KR100514671B1

KR100514671B1 - 촉각 인터페이스 장치

Info

Publication number: KR100514671B1
Application number: KR10-2003-0016132A
Authority: KR
Inventors: 츠카모토가즈유키; 사카마키가츠미; 다케우치신
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2005-09-13
Also published as: CN1272682C; JP2004182007A; KR20040047514A; JP4200748B2; CN1504358A; US20040104887A1

Abstract

본 발명에 의하면, 구동부는 케이스의 저면에 극성이 교대로 되도록 설치된 자석과, 케이스 내에 수납하여 코일을 부착하는 가동 가능한 프레임과, 프레임에 고정된 조작 부위를 갖는다. 상태 검지부가 라이트 소등 망각이나 풍향 등 차량이나 차 외부 상태를 검지했을 때, 제어부는 검지된 상태를 조작자에게 통지해야하는지의 여부를 판단하여, 통지해야 한다고 판단했을 때에는 그 정보의 내용을 조작자에게 촉각 자극에 의해 전달하기 위해 코일에 소정 방향의 전류를 흐르게 하여 구동부를 구동한다. 이렇게 하여, 촉각 인터페이스 장치는 촉각을 통하여 조작자에게 다양한 정보를 전달한다.

Description

촉각 인터페이스 장치{HAPTIC INTERFACE DEVICE}

본 발명은 촉각 인터페이스 장치, 특히 조작 부위를 스티어링에 부착함으로써 차에 탑재하는 장치로서, 차량의 상태 또는 차 외부 상태를 촉각을 통하여 운전자 등의 조작자에게 알리는 장치에 관한 것이다.

차량의 주행 중에, 가솔린 잔량 등의 차량의 상태는 계기판을 보아 알며, 전방 장해물이나 노면 상태 등의 차 외부 상태는 차 외부의 표시판이나 안내판, 교통 정보를 표시한 네비게이션 시스템(Navigation System)의 표시 화면을 보아 안다. 이들 정보는 시각에 의해 인식할 수 있으나, 운전 중에는 의식을 운전에 집중시키고 있으므로, 주어지는 정보를 응시하는 것도 불가능하고, 경우에 따라서는 못보게 되는 경우도 있을 수 있다.

또한, 최근에는 오디오 시스템이나 네비게이션 시스템 등을 탑재하고 있는 차량도 적지 않지만, 이들 기기에는 고기능화에 따라 많은 조작 스위치 종류가 탑재되어 있어, 시력의 부담이 더욱 증가하고 있다.

이와 같이, 현재는 차에 탑재한 기기류나 차 외부로부터 주어지는 정보의 양이 점점 증가하는 경향이 있으나, 그 대부분은 시각을 통하여 수취하는 것이기 때문에, 운전자의 시력에 주는 부담은 매우 크다. 따라서, 운전자의 시각에 의존하지 않고 다른 수단에 의해 정보를 제공할 수 있는 장치가 요망된다.

본 발명은 이상과 같은 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 시각에 의존하지 않고 촉각을 통하여 조작자에게 다양한 정보를 직감적으로 전달할 수 있는 촉각 인터페이스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각 인터페이스 장치는 차량의 상태 또는 차 외부 상태 중 적어도 한쪽을 검지하는 상태 검지 수단과, 상기 상태 검지 수단이 검지한 정보를 조작자에게 통지해야 하는지의 여부를 판단하여, 통지해야 한다고 판단했을 때에는 통지해야 할 정보의 내용에 따른 촉각 정보를 생성하는 통지 제어 수단과, 상기 촉각 정보의 내용에 따라 조작자에게 다른 종류의 촉각 자극을 부여할 수 있도록 구동되는 촉각 제시 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 시각에 의존하지 않고 차 내부 상태 또는 차 외부 상태를 조작자의 촉각을 통하여 제공할 수 있다. 특히, 조작자에게 통지해야 할 정보의 내용과 관계되는 방향으로 조작 부위를 구동함으로써 통지해야 할 정보의 내용을 직감적으로 전달할 수 있다.

또한, 상기 촉각 제시 수단은 변위의 제시 자유도가 2 자유도 이상인 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 조작 부위를 2 자유도 이상으로 구동할 수 있도록 했기 때문에, 통지해야 할 정보의 내용에 상응한 보다 직감적으로 알기 쉬운 촉각 자극을 생성할 수 있다.

또한, 상기 촉각 제시 수단은 베이스 부재(base member)와, 조작자에 의해 조작되는 조작 부위와, 상기 베이스 부재에 대하여 가동 가능하게 부착되는 동시에, 상기 조작 부위가 고착되는 가동 부재와, 상기 가동 부재를 변위함으로써 상기 조작 부위를 적어도 2 자유도로 구동하는 조작 부위 구동 제어 수단을 갖고, 상기 조작 부위 구동 제어 수단은 조작자에게 제공하는 정보의 내용에 따라 상기 가동 부위를 변위시키는 변위 패턴으로 구동 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 설치되어 있는 스티어링의 강한 파지(把持)를 필요로 하는 상태가 일어났다고 판단했을 때에 상기 가동 부재를 강제적으로 부동(不動)으로 하는 가동 억지 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 촉각 인터페이스 장치가 스티어링에 부착되어 있는 경우에, 스티어링의 강한 파지를 필요로 하는 상태가 일어났다고 판단했을 때에 가동 부재를 강제적으로 부동으로 하도록 했기 때문에, 운전자의 파지력을 스티어링에 충분히 전달할 수 있다.

또한, 상기 가동 억지 수단은 상기 가동 부재의 가동 가능한 상태를 물리적으로 저지하는 로크(lock) 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조작 부위 구동 제어 수단은 촉각 정보에 의해 조작자에게 통지해야 할 정보의 내용과 관계되는 방향으로 상기 조작 부위를 구동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상태 검지 수단은 차 외부 상태로서 사업자가 발신하는 교통에 관한 정보를 수신하는 정보 수신부를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면에 의하여 본 발명의 매우 적합한 실시형태에 대해서 설명한다.

<실시형태 1>

도 1은 본 발명에 의한 촉각 인터페이스 장치의 일 실시형태를 나타낸 개략 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 하우징 상면을 제거한 상태의 평면도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 측면도이다. 또한, 도 4에는 스티어링의 안쪽에 매립된 상태의 촉각 인터페이스 장치(2)가 도시되어 있다.

도 1에는 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치(2)의 본체 부분과, 본체와는 별도로 설치되고, 접속선(6)에 의해 접속된 상태 검지부(4)가 도시되어 있다. 촉각 인터페이스 장치(2)의 본체 부분은 조작자(통상은 운전자)에 의해 조작되는 조작 부위(12)만이 스티어링(8)으로부터 돌출된 상태로 스티어링(8)의 안쪽에 매립된다. 상태 검지부(4)는 차량의 상태를 검지하기 위한 각종 센서에 의해 구성된다. 차량의 상태라 함은 라이트의 소등 망각, 가솔린 잔량 부족, 타이어 공기압 저하 등, 차량에서 발생한 사상(事象) 또는 현재 상태 중에서 운전자에게 알려야 할 사상 등을 의미한다. 기본적으로는 경고 레벨 이상의 사상 등이다. 예를 들면, 라이트의 소등 망각을 검지하기 위해, 상태 검지부(4)는 차 외부의 광량을 검지하는 조도계를 가져, 일정 기준 광량 이상이면 검지하고, 또한, 라이트의 점등이 일정 시간 이상일 때, 「라이트 소등 망각」을 나타내는 신호를 송신한다. 가솔린 잔량 및 타이어 공기압 저하 등의 경우는, 가솔린 잔량 검지 수단 및 타이어 공기압 검지 수단을 가져, 소정의 가솔린 잔량 및 타이어 공기압을 하회했을 때, 「가솔린 부족」 및 「공기압 부족」을 나타내는 신호를 각각 송신한다. 이와 같이, 상태 검지부(4)는 검지해야 할 차량의 상태에 따라 1개 내지 복수의 센서를 갖게 된다. 다만, 소위 계기판의 경고 인디케이터(indicator) 램프에 표시되는 가솔린 잔량 등과 같이, 기존의 차량의 구성 부품으로서 탑재되어 있는 센서에 의해 검지할 수 있는 차량의 상태이면, 그 차에 탑재한 센서를 공용하도록 할 수도 있다. 또는, 각 센서로부터의 검지 신호를 입력하는 차에 탑재한 전자 제어 장치 등으로부터 필요한 정보를 취득할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이렇게 하여 구성되는 상태 검지부(4)가 검지한 차량의 상태는 접속선(6)을 거쳐서 촉각 인터페이스 장치(2)의 본체 부분에 입력된다. 어느 쪽이든, 상태 검지 수단은 스티어링 이외의 개소에 설치되므로, 접속선(6)은 스티어링 포스트의 내부에 배선된다. 또한, 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치는 상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 스티어링(8)에 매립되는 장치 본체 부분과, 접속선(6)에 의해 접속된 상태 검지부(4)로 구성되나, 이후의 설명에서는, 설명의 편의상, 특별히 명시하지 않는 한, 상태 검지부(4)와 접속선(6)을 제외한 촉각 인터페이스 장치의 본체 부분을 단순히 촉각 인터페이스 장치라고 하는 경우도 있다.

스티어링(8)에 매립되는 촉각 인터페이스 장치(2)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 조작부(10)와 구동부(20)와 제어부(40)로 대별할 수 있다. 조작부(10)는 조작자에 의해 조작되는 조작 부위(12)를 갖고 있다. 조작 부위(12)를 지지하는 베이스(14)의 중심 부분에는, 조작 부위(12)와 반대 방향으로 광을 발광하는 발광부(16)가 부착되어 있다. 또한, 도 2에는 발광부(16)를 편의적으로 생략하고 있다.

구동부(20)는 조작 부위(12)를 조작하는 조작자에게 반력(反力)을 주기 위해 조작 부위(12)에 대하여 전자기에 의해 구동력을 공급한다. 구동부(20)는 케이스(21)의 저면을 베이스로 하여 설치하고, 극성이 교대로 되도록 설치한 자석(22, 23, 24, 25)을 갖고 있다. 자석(22∼25)은 장치(2)의 두께 방향으로 분극되어 있어, 인접한 자석 사이에 자계가 발생하도록 한다. 자석(22∼25)의 위쪽 공간에는 각 자석(22∼25) 사이에 각각이 설치되도록 코일(26, 27, 28, 29)과, 각 코일(26∼29)을 부착하는 프레임(30)이 설치되어 있다. 플레밍의 왼손 법칙에 따라, 자계중을 X축 방향으로 병설한 코일(26, 28)에 대하여 전류를 소정 방향으로 흐르게 함으로써 가동 상태에 있는 프레임(30)을 Y축 방향을 따라 구동한다. 마찬가지로 Y축 방향으로 병설한 코일(27, 29)에 대하여 전류를 소정 방향으로 흐르게 함으로써 프레임(30)을 X축 방향을 따라 구동한다. 따라서, 상기 코일 세트 중 어느 한쪽에만 전류를 흐르게 하면 1차원 방향으로, 양쪽에 전류를 흐르게 하면 각 1차원 방향의 벡터합에 의해 표시되는 2차원 방향으로 프레임(30)을 구동할 수 있다. 이와 같이, 구동부(20)는 케이스(21) 중에서 프레임(30)을 가동 가능한 부재로서 설치한 구조를 갖고 있다. 프레임(30)에는 조작부(10)의 베이스(14)가 부착되어 있으며, 또한 프레임(30)의 중앙 부분에는 베이스(14)에 부착한 발광부(16)를 덮지 않도록 개구부(32)가 형성되어 있다. 후술하는 제어부(40)는 신호선(31)을 거쳐서 코일(26∼29)에 전류를 흐르게 하여 구동부(20)의 구동 제어를 행함으로써 프레임(30)을 변위시킨다. 프레임(30)에 부착되어 있는 조작 부위(12)는 프레임(30)의 변위에 연동하여 변위하게 되나, 구동부(20)는 조작자에게 반력을 주기 위해 제어부(40)에서의 구동 제어 하에, 조작 부위(12)에 대하여 전자기에 의해 구동력을 공급하게 된다. 구동부(20)는 예를 들어, 일본국 특개2000-330688호 공보에 기재된 2차원 액츄에이터에 의해 실현할 수 있다.

발광부(16)가 발광한 광은 개구부(32)를 통과하여 광 센서(41)에 의해 수광된다. 광 센서(41)는 광 검출 방향에 의해 조작 부위(12)의 이동량을 검출하기 때문에, 개구부(32)는 조작 부위(12)의 가동 범위에서 광의 통과를 저지하지 않는 크기로 할 필요가 있다. 또한, 광 센서(41)는 광 검출 방향뿐만 아니라 광의 조사 위치나 광량으로부터 검출하는 방법을 이용하도록 해도 좋다. 또한, 조작 부위(12)의 가동 범위는 광 센서(41)에 의한 광의 검출 범위와 동일한 의미이나, 실제로는 하우징 표면(33)의 개구 영역의 크기에 의해 결정된다. 하우징 표면(33)은 스티어링(8) 표면의 일부를 형성하게 되기 때문에, 스티어링(8)의 형상에 맞추어 둥근 형상으로 한다. 또는, 표면(33)을 형성하는 케이스(21)의 상판을 떼어내고, 스티어링(8)을 형성하는 부재에 의해 구동부(20)를 덮도록 해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치(2)는 도 4에 나타낸 바와 같이 기립시킨 상태에서 스티어링(8)에 부착되기 때문에, 제어부(40)는 프레임(30) 및 조작부(10)의 자중(自重)을 고려하여 구동부(20)를 구동 제어해야만 한다. 또한, 구동하고 있지 않을 때에 가동 부분을 지지하기 위해, 또한, 주행에 따른 진동을 고려하기 위해서도, 본 실시형태에서는, 프레임(30)의 사방을 케이스(21)에 고무나 스프링 등의 탄성 부재(34)에 의해 결합한다.

제어부(40)는 통지 제어 수단으로서 동작하기 위한 제어 회로가 형성된 제어 기판(42)과, 제어 기판(42) 위에 설치한 상술한 광 센서(41)를 갖고 있다. 광 센서(41)는 상술한 바와 같이 발광부(16)가 발광한 광을 검출함으로써 조작 부위(12)의 가동 범위 내에서의 위치를 검출한다. 본 실시형태에서의 검출 수단은 상기 광 센서(41)와, 제어 기판(42) 위에 형성되어, 조작자가 조작 부위(12)에 대하여 행하고 있는 조작 상황을 검출하는 검출 회로(도시 생략)를 갖고 있다. 제어 회로는 상태 검지부(4)가 검지한 차량 상태의 조작자에 대한 통지의 여부를 판단하여, 통지해야 한다고 판단했을 때에는 그 차량의 상태를 촉각 정보로서 생성한다. 그리고, 그 촉각 정보에 의하여 구동부(20)의 구동 제어를 행한다. 이것에 의해, 조작 부위(12)에 접촉하고 있는 운전자는 촉각 정보에 따른 조작감을 부여받음으로써, 차량의 상태를 알 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 구동부(20)의 하측에 제어부(40)를 설치하고, 촉각 인터페이스 장치(2)를 하나의 부품으로서 취급할 수 있다. 그러나, 스티어링(8)의 크기에 따라서는, 도 3에 나타낸 본체 형상 그대로 스티어링(8)의 내부에 수납되지 않는 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 제어부(40)를 구동부(20)의 측면에 결합시키거나, 또는 구동부(20)로부터 분리시켜 별개의 하우징으로서 나란히 설치하거나 하여, 스티어링(8) 중에 수납할 수 있도록 한다. 다만, 이 경우도 광 센서(41)는 발광부(16)가 발광한 광을 수광할 수 있는 위치에 남겨 두어야만 한다.

도 5는 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치의 기능 블록 구성도이다. 상태 검지부(4)는 가솔린 잔량을 검지하는 등 차량의 상태를 검지하는 수단이다. 통지 제어부(50)는 제어부(40)에 의해 실현되고, 상태 검지부(4)가 검지한 차량의 상태가 운전자에게 통지해야 할 정보인지의 여부를 판단하여, 통지해야 한다고 판단했을 때에는 그 정보를 촉각 정보로서 생성한다. 이 촉각 정보라 함은 조작 부위(12)를 접촉하고 있는 운전자에 대하여 진동 등에 의해 라이트의 소등 망각이나 가솔린 잔량 부족 등의 차량의 상태를 알리기 위한 정보이고, 구체적으로는 조작 부위(12)를 진동시키거나 하는 구동부(20)에 대한 구동 제어 정보이다. 촉각 제시부(52)는 구동부(20) 및 조작부(10)에 의해 실현되고, 통지 제어부(50)로부터 보내져 오는 촉각 정보에 의하여 구동한다.

다음에, 본 실시형태에서의 동작에 대해서 설명한다.

상태 검지부(4)는 각종 센서로부터의 신호에 의하여 차량이 어떠한 상태에 있는지를 항상 감시한다. 또한, 예를 들어, 조도계가 미리 설정되어 있는 기준 광량 이상 임을 검지하고, 또한, 라이트의 점등 상태가 미리 설정되어 있는 시간 이상 계속되고 있음을 검지하면, 이 때의 상태를 「라이트의 소등 망각」으로 판단하여 그 취지를 나타내는 신호를 송신한다.

제어부(40)는 접속선(6)을 통하여 차량의 상태가 상태 검지부(4)로부터 통지되어 오면, 촉각 정보를 생성할지의 여부를 판단한다. 예를 들면, 모드 선택 기구(도시 생략)를 조작하여 조작자가 촉각 인터페이스 장치(2)에서의 동작의 정지 모드를 선택하고 있는 경우, 또한, 스티어링(8)을 크게 꺽는 등의 급핸들 조작을 행하는 경우 등에서는 조작 부위(12)를 움직이지 않기 때문에 촉각 정보를 생성하지 않는다. 또한, 조작 부위(12)를 움직여서 운전자에게 자극을 일정 시간 이상 준 후에도 자극에 대한 관성을 없애기 위해, 소정 시간 경과할 때까지 촉각 정보를 생성하지 않는다.

제어부(40)는 상기 이외의 촉각 자극 생성 모드의 경우는, 수취한 차량의 상태에 따른 촉각 정보를 생성하고, 그 촉각 정보에 의하여 구동부(20)를 구동 제어함으로써 조작 부위(12)를 움직여서, 그 조작 부위(12)에 접촉하고 있는 운전자에게 소정의 촉각 자극을 준다. 예를 들면, 「라이트 소등 망각」에서는 X축의 진동 자극, 「가솔린 부족」에서는 Y축의 진동 자극, 「공기압 부족」에서는 X축으로부터 45°경사진 진동 자극을 각각 생성한다. 이것에 의해, 주어지는 자극이 무엇을 의미하는지를 사전에 알고 있는 운전자는 주어진 촉각 자극의 종류에 따라 라이트 스위치의 상태나 계기판 등을 시각에 의해 확인하지 않아도 차량의 상태를 촉각을 통하여 알 수 있다. 또한, 조작 부위(12)를 통하여 운전자에게 제시하는 촉각 자극은 진동이 아니어도 된다. 예를 들면, 원운동이나 사각, 삼각 등과 같이, 2차원으로 나타낼 수 있는 임의의 움직임일 수도 있다.

본 실시형태에 의하면, 시각에 의존하지 않고 차량의 상태를 운전자의 촉각을 통하여 알릴 수 있다. 또한, 촉각 인터페이스 장치(2)가 생성하는 패턴을 전달하고자 하는 정보의 내용에 따라 상이하게 함으로써, 각 차에 탑재한 기기가 갖는 조작 스위치의 수를 삭감할 수 있다는 효과도 얻을 수 있다.

<실시형태 2>

상기 실시형태 1에서는, 검지한 차량의 상태를 운전자에게 전달하는 장치에 대해서 설명했다. 본 실시형태에서는, 차 외부 상태를 검지하여 운전자에게 전달할 수 있는 장치에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서의 상태 검지부(4)는 차 외부 상태를 검지하는 상태 검지 수단으로서 설치되어 있다. 또한, 그 이외의 구성요소는 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한 실시형태 1과 동일하다.

여기서, 차 외부 상태라 함은 예를 들어, 바람의 방향이나 강도, 비탈길의 경사 상태, 노면 상태, 전방 장해물의 유무, 차선 일탈 등 차량 외부에서 발생한 사상 또는 현재 상태 중에서 운전자에게 알려야 할 사상 등을 의미한다. 기본적으로는 경고 레벨 이상의 사상 등이다. 예를 들면, 바람의 방향이나 강도를 검지하기 위해, 상태 검지부(4)는 풍속계 및 풍향계를 갖고, 풍속 데이터 및 풍향 데이터를 송신한다. 또한, 비탈길의 경사 상태를 검지하기 위해, 상태 검지부(4)는 차체의 경사계를 갖고, 경사 방향 데이터 및 경사 각도 데이터를 송신한다.

본 실시형태에서의 동작은 실시형태 1과 동일하다. 즉, 제어부(40)는 접속선(6)을 거쳐서 차 외부 상태가 상태 검지부(4)로부터 통지되어 오면, 촉각 정보를 생성할지의 여부를 판단한다. 생성해야 한다고 판단했을 때, 제어부(40)는 수취한 차 외부 상태에 따른 촉각 정보를 생성하고, 그 촉각 정보에 의하여 구동부(20)를 구동 제어함으로써 조작 부위(12)를 움직여서, 그 조작 부위(12)에 접촉하고 있는 운전자에게 소정의 촉각 자극을 준다.

예를 들면, 풍속 데이터 및 풍향 데이터가 상태 검지부(4)로부터 송신되어 오면, 차의 진행 방향을 X축의 정방향으로 보고, 풍향에 대응하는 방향으로 풍속에 비례한 진폭의 진동 자극을 생성하도록 구동부(20)를 구동 제어한다. 또한, 경사 방향 데이터 및 경사 각도 데이터가 상태 검지부(4)로부터 송신되어 오면, 방향과 각도에 대응한 촉각 자극을 생성하도록 구동부(20)를 구동 제어한다. 또한, 도로의 노면에 설치된 차선 표시를 차에 탑재한 센서로 검지하여 차선 내의 위치 정보를 검지한다. 차량이 주행 차선을 일탈할 것 같이 되었을 때, 횡방향으로 진동 자극을 생성하도록 구동부(20)를 구동 제어한다. 차선 내의 위치 검지는 예를 들어, 차체에 탑재한 카메라로 차선 표시를 보거나, 또는 자기를 띤 차선 표시를 차체의 자기 센서로 검출함으로써 행한다.

이것에 의해, 주어지는 자극이 무엇을 의미하는지를 사전에 숙지한 운전자는 주어진 촉각 자극의 종류에 의해 차 외부 상태를 촉각을 통하여 알 수 있다. 따라서, 풍속 등과 같이 차내에서 확인할 수 없는 정보를 알 수 있다. 또한, 조작 부위(12)를 통하여 운전자에게 제시하는 촉각 자극은 진동이 아니어도 된다. 예를 들면, 원운동이나 사각, 삼각 등과 같이, 2차원으로 나타낼 수 있는 임의의 움직임이어도 좋다.

또한, 차 외부 상태는 반드시 차에 탑재한 센서에 의거하는 것이 아니라, 차 외부에 있는 기기로부터 데이터를 받을 수도 있다. 예를 들면, 상태 검지부(4)는 차량에 대하여 정보를 제공하고, 경고를 내보내며, 또한 조작을 지원하는 주행 지원 기능을 갖는 주행 지원 도로 시스템(AHS; Advanced cruise-Assist Highway System) 등으로부터의 정보를 수신하는 수신기를 갖고 있으면, 도로 인프라스트럭처(infrastructure)(센서)가 정지 차량이나 낙하물 등의 장해물을 검지하여, 그 정보를 AHS의 비컨(beacon)으로부터 발신한다. 상태 검지부(4)는 수신기에 의해 비컨으로부터 발신된 전방 장해물을 나타내는 데이터를 수신한다. 또한, 제어부(40)는 차량의 진행 방향으로 본 방향으로 소정의 진동 자극을 주는 촉각 정보를 생성하도록 구동부(20)를 구동 제어한다. 또한, 도로의 동결 등의 노면 상황이 차량에 전달되었을 때, 제어부(40)는 예를 들어, 차의 진행 방향으로 본 방향으로 긴 타원을 그리는 것과 같은 소정의 진동 자극을 주는 촉각 정보를 생성하도록 구동부(20)를 구동 제어한다. 이와 같이, 사업자가 발신하는 교통에 관한 정보를 차 외부 상태로서 수신하는 정보 수신부를 설치함으로써 차에 탑재한 센서 이외로부터도 차 외부 상태를 얻을 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 시각에 의존하지 않고 차 외부 상태를 운전자의 촉각을 통하여 알릴 수 있다. 또한, 운전자에게 알리기 위해 생성하는 촉각 자극도 전방 장해물의 유무에 대해서는 앞뒤로 움직이는 자극, 차선 일탈에 대해서는 좌우로 움직이는 자극과 같이, 조작자에게 통지해야 할 사상, 정보의 내용과 관계되는 방향으로 조작 부위(12)를 움직여서 자극을 제시함으로써 직감적으로 알기 쉬운 촉각 제시를 행할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1에서는 차량의 상태를 검지한 경우, 본 실시형태에서는 차 외부 상태를 검지한 경우에 대해서 각각 설명했으나, 차량의 상태와 차 외부 상태 양쪽을 검지하는 수단을 설치함으로써 양쪽의 상태에 대응할 수 있도록 할 수도 있다.

<실시형태 3>

급브레이크, 급핸들 조작, 충돌 시 등과 같이, 스티어링의 강한 파지를 필요로 하는 상태가 일어났을 때, 스티어링을 강하게 파지하여 몸을 지탱할 필요가 생기게 된다. 이 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이 스티어링의 운전자가 파지하는 위치에 촉각 인터페이스 장치(2)가 배치되어 있으면, 조작 부위(12)는 원래 가동 상태에 있으므로 파지력이 스티어링(8)에 충분히 전달되지 않는 경우가 생길 수 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 급브레이크, 급핸들 조작, 충돌 시 등과 같이 스티어링의 강한 파지를 필요로 하는 상태가 일어났다고 판단했을 때에 가동 부재를 강제적으로 부동으로 하는 가동 억지 수단을 설치했다.

도 6은 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치의 하우징 상면을 제거한 상태의 평면도이고, 도 7은 도 6에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 측면도이다. 또한, 상기 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙여, 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 구동부(20)의 케이스(21)에 고정시킨 솔레노이드(54)를 부착한다. 솔레노이드(54)의 솔레노이드 가동부(56)는 전원이 OFF일 때에 프레임(30)으로부터 멀어지는 방향(도면의 위쪽)에, 전원이 ON일 때에 프레임(30)에 근접하는 방향(도면의 아래쪽)에 위치하도록 작동한다. 그리고, 전원이 ON일 때, 솔레노이드 가동부(56)는 도면 아래쪽으로 계속 내려가, 프레임(30)의 상면에 마련된 록킹(locking) 구멍(58)에 결합하도록 되어 있다. 본 실시형태에서는, 이러한 구조에 의해 가동 부재의 가동 가능한 상태를 물리적으로 저지하는 록(lock) 기구를 형성한다. 이 록 기구에 의한 록 제어는 제어부(40)가 행한다.

다음에, 본 실시형태에서의 동작에 대해서 설명하면, 상태 검지부(4)는 급브레이크 등에 의해 스티어링의 강한 파지를 필요로 하는 상태가 일어났는지의 여부를 판단하여, 그 필요가 있을 때는 고정 필요라는 취지의 신호를 출력한다. 제어부(40)는 상태 검지부(4)로부터 고정 필요라는 취지의 신호를 수취하면, 솔레노이드(54)의 전원을 ON으로 한다. 이것에 의해, 솔레노이드 가동부(56)는 프레임 (30) 측으로 이동하여 록킹 구멍(58)에 결합한다. 프레임(30)은 솔레노이드 가동부(56)에 의해 물리적으로 움직임이 억지되기 때문에, 이것에 따라 조작 부위(12)에 파지력이 가해졌다 해도 조작 부위(12)는 움직이지 않는다.

본 실시형태에 의하면, 이상과 같이 하여 가동 부재를 강제적으로 움직이지 않는 상태로 할 수 있다.

또한, 제어부(40)에 의해 구동되지 않은 상태를 프레임(30)의 중립 위치로 하면, 프레임(30)은 록되지 않은 상태에서는 구동됨에 의해 중립 위치에 존재한다고 단정할 수는 없다. 따라서, 중립 위치에 있지 않을 때에 솔레노이드 가동부(56)가 프레임(30) 측으로 이동하여도, 대응하는 위치에 록킹 구멍(58)이 없기 때문에 결과적으로 록할 수 없다. 그래서, 통상적으로 제어부(40)는 상태 검지부(4)로부터 고정 필요라는 취지의 신호를 수취하면, 프레임(30)을 중립 위치까지 되돌리고, 솔레노이드 가동부(56)가 록킹 구멍(58)에 결합되도록 구동 제어하나, 프레임(30)이 중립 위치까지 되돌려지지 않아도 솔레노이드(54)를 구동하여 솔레노이드 가동부(56)에 프레임(30)의 상면을 압압하도록 한다. 제어부(40)는 프레임(30)이 중립 위치까지 되돌려지지 않아도 압압력에 의해 프레임(30)의 움직임을 저지하는 것을 우선한다.

본 실시형태에서는, 솔레노이드(54)를 설치하여, 프레임(30)을 위쪽에서부터 고정했으나, 프레임(30)의 측면이나 저면에 록킹 구멍을 마련하여 프레임(30)의 측면이나 저면으로부터 고정할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 가동 부재인 프레임(30)을 움직이지 않는 상태로 했으나, 운전자가 가하는 파지력에 의해 조작 부위(12)가 움직이지 않으면 되기 때문에, 가동 억지 수단으로서는, 반드시 프레임(30)이 아니라 조작 부위(12)를 고정시키는 기구로 해도 좋다.

<실시형태 4>

상기 실시형태에서는, 평면 위의 2차원 방향으로 조작 부위(12)를 움직임으로써 운전자에게 촉각 자극을 주었다. 본 실시형태에서는, 2 자유도의 촉각 인터페이스 장치를 제공함으로써 3차원 방향의 촉각 자극을 줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치의 다른 실시형태를 나타낸 개략 사시도이다. 도 9(a)는 도 8에 나타낸 촉각 인터페이스 장치 중에서 위쪽에서 보았을 때의 코일과 자석의 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 도 8에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 하우징의 일부분만을 제거하여 하우징 내의 구성을 나타낸 측면도이다. 또한, 상태 검지부와 제어부는 실시형태 1과 동일한 구성이어도 좋으므로 도면에서 생략한다.

각 도면에는 상하로 겹쳐진 상태의 2개의 하우징(60, 70)이 도시되어 있다. 하우징(60)에는 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 회전형 모터(62)가 수납되어 있고, 그 회전형 모터(62)의 회전축(64)은 하우징(70)에 연결되어 있다. 하우징(70)의 내부에는, 그 저면에 설치된 레일(72)과, 그 레일(72) 위를 슬라이딩하는 슬라이더(74)와, 그 슬라이더(74)에 고정되어, 하우징(70)의 일 측면에 마련된 개구부로부터 연장 돌출된 암(76)이 설치되어 있다. 또한, 하우징(70)의 상면 내측에는 자석(78, 80)이 부착되어 있다. 자석(78, 80)은 자극이 반대로 되도록 설치된다. 이 자석(78, 80)과 대향하는 암(76)의 상부에는 코일(82)이 설치되어 있다. 코일(82)은 제어 회로(도시 생략)와 신호선(도시 생략)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 하우징(70)으로부터 연장 돌출되어 있는 암(76)의 선단에는 조작 부위(12)가 부착되어 있다.

본 실시형태에서의 촉각 인터페이스 장치(102)는 이상과 같이 회전 모터와 리니어 모터를 조합한 구성을 갖고 있으며, 조작 부위(12)만이 스티어링으로부터 돌출되도록 매립된다. 조작 부위(12)의 3차원 방향으로의 이동이 가능하도록 스티어링의 표면에는 노치(notch)가 행해지고, 또한 내부에는 공간이 마련된다.

본 실시형태에서의 기능 블록 구성은 상기 실시형태 1에 나타낸 도 5와 동일하다. 도 8 및 도 9에는 촉각 제시부(52)에 상당하는 부분의 구성만이 도시되어 있다. 또한, 통지 제어부(50)는 상태 검지부(4)로부터 송신되어 오는 차량의 상태 또는 차 외부 상태로부터 필요에 따라 촉각 정보를 생성하여 촉각 제시부(52)의 구동 제어를 행한다. 상태 검지부(4)가 검지한 차량의 상태 또는 차 외부 상태의 상태에 따라 촉각 제시부(52)를 구동시킬 때까지의 처리 흐름에서 상태 검지부(4)와 통지 제어부(50)에서의 처리는 실시형태 1과 동일하므로, 여기서는 제어부에 의한 구동 제어에 따른 도 8 및 도 9에 나타낸 촉각 제시부(52)의 동작에 대해서 설명한다.

제어부에 의한 구동 제어 하에서, 회전형 모터(62)는 회전축(64)을 회전시킴으로써 회전축(64)에 연결된 하우징(70)을 화살표 B 방향으로 회전시킨다. 이것에 의해, 조작 부위(12)를 회전시키는 방향으로 변위시킬 수 있다. 또한, 제어부에 의한 구동 제어 하에서, 코일(82)에 전류를 소정 방향으로 흐르게 하면, 가동 상태에 있는 슬라이더(74)는 플레밍의 왼손 법칙에 따라 레일(72) 위를 슬라이딩한다. 이것에 의해, 암(76)은 슬라이더(74)의 슬라이딩에 연동하여 레일(72)에 따른 방향(화살표 A 방향으로)으로 이동하므로, 하우징(70)에서는 암(76)이 화살표 A 방향으로 신축(伸縮)하는 것처럼 보인다. 이렇게 하여, 조작 부위(12)를 직선 방향으로 변위시킬 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 2 자유도의 촉각 인터페이스 장치를 제공함으로써 보다 복잡한 촉각 자극을 운전자에게 줄 수 있다.

도 8을 이용하여 설명한 구조에서는, 암(76)이 스티어링의 원주 방향에 따른 방향으로 동작한다. 이 암(76)을 스티어링의 원주 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 동작하도록 구성할 수도 있다. 도 10은 도 8에 상당하는 촉각 인터페이스 장치의 개략적인 사시도이나, 하우징(60)에 탑재되어 있는 회전형 모터의 회전축을 하우징(70)에 직결하지 않고, 베벨 기어(bevel gear) 등을 사용함으로써 회전 방향을 90° 바꾸도록 구성하면, 조작 부위(12)를 상하(화살표 C) 방향으로 동작시키는 촉각 인터페이스 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 2 자유도의 촉각 인터페이스 장치를 예로 들었으나, 3 자유도 이상으로 해도 좋고, 이것에 의해, 운전자에 대하여 보다 많은 정보를 운전자에게 줄 수 있는 동시에, 조작 부위를 운전자에게 통지해야 할 내용에 상응한 동작 또는 통지해야 할 내용과 관련된 방향으로 동작시킬 수 있기 때문에, 보다 직감적으로 알기 쉬운 촉각 제시를 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 차량의 스티어링에 매립되는데 적합한 촉각 인터페이스 장치를 설명했으나, 이것에 한정되지 않고, 스티어링 이외의 기구, 또는 차량 이외의 기구에도 필요에 따라 적용할 수 있다.

또한, 조작 부위를 2 자유도 이상으로 구동할 수 있도록 했기 때문에, 통지해야 할 정보의 내용에 상응한 보다 직감적으로 알기 쉬운 촉각 자극을 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 촉각 인터페이스 장치의 일 실시형태를 나타낸 개략적인 사시도.

도 2는 도 1에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 하우징(housing) 상면을 제거한 상태의 평면도.

도 3은 도 2에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 측면도.

도 4는 실시형태 1에서 스티어링의 안쪽에 매립된 상태의 촉각 인터페이스 장치를 나타낸 사시도.

도 5는 실시형태 1에서의 촉각 인터페이스 장치의 기능 블록 구성도.

도 6은 실시형태 2에서의 촉각 인터페이스 장치의 하우징 상면을 제거한 상태의 평면도.

도 7은 도 6에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 측면도.

도 8은 본 발명에 의한 촉각 인터페이스 장치의 일 실시형태를 나타낸 개략적인 사시도.

도 9의 (a)는 도 8에 나타낸 촉각 인터페이스 장치를 위쪽에서 보았을 때의 코일과 자석의 위치 관계를 나타낸 도면, 도 9의 (b)는 촉각 인터페이스 장치의 하우징의 일부분이 제거되어 있는 측면도.

도 10은 도 8에 나타낸 촉각 인터페이스 장치의 변형예를 나타낸 개략적인 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2, 102 촉각 인터페이스 장치, 4 상태 검지부, 6 접속선, 8 스티어링, 10 조작부, 12 조작부위, 14 베이스, 16 발광부, 20 구동부, 21 케이스, 22, 23, 24, 25, 78, 80 자석, 26, 27, 28, 29, 82 코일, 30 프레임, 31 신호선, 32 개구부, 33 표면, 34 탄성부재, 40 제어부, 41 광센서, 42 제어기판, 50 통지 제어부, 52 촉각 제시부, 54 솔레노이드, 56 솔레노이드 가동부, 58 록킹 구멍, 60, 70 하우징, 62 회전형 모터, 72 레일, 74 슬라이더, 76 암

Claims

차량의 상태 또는 차 외부 상태 중 적어도 한쪽을 검지하는 상태 검지 수단과,

상기 상태 검지 수단이 검지한 정보를 조작자에게 통지해야 하는지의 여부를 판단하여, 통지해야 한다고 판단했을 때에는 통지해야 할 정보의 내용에 따른 촉각 정보를 생성하는 통지 제어 수단과,

상기 통지 제어 수단으로부터의 촉각 정보의 내용에 따라 조작자에게 다른 종류의 촉각 자극을 부여할 수 있도록 구동되는 촉각 제시 수단

을 갖는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 촉각 제시 수단은 변위의 제시 자유도가 2 자유도 이상인 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 촉각 제시 수단은

베이스 부재(base member)와,

조작자에 의해 조작되는 조작 부위와,

상기 베이스 부재에 대하여 가동 가능하게 부착되는 동시에, 상기 조작 부위가 고착되는 가동 부재와,

상기 가동 부재를 변위시킴으로써 상기 조작 부위를 적어도 2 자유도로 구동하는 조작 부위 구동 제어 수단

을 갖고,

상기 조작 부위 구동 제어 수단은 조작자에게 제공하는 정보의 내용에 따라 상기 가동 부위를 변위시키는 변위 패턴으로 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 3 항에 있어서,

설치되어 있는 스티어링의 강한 파지(把持)를 필요로 하는 상태가 일어났다고 판단했을 때에 상기 가동 부재를 강제적으로 부동(不動)으로 하는 가동 억지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 가동 억지 수단은 상기 가동 부재의 가동 가능한 상태를 물리적으로 저지하는 록(lock) 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조작 부위 구동 제어 수단은 촉각 정보에 의해 조작자에게 통지해야 할 정보의 내용과 관계되는 방향으로 상기 조작 부위를 구동하는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상태 검지 수단은 차 외부 상태로서 사업자가 발신하는 교통에 관한 정보를 수신하는 정보 수신부를 갖는 것을 특징으로 하는 촉각 인터페이스 장치.