KR100463757B1 - 2-DOF haptic device having a passive DOF - Google Patents
2-DOF haptic device having a passive DOF Download PDFInfo
- Publication number
- KR100463757B1 KR100463757B1 KR10-2002-0044895A KR20020044895A KR100463757B1 KR 100463757 B1 KR100463757 B1 KR 100463757B1 KR 20020044895 A KR20020044895 A KR 20020044895A KR 100463757 B1 KR100463757 B1 KR 100463757B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- joint
- linear
- freedom
- motor
- coupled
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
- G06F2203/012—Walk-in-place systems for allowing a user to walk in a virtual environment while constraining him to a given position in the physical environment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
- G06F2203/013—Force feedback applied to a game
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
- G06F2203/015—Force feedback applied to a joystick
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는 베이스 상에 장착된 브라켓에 고정되어 회전하는 제1풀리와, 각도센서를 구비한 모터에 의해 구동되는 제1풀리 간에 연결된 타이밍벨트와, 상기 타이밍벨트에 고정되어 상기 타이밍벨트와 평행한 제1직선가이드를 따라 직선 운동을 하는 제1프리즈매틱 조인트의 제1운동블록과, 상기 제1운동블록에 일단이 결합되며 상기 제1직선가이드와 직각을 이루는 제2직선가이드와, 상기 제2직선가이드에 결합된 제2프리즈매틱 조인트의 제2운동블록을 포함함을 특징으로 한다.A two degree of freedom haptic device having a passive degree of freedom according to the present invention includes a timing belt connected between a first pulley fixed to a bracket mounted on a base and rotating, a first pulley driven by a motor having an angle sensor, and A first movement block of the first prismmatic joint fixed to the timing belt and linearly moving along a first linear guide parallel to the timing belt, and one end coupled to the first movement block and perpendicular to the first linear guide And a second movement block of a second prismmatic joint coupled to the second linear guide.
본 발명은 수동자유도에 의한 운동 방향과 모터에 의하여 구동되는 운동 방향사이에는 힘간섭이 발생되지 않도록 하여 힘반영 성능이 저하되지 않으며, 힘반영 자유도를 운동의 자유도보다 작게하여 적은 개수의 모터를 사용함으로써 보다 사이즈가 작고, 저렴한 햅틱장치를 제공한다.The present invention does not deteriorate the force reflection performance by preventing force interference between the movement direction caused by the manual freedom and the movement direction driven by the motor, and uses a small number of motors by making the force reflection freedom smaller than the freedom of movement. As a result, a smaller and cheaper haptic device is provided.
Description
본 발명은 힘 반영 햅틱장치(haptic device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격조정이나 모의실험, 게임 등에서 사용자가 손에 작용하는 힘을 느낄 수 있도록 하여 직접 조작하는 현실감을 제공하는 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치에 관한 것이다.The present invention relates to a force reflecting haptic device, and more particularly, having a manual degree of freedom that provides a realistic feeling of direct manipulation by allowing a user to feel a force acting on a hand in a remote control, a simulation, a game, or the like. Two degrees of freedom also relates to a haptic device.
최근 가상현실 시스템의 발달과 함께 컴퓨터와 같은 제어장치에 명령을 입력하거나 컴퓨터의 출력 제어신호를 사람이 직접 느낄 수 있도록 하는 다양한 형태의 사용자 인터페이스가 급속도로 개발되고 있다. 이러한 사용자 인터페이스 중에서 햅틱장치는 사용자로부터 위치입력을 받고, 사용자로 하여금 힘을 느낄 수 있도록 한 양방향 입출력 장치이다.Recently, with the development of a virtual reality system, various types of user interfaces for inputting commands to a control device such as a computer or allowing a person to directly sense output control signals of a computer have been rapidly developed. Among these user interfaces, the haptic device is a bidirectional input / output device that receives a position input from the user and enables the user to feel the power.
일반적으로 이러한 햅틱장치는 모터로 구동되는 기구부, 핸들과 같은 사용자 연결장치, 사용자 연결장치의 위치를 인식하는 센서부, 그리고 이들의 제어와 신호처리를 위한 제어부로 구성된다. 여기서, 기구부는 사용자에게 위치결정의 자유도를 주고, 사용자에게 가해지 힘을 생성시키기 위하여 사용되는 햅틱장치의 한 부분이며, 사용자 연결장치는 핸들, 골무 등으로 햅틱장치의 기구부를 동작시키기 위하여 사용된다.In general, such a haptic device is composed of a mechanism driven by a motor, a user connecting device such as a handle, a sensor unit recognizing a position of the user connecting device, and a control unit for controlling and signal processing thereof. Here, the mechanical part is a part of the haptic device used to give the user freedom of positioning and generate a force applied to the user, and the user connecting device is used to operate the mechanical part of the haptic device by a handle, a thimble, or the like.
햅틱장치의 기구부는 햅틱의 사용 용도에 따라 하나 이상의 자유도(degrees of freedom)를 가진다. 여기서, 자유도란 절대 좌표계에 대하여 어떤 기구 또는 운동을 기술할 때 필요한 최소한의 변수 개수로 정의될 수 있으며, 기구의 자유도는 장치가 독립적으로 움직일 수 있는 운동 방향의 개수와 일치한다. 이러한 햅틱장치의 기구자유도는 사용자 연결장치의 운동자유도를 결정하기 때문에, 기구의 자유도에 따라 사용자의 위치결정자유도가 정해진다. 즉, 햅틱장치의 기구 자유도가 얼마가 되느냐에 따라, 사용자의 위치 입력자유도가 결정된다.The mechanical part of the haptic device has one or more degrees of freedom depending on the use of the haptic. Here, the degree of freedom may be defined as the minimum number of variables required when describing an apparatus or motion with respect to the absolute coordinate system, and the degree of freedom of the apparatus coincides with the number of movement directions in which the apparatus can move independently. Since the degree of freedom of movement of the haptic device determines the degree of freedom of movement of the user connection device, the degree of freedom of positioning of the user is determined according to the degree of freedom of the mechanism. That is, the degree of freedom of position input of the user is determined according to the degree of mechanical freedom of the haptic device.
따라서, 햅틱장치에는 사용자의 위치입력을 인식하기 위하여 자유도만큼 또는 그 이상의 위치센서가 사용되며, 햅틱장치의 자유도는 상술한 기구의 자유도를 나타낸다.Therefore, the position sensor of the haptic device as much as or more than the degree of freedom is used to recognize the user's position input, the degree of freedom of the haptic device represents the degree of freedom of the mechanism described above.
햅틱장치의 또 다른 기능인 힘반영 전달의 특성을 설명하기 위하여 힘반영 자유도를 정의할 수 있는데 햅틱장치가 사용자에게 힘을 전달시킬 때, 독립적인 힘반영이 가능한 방향의 수로 그 값이 결정된다. 예컨대, 사람에게 수평으로 횡방향과 종방향의 힘을 독립적으로 전달시킬 수 있는 경우, 햅틱장치의 힘반영 자유도는 2가 되며, 대부분의 경우에는 힘반영 자유도와 햅틱장치에 사용되는 모터의 개수는 일치한다.In order to explain the characteristic of the force reflection transmission, another function of the haptic device, a force reflection degree can be defined. When the haptic device transmits a force to the user, the value is determined by the number of directions in which the independent force reflection is possible. For example, if the horizontal and longitudinal forces can be transmitted independently to a person, the force reflection freedom of the haptic device is 2, and in most cases, the force reflection freedom and the number of motors used in the haptic device are Matches.
종래의 햅틱장치는 기구의 자유도와 힘반영 자유도가 일치된 형태로서 개발되어 사용되어져 왔다. 즉, 기구부가 움직일 수 있는 자유도와 반영되는 힘의 자유도를 일치시켜 햅틱장치의 기구부가 움직일 수 있는 자유도에 해당하는 만큼 힘반영 자유도를 가지도록 하였다. 이러한 방법은 사용자에게 기구가 움직일 수 있는모든 방향으로 힘전달이 가능한 장점이 있으나, 위치인식을 위해 설계된 햅틱 기구의 자유도 만큼 구동장치 예컨대 장착되는 모터의 수량이 증가되어 원가가 상승할 뿐만 아니라 각 모터를 고정시키기 위해 햅틱장치가 커지고 복잡해지는 문제점이 있었다.The conventional haptic device has been developed and used as a form in which the freedom of the device and the force reflecting freedom are matched. That is, the degree of freedom of force reflecting is matched with the degree of freedom of movement of the mechanical part by reflecting the degree of freedom of the reflected force. This method has the advantage that the force can be transmitted to the user in all directions in which the mechanism can move, but the cost increases because the number of driving devices, such as motors, is increased by the degree of freedom of the haptic mechanism designed for position recognition. In order to fix the motor, the haptic device has become large and complicated.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 힘반영 자유도가 기구부의 자유도인 위치결정 자유도와 일치하지 하지 않아도 다양한 작업이 가능한 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a two-degree of freedom haptic device having a manual degree of freedom capable of various tasks even if the force reflecting degree of freedom does not coincide with the positioning degree of freedom, which is the degree of freedom of the mechanical part.
도 1은 일반적인 햅틱장치에 적용되는 레볼루트 조인트를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a revolved joint applied to a general haptic device.
도 2는 일반적인 햅틱장치에 적용되는 프리즈매틱 조인트를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a prismatic joint applied to a general haptic device.
도 3은 일반적인 햅틱장치에 적용되는 실린드리컬 조인트를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a cylindrical joint applied to a general haptic device.
도 4는 본 발명에 따른 제1실시예를 설명하기 위한 햅틱장치의 사시도이다.4 is a perspective view of a haptic device for explaining the first embodiment according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 햅틱장치의 제2 및 제3실시예를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view for explaining the second and third embodiments of the haptic device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 햅틱장치의 제4 및 제5실시예를 설명하기 위한 사시도이다.6 is a perspective view for explaining the fourth and fifth embodiments of the haptic device according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 햅틱장치의 제6 및 제7실시예를 설명하기 위한 사시도이다.7 is a perspective view for explaining the sixth and seventh embodiments of the haptic device according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 햅틱장치의 제8 및 제9실시예를 설명하기 위한 사시도이다.8 is a perspective view for explaining the eighth and ninth embodiments of the haptic device according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 햅틱장치의 제10 및 제11실시예를 설명하기 위한 사시도이다.9 is a perspective view for explaining the tenth and eleventh embodiments of the haptic device according to the present invention.
본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는,Two degree of freedom haptic device having a passive degree of freedom according to the present invention,
베이스 상에 장착된 브라켓에 고정되어 회전하는 제1풀리와, 각도센서를 구비한 모터에 의해 구동되는 제1풀리 간에 연결된 타이밍벨트와, 상기 타이밍벨트에 고정되어 상기 타이밍벨트와 평행하게 설치된 제1직선가이드를 따라 직선 운동을 하는 제1프리즈매틱 조인트의 제1운동블록과, 상기 제1운동블록에 일단이 결합되고 상기 제1직선가이드와 직각을 이루는 제2직선가이드와, 상기 제2직선가이드에 결합된 제2프리즈매틱 조인트의 직선변위센서를 구비한 제2운동블록을 포함함을 특징으로 한다.A first belt pulley fixed to the bracket mounted on the base and rotating; a first belt pulley driven by a motor having an angle sensor; and a first belt fixed to the timing belt and installed in parallel with the timing belt. A first movement block of a first prismmatic joint performing a linear movement along a linear guide, a second linear guide having one end coupled to the first movement block and perpendicular to the first linear guide, and the second linear guide And a second movement block having a linear displacement sensor coupled to the second prismmatic joint.
또한, 본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는,In addition, a two degree of freedom haptic device having a passive degree of freedom according to the present invention,
베이스 상에 브라켓을 통하여 장착되며 베이스의 면과 직교하는 방향을 회전축으로 하며 각도 검출센서를 구비한 레볼루트 조인트와, 상기 회전축과 직교하는방향으로 상기 레볼루트 조인트와 결합하며 직선변위센서를 구비한 직선구동기구와, 상기 직선운동기구에 결합된 프리즈매틱 조인트를 포함함을 특징으로 한다.It is mounted through the bracket on the base as a rotation axis in a direction perpendicular to the surface of the base, and a revolute joint having an angle detection sensor, and coupled with the revolute joint in a direction orthogonal to the rotation axis, and having a linear displacement sensor. And a prismatic joint coupled to the linear drive mechanism and the linear motion mechanism.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 직선구동기구에 장착되어 상기 프리즈매틱 조인트를 직선방향으로 힘을 가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a single motor, characterized in that the motor is mounted to the linear drive mechanism to apply a force in the linear direction to the prismatic joint.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 레볼루트 조인트의 회전축에 장착되어 회전력을 가함을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a motor, the motor is characterized in that the rotational force of the revolute joint is mounted on the rotational force.
또한, 본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는,In addition, a two degree of freedom haptic device having a passive degree of freedom according to the present invention,
베이스 상에 장착된 직선 변위센서를 구비한 직선구동기구, 상기 직선구동기구에 결합되어 상기 직선구동기구 내에서 직선방향의 동작범위를 갖는 프리즈매틱 조인트와, 상기 프리즈매틱 조인트의 상단에 결합되며 각도센서를 구비한 고정브라켓을 통하여 상기 프리즈매틱 조인트의 진행방향과 평행한 축을 회전축으로 하여 결합된 레볼루트 조인트를 포함함을 특징으로 한다.A linear drive mechanism having a linear displacement sensor mounted on a base, a prismatic joint coupled to the linear drive mechanism having a linear operating range in the linear drive mechanism, and coupled to an upper end of the prismatic joint; It characterized in that it comprises a revolute joint coupled to the axis of rotation parallel to the traveling direction of the prismatic joint through a fixing bracket having a sensor.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 직선구동기구에 장착되어 상기 프리즈매틱 조인트를 직선방향으로 힘을 가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a single motor, characterized in that the motor is mounted to the linear drive mechanism to apply a force in the linear direction to the prismatic joint.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 레볼루트 조인트의 회전축에 장착되어 회전력을 가하기 위한 모터가 장착됨을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a single motor, the motor is characterized in that the motor is mounted to the rotating shaft of the revolution joint to apply a rotational force.
또한, 본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는, 상기 직선구동기구와 결합되어 상기 직선구동기구 내에서 직선방향으로 이동하는 프리즈매틱 조인트와, 상기 프리즈매틱 조인트의 상부에 장착된 각도센서와 상기 각도센서를 통하여 상기 프리즈매틱 조인트의 진행방향과 직교하는 축을 회전축으로 하여 결합된 레볼루트 조인트를 포함함을 특징으로 한다.In addition, a two-degree of freedom haptic device having a manual degree of freedom according to the present invention, a prismatic joint coupled to the linear drive mechanism to move in a linear direction in the linear drive mechanism, and the angle mounted on the top of the prismatic joint It characterized in that it comprises a revolution joint coupled to the axis orthogonal to the traveling direction of the prismatic joint through the sensor and the angle sensor as the rotation axis.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 직선구동기구에 장착되어 상기 프리즈매틱 조인트를 직선방향으로 이동시킴을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a single motor, characterized in that the motor is mounted to the linear drive mechanism to move the prismatic joint in a linear direction.
또한, 상기 햅틱장치는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 레볼루트 조인트의 회전축에 장착되어 회전력을 가함을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a motor, the motor is characterized in that the rotational force of the revolute joint is mounted on the rotational force.
또한, 본 발명에 따른 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치는,In addition, a two degree of freedom haptic device having a passive degree of freedom according to the present invention,
베이스 상에 상기 베이스면과 직교하는 축방향으로 각도 검출센서가 장착되며, 상기 각도 검출센서에 결합된 제1레볼루트 조인트와, 상기 축방향으로 상기 제1레볼루트 조인트와 일단이 결합된 링크와, 상기 링크의 타단과 결합되어 상기 제1레볼루트 조인트의 회전축방향과 직교되는 회전축 방향을 갖도록 결합되며 각도검출센서가 장착된 제2레볼루트 조인트를 포함함을 특징으로 한다.An angle detection sensor mounted on the base in an axial direction orthogonal to the base surface, a first revolution joint coupled to the angle detection sensor, and a link coupled at one end to the first revolution joint in the axial direction; And a second revolution joint coupled to the other end of the link to have a rotation axis direction orthogonal to the rotation axis direction of the first revolution joint and equipped with an angle detection sensor.
또한, 상기 햅틱장치에는 한개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 제1레볼루트 조인트의 회전축에 회전력을 인가하기 위해 상기 베이스 상에 장착됨을 특징으로 한다.In addition, the haptic device is provided with a motor, the motor is characterized in that mounted on the base to apply a rotational force to the rotation axis of the first revolving joint.
또한, 상기 햅틱장치에는 한 개의 모터를 구비하며, 상기 모터는 상기 제2레볼루트 조인트의 회전축에 장착되어 회전력을 인가함을 특징으로 한다In addition, the haptic device is provided with one motor, the motor is characterized in that the rotational force of the second revolving joint is applied to apply a rotational force
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
종래의 햅틱장치와 같이 기구 자유도와 힘반영 자유도가 같은 경우에는, 원하는 자유도를 갖는 기구부의 설계만으로도 다양한 형태의 햅틱장치의 제작이 가능하지만, 본 발명에 따른 햅틱장치처럼 기구부의 자유도보다 힘반영 자유도가 작은 햅틱장치의 설계, 제작을 위해서는 다음의 설계조건이 만족되어야 한다.In the case of the same degree of freedom and force reflectivity as in the conventional haptic device, it is possible to manufacture various types of haptic devices only by designing the mechanism having the desired degree of freedom, but more freedom of force reflection than the degree of freedom of the mechanism as in the haptic device For the design and manufacture of a small haptic device, the following design conditions must be satisfied.
햅틱장치의 기구부에 장착된 구동장치는 힘반영이 일어나지 않는 방향에 대하여 힘을 전달시키면, 힘반영을 정확히 제어하기 어려우며, 사용자에 적절한 힘을 전달시켜야 하는 햅틱장치의 기능에도 문제가 발생한다. 따라서, 힘반영을 위해서는 힘반영 자유도에 따라 하나 이상의 구동장치가 필요하며, 각 구동장치에 의하여 생성되는 힘은 힘반영이 일어나지 않는 방향에 대하여 영향을 주지 않도록 설계되어야 한다.When the driving device mounted on the mechanical part of the haptic device transmits a force in a direction in which the force reflection does not occur, it is difficult to accurately control the force reflection, and a problem also occurs in the function of the haptic device that needs to transmit an appropriate force to the user. Therefore, at least one drive device is required for force reflection, and the force generated by each drive device should be designed so as not to affect the direction in which force reflection does not occur.
일반적으로 햅틱장치에 적용되는 조인트를 살펴보면, 도 1은 본 발명에 적용되는 레볼루트 조인트를 도시한 사시도로서, 레볼루트 조인트는 두 링크(11, 12)사이의 상대운동이 회전축(13)을 기준으로, 회전운동이 되도록 하는 조인트이며, 일반적으로 볼 베어링(14) 등을 이용하여 구현된다.In general, when looking at the joint applied to the haptic device, Figure 1 is a perspective view showing a revolved joint applied to the present invention, the relative movement between the two links (11, 12) relative to the axis of rotation 13 As, it is a joint to be a rotary motion, generally implemented using a ball bearing (14) or the like.
도 2는 프리즈매틱 조인트를 도시한 사시도로서, 프리즈매틱 조인트는 직선 가이드(21)와 운동블록(22)사이의 상대운동이 직선가이드 방향(23)으로 구속되도록 하여, 연결된 링크의 상대운동을 공간상에서 직진 운동만을 하도록 할 때 사용되는 조인트이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a prismatic joint, in which the relative movement between the linear guide 21 and the movement block 22 is constrained in the linear guide direction 23, thereby allowing the relative movement of the connected link to be spaced. This joint is used to perform only straight motion on the phase.
도 3은 실린드리컬 조인트의 사시도로서, 실린드리컬 조인트는 원형의 직선가이드(31)와 운동불록(32)사이의 상대운동이 축방향(33)으로 직진운동과 회전운동이 동시에 일어날 수 있도록 한 조인트이다. 두가지 방향의 상대운동이 가능하기 때문에 실린드리컬 조인트는 2자유도 상대운동을 갖는 조인트의 부류에 속한다. 또한, 하나의 실린드리컬 조인트는 직진운동을 위한 프리즈매틱 조인트와 회전운동을 위한 레볼루트 조인트로 구성할 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.3 is a perspective view of the cylindrical joint, the cylindrical joint so that the relative movement between the linear straight guide 31 and the movement block 32 can be carried out at the same time in the axial direction 33 and the linear movement One joint. Cylindrical joints are a class of joints that have two degrees of freedom relative motion because two directions of relative motion are possible. In addition, one cylindrical joint may be composed of a prismatic joint for a straight movement and a revolution joint for a rotational movement, and vice versa.
도 4는 본 발명에 따른 제1실시예를 설명하기 위한 햅틱장치의 사시도이다.4 is a perspective view of a haptic device for explaining the first embodiment according to the present invention.
도 4의 헵틱장치는 베이스(401), 제1, 제2링크(402,403), 제1, 제2프리즈매틱 조인트(404, 406), 사용자 연결기구(405), 위치(각도) 센서가 내장된 모터(410), 동력전달 풀리(413, 414), 상기 풀리간에 연결되어 동력을 전달하며 상기 제1프리즈매틱 조인트의 운동블록과 고정되어 결합된 타이밍 벨트(415), 직선 변위센서(418), 베이스와의 연결을 위한 각종 브라켓(411,412,416)으로 구성된다.The heptic device of FIG. 4 includes a base 401, first and second links 402 and 403, first and second prismatic joints 404 and 406, a user connecting mechanism 405, and a position (angle) sensor. A motor 410, a power transmission pulley 413 and 414, a timing belt 415, a linear displacement sensor 418 connected to the pulley and transmitting power and fixedly coupled to a motion block of the first prismmatic joint; It is composed of various brackets (411, 412, 416) for connection with the base.
햅틱장치의 사용자 연결기구(405)는 직선가이드인 첫 번째 링크(402)와 연결된 제1프리즈매틱 조인트(404)로 좌표계(420)에 표시된 X 방향으로의 직진운동이 가능하고, 제1프리즈매틱 조인트(404)에 연결된 제2링크(403)에 다시 연결된 제2프리즈매틱 조인트(406)에 의하여 Y 방향으로의 직진운동도 가능하여 2자유도의 운동 자유도를 가진다. 사용자 연결기구(405)의 위치는 모터(410)에 장착된 위치센서와 제2링크(403)와 연결된 제2프리즈매틱 조인트(406)에 고정된 변위센서(418)를 이용하여 측정할 수 있도록 설계되어졌다. 이들 센서를 통하여, 햅틱장치는 사용연결 기구(405)의 위치를 좌표계(420)의 X, Y 방향에 대하여 인식할 수 있으며, 모터(410)의 출력토크를 제어함으로써 좌표계(420)의 X 방향에 대하여 사용자에게원하는 힘을 전달시킬 수 있다. 또한, 모터(410)에 의하여 발생하는 힘은 햅틱장치의 또 다른 운동 방향인 좌표계의 Y 방향에 대해서는 어떠한 힘의 영향도 미치지 않기 때문에 본 발명의 햅틱장치의 설계조건에 부합한다.The user connecting device 405 of the haptic device is a first prismmatic joint 404 connected to the first link 402 which is a straight guide, and can move in the X direction indicated in the coordinate system 420, and the first prismmatic The second prismmatic joint 406 connected to the second link 403 connected to the joint 404 also enables the linear movement in the Y direction to have two degrees of freedom of movement. The position of the user coupling mechanism 405 may be measured using a position sensor mounted on the motor 410 and a displacement sensor 418 fixed to the second prismmatic joint 406 connected to the second link 403. Designed. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the use connection mechanism 405 with respect to the X and Y directions of the coordinate system 420, and by controlling the output torque of the motor 410, the X direction of the coordinate system 420 To deliver the desired force to the user. In addition, since the force generated by the motor 410 does not have any influence on the Y direction of the coordinate system, which is another direction of movement of the haptic device, it meets the design conditions of the haptic device of the present invention.
도 5는 본 발명의 햅틱장치 기구부의 제2실시예의 사시도이다.5 is a perspective view of a second embodiment of the haptic device mechanism portion of the present invention.
도 5에 도시된 햅틱장치는 베이스(501), 레볼루트 조인트(503), 프리즈매틱 조인트(505), 사용자 연결기구(506), 프리즈매틱 조인트(506)의 연결링크로 사용되는 직선 구동기구(504), 각도검출센서(510), 베이스(501)와 레볼루트 조인트의 연결을 위한 고정브라켓(502)으로 구성된다.The haptic device shown in FIG. 5 is a linear drive mechanism used as a connection link between the base 501, the revolution joint 503, the prismatic joint 505, the user connecting mechanism 506, and the prismatic joint 506 ( 504, the angle detection sensor 510, the base 501 and the fixing bracket 502 for the connection of the revolution joint.
햅틱장치의 사용자 연결기구(506)는 베이스(501)와 연결된 레볼루트 조인트(503)로 좌표계(520)에 표시된 Z축을 중심으로 회전운동이 가능하고, 레볼루트 조인트(503)에 연결된 직선 구동기구(504)와 프리즈매틱 조인트(503)와 연결된 각도 검출센서(510)에 의하여 측정할 수 있도록 구성된다. 이들 센서를 통하여, 햅틱장치는 사용 연결기구의 위치를 좌표계(520)의 X, Y 방향에 대하여 인식할 수 있으며, 직선 구동기구(504)의 내부에 장착된 미도시된 모터의 출력토크를 제어함으로써 좌표계(520)의 Y방향에 대하여 사용자에게 원하는 힘을 전달시킬 수 있다. 또한, 모터에 의하여 발생하는 힘은 햅틱장치의 또 다른 방향인 Z축을 중심으로의 회전운동에 대해서는 어떠한 힘의 영향도 미치지 않기 때문에 본 발명에 따른 햅틱장치의 설계조건에도 부합한다.The user connecting mechanism 506 of the haptic device is a revolute joint 503 connected to the base 501, which can rotate about the Z axis indicated in the coordinate system 520, and a linear drive mechanism connected to the revolved joint 503. It is configured to be measured by the angle detection sensor 510 connected to the 504 and the prismatic joint 503. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the use coupling mechanism with respect to the X and Y directions of the coordinate system 520, and control the output torque of the motor not shown mounted inside the linear drive mechanism 504. As a result, a desired force can be transmitted to the user in the Y direction of the coordinate system 520. In addition, since the force generated by the motor does not have any influence on the rotational movement about the Z axis, which is another direction of the haptic device, it also meets the design conditions of the haptic device according to the present invention.
제3실시예는 제2실시예의 변형실시예로서, 도 5를 참조하여 동일한 구성은 생략하고, 제2실시예와의 상이한 구성만을 설명하기로 한다.The third embodiment is a modified embodiment of the second embodiment, and the same configuration will be omitted with reference to FIG. 5, and only the different configuration from the second embodiment will be described.
제2실시예는 도 5에서 좌표계(520)의 Y 방향으로 힘을 전달하는 햅틱장치이지만, 직선 구동기구(504)의 내부에 있는 모터를 없애고, Z축 방향으로 장착된 각도 검출센서(510)와 같은 방향으로 모터를 장착할 경우, 힘이 Z 축을 중심으로 한 회전방향으로 전달되며, Y축 방향으로는 위치만 검출되는 형태의 제3실시예로 변형될 수 있다. 제3실시예의 경우도 Z축에 장착된 모터에 의하여 생성되는 힘이 또 다른 운동방향인 Y축 방향으로 전달되지 않기 때문에, 앞서 언급한 모터에 의하여 구동되지 않는 방향으로의 힘 간섭이 없어야 한다는 설계조건에 부합된다.Although the second embodiment is a haptic device for transmitting a force in the Y direction of the coordinate system 520 in FIG. 5, the angle detecting sensor 510 mounted in the Z-axis direction is removed by removing the motor inside the linear drive mechanism 504. When the motor is mounted in the same direction as described above, the force is transmitted in the rotational direction about the Z axis, and in the Y axis direction, only the position may be detected. Since the force generated by the motor mounted on the Z-axis is not transmitted in the Y-axis direction, which is another movement direction, in the case of the third embodiment, there must be no force interference in the direction not driven by the aforementioned motor. It meets condition.
도 6은 본 발명의 햅틱장치 기구부의 제4실시예의 사시도이다.6 is a perspective view of a fourth embodiment of the haptic device mechanism portion of the present invention.
도 6의 햅틱장치는 베이스(601), 프리즈매틱 조인트(603), 레볼루트 조인트(604), 사용자 연결기구(605), 프리즈매틱 조인트(603)의 연결링크로 사용되는 직선 구동기구(602), 각도 검출센서(610), 프리즈매틱 조인트(603)와 레볼루트 조인트(604)의 연결과 각도 검출센서(610) 고정을 위한 고정브라켓(611), 사용자 연결기구(605)와 레볼루트 조인트(604)간의 연결을 위한 고정브라켓(612)으로 구성된다.The haptic device of FIG. 6 includes a linear drive mechanism 602 used as a connection link between the base 601, the prismatic joint 603, the revolution joint 604, the user coupling mechanism 605, and the prismatic joint 603. , Fixing bracket 611 for connecting the angle detecting sensor 610, the prismatic joint 603 and the revolut joint 604, and fixing the angle detecting sensor 610, the user connecting device 605 and the revolut joint ( It consists of a fixing bracket 612 for the connection between 604.
사용자 연결기구(605)는 베이스(601)에 장착된 직선 구동기구(602)와 연결된 프리즈매틱 조인트(603)로 좌표계(620)에 표시된 Y축 방향으로 직진 운동이 가능하고, 프리즈매틱 조인트(604)에 브라켓(611)으로 연결된 레볼루트 조인트(604)에 의하여 Y축 방향으로의 회전운동도 가능하여 2자유도의 운동 자유도를 갖는다.The user coupling mechanism 605 is a prismatic joint 603 connected to the linear drive mechanism 602 mounted on the base 601, and can move straight in the Y-axis direction indicated by the coordinate system 620, and the prismatic joint 604. Revolving joint 604 connected to the bracket 611 is also possible to rotate in the Y-axis direction has two degrees of freedom of movement.
사용자 연결기구(605)의 위치는 직선운동기구(602)에 장착된 미도시된 변위센서와 레볼루트 조인트(604)와 연결된 각도 검출센서(610)에 의하여 측정할 수 있도록 구성된다. 이들 센서를 통하여 햅틱장치는 사용자 연결기구(605)의 위치를 좌표계(620)의 Y방향의 위치(직선변위)와 회전각도를 인식할 수 있으며, 직선 구동기구(602)의 내부에 장착된 미도시된 모터의 출력토크를 제어함으로써 Y방향에 대하여 사용자에게 원하는 힘을 전달시킬 수 있다.The position of the user connecting mechanism 605 is configured to be measured by an angle sensor 610 connected to the displacement sensor and the revolution joint 604 not shown mounted on the linear motion mechanism 602. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the user connecting device 605 in the Y direction of the coordinate system 620 (linear displacement) and the rotation angle. By controlling the output torque of the illustrated motor, a desired force can be transmitted to the user in the Y direction.
제5실시예는 도 6에 도시된 제4실시예의 변형실시예로서 도 6에서 구성이 동일한 부분은 설명을 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.The fifth embodiment is a modified embodiment of the fourth embodiment shown in FIG. 6 and the same parts in FIG. 6 will be omitted and only different configurations will be described.
제4실시예는 좌표계(620)의 Y방향으로 힘을 전달하는 햅틱장치이지만, 직선 구동기구의 내부에 있는 모터를 없애고 좌표계(620)의 Y방향으로 힘을 전달하는 햅틱장치이지만, 직선 구동기구(602)의 내부에 장착된 미도시된 모터를 없애고, 좌표계의 Y축 방향으로 장착된 각도 검출센서(610)와 같은 방향으로 모터를 장착할 경우, 힘은 좌표계의 Y축을 중심으로 한 회전방향으로 전달되고 Y축의 직진방향으로는 힘이 전달되지 않고 위치만 검출되는 제5실시예의 햅틱장치로 변형될 수 있다.Although the fourth embodiment is a haptic device that transmits force in the Y direction of the coordinate system 620, the haptic device transmits a force in the Y direction of the coordinate system 620 by removing the motor inside the linear drive mechanism. When the motor is mounted in the same direction as the angle detection sensor 610 mounted in the Y-axis direction of the coordinate system without removing the motor mounted inside the 602, the force is rotated about the Y-axis of the coordinate system. It can be transformed into the haptic device of the fifth embodiment, which is transmitted in the lateral direction and in which the force is not transmitted in the straight direction of the Y axis, only the position is detected.
도 7은 본 발명의 햅틱장치 기구부의 제6실시예의 사시도이다.7 is a perspective view of a sixth embodiment of a haptic device mechanism portion of the present invention.
도 7의 햅틱장치는 베이스(701), 프리즈매틱 조인트(703), 레볼루트 조인트(704), 사용자 연결기구(705), 프리즈매틱 조인트(703)와 레볼루트 조인트(704)의 연결과 각도 검출센서(710)를 고정시키는 고정 브라켓(711)으로 구성된다.In the haptic device of FIG. 7, the base 701, the prismatic joint 703, the revolution joint 704, the user coupling mechanism 705, the connection of the prismatic joint 703 and the revolution joint 704 and angle detection are shown. It is composed of a fixing bracket 711 for fixing the sensor 710.
사용자 연결기구(705)는 베이스(701)에 장착된 직선 구동기구(702)와 연결된 프리즈매틱 조인트(703)로 좌표계(620)에 표시된 X축 방향으로 직진운동뿐만 아니라 프리즈매틱 조인트(704)에 고정 브라켓(711)으로 연결된 레볼루트 조인트(704)에 의하여 Z축 방향으로의 회전 운동이 가능하여 2자유도의 운동 자유도를 가진다. 사용자 연결기구(705)의 위치는 직선 구동기구(702)에 장착된 미도시된 변위 측정센서와 레볼르트 조인트(704)와 연결된 각도 검출센서(710)에 의하여 특정할 수 있도록 구성된다. 이들 센서를 통하여 햅틱장치는 사용자 연결기구(704)의 위치를 좌표계(720)의 X축 방향의 위치와 Z축 방향의 회전각도를 인식할 수 있으며, 직선 구동기구(702)의 내부에 장착된 모터의 출력 토크를 제어함으로써 좌표계(720)의 X축 방향에 대하여 사용자에게 원하는 힘을 전달시킬 수 있다. 또한, 모터에 의하여 발생되는 힘은 햅틱장치의 또 다른 운동방향인 좌표계(720)의 Z축의 회전운동 방향에 대해서는 어떠한 힘의 영향을 미치지 않기 때문에 본 발명에 따른 햅틱장치의 설계조건에 부합된다.The user coupling mechanism 705 is a prismatic joint 703 connected to the linear driving mechanism 702 mounted on the base 701. The user coupling mechanism 705 is connected to the prismatic joint 704 as well as the linear movement in the X-axis direction indicated by the coordinate system 620. Revolving joint 704 connected to the fixing bracket 711 enables the rotational movement in the Z-axis direction has a two degree of freedom of movement. The position of the user coupling mechanism 705 is configured to be specified by an angle measurement sensor 710 connected to the displacement measuring sensor and the revolve joint 704 mounted on the linear driving mechanism 702. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the user connection mechanism 704 in the X-axis direction and the rotation angle in the Z-axis direction of the coordinate system 720, and is mounted inside the linear drive mechanism 702. By controlling the output torque of the motor, a desired force can be transmitted to the user with respect to the X-axis direction of the coordinate system 720. In addition, since the force generated by the motor does not have any influence on the rotational movement direction of the Z axis of the coordinate system 720 which is another movement direction of the haptic device, it meets the design conditions of the haptic device according to the present invention.
제7실시예는 도 7에 도시된 제6실시예의 변형실시예로서 동일한 구성의 설명의 생략하고 상이한 구성만 설명하기로 한다.The seventh embodiment is a modified embodiment of the sixth embodiment shown in FIG. 7 and the description of the same configuration will be omitted and only different configurations will be described.
제6실시예는 좌표계(720)의 X축 방향으로 힘을 전달하는 햅틱장치이지만, 직선 구동기구의 내부에 있는 모터를 제거하고, 좌표계의 Z축 방향으로 장착된 각도 검출센서(710)와 같은 방향으로 모터를 장착할 경우, 힘은 좌표계의 Z축을 중심으로한 회전방향으로 전달되고 X축의 직진방향으로는 힘이 전달됨이 없이 위치만 검출되는 제7실시예의 햅틱장치로 변형될 수 있다. 제7실시예의 경우도 Z축에 장착된 모터에 의하여 생성되는 회전력이 또 다른 운동방향인 X축의 직진방향으로 전달되지 않기 때문에, 모터에 의하여 구동되지 않는 방향으로의 힘 간섭이 없어야 한다는 설계조건에 부합된다.The sixth embodiment is a haptic device for transmitting a force in the X-axis direction of the coordinate system 720, but removes the motor inside the linear drive mechanism, such as an angle detection sensor 710 mounted in the Z-axis direction of the coordinate system When the motor is mounted in the direction, the force can be transformed into the haptic device of the seventh embodiment in which the force is transmitted in the rotational direction about the Z axis of the coordinate system and only the position is detected without the force being transmitted in the straight direction of the X axis. In the case of the seventh embodiment, since the rotational force generated by the motor mounted on the Z axis is not transmitted in the straight direction of the X axis, which is another movement direction, there is no force interference in the direction that is not driven by the motor. Conforms.
도 8은 본 발명의 제8실시예에 따른 햅틱장치의 사시도로서, 베이스(801), 제1, 제2레볼루트 조인트(802,803), 사용자 연결기구(806), 제1, 제2링크(804,805), 베이스(801)로부터 첫 번째로 연결되는 제1링크(804)에 회전력을 전달하고 이 제1링크(804)의 회전각도를 검출하기 위해 미도시된 각도 검출센서를 내장한 모터(810), 제2링크(805)의 회전각도를 검출하기 위한 센서(811), 제1링크(804)와 연결되는 레볼루트 조인트(802)와 모터(810)를 고정시키기 위해 사용되는 브라켓(812)으로 구성된다.FIG. 8 is a perspective view of a haptic device according to an eighth embodiment of the present invention, wherein the base 801, the first and second revolution joints 802 and 803, the user connecting mechanism 806, and the first and second links 804 and 805 are shown. ), A motor 810 having a non-illustrated angle detection sensor for transmitting rotational force to the first link 804 connected from the base 801 and detecting the rotation angle of the first link 804. , A sensor 811 for detecting the rotation angle of the second link 805, a revolute joint 802 connected to the first link 804, and a bracket 812 used to fix the motor 810. It is composed.
제8실시예에 따른 햅틱장치의 사용자 연결기구(806)는 고정브라켓(812)을 통해 베이스(801)에 장착된 레볼루트 조인트(802)에 의하여 좌표계(820)에 표시된 Y축 방향으로 회전운동이 가능하고, 제1링크(804)와 제2링크(805) 사이에 연결된 레볼루트 조인트(803)에 의하여 X축을 중심으로 한 회전운동도 가능하여 2자유도의 운동자유도를 갖는다.The user connecting mechanism 806 of the haptic device according to the eighth embodiment is a rotational movement in the Y-axis direction indicated in the coordinate system 820 by a revolute joint 802 mounted to the base 801 through the fixing bracket 812. This is possible, and rotational movement about the X axis is also possible by the revolute joint 803 connected between the first link 804 and the second link 805, thereby having two degrees of freedom.
사용자 연결기구(806)의 위치는 모터(810)에 장착된 미도시된 각도 검출센서와 제2레볼루트 조인트(803)와 연결된 각도 검출센서(811)에 의하여 측정할 수 있도록 구성된다. 이들 센서를 통하여 햅틱장치는 사용자 연결기구(806)의 위치를 좌표계(820)의 X축 방향의 위치와 Z축 방향의 회전각도를 인식할 수 있으며, 모터(810)의 출력토크를 제어함으로써 좌표계(820)의 Y축 방향에 대하여 사용자가 원하는 힘(회전력)을 전달시킬 수 있다. 또한, 모터에 의하여 발생되는 힘은 햅틱장치의 또 다른 운동방향인 좌표계(720)의 Z축을 중심으로 한 회전운동 방향에 대해서는 어떠한 힘의 영향을 미치지 않기 때문에 본 발명에 따른 햅틱장치의 설계조건에 부합된다.The position of the user connection mechanism 806 is configured to be measured by an angle detection sensor (not shown) mounted on the motor 810 and the angle detection sensor 811 connected to the second revolution joint 803. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the user connecting device 806 in the X-axis direction and the rotation angle in the Z-axis direction of the coordinate system 820, and by controlling the output torque of the motor 810, the coordinate system The user's desired force (rotational force) may be transmitted with respect to the Y-axis direction of 820. In addition, since the force generated by the motor does not have any influence on the direction of rotational movement about the Z axis of the coordinate system 720, which is another direction of movement of the haptic device, the design conditions of the haptic device according to the present invention Conforms.
제9실시예는 도 8에 도시된 제8실시예의 변형실시예로서, 동일한 구성요소는 설명을 생략하고 상이한 구성요소만 설명하기로 한다.The ninth embodiment is a modified embodiment of the eighth embodiment shown in FIG. 8, and the same elements will be omitted and only different elements will be described.
제8실시예는 좌표계(820)의 Y방향으로 힘(회전력)을 전달하는 햅틱장치이지만, 출력을 위한 모터(810) 대신, 각도 검출센서를 장착하고, 좌표계의 X축 방향으로 장착된 각도 검출센서(811)와 같은 방향으로 모터를 장착할 경우, 힘은 좌표계의 X축을 중심으로 회전방향으로 전달되고 Y축을 중심으로 한 회전방향으로는 힘의 전달없이 위치만 검출되는 제9실시예의 햅틱장치로 변형될 수 있다. 제9실시예의 경우도 X축에 장착된 모터에 의하여 생성되는 힘(회전력)이 또 다른 운동방향인 Y축의 회전방향으로는 전달되지 않기 때문에, 모터에 의하여 구동되지 않는 방향으로의 힘 간섭이 없어야 하다는 설계조건에 부합된다.The eighth embodiment is a haptic device that transmits a force (rotational force) in the Y direction of the coordinate system 820, but instead of the motor 810 for output, an angle detection sensor is mounted, and the angle detection mounted in the X axis direction of the coordinate system is detected. When the motor is mounted in the same direction as the sensor 811, the force is transmitted in the rotational direction about the X axis of the coordinate system, and only the position is detected in the rotational direction about the Y axis without transmitting the force. It can be transformed into. Even in the ninth embodiment, since the force (rotational force) generated by the motor mounted on the X axis is not transmitted in the rotational direction of the Y axis, which is another movement direction, there should be no force interference in the direction that is not driven by the motor. Meet the design requirements.
도 9는 본 발명의 제10실시예에 따른 햅틱장치의 사시도로서, 베이스(901), 제1, 제2레볼루트 조인트(902,903), 사용자 연결기구(906), 제1, 제2연결링크(904,905), 베이스(901)로부터 첫 번째 연결되는 제1링크(904)에 회전력을 전달하고 이 링크의 회전각도를 검출하기 위해 미도시된 각도 검출센서가 내장된 모터(910), 제2링크(905)의 회전각도를 검출하기 위한 센서(911), 제1링크와 연결되는레볼루트 조인트(902)와 모터(910)를 고정시키기 위해 고정브라켓(912)으로 구성된다.9 is a perspective view of a haptic device according to a tenth embodiment of the present invention, including a base 901, a first and a second revolving joint 902 and 903, a user connecting mechanism 906, a first and a second connecting link ( 904, 905, a motor 910, a second link (incorporating an angle sensor not shown) for transmitting rotational force from the base 901 to the first link 904 connected first and detecting the rotation angle of the link. The sensor 911 for detecting the rotation angle of the 905, the revolute joint 902 connected to the first link and the fixing bracket 912 to fix the motor 910.
제10실시예의 사용자 연결기구(906)는 고정브라켓(912)을 통해 베이스(901)에 장착된 레볼루트 조인트(902)에 의하여 좌표계(902)에 표시된 Y축 방향으로 회전운동이 가능하여 2자유도의 운동자유도를 갖는다.The user connecting mechanism 906 of the tenth embodiment is capable of rotating in the Y-axis direction indicated in the coordinate system 902 by a revolute joint 902 mounted on the base 901 via the fixing bracket 912, thereby allowing two degrees of freedom. Has freedom of movement.
사용자 연결기구(906)의 위치는 모터(910)에 장착된 미도시된 각도 검출센서와 제2레볼루트 조인트(903)와 연결된 각도 검출센서(911)에 의하여 측정할 수 있도록 구성된다. 이들 센서를 통하여 햅틱장치는 사용자 연결기구(906)의 위치를 좌표계(920)의 X축 방향의 위치와 Y축 방향의 회전각도를 인식할 수 있으며, 모터(910)의 출력토크를 제어함으로써 좌표계(920)의 Y축 방향에 대하여 사용자가 원하는 힘(회전력)을 전달시킬 수 있다. 또한, 모터에 의하여 발생되는 힘은 햅틱장치의 또 다른 운동방향인 좌표계(920)의 X축의 회전운동 방향에 대해서는 어떠한 힘의 영향을 미치지 않기 때문에 본 발명에 따른 햅틱장치의 설계조건에 부합된다.The position of the user connecting device 906 is configured to be measured by the angle detecting sensor 911 and the angle detecting sensor 911 connected to the second revolution joint 903 mounted on the motor 910. Through these sensors, the haptic device can recognize the position of the user connecting device 906 in the X-axis direction and the rotation angle in the Y-axis direction of the coordinate system 920, and by controlling the output torque of the motor 910, the coordinate system The user's desired force (rotational force) may be transmitted with respect to the Y-axis direction of 920. In addition, since the force generated by the motor does not have any influence on the direction of rotation of the X axis of the coordinate system 920, which is another direction of movement of the haptic device, it meets the design conditions of the haptic device according to the present invention.
제11실시예는 도 9에 도시된 제10실시예의 변형실시예로서, 상이한 구성요소만 설명하기로 한다. 제10실시예는 좌표계(920)의 Y방향으로 힘(회전력)을 전달하는 햅틱장치이지만, 힘출력을 위한 모터(910)대신에 각도 검출센서를 장착하고, 좌표계의 X축 방향으로 장착된 각도 검출센서(911)와 같은 방향으로 모터를 장착할 경우, 힘전달은 좌표계의 X축의 회전방향으로 일어나고 Y축의 회전방향으로는 힘의 전달없이 위치만 검출되는 제11실시예의 햅틱장치로 변형된다. 제11실시예의 경우도 X축에 장착된 모터에 의하여 생성되는 힘(회전력)이 또 다른 운동방향인 Y축의 회전방향으로 전달되지 않기 때문에, 모터에 의하여 구동되지 않는 방향으로의 힘간섭이 없어야 한다는 설계조건에 부합된다.The eleventh embodiment is a modified embodiment of the tenth embodiment shown in FIG. 9, and only different elements will be described. The tenth embodiment is a haptic device that transmits a force (rotational force) in the Y direction of the coordinate system 920, but instead of the motor 910 for force output, the angle detection sensor is mounted, and the angle mounted in the X axis direction of the coordinate system When the motor is mounted in the same direction as the detection sensor 911, the force transmission occurs in the rotational direction of the X axis of the coordinate system and is transformed into the haptic device of the eleventh embodiment in which only the position is detected without the transmission of force in the rotational direction of the Y axis. Even in the eleventh embodiment, since the force (rotational force) generated by the motor mounted on the X axis is not transmitted in the rotational direction of the Y axis, which is another movement direction, there should be no force interference in the direction that is not driven by the motor. It meets the design conditions.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1자유도 조인트의 구조적인 특징을 활용하여 2자유도 햅틱장치의 기구를 설계함으로써, 모터에 의해 구동되지 않는 운동방향인 수동자유도를 가질 경우 생길 수 있는 힘 간섭문제와 이로 인한 힘출력 제어에 있어서의 문제점을 극복할 수 있다. 또한, 힘반영 조이스틱 및 게임기의 인터페이스로서 활용할 수 있으며, 로봇의 원격제어 및 기타 기계 시스템의 조종 도구로서 넓은 활용도를 제공한다.As described above, according to the present invention, by designing the mechanism of the two degree of freedom haptic device by utilizing the structural characteristics of the degree of freedom of the joint, the force interference that may occur when having a passive degree of freedom that is a direction of movement not driven by the motor The problem and the resulting power output control can be overcome. In addition, it can be used as an interface of force reflecting joysticks and game machines, and provides a wide range of applications as a remote control of a robot and a control tool of other mechanical systems.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0044895A KR100463757B1 (en) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 2-DOF haptic device having a passive DOF |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0044895A KR100463757B1 (en) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 2-DOF haptic device having a passive DOF |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040011778A KR20040011778A (en) | 2004-02-11 |
| KR100463757B1 true KR100463757B1 (en) | 2004-12-29 |
Family
ID=37319828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0044895A KR100463757B1 (en) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 2-DOF haptic device having a passive DOF |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100463757B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100857394B1 (en) | 2007-03-06 | 2008-09-05 | 유종현 | Cruciform mouse apparatus |
| KR101479144B1 (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-05 | 한국과학기술원 | Haptic Sensing Manipulating Apparatus and System for Cleaning the Hull of a Ship |
| KR101824085B1 (en) | 2016-07-07 | 2018-01-31 | 인하대학교 산학협력단 | Linear actuatable magneto-rheological fluid clutch |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100681768B1 (en) * | 2005-04-29 | 2007-02-15 | 한국과학기술연구원 | Compact Haptic Device |
| DE102006044358A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Etel S.A. | Positioning device in gantry design |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08320761A (en) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Sharp Corp | Three-dimensional input device and input/output device using the same |
| US5929846A (en) * | 1993-07-16 | 1999-07-27 | Immersion Corporation | Force feedback interface device including grounded sensor system |
| WO2000034840A1 (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-15 | Mannesmann Vdo Ag | Operating device comprising a lever with at least two degrees of freedom of displacement |
| US6215470B1 (en) * | 1994-07-14 | 2001-04-10 | Immersion Corp | User interface device including braking mechanism for interfacing with computer simulations |
-
2002
- 2002-07-30 KR KR10-2002-0044895A patent/KR100463757B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5929846A (en) * | 1993-07-16 | 1999-07-27 | Immersion Corporation | Force feedback interface device including grounded sensor system |
| US6215470B1 (en) * | 1994-07-14 | 2001-04-10 | Immersion Corp | User interface device including braking mechanism for interfacing with computer simulations |
| JPH08320761A (en) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Sharp Corp | Three-dimensional input device and input/output device using the same |
| WO2000034840A1 (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-15 | Mannesmann Vdo Ag | Operating device comprising a lever with at least two degrees of freedom of displacement |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100857394B1 (en) | 2007-03-06 | 2008-09-05 | 유종현 | Cruciform mouse apparatus |
| KR101479144B1 (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-05 | 한국과학기술원 | Haptic Sensing Manipulating Apparatus and System for Cleaning the Hull of a Ship |
| KR101824085B1 (en) | 2016-07-07 | 2018-01-31 | 인하대학교 산학협력단 | Linear actuatable magneto-rheological fluid clutch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040011778A (en) | 2004-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5195054B2 (en) | Arm joint and robot having the same | |
| US5847528A (en) | Mechanism for control of position and orientation in three dimensions | |
| CN102809358B (en) | Coordinate positioning machine | |
| EP3067164B1 (en) | Joint driving apparatus and robot apparatus | |
| KR100507554B1 (en) | Parallel haptic joystick system | |
| Bonev et al. | A closed-form solution to the direct kinematics of nearly general parallel manipulators with optimally located three linear extra sensors | |
| US5673595A (en) | Four degree-of-freedom manipulator | |
| CN110539301B (en) | Control device, robot, and robot system | |
| US6976401B2 (en) | Offset rotary joint unit equipped with rotation correction mechanism | |
| US20120112485A1 (en) | Robot hand | |
| JP2010228028A (en) | Robot arm, contact detection method for robot arm, and device equipped with robot arm | |
| KR100463757B1 (en) | 2-DOF haptic device having a passive DOF | |
| KR101049953B1 (en) | 3 DOF haptic joystick and robot system using same | |
| KR101474778B1 (en) | Control device using motion recognition in artculated robot and method thereof | |
| JP2000055664A (en) | Articulated robot system with function of measuring attitude, method and system for certifying measuring precision of gyro by use of turntable for calibration reference, and device and method for calibrating turntable formed of n-axes | |
| US7020542B2 (en) | Apparatus for measuring and fixing the three-dimensional location of medical instrument | |
| EP2705412B1 (en) | Remote control interface | |
| JPS59166493A (en) | Industrial robot | |
| CN210773988U (en) | Angle measuring assembly, measuring device and demonstration device | |
| JPH0557645A (en) | Operating device | |
| KR102033908B1 (en) | Haptic force feedback device | |
| JP2021085755A (en) | Detection device, drive unit, robotic device, detection method, method of manufacturing articles using robotic device, control program, and recording medium | |
| JPS58217005A (en) | Origin detector for robot | |
| JPH04322988A (en) | Articulated mechanism of robot | |
| KR100337427B1 (en) | System and machinery for remote controlling robot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121203 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131217 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141217 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151216 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |