04. Hello Floor

첫 번째 햅틱 효과는 가상의 수평 바닥입니다. 커서가 바닥을 누르면 바닥이 힘을 되돌려 밀어냅니다. 힘은 stiffness × penetration_depth를 기준으로 하는 단순한 페널티 스프링이며, set_cursor_force를 통해 Z축을 따라 적용됩니다.

학습 내용:

• set_cursor_force를 사용해 페널티 스프링 힘 적용하기
• cursor_position을 읽고 실시간으로 힘 계산하기
• (Python) 원점이 작업 공간 중앙에 오도록 작업 공간 프리셋(arm_front_centered) 설정하기
• (Python) keyboard 패키지를 통해 바닥 높이와 강성을 대화형 키보드로 조정하기

작업 흐름

1. ws://localhost:10001로 WebSocket 연결을 열고 첫 번째 상태 프레임을 기다립니다.
2. 첫 번째 프레임에서 세션 프로필을 등록합니다. Python 변형은 원점이 작업 공간의 중앙에 오도록 추가로 configure.preset: arm_front_centered를 전송하며, C++ 변형은 장치에서 이미 활성화된 구성을 그대로 사용합니다.
3. 모든 프레임에서 cursor_position.z를 읽고, force_z = max(0, (floor_pos - z) * stiffness)를 계산한 뒤, 이를 set_cursor_force 명령으로 다시 전송합니다.
4. 이후 틱에서는 힘 명령만 전송합니다. 세션 프로필은 일회성 핸드셰이크입니다.
5. (Python) 각 틱마다 키보드 방향키를 폴링하여 floor_pos / stiffness를 실시간으로 업데이트합니다.

매개변수

이름	기본값	용도
floor_pos	0.10 m	가상 바닥 평면의 Z 좌표
stiffness	1000 N/m	스프링 상수 (1 mm 침투 → 1 N)
PRINT_EVERY_MS	100–200	텔레메트리 출력 간격 제한
세션 프로필 이름	co.haply.inverse.tutorials:hello-floor	Haply Hub에서 이 시뮬레이션을 식별

대화형 (Python 전용)

Python 변형은 keyboard 패키지를 사용합니다(Linux에서는 상승된 권한이 필요합니다):

• ↑ / ↓ — 바닥 평면 올리기 / 내리기
• ← / → — 강성 감소 / 증가
• R — 기본값으로 재설정

힘 확장하기

서비스 틱에서 힘은 가산됩니다. 즉, 장치로 전송되기 전에 여러 소스의 힘이 합산됩니다. 이 튜토리얼처럼 작성된 코드는 다른 힘 생성 요소와 서로를 차단하지 않고 함께 동작할 수 있습니다.

읽는 상태 필드

data.inverse3[i].state에서 읽는 값:

• cursor_position.z — vec3, 침투 깊이를 계산하는 데 사용
• current_cursor_force — 텔레메트리용으로 보고됨

송신 / 수신

매 틱마다 커서의 Z 값을 읽고, force_z = max(0, (floor_pos - z) * stiffness)를 계산한 다음, set_cursor_force를 전송합니다. 첫 번째 송신 메시지에는 (모든 변형에서) 세션 프로필이 포함되며, Python의 경우에는 configure.preset: arm_front_centered도 함께 포함됩니다.

Python

단일 비동기 루프입니다. 첫 번째 프레임의 핸드셰이크에는 프로필과 configure.preset 설정이 포함되어 floor_pos = 0.1이 작업 공간 중앙 좌표와 맞춰집니다.

async with websockets.connect(URI) as websocket:
    while True:
        msg  = await websocket.recv()
        data = json.loads(msg)

        if first_message:
            first_message = False
            device_id = data["inverse3"][0]["device_id"]
            # Handshake: profile + preset (one-shot)
            request_msg = {
                "session": {"configure": {"profile": {"name": "co.haply.inverse.tutorials:hello-floor"}}},
                "inverse3": [{
                    "device_id": device_id,
                    "configure": {"preset": {"preset": "arm_front_centered"}}
                }]
            }
        else:
            # Per tick: compute force along Z, send set_cursor_force
            z = data["inverse3"][0]["state"]["cursor_position"]["z"]
            force_z = 0.0 if z > floor_pos else (floor_pos - z) * stiffness
            request_msg = {
                "inverse3": [{
                    "device_id": device_id,
                    "commands": {"set_cursor_force":
                        {"vector": {"x": 0.0, "y": 0.0, "z": force_z}}}
                }]
            }

        await websocket.send(json.dumps(request_msg))

C++ (nlohmann)

libhv 콜백 모델 — onmessage는 WebSocket I/O 스레드에서 실행되며, 메인 스레드는 ENTER 입력을 기다리며 블록됩니다. C++ 변형은 최소 핸드셰이크(세션 프로필만, 프리셋 없음)를 제공합니다.

ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    const json data = json::parse(msg);

    // If no Inverse3 yet, ask the service to re-send the full state
    if (!data.contains("inverse3") || data["inverse3"].empty()) {
        ws.send(R"({"session":{"force_render_full_state":{}}})");
        return;
    }

    json request = {};
    if (first_message) {
        first_message = false;
        request["session"] = {{"configure", {{"profile",
            {{"name", "co.haply.inverse.tutorials:hello-floor"}}}}}};
    }

    request["inverse3"] = json::array();
    for (auto &el : data["inverse3"].items()) {
        const float z = el.value()["state"]["cursor_position"]["z"].get<float>();
        const float force_z = z > floor_pos ? 0.0f : (floor_pos - z) * stiffness;
        request["inverse3"].push_back({
            {"device_id", el.value()["device_id"]},
            {"commands", {{"set_cursor_force",
                {{"vector", {{"x", 0.0}, {"y", 0.0}, {"z", force_z}}}}}}},
        });
    }
    ws.send(request.dump());
};
ws.open("ws://localhost:10001");
while (std::cin.get() != '\n') {}  // block main thread

C++ (Glaze)

동일한 libhv 콜백 모델이며, 바뀌는 것은 본문뿐입니다. 상태와 명령 모두 타입이 지정된 구조체를 사용합니다. std::optional<session_cmd>가 일회성 프로필을 보관하며, 값이 설정되지 않은 경우 Glaze는 직렬화된 JSON에서 이를 생략합니다.

// Struct models
struct vec3 { float x{}, y{}, z{}; };
struct inverse_state { vec3 cursor_position{}, current_cursor_force{}; };
struct inverse_device { std::string device_id; inverse_state state; };
struct devices_message { std::vector<inverse_device> inverse3; };

struct set_cursor_force_cmd { vec3 vector; };
struct commands_message {
    std::optional<session_cmd> session;
    std::vector<device_commands> inverse3;
};

// Send / receive
ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    devices_message data{};
    if (glz::read<glz_settings>(data, msg)) return;
    if (data.inverse3.empty()) {
        ws.send(R"({"session":{"force_render_full_state":{}}})");
        return;
    }

    commands_message out_cmds{};
    if (first_message) {
        first_message = false;
        out_cmds.session = session_cmd{ /* profile = hello-floor */ };
    }
    for (const auto &dev : data.inverse3) {
        const float z = dev.state.cursor_position.z;
        const float force_z = z > floor_pos ? 0.0f : (floor_pos - z) * stiffness;
        device_commands dc{ .device_id = dev.device_id };
        dc.commands.set_cursor_force = set_cursor_force_cmd{{0.0f, 0.0f, force_z}};
        out_cmds.inverse3.push_back(std::move(dc));
    }

    std::string out_json;
    (void)glz::write_json(out_cmds, out_json);
    ws.send(out_json);
};
ws.open("ws://localhost:10001");
while (std::cin.get() != '\n') {}  // block main thread

SDK 설치 프로그램 포함

튜토리얼 04도 SDK와 함께 로컬에 설치되어 있습니다. 서비스 설치 디렉터리 아래의 tutorials/04-haply-inverse-hello-floor/에서 확인할 수 있습니다.

소스: Python · C++ · C++ Glaze

관련 문서: 제어 명령 (set_cursor_force) · 마운트 & 워크스페이스 (프리셋) · 타입 (vec3) · 세션 · 튜토리얼 07 (Basis & Mount)