KR100511204B1 - A haptic mouse with arm and finger force feedback - Google Patents

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KR100511204B1
KR100511204B1 KR10-2003-0002941A KR20030002941A KR100511204B1 KR 100511204 B1 KR100511204 B1 KR 100511204B1 KR 20030002941 A KR20030002941 A KR 20030002941A KR 100511204 B1 KR100511204 B1 KR 100511204B1
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Abstract

본 발명은 컴퓨터 사용자가 가상물체의 기계적 성질을 느낄 수 있도록 반력을 생성하는 컴퓨터용 촉감 마우스장치에 관한 것으로, 가상물체(111)의 양 측부인 제 1, 제 2방향(115, 116)에 대한 기계적 성질을 제 3엔코더(132)를 통해 전달받고, 제 3엔코더(132)에 연결된 한 쌍의 핀(140, 141)들을 선형운동시켜, 한 쌍의 핀(140, 141)들에 접하는 사용자(112)의 손가락들에 각각 반력을 전달하는 마우스부(130) 및; 가상물체(111)의 일방향에 대한 기계적 성질을 제 1, 제 2엔코더(121, 122)를 통해 전달받고, 제 1, 제 2엔코더(121, 122)에 연결된 링크구조(127)를 구동시켜, 마우스부(130)를 쥐고 있는 사용자(112)의 손바닥과 팔에 링크구조(127)의 구동에 의해 반력을 생성하는 반력부(120)로 구성된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 촉감 마우스장치는 사용자의 팔과 손가락에 반력을 전달하여, 사용자가 가상물체에 대한 무게, 크기, 형상, 거칠기, 굳기 등을 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a computer tactile mouse device that generates a reaction force so that a computer user can feel the mechanical properties of a virtual object. The present invention relates to the first and second directions 115 and 116 which are both sides of the virtual object 111. The user who receives the mechanical property through the third encoder 132 and linearly moves the pair of pins 140 and 141 connected to the third encoder 132 to contact the pair of pins 140 and 141 ( A mouse unit 130 for transmitting a reaction force to the fingers of 112; The mechanical properties of one direction of the virtual object 111 are transmitted through the first and second encoders 121 and 122, and the link structure 127 connected to the first and second encoders 121 and 122 is driven, It consists of a reaction force unit 120 for generating a reaction force by the drive of the link structure 127 to the palm and arm of the user 112 holding the mouse unit 130. Therefore, the tactile mouse device configured as described above has an effect of transmitting the reaction force to the user's arm and finger, so that the user can feel the weight, size, shape, roughness, and firmness of the virtual object.

Description

팔과 손가락에 반력을 전달하는 촉감 마우스장치{A haptic mouse with arm and finger force feedback}A haptic mouse with arm and finger force feedback

본 발명은 컴퓨터 사용자가 가상물체의 기계적 성질을 느낄 수 있도록 반력을 생성하는 컴퓨터용 촉감 마우스장치에 관한 것이며, 특히, 팔과 손가락에 가상물체를 잡거나 접촉하는 힘이 각각 느껴지도록 반력을 생성하는 촉감 마우스장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tactile mouse device for generating a reaction force for a computer user to feel the mechanical properties of a virtual object, and in particular, a tactile sense for generating a reaction force to feel the force of holding or contacting the virtual object on the arm and finger, respectively. It relates to a mouse device.

사용자는 컴퓨터에 의해 형성된 가상현실의 게임 또는 시뮬레이션 실험 등에서 가상물체를 체험하게 되는데, 이런 컴퓨터와 사용자간의 상호교류용으로 사용되는 인터페이스장치에는 마우스, 조이스틱(Joystick), 조향휠, 테이블렛 등이 있다. 이런 인터페이스장치는 컴퓨터상의 가상물체에 제어신호 또는 명령을 지시하거나 가상물체를 사용자가 직접 육체적으로 느끼도록 한다. 따라서, 인터페이스장치에는 가상물체를 사용자가 느끼도록, 사용자에게 친숙한 컴퓨터용 힘반력 장치가 필요하다. 이런 힘반력 장치가 구비된 종래기술의 인터페이스장치에는 대한민국 실용신안등록 제 257172호에 기술된 마우스가 있다. 아래에서는 상기 실용신안등록 제 257172호에 기술된 종래기술의 촉감용 마우스를 도 1a 및 도 1b를 참조해 설명하겠다.The user experiences a virtual object in a game or simulation experiment of a virtual reality formed by a computer. The interface device used for interaction between the computer and the user includes a mouse, a joystick, a steering wheel, and a tablelet. . Such an interface device directs a control signal or command to a virtual object on a computer or allows a user to physically feel the virtual object. Therefore, the interface device requires a user-friendly computer force reaction device so that the user can feel the virtual object. The interface device of the prior art equipped with such a force reaction device is a mouse described in Korean Utility Model Registration No. 257172. In the following, the prior art tactile mouse described in Utility Model Registration No. 257172 will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 가상물체의 형상에 따라 사용자에게 반력을 전달하는 마우스의 개략도 및 단면도이다.1A and 1B are schematic and cross-sectional views of a mouse for transmitting a reaction force to a user according to the shape of a virtual object according to the prior art.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 촉감용 마우스(10)는 외관을 형성하는 하우징(11)의 내부에 센서볼(12)이 설치되는데, 센서볼(12)은 평면 작업공간인 마우스 패드(14)에서 마우스의 움직임을 검출하고, 검출된 움직임의 센서신호를 출력한다. As shown in FIGS. 1A and 1B, the tactile mouse 10 has a sensor ball 12 installed inside a housing 11 forming an appearance, and the sensor ball 12 is a planar workspace mouse pad. At 14, the movement of the mouse is detected, and a sensor signal of the detected movement is output.

그리고, 촉감용 마우스(10)에는 하우징(11)의 내부에 상기 평면 작업공간의 수직한 방향으로 관성력을 가할 수 있는 작동기(13)가 설치된다. 작동기(13)는 관성체를 상하로 이동시켜, 촉감용 마우스(10)의 하우징(11)을 감싸 쥐고 있는 사용자의 손에 반력을 생성한다. 즉, 촉감용 마우스(10)는 컴퓨터상 가상물체의 형상에 따라 작동기(13)의 관성체를 상하로 움직여 하우징(11)에 반력을 가함으로써, 사용자가 가상물체를 간접적으로 느낄 수 있도록 한다.In addition, the tactile mouse 10 is provided with an actuator 13 capable of applying an inertial force in a vertical direction of the planar workspace within the housing 11. The actuator 13 moves the inertial body up and down to generate a reaction force in the user's hand that surrounds the housing 11 of the tactile mouse 10. That is, the tactile mouse 10 moves the inertial body of the actuator 13 up and down according to the shape of the virtual object on the computer to apply a reaction force to the housing 11, so that the user can feel the virtual object indirectly.

하지만, 상기 촉감용 마우스(10)는 사용자가 작동기(13)에서 전달되는 반력으로 가상물체의 간접적인 접촉만을 느끼게 할뿐, 가상물체의 크기, 무게, 형상, 굳기와 같은 다양한 기계적 성질을 인지할 수 없는 단점이 있다.However, the tactile mouse 10 not only makes the user feel the indirect contact of the virtual object by the reaction force transmitted from the actuator 13, but also recognizes various mechanical properties such as the size, weight, shape, and rigidity of the virtual object. There is a disadvantage that can not be.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 컴퓨터 사용자가 가상물체에 대한 무게, 크기, 형상, 굳기 등의 다양한 기계적 성질을 느끼도록 사용자의 팔과 손가락에 반력을 생성하는 마우스부와 반력부로 구성된 촉감 마우스장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is provided to solve the problems of the prior art as described above, the computer user to generate a reaction force on the user's arms and fingers so as to feel various mechanical properties such as weight, size, shape, rigidity for the virtual object It is an object of the present invention to provide a tactile mouse device composed of a mouse part and a reaction force part.

또한, 본 발명은 컴퓨터 사용자가 이용하는데 불편함이 없으면서도 피로감을 적게 주도록 팔과 손가락에 반력을 전달하는 촉감 마우스장치를 제공하는 데도 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a tactile mouse device that transmits reaction force to the arms and fingers so as not to cause inconvenience to the computer user and to reduce fatigue.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉감 마우스장치는 컴퓨터 모니터상의 가상물체를 사용자가 간접적으로 느낄 수 있도록, 상기 사용자에 반력을 전달한다. 그리고, 본 발명은 상기 가상물체의 양 측부인 제 1, 제 2방향에 대한 기계적 성질을 제 3엔코더를 통해 전달받고, 상기 제 3엔코더에 연결된 한 쌍의 핀들을 선형운동시켜, 상기 한 쌍의 핀들에 접하는 상기 사용자의 손가락들에 각각 반력을 전달하는 마우스부 및; 상기 가상물체의 일방향에 대한 기계적 성질을 제 1, 제 2엔코더를 통해 전달받고, 상기 제 1, 제 2엔코더에 연결된 링크구조를 구동시켜, 상기 마우스부를 쥐고 있는 상기 사용자의 손바닥과 팔에 상기 링크구조의 구동에 의해 반력을 전달하는 반력부를 포함한다.The tactile mouse device of the present invention for achieving the object as described above transmits the reaction force to the user, so that the user can indirectly feel the virtual object on the computer monitor. The present invention receives the mechanical properties of the first and second directions, which are both sides of the virtual object, through a third encoder, and linearly moves a pair of pins connected to the third encoder, A mouse unit for transmitting reaction force to the fingers of the user in contact with the pins; The mechanical property of one direction of the virtual object is transmitted through the first and second encoders, and the link structure connected to the first and second encoders is driven to connect the link to the palm and arm of the user holding the mouse part. It includes a reaction force for transmitting the reaction force by the drive of the structure.

또한, 상기 제 3엔코더에 연결된 모터축은 상기 한 쌍의 핀들을 감싸는 케이블에 의해 감겨, 상기 모터축의 회전운동이 상기 한 쌍의 핀들의 선형운동으로 변형으로 되는 것이 바람직하다.In addition, the motor shaft connected to the third encoder is wound by a cable surrounding the pair of pins, it is preferable that the rotational movement of the motor shaft is transformed into a linear movement of the pair of pins.

또한, 상기 핀은 상기 사용자의 손가락이 접하는 핀헤드와, 상기 핀헤드의 일면에 연장 고정된 핀다리를 포함하며; 상기 케이블은 상기 핀다리의 길이방향으로 형성된 안내홈과, 상기 핀헤드에 형성된 슬릿에 위치하여 감기는 것이 더 바람직하다.The pin may further include a pin head contacted with the user's finger and a pin leg extended and fixed to one surface of the pin head; The cable is more preferably wound in a guide groove formed in the longitudinal direction of the pin leg and a slit formed in the pin head.

또한, 상기 핀의 핀헤드에는 상기 케이블에 감기는 너트판이 부착되며, 상기 너트판에는 볼트가 결합되고; 상기 너트판은 상기 볼트를 조이거나 풀어서 상기 핀헤드에 대해 상하로 이동하여 상기 케이블의 장력을 조절하는 것이 더 바람직하다.In addition, a nut plate wound around the cable is attached to the pin head of the pin, and a bolt is coupled to the nut plate; More preferably, the nut plate is moved up and down with respect to the pin head by tightening or releasing the bolt to adjust the tension of the cable.

또한, 상기 링크구조는 4절 링크이며, 상기 링크구조의 제 1고정구에 결합되는 링크 두 개는 상기 제 1, 제 2엔코더에 각각 연결 구동되며, 상기 제 1고정구의 대각선에 위치한 제 2고정구는 상기 마우스부에 일체로 결합되는 것이 더 바람직하다.In addition, the link structure is a four-section link, two links coupled to the first fastener of the link structure is driven to be connected to the first and second encoders, respectively, and the second fastener located on the diagonal of the first fastener More preferably, it is integrally coupled to the mouse unit.

또한, 상기 링크구조와 상기 마우스부 사이에는 상기 마우스부를 쥐고 있는 상기 사용자의 손목을 얹을 수 있도록 마우스판이 상기 반력부에 부착되는 것이 더 바람직하다.In addition, it is more preferable that the mouse plate is attached to the reaction force portion so as to place the wrist of the user holding the mouse portion between the link structure and the mouse portion.

또한, 상기 마우스판에는 상기 링크구조와 상기 마우스부가 결합되도록 연결용 구멍이 형성되며, 상기 구멍은 상기 링크구조의 동작에 따라 이차원운동을 하는 상기 제 2고정구의 극좌표 동작범위보다 큰 부채꼴로 형성되는 것이 더 바람직하다.In addition, the mouse plate is formed with a connection hole so that the link structure and the mouse portion is coupled, the hole is formed in a fan shape larger than the polar coordinate operating range of the second fixing sphere for two-dimensional movement in accordance with the operation of the link structure More preferred.

아래에서는 본 발명에 따른 촉감 마우스장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the tactile mouse device according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨터 사용자가 가상물체의 성질을 느낄 수 있도록 팔과 손가락에 반력을 전달하는 촉감 마우스장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 촉감 마우스장치를 나타낸 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a tactile mouse device that transmits reaction force to an arm and a finger so that a computer user may feel a property of a virtual object according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a tactile mouse device shown in FIG. It is a perspective view shown.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 촉감 마우스장치(100)는 컴퓨터 모니터(110)에서 일측방향인 제 3방향(114)에 대한 가상물체(111)의 기계적 성질을 반력부(120)의 제 1, 제 2엔코더(121, 122)를 통해 전달 받는다. 그리고, 제 1, 제 2엔코더(121, 122)는 제 1, 제 2모터(123, 124)를 회전시켜 마우스부(130)를 잡고 있는 사용자(112)의 손에 반력을 가한다. 그리고, 촉감 마우스장치(100)는 상기 제 3방향(114)의 직각되는 제 1, 제 2방향(115, 116)에 대한 가상물체(111)의 기계적 성질을 마우스부(130)의 제 3엔코더(132)로 전달 받고, 제 3엔코더(132)에 결합된 제 3모터(133)를 회전시킨다. 이런 제 3모터(133)는 마우스부(130)의 양 측부에 각각 결합된 핀(140, 141)들을 각각 이동시켜, 사용자(112)의 엄지와 약지에 각각 반력을 가한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the tactile mouse device 100 according to the present invention has the mechanical properties of the virtual object 111 with respect to the third direction 114 in one direction in the computer monitor 110. It is received through the first and second encoders 121 and 122 of 120. The first and second encoders 121 and 122 rotate the first and second motors 123 and 124 to apply a reaction force to the hand of the user 112 holding the mouse unit 130. In addition, the tactile mouse device 100 displays the mechanical properties of the virtual object 111 in the first and second directions 115 and 116 perpendicular to the third direction 114 to the third encoder of the mouse unit 130. Received to 132, and rotates the third motor 133 coupled to the third encoder (132). The third motor 133 moves the pins 140 and 141 respectively coupled to both sides of the mouse unit 130 to apply a reaction force to the thumb and the ring finger of the user 112, respectively.

도 4는 도 3에 도시된 촉감 마우스장치에서 반력부와 마우스부를 각각 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 반력부에서 마우스부를 구동하는 링크구조를 나타내기 위해 마우스판을 분리한 상태의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 링크구조를 구동하는 모터축의 결합관계를 나타낸 반력부의 일부 사시도이다.FIG. 4 is an exploded perspective view showing a reaction force portion and a mouse portion in the tactile mouse device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a state in which the mouse plate is separated to show a link structure for driving the mouse portion in the reaction force portion shown in FIG. 4. 6 is a perspective view of a part of the reaction force showing a coupling relationship of the motor shaft for driving the link structure shown in FIG.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 촉감 마우스장치(100)에서 반력부(120)는 일정간격 이격된 이중의 판이 결합된 외관체(125)를 포함한다. 그리고, 외관체(125)의 상부에는 제 1, 제 2모터(123, 124)가 각각 결합되어 있으며, 이런 제 1, 제 2모터(123, 124)의 일단에는 제 1, 제 2엔코더(121, 122)가 각각 결합된다.2 to 6, in the tactile mouse device 100, the reaction force unit 120 includes an exterior body 125 having a double plate coupled to a predetermined interval. The first and second motors 123 and 124 are coupled to the upper part of the exterior body 125, respectively, and the first and second encoders 121 are connected to one ends of the first and second motors 123 and 124. , 122) are respectively combined.

엔코더(encoder)는 복수개의 입력단자와 복수개의 출력단자를 갖는 장치로 어느 한 개의 입력단자에 신호가 가해졌을 때 그 입력단자에 대응하는 출력단자의 조합에 의해 신호가 나타나는 장치이다. 즉, 제 1, 제 2엔코더(121, 122)는 모니터(110)상의 가상물체(111)의 제 3방향(114)에 대한 기계적 성질을 입력받고, 입력된 기계적 성질에 대한 정보에 따라 제 1, 제 2모터(123, 124)를 각각의 회전비율로 구동시킨다.An encoder is a device having a plurality of input terminals and a plurality of output terminals. When a signal is applied to any one input terminal, the signal is displayed by a combination of output terminals corresponding to the input terminal. That is, the first and second encoders 121 and 122 receive a mechanical property in the third direction 114 of the virtual object 111 on the monitor 110 and according to the information on the input mechanical property. The second motors 123 and 124 are driven at respective rotation rates.

그리고, 상기 제 1, 제 2모터(123, 124)는 그 타단이 외관체(125)의 내측에 위치한 4절 링크구조(127)에 연결된다. 이런 링크구조(127)의 제 1고정구(128a)는 외관체(125)의 상부에 고정되고, 제 1고정구(128a)에는 제 1, 제 2모터(123, 124)의 모터축에 각각 케이블에 감겨 결합되는 두개의 링크 연결구(126a, 126b)가 회전가능하게 끼워진다. 그리고, 링크 연결구(126a, 126b)는 링크구조(127)의 두개의 링크에 각각 일체로 결합됨으로, 링크구조(127)는 제 1, 제 2모터(123, 124)의 회전에 따라 구동된다. 그리고, 링크구조(127)에서 제 1고정구(128a)의 대각선에 위치한 제 2고정구(128b)는 마우스부(130)에 결합된다. 이 때, 마우스부(130)와 링크구조(127) 사이에는 마우스부(130)를 잡고 있는 사용자(112)가 손목을 얹을 수 있도록 마우스판(129)이 외관체(125)의 상부에 연결 부착되고, 이런 마우스판(129)에는 제 2고정구(128b)와 마우스부(130)가 결합되는 부위에 연결용 구멍이 형성된다. 그리고, 마우스판(129)의 구멍은 마우스부(130)가 제 1고정구(128a)를 중심으로 링크구조(127)의 동작에 따라 마우스판(129)의 상부에서 이차원운동을 하기 때문에, 마우스부(130)에 결합된 제 2고정구(128b)의 극좌표 동작범위보다 다소 큰 부채꼴로 형성되는 것이 바람직하다.The first and second motors 123 and 124 are connected to a four-section link structure 127 whose other end is located inside the exterior body 125. The first fixture 128a of the link structure 127 is fixed to the upper portion of the exterior body 125, and the first fixture 128a is connected to the cables of the motor shafts of the first and second motors 123 and 124, respectively. Two link connectors 126a and 126b, which are wound and joined, are rotatably fitted. In addition, since the link connectors 126a and 126b are integrally coupled to two links of the link structure 127, the link structure 127 is driven according to the rotation of the first and second motors 123 and 124. In the link structure 127, the second fixture 128b positioned diagonally to the first fixture 128a is coupled to the mouth 130. At this time, between the mouse unit 130 and the link structure 127, the mouse plate 129 is attached to the upper portion of the exterior body 125 so that the user 112 holding the mouse unit 130 can rest on the wrist. In this mouse plate 129, a connection hole is formed at a portion where the second fixing tool 128b and the mouse unit 130 are coupled to each other. The hole of the mouse plate 129 is a mouse part because the mouse part 130 makes a two-dimensional movement on the upper part of the mouse plate 129 according to the operation of the link structure 127 about the first fixing tool 128a. It is preferable that the fan is formed to be somewhat larger than the polar coordinate operating range of the second fixing tool 128b coupled to 130.

도 7은 도 4에 도시된 촉감 마우스장치에서 손가락에 반력을 전달하는 마우스부의 내부를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 마우스부에서 손가락에 반력을 전달하는 핀과 모터축의 결합관계를 정면에서 나타낸 개략도이고, 도 9는 도 8에 도시된 핀을 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 7에 도시된 마우스부에서 핀과 모터가 체결 고정되는 바디를 나타낸 사시도이다.7 is a perspective view showing the inside of the mouse portion for transmitting a reaction force to the finger in the tactile mouse device shown in Figure 4, Figure 8 is a coupling relationship between the pin and the motor shaft for transmitting a reaction force to the finger in the mouse portion shown in FIG. Figure 9 is a schematic view from the front, Figure 9 is a perspective view of the pin shown in Figure 8, Figure 10 is a perspective view showing a body in which the pin and the motor is fastened and fixed in the mouse shown in FIG.

도 2, 도 4, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 마우스부(130)는 직육면체 형상의 케이스(131) 내부에 제 3엔코더(132)를 포함하며, 케이스(131)의 하면에는 제 2고정구(128b)가 결합된다. 그리고, 제 3엔코더(132)에는 소형의 제 3모터(133)가 결합되는데, 이런 제 3엔코더(132)는 입력되는 제 1, 제 2방향(115, 116)에 대한 가상물체(111)의 정보에 따라 제 3모터(133)를 회전시킨다. 그리고, 제 3모터(133)는 케이스(131) 내부의 바디(134)에 결합되며, 이 때, 제 3모터(133)의 모터축(135)은 바디(134)에 형성된 제 1삽입공(136)을 통해 바디(134)의 외부로 돌출되어 있다.As shown in FIGS. 2, 4, 7 and 10, the mouse unit 130 includes a third encoder 132 inside a rectangular parallelepiped case 131, and a lower surface of the case 131 includes a third encoder 132. Two fixtures 128b are coupled. In addition, a small third motor 133 is coupled to the third encoder 132, which is the third encoder 132 of the virtual object 111 in the first and second directions 115 and 116 to be input. The third motor 133 is rotated according to the information. In addition, the third motor 133 is coupled to the body 134 inside the case 131, and at this time, the motor shaft 135 of the third motor 133 may have a first insertion hole formed in the body 134. It protrudes out of the body 134 through 136.

바디(134)는 길이방향 중심의 일부가 절취되어, 양 단부가 돌출된 형상이다. 이런 양 단부의 돌출부(138)에는 길이방향으로 핀(140)이 삽입되도록 제 2삽입공(137)이 형성되며, 바디(134)의 절취된 중심에는 모터축(135)이 끼워지는 제 1삽입공(136)이 형성된다.The body 134 is a shape in which a part of the longitudinal center is cut out and both ends protrude. The second insertion hole 137 is formed in the protruding portions 138 at both ends thereof so that the pin 140 is inserted in the longitudinal direction, and the first insertion in which the motor shaft 135 is fitted at the cut center of the body 134. A ball 136 is formed.

그리고, 상기 바디(134)에 삽입되는 핀(140)은 사용자(112)의 손가락이 접하도록 원형의 평평한 접촉면을 갖는 핀헤드(143)와, 핀헤드(143)의 어느 일면에 연장 고정된 핀다리(144)로 구성된다. 그리고, 핀다리(144)에는 그 길이방향을 따라 안내홈(145)이 형성되어 있는데, 이런 안내홈(145)에는 케이블(146)이 위치한다. 그리고, 핀헤드(143)에는 안내홈(145)을 따라 감겨지는 케이블(146)이 통과할 수 있도록, 슬릿(147)이 형성되어 있다.In addition, the pin 140 inserted into the body 134 may have a pin head 143 having a circular flat contact surface so that a finger of the user 112 is in contact with one another, and a pin extended and fixed to one surface of the pin head 143. It consists of a leg 144. And, the pin bridge 144 is formed with a guide groove 145 along its longitudinal direction, the cable 146 is located in the guide groove 145. The pin head 143 is formed with a slit 147 so that the cable 146 wound along the guide groove 145 can pass therethrough.

그리고, 상기와 같은 핀(140, 141)들은 제 1삽입공(136)에 삽입된 모터축(135)의 상하부에서 바디(134)의 제 2삽입공(137)에 각각 삽입 설치되고, 모터축(135)의 회전에 따라 마우스부(130)의 양 측방향으로 선형운동하게 된다. 이를 위해, 핀(140, 141)들에는 케이블(146)이 모터축(135)을 휘감고, 안내홈(145)을 따라 팽팽하게 감겨져 있다. 또한, 핀다리(144)에는 핀(140, 141)의 선형운동으로 인해 바디(134)의 제 2삽입공(137)에서 마찰이 발생할 수 있음으로 볼 부쉬 베어링(ball bush bearing ; 142a, 142b)들이 끼워진다. The pins 140 and 141 as described above are inserted into and installed in the second insertion hole 137 of the body 134 at upper and lower portions of the motor shaft 135 inserted into the first insertion hole 136, respectively. In accordance with the rotation of the 135 is a linear movement in both the lateral direction of the mouth 130. For this purpose, the cable 146 is wound around the pins 140 and 141 and is tightly wound along the guide groove 145. In addition, the ball pin bearing 144 may have friction in the second insertion hole 137 of the body 134 due to the linear motion of the pins 140 and 141. Are fitted.

도 11은 도 9에 도시된 핀의 보다 바람직한 실시형상을 나타낸 사시도이다.11 is a perspective view showing a more preferred embodiment of the pin shown in FIG.

도 11에 도시된 핀(140)의 보다 양호한 실시형태로는 케이블(146)의 장력을 조절할 수 있도록, 볼트(148)와 너트판(149)이 핀헤드(143)에 부착 결합된다. 즉, 케이블(146)은 모터축(135)의 회전운동을 핀(140, 141)들의 선형운동으로 정확한 비율로 변환하기 위해 느슨하지 않게 감겨져야 한다. 이를 위해, 핀헤드(143)에 부착된 너트판(149)은 케이블(146)에 의해 감겨져 있으며, 이런 너트판(149)은 볼트(148)를 풀거나 조여서 핀헤드(143)의 상하로 이동하도록 구성된다. 즉, 볼트(148)가 풀어지는 방향으로 회전하는 경우에는 너트판(149)이 핀헤드(143)의 상부로 이동하여, 핀(140, 141)에는 케이블(146)이 팽팽하게 감겨진다. In a more preferred embodiment of the pin 140 shown in FIG. 11, the bolt 148 and the nut plate 149 are attached to the pinhead 143 so that the tension of the cable 146 can be adjusted. That is, the cable 146 must be loosely wound to convert the rotational motion of the motor shaft 135 into the correct ratio in the linear motion of the pins 140, 141. To this end, the nut plate 149 attached to the pin head 143 is wound by a cable 146, which nut plate 149 moves up and down the pin head 143 by loosening or tightening the bolt 148. It is configured to. That is, when the bolt 148 is rotated in the unwinding direction, the nut plate 149 moves to the upper portion of the pin head 143, and the cable 146 is tightly wound around the pins 140 and 141.

아래에서는 상기와 같이 구성된 촉감 마우스장치(100)의 작동관계에 대해서 설명하겠다.Hereinafter, an operation relationship of the tactile mouse device 100 configured as described above will be described.

먼저, 컴퓨터 모니터(110)상의 가상물체(111)를 사용자(112)가 느끼기 위해서는 사용자(112)의 손바닥에 가상물체(111)의 일측인 제 3방향(114)으로 반력이 생성되고, 사용자(112)의 쥐고 있는 손가락에는 제 3방향(114)에 수직되는 가상물체(111)의 양 측부인 제 1, 제 2방향(115, 116)으로 반력이 생성되어야 한다.First, in order for the user 112 to feel the virtual object 111 on the computer monitor 110, a reaction force is generated in the third direction 114, which is one side of the virtual object 111, in the palm of the user 112. Reaction force must be generated in the finger held by 112 in the first and second directions 115 and 116 which are both sides of the virtual object 111 perpendicular to the third direction 114.

즉, 제 3방향에 대한 가상물체(111)의 기계적 성질은 제 1, 제 2엔코더(121, 122)로 전달되고, 제 1, 제 2엔코더(121, 122)는 제 1, 제 2모터(123, 124)를 회전시킨다. 그러면, 제 1, 제 2모터(123, 124)는 마우스부(130)에 일체로 결합된 링크구조(127)를 구동하고, 마우스부(130)를 쥐고 있는 사용자(112)의 손바닥과 팔에 반력을 전달함으로써 사용자(112)가 가상물체(111)에 대한 접촉력, 무게, 크기 등을 느끼게 한다.That is, the mechanical properties of the virtual object 111 in the third direction are transmitted to the first and second encoders 121 and 122, and the first and second encoders 121 and 122 are connected to the first and second motors. 123, 124 is rotated. Then, the first and second motors 123 and 124 drive the link structure 127 integrally coupled to the mouse unit 130, and the palms and arms of the user 112 holding the mouse unit 130. By transmitting the reaction force, the user 112 makes the user feel the contact force, weight, size, and the like to the virtual object 111.

그리고, 제 1, 제 2방향(115, 116)에 대한 가상물체(111)의 기계적 성질은 제 3엔코더(132)로 전달되고, 제 3엔코더(132)는 마우스부(130) 내부의 제 3모터(133)를 회전시킨다. 이런 제 3모터(133)의 모터축(135)은 마우스부(130)의 양 측에 설치된 핀(140, 141)들과 케이블(146)에 의해 감겨져 있음으로, 핀(140, 141)들은 제 3모터(133)의 회전에 따라 마우스부(130)의 양 측부방향으로 선형운동한다. 그러면, 사용자(112)의 엄지와 약지는 마우스부(130)의 핀(140, 141)들에 각각 접하고 있기 때문에, 사용자(112)는 가상물체(111)의 표면 거칠기 또는 가상물체(111)를 쥐는 힘 등을 느낄 수 있다.In addition, the mechanical properties of the virtual object 111 in the first and second directions 115 and 116 are transmitted to the third encoder 132, and the third encoder 132 is the third inside the mouse unit 130. Rotate the motor 133. Since the motor shaft 135 of the third motor 133 is wound by the pins 140 and 141 and the cable 146 provided on both sides of the mouse unit 130, the pins 140 and 141 In accordance with the rotation of the three motor 133 is linear movement in both side directions of the mouth (130). Then, since the thumb and the ring finger of the user 112 are in contact with the pins 140 and 141 of the mouse unit 130, respectively, the user 112 may not change the surface roughness or the virtual object 111 of the virtual object 111. You can feel the grip and so on.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 촉감 마우스장치는 사용자의 팔과 손가락에 반력을 전달하여, 사용자가 가상물체에 대한 무게, 크기, 형상, 거칠기, 굳기 등을 느끼게 할 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the tactile mouse device of the present invention transmits a reaction force to the user's arm and finger, so that the user can feel the weight, size, shape, roughness, and firmness of the virtual object.

또한, 본 발명의 촉감 마우스장치는 컴퓨터 이용 설계(CAD)시 각 부품의 조립 상태를 촉감으로 느끼면서 공차 등을 확인할 수 있거나, 온라인 쇼핑몰과 컴퓨터용 게임상의 가상물체를 사용자가 직접 느낄 수 있는 유용한 효과가 있다.In addition, the tactile mouse device of the present invention can check the tolerances while feeling the assembling state of each part in the computer-aided design (CAD), or the user can directly feel the virtual object on the online shopping mall and computer game It works.

이상에서 본 발명의 촉감 마우스장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the tactile mouse device of the present invention has been described above with the accompanying drawings, this is for illustrative purposes only and not for limiting the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 가상물체의 형상에 따라 사용자에게 반력을 전달하는 마우스의 개략도 및 단면도이고,1A and 1B are schematic and cross-sectional views of a mouse for transmitting a reaction force to a user according to the shape of a virtual object according to the prior art,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨터 사용자가 가상물체의 성질을 느낄 수 있도록 팔과 손가락에 반력을 전달하는 촉감 마우스장치를 나타낸 개략도이고,2 is a schematic diagram illustrating a tactile mouse device that transmits a reaction force to an arm and a finger so that a computer user can feel a property of a virtual object according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 촉감 마우스장치를 나타낸 사시도이고,3 is a perspective view showing the tactile mouse device shown in FIG.

도 4는 도 3에 도시된 촉감 마우스장치에서 반력부와 마우스부를 각각 나타낸 분해 사시도이고,4 is an exploded perspective view illustrating a reaction force portion and a mouse portion in the tactile mouse device shown in FIG. 3, respectively.

도 5는 도 4에 도시된 촉감 마우스장치에서 마우스부를 구동하는 링크구조를 나타내기 위해 마우스판을 분리한 상태의 사시도이고,FIG. 5 is a perspective view of a state where a mouse plate is separated to show a link structure for driving a mouse unit in the tactile mouse device shown in FIG. 4;

도 6은 도 5에 도시된 링크구조를 구동하는 모터축의 결합관계를 나타낸 반력부의 일부 사시도이고,6 is a partial perspective view of a reaction force unit showing a coupling relationship of a motor shaft driving the link structure shown in FIG. 5;

도 7은 도 4에 도시된 촉감 마우스장치에서 손가락에 반력을 전달하는 마우스부의 내부를 나타낸 사시도이고,FIG. 7 is a perspective view illustrating the inside of a mouse unit transmitting a reaction force to a finger in the tactile mouse device shown in FIG. 4;

도 8은 도 7에 도시된 마우스부에서 손가락에 반력을 전달하는 핀과 모터축의 결합관계를 정면에서 나타낸 개략도이고,FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a coupling relationship between a pin and a motor shaft that transmits a reaction force to a finger in the mouse unit illustrated in FIG. 7;

도 9는 도 8에 도시된 핀을 나타낸 사시도이고,9 is a perspective view illustrating the pin shown in FIG. 8;

도 10은 도 7에 도시된 마우스부에서 핀과 모터가 체결 고정되는 바디를 나타낸 사시도이고,FIG. 10 is a perspective view illustrating a body in which a pin and a motor are fastened and fixed in the mouse unit illustrated in FIG. 7;

도 11은 도 9에 도시된 핀의 보다 바람직한 실시형상을 나타낸 사시도이다.11 is a perspective view showing a more preferred embodiment of the pin shown in FIG.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

100 : 촉감 마우스장치 110 : 모니터100: tactile mouse device 110: monitor

111 : 가상물체 120 : 반력부111: virtual object 120: reaction force

121, 122, 132 : 제 1, 제 2, 제 3엔코더121, 122, 132: 1st, 2nd, 3rd encoder

123, 124, 133 : 제 1, 제 2, 제 3모터123, 124, 133: first, second, third motor

127 : 링크구조 129 : 마우스판127: link structure 129: mouse plate

130 : 마우스부 134 : 바디130: mouse portion 134: body

140, 141 : 핀 146 : 케이블 140, 141: pin 146: cable

Claims (7)

컴퓨터 모니터상의 가상물체를 사용자가 간접적으로 느낄 수 있도록 사용자의 손에 반력을 전달하는 마우스장치에 있어서,In the mouse device for transmitting a reaction force to the user's hand to indirectly feel the virtual object on the computer monitor, 상기 가상물체의 폭을 형성하는 제1방향과 제2방향에 대한 기계적인 성질을 분석하는 제3엔코더, 상기 제3엔코더의 신호에 따라 작동하는 제3모터, 상기 제3모터와 연결되어 선형운동하며 상기 마우스를 감아 쥔 사용자의 적어도 2개 이상의 손가락에 반력을 전달하는 한 쌍의 핀으로 구성되는 마우스부와,A third encoder for analyzing mechanical properties of the first direction and the second direction forming the width of the virtual object, a third motor operated according to the signal of the third encoder, and a linear motion connected to the third motor A mouse part comprising a pair of pins for transmitting a reaction force to at least two or more fingers of a user who holds the mouse; 상기 가상물체의 길이방향인 제3방향에 대한 기계적 성질을 분석하는 제1엔코더와 제2엔코더, 상기 제1엔코더와 제2엔코더의 신호에 따라 각각 작동하는 제1모터와 제2모터, 상기 제1모터와 제2모터에 각각 일 단이 연결되고 타 단이 상기 마우스부에 연결되어 상기 마우스를 쥐고 있는 사용자의 손과 팔에 반력을 전달하는 링크구조로 구성되는 반력부를 포함하는 촉감 마우스장치.A first motor and a second motor operating according to signals of the first encoder and the second encoder, the first encoder and the second encoder, respectively, analyzing the mechanical properties in the third direction, the longitudinal direction of the virtual object. One end is connected to each of the one motor and the second motor and the other end is connected to the mouse portion comprising a reaction force unit comprising a reaction structure consisting of a link structure for transmitting a reaction force to the hand and arm of the user holding the mouse. 제 1항에 있어서, 상기 제 3엔코더에 연결된 모터축은 상기 한 쌍의 핀들을 감싸는 케이블에 의해 감겨, 상기 모터축의 회전운동이 상기 한 쌍의 핀들의 선형운동으로 변형되는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.The tactile mouse device according to claim 1, wherein the motor shaft connected to the third encoder is wound by a cable surrounding the pair of pins, so that the rotational movement of the motor shaft is transformed into a linear movement of the pair of pins. . 제 2항에 있어서, 상기 핀은 상기 사용자의 손가락이 접하는 핀헤드와, 상기 핀헤드의 일면에 연장 고정된 핀다리를 포함하며; 상기 케이블은 상기 핀다리의 길이방향으로 형성된 안내홈과, 상기 핀헤드에 형성된 슬릿에 위치하여 감기는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.3. The apparatus of claim 2, wherein the pin comprises a pin head contacted by the user's finger and a pin leg extended and fixed to one surface of the pin head; The cable is tactile mouse device, characterized in that the winding is located in the guide groove formed in the longitudinal direction of the pin legs, and the slit formed in the pin head. 제 3항에 있어서, 상기 핀의 핀헤드에는 상기 케이블에 감기는 너트판이 부착되며, 상기 너트판에는 볼트가 결합되고;According to claim 3, The pin head of the pin is attached to the nut plate wound on the cable, the nut plate is coupled to the bolt; 상기 너트판은 상기 볼트를 조이거나 풀어서 상기 핀헤드에 대해 상하로 이동하도록 구성되어 상기 케이블의 장력이 조절되는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.The nut plate is configured to move up and down with respect to the pin head by tightening or loosening the bolt, tactile mouse device, characterized in that the tension of the cable is adjusted. 제 1항에 있어서, 상기 링크구조는 4절 링크이며, 상기 링크구조의 제 1고정구에 결합되는 링크 두 개는 상기 제 1, 제 2엔코더에 각각 연결 구동되며, 상기 제 1고정구의 대각선에 위치한 제 2고정구는 상기 마우스부에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.The link structure of claim 1, wherein the link structure is a four-section link, and two links coupled to the first fastener of the link structure are driven to be connected to the first and second encoders, respectively. Tactile mouse device, characterized in that the second fixture is integrally coupled to the mouse. 제 5항에 있어서, 상기 링크구조와 상기 마우스부 사이에는 상기 마우스부를 쥐고 있는 상기 사용자의 손목을 얹을 수 있도록 마우스판이 상기 반력부에 부착되는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.6. The tactile mouse device according to claim 5, wherein a mouse plate is attached to the reaction force portion so as to place a wrist of the user holding the mouse portion between the link structure and the mouse portion. 제 6항에 있어서, 상기 마우스판에는 상기 링크구조와 상기 마우스부가 결합되도록 연결용 구멍이 형성되며, 상기 구멍은 상기 링크구조의 동작에 따라 이차원운동을 하는 상기 제 2고정구의 극좌표 동작범위보다 큰 부채꼴로 형성되는 것을 특징으로 하는 촉감 마우스장치.The method according to claim 6, wherein the mouse plate is formed with a connection hole for coupling the link structure and the mouse portion, the hole is larger than the polar coordinate range of motion of the second fixture to perform a two-dimensional movement in accordance with the operation of the link structure Tactile mouse device, characterized in that formed in a fan shape.
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