� �� :� � A�K5� ��� �� ��� ��� ��� ������� ���1����� �� ���� ���

�� �� ��� ���� ���� ��� �� �1��� ������ ��� ����� �� ��� ���� �� ��� #1

���� :��� �� ��� �� ��� ��� ��� ��� ���� �� #1 ��� ����� ���� ������ ���

�� ��� ����� �1�� � ������ ��� ������� ���1����� �� ��D����� ��� ��� ��������

� �� ���� ���1� �� ��� ������� ������ �������� ���������� �� ������� ���

�#���� ���1���� �# �������� ��� ����� �-����

101

−40

−30

−20

Mag

nitu

de (

dB)

101

−1.5

−1

−0.5

0

Frequency (Hz)

Pha

se (

rd)

101

−2

−1

0

Frequency (Hz)P

hase

(rd

)

101

−40

−30

−20

Mag

nitu

de (

dB)

100

101

−20

−10

0

10

Mag

nitu

de (

dB)

100

101

−2

−1

0

Frequency (Hz)

Pha

se (

rd)

100

101

−40

−30

−20

Mag

nitu

de (

dB)

100

101

−2

−1

0

Frequency (Hz)

Pha

se (

rd)

+����� A�?KC 8��� ��C �������� �� ��� ��� ������� ��� ����� � ��������

�� ���!����#C 4:�$�����5 #1N 4:�$ ���5 ����N 48�����$�����5 �� N 48����� ���5

���� �����

7� ����� �� ���� ��� ��� ����� ���1����� � ���$ �� ��������� �� ���

�� ��� ��� ����� �;8 ���� ��������� 1���� ����� ���� �� �� �

0.002 sec� ,����� ���� ���������� ��� ������ �� �������� �� ������� :�� � ������

������� ������� �� ��� ������� �� ������� ������ ����� ��������� �� ���!���

+����� A�?L ��������� ��� �1�� ����� ������# ��������� ���� �� ��� O� ��

������� :�� ���!����# �������� ��� ��� #1 �� ���� ��� �� ������� #

M� ��� ���!������� < 250Hz� 0�1����� 1� ���� ��� ��������� �� � ���������

�� ≈ −4dB � AEHz ��� ��� #1 ��� �� @?Hz ��� ��� ����� � �� ���� # ����

���1���� �� �������� ��� ��� �� �� 4 > 250Hz5 �� ��� ���� ���� �� 4?HGHz5�

Page 66: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�4�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

0 50 100 150 200 250−29

−28

−27

−26

−25

−24

−23

Frequency (Hz)

Pow

er/fr

eque

ncy

(dB

/Hz)

0 50 100 150 200 250−22

−20

−18

−16

−14

−12

−10

Frequency (Hz)

Pow

er/fr

eque

ncy

(dB

/Hz)

0 50 100 150 200 250−16

−15

−14

−13

−12

−11

Frequency (Hz)

Pow

er/fr

eque

ncy

(dB

/Hz)

0 50 100 150 200 250−18

−16

−14

−12

−10

−8

Frequency (Hz)

Pow

er/fr

eque

ncy

(dB

/Hz)

+����� A�?LC , � �� �� ��� ����� ���!����# �������C 4:�$�����5 #1N 4:�$ ���5

����N 48�����$�����5 �� N 48����� ���5 ���� �����

�1)1�1� � *��� $�������

O� ������� �������� ���� �� ����� �� �� ��� ������� ���������� �� ��� �$

���� �� ���� ������ �����#�� :�� ���������� ������� �# ��������������

�� �������� �� :� �� A�K �� A�L� 7� ����� �� ������ ��� ������ ���-���� ��

������$���!�� ��� ������ ��� ��� 1� ���������� # ������ �� �� ���� ���$

���� ����� �������� ������ ��� 8# #��� ������ ����� ��� ��������

��� ������ �� ��� ������ �� �������� 1� ������� ��� �������� �� ��� ������� ���$

��� �� ��� ��� �� ��� ��� ������ :�� ���� ��� �� ��� ���-���� � �� ��� ���

��� ����� #�

+�� ��� ������� ���� ��� ������ �������� ���!��� ��� �� �� ��������

�# ��� ������ �� ������� �� ��� ��!����� ��� ����� �������� �� ���������� A�@�@�@

�������� �� P;���� ?EEEQ �� P;���� @GGGQ� :�� ������� ���!��� �� �� ���� ���

�������� �� ������ # �����# ���������� 1��� ������� :�� ������ ���!��

������� ��� ��� ���� ���� �� �� �!��� ��� �� � ��� ����� �� ���� 21N �

1���� ��� �� ��� ���� (��1 ����� � ����� � � �� ��� ���� ��(� ����������� ��

.7 �

:�� �� ���� # ���� ���-���� � ��� �� ������� �# ����� ����$�������� ������

�� ������ ����� ��� ������������ 1���� �� ���� �� ������ �� ����� ��

������'� ��� ��M������ ��� �� ��� ���-���� �� ��� ��(����

Page 67: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�101 /������� �� ���� ������ �-

:� � A�KC ���������� �� ����� �� ��� ���� �������

,#���� +������� ��-���� .����� .�����

+������� ��� �� ����# ��� ������

>1 �� 0.269J� 7.8% 27509J�� 5��J� 95��Js2

����� �� 0.249J� 7.2% 24009J�� 5��J� 95��Js2

;� �� 0.0259J� 3.5% 31009J�� 25��J� 660��Js2

:��� ���� −0.9,+1.69 4.3%� 7.6% 6809J�� 1.73�J� 6�Js2

0�1����� �� ��� ���� �����#�� ��� ������� �������� �� ��� ���� ���� ���

�� ������� �� ��� �1�� ������� � 4�9,5� ������ ���� �������� ������� ��

����� :��� ��� �� �� �#������� 1��� ������ ��� ���� ���� ���# �� ��� �1�

����������� :��� �� ������ # ��� �� ���� ������������ �� ��� ����� ��� �� ��� �1�

� � ��� ��� ����� ��� ���� ���� ���#N ���� ��� �� �� �� ��� # �� ���

�# ���� ������ �������� ��� � 7� ��� ��� �� ��� #1 �� ��� ���� ���� ���

�� ���� # ���� ��� �� �������� �� ��� �� ��� ��� �� ���$��������� �#����� ������

��� ��� ��������� ���� �� �� 4?CF5� �� �������� �� ��� �� ��� 1���� ��� ���

�� �������� �� ��� ��� ��� �1�� ����

+�� #� �� � A�L ������ ��� �����#� ������ �� ����� �������� �� � �

���� ��� �� �������� �� ��� .7 �������� 8# ������� ��� 1��(���� �����$

����� ��� �� ������� ��� ��� ������ �� � � �� ���� ���� 1��(��� �� ���� ��

��� ���� �� #1 �������� �� ���� ���� 4���������5 1��� � �!��� ��� �������

���� ������ :��� ������� 1��(��� �# �� ����� ��� ������ �������� 0�1$

����� ��� ������ �� ��� � � �� ���� � �� ������ �� � ������� 4�� 5 1��� �!��� ���

��������� 7� ���� �� 1��(���� ����� �� ���!��� ��� ������ ��� ������ �-���

���� ������ ������

��, /������ � � (�"�� �� �"��

��8�� ,�� � �� $�����(

7� ����� �� ����� ��� ���� �� �� �� ��� ��� ���������� �� ��� ����� ��

������� ���� �������$������ ��� �� �� ������� ��������� # ����� �, ���$

��� ��� +����� ��"�����# 4���������� �� A, �������5 �� ���� �� ��� �������

���� �� ���� ��� ������� "���� �������� �� ������� ����� ��� ������� (�����$

��� ���� � ����� ���� ��� ������� �������� �� ��� ����� "����� �� ������� ���� ���

(�������� ����������� :�� ������� ������ ��� �1 �������� ��� ������� "����

��������� 4��� +����� A�@G5� :�� �, ������ �� �1� �������� ��� ���� �������

�� ��� �#���� �� � �������� ��� ����� ����� �� ��� ������� ������ �� �� ��� �

1#� � ���� �� ����� ��� ���� ������� ��� ���� ���� ��"�����# ��������� ����� ��

��� ������� ��� 4��� +����� A�?E5�

Page 68: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

)+�� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

:� � A�LC ����������� �������� �� ��� �������� ���� ������ 1��� �� � �

��������

*������� I���� 3I= ,�������

����� 70��� ������

O��(������

>1 4deg5 100/0.01 100 140/0.1 140/0.0094����J���� �����5

�����4deg5 100/0.01 100 140/0.1 140/0.0094����J���� �����5

;� 4deg5 Unlimited/0.7 Unlimited 350/0.1 200/0.0724����J���� �����5

7�������� 4��5 170/0.008 > 200 100/0.025 200/0.054����J���� �����5

����� ���!�� 49�5 0.85/0.47 1.4/1.0 0.4189/0.0852 5.6/3.34�(J ����������5

>1 ���!��49�5 0.85/0.47 1.8/1.4 0.4189/0.0852 5.6/3.34�(J ����������5

;� ���!�� 49�5 0.07/0.04 0.14/0.10 0.142/0.036 1.2/0.74�(J ����������5

7�������� �����495 19/11 30/20 7/2 25/214�(J ����������5

+�������4��5 30 × 34 18 × 16 × 40 30 × 33 × 18 35 × 35

��8�� ���@�� $�����(

+�� ���!�� ������ ��� ��� ������� ������� �� ��� ��( �� ��������� ���� ���!��

����� ��� ������ �!������ ���� ����� �� ���������� A�F�A �� ������� ��������

�� :� � 8� :�� ������� �� ��� �7, ������ ��� 4�������� ��� 4�5� ������

��� 4��5 �� ��������� ��� 4��55 �� ���������� ����� � ���� ������ ������!���

�� ������� ��������� # 4��� +����� A�@G� O� ���������� ��� ������� ���C

4�5 (�� ��� �#���� ��� � 41������ ��������� �� ��� �������� ���5� 4��5 � ������

��� ����� ������ �� 4���5 ������ ��� ������� ����� 4��� +����� A�@?5� 1���� �!���

���� ���!�� �� �������5� :�� �7, ��� ������ �� �������� �� :� � A�E�

��0 �� �� ���

O� �������� ��� ����������� ������� ���� ��� �� ����� ��� �� ��1 ����

������ �� �� ��������� �� .7 ���� ���� :�� ������ ��������� �� ���� ������

�� ������� ���� ��� �� ������� �� ��� ��� ������ ����� ��� �� �� ����������

7� �� �������� �� ������ ��!��� ����� ������( �� F ������� �� ������� � �� ����

Page 69: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�141 �������� )�

0 5 10 15 20 25 30

−0.5

−0.4

−0.3

−0.2

−0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Time (s)

θ 1 (rd

)

DesiredObtained

0 5 10 15 20 25 30

−0.5

−0.4

−0.3

−0.2

−0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Time (s)

θ 4 (rd

)

DesiredObtained

0 5 10 15 20 25 30

−1

−0.5

0

0.5

1

Time (s)

θ 3 (rd

)

DesiredObtained

0 5 10 15 20 25 30−20

−18

−16

−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

Time (s)

Tra

nsla

tion

(cm

)

DesiredObtained

−6−4

−20

24

6

−5

0

5

−20

−18

−16

−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

px (cm)py (cm)

pz (

cm)

Desired trajectoryObtained trajectory

+����� A�?EC �������� ��"�����# ���(��� ��� ��

�� .7 ���������� :��� ������ �� �������� �� �� � ��-����� ������ ��� � ��

�� ������ ��!��� ����� �� ���!�� ��� ������ :�� ������'�� ��� 1���� ��$

Page 70: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

)��� ��� �1 ��� ������ ������� ������� �� �� � ���� �� ��� � ��

������ �

:� � A�EC :��!�� ������ �� ��� �������

� �� ��

���� ? G�EH F G�G?

���� @ G�L A�H G�G?

���� A FG ?@ G�G@

���� F @H ?G G�G@

Desiredtrajectory

pxd

pyd

pzd

PD controller

Kinematicsconstraints

Inverse Kinematics

1d

4d

qd

PD controller

PD controller

4 DOF Device

PD controller

1

4

q

33d

JT

Fxd

Fyd

Fzd

Current sensors

4 DOF Device

Force sensor 4

3d

PID controller

PID controller

PID controller

PID controller

Torques estimation

+����� A�@GC �������� ������ 4:�5 �� ���!�� ������ ������� 48�����5�

����� �����$������(� �������� �� �#���� ����������� 4� � $���� 5 ��� �1�

��������� �� ���� # ���� ���-���� �� ��� 1��(��� �� ��� ������� ���

����� ������ ������������� �� ���� �������� +����������� ��� �����'���� ��

������������ �������� �� ������� �� 1��(��� �� �������� ����� �� � �

����������� �������� ������ ��� �� .7 ��������� �� ����� �� �������� �������$

�� # ����� 1��� ��� ����������� ������������� ����� �� ������#� :�� ���1��

�� ������� (�������� ���� � �� �������� � #��� # ����� ��� ,0 �����������

8��� �#���� �!������ �� �� ����� ���� :�� ������ �� ����� �� �� ���

� ��������� ��������� 1��� ������ � ������� �� ������ ���� :���� ��� ���� ����

�����#� �� ��������'��� �� ���� �� ������ 1��� ���� ������ �� � � ��$

������ 7�� ��� ������� ���� � ���1����� ���-����� ������ ������J���!��� ��

�� ����# ��� ����� �� ���������� ��������� #� O� �� �������� � � ���������

Page 71: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�141 �������� )�

0 5 10 15

−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5

2

Time (s)

Tor

que

(Nm

)

ObtainedDesired

0 5 10 15

−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5

2

Time (s)

Tor

que

(Nm

)

ObtainedDesired

0 5 10 15

−0.4

−0.2

0

0.2

0.4

0.6

Time (s)

Tor

que

(Nm

)

ObtainedDesired

0 5 10 15−0.06

−0.04

−0.02

0

0.02

0.04

0.06

Time (s)

Tor

que

(Nm

)

ObtainedDesired

+����� A�@?C :��!�� ������ ��� ��

�������� ��� �1� ������� �� ����� �������� :��!��� �� �������� ���� ��

������ �!����� � �� ��� ���� ��������� � �������� :��� �!����� �������

���!�� � ��� ��� �� � ���� �� �� ���!��� ��� ��� ���������� � �� ���� �����

��� ���!�� ������� �� ��� ,) ������� :�� ���� ���� ������ �� �� ���� �# �� �$

������� ������� �� ���!�� ������ ��� ���� �� ���� �7, ������ ��� �� ���

���� ��� (�������� ���� � :�� ������� ���� �� ���1 ��� ������� ������� ��

���������� �� ���!�� �� ������� ��������� #� 1���� ����������� ��� ���� �� $

��# �� ��� ������ �� ������� �� ���!�� ���(��� ����� ����� �1� ������� �� ���#

������� ��� ����� ������( ��������� �� �� �������� �� /; �������� 2����

���� ������� ��� ������� �� ���� � �� ��� 1��(��� ���������� 4����� ���������5

�� ����� ��� ������ 1��� �� ������ ����������� ��� ��� �� ����� � ���� ��$

�� ������� ����� �����$������( �� � ������� ����� �� /;$���� ������# ��������

7� ��� ���� ������ 1� 1� ������ ��1 ����� ��� 1� ��� ���������� �� �������

������� �� ��� �� .7 � 7� �������� ��� ����� ����� ������(� ����������� ��

1�� � ���������� ������ �� ����� �������� �� ��� �� ����� �� ���� ������� :��

���� ����� �������� ����� ���� ��� �� ��������� ���� �������� ����

����� ��� �� ��� ����� �������

Page 72: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 73: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������

����� � ���� �! ���

����������� �� "��� � #� ���

$���� ���

��������

$�� ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� & � ���#� ����� � ������ ������ � � � � � � � � � � � � � � ++

����� ���)��� � � ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � +3

����� 8� ��)� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � +�

$� �������! �� ������ �% ����&���� ��� &������ � � � � � � *+

����� ���������� ��� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0�

����� ���������!����� $����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0�

����� �������� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0�

����� �5$ $����� %�� �1�� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0�

$�� ����& � 0���� 1 2 ��� �� 0��!��3� ���� � ��&)�� ����

.���& ���� %�� ����)����� � 4))�� ����� � � � � � � � � � � � *-

����� �������� �# �� �������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � 03

����� &�����1�� ������ ���#�� �9�� ��� � � � � � � � � � � � � � � 3�

����� 4��� ���� �� ������ ������� � �� � � � � � � � � � � � � � � � 3�

$�$ ����& � ,��)� � %�� ����)����� � � ��� �� 5��� � ������3

6 ���� �� �� � 0��� 7���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � -'

����� �������� ������ ���������� �� ������ � � � � � � � � � � � � 3+

����� $����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 3+

����� $� ����� %�� �1�� �� �� '�� (��, 6���� �� � � � � � � � 30

����� ���� ���!��� �� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

����� ������ ������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

$�' �� � �� ��%�� ����� %�� ����& � 0���� 1 �� 8���� � .�3

�����&���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � #*

����� ������� % ���� �� $����� � � � � � � � � � � � � � � � � � �0

����� =� ����� �� �# �� ������ �� �� ����� ��� �� �� ����

��� ������ ��� �# �� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���

����� %����� �� ������ ������! � � ��� �� � ��#��� � � � � � � ���

$�� ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+�

Page 74: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

))�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

'�� ! �"�� ����

:��� ����# �� ��������� ��� ����� ����� ����������� ��� # ��� 1� ����

�� �������� ����� ������( �� ��� ���� 4���� ������� �� ����� ���-5�

���� ������ ����� �� �� 4�� ��������5 �� ����� ������������� :�� �����

��������� �������� �� �����#��� ��� ���� ����������� ��M������ ���$

������ # ��� ��� ��# �� ����������� ����� ��"���� �� ��� ����������� 1�� � �#

��� ��� � �� �� ��������� O��� ���$�������� � ��"���� ����� ������� ��$

���� ������� ��� �� �� ������ ���1��� ��� ���� �(�� �� ���� ��"���� 1���

��� ���� ���� 1��J��� ��� ��� � ���� ��������� :��� �������� ����� ������

��� ��� ����� �� �� ����� # ����������� ����� �� ������ # -���� ����� ���� �����$

����� P.��(�� ?EEAQP����� @GGAQP>����� @GGFQP0� @GGFQP0� @GGBQP0� @GGB�QN

�� #� � ������� �� � �� �� �������� �� ��� ���� ������

=�"���� ��� �� ��-����� ����� � ��� �� � ��� ��� ��������� ���

����� # ��-������ +�� �������� 1��� ����� # ��� � 1���� ��� ��� � ����

������ ���� ����� � �� � ���� ���������� :��� �-��� �� ����� �# ��-�������

�� ��� ����� �������� �� ����� ����� ��

0�1����� ��� ��� �� ������� ���������J����� �������� �� � ��"��� ��

�� ���� ��� �� ��� ��1N ��� �� ����� �� �� �������� ���� ������ �����

�������� �� �� ��� ������������ �� � ��(��1� ��"��� �� �� ����� � ��

�� � ��"��� ��������J���� � � ������ ���� �������� �� �������� �� ��� �$

��� ����� �� ��� ������ ����� � ������� �� �� �������� �� ����� �� $

��# �#������ ����� ������( �� ��� ���� ��������� # ����������� �� ����$

���� �� ����� �� ����� ���� � ������( P.��(�� ?EEAQP����� @GG@QP,��� @GGHQ�

:�����$� ������ ���� � 4:3.5� �� ��� ���� ����������� �� ���$��� ��

������ # ���� �� ������ �� ���� ��������� �� ��� ����� �� ��� ���$

��� P8�� �$�����" @GGAQP>����� @GGFQP,��� @GGHQP>����� @GGHQ�

+���� �����-�/-�%�-��� � �%��&�( ���'�� �!

;����� #� ����$��$���$�� �� ����� ��������� �� ���� �������� # ���� ��

�� P����� @GGLQ� +��� ��� �� ��� ��� ��� ���� ����� �������� ������

�� ��� ��� 1� J��� # ����������� +�1 ����� ��� #� ����� ��� �� �� # � �

�� �������� ����$��� ��# ����� ���������� =� ��� ����� ���� �� ������ �� ���$

��� ���� ��� �� �� �� � � �� !�����# ��� ����� �������� �� ��������� �

1#� .��� �� ������� ��������� ����� �� ��� ����� ������� � �������� ���

�1� �������������� ���1��� 1�� �� �� � ��� ��� P)���� ?EKKQP������ ?EELQ�

1�� � ����� ��������� �� 1��� ��� ���� ��� ��# �� ����� � ������������� ��$

��� ����� ���� P����� @GG@QP0� @GGFQ� 7� P)�� @GGKQ� P��� @GGKQ �� P��� @GGLQ�

����� ������( �#����� ��� ���� ����������� � �� �� �� ����� ������

��� ��������� ������� �� ������ ����� �������� ��� ��� ��������# �$

������ ����� # ����� 1�� ��� ��������� ������� ������������ ������#� ;���� �

�� P;���� ?ELHQP;���� ?ELLQ ��������� ����� ������� ���������� �� � �� �$

��� ���� ��� ������ ����� � ������������� ) �1� P) �1� ?EEHQ� ���� ���

Page 75: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 ���������� )0

� ������������ �� �������� �#���� ���������� ��������� ������� �� ��$

��� ����� �� ��������� ������( �� ����� � ��� �� ����� �� ��� ��������

����� ������ 7� P>����� @GGFQ� ��� ������ ��������� ������ ������!�� ���

����� ���� � ��� #� :��� ������!�� �� ���� �� ������������ �� ��� �����

����� ���� �1� ����N ���# ���������� ��� ��� �� �� ���� �-������#� :�� ������!��

�� ������� �� P>����� @GGHQ� �# ��� ��$���� ����� ������������ �� ��� �$

����� �� ����� ��� ��� �������� � "��� ������ ����� ������������ ��� ������

������ ��� ��� �#��� ���� ���������� �� ��� ���� ����� 4����� � ��� ��

�(��5 �� ������$� ��������# 1� �� ���� �� �� �� ��� ��� ������� ���������

�� ��� �� �� ��� ����� 1��� �������� � ��"���� 7� P8�� �$�����" @GGAQ�

����� ���� ����� � ������ � ��# �� ������ ��� ����� �� ��#� :��� ����

�(�� ���� ������������ ���������� �� ���������� �� �� ����� ��� ����� ��

����� ��� ������� ����� ��� �� ������ # ������ �� ��� ���� ����� ���������

���������� �� �� ��� ����� ��������� :��� ���� �� ���� �� � ������ � ��#

�� �(�� ���� ������ ������ ������� ���� � ��� ��� ������� �# ��� ������

��� ���� �� ��� � ��� ����� ����� ��� ������ ���� �� ��� �(�� �� ��� ����� �

7� P,�� @GGBQ� ��� ��� ���������� ���1��� �(�� �� ��"���� �� ���� �� �# ����$

��# ��-������ �!������� :���� ��-����� #��� �� ������ 4��������� ������ ��

����������5 �� ������������� 1����� ��� ������ :�� 1��( �� P0� @GGB�Q ������

��������� ���� ��� ������ ��� M��� �� ��������� ���� �� � �������

���� ������ ����������� ����� �� ������� ����� ���������� �#���� �� ��

�������� �� P0� @GGK�Q �� ��� �� �� �� ���� �� �� ��� ��� ��������� �� ����$

� ���� �� ������� �� ����� ��� #� :��� ���������� �#���� ��!�����

��� ��� ������ ����� �� �������� �� ���� ��� ������� �� ����� � ��������

7� �� ��������� �������� �� ��� �(�� ��������� �� �� ������� ���� ������ #

������ ������� ��� ��� � �#���� ��� 1�� � �� ��������� ���� ���� ���������

:�� ��"������ �� ��� ������� �������� �� P����� @GGAQP0� @GGFQ� �� �� ������ ���$

�� ������������� 1��� ����� ���� �� ��� ��� ������ �� ���������� ���� ���

���� ����� � :���� ������� ������� ��� ��������� ���� �� �� ���� �� �������$

���� ���1��� ����� �� ��� �� # 1��� ��� ����� �������� ��-������� �� ����

:��� �� ��� ���� ��"��� ����������� 1��� ���� ���� �� ������� 7� P����� @GG@Q�

��� ������� ������� ��� ���� ��� ������� �� ������ �� ��1 ����� ����������

�� �������� ���� ��� ����������� �� ��1 �-������ # ���� �� �� �������� ��

���� ��� #�

� ���� ����� ��� #� ������� �� ��� ������� �� ���� �� ��

�1�� ������ �������� 1��� ��� �� ��������� �������� :�� ������

������!�� ���� �� ��� � �� ������� �� ���������� ��$������� �� ��$

������� ��������� ��� �� �� ����� � �� ������ 1��� ��� ���� ��$

��� P;���� ?ELLQP) �1� ?EEHQP=�������#�� ?EEKQ� =�� 1# �� ������ ��� ��$

�� ������ 1��� �� ����� ��������� �� ��� ����� �������� �� �� ��� �� ���

���� ������� �#���� 1��� ����� ������� ������ �� ��� ��� �� ���� �����$

���� ����� ��� 1�� � �� �� �� �� �������� ��� ��������� ����� �� ��� ����

�"�� �� �� #�! �� ����� � ��������� ���� #�!�

Page 76: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

)4�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

������� ��� ����� ��� # P0� @GGKQ� :��� �� ���� � �� ��� ���� �# ;����

�� ������ P;���� ?ELLQP0� @GGB�Q� 8��� � ����� �# P.��(�� ?EEAQ� ��� ��$

�� ���� � ����� �� ��� � � �� ��������� ���� �� ���� ���������� �# ��������

�� ������ �� ��"����� 7������ ����� ���� �� ���������� ��� ��� ��� ��� �������

����� ����� �����������# �� ��-������# P.��(�� ?EEAQ�

+���� ,��2(�& �����&���

.��� ����� ������( ������� ��� ������ ��������� ������ ������ �� �� ���

������ ���������# ����� �������� ����� ��� ���� ����� �������� �� ��� ��

��� ��� ������� ���� �� ��� �� � # �� ��� ���������� �� �������� �� ��� 1��(

�������� �� P,��� @GGHQ 1���� ��� ����� ������( �� ���� �� �� ��� ��� ���

������ ���1��� ��� M�� �� ��� ��������� ����� ���� ����� ��� ��� �������

:�� ������ �� P,��� @GGHQ �������� ����� �� ������� 1���� ��������� 1�

������� ������� �� ��� ��� ��� ������� ���1��� M�� �� ��������� ���$

� �� �� ��� ����� �� � �� ������ :���� ��� 1� ��� # ������� �# ����� ��M���$

��� �� �������� ����� �� ��� ��� ��� ������� ������� ����� 4�-���5 �� �� ����#

4M��5 ���� ��� 7� ��� ��� 1#� ��� ����$����� �� ��� ����������� ���� �����

�� P*1����� ?EEAQ 1� ����� � � ����������� �� ����� ������ ����� ��M���$

��� �� �������� 4+����� F�?5� ��� � # �� ����� ��M������ �� ��� ��� ���� ����

����� �� ��� ��� ��� ������� ��������� ��������� �� M�� ���� �� ��

����� �� :���� ��C M��JM��� ���������J���������� M��J���������� ��

���������JM��� � �� x/y ���� ��� ��� � �� �� �� ������ �� �������� ��

������� �������J�������� x ���� � ������ ���� ��� ����� ����� �� ��� �����

���� �� ������ �� �������� �� ������� �������J�������� y ���� � ������ ����

��� � �� ����� 0���� ��� ����� ������ �� ��� # � ����� ����� ��� # �� ���

� �� � ����� ����� ������N �# ����� 1� ��� ��� ��� ����� ���������JM��

�� ������ ���

3��������� ��������� �� P,��� @GGHQ ���1 ��� M��JM�� ������ �������� ���

��������# 41���� �� ������ �� ����� ��M������ �#����� 1���� �� ����#J�� ����#

���(��� �� ���� ��������� �� ���� �� �����J�����5� �� ��� ���� ��# ������

������ # �� ��� ������ ������ �� ���� M�� ������� �# �� �� ���������

����������� :��������J+ �� �� + ��J:�������� ��� ��� ��� ���# �������

4������� ��������#5 �� ��� � ����������� 0�1����� ������ ���# ���� ��$

�������� �� �������� ���� �� ���������J��������� ��� ��� ������� �����

������������ �� ��� �������� �� ����� ����� ����������� � ������ ��� �����

����� ����� �� ��� ����� ��� # ������� 1��� ���� # ��� ��� �#����� ���$

��������� �� ��� ��� ������� �� ��� ����� �� ���� � ������ ������ ����������

4���� ������ ����� �� ��� ����� �# ��� ������5 ���� ����� ����������� �� ���

��������C ��� ��� ��� ��� ������� ���� � 4��������� �� M��5 ������� ����

��� �� �������� �� ��� ��� ��� ���$� �� ��-����� ���� ����� ������� ��

������ ������ ��� 4���� 1��� ���� � ����������5� :�� ����� ��� ���� �� ��� �C

�� ��� 1� ��� � ������ ����� 1���� ����� �������� �� ���� # ��� ��� �

��� �� ��� ���� ������� ��� �� ��� ��� ��� ������ 1� ������ # ��������

Page 77: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 ���������� )-

Peltier Sensor

Controller +_

Slave heat flux

Peltier Display

Material

+_ Controller

Power stage

PowerstageM

aster heat flux

Temperature/ Heat flux sensor

Master tem

perature

Slave tem

perature

Fingertip

+����� F�?C =������1 �� ��� ����� �� ������� �� ����� � �� ��� ��� ����

��1�� �!�� ������� ��� 1��� ��-����� ������� �� ��-����� ���� ������ ��

��� �� ����

:���� ������� �� ������ ������ �#C 4�5 ��� ��������� �������� �� ��� ���$

�� � 4��5 ��� ����� �� ��������� ��� �� �� ��� # 4��� �� �# ������� �5 ��

���������N �� ��� ��� �� ����� ��� ��������� ����� �������� �� ��� ����$

� �������� ��� ������� :�� ��� ��� ��� ��� ��� #C �� 1� ��� ������ #

��-����� ����� �������� ���� ��� ��"��� ����� �� ���� 4�������� �� ��"����

��� 1��� ��� ��� ����� � ��� �� ��� ��� # ������5� 8��� ����� ����� ��

��������� �� M�� ������� �� �������#��� ����� ����� � ��� �� ���� �# �������

��� ��� # �� �������� ����� M�� ������� ������� � ����$ �� ������ �

+���� ����� 2�� ���

:��� ����� �� �����'�� � �� �1�C

7� ������� F�@� 1� ������ ��� ���� ��� �� ������������ �������� �� ������$

� ������ ���� �� ��� 1� ���� � ����� ��� # 4� ��# ����� ���������� ���5�

�� �� � � ����� ������ 1���� �# ����� � ��� ���� ������� ��� ��������

O� ����� ��1 ���� � ��� ���� ����#$���� �� ������#$���� �#����� ����

�� 9��$ ���� �������������� .����� ������ .��� 4�;.�5 ���� � ��� �����$

���� �� M��� :�� ������ ���� � �� �� ���� ��� ���� ����� ������ � � ���������

�� ����� ������������ :��# �� �� ������������ ��� �������� ��# �� ��� ���

���� �� ��� ������ ��� �� ���� �� ��� ���J������ ��� ��� 1������ ��� ����

��� �������� �� ����� ������������ :�� �-���������� �� ��� ���� � �� �������

��������� #�

Page 78: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

0+�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

7� ������� F�A� ����� ���� � �� ���� �� ���� ��������� ���� ���� ��

��� ��������� �� ��� ��������� �� ������ ��� ���� ��� ����� �� ��� �������

��"���� :�� ����� ������( �� ������� �# �� ��� ������ ���1��� ��� �����

4����� ��� #5 �� ��� � �� 4����� ������� �����5�

7� ������� F�F� 1� ����� ��1 ���� ��� ����� ��������� �� �� ��������

��� ������� ����� ��������� ��������#� O� �� � �������� � � ��� �

����� �� 1�� �� ���������� �� ���� � �� ����� ����������� :�� ������ ������

�� ���� �� ���� ���1��(� ������ � ������ ��� �1� ��������� ������� � ���

��� ����� ������ ���� :1� ������ �� ��� � ���� �� ����������� ��������

������ ������ ������ ���1��� ��� �������� ����� �� ��-����� ����� �� =��

����� �� ���� ��� ������� � ������ ��� � ��$ ��� ������������ �� ��� �����

����� �� ���� �� ��� ������ ���� 4����� ����5N ��� ����� ��� �� ���� �� �������

������� M�� ��"�������� ��� ��� �1� ����� ������ ���C ��� ��� ����� ��� ���

������ ����� ����� �� ��� ����� ��� ����� ��� ��� ����� ��� #� :�� ������

� �� �� ���� �� ������ )������� �� #��� �� +���$+��1�� 9��� 9��1��(�

7� ������� F�H� ��������� �� ��������� ����# �� ���� ���������� ���

��� ������� ��� ������ 1��� ����� ������� � ��"��� �� ��������� :��� ����

������� ��� ��� ����� �#����� �� ��� ������ ��� ������ �� ��� ����� �#

����������� ����� ����� ��������� .��� � �� ��� ��� ������� �� ���� ���

�� �� ������� �� ����� ��� # ���������� �� ���� ������ ��� �����

�� ��# �������� � ��� ������ ������!��� �� � ����� ��������� #N ���

������� ���� �� �� ��������� �� ���� ������

'�� #����� � � � �� �"�� �( ���"�������"�� ��� ���

:������ ������ ���� ��� ���� �� �� ���� ���� �� ���� ��� ��� :3. ��� ���

�� �� ���� ��� ��������� 1� �� ���� � ��� # �� ����� # 4�������� �� ���

������5 � � ����� ������ ��� �� �� ���� ��� ������� ���� ��������

:���� �������� �� ��� #�� �� ��� ���� ������� ������� ������ ������ ��

����� �1� ��� ��� �� �� �� �� ���C

?� ��� �� ������ �� ��� � ����$ �� ������ �� ��� �� ���� �� 1��� ����

� ��� # �� � � ����� ������ 4�#�� #C ��������� �� M�� � ����$ ��

������ 5N ���� � ��� � ���� ������ �����# ��� � 4���� ���� �������������

������ �#�������� ����5N

@� ����� � ��������� ��������� ������ �� ��D�� �� 7������ ��� ������ 1� ��

��� � ��� �������� �� ��� ��� #J������ �� ��� �������� ��"��� �� ���

���� �� ��� �� ��� ���� ��� ��������� �� �������# ��� !�����# 1���� �� ���

������������ �� ��� �� ���� ���

+���� �%��&��(�$�� $ &�'�(��

7� ���� �������� 1� ���� ����� �����1 �� ��� ���� �!������ ��������� ��� �����

������� �� ��� :3.� :���� 1� ����� ��� ������ ���� � ��� ��������� �#��$

Page 79: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �������� �� ������ �� ������������ ������ 0�

��� �� M�� � �������� �� ������� �� ���������� :���� ���� � 1�� � �� ��

���� � ��� ��������� �������� ��� ��� �� ���� ���� �� ���� � ��� # ��

� � ����� ������� ����� ���� 1� ������ ��� ��������� ���� �� ��� ����

������������ ���������

� ������� ������ ���� � 4:3.5 �������� �� �� �� � ������������� "�������

��������� �� ������ � ������ #� �� � � ����� # ���1��� �1� ��� 4+����� F�@5�

:�� ��� ����� �� ���� ���� ���������� �� ��� �� ���� � ������ ���� �����

)����� ����� � �� � ���� ����� � �����#C ��� �� �� ����� # ���������

�� ������� �� ��� ����� �� ��� ��"��� 1���� ��������� �� �� �� ������ ���

:��(� �� ��� �� ���� �#��� �-���� ������� ������� ��� "�������� ������

��������� ��-������ ���1��� ��� ��� 1���� � ���# �� �������� ����� ��

����� �� ��� �������� ;� ���� # �� ��� ������ ���������� �� ���� ������� ����� �

�� ��� ��� ��"��� �� ��� �� ��1� 4�� ��� :3. ��5� :��#�� ������ ��# �1�

���� �$���� � ��������� ��-������� � ���� � 84◦)� �� ������� ����������

�� ������ ���� ������ ��-��������

:3.� �� 1��� # ���� ���# �� ��# �������� ���� ����� ���� �'����

�� �����$������������� :3.� �� �� ���� 1���� ��� ��� �� ��������� ������ ��

� ��"��� �� ��!������ &���� #� :3.� �� ���� ����� ����C

?� �� ������� 1���� � ��"��� ����� �� �� ��� �� �� �1 ��� ���$

��� ���������� �� ����� �� �� �������� � ������� �����$

���� P)����� ?ELEQP ��U�'� @GG?QP0���� @GGKQP � ���((�� @GGLQN

@� � ����� $���� ��� # ��� ����� �� ��# �� �� �������� �#�$

���� P8�� �$�����" @GGAQP,��� @GGHQP)������ @GGBQ� ������� # �� ���� ����

1� ���� �� ������ ��� :3. �� ����� �� ��� ��� �� ���� ������� ���� ��

��������� �� �� M���

:�� ��� ��D�� �# �� �� 1���� ������ �!������ ��� �� �� ��� ���� ��������

������� ��� :3.� �� ��� ��������� �� ��� ���� �� ��� :3.� :���� �!������

�� ��� �� ��������� �� ������ � #��� �� ��� � �����$����� �� ���� �-��� ��

��D�� �N ���� �� ������ �� ��� ��� ���� ������� �� ��� :3. ��� ��� � M�����

�� ��� ��� �� ��� �� # �� ��� ����� ������� ��� ����� 1����� ���

7� P*���#(�� @GGKQ� �7)3 ������ � �!��� ��� ������� �� :3. �� ���� ��$

������ 3!��� ��� �������� �� ���������� ��� ��� � �������� ���������� :��� �� �

����������� ��� ��� �� �� [� �������� ������� ������ �� ��� ����� ��� �� ����

�� ��� ���J������ ��� ��� 1������ ��� ���� ��� �������� �� ����� ������������

7� P9��� @GGAQ� �� �� ���� ���1� ��� �� �� ����� � �� �������� ��� ������������� ��

������� ������ ������ 1��� ������$����� ��������$���� �;.� ���� � :�� �$

������ �� ���� ��������� ������$����� ��������$���� ���� ��# 1��� ��� �������

����� 1���� �� ������ �# ��� ��� ��������� ��������

:��� ������� ��� � �������� ���� ����� ���� �� :3.�� O� ����� ���$

���� �#���� ������������ ���� �� ���$ ���� �;.� ���� ��� ���������

������ � O� �� ����� ���� ��� �� ���� ����#$���� ��� ���J������ ����#

Page 80: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

0��� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

�� ���� ��� ���� �� �������� ��� ���������J��� M�1 �� ����� :���� ���� �

���� � �� ����� �#������'� ������ 1� ��� �������� ��!����� �����������

+���� �%��&�-"%�� $�( 0�'�(�

O��� � � ������ ������� M�1� ������� ������� ������� �� �1� ��-����� ���$

������� n−�#� �� p−�#� 4��� +����� F�@5 ��� �� ������� � ��� "������� ��

������� �# ��� ����� ���� �������� �� ��� ��������� �� 1���� ��� ������� �� M�1$

���C ���� �� � �� ��� �� ���� �-���� :�� !�����# �� ��� P ������� �� ���� ��

���� �� �������� �� ��� ������� P)�� 1 ?EHEQP*������� @GGFQC

+����� F�@C )����������� �� �� ���� ����$��������� � ������ 7� ������ �����

� ������ �� ����� # ��������� �� ������ � ������ #� �� �� � � ����� #�

P

t= Pp = π I = α T I 4F�?5

1���� π P/Q �� ��� �� ���� ���D������ α P/·�−1Q ��� �����( ���D������ T P�Q ���

��� ��� ��������� �� I P�Q ��� � ������ �������� 7� � � ������ ������� M�1� ��

����������� ��������� �� ��� ��������� �� ��������� ������� dTdx � ��� 1� ��

������� �� ����� ���� �������� �� ��� ����� C ���� �� ��� :������ �-����

PT = τ IdT

dx4F�@5

1���� τ P/·�−1Q �� ��� :������ ���D����� �� x P�Q ��� ��� ���� �� :��

��������� �� 1���� ��� ��� M�1� ������ ��C ��� ���� �� ��� :������ ���D������ ���

��������� �� 1���� ��� ������� M�1�� �� ��� ��������� �� ��� ��������� ��������

�� ��� ����� ���� ��� �� �� �������� ��� �� ��� � �-���N ���� ������ �� ������

�� �� ������� # ����������� �� ���� ������

7� � � ������ ������� I M�1� �� � �������� ��������� �� ��������� R� ��� ��� �

Page 81: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �������� �� ������ �� ������������ ������ 0�

�-��� �� 1������ �C

Pj = R I2 4F�A5

8����� �� ��� ����������� ��� �� M�1� ���� ��� ��� ���� 4��������� Th5 ��

��� �� � ���� 4��������� Tc5� �����C

Pk = K (Th − Tc) 4F�F5

1���� K �� ��� ����� ����������� :�� ��� ����# �� ��� �� �� ��� �� �

���� 4��� ����#$���� ��� ��� ����#5 ��C

Pc = n

{αTcI ± τI (Th − Tc)

2e− 1

2RI2 −K (Th − Tc)

}4F�H5

1���� e �� ��� ����(���� �� ��� �� ���� �������� �� n ��� ������ �� ����������

:�� ��� ����# �� ��� �� �� ��� ��� ���� 4��� ����#$���� ������ ����#5

��C

Ph = n

{αThI ± τI (Th − Tc)

2e+

12RI2 −K (Th − Tc)

}4F�B5

3!������ 4F�H5 �� 4F�B5 �������� ��� ����#$����

������� �� ��� :3.� ���� � ���� � �� �� �����

�� P.����� ?EKHQP0���� @GGHQP.����� @GGHQP0���# @GGKQP8������ @GGLQN

��� ���������� �� �������� ������� �� ���� ��� ��� 0�1���� �������� �������

�� ��!����� ��� �� $���� ���� ���� �� ������ �� �#��������

+���� ,��"���' &�'�(�

8��� �� ��� ������� ����#$���� ���� �� 1� ����� ��� ��� �#���� ����$

��� �� ��� :3.� �� �� ������� # ��������� �# ��� �� �1��� ��������$���� �;.�

���� P9��� @GGAQC

T (t) = −n∑

i=1

ai T (t− i) +m∑

j=0

bj I (t− j) 4F�K5

1���� ai �� bj �� ������� �������� �� ��� ������� I(t)�O� ����� ��������� � #���� ��������� �� �������� ��� ��������� �� ���

������� �� �������� :�� ��C

ai =p∑

k=0

aikI (t− i)k 4F�L5

bj =q∑

h=0

bjhI (t− j)h 4F�E5

:�� ��� ��� ���������� ��� �� ��� ���$ ���� �;.� ���� C

T (t) = −n∑

i=1

p∑k=0

aikI (t− i)kT (t− i)

+m∑

j=1

q∑h=0

bjhI (t− j)hI (t− j)

4F�?G5

Page 82: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

0!�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

1���� �� ���� ���� �� ��� ��(��1� ������� θC

T (t) = θTϕ (t) 4F�??5

1����

θ = [aik, {i = 1 · · · n, k = 0 · · · p} ;

bjh, {j = 0 · · ·m, h = 0 · · · q}]

�� ��� ������ �� ������� �� ��������� d = n(p+ 1) +m(q + 1)� ��

ϕ(t) =[I(t− i)k T (t− i), {i = 1 · · · n, k = 0 · · · p} ;

I(t− j)h+1, {j = 0 · · ·m, h = 0 · · · q}] ,��� ���������� ������ �� ��������� d� +�� ��� �� ���� ���1��� ��� ��������� T

�� ��� M�� Q� 1� �� ������ � �;.� ���� C

Q(t) = −n∑

i=1

ci Q (t− i) +m∑

j=0

dj T (t− j) 4F�?@5

1���� ci {i = 1 · · · n} �� dj {j = 0 · · ·m} �� ��� ���� ������� �� �� ����������

Currentamplifiers

dSPACEControlPanel

Voltageamplifiers

User device

Heat flux/ Temperature sensors

Active probePeltierpumps

+����� F�AC .����J� �� ����� �� ������� �����

!1�1�1� �* ������� � ���

+����� F�A ���1� ��� ��������� ���� �� ��� ����� �� ������� �#����� :��

����� �� ��� � �� ��� ������� �� ������ � ����� ��� :3. ���� .3*)=;

)���� �� ��������� ?H��×?H��×A�@��� 3�� :3. �� � ���� � �� ��������

1��� ���� ����� �����������# �� ��� ���� �� �� ��� M�� ������ 41��� ����������#

Page 83: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �������� �� ������ �� ������������ ������ 0�

�� 1.24 [μv/W/m2]5 ��� ���������� :$�#� ��������� � 41��� ����������# ��

39 μv/K5� �� ��� ����� ����

+��� ��������� ��������� ��������� � ���������� �� ��� � ����

����� � ��� �������� ��� ��������� ���� ��������� � �� ��� �� ����������$

1�� ���$��� � �� �����

O��� M�� ������������ ����� ���� ����� ������ ���1��� ��� M�� ������

�� ��� ����������� ����� �� ������ �� �������� ���� �� � O������ ���� �����

������ ��� M�1 �� ��������� :��� ����� ���� ��� �� M�1 ����� ��� ������

������ �� ������� ��� ������ ��� ����������� :��������� ��� � �������� �� ���

�� �� ����� ��� ������ �� ��� ���� ������ �������� ��� ���� �� �(�� ��

������ ���� ����� ������� +�� ��� ������ �� ����� ����� �� ���� �� �����

�� ������� ��� ������ ��������� � ��� ������ ������ �� ��� :3.�

)������ � ����� �� ���� ��� ������� ��� :3.�� /� ��� � ����� �� ���� ���

��� M��J��������� ������� ���� �N ������� ������ ��� ������� ������� �� ���

������� 7� ����� �� ������ ��� ������� ������� ��# �� ������� ��� ������� ���������

�� M�� ���� � �� � ����� ����� 2nd$����� �1$�� ����� � ���� :�� �#���� ��

������ �� �� �� $���� �� � ��)3 ??GF )����� ����

+���+ ��0 0�'�(� �'��� 9$�� ��

!1�1!1� ������, ���� �� ��� �� ����>������ ��� ������

3!������ 4F�H5 �� 4F�B5 �� �� �� ��1������C{Pc = θc1TcI + θc2I

2 + θc3Tc + θc4I + θc5 = θTc ϕc

Ph = θh1ThI + θh2I2 + θh3Th + θh4I + θh5 = θT

hϕh4F�?A5

1���

ϕh/c =[Th/cI, I

2, Th/c, I, 1]T

����� ��� ������ ������� �� θc/h ��� ��(��1� ��������

.��� � ����� �# �!������ 4F�H5 �� 4F�B5 �� ���� ��������� �� ��� �������

�� �� ��������� O� ����� ���� � ���� ��� ��� ���� �� �� ��������C{Ph/c = θT

h/cϕh/c 4F�?F5

3�������� 1��� N = 14 �� ��-����� ������� � ��� �� ��� ������

P−1.5��+1.5�Q� �� �� �� ��� �� ����������� 4�������� ��������� �� M��5

��� � ������ ��� ����#$���� ������� �� ��� ������� :�� � ������ �� ��� �������

θh/c �� �� ���������� �# �� ���� ��� �� �1��� ������� �����'���� ��� ��

1����C

θh/c = arg minθh/c

{N∑

t=1

[Ph/c (t) − Ph/c (t)

]2}4F�?H5

1���� N ������� ��� ����� �� ��� ���������� �������� 2���� ��� ���� *���

!��� .����� 4* .5 1� ���C{θh/c =

(ΦT

h/cΦh/c

)−1ΦT

h/cPh/c 4F�?B5

Page 84: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

0)�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

1����C

Φh/c =[ϕh/c(i), i = 1 · · ·N ]

�� ���������� �������� :�� �������� ��� ���J������ ����# �# ��� ���������

���� ������ ��� �� ���������� 4��� +����� F�F �� +����� F�H5� :�� ��������

������� �� ����� �� �� � ��? �� ��� ������

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.60.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0.22

Current (A)

Hea

ting

capa

city

(W

)

+����� F�FC 3������� 4 ���5 �� ������� 4�����5 ��� ����#�

−1.6 −1.4 −1.2 −1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2−0.55

−0.5

−0.45

−0.4

−0.35

−0.3

−0.25

−0.2

−0.15

−0.1

−0.05

Current (A)

Coo

ling

capa

city

(W

)

+����� F�HC 3������� 4 ���5 �� ������� 4�����5 ��� ��� ����#�

!1�1!1� ������, ���� �� ��� "�� �� ��� ��� �� �����

�� ���$ �� ��������� �� �������� ����� ������ ;���� 8���# �!�����

4�;8 5 ���� ��������� 1���� ����� ���� 1��� ���� � � ����� �� ��

Page 85: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �������� �� ������ �� ������������ ������ 00

� 0.01���� :�� ��� ��������� �� �� �'�� 1��� ��� �1� :3.�� :�� �������

�� ��� ���� �!����� 4F�?G5 �� ���������� �# �� ���� ��� �� �1��� �������

�����'���� ��� ��C

θLS = arg minθ

{M∑

t=n

[T (t) − T (t)

]2}4F�?K5

1���� θLS �� T �� ��� �������� ������� �� ��� ��������� ��������� #�

M = 10000� :�� * . ������� �� �� �����

θLS =(ΦT Φ

)−1ΦTY

1���� Y = {T (t) , t = n · · ·M}�:�� ���� ������� �����'���� ��� �� �� ������� �# ����� ��� ;��������

*��� !��� .����� 4;* .5C

θ (t) = θ (t− 1) +K (t− 1)ϕ (t) ε (t)

θ (t) �� ��� �������� ������ � t� K(t) ��� � �� ����� ���� �� e(t) ��� ����$����� ����� ������ �C

e (t) =y (t) − θ (t− 1)ϕ (t)

1 + ϕ (t)T K (t− 1)ϕ (t)

:�� � �� ��� ���� �� ������� � �� �1�C

K (t) =1λ1

[K (t− 1) − K (t− 1)ϕ (t)ϕ (t)T K (t− 1)

λ1λ2

+ ϕ (t)T K (t− 1)ϕ (t)

]

λ1 �� λ2 �� ��� ������ ������� K(0) ��� ����� ����� ��� 4��M������ ��� ���$

�������� �������� �� ��� �������5�

+����� F�B � ������� ��� ������� :3. ��������� ������ �� ��� ��������

���������� ��� ��������� ���� �� ��� n = p = m = q = 3� 7� ��� 1���� ����

��� ����� ���1��� �� �� �������� ���������� ������ 0.3◦)� :�� ��������

������� �� ����� �� �� � ��A �� ��� ������

!1�1!1� ������, ���� �� ��� ��� �� ���>@* ��� �� �����

:�� ���������� ��!������ �������� �� ��� ������� ������� �� �� ���� ��� ���

������������ �� ��� ������� �� ��� ���������JM�� ���� � :�� * . �������

�� ���� �� ��� ��� ���� �� ������ +����� F�K � ������� ��� ������� :3. M��

������ �� ��� �������� ��� �# ��� ��������� ���� 1��� n = m = 3� :��

������� ���� �� ���1 ���� ��������� �� ��� �� M�� ���� �� ��� �������

���������� �� ��� ���������� 7� ��� 1���� ���� ��� ����� ���1��� ��� �� ��

�������� M�� ������ G�GG@HO� :�� �������� ������� �� ����� �� �� � ��@

�� ��� ������ :�� :3. �� �� ���� � ����� ��� # ����� �� ��� ����

������� �� � � ����� ������ �� ������ ������ ����� �������� :�� �� �1��� 1�

���������� �� ��������� ������ ��� ��� ��� ������ ���� ���� ����� 1�� �������

������ ��������� ���� � �� �� ���(�� �# ��� �1 ��� ������ ����

Page 86: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

04�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

0 20 40 60 80 100−20

−15

−10

−5

0

5

10

Time (sec)

Tem

pera

ture

(°C

)

0 20 40 60 80 100−15

−10

−5

0

5

10

Time (sec)

Tem

pera

ture

(°C

)

+����� F�BC 3������� 4�����5 �� ������� 4�� ��5 ��������� �� ��� :3. 7

4��5 �� 77 4������5�

'�� ���"��� 1������� 2���� � 1� ��"3#���"��� ���3

��"�� "� .�������� (�" �����"��� �� ���������� �

+���� ,� �$ "(� �/ �%� "��"���' �""���$%

O� ����� ����� ������( ���� �� ��1 �� ��� ������ ������ ���1��� ���

����� ���� �� ��� � �� ���� �� �� �������� :�� ��������� ��� ����� �� ���

� ����� �� ��� ��� �� �#���� �� ���� �� �� �� ��������� ��� ���� ��� ��������

����� �� ��� ������ ��"���� 7� ���� ������ ������� ��� � �� ������ �� �(�� ��

���( ��� �������� ��������� �� ��� �������� ������ 1�� � ��� ����� ������

�� �(�� �� ���( ��� �������� ��������� �� ��� ������ ��"���� :�� �����

�������� ���� ��� �� ���� ��� ����� ��������� �� ����� ������������ �� ���

������ ������� ��"����

7� ���� ����� 1� ������ ��� ����� ������� �!������ ���1��� �1� �#

Page 87: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 "���� � #���$ % . ��� �� #������� ���� � "�� �� �������� ���� ��� "��� ������ ( �� ����� 0-

0 20 40 60 80 100

0.1

0.05

0

0.05

0.1

0.15

Time (sec)

Hea

t flu

x (W

)

0 20 40 60 80 100

0.1

0.05

0

0.05

0.1

0.15

Time (sec)

Hea

t flu

x (W

)

+����� F�KC 3������� 4�����5 �� ������� 4�� ��5 ����� M�� �� ��� :3. 7 4�5

�� 77 4������5�

����� � �� ������ 1��� ��-����� ����� �������� �� ����� ����������� O�

�� ������ ��� �������� ��� ��� ����� �� ����� ��������� ��������� ����

�� ��� ����� ������� �!������ �� ��� ��������� # ��������� :3. ���� ��

:���� 1� ������ ��� ����� �� ��� ��� ��� ������ ���1��� ��� ����� ��

��� � �� 1��� M�� ����$���1�� ������ ����� ��������� ���������� :���� 1�

������ ��� ��������� ���� �� ������� ���� ��� �� ��������� �� ��� �� ���

������ �� ��� ��-����� ����� � �� ������� ��� ����� ������( �����������

7� ��� ����� �#����� ��� :3. �� ���� � ����� ��� # �� ����� �� ���

�������� ����� 1���� �� ������ �� �������� �� ��� �������� ��������� �� ���

M�� �� ��� ������� ��"���� 7� ��� � �� ��� ��� :3. �� ���� �� ��� ��� �������

��"��� � ������ ����N �� �� ������ �������� �� ��� �������� ��������� ��

��� M�� ��������� � ��� �������� ������ ��� +����� F�A� 7� ���� 1#� 1� ������

�� ��� ������ ���1��� ��� ����� �� ��� � �� ����� ��� ��������� �� ����

�������� �� ��� � 1# ��� ����� ��������� ���������� �� ���� ������

Page 88: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

4+�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

Slave Peltier

Control law andpower stage

Master Peltier

Remote object

Temperatureand flux

sensingControl law and

power stage

+����� F�LC =������1 �� ��� ����� �� ��������

+���� � &"( 9�' �%��&�( �����/�� �@��� ���

O��� �1� ��"���� �� ��-����� ����� � 1��� ��-����� ����� ���������� T1i ��

T2i ��������� # ��� �� ������� +����� F�E� ��� ��������� ��� ����� ������ ���

�������� ������ ���� ��� ?, ���������� ��� ������� ������� �� �� ��������

����� +�������� 1 P7������ @GGBQ � �� �1�C

∂Tk(x, t)∂t

= αk∂2Tk(x, t)

∂x24F�?L5

1���� ��� ����� k ����� ��� ��� ����� 1 �� 2� αk = λk/ρkck �� ��� �����

��-������#� λk �� ��� ����� �����������#� ρk �� ��� ��� ������# �� ck �� ���

������ ����

+����� F�EC :���� ������ ���� ����

:�� ����� ���������� ��C

T1(0, t) = T1i 4F�?E5

T2(0, t) = T2i 4F�@G5

Page 89: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 "���� � #���$ % . ��� �� #������� ���� � "�� �� �������� ���� ��� "��� ������ ( �� ����� 4�

�� ��� ������# ���������� ��C

λ1∂T1(0, t)∂x

= λ2∂T2(0, t)∂x

4F�@?5

T1(0, t) = T2(0, t) 4F�@@5

� ���� ��������� �� M�� ������ �� ��� ���� ���1��� ��� �1� ����� �� :��

������ �� ������� �� �1� � � ����� #��� ��� ����� ��� :$�#� ������$

��� �� :�� ������ �� ������� � ���� 1��� ��������� �� ?H��×?H��×F@Gμ���� ������ �� ��� �� ����(����� ��� ����� ������� 1����� ��� ������ ������� �#

�� ������ �� �� ���� �� ������������ :�� ��� ���������� 1� ������� ���

T1

T2

e x 0

+����� F�?GC :�������� ��� ����� ������ ��� �������

��������� �� ��� �� ��� ����� �� ������� ��� �� ��� 1���� ����� � :��

!�����# �� ��� Q POQ ������ �� �� ���� �# ��� ����� �� ������ �#C

Q = ρk vkck∂Tk(x, t)

∂t4F�@A5

1���� vk �� ��� �� ��� �� ��� ����� � :�� ��� ������� � ��� ���� �� ��� ���$

��� �� �� �!� ��� ��� x ���� ϕx = ϕx+dx� �� ��� ��������� �!�����

������� P)�� 1 ?EHEQC

α∂2T (x, t)∂x2

= 0 4F�@F5

=�� ����� �� ����� �� T (x) = c1x + c2� 1��� ��� ���� ���������� Tx=0 = T1 ��

Tx=e = T2 1���� e �� ��� ������ �� ����(����� 1� ���C

T (x) = T1 − x

e(T1 − T2) 4F�@H5

:�� ��� � �� ��� ��������� ��� ����� �� ���� �� ������ �� ��� ������� �����$

���� x� ���� ��� ��������� � �� ����� � ��� ������ �� ��� ������� ��� ���������

�� � �� ��� ��� x = e/2 C

Te/2 = (T1 + T2)/2 4F�@B5

Page 90: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

4��� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

:�� M�� ��� ����� ��C

Q =λS(T1 − T2)

e=

(T1 − T2)e/λS

4F�@K5

.(��� � ��# 1��� =���� 1 �� � ��������#� ��� ��-������ (T1 − T2) ���1����1� ����� ����� �� ��� ����� ������ ��������� M�� Q ���1��� ����� �1� ������

:��� �� �!��� ��� �� � � ������ ������ ��-������ ��� �� ��� �1� ���� ��

���������� O� � ����� ��������� Rth ��� !�����# eλS � 2���� ��� ��M����� ��

��� ��������� ��-������ (T1 − T2)� ��� M�� �������� ��� ��������� �� ��� �� �

����� �� ��� ������ �� ��#��� �� ���� �!�� �������

:(��� ���� ������ ��� ������ ������ �� ��� :3. ��������� ���� �� ���

��������� ��� ����� �� ��� ������ �� ��� ���� ��� ������ ��"���� �� ��

�������� ����� ��� �� �1��� ���������C

T (h) = 2 T (m) − T (m)p 4F�@L5

T (r) = 2 T (s) − T (s)p 4F�@E5

1���� ��� ���� � T(m,s)p ���� � ��� �������� ��������� �� ��� :3.� �����

��� ��������� ���� � �� �!����� 4F�?G5� T (m,s) ��� ������ ��������� ����� ���

T (h,r) ������ ��� ��������� ��� ������ �������� ��� ���� ���� ������ (h) �������� ���� ��� ��"��� (r)�

+���� < (�����( $�����((�� &"(�&����� ��

!1�1�1� "�� �� ��� ������

� �#�� :3. ��������� ������ �� ���� �7, ��������� � ������ ��� �7, ���$

��� �� �� ����� � �� ��-��� ���� ��������� �� ��� ������ ��������� ����������

:�� ��-������ ���� ������ �� ������ ��� ������J��� ��� ��� �� ��� :3.

�� �������� ���� ��� ��N ��� ����� ���������� �� �� �������� # ����� � ��� ���

��������� �������� � �� �� ��� ��� �� � ���� ������� :�� M�� ������ ����

�-��� � � ���� �������� �� ��� ��-������ ���� ������ �� ������� ������ #

��� ������J��� ��� ��� �� ��� :3. �� ���� ��� ����� �� ��� ����� ������

���������� �� ������������

:�� �7, ������ �� �������� ����� ��� M�� ������ ������� # �� ��� ��� �����$

���� ���� 1��� ��� ������ ������ � �� �1�C

u(t) = kp e(t) + ki

∫e(t) dt+ kQ Q 4F�AG5

1���� kp �� ki �� ��������� # ��� �������� �� ������ ����� e(t) �� ���

��������� ������ �� kQ ��� M�� ������ :�� ��� �� ��� M�� ���� �-������ #

������� 1���� ��� ��������� �� ����� �� �1� ����$���1�� ������ �� ���

�� ���� ������ P*��' ?EEFQ� O� ��� �� �������� �� �� ������� � ����� ����

������ �� ���� �� ��� ������ :3.�� �;.� ���� 4��� ������ )5� 0�1�����

��� ������� ���� � ���1� ��� ������� �� ��� ��������� ���������� :��� ����$

���� � ������� ������� �������� �������� �� M�� ��������� ��� �� �������� ���

Page 91: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 "���� � #���$ % . ��� �� #������� ���� � "�� �� �������� ���� ��� "��� ������ ( �� ����� 4�

��������� :��������� 1� ��� �� # �7, ������ �� �� ������ ��� :3. ���������

�� ��� �����������

!1�1�1� .�� ��� � ��� �� ��� ������

O� ��� ���������J��������� �� ��� ��� ��� ���1��� ��� ����� �� ���

� �� 1��� M�� ����$���1�� ������ � ��������� ����� +����� F�?? ���1� �����

���1 �� ��� �� ��� ������ ��C :�� ������ 1� ��� ���� ��� ����� (m) �� ���

Active

sensing

Rem

ote temperature

Thermal

display

+_

Powerstage

Powerstage

Master tem

peratureFingertip

FingerTemperature

Observer

Material Temperature

Observer

Master siteSlave site

_+

Material

Slave heat flux Master heat flux

+ ++ +PI Controller PI Controller

+����� F�??C =��� �� ��� ������ �� �� ��� ����� �� ��������

� �� (s) �� ������� �� ��� * �� ������ � �� �1�C

u(m) =

{k(m)

p +k

(m)i

s

}(T (r) − T (m)

p ) + k(m)Q Q(s) 4F�A?5

u(s) =

{k(s)

p +k

(s)i

s

}(T (h) − T (s)

p ) + k(s)Q Q(m) 4F�A@5

1���� u(m,s) ������ ��� ������ ������ T(m,s)p ��� �������� :3. ����������

T (h,r) ������ ��� �������� ��������� ��� ��� ���� ������ (h) �� ��� ������

��"��� (r) �� 4F�@E5 � Q(m,s) �� ��� ������� M��� k(m,s)p � k

(m,s)i �� k

(m,s)Q �� ���

�������� � ��� ������ �� ��� ����$���1�� ��� ������� ��������� #�

Page 92: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

4!�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

!1�1�1� �* ������� � ������ �� ��������

7� ���� ���������� ��"���� ��� �� ������� ���� � 1��� �� ���� � ������

��"���� �� ������ 1��� ��� � �� ��� :�� ������ �� ��� ��"���� �� ���������� ��

������ ��������� �� ������ ����� ����� ������ ��������� 1��� �������

������� ������ :�� ��������� ������ �� ��� ��� �� ������ 1��� 1��� ��

������ � ��(� �� ���1� �� ��� +����� F�?@� :�� ������ ������ ����� ����

���(��� �� ��������� ���1��� ��� ����� �� ��� � �� ���� :�� ������

�� ���� ��������� �� ��������� ��� �� M�� ������ �� ��� � �� �� 1���

��� ������ �� ���� ������ 9��� ��� ��� ��� ��������� ��"��� ��������� ��

��������� ����� ��� �������� ������ 1���� ��� �� ���� ����� ����������

0 50 100 150 20025

26

27

28

29

30

31

32

time (sec)

tem

pera

ture

(C

°)

operatorslave

wood

aluminium

contact start

0 50 100 150 20022

23

24

25

26

27

28

time (sec)

tem

pera

ture

(C

°)

objectmaster

wood

aluminium

contact instant

+����� F�?@C �� �� ���� ��������� ������ �� 1��� ��� �������� ����� �����$

���� ������ ����������� ������ 4��5� .���� �� ���� ��������� ������ �� 1���

��� �������� ��������� �� ������� ��"���� 4������5�

.���� � 1��� ��� ����� �����������# �� ����� �� �� ����� �� �����������

������ �� ��"��� ����� �� �� ����� �����������#� ����� # �� ��� ��� ��

����������� ������ 4�� �� �� ����� ������ �� ��� �����5� :��� �����$

������ ���������# �������� � �� ��� ��� �� ����������� ������ 1��� ��

Page 93: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� 4�

��"����� .���� � 1��� �� ���� # ���� � ��� �����������#� ���� � 1��� �� �/)

�� ��D�� � �� ������������ :��� �� ���� ���� ��� ���� ��� �� �� � �������� �������

:�� ��� ��� ��� ����� ������ ��������� ��� ������� ����� ������� ��

��� � �� ������ ��������� ��� ����� ����� ������� ������� ��� ����� �����$

����� �� ��� �� ��� �� ������� ��������# ����

0�1����� ��� ��������� ��������� �������� �� ��M������ �# ��� ���������

�� ����� ��������� ���1��� ��� ����� �� ��� ����� ��� # �� ��� �����

�� ���1��� ��� ������ ��"��� �� ��� ������ ���� �� ��� ����� ���� ��� �� ���

�������� ������ ����������� 7� �������� ��� ����� �#���� ������� �� ���

����� �� �� �� ��� ���� �� ��� ����������

'�' ���"��� -����� (�" �����"��� �� ����� � 4� "��

!�� ��5����� � � $��� 1� � 6� �"����

:� �������� ��� �( �� ���������� ���������� ��� ����� �������� �� ��� ���$

��� ���������� ���(�� �� ��� ������� �������� 1� ����� ��1 ���� ����

�� ������ ������!�� ��� ����� ��������� �� �� �������� 1���� ������� ����$

����#N �� ��� � �������� � � ��� # � ����� �� 1�� �� ���������� �� ���� �

������ ����� ����������� :��� ������!�� ���������� �� ���� �� ����� 1#� ���

����� ���������� ��� ������ 1��� ����� �� � ������ ������� ������ ��

����� ��"����

+����� ��� �� ���������� �� �������� ����� ��-����� ����� � ��������'��

�# ����� ������� � ����� ��������� :��� ��� �� ���������� �������� �� �� ����

�� � ��� ���(� :���� �# ������� ��������� ������� ���1��� ��� ��� ���(

�� ��� ����� �� 1� ������ ��� M�� ��� ������ ������ ������� 3�� ��������� ��

������ ����� ������ 8��� �� ���� ��� �� ���������� 1� ��� � ����� 1����

����� �� ���� �� ���� �� � ���� ����� ��������� ���� �� :�� �����

����������� �� �������� ����� ����� �������� � #��� 4�)�5 �������� ��

����$���1�� ���� ���1��( 4+995N ��� �� � �� �� �������# 1���� ����� �� ��� #

�� ������ 1��� ��� ��� ���(� ������� ��� �� ���������� �� �������� �� ������ ���

��� ������� ������� ���� ���� ���� ���� ��� ����� �������� ��� ����� �

���� �� ��� ���� ��� �� ����������� ���� ������ 1��� �(�� �� ������� �� ����

��� �� ����������� :�� M�� ��� ����� ������ ������ �� �������� ��� ��� �����

�� ��� ����� � )� ����� �� 4��� �����5 �� ���� �� ���� ��� �� +99�

:��� ��� �� +99 1�� � �� � ���� �������� � �� ��� ������� ��� ���� ����

M�� ������ �� ���� �� ����� ����������

:�� �� ��� �� ���������� �������� �� �� ����� ��� ���� ����� �� ��������

�#����� :�� ������ # ����� ����� �� ��������� ���(� �� ��� ������ �����

��������� ���� �� :���� ���� �� ��� ��������� ���� ������ ���� ��� �������

M�� �� �������� �� �����#�� ���������� # �� 4�5 ��� ����� ��� # ������ ��� ��

����� �� �� ���� �� ����� ����� �������� ���� �� M�� ������ �� �� 4��5 ���

�� ����� ������ ���� 4����� ����� ������5 ������ ��� �� ����� �� �� ���� ���

���� ����� ����� ��M����� �� ��� ����� ��"����� ��������

Page 94: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

4)�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

+�+�� ,��"���' �%��&�( ��(�"�����$� $�����((��

:���� �� �������� ����� �� ��� ��� ��� �� � �D����� ������ ��� �� �����

�� �� ��� � �� �� ������ =�� ��� �� �� ����� ��� # � �� �1�C ����� �� ��

��D�� � �� ������ � ����� ����� ���� ����� ��������� ����� �������� ���$

� � �� ����� �� �# ���� ����������� ��� �#����� 1� 1� �(� ��� �� �# �����

����� ���� �� ��� # �������# ��� ����� � :���� ��� �� ��� ����� ��� ���

�� �������� �� ��� ��������� ������� �� ��� ����� ������� ����� ���� � ����

��� ����� ���� � ���� �� ��� ���� $���� ��������� �� ��� ��������� ����� �

7� ���� ������� ��� ����� ������ 1� ��� �������# �� � ��� �� �� (�� �����

�� ����� ��� ������������ �� ��� ���� �� ����� ��� ������� ������� �������$

��� #� :�� ����� �� ��� ������ �� ��������� �� M�� �������� ��� �� ���� �

������� ��"�������� ��� ��� ����� ��� # ������ ��� :� �� ����� ���� �������

1� ������ �� ��������� ���������� �� ��� ��� ������� ��� ������ 1��� ��$

����� ������� ����� ��"���� ��������'�� �# ��-����� ����� �������� :����

��"���� �� ���� � ��������� �� ��� :���� ����������� �� �� ����� �� �����

�� ��� � ��1 ����� �# ��������� ��� M�� �� ��������� ��� ����� ��� ���

����� � ������� ����� ���� �� ���� ��� ���������� �� ������ ���1��� ��� �$

���� �� �� �� ��� ����� ������� ������� �� ��� ������ ����� ��������

����� ������ ��� �� ��� � ��� (��1 ���� �� ������ ����� � ����� �� ��

������������� +��� ���� ���� �� ���1� ��� ���������� ����� �� ���� �� ����

� ������ 1���� ����� �� ��� ������������ �� ��� ����� �� ��� ������ ����� :���

������ �(�� �� � ���� � ��� ����� �� ������� �# ��� ������ ����� �����

O��� ��� ����� �� ���������� ���� $���� ���� � �� ������� ��� ���� ��� ��$

���� ����� ���� �� ��� ��� ����� ��� #� 7� �������� ��� ������ ���� ����

��� ����� ��������� � ���1��� ��� ������ ������� �� ��� ������ �����

����� � �� ���������� ������� �# ��� � ������� �������� ������� �� ���� ��

����� �� ������ ������ �� �� ������ ��� ������ ��� �������

+�+�� 0�'�( �!

�� ������� # ������ 1��� �1� ��"���� ����� ��-����� ����� � ��J�� ��-�����

����� ���������� �� �� �� ������� ��� ����������� ��� \����� ��� ������ ��

4�� ��� ��������5\ ��� � �� ���������� :��� ��������� ������� �� ��� �� ��

���� ������ #N �� �� ��1���� ��������� �� 1�� �� (��1� � ��� ����� ������

���������� :�� ����� ���������� ���1��� ��� ����� �� ����� ������� �����

�� ���� # ������ �# ��� ���������� ���������� ��������� �� P0� @GGB�Q� ��� Q

�� �������� ����� ��� �������� �# ���������� �� M�1� ������� ����� ������

��������� � �� �1�C

Q (t) =T2,i − T1,i

Rcexp(α1ψ

2t)����[ψ√α1t]

4F�AA5

1���� ψ �� ����� �#C

ψ =1λ1

[1 +

√β1

β2

]

Page 95: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� 40

1���� ����� (k = 1) ����� ��� ��� ������� �� (k = 2) ����� ��� ��� �����

������� T�,i �� ��� ����� ���������� Rc �� ��� ����� ������ ��������� ��

βk =√λkρkck �� ��� ����� �-������#�

:��� �!����� ���1� ��� ��� M�� ��������� ������ ������� ������ �� ���

����� �������� �� ���� ��� ������� �� ��� ����� � :��� M�� �� �� ��$

������ �� ��� ����� ��������� � ���1��� ��� ����� �� ��� ����� � 7�

��� ������� ����� �� �� ��� ���� �'�� �# �������� ��� M���� �# ���� �����

��������� ��

:�� ��������� �� ������ ��������� �� ��� # ��� �� ������ ��������� ��$

����� P7������ @GGBQ� :��������� ��� ������� �� ��� �� ���������� ����� ���

��� ������ �� �� �� ���������� ��J�� ���������� ������� ����� ����� �

��������� 4��5� :�� ������ ��������� �# �� �1���� �# ��������� ������� �

��� ��������� �� �� �# �� ������ � �������� M��� �� ��� ����� ���������$

��#� � �����$���� ����� ������ �� �������� ������ �� ����� �� ��# �� � ���

��� ��� # ��� ����������� 1��� ����� 1���� ����� �����������# �� � ���� �

HG ����� ��� �� ��� �� P����� @GG?Q� � ������ �������� ��� ���� ���� ��� ���

��������� Rc P>�������� ?EL@QP>�������� ?EEKQP ��" @GGAQPI� @GGHQP0� @GGB�Q�

��� ���� �� �� � ���� �� �� ����� ������� ��������� # P,���� ?EELQ� :�� ����$

� ������ ��������� �� �������� �� ����� �� ������� � �������#��� � ��

������ ��������� .��� ���� � �� ������� �� ������� F�H�?�

+�+�� 0���� �( �'��� 9$�� �� ��' 1��� �(�4 >������ ��

:1� ������ �� ����������� ���� ������ ����� ����������C ��� ���� ��� �� ���� ��

�������� �� �� � ���� ��� ����� ������������ ���� �� :�� ������ ��� �1�

��� ��������� �� ��� ������� ����� ���� �� �� �� ���(�� �# ��� � ����$ ��

������ ��� �� ���� �������� ���� ��-����� ����� � �� �� ������ :���� ����� �

�� ��������'�� �# ��-����� ����� �������� �� �!� �� ����

:� ��� � ��� ���� ������ 4��� +�����F�?A5� 1���� �� ���� ��� ������� ��� �$

���� ������������ � ��� 1� ��� ��� ����� 1��� ��� ����� � �� ����� ��� ����

��������� �� ������� ����� ������� ����������� �� ����� ��� ����� �����$

���� �� ��� ����� � :���� ��� :3. �� ����� ���� ��� ��������� ������ ?G◦)���� ��� ��� �� ��� �� �� 4���� ���������� �� ��� ����� ��-������ ���1���

��� ���������� �� ��� ������� �� ��� �� ��� �� ��5� +�� ��� ����������

��� M�� ���� �� �������� ��� ��� ������� ������� ���� ��� ���� ������� �� ������

���1��� ��� � �� ��� ����� � :���� ��� �������� �� �� � ������ :� �(�

���� ������� �� �$��������� �� �� ��� �)� �� +99 ������

!1!1�1� /�( (��������

������ )������� �� #��� 4�)�5 �� ������ # ���� ������!�� ��� ��������

�� ��������� �� ��������� ����� ����������� *�� xi �� ��� �������� �� ���

�� � i� N ��� ��'� 4����� ��#5 �� ��� ������ ���� �� M + 1 ��� ����� �� ���

Page 96: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

44�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

+����� F�?AC +���� ����� ��� ���� ��� ������� ��� ����� ������������ � ���

�� �� ��� +����� ��� ����� ���� �� ������� � P8���� ?EEHQC

xm(t) =1N

N∑i=1

xi(t) t = 0, · · · ,M 4F�AF5

����� ��� ����� �� ��������� ���� ��� ������ ��� ��� �� yi(t) = xi(t)− xm(t)�:�� ������� �� �� �������� �� ��� �� �1��� ����� ����C

Y(M+1)×N (t) = [y1(t), · · · , yi(t), · · · , yN (t)] t = 0 · · ·M 4F�AH5

*�� A = 1√NY � 1� ��� ��� ��1 �������� ��� � �� �1�C

φi =1√λiAνT

i 4F�AB5

1���� λi �� ��� ������ ��� �� νi �� ��� ������������ ����������� �� ��� �����$

��� ����� C = ATA� +�� ��� ����������� ��� ��"������ �� Y �� ��� ���

Φ = [φ1, · · · , φi, · · · , φN ]� �����ui = yT

i Φ 4F�AK5

ui �� ���� ��� ��1 ������������ �� ��� �� � i�

!1!1�1� #AA (��������

+99 1��� ��� ������ #�� �� ���� 4��� +����� F�?F5� :�� ������ �� ������� ��

��� ���� #�� �� ������ �� �� ��� ��������� �� ��� ���� ������� �� ��� ������

Page 97: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� 4-

�� ������� �� ��� ����� #�� �� �!� �� ��� ������ �� � ���� 4�����5� ������

�������� ��������� �� ���� P0���' ?EE?QP8���� ?EEHQ�

u

wjk wij

z

+����� F�?FC +������1�� 9��� 9��1��(�

:�� ��� �!���� ����� ��������� ���������� ��� ��'� �� ��� ����� �� �� ��(

������C

E =1

2N

N∑k=1

No∑p=1

[dp

k − zpk

]24F�AL5

1���� dpk �� ��� ������� ����� ��� ���� k 1��� ����� p �� � ���� zp

k �� ���

��� ����� �� No �� ��� ������ �� ������� :�� ��"������ ������ ������� ��

�� �������� ���� ����� �# �������� ��� ������ 1������� 7� ���� 1��(� 1� ���

��� 1� $(��1� *��������$.�!���� �� �� :�� ��1 1����� �� ���������� �# ���

������ ������� � �� �1�C

wt+1 = wt − (H + λ��� [H])−1 Jε(wt)

4F�AE5

1���� λ �� ������� ���� J = ∇z (t) �� ��� ������ ����� ��� ������� ����

���������� �� ��� ���1��( ������ 1��� ������ �� ��� 1������ w� ε(wt)

= [d (t) − z (t)]�� ��� ����� �� ��� ������� 1������ �� H �� ��� 0����� ������ 2���� ���� �����

����� ��� ������ ������� �� �������� ������ 7� ��� ��1����� ��������� #

�������� �� ��������� ���� ������� � �� ������ ��� ��� ���� ���1��(��

:��������� 1� ��� ��� ����� ������� ��������� �� ��� 0����� ����� �# H =JJT �

+�� ��� ���� ��� ������ ������ 4��� +����� F�?H5� ���������� 1��� ��������

1��� ��� ������� 8����� ��� ���������� ��� ���������� �� ��� ����� �������

�� ��� ���"��� �� ��� �� ��� ����� 1��� �������� ��"���� 1��� ����������

�� ������ �� (�� ����� ����� ������� �� ��� ����� �� �� # ����� ��

109 ������� # � ��� ���� ������� �� ������ �� ����� �� ��� ���� � ������

������ �� ����� :�� �������� M�� �� �������� ������ BG���� � �� � ��� � ��

�������� �� +������ F�?B �� F�?K� :�� ��-������ ���1��� ��� M�� ��� �� �� ���

��������� ��� �� �� ��� ����� ��� � �� #� :�� ��-������ ���1��� ���

M�� ��� �� �� ��� ��������� ��� �� �� ����� 9��� ��� ��� ���������

Page 98: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

-+�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

+����� F�?HC ����� ����� ��� ���� ��� ��� ��� �� ��������� � ���

0 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubber WoodSteel

+����� F�?BC :���� ��� M�� �������� ������ �� ������ ���1��� ����� ��

����� ��

������� �� �������� # �������� �� ��� ����� �-������# �� ��� ����� � � ���

������ �� ��� �������� M���

:�� ��������� �� ��� � ��������� � �� ������ �� ��� ����$ ����� �1�� ���

Page 99: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� -�

0 10 20 30 40 50 6024

25

26

27

28

29

30

31

32

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

+����� F�?KC :�������� ��� ����� ������ �� ������ ���1��� ����� �� �����$

��

������������ ���������� +�� 1��� ��!������ �� ����� � ����� ��������� ������

���1��� ��� ������ �� ���� �� ���1��� ������ �� ������ 4��� �� � F�?5�

:��� �� ���� # ��� �� ����� � ��� ����� ��������� 8# �������� ��� ��������

����� � �� �1� � ����� ��� ���� � �� ������� ������ ��� ��!������ �� 0.75���?GGZ �� ���� ������������ �� �������� 0�1����� �� ��� ����$ ����� �� ���������

��� ���������� ����������� 4��� �� �� F�@ �� F�A5�

:� � F�?C / ������ ���� � 1��� ����� � ���� 41 ��� ��!�����5�

� ������ .�� � � ���� � &����� ;����� O��� ���

� ������ ��� ��

.�� � �����

� ���� � �����

&����� ��� ��

;����� �� ���

O��� �����

��� �����

)��������� ��� ������ ������ ��� ��� ����� � ��� ����� �� 1� ���$

���� �� ���� �� ���� ��� +99 ���� � �������� � �� ��� M�� ��������� �� ��

���� ����� # � ��������� ���� � ��� ��� ����� ��� #� :��� ������ �� ���

������ P,��� @GGHQ ���1 ��� ��������� M�� � ��� ����� ���� �� ������� ����$

����# �� ���� ��# ����������� O� ���� ��� +99 1��� ���� ����� ��� ���

����� �

Page 100: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

-��� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

:� � F�@C / ������ ���� � 1��� ��� � ���� 40.25 ��� ��!�����5�

� ������$ ��� .�� � � ���� � &�����$;����� O���

� ������ �����

.�� � � ���

� ���� � ��� � �

&����� ���� �

;����� � ����

O��� �����

��� �����

:� � F�AC / ������ ���� � 1��� ��� � ���� 40.5 ��� ��!�����5�

� ������$ ��� .�� � � ���� � &�����$;����� O���

� ������ ���� �

.�� � �� ���

� ���� � �����

&����� �����

;����� �����

O��� �����

��� �����

+�+�+ ����(� ���(�� � ��' ' �$��� ��

:�� ��������� ���� �� ���� � �� ��� �������� �� ���� F�@�A�?� � �7,

������ �� �� ���� �� ���� �� ��� M�� ������ ��� 4+����� F�?L5� :�� �������

�� ��� �7, ������ �� �� �"����� ����� ��� ���� � ���� ��� �� ������� F�@�

Contact sensor Force sensor

Active sensing

Material identification

bloc

PID Controller +_

Rem

ote heat flux

Thermal display

Flux profiles generation bloc

Material

+_

PID Controller

Power stage Power

stageForce/C

ontact

Contact

Master heat flux

Fingertip

+����� F�?LC :���� ������ �������

:���� ��������� �������� �� ��������� 7� ����������� 1� ��� ��$

!������ �� ? ������ ��� ������������� �� ��� ����� � ���� �� ����� ���� ��$

Page 101: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� -�

����� #� :�� ����� �������� ��-�� �� ��� ����� �� ��� ������ ��� ������ ��

���� ����� �� ��� ������ �� �� ��� ���� ������

0 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

0 10 20 30 40 50 6021

22

23

24

25

26

27

28

29

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

+����� F�?EC :���� ��� M�� 4 ���5 �� ��������� 4�����5 �������� �� ��� ����

���� �� ��� ��� �� ������� ?�

!1!1!1� ��� ��� �

7� ���� ������� ��� �� ��� ��� ��� �� ��������� ���� ��� ������ �� ���� ����� �

��� ��� ���� � ��� ���� �� ��� �� �������� ������ =��� ��� ����� ������������

�� ���� ��� ������� M�� �� ������� �� 1������� �# ��� ����� ��������� �

���1��� ��� ����� �� ��� ����� 4���� �� ������ ��� ����� ���� �� ���� �'��5�

:�� ���� ���� ����� �� ���� � ������� ���� ��� ��� ����� �1$ ��� ������ ��� ��

���� ��� ��� # �� ��� ������ ����� ���� 8����� �� ��� �� # ������ ��� �$

���� ������������� ��� ���� ��������� �� ������ ��� #�� �� ��� ���� �� �������

�# ����� ��������� �������� �� ��� ��� #�� ����� � � ���1� �� +����� F�?E�

��� �� � � ������ � ���������� M�� ������ �� �������� � ���� ������ ���

������� ��������� ������� ��� �� �� ���# ���� � �� ����� �������� ��� ������

�������J����� ������� � ���1� �� +����� F�?E� ����� �� � :��� ������� �� �#$

�� �� �� �������� �#����� ���� ���� ���������$�#� ���� ��� #� P������ @GGFQ

�� ����� � ������ ������� ����� 1��� ����� ����� ������� � ������ �����

!1!1!1� ��� ��� �

7� ����� �� ��� ��� �� ��� �������� � �������� ������� ���������� �� �������

?� 1� �� ������� ���������$ �(� ������� :�� ������ �� �� �'��� � ����� ��

��� ������ ����� +� �1��� ����� ��� ������ �� ��� ����1�� ���1��� ��� ������

������� �� ��� ����� ��� #� :�� ����� ������� M�� ���� �� �������� ����

��� ���� $���� ���� �� �� �� ������� ?� ��� ���� ���� ���� �� ���� �� ��� �����

��� # �� �� ��� ����� ���� �1$ ��� ������ ���� 7� ���� ���� 1� �����

���� ����������� �� ��� M�� ��� �� 4��� +����� F�@G5� ���� ��� ���# ���� ������ ��

4��� ������ �����J ��� #5 ������� 7������ ��� ����# ���������� �� ������� ? ��

��������� ��� �# ��� ���� ��������� ������ ���� ����� �� ��� ������ ����� :���

Page 102: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

-!�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

�������� �� �#�� �� ����� �� ��# �� �������� ������� ����� ����� ��"�����

����� �������� �� (��1� ���� �� ���� ������ ��� ����� ������ P)������ @GGBQ�

7������ �# ����� �# �������#$������� �������� 1� �� ��� ������� ������� �

���� 1���� ��� ��"��� �� ��������� � ��� # ����� �������� :��� ������ �� ��

�� ���� �� �� �������� ����� 1���� � ����������# ������������ �� �1��

P������ @GG?Q� � ��� �� ��1���� ����� ��� ��� ���� ��# �� ������ �� ���

��� ��� �� ��������� +����� �� �� ��� ��# �� ������ ��� ����� �� ��� ���������

�� ��� ������� ����� ���1��� ��� ����� ������ �� ��� � �� ����� ��������

���� ��� �� �� �� ���� �� ����� ������( �� �� ������� ���������� # 1��� �����

������(� �� �� ��� ��� � �� ������ ����� ������( 1��� ��������� ����� �� ���

������� �� ��� ��� ���� �� �������� �� ��� ������ �����

5 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

5 10 20 30 40 50 6020

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

+����� F�@GC :���� ��� M�� 4 ���5 �� ��������� 4�����5 �������� �� ���

����� ���� �� ��� ��� �� ������� @�

!1!1!1� ��� ��� �

7� ���� ��� ����#� ��� ���� ������� �� �������� ��� ������ ���� �� ������ 1���

��� ����� ��� #� O��� ��� ������ �� �������� ���1��� ��� ����� �� ���

������� ����� ����� ������( ���� �� �������� �� ��� �� ���� � �� ��� �1�

������� ��������� 4��� +����� F�@?5� :��� �������� �� �#�� �� 1��� � �����

������� 1���� ��� ������ �� ��� ������ �� 1#� �� ������ 1��� ��� ������ 4�����

� ��� �� ����� ������( ��� �5�

7� ����� ��� M�� �� ��������� ������ #� 9����� ��� ��� ������� �����$

���� ��� �� �� ���# ���� � �� ����� �������� ������ ������ ������� :��� ���� �

���1� ��� 1� ��� � ���������� ��� �� � ��� �� 1�� �� ���� �������� ��

�������� ������ ������ �������

+�+�. ����� ��� ���"���� $�&"�� ���

:� � F�F � ������� ���� $�������� ���1��� �������� ���������� �� M����

��������� � ��� ���� ���� 4����� �������� � ��� ��� #J����� ����������5 ������ ���

���� ������� �� ������ 4��� ���� H � �� ������5 �� ��� ���� �� ��� ������ ������

Page 103: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1!1 "���� � ��� � � ��� "��� ������ $ ��� �� A�� � ������, ���� �� �� � #�* B���� ���� -�

5 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

5 10 20 30 40 50 6024.5

25

25.5

26

26.5

27

27.5

28

28.5

29

Tem

pera

ture

(°C

)

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

+����� F�@?C :���� ��� M�� 4 ���5 �� ��������� 4�����5 �������� �� ���

����� ���� �� ��� ��� �� ������� A�

�� ��� ����� ��������� 8# ������� ��� ��� �� �� ���� ��� ��� ����� ��

�������� �� ���� � �� 1#� (�� �� ������ ������ �� �� ��� ����� ���������

.�������� ���� �� �� ��� ���� ��������� �� M��� :�� ��-������ ���1��� ��� ��

��� ��1����� �������� �� 4�5 ��� ��������� ���� ����� �������� �� ������ ���������

�� �� 4��5 ��� �������� �� ���� �� :��� �� ��� �� ��� ��-������ �� ����� �����������

��� ����� ��� ������ � �������� ������� �� ��� ���������� 1���� ����� ��

(�� ���� # ��� ��� �# ��� ���# ����� �� ��� �������������

7� �����#� �� �������� �� ����� ����� ���������� 1� ��� ������ ��1

���� ���� �� ���� $���1��( ������ ������!��� 7� ���� ������$��$�� #

���� � ������� ���� �� ����������� �� ����� M�� �������� ������ ������

���1��� �������� ����� �� ����� ����� � 1��� ������� � ����� ���������

:��� ������!�� ����� ����� �� ��������� ��� ����� ������ ���������� 1���� ��

(��1� �� �� ������� # ��D�� � �� ������ �� �������

:�� ������������ �� ��� ����� �� ��� ������ ���� �1� ��� ��������� ��

���� $���� M�� ����������� :�� ��� �� ���� � ��������� ������ �� ��� �����

�� ��� ����� ��!����� ���� ��� ������ ��J�� ��� � ������� :�� ���������

�� ��� ��������� ������ �� ��� ������ �� �� ��� �#� �� ������� � ��� ���

����������� ������ �# �� ���� ��� ����#��� ��� ��� ����� �� ��� ������ M��

�� ��� ������������ ��� ����� ������� �� ��� ������� ��"����

:� � ���� ���� ����� � ��������� ���� 1� �� �'�� �� ��� �� ��$

�������� 1� ��������� :�� ������� ���� �� ���������� � �� ����������

�� ��� ����� ��������� 1��� ���� ���� ����� �� ������ ��"��� �� ����

����������

=�� �� ������ ����� �� �� ����������� �� ��� ������������ �� ��"����� �����

��������� ����� �������� �������� 1��� ��� ����� ��������� ���� � ������

���� ������ �� 1������ ���� ������� �� � ���������� :��� ������������ 1�

���� �� ���� �� ������ � ���� ����� �� ��� ��� ��� ������ �� � ����

������� �����1 ���� ��� �� ������ �� ��������� �������� ���� ��1 �����

���� � �� ����� ������ ����� ������� �������� 7� ��������� ����� �������

Page 104: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

-)�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

:� � F�FC :�������� �� M�� ��� ����� ������ ��� ��� ���� ������ �� �������:�������� + ��

0 1 2 3 4 524.5

25

25.5

26

26.5

27

27.5

28

28.5

29

29.5

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

0 1 2 3 4 50

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

;�������

0 1 2 3 4 522.5

23

23.5

24

24.5

25

25.5

26

26.5

27

27.5

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

0 1 2 3 4 50

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

������ ?

5 6 7 8 9 1021

22

23

24

25

26

27

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

5 6 7 8 9 100

100

200

300

400

500

600

Hea

t flu

x (W

/m2)

Time (s)

������ @

6 7 8 9 10 1124

24.5

25

25.5

26

26.5

27

27.5

28

6 7 8 9 10 110

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

������ A

AluminumMarblePlexiglasGraphiteRubberWoodSteel

��� � # ������ # �� ������ 1#�N ��� ��� �� ����� ������������ ��� � ��

�������� 1��� ������ ��� ��� ��"��� ����������� �� ����� ������������ ����

����� ����� �� ������ ������� ��� � ���� 1�� � �� ����� �� ������ #

��� � ��� �# ����� ������ ��� � ��� ����� ������� ������ �������

Page 105: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �� � "� ����� ����� ��� "���� � #���$ % �� &��� ������������� -0

������ ����� �� �� ��� � ;� .7 ����� ������� �#���� �� � ��� � � �� 1�

�� �������� �� ����� H

'�) $��� �"� �(�" #���� (�" ���"��� 1������� � 7�"3

� �� . ��"� �� ��

:�� ���� �� ������� �� ��� �� ������� ���1 ��� ��������� �� ����# �� M�� ��

��������� ��� ��� 1���� �� ��� �� ��� ���� ������ ��� ��� ����� �����������

������ �� ��� � �� �����

7� ���� �������� 1� ������ ��������� �� ��������� ����# �� ���� �����

���� ���������� ��� ��� ������� ��� ������ 1��� ����� ������� � ��"����

.��� � �� ��� ��� ������� �� ���� ��� �� �� ������� �� ����� ��� #

���������� �� ���� ������� :��� ���� ������� ��� ��� ����� �#�����

�� ��� ������ ��� ������ �� ��� ����� �# ����������� ����� ����� ���������

3�������� ���� �� � ������ ��� ������ ����� ���� �� �� ���� 1���

�������� ����� ��"���� �� ����� ������������� :�� ���� ��� �������� �� ����

��� ����� ��������� �� ����� ������������ �� ����� ������� ��"����

O� ��� �������'�� :3. � ����� ��� # �� ����� �� ��� �������� ������

7� �������� ����� ������ �� ���������� �� ����� �� ������ ��� ����� ��� �#

��� �������� ������

+�.�� �%��&�( ������$� �� 0�'�( �!

:�� !��������� ��������'���� �� ��� �������� �� ����� � �� ��� �� ��� ���$

������� ��� �������� �� ����� �� �� ��� �� ��� �� ����� �� ��� ���$�������

����

O��� ����� ��"���� ��� �� ��-����� ����� � 1��� ��-����� ����� �����$

����� T1,i �� T2,i = T3,i� ��������� #� �� ��� �� ������� +����� F�@@� ��� ���$

������ ��� ����� ������ ��� �������� ������ ��� �� �� �������� ����� 4F�?L5�

0���� ���������� 1� 2 �� 3 ������� ��������� #� ��� �������� ������ ��� ������

�� ��� ����� �

.������� #� ��� ��������� ��-����� �!����� �� ��� ������� �� ���

��-������ �!������ �� ��� �� ����� )����!���� #� ��� ��� ������� ��� �� ��

1� $���� ��� �� �� ��� 0���� ������ ��� ��� ����� ������ �� ������ 1����

�� ���!�� �� ������ ���������� # �� ��� ������# ���������� �� ���������� �����

���������� 47)�5 �� ������# ���������� 48)�5 ��� ��� ��������� �� ���������

�� �� ��� ���$������ ���������� �� ������� P.������ @GG?Q ����� ��� �#�������

�� ����$������� ���# ��� ���� ��� ����� �� ��� ����� C

λ1∂T1 (0, t)

∂x= λ2

∂T2 (0, t)∂x

4F�FG5

λ1∂T1 (0, t)

∂x= h (T1 (0, t) − T2(0, t)) 4F�F?5

Page 106: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

-4�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

Material

FingertipT1(x,t)

T2(x,t)

T3(x,t)

0

x

-LSensor

+����� F�@@C :����$ #�� ���� ����

λ2∂T2 (−L, t)

∂x= λ3

∂T3 (−L, t)∂x

4F�F@5

T2 (−L, t) = T3 (−L, t) 4F�FA5

L ��������� ��� ����(���� �� ��� ������ �� h = 1/Rc ��������� ��� ������� �� ���

����� ������ ����������

�� ������� ������ ���������� ������� 4F�F?5� �� ��� ������ ����� ����������

:��� �#� �� ����� ��������� �� ������ �� ������� ������� �� �� ��

��� �� ��� �� � ��������� ������� ������ ���1��� ��� �1� ��� �� ��������

���������� :�� ��� ������� �� ���� �������� �# �� ������# ���������

��� � ����� �������� ��� �� �# �������� ���������� ��J�� ������� ��������

8# �� ���� Tk = Tk − Tk,i� ����������� ��� * �� �������� �� 4F�?L5 �����C

∂2θk (x, s)∂x2

=s

αkθk (x, s) 4F�FF5

1���� θk (x, s) ��������� ��� * �� �������� �� Tk (x, s) ��� k = 1, 2 �� 3� s ����� ������ * �� ���� �� � ����� ����� �� ����� �� �� �(�C

θ1 (x, s) = A1 exp (−p1x) +B1 exp (p1x) , x ≥ 0 4F�FH5

θ2 (x, s) = A2 exp (−p2x) +B2 exp (p2x) , −L ≤ x ≤ 0 4F�FB5

θ3 (x, s) = A3 exp (−p3x) +B3 exp (p3x) , x ≤ −L 4F�FK5

O����C p1 =√

sα1� p2 =

√s

α2� p3 =

√s

α3� A1� B1� A2� B2� A3� B3 �� �� ��

�������� :�� ��������� T1 ���� ����� � �� 1��� x ����� ��1�� +∞ ��

��� ��������� T3 ���� ����� � �� 1��� x ����� ��1�� −∞� � ���C B1 = 0�� A3 = 0�

Page 107: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �� � "� ����� ����� ��� "���� � #���$ % �� &��� ������������� --

:�� * �� �������� �� 4F�FG5� 4F�F?5� 4F�F@5 �� 4F�FA5 �����C⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩

λ1p1A1 − λ2p2A2 + λ2p2B2 = 0

(h + λ1p1)A1 − hA2 − hB2 = hTi2−Ti1s

λ2p2 exp (Lp2)A2 − λ2p2 exp (−Lp2)B2 + λ3p3 exp (−Lp3)B3 = 0

exp (Lp2)A2 + exp (−Lp2)B2 − exp (−Lp3)B3 = 0

4F�FL5

:�� ���� ����� �� ��� �#���� ��� ��C

A1 =

(A10 +A11 exp

(−2L

√s

α2

))s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�FE5

A2 =A20 exp

(−2L

√s

α2

)s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�HG5

B2 =B20

s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�H?5

B3 =

(B30 exp

(−3L

√s

α2

)+B31 exp

(L√

sα2

))s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�H@5

θ1 (x, s) =A10 exp

(−x√

sα2

)+A11 exp

(−(

2L√α2

+ x√α1

)√s)

s

(C1 +C2e

−2L�

sα2

) 4F�HA5

θ2 (x, s) =A20 exp

(− (2L+ x)

√s

α2

)+B20 exp

(x√

sα2

)s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�HF5

θ3 (x, s) =B30 exp

((x√α3

− 3L√α2

)√s)

+B31 exp((

x√α3

+ L√α2

)√s)

s(C1 + C2 exp

(−2L

√s

α2

)) 4F�HH5

1����C

A10 = hβ2 (T2,i − T1,i) (β3 + β2)

A11 = hβ2 (T2,i − T1,i) (β3 − β2)

A20 = β1h (T2,i − T2,i) (β3 − β2)

Page 108: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�++�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

:� � F�HC :���� �������� �� ������� ����� ��

:���� .�� ����� ,�-������# 3-������#

�����������# ������# ���

(W/m.K) (Kg/m3) (J/Kg.K) (m2/s) (W/√s.m2.K)

� ������ @AL @KGG E?K E�B?�$GGH @F@KF

� ���� � G�?E ??EG ?FBH ?�GE�$GGK HKH

;����� G�@L @G?G ??GG ?�@K�$GGK KLK

O��� G�@A BKH A?HB ?�GL�$GGK KGG

��� H@ KLKG FFK ?�FL�$GGH ?AH@H

B20 = hβ1 (β3 + β2) (T1,i − T2,i)

B30 = hβ1β2

β3(β3 − β2) (T1,i − T2,i)

B31 = hβ1β2

β3(β3 + β2) (T1,i − T2,i)

C1 = (h (β1 + β2) + β1β2√s) (β3 + β2)

C2 = (h (β2 − β1) + β1β2√s) (β3 − β2)

���� ��� ��� ����# �� ��� ���� ���� ��������� ��� ������� * �� �������� ��

��� �������� �� � �� ��� ������� # ����� ��� ��� � �������� ������� ������

(N = 10) P ������� ?EKGQ�

Tk (x, t) =ln (2)t

N∑j=1

Vjθk

(x,j ln (2)t

)+ Tk,i 4F�HB5

1����C

V = [0.083333, − 32.083333, 1279.000076, − 15623.666890, 84244.169460, −236957.512900,375911.692300, − 340071.692300, 164062.512800, − 32812.502560];

+�.�� �����& ��� �� �/ �%� �%��&�( $����$� ��� ����$� ��' �%��%��&�( "��"��� �� �/ �%� ������

7� ���� ���������� 1� �� ����� ��� ����� � ���� ��� ����� �������� �� �������F�AC

� ������� � ���� �� ;������ O��� �� ��� � :���� ����� � ��� (��1� ����$

� ��������� 4��� �� � F�H5�

7� ���� ���������� 1� ��� ��� �������� �� �������� �� +�����F�?K ��� T1,i =36oC �� T2,i = 24.5oC� :�� ����� �������� �� ��� ������ �� ��� �����

������ ��������� �� ������� ����� *��� !��� )�������� �� ��� 9�1���

Page 109: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1�1 �� � "� ����� ����� ��� "���� � #���$ % �� &��� ������������� �+�

:� � F�BC :���� ������ ��������� �� ������� ����� �

.���� Aluminum Plexiglas Rubber Wood Steel

:���� ������

��������� (K.m2/W ) G�GG?A G�GG@L G�GGF@ G�GG?? G�GGGE

�����'���� ������� 1�� � ��� ����� �������� �� ��� ����� 4�(��5 ��C λ =0.34� c = 3340 �� ρ = 1200� :�� ������� ����� �������� �� ��� ������ ��

����� �� ��C β2 = 992(W/√s.m2.K)� α2 = 1, 036e−7(m2/s)� :�� ������� �����

������ ���������� �� ����� �� �� � 4F�B5�

+�.�� ��$(�' �! �%� �%��&�( ' �"(�� �� � %�"� $ ����/�$�

7� ����� �� � � ��� ����� ��� ����� ��� # �� ���� ��������� 1� ��� �0�9$

:=. =��� ���� ������ ��� �� �� �� �� �� :�� ����� ��� # �� �����$

����� �� ��� ���� � �� �� ��� �� �� �� 4��� +����� F�@A5� :�� �0�9:=.

������ �������� (���������� ������( �� �� ���� � ���� ������ ��� �������

��� ������� �� ��� ����� �� ��� A, ���� :�� ���� � �� �� ������ �� �� ���( ���

������� I> �� ��� �0�9:=. ������� � ����� 1�� � ��� ����� ����� �����

�� ���� ��� �� ����� �� ������ ���� ���������� :�� ����� ������� �� ���

Virtualobjects

Virtualworld

Mobilethermal display

PhantomOmni Haptic

Device

Planartable

+����� F�@AC 0��� �������� ��� ����� ��� ����� ��� #�

����� �� ���� ��� ����� ��� ���� ���� ��� �� 4F�HF5 �� ��� ������� ����$

����� �� �� � F�B ��� ����� ��� ����� �������� �� ��� ������� :�� ���������

�� ������ �� �������� �� ��� ���� 4F�A�A�?55 ��� x = −L/2� :�� ���� ����

������� �� !���� ��� �C ��� ��������� ������� �� ����� �# ��� �0�9:=. 4�����

��� ����� �� ������ �� ��� ��� �5 �� �� ���� �� ��� ����� ������������ � �� �$

���� ��������� ������� ����(� ��� ��� �������# ������� ���1��� ��� ����� �����

���� �� ��� ����� ��"���� ��� �� ���� �� ��� ���������� =��� ������ ��

Page 110: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+��� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

����������� ��� ������� ����� �� ��������� �� ��� �������� ��������� �� ���

������ �� ������� �# ��� ���� 4��� �� T2(t, x)5� :��� ��������� �� ���� ����

� ������ ��� ��� ��� # � ��� �������� �����

+����� 4F�@F� �����5 ���1� ��� ��� ��������� ��� �� �� ��������� 1���

�����# �� �������� �� +����� 4F�?K5 ����� ��� ��� ����� ����������� 9���

��� ��� ��� ��������� ��"����� ��������� �� ��������� ����� ��� ��������

������

0 10 20 30 40 50 6024

25

26

27

28

29

30

31

32

Time (s)

Tem

pera

ture

(°C

)

AluminiumPlexiglassRubberWoodSteel

0 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2)

+����� F�@FC :���� ��� M�� 4 ���5 �� ��������� 4�����5 �������� ������

������ 1��� ����� ����� ��

0�1����� +����� 4F�@F� ���5 ���1� ��� ��� M�� ��� �� �� � ���� # ��-����� ��

� ����� �� �������� �� +����� 4F�?B5� :�� ������ ��� �1� �������C 4�5 1� ���

��� ����� ?G9 ����� �� �� �������� 41���� �# ��M������ ��� ������ �� ��

��� �� ���������5 ��� 4��5 ��� ����$���1�� ������ �� � ��� ����� ���� �� ���

�� ��� # ��� ��� 1# �� ���� �� ��������� �����#���� :��� ���� �� ��

���� �� �������� 1��� ����(� ��� �� P,��� @GGHQ�

7� ������ ����� ���������� ���1 ��� ��� ������ �� ���� ��������� ��

��������� ��� �� M�� ������ 1��� ��� ������ �� ���� ������ .���� � 1���

��� ����� �����������#J�-������# 4��� �5 �� ����� �� �� ����� �� �����������

������ �� ��"��� ����� �� �� ���� ����� # �� ��� ��� �� ����������� ������

4�� �� �� ����� ������ �� ��� �����5� :��� ����������� ���������#

�������� � �� ��� ��� �� ����������� ������ 1��� �� ��"���� .���� � 1���

�� ���� # ���� � ��� �����������#J�-������# �� ��D�� � �� �� �������������� :��

��� ��� ��� ����� ��� # ��������� ��� ������� ����� ������� �� ������

1��� ��� ������ ������� ��� ����� ���������� �� ����

;��� �� �� ���� ������� ������ # # �� ����� .7 ��� �(� ���� �� �����

������(C ���$����� �� ��� ����������� �� ���� ����� � �� ���� �� 1��� ���

������ �������

Page 111: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

!1)1 �������� �+�

'�* �� �� ���

7� ���� ������ 1� �������� ��1 �������� ������ ��� ����� ��������� ��

����� �� ������ ��� �� ��� 1�� � ���������� 1��� ����� �� ������ �������������

:�� ����� ��� # 4����� ����5 �� ��� ������ ���� 4� �� ����5 �� ������ ���

���� �� :3.�� �� ���� 1� ���� �# ����# �� ��� ����� �� �#���� ����$

��� �� ����� �������� O� ������ ��1 �������� ���� � ����� �������� �����

��������� :�� ������ ���� � ��� ���� ��������� ����� ��� * . �� ;* . $

�������� �� ������� ��������� #� :��# ����� �� �� �D����� ��� � #'��� ���

:3. M�� �� ��������� ������� ����� ���� �� ���$ ���� ��������� �;.��

2���� ��� ��������� ���� � �� ��� :3.�� 1� ������ ��1 ���� ��� �����

������( ���� �� ��� ����� �� ����� ��������� ��������� 1��� M�� ����$

���1�� ������ � :�� ��������� ����� � ��� ���� �� ����� �� ��� ���# ���

������� � ����� ��������� :�� ��������� ������ ���� �� ��� ��� ��� 1

�� ��������� ������ #� ��� ������ �� ��� ������ ����� ����� ����������

�� ����� �� ������ �� ����� ����� ��������� :�� ��������� � ������ �� ����

������ ������ �� ���1� ��� �� ����������� �� ��� ���������� �� ��� �����

�������� �� ��� ���� ������� 0�1����� ��� ��������� ��������� ��������

1� ��M������ �# ��� ����� �#���� ������� �� ��� ����� �� �������

�������� �� ��� ������ ������ ���� � ��� ����� ������ ���������� � �����

������� �� �� �� ��� ���� �� ��� ����������

7� ����� �� ������ ��� ��D�� ���� �� ��� ������������ �� ��� ����� ������

��������� �� �� ���� ��� ��� �� ��� �� �������� ���� �� 1� ������

������ ���� ��� ��� ����� �� ��� ��� ���� :��� ��1 ���� �� ����

�� ���� ���1��( ������ ������!�� ��� ���� ������$��$�� # ���� � �������

���� �� ����������� �� ����� M�� �������� ������ ������ ���1��� ��������

����� �� ����� ����� �� :� � ���� ���� ����� ��� �� ���������� �� ����

��������� :�� ���� �� ��� ���1� ��� �� ��# �� ����������� ���1��� ����� �

� ��� ���� ���� ��� ������� ��� ����� ��������� 0�1����� 1� ��� ��������

��� ��������� �� ����#� 1���� �� ��� �� �� # ������ �� �������# ��� ����� ��

��� ������ ����� =�� �� ������ ����� 1� �������� �� ��� ������������ �� ��"�����

����� ��������� ����� �������� �������� 1��� ��� ����� ��������� ���� �

������ ���� ������� :��� ������������ 1�� � ���� �� ���� �� ������ � ����

����� �� ��� ��� ��� ������ �� � ���� ������� �����1 ���� ��� ��� �

������ �� ��������� �������� ���� ��1 ����� ���� � �� ����� ������ �����

������� ��������

O� �� �������� � � #��� ������ ����������� ��� ��������� ��� �����

1��� ������ ������ ���1��� ����� �� ����� �(��� ���� ������ ��� ��M�$

���� �� ��� ������ ����� �������� �� ����� ������ ���������� 3���������

��� ���1� ��� ��� ��� �� ��� ��������� �� ��� ����� ������� �� ��� ����$

� �������� �� ��� ����� � �� ��� ����� ����������� :�� ��������� ��� ��

1��� ��������� ������ # 1��� �������� ����� ����� �� ��� �� ����� �����

�������� 4���� ���� ���1����5 �� �������� �# ��� ���� ��� ���� ��

����$���1�� ������ �������

Page 112: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+!�� ��� !1 "���� � #���$ % ��� "��� ������ �� &��� � '� ����

( �� �����

:�� ������� ���� �� �������� ��� ��� �� ��� ����� ��������� �� ������ 1��(�

�� ����� �� ��� ���� �� ����� ��������� 1��� ���� ���� ����� �� ������ ��"���

�� ���� ���������� O� ����� ��� ��� ������ ������!��� ��� ����� ������(

1�� � ������� ��� �������� ��� ��� ��������� �� 1�� � ����� ��� ������ ��

����� ������������� � �������� #� ����� ������( ��� � �� ���� � ������#

���������� �� �"���� ��� ���� ��J�� ���� � ������( ��� ������# ��������

Page 113: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������ �

������� � ����� ���

�%�������

��������

'�� ������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+'

'� 8��� � %���� 1 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+�

����� ������ #���)��* �� � ��� �# ������� ������ �� � � � � � � � � ��+

����� ��� &7(" #����;��* � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��0

����� -����������� ������ �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��0

'�� 0�� � %���� 1 ����!� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �+-

����� (���� ������ �� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��3

����� '�� �� �� ��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���

'�$ ����& � %���� 1 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��$

����� ������� ��� ��� ��� #�� ������� �� ������� ��� � � � � � ���

����� ������� ��� ���� #�� ������� � � � � � � � � � � � � � � � ���

����� $����� ��� �,���� #�� �����! ������ �� � � � � � � � � ���

����� ������� ������! � ��� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��3

����� 5,������ �� ����� � �� ��������� � � � � � � � � � � � � � � ���

'�' ��� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

)�� ! �"�� ����

�������� ����� �������� ���������� ��� ������ �� ��� ������ �� ���� ������

�������� �� .7 1���� �� � �� �� ���( ��� ������� ������ �����!���� �� ��� ��$

�������� ���1��� ������ ���������� �� ��� ������ ��� �� ���� �� ������

�� ����� ����� ������( ������� ���� ���� ���� �� .7 ���������� .7 ������$

����� 1��� �� ��� �� �� �� �������� �� ������� ���� #� � �� �� ������ �� ���

��-����� �#� �� ���� ��� � ������ �� �������� ������� ������� ����� �� ���

1��( �� � 1��� ��� �������� � �� ����� ������( �� �� �������� �� �� �����

����������� ���� ������

:�� �� �� ���� ����� �� �� �������� ��� ���1�� �� ������� 4��� �����

����� 1��� ����� ������(5 1����� ���������� ���� ���� ����1��� O� ������ ���

����1��( =+� �� ������ ���� ����������� =+� �� � ��� ����1�� ����� ��

Page 114: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+) �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

�������( 1��� ������� ���� ����� �� ��� ����� �� .7 ���������� ���� ����

�� 1���� �� ����� ���� ��� �� �������� �# ���������� �� 1� (��1 ��

���� ����� ����������� �� �� �� ��� ��� ������ =�� ������������ �� =+� ��

�� ���������� ��� ����� ������( �� ��� ���� ���� ���1�� �� ����1�� �����

��� ���� ����� ���� � �� ����� F�

7� ����� �� ���������� ��� �� � ��� �� # ����� �������� �� ������#� 1�

�� �� ��� � !����������� �� ���� �� ��������� ��� #C V1�� � ��� �"�������

�� ��������� ������ �� ��� �� �� ��� ������� ���������� �� ��� #���

���� ��������� �� ����� ������� ��� � �� ���� �(� ��!��� ���������YW .���

��� 50% �� ���� ��� 1� ����� ��� ��� �� ��� ��������� ��� ���� ����� ��

���� � ��������� ��������������� ���� ������ 1��� ������� ���� ��� ����������

3���� # ��� ��� �( �� ����� �� ������� ������� ������# ����� ������ ���� ����

���� 0�1����� ��� ��� �� ����� ���� ��� ����� ������������� �� ��� ����� � �����

���� ������� �� ����� ��� ��� ��� ��������� �� ���# ���� � ������$�#���

��������� O� ������� ��� ��� �"������� �� ����� ��� # �� ��� ��� � �#

���������� �� ��� ������� �� �� ����������� 1��� �� �� ���� ��� ������ 1���

���� � �������� �� ������ :�� �����J����� �������� ���� � �� ��� ������� ��

�(��� ������ ��������� ������ �� �� ���� ��� .7 ��������� :�� �������

�� ���� ����� �� ����� ������� �� ����� ������ �� #�� �� �� ������� ����

�� ������������� �� ���$������ ��������� �� ����� ���� ���� ��# �� �������

!� ��# ���������� ����$��$���1��

)�� 7�� �� (�������

.���� � ���( /��'2�$3 �� � "��� �/ ���! $�( � &�(����

/��� ��������� �� �#��� # ���� ���� ���� # � ������� �� � �� �#

���������� ���� ��� P)���� @GGLQ �� ����� # �� ������# ���� ����� :��� ��

����� � # ������� �� .7 � ����� �# ������� ����� # ������� ���� �� $

���� # ����������� ������ �� ������ 3�������� ����� �� ����� # ���� ��

�������� ��� �( �� ������ ������ �� ��� ������� ������� 0����� � ������ ����

������( �� ��� ���# ����� ������ ��������� ������!��� ���� � � ������ �� ����$

����# ������� ��� ���� 1��� A, ����� ������������ �� ��� ���� �����

�� ����#N �� �� ���� � ������� ��� �� ��� ����� ���1 �� ��� �������

�� �� 1���� ������ �� ��������� � ���������� ����� ��������� ���� � �� ���

�� � ��������� ���� �� ���� �� ���� �� ��� ������� ����������� ��#��� #

���� ���� ����� ��� ����� �� ����� ��������� �� ������ ����� ��������� �� �$

���� ��� ������� �� ��� ������� �������� ��� ����� �� �������� �� ����� .7

���� ����� 8��� ������������� ���� �� � � ��� � ����� � �� ��� �� ��������

�� ����� �� ������ ��� ���� ���� �� ���� #�� ���� �� ��� ���"��� �� ����������

����� ������� ������������� ��� � �� �� � �D����� � �� # [�� ������ ����� =�$

��� ������� �� ����� ���� �� ���� �� ����� ���������� �!������� ����������

�� 1���� �� ��� # ���� ��� ����� ���$����� ���� � �� ����� � ����� ��������

+�� ��� �� ��1 #���� ����1�� ��� (��� ��� ���� �������� ��� ����� ���� $

Page 115: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 &�� � ����$ % �+0

���� 1��� ��� �� �� �������� � ���$������ ��1�� �� ��� ������ �� �����

�� ����� ���� ���� ������� �� ���� ������� :���� ��� (��� ��� ���� ��� ���$

�� ��� �7 .3: P���� ?EEBQ� /;� P8�- ?EELQ� �;79& P.��������# @GG@Q�

)0�7 A, P)���� @GGAQ� &�� � P&�(��(�� @GGFQ� :.* P8��� @GGBQ� 0> $

:7. P:��������� @GGBQ� �� ������ # =+� P� �� @GGKQP+��� @GGKQ�

.���� �%� ��� /��&�B��3

=�� �����J����� ��������� ���� ������ �����#� �� ��������� 1��� ��� =+�

����1��(� 1���� �� � ���$������ )]] ����# �������� ��� �#��� ���� �����

����� # ������� �� ����� ���� ���� �� �������# �������� =�� ������ ���

���� ����� �� ���� ������� �# ��� ������ ���� �������� ��� �� �� ��# �� ���

����� �� ��� ������ ��# �� �� ������� 1��� ��� ������� �� ���� ����� ����

:�� ��� ������� �� =+�� ������ 1��� ����� ��� (���� �� ��� M����� ��#

�� ���� ���#� 7� �1� ��� ��� �� �� �� � ���������� 4�� � ��-����� ����$

�����5 ���� � ��� ��� ��� ��"���� �#�� #� ������� ���� 1��� ��� ��

������������ 1�� �� ����� ���� 1��� ��� � �������#� �� ���� ���� 1���

���� �� �������# �� ��������� �������� ��� +����� H�?� 3�� ���� �� ��

�������� ���������� # ���� ��� ������ �� ����� �� �� ��������� �� ���������N

�� �� ��������� �� ����� ������� �� ��������� ����������

7� �������� ���� ���$������ ����1��( �1� ���������� #$���� ��� ��$

������ �� ������� 1����� ������ ���� ����� :��� M����� ��# �1� ��� �� �����

�� ��� �1� ����� �� ���������� 1�� � ��$����� ��� ������� ������������� �� �����

����� ��� ������ ��� ���� ����� ���� ��!����� ��� ����������� .��� ���� � ���$

������� ��� =+� ����1��( �� �� ����� �� 4��������������������5�

.���� �"����$�" $ � &�(�� ��

� ������� ������ ���� ���� �#���� �� ���� ���� ��� ����� =+�� ��

1���� ��� ���� �� ���������� �� ���� �� � ������� � ���� � ��� �� �� �$

��� ��� ����� ������� ���������� �� ��� �� �� ��� 1��� ��� ����� �

� ������� �� +����� H�@� :�� ���� ���# �� ��� =+� ����������� �1� �� ��

��������� ��� # ��-����� ������������ ���� � ��� ��� ������ +�� ��� �� ���

���� �� ���� �� � �����$� ����� ���� 4+3.5 �� ��� ���������� � �����$

���� ���� P� �� @GGKQP+��� @GGKQ� :�� ������� ���1��� /��� � )� ������ ��

8������ ���� � �1� �� �� ������� ���� # � ��� ���� ����� � ����������

����� :����� ����������� �� ����� ������( �� ������� � �� $���� ���� ��

�� �������� ���� ���� # �� ���� # �� ��� ����� 0�1����� ���� ��� ��$

�������� ���� � � ��� ����� ����� ������� �������� 1� ���� �� ��������� �� ���

����� ���� ����� �# ��� =+� ����

Page 116: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�+4 �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

root

Default Pipeline Brute Force Detection Default Contact Manager

CG Implicit Solver Diagonal Massmass Mesh Topology

Tetrahedron FEM Force Fileld

Fixed Constaint

Barycentric Mapping

Sphere ModelCollision Model

Ogl ModelVisual Model

Liver

SurfVisuBarycentric Mapping

Mechanical ObjectLiver

+����� H�?C =+� ��� ��

+����� H�@C *������� ���� ���� ����� =+� ����1��(�

)�� 1�"�� (������� � ���"����

.���� ���$� "��"�!�� �� &�'�(

:�� ����� ������� ���� ��������� ��� �� ������� ���1��� ��� ��� ���!���

� ��� ����� "����� �� ��� ���� ������ � �������� �� ��� � �� ��� ����� ��������

������� ��� ����� ���� ���� � ���1� �� +����� H�A� 7� ����� � ���� �� �������

�� �� 1������ � �� �1�C

M = PC × F 4H�?5

Page 117: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 #��� ����$ % ������ ���� �+-

1���� PC =(pcx pcy pcz

)T��������� ��� ������ �� ��� ������ ���1��� ���

������ ��� �� ��� ����� ���� �� F =(Fx Fy Fz

)T�� ��� �������� �����

��� �� ��� ������ �� � ��� ������� ��� ��� �� =�� �� ����� ���� �������

��� ������ ������

xy

z

Surgery tool

Virtual organ

Actuated joints

Calculated force (F)

Generated torques (M)

Pc

O

Contact

+����� H�AC +���� ������� �� ��� .7 ��� �

.���� 1�"� $ $�����( (��"

+����� H�F �� ���� �� ?,=+ ���� �� �#���� � ������ �� P)� ��� ?EEFQ

�� P)� ��� ?EEKQ� 7� ���� ������� m ��������� ��� ��� �� ��� ������ ��

��� ����� ��� ������ ����� �� ��� ��� �� 1���� ����� � ����� ���# 1���

������� �������� b� 1�� � u �� ��� ������ �� ���!��� :�� ������( ���� �� �� ��

� ��� ��� Ts� �� ��� ������ ���� �� ���� ������� '���$����� �� �� :��

����� ����������� �� ���������� �# ��� � ����� �����$������� ������� ����$

���� H(z)� ��������� �� P)� ��� ?EEKQC V�� ������� ��� ���� �� ���� � �� ���

���� � ������� ���� � �� �� �� ������ ���� ����� � �� !�" #$ ����� �� �� ������

������� ��% �&W

b > Ts2

11−cos ωTs

Re{(

1 − e−jωTs)H(ejωTs

)}0 ≤ ω ≤ ωN 4H�@5

1���� ωN = π/Ts �� ��� 9#!���� ���!����#�

0�1����� ����� ����� ������������ ����� �� ������� ������ # �� ���� �$

������� ����� # �� ��� ��� �� ���� ���� ������ �� ��� ���� �� �� �������#

�� ��� ��� ��� ��� ���� � ����� ������� �� +����� H�F� :��� ��� ���� � ������

���� ��� ��� ��� ���������� �� ���������� �� ��� �#��� 1�� � �� �� ����

�� �� �������� ��� �� ������ �� ��� �� ������ ���� �� ,����� �� ���� �#�$

���� ��� ������� ��� � ���������� 1��� ��� ���� ������������ �� 1� ���������

Page 118: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��+ �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

Operator

+_

u

xsx

v

Unilateral constraint

Zero order hold

1ms b

1 Tses

H z

1s

_

Haptic device

sT

+����� H�FC ? ,=+ 0��� ������ �� �������� �� P)� ��� ?EEFQ�

�� P.� �� @GGGQ�

:�� ���� ������ �� ���� �� ������� �������� 1���� �������J�� ����#

�� ���� �� ��� /3 1���� ������ ������ ������ ���� ���� �� ��� ���� ��� ���

�� ������� �� ���� ��( � ������( �� ��������� ��� ������ ������� 7� ��

�� ���� �� ������� �������� 1���� 1� ����� ������ �� ��� ���� ��������

��� � �� ��������� �� ���� �� ��� /3 1���� ���� ��� ������ �� ��� ���� ���

��� �� ������� �� ���� ��( � �������J�� ����# ������( �� �����# ���

������ ��� ������ P �����# @GGFQ� 7� ��� ������� 1� ���� ��� �������

������ ������ �� 1����� ������� �� !�������� ������� �� ��� ��� �� ���� �� ���

���� ���� 1���� ������ ������ �� ������� �� ������� �� ���1���� �� ���

���� ������ P0���# @GGBQ� :�� ������ ��� �� ������ � �� ������� ����� ��"���

��������� ������J���!��� �� ��������J�������� 1��� ��� �����

���� ���� �� ������ �#�� ���� ��������� �������� � � ������� ��

+����� H�HC

• �1$ ��� ������ �� ��� ��� ���� ������ �������� ������� �� �� ���� ��

�� $���� ������� ������( ��"�������� 4�������� �� ����#� ����� �� �# ���

���������� �� ����5 �(��� ���� ������ ���� ��# �� ��������# � �����

• ��� � ���������� �������� �� ��� ������ ��������� �� ����� �� ��� �� ������

�� �� ���������� �� ��� ����� �� ��# �#��� #$���� ������N ����� �����$

����� �� �� ������� ���� ��� ���� ������ ������ ���� 4��� ��������

�� ����#���5 �� ������ ���� 4 �(� ������ ��� ������5�

• �� ����� �� �������# ��������� �������� �� ���� ������ ������ � ��� ���$

���� �� ������������� ���1��� ��� ����� ������������� �� ��� ��� �� ���

��"���� �� ��������� ,������� �� ��� ������ ��� �� ���� �� ������ ���

Page 119: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 #��� ����$ % ������ ���� ���

Collision detection Force response

Simulation engine

Control algrorithm

Graphics engineHaptic device

Video

Haptic rendering

Simulation Visual rendering

X

F

+����� H�HC 0��� ��������� ������������

������ ������� �� �����J�������# ��������� #�� �� ���������� ���� 1�����

1���� �� ��� # �� 1�� ������ �� ������ ��� ���������

• ������� ����� �������� ������ ���������� ������ ���1��� ��� ��� ��

����� ��"���� ���� ��� 1��� �� �����J�������# �� ��������� 7�� #� ���$

���� ����� �������� � � ��� # � ����� � ��� ������ ������ ��� 1�� �

���� # ���� ������ �� ������� +����$������� �������� ����� �� ���

��� �������� ��� ������� �� ��"���� �� ��� ����� ������������ �� ��� �� $

����� ���� ���1��� ��� ��� �� ����� ��"����� 7� ��� ����������� 1� ����

�� �#$���� ������ ��� ����� ������( ��������� 4��� +������ H�B�� H�K5�

0�1����� ���������$���� ������ ����� ���� �� ���$ ���� ��� ��������#

��� �� 49*)�� *)�5 P,����' @GGBQ �� �� �� ���� �# ��� # �� ���� ���

�������� 1��� ������� 1������ ������� ��� ��� ������������� ��� �� �$

���� �������#� ��� ���� ���������� ������� ���� :��� �� ����� � ���(� �� ���

���� ���# �� =+�� :�� �������� � ��� �� ����� �� ���!�� ������� ��� ��

������ ������ # ��� �� ��� ���� ������ �� ���� ��� ����� ��� ���

������� ���� ���� 1���� ������( �� ������� �� ��� ������ ���������

:�� ���� � �� �� �# ��� ������� ������( ��"�����# ��� �� ���� # ��

��� ������ ������� ��� ���� ������ ����� ������ ��� 1�� � ���������

��� � ���� ��������

• ��� ���� ���� ������ ������� ��� �-��� �� ��� ���������� ������ �� ��"����

�� ��� ����� ����������� �� ����� ��� ���� �� ��� ������

Page 120: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��� �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

Simulation

JT

Xreal

Xvirtual

F=K×(Xv-Xr)

Torques

Forces

Position

500Hz

50Hz

Xreal

Jacobian

Haptic interface

Real instrument

Virtual organ

+����� H�BC 7� ������� ���$ �� ������ �������

JT Controller

Torque control loop

Graphic SimulationXreal

Xvirtual

F=K×(Xv-Xr)

Torque

Position

500Hz

50Hz

Xreal

Jacobian

Haptic interface

Surgicalinstrument

Virtual organ

Force

+����� H�KC 7� ������� � ����$ �� ������ �������

0��1�� ��������� ������ ���� ������� ���� #��� ��� ���� ����� ���$

���� �# ��� �����$������� �������� �� ��� ���� 1��� ������� �� ��� ��� 4���

+����� H�B5� 0�1����� � ����$ �� ������ ������� ������ ��� ���� ������ �$

������� �� ������� ����� �� ���!�� ������� ������� �# ����� ������� ��������

�� ���� 1# ��� ��� ����� ���1��� ��� �� ��� � ������ �� ������'��� 4���

+����� H�K5� �7, ������ ��� �� ���� �� ������ ��� ������ ���!���� :�� ���� ��#

�� ��� �7,$���� ������ ��� ���� �������� �� 1� ��������� �� PT��� @GGKQ�

7� ��� ����������� 1� �� # ��� ���� ����$��������� �� �����$������� ��$

Page 121: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 #��� ����$ % ������ ���� ���

������ 4���� ����� ���# �� � � 1��� =+�5� :�� ���� �� �� ����� ����#

G�GG@� 4HGG0'5 1�� � ��� ������ ���� ���� �� ����� ����# G�G@� 4HG0'5� :��

�#�������'���� �� �������� ���(� �� ��� ��� �� �� ��$����� ���������� :����

���� ���� �� �� ���"������ # ����� � ��������� ��������� ���������� ��

��� �� ��"����� ��� ����� �� �� �$���� ���������� �� ��� �� ���� �� ���$

�� ������ :��������� ��� ���������� ��� � �� �!���� 1��� � ��� � ������

4������������5 ��� ���� ��� ��� ������ �� � 4��� +��� H�L5� +����� H�E ���1�

+����� H�LC 0�� � �������'���� ��� ������ �� � ��������

�� � ����������� ��� ���� �� ���� ����� ���(��� ��� ��# �� ��� ����� ��

�����#��

0 5 10 15 20 25 30−5

0

5

10

15

20

25

30

Time (s)

For

ce (

N)

Real forceVirtual force

+����� H�EC +���� ������ ��� ��

Page 122: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��! �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

)�' ���"��� (�������

.�+�� ��&"������� &�� ��� �! /�� �%���"��� $ �""( $�� ���

���1 ���� �� ��� ������� �� ����� ������� �� ���� 1��� # ���� �� ����� $

�������� :�� ������� �� ��� ��� ������� ���� ��� ��� ���� ����� ��

�#�������� P*�� @GGGQ �� ��#�������#� ����� ���������� P9� @GGFQ� �����

������� � #���� ����� ������ ��������� PT��� @GGGQ� ���� ��"��# �� �$

���� P*�� @GGLQ �� ����� � ���� �� �������

:�� � ���� �� ���������� �������� ��� ���� ��� ����� �� �� �# ��������

�� ���� �� ������� ������#� �� ������ �����#� � ������� ��� ��� ������ ��$

������� � ������ ���� ����1 �� ���� ������ � ����� � 1� � ����$� ����

�� � �� � ��� ����� �� ;����� ���� ������ �� ������������ ������ ��� �����

1��� ���� �� �������� ����� �������� +�� ��� �� ����� ������!���

��� ����� #$������� ���������� ����� � ���� ��� ���� ���� ���N ���� ��$

#��� �� ������ 4������� � �������� ��� �� �������!����#5 �� ���� �� ����'���

4��#�����#5 ��� ������ �� (� ��� �� �� 3������ �� ���� ���� �� ����� �� �

�� ��� ���� 50◦) ����� ��� ���� �� �� �� O��� ����� � ����� �� � �� ��$

���� �� ���������� � �� 110◦) ��� ������ �� � �� ?F �������� ���� ���� ��

�� � � ����������� P*�� @GGLQ� :��������� ��� �����# ���� �� ������ �� ������ #

�� ������ ��������� �� ��# ������ ���� 1��� ����� ��� �� ������� ��� �����

������ ������ � ���� ���������� 7� �������� 1��� ����� ��� ��� ������ 1� �����

������ ��� ��� ��������� �� ��� ����� ���� �� �� ������ � *��� �����# ���$

���� ������ ����� ���1��� ��� ������ �������� ������ ���� ��������� 7� ����� ��

��� ���� ���� ��� ������ �� ����� �� ��� �� ��� ���� ��N ���� �� ��� �����

���� �� ����� �� ��� ������ ���� ��� ����� �� ��� �����

.�+�� ��&"������� ���� �! /�� ' �!��� �

������� ����� � ��� �� ����� ���� �� ������# �� �� ��� �� �� ��������� :�� �� $

���� �������� �� ��� �������� ��� ��# 1�� � �1 ��� ������� �� ������ ����� �

����#� :��������� ����� # ������� �������� �� ��� ������ �� �������� �� ��

������� �# ����������� ���������� ��������� �� ���� � ������� ���� ������

��� � ����� �� �� 1� (��1� ��� ��-������� �� �����# ���������� ����� ��� ����

�� �������� ������� � ���� ���������� �� ��(��� ���� 1#� �� �(� ��������

���� ���� ������ 1�� � �������� ����� ������� � ��'�� P)���'' @GGAQPT�� @GGLQ�

��# ����� ��# �� ��� ������� ���� � ��� ������� �� ������ ���� ��� ���$

� ��������� �� ��� ������ ������ ��� �� �������� ����� �� ������# �� ���

����� P����� @GGKQ� :��������� ����� ������ ��������� ��� �� �� � ����$

����� �� ������� ���� � �������� ������ ������� �����#���� ����� ������� ��

����� P*�� @GGGQP9� @GGFQP �� @GGHQP.�� @GGLQ� :��������# �� �������

������ �� ���� ���� �� ��� ��������� �� ��-����� �#�� �� ����� ����� ��� �$

� ���������� �� ��� ������ ���� ����� �� ����� # ��������� # ������ 4����

2−3◦)5 ��� ���� ������ ����������� ��������� �� P.�� @GGLQ� ���� �����$

���� ��-������ �� ��� �� ���������� �-���� �������� 1��� �������� � ��� ���������

Page 123: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 "���� � ����$ % ���

�� �������� ����� ��� ����� ��� ������ ) ���� ������� 1��� ������ � ����$

�����# �������� �� ���1�� ��� ��� ��-������ �� ��� ��������� ���1���

���� ������ �� ��� ���� �� ��� � �� ����� ��������� �� ��� �������� ��

��� � �����# �� �����# � ���� ������ P ������� @GG?Q ������ ������ �� ���

������ P ������� @GGAQ� :��� �� ���1� ��� ��������� ����� ������� 1�����

�������� �� ���# ����� �� +�� ��� �� ����# �������� �� P ������� @GGAQ

����������� ��� ��������� �� ����� ������������# �� ������� ������� �� �����

�� ������ ��� �#������� 1������ ����� �� �# ����� ����������� ���1��� ��$

���� �� � ����� ��� ������� :���� � #��� ���1�� ���� �� ������ 4�������

��M������5 ������� ��� ��� ��������� ��-������� 1� 0.71±0.6◦)� 1�� � ������������� ��-������� �� � ����� ������ 1� ����� �� �� 1.23 ± 0.4◦)� /��#���� � ���� �� ��� ���� ����� �� PT�� @GGLQ 1���� ��� ������ ���� ���������$

� ���� � 1���� �� ���� �������� ���� ��� ������ :���� ������������� ���1 ���

��������� ��-������ �� �� ��������� ��(�� ��� ��� ������������� �� ��� �#�

�� � ����� �� ������ ������

.�+�� 0�'�( �! %��� �4$%��!� /�� ���!��� � &�(�� ��

,�� �� ��� ��� ����# �� � ����#� ���� �� ��� 1��( �� ����� �� �� ��

���� ���� �� ��� ������� 8�� 0�� :������ 3!����� 480:35� :��� �!�$

���� ��������� ��� ��-����� ���# ������� � ��������� ���� �� �(��

���� ������ ��� ������� �# � ��� �������� �� ����� �� ��� �����$

���� P��(�� ?EEFQPT����$ �� @GG@QPI� @GGLQ ��� �(�� ��� ������� �� ����� ���$

��� ��� �� �� ����� # ������ :��������� ��� � �� ����� ��� �� ��� ������

����# �� ��� # ���� �� ��� ������ �!����� � �� �1�C

ρ� �c� �∂T� �

∂t= λ� �

∂2T� �

∂x2+ mbcb (T� − T� �) +Q� � 4H�A5

1���� ρ� �� c� �� �� λ� � ��� ��������� #� ��� ������#� ��� ������ ���� �� ���

����� �����������# �� ��� ���� ������N mb �� cb ������ ��� � ��� �������� ���

�� ��� ������ ��� �� � ���N �� ��� ����N Q� � �� ��� ����� �� ��� ���������N

T� �� ��� ����� � ��� ���������� x �� ��� ������� ��� ���� �� t �� ���� ��

T� � �� ��� ���� ����������

�1!1�1� ����� ��� ����� � ���� �

:�� ����� ����# �� ���� �� � ��� ������ 1��� ������� ��� M�� Φ ������

�� ��� ������ �� ��� ����� :�� �� �1��� ������# ���������� ������ ��� ����� �

�� ��� M�� ����������� �� ��� ������ �� ��� ����$������� ����� ����C⎧⎪⎨⎪⎩

−λ� �

∂T� �(0,t)∂x = Φ

T� � (x, 0) = Ti

T� � (∞, t) = Ti

4H�F5

3!����� 4H�A5 �� ��1������ � �� �1�C

∂T� �

∂t= α� �

∂2T� �

∂x2− aT� � + aT� + bQ� � 4H�H5

Page 124: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��) �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

1���� a = mcbρ� �c� �

�� b = 1ρ� �c� �

8# �� ���� T� � = T� � − Ti � ���� 4H�H5 ������� C

∂T� �

∂t= α� �

∂2T� �

∂x2− aT� � + a (T� − Ti) + bQ� � 4H�B5

8# ����������� ��� * �� ��������� 4H�B5 �� �� 1������ � �� �1�C

sθ� � (x, s) = α� �

∂2θ� � (x, s)∂x2

− aθ� � (x, s) +a (T� − Ti) + bQ� �

s4H�K5

1���� s ��������� ��� * �� ���� �� :��� �!����� �� ��1������ � �� �1�C

∂2θ� � (x, s)∂x2

− q2� �θ� � (x, s) = −d 4H�L5

:��� ��������� ��������� ������$����� ��-������ �!����� 1��� ������ �������

1����C c = a(T� − Ti

)+bQ� �� d = c

α� �s �� q2� � = s+a

α� �� α� � ��������� ��� �����

��-������# �� ��� ����� :�� ����� �� ����� �� ���� �!����� �� ���������� ��

��� �� ����� �� ���������� �!����� �� ����� � �� ������

:�� �� ����� �� ��� ���������� �!����� �� �������� � �� �1�C

θh� �

(x, s) = A� � exp (−q� �x) +B� � exp (q� �x) 4H�E5

1���� A� � �� B� � �� �� �� � �� ���� ���� ��� ��������� �� ����� 1���

x→ +∞� ���� B� � = 0�� ����� ����� � �� ����� �� �� �(�C

θp� �

(x, s) =d

q2� �= B 4H�?G5

:�� ����� �� ����� �� ����C

θg� �

(x, s) = θh� �

(x, s) + θp� �

(x, s) 4H�??5

8# �� ���� �� 4H�F5� 1� ��� C

A� � =Φ

λ� �q� �s4H�?@5

:��������� ��� ����� �� ����� �� ��� * �� ����� ��C

θ� � (x, s) =cβ� � + Φ

√s+ aexp

(−√

s+aα� �

x)

β� �s (s+ a)4H�?A5

:�� ����� �� ����� �� � �� ��� ������� # ����� ��� ��� �$�������� ��$

����� ������ (N = 10) �������� �� ����� F� �!����� F�HB�

Page 125: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 "���� � ����$ % ��0

�1!1�1� ����� ��� ��� �� ����$ ��� �� ������

7� ���� �������� 1� �������� ������� 1���� ��� ��������� ������� 1��� � ���$

�� ��������� Tif ��� � ���� ��� �� � ����� ��������� Tio� :��

��������� �� ��� ���� �� �������� �# 4H�A5 �� ��� ��������� �� ������� ��

���� �������� � �� �1� C

ρ���� c���� ∂T����

∂t= λ����

∂2T����

∂x24H�?F5

1���� �� � c���� � �� ��� ��� ��������� #� ��� ������#� ��� ������ ���� ��

��� ����� �����������# �� ��� �������N T���� �� ��� ������� ����������

�� ��� ������� ��� ��������� �� ���������� �� ��� �-��� �� ��� ��� ������ ��

���������� �# ��� �������� ������ ��������� ������� ��� ��������� �� �����

������ ���������� h� :�� ������# ���������� �� �������� �� ��� �� �1���

�!������C {λ� �

∂T� �(0,t)∂x = λ����

∂T���� (0,t)∂x

λ� �∂T� �(0,t)

∂x = h (T� � (0, t) − T���� (0, t))4H�?H5

:�� ����� �� ����� �� 4�����5 �� �� �������� � �� �1�C

θh���� (x, s) = A���� exp (q���� x) +B���� exp (−q� �x) 4H�?B5

1���� q2���� = s���

�� ��� ��������� ��� ����� ��-������# �� ��� ������

���� ��� ��������� �� ��� ����� �� ����� 1��� x→ −∞� B���� = 0�8# ����������� ��� * �� �������� �� 4H�?H5� 1� ��� ��� �� �1��� �#���� ��

�!������C { −λ� �A� �q� � = λ���� A���� q���� −λ� �A� �q� � = h

(A� � +B −A���� + 1

s (Tif − Tio)) 4H�?K5

:�� �� ����� �� ���� �#���� �� �!������ �����C⎧⎪⎨⎪⎩

A� � =hλ� �q� �(Tif−Tio+Bs)

s{λ� �λ���� q� �q���� +h(λ� �q� �+λ���� q���� )}A���� =

−hλ� �q� �(Tif−Tio+Bs)s{λ� �λ���� q� �q���� +h(λ� �q� �+λ���� q���� )}

4H�?L5

+�� # A� � �� A���� �� ����� ��� � �� �1�C⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩

A� � =hβ���� ((Tif−Tio)(s+a)+C)

(s+a)�

β� �β���� s√

s+a+h�β� �

√s(s+a)+β���� s

��

A���� =−hβ� �

√s+a((Tif−Tio)(s+a)+C)

s(s+a)�

β� �β���� √

s(s+a)+h(β� �√

s+a+β���� √

s)�

4H�?E5

1���� β� � �� β���� �������� ��� ����� �-������# �� ��� ���� �� ��� ������

��������� #�

Page 126: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��4 �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

:�� ����� �� ����� �� ���� �������� � �� �1�C{θ� � (x, s) = B +A� � exp (−q� �x) x ≥ 0θ���� (x, s) = A���� exp (q���� x) x ≤ 0

4H�@G5

:�� ����� �� ����� �� �� � �� ��� ������� # ����� �������$�������

.�+�+ �%��&�( ' �"(�� ���!��� ��

7� ����� �� �������� ��� ����� ��� # �� ��� ����� �1� ��� �� ������ �� ��$

��� �� :�� ���� �� ����� �������� �� ���� ��� ����� ��� # ������� ��� ��$

����� ����������� 0�1����� ���� �� ����� ��� �� ��"����� ����� ��� ������# ��(�

�� ��� # ����� N ��� ������ �� ����� �� �� ��� ��� ��� ����� ��� # �� ���

��� � �� ��� ������# ����������� 7� ����� �� ������ �� ��� ���� ������ �� ���

����� ��� #� ���� ������ ����� �� �� �� ������� 4��� +����� H�?G� :�� ���� ��$

������� ������ ��� �� �� ��� ��� �������� �� [,� 1���� ��� ����� ��� #

��� � �� �� ������ 1��� ��� ����� ������ O� ��� ��� ������ �������� ���� ��#

�� ��������� ������� �� ����� ���� ������� ���� ��� ���� �$��� ��� �� ��� 1�

������� # ���� �� ���������� ���� ����� ���� �������� #�

(A)

(C)

(B)

(D)

Thumb

Little

RingMiddleIndex

Thermaldisplay

Tool handle

+����� H�?GC :���� ��� # ���������� ������ ������

:�������� ���� � ���� ��� �� 4H�?A5 �� 4H�@G5 �� �� ������� �� ��� =+�

����1��(� O��� ������ ���1��� ��� ����� ��� �� ����� �� ��������� �����

������� ��"�������� �� �������� �� ��� ����� ����� 4��������� �� M��5 ������

��� 4��� +����� H�??5� :�� ��������� ������ 1 �� ���� �� �7 ������ �� 1���

��� M�� ����$���1��� =����� ���� 1��� ��-����� ����� ���������� ��J��

Page 127: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 "���� � ����$ % ��-

:� � H�?C :�����$�#��� �������� �� ����� ���� �����

:���� .�� ����� .���� ���

�����������# ������# ��� ���

4OJ���5 4��J�35 4�J����5 4OJ�35

*���� G�HK ?GHG ABGG B?HG

�����# G�HF ?GHG AEGG ?@EG

0��� G�HE ?GBG AKGG BA@G

+� G�?E$G�@G ?G?G$?GHG ABGG$ALGG J

��-����� ����� �� ���� ���� ���� ��� ������� �� ��� ��� �� �� �� ��������

Simulation

PI Controller

Model based temperature command

Collision detection

Gain

Temperature

Heat flux

Thermaldisplay

Hapticdevice

Surgicalinstrument

+����� H�??C :���� ��� # ������ �������

� ������ �� ��� ���������� �� =+� �� ��� ����� �� ���� �������� 1���

����� ��� # �� ���1� �� ����� H�?@�

.�+�. �4"�� &����( ����(�� ��' ' �$��� ��

�1!1�1� �* �������� ��� �� ������

:�� ���� ��� �� ���������� ���� ��� ��� ����� ������� �� ����� ���� 4���

����5 ����� ��� ������$�#��� �������� �������� �� :� � H�? �� ��� ���� ��$

������ �� 4H�@G5� :�� ������� �� ��� ��� �� ���� ��� �# ����������� ������ �����

���������� �� ��� ���� P ������� @GG?Q P ������� @GGAQPT�� @GGLQ� ��J��

Page 128: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��+ �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

SOFAenvironment

Electronicsinterface

Power supply

Prototype Laparoscopicinstrument

Graspingsensor

Thermaldisplay

+����� H�?@C �� �������1 �� ��� �������� �������� ���������� ���� � ���� ��

���� ������(��

������ ����� ��� ���� P����� @GGKQP.�� @GGLQ� +����� H�?A ������� ��� ��� �$

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

6

7

Time (s)

ΔT (

°C)

Tiorg

=38°C

Tiorg

=40°C

Tiorg

=42°C

0 5 10 15 20 25 30−300

−200

−100

0

100

200

300

400

500

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

Tiorg

=38°C

Tiorg

=40°C

Tiorg

=42°C

+����� H�?AC :�������� ������� �� ��� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��$

������ ��� ��-����� ����� �����������

���� �� ��������� �������� �� ��� ���� ������� ������ ���� ��� ���� �� ���

���� 1��� ��-����� ����� ���������� 438� 40 �� 42◦)5� =� ��� ���� ��� ���� ��

Page 129: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1!1 "���� � ����$ % ���

���1 ��� ��������� �� ��� ��-������ �� ��� �������� ���������� ��������

�� ��� ����� ����������� �� ���� ���� ������ �������� �� ����#$���� �����

0�1����� ��� �������� ��������� ��-������ �� ������� # 50% ���� ��� ���$

�� ��-������ 4� ����� ��������� ��-������ �� 2◦) �� �������� � 1◦)5� :��� ��-����� �# ��� ����� ��� # �#����� 4�� ���� �� + ���������JM�� ������5

�� ��� ��� ����� ����� ��������� ���� � ���������� �� �������� +���

�������� ����$��$���1� ��� �� ��# �� ������� �������� �� ��������� ������

��� �� # �� ����� � ������ ��� �� �� ����� ���� �� ������ ���� ��� ��-������

������� � ��� 1����� �� 0.20◦) � ��� �� 2.1◦)J� �������� �� P����� @GGLQ� ������������� ��� ������� ����� �� 50%� 0.4◦) �� ��� ������� ����� ���������

��-������ ��� �� �� �������� �# ��� �����

=� ��� ����� ���� ��� ��� M�� ������� ����� ����������� � ���� �� ���

��� �������� �# ��� ����� :�� ��(� �������� �� ��� ��������� �� ��� ���� ����

���1 ��� ��� ����� !�������� �� ��� �� �������� ������ ��� �������� ��� ���

����� ��� ��������� # ��� ���� ����� ������ :��� ��� �� ���# ����� ����� �� ����

��� ������ 1 �������

0 5 10 15 20 25 30−1

0

1

2

3

4

5

Time (s)

ΔT (

°C)

Qm=6150W/m3

Qm=60000W/m3

Qm=600000W/m3

0 5 10 15 20 25 30−300

−200

−100

0

100

200

300

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

Qm=6150W/m2

Qm=60000W/m2

Qm=600000W/m2

+����� H�?FC :�������� ������� �� ��� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��$

������ ��� ��-����� ����� ��� �����

+����� H�?A ������� ��� ��� ����� �� ��������� �������� �� ��� ���� �������

�� ��� ��� M�� ������� ������ ���� ��� ���� �� ��� ���� 1��� ��-�����

����� ��� ��� ��� ������ ��� ������� �� ������� ������ 1��� ?G ����� ��

?GG ����� ��� ���� ����� ��� �� �� ��# ������� 4��� PT�� @GGLQ5� :�� ���� ��

���1 ��� ��������� �� �� ��-������� ���1��� ��� ��������� ��� �� �� ��� ����#

���� ���� :��� ��-������ �� �������� �� ��� ����� ��� ��� �� �� �� ����

0.1◦) �� 0.4◦)� ��������� #� 0�1����� �� ��� �������� ���� 1���� ��������'��

��� ����� ��������� ��� ����� ��� �� �� ������� # � ��� �� ���� �� ���

��������� �� ��-������ ���� 25OJ�2 �� 30OJ�2� ��������� #� �� ���� �� M��

��� ��� :��������� ���� �#����#��� ������� �� ��!����� �� ���� ��� ���� ���

�������� �� ��� M��� 7� ����� �� ������� ��������� ��-������� ���������

1� ����� �� ��� �� ��� ����� ��� �����'�� ���� ��-������� :�� � �� ����

�� ���� ����� �� �� �� �������� ���� �� ��� ��-������ ������� �� ��������

�� P����� @GGLQ �������� �� ��� �� �� ��� ���� �����

Page 130: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��� �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

6

7

Time (s)

ΔT(°

C)

Qm

=6150W/m3,Tiobj

=38°C

Qm

=50000W/m3, Tiobj

=42°C

0 5 10 15 20 25 30−300

−200

−100

0

100

200

300

400

500

600

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

Qm

=6150W/m3, Tiobj

=38°C

Qm

=50000W/m3, Tiobj

=42°C

+����� H�?HC :�������� ������� �� ��� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��$

������ M��� ��� ��-����� ����� ���������� �� ��-����� ����� ��� �����

+����� H�?A ���� ��� ���� �� ����� ��� �� 1���� 1� �������� ��� ������� ��

� ����� ����� ��������� �� ����� ����� ��� ���� :�� ���� � ���1�

������� ����� �� ���� 56%� 1���� ��M���� ���������� �� ��� �1� ���� ��������

������� #�

�1!1�1� �* �������� ��� ���� � ���� ����

:�� ������ ��� �� ���������� ���� ��� ��� ��M����� �� ��� ������ �� � ��$

���� ��� ������ �� ��� ������ �� ����� ���� 4��� ����5 �������� �� 4H�?A5�

:�� �� �� ����� ���������� �� �� �1 �� $���� ���������� �� ��� ���������

�� ��� ������� ������ ���� ���������� :�� ��������� ��� ����� �� �� ����$

�'�� �� ������� �� �������� �� ��� ���� ������� ���(� �� ��� ����� ��� #�

0�1����� ��� ��� �� �� ��� ����� �� �� �� ���������� ����� ���� ��������� ��

������ 100◦) ������ ��1 ������� 1�� � ��� ������ �� ��������� �� ����

46 �� 48◦) 1� ���� ���� �� ��� ���� ��������

0 50 100 150 200 2500

2

4

6

8

10

12

14

16

Time (s)

ΔT(°

C)

0 50 100 150 200 250−200

−100

0

100

200

300

400

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

+����� H�?BC :�������� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��� ����� ������ ���

������ �� ��� ������ �� 1000OJ�2�

+������ H�?B� H�?K �� H�?L ������ ��� ��� M�� ������� �� ��� ���������

Page 131: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �������� ���

������� 1��� ��������� ��� ��������� �� ��� ����� ���� �� ��� ���� �����$

�� ��� ����� ��-����� �������� �1�� ��� �� 7� ��� ���������� ��� ������� ��

�������� �� ������ 1��� ��� ����� ��� # ���� � ������� ���������

46 − 48◦)� :�� ���� ��!����� �� ������ ���� ��������� ������ �� ��� !�����#

�� ��� ������� �# ��� ����� ������ 4������� # �������� 5�

0 20 40 60 800

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Time (s)

ΔT(°

C)

0 20 40 60 80−200

−100

0

100

200

300

400

500

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

+����� H�?KC :�������� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��� ����� ������ ���

������ �� ��� ������ �� 2000OJ�2�

0 5 10 15 20 250

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Time (s)

ΔT(°

C)

0 5 10 15 20 25−200

0

200

400

600

800

Time (s)

Hea

t flu

x (W

/m2 )

+����� H�?LC :�������� ������� 4 ���5 �� ��� M�� 4�����5 ��� ����� ������ ���

������ �� ��� ������ �� 4000OJ�2�

)�) �� �� ���

:�� ����� �� �����#� �� ��� F$,=+ ������ �������� ��� .7 ������� �� ����

��������� ��������� #� :�� ������ �������� �� ��� ���� ��� �� ������ ����

�� ��� =+� ����1��(� 1���� �-��� ���� � �� M���� � �� ����� ��� ����

������� �� ��������� �� ���1�� ����������� � ������ ��� � ���� ������

������� ��� ���� �� �������� ��� ���������� �� ��� �����$������( ������� ���

�����������# �� ���� ���� �� ��������� ����� .7 ���������� 7� ������� ��

����� �� ������� 1� ��������� ��� ����� ��������� 1���� �� �� �� ���

Page 132: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��! �� ��� �1 ������� � ������ ���� �* ��������

���� ���������� �� ����� .7 ���� �� ���� 1��(� ������ �� �� �� ����������

��� ����� ������ ����� ��� ��������� �� ����� ���������� ������� ����

��� ������ ��������� �� ������ �� ��� ����� ���� ������ 7� ����� �� ������

�#��� # ���� � �� ������ �� ���� �������� 1��� ��� ���� �� ��� �����

���������� 1� ��� ���� �� ��� ��� ������� ������ ��� ���#� ���� �����

��� # �� ��� ������ ������������ ��� � �� ���� �� ������� ��� ���� ���

���� � �� ���"������� 1��� ��� ���� �� ������� ���������� ������� ���� ��

���� ���� ��� �� �� ������� �� ����� �� ���� �� ��� ��������� ��� �����

�� � ���� ����� ��� ������ �� ������ ��� ������ ��� # ���� ��� �����

� ����� ����# �� 1� ����� :�� �������� ���������� ���1 ��� �� �� ����� �

�� ��� ��� ����� �������� �� ��� ���������� ���� ��� 1������ ��� ��� ����

!������� ����� ����������� ������� 7� ���� ��� �"������� �� ���� �������� �� ���

������� ��� ���������� �� ����� ����

9������� ���� ����� �� �����# ���� �� ���� �� ����� ���� � ������ �������$

������N 1� ���� �� �� ���� �� ��� 1��� ������� ����� �� ���������� �� ���

������ 1��� ��� ����1�� 1���� �� ��� �� �� �������� =� # ����� ���� ��������

������� �� ���� ��# �� ��������� �� ��� ���� ���$� �� �� ����������

Page 133: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

������ �

��������

7� ���� �������� 1� ������� ��1 ���� ������( ������ ��� .7 ���������� ���� $

���� 1���� �� � � �� ������� ����� �� ����� ������ �� ���������� :��� ������ ��

��� �� 1��� ��� =+� ������ ��� ���� ��������� �� �#��� #$���� ���� ����

�� ��� ���������� �� ��� ���������� �� ��� ������

=�� ����� � ���� �# �� �� ����� �� ����� ����� ���� ���� ���� ����$

���� �� � .7 ��� ����������� 7���������� ��������� ��� ���� ��������

1���� ��� ������ ������ �� ��� �� ��# �� ����������� ���1��� ��"���� �� ���

����������� ����������� �� ����� � # �� ��� ����� �� � 1���� ���������

������� ����� ��� 1��� ��� ��� �� ���� (��1 �������� :�� ����������� �� ���

����� ������# �� ��� ���������� 1��� ��� ���� �� ����� ���� �� �(� # ���

����� ��� ���� ��������� �� ������ ���� ����� 8�� ��� ���� ��� �� ���� �������

1� �� ���� � ��� �������� ���� ������ �� ����� �� ��� ��������� �� (��1 $

���� �� �� ��� � ��� �#���� ��� ��� ������ 1 �� ���������� �������

����� ������� �� .7 ������ �� ���������� �� ��� �#���� ��1�� �1 ����

������� � ������� ��� ������ ������� �� ��������

+�� ��� ������ �� ��� ������� 1� � #��� ������ ��(� �� ����� �� ��!�����

��������#� 1��(���� ����� �� ���!��� :�� ������� ������ ���������� ��� ����

���������� 1��� ������ �� ��� ����� ��!��������� ��� ���� �������� ������ ����

1�� �� ���� 1� ���� ����� �� ��� ����� ��������� :���� ��!��������� ��� ���

��� ������'���� �� ��������� ��( ��� �� ���� ������ 1�� � �����'��� �����

�� ������� ���1������ ���-����� ������� �� �����J���!�� ��� ��#�

:�� ������ �������� ��� ��� ���� ������ �������� �� F ,=+ �#����

� � $���� ��������� �� ������� ���� ���-���� �������� 1��� �� ���� # ���

1��(��� 1�� � �����#��� ����� ������ ������������� �� ���� �������� 7�� ��$

���� �� ��� �� ��� �� �� �� � ��-����� ������ ��� � 4� ��� �5 1���� ��

�� ���� �� ������� ��� #� 0����� ��� ��� � �� ��� ���� ������ �� ��

������ ���������� ��� ��1���� �� � ���� # ���� �� �� �������� 1��� �������

������� �� ���� ����������J������ ���(��� ��J�� �� ����� � ���$ �� ������(� ���

���������� :�� ������������ �� ��� ������� �� ��� ��������� ��� ��� 1��(���

�� ��� ������� ��������� �� �������� ����� )�, ����1��� :�� �������

����� �������� ��� ������ �� ����� �� �� ��� � ��������� �������� ��� �����

��� �1�� ���� �� ��� ������� �� ����� �������� ������������ �������� �� ����

�� �� �'��� 3��������� ��� ������ � ������� �� �� �������� �� ����� �� ��$

������� ��� �� ������� ���1��� ������� �� ��� �������� ������ :�� ��������

������# ������������ �� ��� ���� ������ �-��� � ��!��� �1$���� �� ����� ���

Page 134: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��) �� ��� )1 ��������

����� �����������

:�� ���1�� �� ������� (�������� ���� � �� �������� � #��� # ����� ���

,0 ���������� �� ���� �#���� �!������ �� �� ����� ��� ��� ���� ���$

������� �� ��������� �-����� � ��� �� ���������� �� ��� ���� �� ����� ��

�� ��� ��� ������ �������������� :��� �� ����� ��� ���� 1��(���� ���-�����

��������� ������ �� ����# �� ��� ������� �����J���!��� �� ���1������ :��

��� ������� �� ��� ������ ������ �� ��� ������� �������� ���� �� �� ��� ����

1��(��� �� ����� ��� ��#� 0�1���� 1� ��� ������� ���$��� ���� � �������� 4����

������� �� ��� ����� � ������� ��5 �� ���� ��� 1���� �� ��� �� ��� ����� ���

������N ���������� ���� �������� ��������� �� ���������� ��� �� �� ���$

����#� �� � �7, ���� ������ ��� �� �� �� ��D����� �� 1� ������ ���

�������� ������� �� ���!���� +�� ��� ���� ��� ������� ������� �� ���!�� ��

������� 1��� ���# ���� �������� �� �� ��� � ������

8����� ����������� ����� ���� ���� ��� ����� ������( ��������� 1� �������$

���� �������� � �� ����� ��������� �� ����� �������� ���� �� �� ��������

�� �� ����� �� ��# �������� :���� ��� # �� ������ ��� ���� �� �� ����

�� 4:3.5 ��� ������� � ������ ������� ���� ���� :�� �#���� �� ���� ������ ��

���� �� ���� �� ��� �������� ������$�#��� �!������ ���������� ��� �� $

������� ���1��� ��� ���� �������� ��������� �� ��� M��� O� �� ������

��1 ������������ ���� � 1���� �������� ���� �#���� ����� ���� �� ���$ ����

��������� �;.� �!������� :�� ������ ���� � ��� ���� ��������� �� �$

������ ��������� # �� ����� �� �� �D����� ��� � #'��� ��� :3. ��� M��

�� ��������� �������� � �#������� ����� �� �������� �#���� �� ������ ���

����� ���� � :3.� �� ����������� ��� M�� ������� 1��� ��������� �����$

���� ������ 4��������� �5�:���� ����� ��� ������ ���� � 1� �� �������

��1 ���� ��� ����� ������( ���� �� ��� ����� �� ����� ���������

��������� 1��� ���# �� �� ������ 1��� ��� ����� ������ �� ��� ����� ���$

# ��������� #� :�� ��� ��� ������ �� ���� �� ��������� ������ 1���

��� M�� ����$���1�� ������ � 7� ����� �� �� ��� ��� ������ ������ �������

1� �� ����� ���� ����� � 1���� ������ ��"����� ������� ����������� �� �� #

���������� ,����� ������ ���� ���1�� ��� ������ ��# �� ����������� ���1��� �����

����� � �# ����� ������� ����� # 1��� ��� ����� �������� �� ���# ���$

���� :�� ��������� �� ��������� �� ��� �� ��� ��� ��� 1 ��������� ���

����� ������� ���������� �� ������ ���������� �� ��� ������ 1��� �����

����� � 0�1����� ���� ��������� �� ���� �� ��� ����� ��������� 1� ��M�$

����� �# ��� ����� �#���� 4��� �� ��������� ����� ��������5 �� ��� ����� ��

��� ����� �������� ��� �� ���� ������J��� #� :�������� 1� ������ ������

�� ��� ��� ��� ������ ���� �� ������ ����� :�� ������ �������

���� 9��� 9��1��( ������!�� �������� 1��� ��� �)� ������� 7� ���� ���� ���

������ ����� ������ �� � ��� � �� ������� �� ��� �� ���� 4���� ����� ���5

1���� �� � �� �� �������# 1���� ����� ������� ��� ������ �� ��� ��"��� ��� ��

����� �������� �� ��� ������ ����� :�� ������� �� �� ��� �� ����������� ��

����� ��� M�� �������� ������ ������ ������ ��������� :�� ���� �� ��� ���1�

������ �� ��# �� ����������� ���1��� ����� � �� ��� ���� ���� ��� ������� ���

Page 135: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��0

����� ��������� 0�1����� ����� ������ ����# ��� �� ��� �� ��� ������ ����

������� 1���� ���$� 1��� ������ ����# ��� �� ��� ������� � �� # ������

�� �������# ��� ����� �� ��� ������ ����� :��� ����# ���� 1�� � �� ������� �#

����� ����� ��������

7� ����� �� �(� ���� ������ �������� ��� �������� �#����� ��� ����� �����

��������� �� ��� ������ ����������� 1� ���� ��� � � #��� ���� ��������$

��� ��� ��� ����� �� ��� ��������� 1��� ������ ������ ���1��� ������� ��

����� � :��� ���� �� �� ������� �� ����� �� ��# ������ 1���� ��-��$

��� ����� � �� ���� �� ����� ����� ��������� ������$�#��� ��������� 8���

�� ��������� ������ ���� ��� ����� ������������ ��� ����� ��� # �� �$

� # ������� ��������� ��� �� 1��� �������� ����� ����� ��� ��������

�� ����� ����� �������� 4���� ���� ���1����5�

:���� ���� �� ������ ��� ������ �� ����� ��� ��������� �� ����������

��������� �� ����� �� ������ ��� !� ��# 4�� �� ���5 �� ��� �������� ���������

��� ��� �� ����� ��� ������ �� ����� ������������ 1��� ���� ���� �����

�� ������ ��"���� =����1���� ����� ���� ��� � �� �� ���� � ������# ���$

��������� �� � � �"���� �� ���� ��J�� ���� ������(� :���� ���������

����� ����������� ��� ����� �� �������� �� ����� �� ��# �������N 1� ��

�� ���� ��� �� � �� ����� ������� �� ������ # �� ������#� 7� ���1 �� �����

������� ���� ������� ������������ �� ��� � �� 1������ ����� ��� ��# ��

��� # �� ������� �� �(� ��!��� ��������� 7� ������ ������������� ���1���

�� ��# �� ��� ���� ������� �� ������ # �� �������� ���� ����� ������� ��

���"������� 1��� ���� ������ ���������� �� � � ���� ���� �� ���� � �������

7� ������� ��� ���������� �� ��� ������� ��������� �� ����� � # ������� 1���

���# �� ����� ������ ��������� ����������

:�� ������ �� ���� ��������� 1��� � �������� ��� ������ /; ���� ���

4 =+�5� O� ���� �� =+� ��� �������# ����1�� �� ��� 1��� ����� ���$

� ��� �� �#��� # ���� ���� ���� ����� ��� �$�� �� ��������� �� ��������

:�� ���������� 1� ��������� �� �� ����� ���� ���� ������� 1��� ���� ����

�� ����� ������( 1� �������� ;����������� �� 1��� ������� ���� ���$

���� ������� ���� ���� ������������ ��� ��� ���� ��� �������� �� ������

������� �� ����� �#����� �� ������� �� �$����� ���� 0�1����� �� ����� �#�$

���� �� � �� �������� �� ��������# ����������� �� �� ������� �� ��� ��� ��1

����� �� �� � ��������� �� �� �������� �D����� #� 7� ���� 1# ��������# ��

���� �� �� ���������� �� �� ������� :�� �#���$�#��� ���� � #��� ���� �

���� ������� �� ���� �������� !�������� 7���������� ����� �������� ��

������# ���� ��� �� ������� �� ��� ����� � ���� ������ � 1� � � ��

��� �������� ������� �� ��� ������ �(� � �� ����$��� ��� �� ����� �� ������

���������������

+�� #� ����� �� ��� ���� �-���� ������ �� �� ����� ���� ��� �� �#����

1��� ���� �-������ �� ����� ���� ���� �� ������ �������� �� �������� ����$

� J����� ������(� �� �����$���� ���� ������� ����� �� ���� ������� ������

�� �� �������� =�� ����������� ��� ������ 1��( ��C

Page 136: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��4 �� ��� )1 ��������

?� ���������� ��� ���� �������� �� ����� ���������C

• �����'��� ��� ������� ������ ��� �1$���� ������� ���� �� ������

����� ���� ��� �� �'���� 4���� ��������5 �� ��� �����#�N

• ���� ���� ������������ �� ���������� �� ������ �������� �� ������

�� ����� �� ������ ��� ��������# �� ��� ��������N

• ���������� �� ��� ������� ����� �������� �� ����� �� ������ ���

�� ��� �� ��� �������� ������( ������

@� ���������� ��� ����� ���������C

• 1� 1� ���� � � ����$ �� �������� ���� �� ����� ������� ������C

����� ��������� �� ������ ���� ���� � ����N

• ������������ ����� ������ ����� ��� ����� ��������� �� ����� ��$

����� �� ����� �� �� �� ���"������� 1��� ������ ���� � �� ���� ����$

��(�N

• �#����#��� ������� �� ����� �� ������ � �D����� ���������� �� ���

����� ������# ���������� 1������ ������������ �� ��� ������� ����$

�����

.��� ����� #� 1� ��� �� ������� ��������� ������� �� ���� ��������� ��

���� ��# �� ���� ������ ��# �� .7 ������ ������� �� ���� ��� �����

Page 137: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������� �

����� ������� ����&��

� � �����

��� $���� �8����� � ��� ��5�� ����� ��"�����"�

:� � ��?C 0�����J)�� ��� ��������� ���� �������

0����� ����# ���� )�� ��� ����# ����

θh1 = 0.0020 θc1 = −0.0040

θh2 = −0.0622 θc2 = −0.5872

θh3 = 0.0047 θc3 = −0.0021

θh4 = −0.0186 θc4 = −0.1311

θh5 = 0.4186 θc5 = −0.3356

��� !�� ��5�� �.# $��� 9 � ����� ��"�����"�

:� � ��@C 7�������� :3. 0�� M�� ���� �������

:3. �� 1 :3. �� 2

c1 1.0138 1.0902

c2 0.2722 0.2734

c3 −0.2920 −0.3689

d0 −0.0078 −0.0065

d1 −0.0037 −0.0035

d2 0.0116 0.0100

Page 138: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��+ ( ����* (1 "���� ������� ������,�� � ������

��� !�� ��5�� �.# �����"�� "� ����� ��"�����"�

:� � ��AC 7�������� :3. ��������� ���� �������

:3. �� 1 :3. �� 2

a10 0.6951 0.7341

a20 0.3019 0.2921

a30 0.0018 −0.0276

a11 −0.0024 0.0009

a21 0.0256 0.0364

a31 −0.0009 0.0004

a12 0.0033 −0.0126

a22 0.0038 −0.0007

a32 −0.0277 −0.0215

b10 −0.1196 −0.1438

b20 −0.0204 0.0386

b30 0.1835 0.1472

b11 0.1581 0.2166

b21 0.3164 0.4830

b31 0.0168 −0.0598

b12 0.0446 −0.1497

b22 −0.1613 −0.1497

b32 −0.3549 −0.1375

Page 139: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������� �

�$� ����� �� ���� �

� � ����� �� ��� ������

���� �� � � ��

2�� ��- ����� �( ��� ����� �� ����� ���� ��"��

2�� #���� � � � �"���� ��"�����"� �( ��� ��:�"� � ��"��

��� 9����� ? @ A F H B

Ixx 4����25 ?BAEFFG @FGKGE ABHGHFG @EHEAGA ?ABGB?B ?BFHAB

Iyy 4����25 @BH@HF? HLAL? AH?B@KK @GHEKFL ?GF??@K ?ELBGL

Izz 4����25 ?EA@EHF @LHH?G FFLAK? ?B?AB@F KEGGKA FKK?K

Ixy 4����25 $?EB?E@ LHFEB F@FKH ?KAEHE ?HB@L ?KH@

Ixy 4����25 ?GKLF?G G $?L@GA @KHLLA $AL?LL $@@@

Iyz 4����25 @G?AGF G ?EHEG $H?ALA $FFHEHH $?BE@F

.��� 4�5 HGG ?FE HHK BGG HHE BB

:� � 8�?C .��� �� ������ ������� �� ��� ��-����� ���

Page 140: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

���( ����* .1 �(� ����� �� ������ � � ������ �� ��� ��������

��� �� � ���

+����� 8�?C )�, .��� �� ��� ? #'������ ( ) *��� "%�

Page 141: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.1�1 � ��� �� ������ � � ������ �� ��� ��<����� ��� ���

+����� 8�@C )�, .��� �� ��� @ #*��� !%�

Page 142: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��!( ����* .1 �(� ����� �� ������ � � ������ �� ��� ��������

��� �� � ���

+����� 8�AC )�, .��� �� ��� A #*��� ( ) +���� ,%�

Page 143: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.1�1 � ��� �� ������ � � ������ �� ��� ��<����� ��� ���

+����� 8�FC )�, .��� �� ��� F #'������ - ) *��� -%�

Page 144: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��)( ����* .1 �(� ����� �� ������ � � ������ �� ��� ��������

��� �� � ���

+����� 8�HC )�, .��� �� ��� H #'������ , ) *��� , ) +���� "%�

Page 145: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.1�1 � ��� �� ������ � � ������ �� ��� ��<����� ��� ��0

+����� 8�BC )�, .��� �� ��� B #*��� . ) ����%�

Page 146: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 147: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������� �

����� ���� ������ ����

�������

O� ������ �� ���� ����� ��� �#������� �� ������ ������ �� ���� �� ��� ������$

��� ���$ ���� ��������� �;.� �!������ ��������� ��� :3.� ����� �#������

��� +�� �� �� �"����" �����

:��� ���� ������� ��� ������ �� � ����� ���� ������ �� ��� ��� ���������

:3) ��������� ���� � ������ 1��� ��������� �;.� ���� � ��� �!�����

4F�?G5 �� �� ��1������ � �� �1C

T (t) = −n∑

i=1

ai0 T (t− i) +m∑

j=0

bj0 I (t− j) + ξ(I, T, t) 4)�?5

1���� ξ(I, T, t) �� ��� ���$ ���� �#���� �� ��� ���� � :�� ��� ���� ���� �;.�

���� �� ���� ������� �C

T (t) = −n∑

i=1

ai0 T (t− i) +m∑

j=0

bj0 I (t− j) 4)�@5

+��� 4)�@5 1� ��� ��������$���������� ������������ ����� ��� '���$�����

�� ��� ������C

d3T (t)dt3

+ l1d2T (t)dt2

+ l2dT (t)dt

+ l3 T (t) =

m1d2I(t)dt2

+m2dI(t)dt

+m3 I(t)4)�A5

+��� 4)�A5� ��� ���� ��� ���� 1�����C{x(t) = A x(t) + B u(t)y(t) = C x(t) = T (t)

4)�F5

1���� x(t) �� ��� ���� ������� u(t) �� ��� ������ ���� �� y(t) �� ��� ������ :��������� A� B �� C �� ������ � �� �1�C

A =

⎡⎣ 0 1 0

0 0 1−l3 −l2 −l1

⎤⎦

Page 148: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�!+ ( ����* �1 ������� ���� "�� �� ��� �������

B =

⎡⎣ 1 0 0l2 1 0l3 l2 1

⎤⎦−1 ⎡⎣ m1

m2

m3

⎤⎦ =

⎡⎣ α1

α2

α3

⎤⎦

���

C = [1 0 0]

O� ����� ��� � ����� ������ �������� �� P ����� ?EE?QC

s(t) = e(t) + λ e(t) 4)�H5

1���� λ �� ������ ������� �������� �� e(t) = yd(t) − y(t) ��� ����� ����� ��yd(t) ��� ������� ����� ����������� ��� ���� ��� ��������� �� ��� � ����� ������

�!����� 1� ���C

s(t) = [yd(t) + λyd(t)] − [λx1(t) + x2(t) + α1u(t)] 4)�B5

��-���������� ��� � ����� ���� � #�� ��C

s(t) = [yd(t) + λyd(t)] − [λx1(t) + x2(t) + α1u(t)] 4)�K5

�# ������������ x1(t) �� x2(t) ���������� �� 4)�K5� 1� ���C

s(t) = [yd(t) + λyd(t)]

− [λx2(t) + x3(t) + (λα1 + α2)u(t) + α1u(t)]4)�L5

��� �!��� ��� ������ 1 ueq(t) �� ������ s(t) = 0 �� �� ����� � �� �1�C

• ���

g1 = α1

g2 = λ α1 + α2

g3 = [yd(t) + λ yd(t)] − [λ x2(t) + x3(t)]

��

v(t) =g1g2

u(t) + u(t)

����������� ��� �� ���������� �� 4)�L5� 1� ���C

veq(t) =g3g2

veq(t) �� ���������� � ��� �������� �!��� ��� ������ �� ������ s(t) = 01��� ��� ��������� ���� ������� g2

�$! �������� � ��� �$%� ��� ���� αi∈[1,2,3] �= 0�

Page 149: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �* ������� � � ��� ���� �!�

• � 1� �� ��� (��1 ��� ���� ���� �� ��� �#����� 1� ��������� ����������

���� �� ��� ��� �� �1��� ���!� ��# �!����� �� ����������C

12d

dt

(s(t)2

)= s(t) s(t) ≤ −η ‖s(t)‖ 4)�E5

:��� ���!� ��# �� ��� � ����� ���������� 7� ������� �� ��� ��� ������� �� ���

� ����� ������ �������� ��� ��� ��"��������� 1��� ����� ���� �����

�# η�

:�� �������� ������ 1 va �� ������ �� ��C

va(t) = veq(t) − k ���(s(t))

• ��1� 1� �� 1���� 4)�L5 � �� �1�C

s(t) = g3 − g2 v(t)

= g3

[1 − g2

g2

]+ g2 k ���(s(t))

�����C

s(t) s(t) = s(t)[g3

[1 − g2

g2

]+ k g2 ���(s(t))

]

≤(g3

[1 − g2

g2

]+ k g2

)‖s(t)‖

�# �������� ��� � ����� ��� k� ���� �C

g3

[1 − g2

g2

]+ k g2 ≤ −η 4)�?G5

��� � ����� ��������� 4)�E5 �� �������� ��� ������ ���� u ��������� �� ����

������� �# �� ���� ��� ��-������ �!�����

(g1g2

u(t) + u(t))

− va = 0� ���

1���� ��� ���� �� ����� ��C

u(t) = ueq(t) + k ���(s(t)) 4)�??5

1����

ueq(t) = δ exp(− g2g1t

)+g3g2

4)�?@5

g1 �� ��� �������� � �� �� g1�

��� .���"��� ��� ���������

:�� �#������'�� ������ �� 1� ���� � ����� �# ������� ���� ���� ����� ���

��������� ��������� ���� ��������� �# 4F�?G5 �� ���( � � ����� ��#���

Page 150: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�!� ( ����* �1 ������� ���� "�� �� ��� �������

0 10 20 30 40 50−50

−40

−30

−20

−10

0

10

20

Time (sec)

Tem

pera

ture

(°C

)

+����� )�?C ;�������� ��������� 4�����5 �� �������� ��������� 4�� ��5 ��

��� �� ���� ���

���������� :�� ������ �� ������� �� ����� �'�� 1��� k = −0.9� λ = 250 ��

δ = 20� +��� )�? � ������� ��� ���� ���� ���� ��

:�� ������ �� 1� ���� �� ������� �� �� ���������� 1���� ��� ���������

���� � 1� ��#��� ���� ±10◦)� :�� ����� x2 �� x3 1��� ������� ����� ���

��������� :�� ��������� �� ��� ������� :3. ���������� �� ���1� �� ��� )�@�

Page 151: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�1�1 �* ������� � � ��� ���� �!�

0 10 20 30 40 50 60−15

−10

−5

0

5

10

15

Time (sec)

Tem

pera

ture

(°C

)

0 10 20 30 40 50 60−15

−10

−5

0

5

10

15

Time (sec)

Tem

pera

ture

(°C

)

+����� )�@C ;�������� ��������� 4�� ��5 �� ������� ��������� 4�����5 ��

��� �� ���� ���

Page 152: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 153: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�������� �

�� �� ���

?� .����� &������ ���� ���� ,��� �� ���������� ������� ������

���� � +�����& /���� � ����� ��� 0/+0 ���� ��� 1��� 2��� �� ���

/����� '������� 7333 7��������� )��������� �� 7������� 3 ���������C HBL$

HKA� :�1�� H$L 9������� � @GGL�

@� .����� &������ ���� '�' 8�� ���� �� ���������� ������� 3����

�� ���� ������ ���� �� ��� �������� 3���0���� 430�GL5 C ������

/�� � L@G$L@H� .����� ��� ?G$?A ����� @GGL�

A� .����� &����� �� ���������� ������� ����� ��� ��� ��� ���

��� ����� �� � ��� ������� ���� ��� ������ �����4 � � ����� �� ����

����� 7333J; � 7��������� )��������� �� 7��� ����� ;����� �� #�����

47;= 5C @EEB$AGG?� 9���� +����� @@$@B ��� @GGL�

F� .����� &������ ���� '�' 8�� ���� �� ���������� ������� ����

��� � ����� ��� ������� *��� �� 5���� 1��� 2��� �� ��� 6�� ���

'������� ��������C :� �������� �� /���� 3������������ .7: ������ ?HB\

?BE� /� � ?L� 9�� @� @GGE�

H� .����� &������ /������ ;���� �� �� ���������� ������� �� ��

��� 7������ �� �� � 6��� � 1������ ��� 1������ � 8 ����� �� �� + � ������

1���� � 8���� �� 7333J� .3 7��������� )��������� �� ������� 7��� $

����� .���������� 4�7.55� ������� ?F$?K �� # � @GGE� 0������

Page 154: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30
Page 155: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

' ���� ���

P��� ����� ?EE@Q 8�,� ��� ����� �� .�2��� ;����� �� �� ��� �������� �� ��

� ���� �9�� �� ��� �������� ��� ������ ������� ������� ������� ��

;�������� � .3 , )� �� � F@� ��� ?\?@� ?EE@� AH

P����1 @GGLQ ;"��� ����1 � 7���� 8 ������ �� �� ,�'�� ��� � ��

�������� � � ��� �� /�� �� : ����� /�� �� 8 ����� �� � 0�;� � � �� ��

*�� � 3��������� � 84 ���� ����� �� ����� ;������� �� � ?FH� ��� ?�

��� LG\LB� @GGL� @E

P�� ���� @GG@Q &� �� ����� :� 0��((����� *� 7�� ���� )�3 *��"�����(� �� ;��!����

�� ,� ���������� ��� ��� � �� � � � ����� ��� �� � ������� ����� ����

� ��� ���������� ����� 3������#� �� � ?B� ��� ?� ��� ?@B\?@E� @GG@�

AG

P� �� @GGKQ ������� � ��� ����� )����� +��^��� +���� ������$��� 8������$

��� +��^��� ��#��� )������� ,����'� 0���� ,� ������� �� *����� &�������

8� 0 � �� ��� 8���� ���$��4 ��� +� ��� 8 ����� ��� 7� .�������

.���� /���� ;� ��#� ../; ?H� +�����#� @GGK� ��� ?\B� *��� 8����

) ������� 3���$2���� @GGK� ?GK

P��(�� ?EEFQ 0� ��(��� *�I� I� �� ��;� 0� ���� /��� ��������� � ���� ��

��� ������� � ����� ������ � ����� 7333 :��������� �� 8�������

3����������� �� � F?� ��� @� ��� EK\?GK� ?EEF� ??H

P������ � @GGGQ ;� �� ������ � �� )� �� O��� 7������ ������ ��� �� $ ��

���� �����4� 7� )07 �GGC ����������� �� ��� 7&)07 ���������� �� 0���

������ �� �������� �#������ ��� FGL\F?F� 9�1 >��(� 9>� 2 �� @GGG�

�).� ?A

P��� �# @GGGQ =�;� ��� �# �� /� 0#1��� �� �� ������� ��� ��� ���� � ������

� ����� ��� 7� 7333 7��������� )��������� �� ;������� �� ����������

��� @FFB\@FH?� � +�������� )�� ��� @GGG� F?

P8��� @GGBQ ���� 8���� 9�� :��� � ���# ����� ���� 0� �� ���� 3��$

���� �� 8��� ��� 8 ����� �� ��� ��� � �� +��4�� 3������& 0� <+3�

*��� 3������ ��� +� ��� 8 ����� ��� ������ �� �� �� ������ ��# ��

����������� �� � ??E� ��� AK\F@� @GGB� ?GK

P8�- ?EELQ ,��� 8�- �� �����1 O��(��� 3��� ���� � ����� � ����� ��� 7�

7&&;��0 �ELC ����������� �� ��� @H�� ��� ���������� �� )������

������ �� ���������� ������!���� ��� FA\HF� 9�1 >��(� 9>� 2 �� ?EEL�

�).� ?GK

Page 156: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�!4 .�$����� ��

P8����� @GG?Q )� 8������ )� 0� �� .��� �������� : ����� 7�� �������

��� +� ��� ��� � ��& =���� ��� ��� 6��� � 8 ����� �� �� '����� * � ����

7������� ��� 7333$� .3 :��������� �� .����������� �� � B� ��� A� ���

@BK\@LH� @GG?� ?F

P8����� @GGFQ )��# 8������ ����� ,�� ���� ���� .������ .�$

��#���� 0#�� ��� �� .��#� �� �������� 6��� �� � + � �����

1���� � 8��� ��� 8 ����� �� ��� ��� � ��� 7333 )������ &����� ��

� �������� ��� HB\BF� .���J��� @GGF� ?F

P8��� @GGBQ ='��� 8���� 3��� 7 �� ����(����� �� 8��� ��(�� > �� 6��� �

�� � �� ��� 7� 3���0���� @GGB� ��� HGK\H?@� "� @GGB� AE� F?

P8���� ?EELQ ;���� 8���� �� ;�#���� ) �� � 6��� � 1������ ��� : �����

/�� �� *��� + � ����� 1���� � 8����� 8 ����� ��� 7� 7333 7���������

)��������� �� ;������� �� ���������� ��� AL?\ALB� *������ 8� �����

.# ?EEL� AF

P8������ @GGLQ ��� �� .� 8������� >��� ����� �� ���� � �� 8��� �� '����

���� ? �� � ��������� � +���� �� @��� �� � 8� ��������� '���� 3���

�������� 7333 :��������� �� 3�������� �� � H?� ��� @� ��� AAG\AAB�

.# @GGL� KA

P8� @GGKQ �����# �� 8� �� )�� ��� &�*� )�� 6�$ ��� 0�� 2� �� ��� ��

���4 0A�� 3��������� � 8����� @�������� B 7� 0��� +����� ��

3�������� �����# H?�� ���� .������� ��� BFB\BHG� @GGK� ?F

P8�� �$�����" @GGAQ .����� 8�� �$�����"� .����� 0��'� ��� .�(

� ������� ��� 8������� �� ���������� ������� ������ �����4

���� ��� � ����� ��� ��� 7� 7��������� #������ �� .���������������

�� 0��� ������� ��� ?HA\?HL� 9��#� ��� =������ ?E$@@ @GGA� BB�

BK� K?

P8�� �$�����" @GGFQ .����� 8�� �$�����"� .����� 0��'� ���$.��

� ������ �� ���������� ������� ���� � �������& � ��������������

������ 7� AH�� 7��������� #������ �� ;�������� ����� +����� @@$@A

.�� @GGF� ?F

P8���# @GGKQ .� 8���#� :�� *#����� ������ 8���� 0�� � ����������� ;�����

;�'���( �� *�� *���� @��� � ������� 8����& : ����� /�� �� 8 �������

��� � �� '������ $ �� @��� � ��� � �� � 7����������� 5�� ��� )����$

��� 7�������� ;��� � �� � AG� ��� FHH\FB?� @GGK� @E

P8�� � ?EEEQ =� � 8�� �� ;� � 0 ��(� O�8� .���#� ���� &���� �� :�.�

������ � ���� � �����4 � ����� ��� �� � � ����� ���� � �������

����� �� ��� ������� )� ��� �� �������� �� � ?LE� ��� AFE\AHH� ?EEE�

?A� ?F

Page 157: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� �!-

P8��� �� @GG@Q *���� 8��� ��� ) ����� &���� �� �� 9��� � ��� ���� 86��� 0

5$ ,��� 6��� � �� �� 7333 :��������� �� ;������� �� ����������

�� � ?L� ��� @� ��� ?BB\?KH� ��� @GG@� AE

P8���� ?EEHQ )�.� 8����� 9��� ���1��(� ��� ����� ������������ =�����C =�$

���� 2��������# ������ ?EEH� LL� LE

P8�#� @GGBQ �� 8��� 8�#�� �(� = ����� �� ��;� ���� 8��� ��� /� �����

@���� �� �� 8 ����� �� ��� � ��� :�� ������� �������� �� � K@� ��� B�

��� H@?\H@F� @GGB� @E

P8���� ?EEBQ &������ )� 8����� +���� �� ����� ������( ��� ����� �� ��#� ����

O� �# _ ���� 7���� 9�1 >��(� 9>� 2 �� ?EEB� AB

P)(�( @GGGQ 0��� )(�( �� 2� �U���� � 0� ��� �� ��� 8 ����� �� ����

� ;�� ��� :/���� � �� 8����� � 7������� � 8������ 7� 3���������

O��(��� �������� �� ��� ���� 43&)� @GGG5� ��� ?KA\?LH� 7����$

(��J)0� @GGG� ?F� ?B

P) �1� ?EEHQ ,�1�� &� ) �1� � 2� ��������� )��� 8�1 �� �� ��� O�� ��

0 6 �� @�$� C ��� ������� +�� ������� D� �� 8����� =��� *���

+�� �� '������ ��� ���� � ����4� :�������� �� ��� 7�������� �� .�$

�������� �� )����� � �� � ?K� ��� H� ��� @AF\@F?� ?EEH� BB� BK

P)��� ?EEKQ +��^��� )���� �� #�� �� ��������� ���� ���� ���� � � �

�����!�� � ���� ������ �� ������ ��� ����������� ����� ����� .������

������� 2��������� *� � 6������ )��� ��`� ?EEK� AE

P)���'' @GGAQ .�� )��� )���''� �� � ,��� �� *���� ���� �� �#� + �

����������� �� � ������� :��������� �� ��� 7�������� �� .���������

�� )����� � �� � @H� ��� F� ��� AGE\A@K� @GGA� ??F

P)�� 1 ?EHEQ 0����� ���� )�� 1 �� ���� )���� ������ ��������� )�����$

���� �� ��� �� �� ���� =����� � ) ������ ����� � =����� 2��������# ������

?EHE� K@� L?

P)����� @GG@Q 9� &��� )������ T��$&�� ��� �� *�(� ��������� ��� � ��

��� 0������ 3��������� � 8������ 3����� ����� �� �����#� �� � ?BL�

��� ?K?\?KK� @GG@� E

P)���� @GGHQ +� �� )����� .� �� ���"���� ;� ����1 � :� &��������� 9� ��

+������ &� 8� 0�� �� �� �� �(���1��'� '������� �� �� �� ��� ��� ���

� �� �� � ����� ��� �� ���� ��� � ��������� ����� 3������#� �� � ?@� ���

?H@A\?HA@� @GGH� @K

P)���� @GGLQ �� ��� )���� �� ���$*�� + ������ 0 : ����� /�� �� 8 �������

*��� �� 6��� � 6��� '������ ���� 7� 3���0���� @GGL� *9) � ������$

/�� � 8�� �� 0���� ����� ��� E?L\E@A� .����� ��� @GGL� ?GB

Page 158: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��+ .�$����� ��

P)����� @GGAQ 0� )����� �� �� & ����� 8 ����� �� � ������& � ����

�� $��� � � ��� ���� 8������ "���� �� ������#� �� � EG� ��� K� ���

KBK\KBL� @GGA� ??

P)������ @GGAQ �� .� )������� ,� 3� ���� )� .� �� ���� �� .�'' �� 3� )�

��� ��� + � ����� ���� � ������ ��� � �� � '�����& 0 ����� �� �����

������� ����� 3������#� �� � ?K� ��� AK?\AKK� @GGA� E

P)�� @GGKQ >���"� )��� �� ��� *���� +���� � +� �1��� �� 8��� .� �� �� 9�$

���� /� :�(��� C ���� �������� 8�� �� '���� � ��� @������ �� 7�

7333 ?G�� 7��������� )��������� �� ;���� ������ ;�������� ��� BK@\

BKK� 9����1�"(� :�� 9����� ���� ?A$?H ���� @GGK� BB

P)��� @GGLQ � )���� � ����'�� 3� .#��� ;� ����1 � �� ,�'� �� �� ��� �

: ����� /�� �� 8 ������� � 0��$� �� ��� � �� 5�� �� 7������ D������

/� ����� 3����� 2�� ��# � ������� �� � K� ��� A� ��� @HE\@HE�

@GGL� AG

P)����� ?ELEQ &������� )����� �� ����� .� ����� +��� /���� 0����

� � '������ �� � ��������� � '������ 7333 :��������� �� 7�������

3 ���������� �� � AB� ��� ?� ��� LL\EA� +�����# ?ELE� K?

P)������ @GGBQ ����� )������� ���� ��� ������� � �� ���������� ������� 0

����� ���� �� �� � � � � ����� �� ������ $ �� 4 ����� � ��� ������

�����4� 7� 7333 7��������� )��������� 7� ;������� �� ����������

��� AE@A \ AE@L� =� ���� + ����� ?H$?E .# @GGB� K?� EF

P)���� ?EKKQ .�*� )����� +������� �� �� ������ ������ � �� �� �����

�4 �� ����� �� 7����������� ,����� ��#� �� � BE� ��� A� � AAA$AAL� ?EKK�

BB

P)� ��� ?EEFQ �� 3�1�� )� ��� �� �� .���� 8��1�� ������ 0A�� �� �� E�

C ��� �� � 6��� � � ������ 7� 7333 )��������� �� ;������� �� ����������

��� A@GH\A@?G� .# ?EEF� ?GE� ??G

P)� ��� ?EEKQ �� 3�1�� )� ��� �� &��� &� ����(� � @��� � �� �� � '���� ��

8���������� 8�����& 0��� ��� �� �� 6��� � 1�������� ����� �� ;������

#������ �� � ?F� ��� ?� ��� AF\FK� ?EEK� ?GE

P)���� @GGAQ +� )����� +� 8��� �� ;� 8 ���(� .� 0 �� )� *� �� ,� .������

�� '601 3 ���� �� 7� ����������� �� 3�������� @GGA� ��� FEB\HGG�

,�� ��� 73� �� # @GGA� ?GK

P)���� ?EEEQ � )����� 0� ,� ������� �� 9� �#���� /���� � 7���� � �������

� ��� �� 8��� � ���� ��� 8����� 8 ����� ��� 7333 :��������� �� /��� $

�'���� �� )������ &������ �� � H� ��� ?� ��� B@\KA� ?EEE� ?F

Page 159: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� ���

P,���� ?EELQ ,����� ,����� 3����� ����'( �� 8���� ,������� �� �������

�� ?�� �� �� ��������� ��� ������ � �� ������ ������ ���������

��4� ���� ������ �� ��� ��4 �� ������ ����� � �������� ��� ��������

7=� ��� ������ *��� .��� ��� :����� �� ��� FEB\HGF� ?EEL� LK

P,�� @GGBQ 8��� ,�� � ������ .�� #� �� &����� 0����� ��������

��� 7��� ����� 7������ �� �� � ������ � ������ 7� B�� 7����������

)��������� 3���0����� ����� +����� @GGB� BK

P,�����(� @GGLQ ���� ,�����(�� )��� .�� �� 0� =1��� &� �������- �� ��*�

� ������ 3��� �� �� � � ������� ��� ������� �� �� � ��� ����� �� ;����$

�������� �� � LG� ��� A� ��� AFB\AFE� @GGL� @E

P,��� @GGHQ ���� ���� ,���� ����� )������ �� ���������� ������� ������

� ������ ����� �� � ����������� 7333J; � 7��������� )��������� ��

;����� �� 7��� ����� #������ ������ @$B� @GGH� BB� BL� K?� E?� ?G@

P,����' @GGBQ )� ,����'� +� ,������ �� ������ �� )� �������� /�� �� � ���� �

���� �� �� ������ �� �������� ����� � � ����� �� �������� 7333

:��������� �� /��� �'���� �� )������ &������ �� � ?@� ��� ?� ���

AB\FK� @GGB� ???

P3 �� ?EEBQ ;�3� 3 ��� =�.� 7���� �� .�&� *������ �� �� ��� 7������ �� �� �

6 ���@�������� 6��� � 1������� ;������� �� � ?F� ��� A@?\A@K� ?EEB�

AF� AH� AK

P3 ��� @GGAQ .�3�0� 3 ��� �� ��;� 0�1��� ���� � ��� �� ��������� ��� � � ���

����� ������ F � �� $� .����������� �� � ?A� ��� ??BA\??KK� @GGA� ?F�

?H

P+��� @GGKQ +��^��� +���� ������� � ��� ����� )����� �� 9������

������$��� 8��������� )������� ,����'� 0���� ,� ������� �� *�����

&������� 8� 0& 0 ������� �� �� �� � ����� �� ����$��4� 7� �����$

��C )������$����� .���� 7������������C ��� � �� �������� ���

?G?\?GL� )�����#� +����� 9������� @GGK� ?GK

P+�#��� @GG@Q ,��� +�#���� .�� ���� ������� �� +��( :�����(� 6��� � =� ��

��� 7��� ����� 7������ �� �� � 6��� � ��� � �� +���� ��� � @�������

+���� 84 ��� 7� ?G�� #������ �� 0��� 7�������� ��� /���� 3������$

���� �� :� ������� #������ ��� FG\FK� O��������� ,)� 2 �� @GG@�

7333 )������ �����#� ?A

P+������ ?EEGQ �� +������� ;� ,��� �� �� ��� 8�� 2��� �� ��� �� �� �� ����

�� �� ��� ������� ��� 7� 7333 7��������� )��������� �� ;������� ��

���������� ��� HFG\HFH� ?A$?L .# ?EEG� AH� AB

P& ���� ?EEEQ �&� & ����� 9� .�) ���� �� .�&����� 7� )������� ��

�� 8��1����� : ����� ��� �� ��� � �� � ���������� � ������ � � ��� � ����

Page 160: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��� .�$����� ��

�������� �� � � ����� ���� � ���� ��� ��� �� � ����� ��� �� #+18��:/%�

3������#� �� � A?� ��� F� ��� A?\A?A� ?EEE� L� @E

P& ���� @GGHQ ������# &� & ����� 3 .�� ;������ 0�1�� )������ &�� �

0������� .���� �� +����� &�� � .����� ) ,��� ����� �� ;����� .�

��� : ����� /�� �� 8 ����� �� ��� �� ����� �� /���� @��2� ����

*��� ��� � �� �� � @���� �� 8� �� � 8��� ��� 84 ��� ��� � ��� ��� � ��

�����#� �� � @F?� ��� @� ��� ABF\AK@� @GGH� ??

P&��������� @GG@Q = �� &���������� ���� .�#��� �� � ���� .� =(����

�� 7A�� �� : ���� ��� 6��� � ����4 �� +����� ��� �������� 5��

1���� ��� 7� .7))�7G@C ����������� �� ��� H�� 7��������� )���������

�� .���� 7��� )������� �� )������$�������� 7�����������$��� 7�

��� ?FK\?HF� *������ 2�� @GG@� ������$/�� �� ?F

P&�(��(�� @GGFQ :� � &�(�� &�(��(��� .��� )��( )����� �� +��( :�����( ��

��(� ���#� = @8 & 0� ��� 8����G��� 0��� ����� 8���$�� ����

����� ���$��4 ��� 8��� ��� 8 ����� ��� 7� *9) AGKL� ��� @FG\@FL�

������$/�� � 8�� �� 0���� ����� @GGF� ?GK

P&���� �� @GGHQ + ���� &���� ��� ��� � ��� �� �� ������� ���� ;�� & ���������

�H������ ���� ��� ���� 7� ?K ��� )������ +��^�� �� .�a��!��� :��#���

@E �� $ @ �� @GGH� AH

P&�����# @GGEQ �� � &�����#� ;� ����1 � *� � ���� � �� 8�;� ,�������

: ����� ��� �� ��� � �� ��� ���� ��� ��� �� � ���������� � ������ #/� $%�

:�� )������ )� �������� ���� O� �# �� ���� *���� �� � ?� @GGE� @E

P0��' @GGKQ .����� 0��'� ���� � ������� & �������� � ���� ��� ��� ���

��������� /��� )����� �� � @A� ��� @BK\@K@� @GGK� ?F

P0 � @GGFQ �� # � 0 � �� �# .� ����#� �� � �� 6��� � �� �� =� �� ��

���� 6���� @��� ���� ���� @��������� ���� ��� 5������ ��� ������ ����

7333 )������ &����� �� � �������� ��� AA\AE� @GGF� AB

P0���# @GGKQ ;� ,� 0���#� ,� &� O (�� �� �� ,� +������ 7����� �� @��

������� �� ��������� � '����� ������� �� 0��� ��� �� �� � ��� ����

'������� 7333 :��������� �� )�������� �� ��(���� :����� ������

�� � AG� ��� @� ��� AAG\AAB� ���� @GGK� KA

P0���'��� @GG@Q . 0���'���� . ����� . :���(1� > 7(��� 7 :(����

; ���� + ��� 9 &����� � �������� .��� �� � �������� 7����

��� ��� �� ������� � �������� � ����� ������ ��� ��� �� ��������

������ ���� ��� ������ ����� 3������#� �� � ?B� ��� L� ��� ??LK\

??E?� @GG@� ?F

P0���� @GG?Q 0�.� 0����� :� ��� ��#�� �� �� /����(�� 7��� �� $ �� ��

���������� � ��� � �� � ������� (III #3�8(III%� 7� AG�� .������ �� ���

Page 161: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� ���

������� ���������� �� &#���� ���� *��������� 4��&*5� �� @F� �

+�������� )�� @GG?� @K

P0#1�� ?EEFQ /������ 0#1��� ������� )��(��� &��' � *���� ��

)�������� ;������� �� �� ��� +��� ����� � ��� � ?�� �� �� � 3 �4��

��� � 6��� � 1������� ������� �� ;���� ��������� �� )����������

&������#� ��� AHE\ABL� ?EEF� AH

P0#1�� ?EEHQ /������ 0#1��� ��$��� � ��� �� � ���� � �� �� 7� 7�����$

���� )��������� �� 7��� ����� ;����� �� #������ �� A?AA� O���������

,)� 2 �� ?EEH� 7333 )������ �����#� AH� AB� F?

P0#1�� ?EEBQ /������ 0#1�� �� = ���� ;� ��� �#� @�������� ������ ���

���� � �������� 7� :�� K�� 7��������� #������ �� ;������� ;�������

��� ?EH\@GK� ������ /�� �� ?EEB� AB

P0#1�� ?EELQ /� 0#1��� �� &�������� =� ��� �#� � &������� �� .� ,�#���

�����>& 0 6 �� �� �� 8�� 0� � 6��� � �� � C �� 0��� ��� �� ��

8��� ��� ��� � ��� 7� 3�������� ;������� /� )� �� ��� �� � ����� ��

:� 4����5� *������ 9���� �� )����� �� 7��������� ������� ������$/�� ��

��� FFH\FHB� ?EEL� AF

P0���# @GGBQ ,� 0���#� � ,����� �� +����� �� �� )�������� '����� �� � :���

��� �� ���� 0��� ����� 6��� ;� 1��������� �� +��J��� )7+��GBC

)��������� 7��������� � +�������� ���������!��� @GGB� ??G

P0���' ?EE?Q �� 0���'� �� ����� �� ;� &� � ���� 7����������� �� ��� �����# ��

���� ���������� ������� O�� �#� ?EE?� LE

P0� @GGFQ 0���$9� 0� �� *#����� �� ������ +��� �� 1��� 2��� �� D� �� /�� ���

8 ������ ������ '��� 7� @B�� ���� 7��������� )��������� �� ���

7333 3.8 � ��� @FB@\ @FBH� ������� @GGF� BB� BK

P0� @GGBQ 0���$9� 0� �� *#����� �� ������ '���� ��� �� �� ������ ��� �� ���

�� �� � ��� � ��� �� ��� ����� ?�� ��� ��������� �� ��#����#����� �� � BL�

��� ?� ��� ??L\?@L� @GGB� BB

P0� @GGB�Q 0���$9� 0� �� *#����� �� ������ ������ +��� ��� 6��������

1������ ���� 7� #������ �� 0��� 7�������� ��� /���� 3����������

�� :� ������� #������ ��� FB?\FBK� .��� @GGB� BB� BK� BL� LB� LK

P0� @GGKQ 0���$9� 0� �� *#����� �� ������ �������� ��� ������ �� �� �

������ � ����� ��� ���� �� ��� 2��� �� ��� � ��� � ��� ��� �). :����

� � �������� �� � F� ��� @� ��� ?A\@F� @GGK� BL

P0� @GGK�Q 0���$9� 0� �� *#����� �� ������ 1������ ������ +������� 8���

�� ��� 7������ �� +����*��� ������ � ������� ��� ?HK\?BA� @GGK�

BK

Page 162: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��! .�$����� ��

P0���� @GGHQ .�� 0����� �� ���� ��� ���� 0����� � �� ��������� � +���

��� #�7+�%� 7333 :��������� �� )�������� �� ��(���� :����� �$

����� �� � @L� ��� @� ��� @?L\@@E� ���� @GGH� KA

P0���� @GGKQ .�� 0����� ��� ��� @��� =���� � ��� ��������� � /�� ��

��� ��� 7333 :��������� �� )�������� �� ��(���� :����� ������

�� � AG� ��� ?� ��� HG\HL� .��� @GGK� K?

P0�� � @GGLQ 9��# �� 0�� �� O���� ,� O������ �(� =� 2��� .�( �� 0��#

�� ,����� *� +�1 ��� ��� ��� � �� 5�� �� �� '� �� � ��� ��� /�� �

0�;� � � �� �� 84 ��� �� 3��������� � 8 �������� 6�� @�� �� � :�� � �� ��

0� C K��� @��� �� : �� =���B ����� �� ����� 3�������� �� � BH�

��� B� ��� FA?\FAH� @GGL� AG

P7������ @GGBQ +��� 7������� ,��� ,�O1���� :�*� 8����� �� �� � *�����

+������� � �� ��� �� ��� �������� �=09 O7*3> �� =9 � ����

3������� @GGB� LG� LK

P����� @GG@Q *#����� �� ����� �� .��� 8������ �� @��������� �� �� ��������

@���� �� ��� �������1������ �� ��� 7� 0��:7) �G@C �����������

�� ��� ?G�� #������ �� 0��� 7�������� ��� /���� 3���������� ��

:� ������� #������ ��� ?AK\?F@� O��������� ,)� 2 �� @GG@� 7333

)������ �����#� BB� BK

P����� @GGAQ *#����� �� ����� �� .��� 8������ +��� �� � ��� � ��� �� ���

������ @���� ��� ��� ?K?\?KL� @GGA� BB� BK

P����� @GGLQ *#����� �� ����� �� 0���$9� 0�� C��� �� '���� 3��� �� 8����B

�� '������ �� ������ � ������� 333 :���� 0����� �� � ?� ��� ?� ���

HA\KG� @GGL� BB� ?@?

P���#� @GGBQ (�� ���#�� ,����� �� ��� ������� �� ������� ���� ���������

.������ ������� ���� 2��������#� 7����� � :��(�#� @GGB� F@

P������ ?EELQ :� ������� ;� :������ �� 71��� 0� 0�� �� >� ��(�����

7�� ��� �� �� ������ ����� �� ��� �� ��� � � � �������� ���� � ����

� ��� 0���� �������� �� � ?K� ��� @� � KA$KL� ?EEL� BB

P�� � ?EEEQ O���� �� � �� 3������ ,������ .��� ������� ������������ ��

������� ��� ������� )� ������ ������!��� ?EEE� FL

P����� @GG?Q ��(�� ����� �� ���� T����(�� ����������������� ������

=���� 7� 7��������� #������ �� ������� ��(���� .���� ��

��� @AB\@AE� @GG?� LK

P������ @GG?Q ���������� ������� ������� �� ���� �� �� � ��� �����

������� 7333 :�������� �� #����� .� �� )#���������� �� � A?� ��� ?�

��� ?\?A� @GG?� EF

Page 163: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� ���

P������ @GGFQ ���������� ������� ���� ���� ,���� ����� )������ ��

8��"��� *� .������� 0 ���� ��� ���� � ���� �� ������� 7� 3���0�����

.������ &����#� ���� H$K @GGF� EA

P�U���� @GGFQ 2� �U���� � 0� b(�(� 8� )������� 0� .c� &� ������

)� :���(��� 3� 9������� �� .������������� �� *������ 0��� 8����

.� *1� �� &� 8��������� 6��� �1� & 6��� � 1�������8����� ���

: ������/�� �� ��� � �� � + � ������1���� � 8������ @GGF� @K

P��� @GGKQ ������� ���� �� 3�1�� )� ��� �� .���� �� ����(��� 0 @ ���

8���� �� � ������ � ����� D� �� � + � ���� ������ ��� D��� 7���� ��

@������ �� 7� +�������� �� ��� )���������� �� 8��������� �� 7���������

:����� ������ ��� HA?\HAB� O��������� ,)� 2 �� @GGK� 7333 )������

�����#� BB

P��� @GGLQ ������� ���� �� 3�1�� )� ��� �� .���� �� ����(��� �� ��

�� �� �� � ������ � ����� ��� D��� 7���� �� @������ ��� 7� #������

�� 0��� 7�������� ��� /���� 3����������� �� :� ������� #������

��� F?A\F?E� ;���� 9���� 2 �� ?A$?F .��� @GGL� BB

P���� ?EEBQ )� ����� 2� ������ � 0�&� ����� �� 8� 9������� 0 � ����� ��� ��

���� ��� � �� ����� ��� � � ����� ���� � ������� 7� ����� )������

�������� ;��� ��# 4)�;EB5� ��� KBF\KBE� ?EEB� ?GK

P*������� @GGFQ .�(� *������� �� ��� *�� +��� �� �� �7 '��� �� �� @���

3����� 7333 :��������� �� )�������� �� ��(���� :����� ������

��� K@F\KAG� @GGF� K@

P*�� @GGBQ �� � *��� 3���!�� �� &���'� +������ 8� �� ;���� *� ����$

����� ;"��� ����1 �� +� �� *��� '�������� ���$��4 ��� 3������

���� � :/ 8 ��������� 7333 )������ &����� �� � �������� �� � @B�

��� B� ��� BE\KE� @GGB� @L

P*�� @GGLQ �� � *��� 3���!�� �� &d��'� +� �� *�� 0���e���'� � $

����� = �� ������ +������� .���� e����'$.�� � �� +������� ��

��'� &�������� D�������� �� @������� *������ � � 3��������� �

8������ 7333 :��������� �� 8������� 3����������� �� � HH� ��� A� ���

LBB\LKA� .��� @GGL� AL

P*��' ?EEFQ ,� �� *��'� 0� 0� )����# �� :� 3� ,� ��� 6�� 9�� �������� ���

��� �����$��� �������� �������� ���������� �� ��� ?G�� 7���������

0�� :������ )���������� �� � @� � @B?$@BB� 8�������� 2��� ?EEF� L@

P*1����� ?EEAQ , � �� *1������ 8��� � �� ��� ����������� � � ������ ������

�� ��� 7333 :��������� �� ;������� �� ���������� �� � E� ��� H� ���

B@F\BAK� ?EEA� BL

Page 164: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��) .�$����� ��

P*1����� ?EELQ , � �� *1������ *��# >� ��� ���� .�,�������#� >����� �$

� ��� ��� O� 8��1� �� ����� �� O ��� 6���� ����� �� �� �� �� ��

� ���� � �������� 7� #������ �� 0��� 7�������� ��� /���� 3������$

���� �� :� ������� #������ ��� @LK\@EF� ������� )�� .��� ?EEL�

AH

P*#���( @GGAQ � ,� *#���( �� �� .� ,#� /��� ��������� ��� 0��� ��� ���

�� 6��� � �� ��� )������ &������ 8 �(1� ��� ������ *��� �� � @@�

��� @� ��� ??K\?A@� @GGA� AB� AE� F?

P*� @GGBQ :�$.�� *�� �� �� �� �� ��� �������� �� ����� � ����� ��� ���

���������� � ������� ��, ������� ���� +���� 2��������#� 8����#� 8)�

)��� @GGB� @K� AK� AE

P*���#(�� @GGKQ ���� *���#(�� �� ���� 8��$>(��� +��� �� ��� 0�����

� � �� ��������� � +������ 7333 :��������� �� 7������# � ��$

������/� ��� FA� 7���� @� � HGH$H?@� .���$�� � @GGK� K?

P*�� @GGGQ ���� *�� �� *�� I� I�� *������� ������� �� ���� � ������ �� �� ��

������ ����� �� � ���� ��� ��� �� 7��������� ����� �� 0�� �� .��

:������� �� � FA� ��� @L@K\@LAE� @GGG� ??F

P*�� @GGAQ � � *��� +��( :�����(� ����� ) ��# �� )������� ������� 0 ����

�� �� ���� ��� � ����� �� � ���� ��� ���� ���������� ��� ����� ��� ��������

$ :� ����� /���� 3�������� �� � ?@� ��� B� ��� HEE\B?F� @GGA� B� ?F

P*�� @GGLQ ���$)�� *��� ������ �������� �� ������ � ��� � � �� � ��� $ �� ������

��� ��� 7��������� ����� �� :���� �������� �� � FK� ��� HGK\H?A�

@GGL� ??F

P*����'� @GGHQ 9��� ,� *����'� �� ����# ,�(� ��� 8��� ��� ��� � �� ���

8 ����� ��� 8������� 8������ C & �� �����# $ +����� ,���������� @GGH�

??� ?@

P.������ @GG?Q ,� 8� .������� �������� .������ ���������� ������(� ��$

����� ������ 2 �� @GG?� EK

P.����� ?EKHQ ;����� :� .������ ��������� � �������� '������ ��

1���������� �� � 0 8���� �� ��� 7333 :��������� �� 7������� 3 ��$

������� �� )����� 7�������������� �� � 73)7$@@� ��� ?� ��� EB\?GH� +��$

���# ?EKH� KA

P.����� @GGHQ ;����� :� .������ +��������� ��� 7������ �� ��������

�� � +���� @�������� 7333 :��������� �� 7������������� �� .�$

��������� �� � HF� ��� F� ��� ?HFL\?HH@� ������ @GGH� KA

Page 165: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� ��0

P.������� ?EEKQ � .�������� ;� =������ �� ���#���� 9� �1��� :� ��$

������ >� .�'���� 0� �'�(� �� � 2������� 0 ���� � ����� ��� �������

���� � �������������� ����� 3������#� �� � ??� ��� EAE\EF?� ?EEK�

?F

P.�) ��(# @GGHQ ,��� .�) ��(#� 3�.� ;������ ��8� *������� ��&� & ���� ��

)� ,� ����� '������ �� *�$� @�������� : �������� ��� ��� @��������

��� 0�� ��� �� ����� �� �� ��� � �� /;� �� �� /��� @�������� =����

�� �� +18��:/ 8��� ��� 8 �������� :�� ������� ������� �� � K?� ��� ?�

��� ?A\@?� @GGH� @E

P.�)� @GGBQ ;#� .�)� � ��� 7� 8��1�� )��# � ����� +��� *�� ��

���� � ����� 6��� � /��� �� ��� @���� �� 8��� � �� 3��������� �

8����� 8 ����� ��� 7� @L�� 7333 3.8 ���� 7��������� )����������

��� LAA\LAB� 9�1 >��( )��#� 2 �� ��� AG$ �� A @GGB� @K

P.��� �� @GGBQ *� .��� ��� 9�+� T������ �� ;����� �� :� ��� ��#��� /�� ���

���� �� ���������� � ��� � �� �� �� � ����� �� ������ ���� ��� �$��

����� ���� ��� &#���� ���� �����#� �� � A� ��� @� ��� ??G\??F� @GGB�

@E

P.� �� @GGGQ 8��� 3� .� ��� �� 3�1�� )� ��� �� ;��# �� +������ =������

�� 8��� � �� �� 6��� � 8����� $ �� 5��� ��� : ����� 7�� �������� 7333

:��������� �� ;������� �� ���������� �� � ?B� ��� B� ��� K?@\K?E�

@GGG� ??G

P.�� @GGLQ .�� .�� �� ;�� .� ������� *���� ����� � ����� �� ���

�������� �� ��� �� �� �� ����� ����� ����� ����� .��� � ��� � 3����

�� � @GGL� ��� @� ��� ?\B� @GGL� ??F� ?@G

P.��(�� ?EEAQ &��� .��(�� �� ��.� :# ��� ������ ���� � 8�� ��� 7333

:��������� �� ;������� �� ���������� �� � E� ��� A� ��� A?A\A?L� ����

?EEA� BB� BL

P.��������# @GG@Q ����� .��������#� )#���� 8��#��� ��� 8��1�� �����

��(��� +������� .''� � &�� ��� :������� ����� :� ���� 8��"���

*���� �� ��� .����� 8�� ��& 0 =���� ���$��4 ��� '��������� ��

/���� � 8��� ��� 8 ����� ��� 7� .������� .���� /���� ;� ��#� ���

@A\@B� 7= ������ @GG@� ?GK

P.����� @GGKQ ,� .������ 0��� :�� +������� 8��� �� :�����# )��� �� ���$

���� �����#� 6��� � ����4 7������ ��� 84 �� 3��� ��� 7� �����

����� 3���0���� )��������� �� #������ �� 0��� 7�������� ��� /��$

�� 3���������� �� :� ������� #������ ��� @?\@B� O��������� ,)�

2 �� @GGK� 7333 )������ �����#� @E

Page 166: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��4 .�$����� ��

P9��� @GGAQ ��&� � 9���� *���*� ��$� ����� ��.�9� *�� �� &� � ,��� /����

� � 0/+0 ���� �� ��� ��������� � ������� 7� @G�� 7333 7���������$

���� �� .��������� :����� ��# )��������� 47.:)�GA5� ��� E?E \ E@A�

/� � )=� 2 �� @G$@@ .# @GGA� K?� KA

P9� @GGFQ 3���� >$� 9� �� 9�. ������� '������ � ����� �� � ������� ��

$ �� �� ��� ����������� �� �� ������ ���� ��� ���� ���� �� �� �����

������ 8.) )����� �� � F� ��� ?K� @GGF� ??F

P=�������#�� ?EEKQ .� =�������#�� �� �� �����#� 6�� ��� ���� ���� �� :/�

��� �� ������ �� ��� �� ���� � ��� ��� ����������� �� ��� �0�9:�.

2���� &���� ?EEK� BK

P=������ @GGHQ .�� /� =������� =#���� ���� �� :�� �� �������� 7������

����� ��� �� �� �� � + � ���� ���� � 8��� � ����� ��� + � ����� 1��

��� � 8������ 7� +���� ����� 3�������� )��������� �� #������ ��

0��� 7�������� ��� /���� 3���������� �� :� ������� #������ ���

HB?\HB@� O��������� ,)� 2 �� @GGH� 7333 )������ �����#� ?F

P���� @GGLQ *���� ����� ;����� *� 8� � ���� 3� ;������ �� �����1 �� ,�-#�

�� �� �� ��� :�� ��� �� � '����� ?� : ����� /�� ���*��� 3��������� �

84 ��� '��� ������ ����� �� ����� 3�������� �� � BH� ��� B� ��� F?A\

F?K� @GGL� @F

P����� @GGKQ .� ����� �� 3� ."���'(� 1��� 2��� �� �� ����� �� �� ������

��� �� �� ����� ����� ����� ��� ��� ���� �� �� ���� �� �������� ����

������ 3��� � � ������ 7��� �� �� � @G� ��� H� ��� BFK\BHH� @GGK� ??F�

?@G

P�#���� ?EEKQ ���� �#����� ��� @������� �� +���� � 3��������� �

����� ��� ��� ���� 7� ?E�� 7��������� )��������� $ 7333J3.8 � ���

EHK\EBG� )������ 7*� 2 �� =��� AG $ 9��� @ ?EEK� L

P��� @GGHQ :�� ���� *���� � ;� ��� �� ���� 8������ ;���� O� O�������

������# &� & ���� �� ;��# � 0 ��(� 8���� �����& 0 @ ��� 8����

�� � 5��� 0���� � 8 ����� �� 7�� ������� ��� 0� �� :����� 7������

�� � ???� ��� ALH\ALE� @GGH� @E

P����� � @GGLQ ���#� ����� �� ��� � �������� *(� ,� ���������� ,�$

� � .���# �� ���(� ,����� 8����������0�� � ��� ��� ���� �

8�� �� ��� + � ����� 1���� � 8������ 7333 ������ ����� � �� � L� ��� F�

��� AK?\AL?� @GGL� ?A� ?F� AG

P;������� ?ELAQ �� ;�������� 84 ���� ���� ��� 4��$���L � ������ � ��� ���

�������� ��� ���� � �� ��� ��� � ����� ��������� ������ 7333 :���$

������ �� #������ .�� �� )#���������� �� � ?A� ��� A� ��� @HK\@BB�

?ELA� ??

Page 167: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� ��-

P;������ @GGGQ )� ;������� �� ;����� 8� 0������� )� �� ������ �� .� �����

84 ��� ������ �� � � � ����� ���� � ������ �� �� ����G���;� � ��������

����� 3������#� �� � ?F� ��� E� ��� KE?\KEL� � @GGG� ?F� AL

P;���� ?EEEQ ���� ;����� .�( .�+� ��� )������� ;������� 8 (� 0������

�� .�( ����� 8���������� ���G���;� 8 ������� � 7������ �� ��

8��� ��� 84 ��� � + � ����� 1���� � 8������ 7� .������� .���� /����

;� ��#� 7= ������ ��� ?\E� � +�������� )�� =������ ?EEE� AL� HL

P;���� @GGGQ ���� ;����� .����� ��� � ''�� 8 (� 0������ �� .�(

����� ���� � 7������ �� �� 3��������� � 8��� ��� 84 ��� D� �� 6 ���

+��4�� +���� *��� �� 6��� � 1������� �� ��� ����G� ��� 1������ ����

7� ������� )� ��� �� ������� ���� .������ $ O�������� ��� )�$

���� ���� @GGG� AL� HL

P;���� @GG@Q ���� ;����� ��-��# ,� 8��1�� *� # )���� .��� 8����� .�(

���� �� 8 (� 0������� �� *���/0=�5& 0 8���� ��� +���� ��

�� M ���� �� ��� �� ����� �� �� + � ����� 1���� � 8��� ��� ����� 1��

: ��� 7� 7333 7��������� )��������� �� ;������� �� ���������� ���

?LKB\?LL?� O��������� ,)� .# @GG@� AL

P;���� @GGHQ ���� ;����� .���� *��� ,���# :���� �� 8 (� 0������ �� .�(

����� 8��� ��� +���� �� 0����� � �� � 8��� ��� /���� ��� + � ����� 1��

��� � 8����� � 0����� ��� ��� 7��� ����� 0��������� ������ �� 0� ��

:����� ��# �� 7��������� $ .������� .���� /���� ;� ��#� ��� FF@\FFL�

����# @GGH� AK

P;���� ?ELHQ ;����� �����1 ;���� �� +��( �� �� ���� /���� 8���� ��� +��

��� �� ������ @����� � �� =� ��� ������ 7333 :��������� �� 7�$

������������ �� .����������� �� � AF� ��� A� ��� FHL\FBG� �������

?ELH� BB

P;���� ?ELLQ ;����� �����1 ;���� � ������ ����� ��� ���� ���� ��� ���� ��

����� ��� ��� ;������� �� � B� ��� ?� ��� A?\AF� ?ELL� BB� BK� BL

P �� @GGHQ . ��� O � �(�� �� � .�(�� � �� ���� �� ��� �� ��

����� � ������ ������ � � �� ���� ���� �� �� ����� ������ 7���������

������ �� ����� =��� ��#� �� � L� ��� @� @GGH� ??F

P �����# @GGFQ ������� �����#� +������ )���� �� +������� 8��� �� 6��� �

/��� ��& 1����������� '������� 7333 )����� &��� � �� �� � @F�

��� @� ��� @F\A@� @GGF� ??G

P �� ?EEAQ ;�.� ��� : ����� ��� �� ���� ��� � �������& �� 2��� ����� ��$

��� 3������#� �� � K� ��� A� ��� @GA\@GH� ?EEA� ??

P ��" @GGAQ 7� ��"� �� ;� )� �� �� .� .� >��������� /� $ �� ����

��� '��������� +���� ��� K� ��� 1��������� �� 7�������� +��� ����

Page 168: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�)+ .�$����� ��

����� �� :������#���� �� 0�� :������� �� � ?K� ��� ?� ��� FA\H@�

����#$.��� @GGA� LK

P ���"��� @GGAQ .� ���"��� �� �� �(���1��'� : ����� ��� �� ���� ��� ���������� �

� ��������� ����� 3������#� ������$/�� � 9�1 >��( 7��� �� � ?K� ���

?EFA\?EHG� @GGA� L

P ��U�'� @GG?Q �X�� ��U�'�� 0���� 7 ��� �� O� ���� ;� +������ 0� 1���

����� + ��� '��� �� 8���� ��� 7������ � ' ��� ��� 7333 :��������� ��

7������� 3 ���������� �� � FL� ��� @� ��� @L?\@LH� ��� @GG?� K?

P �#���� @GG@Q 9� 3� �#����� �� & ���� �� � ;���� : ����� ��� �� ��� ��

�� ������ ����� �� ���� ���������& ������ �� � ������ ?�� ������

�� ��� ������ ��� � �� �����#� �� � @AB� ��� FHL \ FBF� @GG@� ??

P �#���� @GGHQ 9� 3� �#����� : ����� ��� �� � ����� ���� ��� ��� � ��� 3�$

���� �����#� �� � AK� ��� H� ��� @EL\AGA� @GGH� AG

P �#���� @GGLQ 9� 3� �#����� :/ �� �/� 0 /� $ �� �� 7� ��� ���� : �����

/�� �� 8 ����� �� 1������ ����� �� /��� @��������� O�� � �����

�� �����#� �� � A@� ��� ?L@\?LL� @GGL� @E

P ����� @GGHQ /� ������ *� � +� ���� ,� ��������� ;� �'�� �� &� .�

+����� 0���� �� �� ���� �� ���� ��� �� ��;� � � �� �� ���������� � �4 ���

�� � � ����� ��� �� � �������� ����� 3������#� �� � ?E� ��� BKL \ BL@�

@GGH� @F

P ����� ?EE?Q ���$��!��� ����� �� O����� *�� � ��� ��� ���� ������ �

�������� 0 7��� 7���� 3�� �1��� ) �-�� @ �������� ?EE?� ?FG

P � ���((�� @GGLQ &�# *� � ���((��� �'�(� >'1 �� ���� 8�$)�����

6�� �� �� '��� �� �� @������ 7������ �� D� �� ��������� � ����

������� 7333 :��������� �� ������� ��(����� �� � A?� ��� @� ���

F@E\FAK� .# @GGL� K?

P � ��� @GGKQ 2 ���� � ��� �� 0���� 8 �� ��� 0 ���4 8�� 2� M ���� �

�� �� +��������� C �� 0��� ��� �� �� � "��� 6��� � 1������� 7� ?@��

7+:�.. O�� � )�������� 8���^��� ���� ?L$@? @GGK� @K� AK

P ������� @GG?Q )� �������� )� )��#�������� ,� .�(��� � ����(�� ,�8� ��$

����(��� )� +��� (��� �� �#��(����� )� ���������� �� ���� :�����'��

1������ �������� �� +�� ����� D� ���� *����� ������ 1� : ��& ��

0��� ��� �� �� � 5$ +���� *��� �� � '����� ���� ;�� ����� ��

) ���� =��� ��#� �� � ?E� ��� A� ��� BKB\BL?� @GG?� ??H� ??E

P ������� @GGAQ )��������� �� �������� )������� )��#������� ,����������

������(��� 3 ������ ��� ����� /�� �(� ����� / ����� �� #��������$

�� �� �� �� � :�����'�� �������� � A���� �� ����� ��� $ ��

Page 169: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� �)�

��� ������ �� ���� �� ���& � �� � ��� ������ 8.) )����� �� � A� ��� ?�

��� ?\H� @GGA� ??H� ??E

P ������� ?EKGQ 0� � �������� 0���� ��� ,.N& 5��� ��� ���� �� �� 3�����

���������� O�!P� )������������ �� ��� �).� �� � ?A� ��� ?� ��� FK\FE�

?EKG� ?GG

P �������� @GGKQ 9� ��� ��������� .� � 8������ �� �������(� �� O� ����� O� ��$

������� 2� :���� :� &����� � �� 0� O��(�� .� 0�� ��� ������ ;����� 0� :��$

��#��� �� �� ��� ��'� 3��� �� �� �� �� � �������� 7��������� �����

=� .�� ��� �����#� �� � AB� ��� ALB\AEG� @GGK� ??� @E

P �� '������ @GGKQ ����$21� �� '������� .���� )� :����� ;����� ;��� ��

.��� ,�� :�� � ��1 ������� ���(��� +� ���(����� � � .�9�� ��

3���� �� *����(��� ��� � �� � 3����������� 3����� ���������� �� 2�� $

��# �� 3����� 8��� �� 2�� ��#� ��� HA\B@� @GGK� ??

P ���� @GGAQ �� ����� �� �"� ��� *� 0������ 3� �������� :� O�����( ��

*� +� ����$:��� :�� ��� �� ��� ���� �� � �� @���� ��� M80 � ����� ��

�� �� ���� ��� � �������& 1������ �� � �$ ����� ������ � �� ��� �������

����� 3������#� �� � ?K� ��� @� ��� @@K\@A?� @GGA� @@

P:� ?EE@Q 0��� T� :�� I��$,��� ��� �� 9����� 7� ,�� ��� +����� ������

� �� �� ������ ����� ��� ����� ���� :�� +���� 7��������� #������ ��

0��� 7�������� ��� /���� 3���������� �� :� ������� #������ �� � F@�

��� ?A\?L� ?EE@� AB

P:� ?EEFQ 0��� T� :�� .��#� �� �������� 8��� 3����� �� 8� ���

)����� 6���� ������ ��� �� �� �� �� ����/9�� �� 6��� � 1��������

,#���� #����� �� )����� � �� � HH� ��� AHA\AHE� ?EEF� AH� AB

P:�(� � @GGFQ .� :�(� �� ;/� ��� �� .� .� ��� �� �� 1���� � � 6��� ���

*��� +�����8��� 8���� ��� + � ����� 1���� � 8������ 7� 7333 7�$

���� ��� )��������� �� ;������� �� ���������� ��� AK?\AKK� 9�1

=� ���� *�� ��� @GGF� FG

P:�(� � @GGHQ . :�(� �� ;/ ��� �� . .� ��� 6��� � ������ �� � ������

��� ��� ������� � ������& � ����� ?� ���A����� 7��������� �����

�� .���� ;������� �� ������� ������� ������#� �� � ?� ��� @� ��� HA\BA�

@GGH� ?A

P:�����( @GGGQ +� :�����(� .� ,�1���� :� &�(��(��� .�)� )����� � �� ,� +�#$

���� 0 � ����� �� ������ ����� ��� ��� � �� ���������� � ���� ��� �4 ����

��������C :� �������� �� /���� 3������������ �� � E� ��� A� ��� @AB\

@HH� @GGG� @K

Page 170: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�)� .�$����� ��

P:�� �# @GGFQ &�����# :�� �#� �#��� �� ,��� �� ������ 3� )��� ���� ���

����4 @���� � 8 �� 2���� /�� � + � ����� 1���� � 8�����& /����� ���

0����� �� ��� � �� �����#� �� � @FG� ��� B� ��� ?\L� @GGF� @E

P:�� �# @GGBQ &�����# :�� �# �� �#��� �� ,���� �� �� ��� �������� �� �

=���� @����� > �� 6��� � �� �� 7� #������ �� 0��� 7��������

��� /���� 3���������� �� :� ������� #������ ��� EH\?G?� � ���$

���� /������� 2 �� .��� @H$@B @GGB� AH

P:�� � ?EEEQ ;�= :�� �� +���� �� ��� ����� �� 8���� �� ���� ;� $ �� � : ��

���� /�� �� 8��� ��� 8 �������� ����� �� ��� ������� )� ��� �� �����#�

�� � ?LE� ��� ??F\?@L� ?EEE� ?F

P:��������� @GGBQ � :���������� .� &����� ,� 8������� �� +���� .� :� ���

&� '�(� # �� .� 0������ 0 �� �� ���$��4 ��� 6 �����+������ 8���

� ��� 8 ����� �� 8������ 7� 7 8. � *9) � ��� LF\E@� ������$/�� �

8�� �� 0���� ����� @GGB� ?GK

P2��� @GG@Q &��� 2���� 3��������� � ������ � ����� �� ��� �� � � @'� 7�

:�� ?A�� 7��������� :������ �� 3������� )���������� *� �� +�����

@GG@� L

PO���� @GG@Q )�;O����� 9� �# ��� �� �� ;� 0�1�� �� /�� �� ��� �����4

� ������& ������ � �� ����� � ���� ��� 7� #������ �� 0��� 7��������

��� ����� 3���������� �� �� ������� �#������ ��� BL\KF� =� ��� +*�

@GG@� ?F

PO (�� @GGLQ �� O (�� �� �� ������� �����#� � A�������� �� ��� ��

�� ������� �� �� ��� 7� 7333J; � 7��������� )��������� �� 7��� �����

;����� �� #������ ��� HE\BF� ������� @@$@B @GGL� FB

PO�� @GGFQ ,� O�� �� >� T���� 7A�� �� ���� � �� ��� ��� � �� ������ ��

�� ���� � ��� 7� 3���0���� )���������� ��� AKK\ALG� .������ &����#�

���� H$K @GGF� 7333 )������ �����#� AB

PO#�� @GGFQ O� ���� O#��� �� 6 ����� �� + � ����� 1���� � 8������

8������� 8������ C & �� �����#� ��� AK \ AL� @GGF� K� L

PO�����( @GGAQ .� O�����(� *��� � ������ 7� � 1#�� ����O� 0���� �� 0�&�

������ /��������� ���� �� ����� ���� ��� � ����������� ��� � ���

��� 3������ �� � ?K� ��� ?@F? \ ?@FB� @GGA� @E

PO������ @GGBQ ,���( :� O������� ��� 8� �������� ;"�� �� >� ��$

��� �� *���� +��#��� �� &� &���� �� ;����� .� .������ '��������

��� � �� �� �� 3��8 � ���������� � ���� ��� � �������� :�� ������� �����

�� �����#� �� � ?E?� ��� @L\A@� @GGB� L

Page 171: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

.�$����� �� �)�

PI�� @GGBQ 0� I��� �� � T� �( �� 0� )����� 3��������� � ������� ��������

� � ��� ��� ��� ����& 0 �� $� 7� +���� )���� ������ )��������� ��

8������� )�������� ��������� =������ .��� ?K$?E @GGB� L

PI� @GGHQ ;����� I� �� *�� I�� 0� ��� ����� ���� ��� �� �� ������ �������

���������� �� ��� ���� ��� �� ��$ ���������� )�#�������� 3 ������ *����

�� � FH� ��� BEF\KGF� @GGH� LK

PI� @GGLQ +� I�� :� �� *� �� �� �� �-��� * ����������� ��� ���� �� �� �4 �

� ���� ��� .������ ����� �� � @F� ��� ?\@@� @GGL� ??H

P>����� @GGFQ �� >������ 8� )���� 0� 0������� �� :� 0������ '������ ��

������ ���� � � ����� *��� �� @�� �� �� �� '������ ��������� 7333

7��������� )��������� �� ;������ �� ���������� �?HAB$?HF?� ���

@GGF� BB� BK

P>����� @GGHQ �� >������ 0� >����� �� :������ 0������� ������ ����

� � @������ �� $ �� ���8 � @������ 1��� 2��� �� �� ���� 7� 7333

7��������� #������ �� 7������� 3 ���������� ��� ?ABH\?AKG� ����

@GGH� BB� BK

P>� @GGHQ 0���$>�� >�� /������ 0#1�� �� ;��# 3� 3 ��� 0 ���� � 7������

��� 1�������� ��� + � ����� 1���� � 8������ )������ ����� �����#�

�� � @F?� ��� ?� ��� ?G@\?GE� @GGH� ?F

P>�������� ?EL@Q .� .� >��������� ������ '������ '������ ���� ��$

���� ;������ :������ �� :�������� )����� � 3����� �# :�3� 0������

�������� �� ����������� �� ����������� �� � LA� ��� L@\EH� ?EL@� LK

P>�������� ?EEKQ .� .� >��������� �� ;� )� �� �� �� :�������� '������� ��

������ �� ������ 3 ��������� )�� ���� �� � A� ��� @� ��� @F\@E� ?EEK� LK

PT��� @GGGQ >� �� T���� I� &� *���� T� O�� �� I� � &�� 0 +���� ��

���� � �� �� ��������� ��� @����� � ��� '���� 2� 1���� �� �� ��

����� �� � ��� �� � 3 � �� *���� 7��������� ����� �� :������#�����

�� � @?� ��� ?� ��� @GK\@?H� @GGG� ?A� ??F

PT��� @GGKQ ������� T���� ������ *�� .� �� .� :������ �� >��� T���� 8���

� � �� '������ �� 6��� � 1������� 7� � .3 7��������� .������ 3�$

��������� )������� �� 3��������� ��� �� O��������� 2 �� 9�������

??$?H @GGK� ??@

PT�� @GGLQ 6� T��� ������ T���� ;� O�� �� O�� )���� D� �� � ������

����� ��� +�� ����� ����� ���� ��� 7333 3���������� �� .������� ��

8�� ��# .�'���� �� � @K� ��� ?� ��� BF\BB� @GGL� ??F� ??H� ??E� ?@?

PT����$ �� @GG@Q ,��� T����$ �� �� *�� ����� 0����� ��� ����� �� � ����

������� ������� $ �� ���� �� �� ����� �� ��� �� �� �4 � ������ �� �� �

Page 172: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�)! .�$����� ��

� ���� ��� ��� �� ����� �� ���������� ������������ �� � ?@F� ��� B� ���

BAL\BFE� @GG@� ??H

Page 173: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

��� !� ��' ������( �/ � 1�"� $ ��* $� /�� 0 � &�((� ��*�� *����!��� � &�(�� ��

Page 174: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30

�2����$��:�� ��� ��"������ �� ���� ������ ������� �� ��� ������������ �� ��1 ��������

��� .���� # 7������ �����# �������� :��� �������� ���������� ���� ����

��� ������# ��� ����� ��� ��� ��� ���� � ���� �� ����� ������ ��#� ����

��� ��� ����� �� ��� ���� ��������� �� ������ ������� �� ������ ���� ���� =��

����� � ���� �# �� ���� ������� �� �� ����� �� ����� ����� ���� �� .7 ���

����������� ���� ����� ������� ���� � ��� ���� ��������� �� �������

�� �� ���� ��� �� �������� �� ����� �� ��# �������� 7���������� ���������

��� ���� �������� 1���� ��� ������ ������ �� ��� �� ��# �� ����������� ���1���

��"���� �� ��� ����������� ����������� �� ����� � # �� ��� ����� �� � 1����

��������� ������� ����� ��� 1��� ��� ��� �� ���� (��1 �������� � ��1 ����

������ �� �������� �� �� �'�� �# � #'��� ������ ��(� �� ����� �� ��!�����

��������#� 1��(���� ����� �� ���!��� :�� ������� ������ ���������� ���

���� ���������� 1��� ������ �� ��� ����� ��!��������� ��� ���� �������� ������

���� 1�� �� ���� 1� ���� ����� �� ��� ����� ��������� :�� ���� ������

�� ���� ��������� 1��� � ��� ������ /; ���� ��� 4 =+�5� O� ���� �� =+�

��� �������# ����1�� �� ��� 1��� ����� ���� ���� ����� ��� �$�� �� ���������

�� �������� :�� ���������� 1� ��������� �� �� ����� ���� ���� �������

1��� ���� ���� �� ����� ������( 1� �������� ��� �����# ���� �� ����� ���

���� ���� ���� �� ���������

�D��&D�*���"����� ����� �� ����� ����� ��� �� ���� ��� ��� ����� � �������� ���

���� ���� ��� ��������� �� ��������� ����$�������� *��������� ���� ��� ��$

������� �� ��� ���� ����� �� ���!�� �� ������!�� ��� �� ������� ����������

�� ���� ����� �� �� ������ ������������ * ����� ���� �� ����� ��������� ������

��� ���� ������ �� ����� ���� ������!�� ��� ��� ��������� �� ������

��� ���������� ,�� �� ����� ������� ���� �� �� �������� �� �� ��� ���

��� ���� ���� �� ������� �� �� ��� ��� ��� ������� �� �� �������� �� ��

�� ��� ������ �� ,�� ��������� ������������ ��� ��� ������������� �� !�� ��� ���$

��!����� ������� ��� ����� �� ���������� ����� ��� ��"��� ��� ��������������

�� ����� �������� ��� � ������ ����� �f �������� ������!�� ��� �� ���$

�� ���� ��� ������� ����� ��� ��� �������� � ����� 2� ������ ���������

���!�� ��� ���^� �� �� ��� �� � #��� �� �g���� ��������� �� �� ������ �� ���$

������� ������ �� ���� � �� ����� �� �� ��� � ������� 9��� ���� ���� ����� ���

��������� ����� �� �� ��������� �����!��� ��� ��������� ���!��� � ���� �� ��

!�� ��� ��� � ��� ��������� �� ����!��� *� ��������� ��� �� ��� �����$

��� ��� �� ������ �� ���� ���� �� �� ��� ������ � 4 =+�5� 9��� ���� �������

��� =+� � ���� � ��������� ��� ���� ���� ������!��� *����������� ����

������� �� �� ������� �� ���� ���� �� ���� ��� � ������ ������������ ����� !��

������!�� ��� �� ���� ,�� ���� ��� �� �������� ��� ���� ���� ���� ��� ���

���� ���������

C��B��'�� .���� # 7������ �����#� 0��� ,������ :���� ;���������

.����������� 0�� M��� :������ ������ .��� �� �����# ���� ����� /���� ;� $

��#� =+� ����1��(� ����� � �������� .������ �������

Page 175: G:/Portable C/Thesis GUIATNI/Thesis - Site UEVE …GGK Q ( # - # ( # 7 - # - 1 ... 5 : # $ 1 $ 1 (P * @GGA Q 1 1 Data transmission Haptic Feedback 300-1000 Hz Visual Feedback : 30