KR100927638B1 - Passive haptic module using working fluid, control method and haptic device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 작동유체를 이용한 햅틱모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작동유체의 액상에서 기상으로의 상변화를 이용하여 촉감을 제공할 수 있는 작동유체를 이용한 햅틱모듈, 이러한 햅틱모듈을 갖는 햅틱제공장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic module using a working fluid, and more particularly, a haptic module using a working fluid capable of providing a tactile feeling by using a phase change from a liquid phase to a gaseous phase, and providing a haptic having the haptic module. An apparatus and a control method thereof are provided.
햅틱(Haptic)이란 물체를 만질때, 사람의 손가락 또는 스타일러스 펜 등으로 느낄수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 피드백을 포괄하는 개념이다. 본 명세서에서 햅틱이란 이러한 포괄적 개념으로 사용된다.Haptic is a tactile sensation that can be felt by a human finger or a stylus pen when touching an object, and includes haptic feedback that the skin touches the surface of an object and muscular sense feedback that is disturbed when movement of joints and muscles is disturbed. It is a concept. Haptic is used herein as such a generic concept.
또한, 햅틱은 그 방식에 따라 패시브 햅틱과 액티브 햅틱으로 나눌 수 있는데, '액티브 햅틱'이란 햅틱장치가 구동되면서 손가락을 직접 자극하는 방식으로 촉각을 느끼는 형태이고, '패시브 햅틱'이란 손가락이 햅틱장치를 누르면 그에 대한 반력(예, 강성)을 제공함으로써 촉각을 느끼는 형태를 의미한다. 본 발명에서 패시브 햅틱은 이러한 개념을 의미한다.In addition, haptic can be divided into passive haptic and active haptic according to the method. 'Active haptic' is a form in which a haptic device feels tactile by directly stimulating a finger while a haptic device is driven. Pressing it means a form that feels tactile by providing a reaction (eg stiffness) to it. Passive haptic in the present invention means this concept.
햅틱을 이용한 햅틱장치는 가상의 물체(예, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사람이 만졌을 때, 실제의 물체(예, 버튼)를 만지는 것과 같은 응답성으로 동작특성(버튼을 누를때의 촉감)을 재생하는 것이 가장 이상적이다. 이러한 햅틱장치의 성능향상을 위하여 지금까지 휴대폰의 진동을 주는 것과 같은 모터와 링크 메카니즘을 이용하는 장비등이 사용되었다.A haptic device using a haptic has a characteristic of responsiveness such as touching a real object (such as a button) when a person touches a virtual object (such as displaying a button on a window screen) and displays an operation characteristic (feeling when a button is pressed). Ideal to play. In order to improve the performance of the haptic device, a device using a motor and a link mechanism such as giving a vibration of a mobile phone has been used.
최근 들어 큰 관심을 얻고 있는 햅틱폰 등은 입력에 대하여 단순히 진동만을 구현하는 방식으로 실제로 물체를 만지는 것과 같은 촉감을 주는 데는 기술적 한계가 있었다.In recent years, haptic phones, etc., which have gained much attention, have a technical limitation in providing a tactile feeling of actually touching an object by simply implementing vibration on an input.
또한, 모터와 링크 메카니즘을 사용하는 장비들은 실제 물체를 만지는 것과 같은 동작특성을 구현함에 있어, 소형화가 어렵고 관성으로 인하여 신속한 응답 속도를 구현하기 어려워 제품의 소형화하는데 한계가 있었다. In addition, the equipment using the motor and the link mechanism has a limitation in miniaturizing the product because it is difficult to miniaturize and difficult to realize a quick response speed due to the inertia in realizing the operating characteristics such as touching the real object.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실제 물체를 만질 때와 동일한 촉감을 제공하는 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱제공장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is a haptic module having a passive haptic module, a control method and a haptic module using a working fluid that provides the same touch as when touching a real object. It is to provide a providing apparatus.
그리고 본 발명의 목적은, 작동유체를 제어함에 있어서 적은 공급 열을 사용하면서도 효율적으로 작동유체를 제어할 수 있어 소형화가 가능한 패시브 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱제공장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a haptic module having a passive haptic module, a control method, and a haptic module, which can be miniaturized by efficiently controlling the working fluid while using a small supply heat in controlling the working fluid. .
본 발명의 또 다른 목적은, 눌려지는 힘의 세기를 측정하여 그에 따른 햅틱 피드백을 제공함으로써 각종 전자/통신기기, 게임장치 등에 폭넓게 사용할 수 있는 패시브 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱제공장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a haptic module having a passive haptic module, a control method, and a haptic module that can be widely used in various electronic / communication devices and game devices by measuring the strength of a pressed force and providing haptic feedback accordingly. To provide a device.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 내부에 작동유체가 포함되고, 적어도 일면이 촉감을 위해 유연하게 형성된 챔버부;An object of the present invention as described above, the working fluid is included therein, at least one surface of the chamber portion is formed flexibly for the touch;
작동유체에 열을 공급하기 위한 히터부; 및A heater unit for supplying heat to the working fluid; And
챔버부의 하부에 구비되어, 히터부의 열공급에 의하여 부피가 증가된 작동유체를 수용하거나 챔버부 내부로 되돌리는 부피수용막;을 포함하여,Included in the lower portion of the chamber portion, the volume receiving membrane to receive the working fluid increased in volume by the heat supply of the heater portion or to return to the interior of the chamber portion, including,
히터부의 열공급 정도에 따른 작동유체의 부피변화에 기초하여 챔버부의 강 성이 가변되는 것을 특징으로 하는 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈에 의하여 달성 가능하다.The stiffness of the chamber part is changed based on the volume change of the working fluid according to the degree of heat supply of the heater part.
그리고, 챔버부는 상면이 유연하게 형성됨이 바람직하다.And, it is preferable that the upper surface of the chamber portion is formed flexibly.
이 경우, 챔버부는 폴리머, 실리콘, 합성수지재 또는 고무재를 사용할 수 있다.In this case, the chamber part may use a polymer, silicon, a synthetic resin material or a rubber material.
또한, 부피수용막의 하부에는, 작동유체의 부피변화를 수용할 수 있도록 소정의 위치가 천공된 부피유지판;이 더 포함됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the lower portion of the volume receiving membrane, the volume maintenance plate perforated in a predetermined position so as to accommodate the volume change of the working fluid.
그리고, 히터부는 마이크로 히터를 사용할 수 있다.The heater unit may use a micro heater.
아울러, 부피수용막은 작동유체의 부피증가에 의하여 늘어나거나 원상태로복원될 수 있는 탄력성이 있는 것을 사용함이 바람직하다.In addition, it is preferable to use a volume receiving membrane having elasticity that can be increased or restored to its original state by increasing the volume of the working fluid.
또한, 챔버부의 하부는 개방된 형상이고, 챔버부의 하부에는 지지판이 더 포함됨이 바람직하다.In addition, the lower portion of the chamber portion is an open shape, it is preferable that the support plate is further included in the lower portion of the chamber portion.
이때, 지지판중에는 작동유체의 부피변화를 수용할 수 있는 수용영역이 형성되어 있다.At this time, in the support plate is formed a receiving area that can accommodate the volume change of the working fluid.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서 햅틱제공장치는 앞서 언급한 실시예에 해당하는 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈이 복수개 구비되고,복수의 햅틱모듈이 설치되는 하우징; 및 복수의 햅틱모듈을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징한다.As another means for achieving the above object, the haptic providing apparatus is provided with a plurality of passive haptic module using a working fluid corresponding to the above-mentioned embodiment, a housing in which a plurality of haptic modules are installed; And a controller for controlling the plurality of haptic modules.
또한, 복수개의 햅틱모듈은 단열부에 의하여 구획됨이 바람직하다.In addition, the plurality of haptic modules are preferably partitioned by a heat insulating part.
그리고, 제어부는 복수개 햅틱모듈 각각을 독립적으로 제어함이 바람직하다.The controller preferably controls each of the plurality of haptic modules independently.
아울러, 제어부에 의한 햅틱모듈의 제어는 미리 저장된 촉감 데이터에 기초할 수 있다.In addition, the control of the haptic module by the controller may be based on pre-stored tactile data.
또한, 하우징에는 외부 연결단자가 구비되어, 제어부는 연결단자를 통하여 외부 장치로부터 입력되는 촉감 데이터에 기초하여 제어가능할 수도 있다.In addition, the housing is provided with an external connection terminal, the control unit may be controllable based on the tactile data input from the external device through the connection terminal.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 카테고리로서, 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 제어방법은, 햅틱모듈의 챔버부의 상면이 눌려짐에 따라 내부에 포함된 작동유체가 가압되어 부피수용막이 팽창하는 단계;As another category for achieving the above object, in the control method of the passive haptic module using the working fluid, as the upper surface of the chamber portion of the haptic module is pressed, the working fluid contained therein is pressed to expand the volume receiving membrane. step;
상작동유체에 히터부가 열을 공급하는 단계;Supplying heat to the heating fluid by the heater unit;
공급된 열에 의하여 작동유체의 부피가 증가하는 단계; 및Increasing the volume of the working fluid by the supplied heat; And
작동유체의 부피증가에 의한 부피수용막과 작동유체를 포함하는 챔버부의 팽창으로 챔버부 상면의 눌려짐에 대한 햅틱이 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And generating a haptic for the pressing of the upper surface of the chamber by expansion of the chamber containing the volume receiving membrane and the working fluid by increasing the volume of the working fluid.
그리고, 부피수용막의 팽창은 소정의 위치가 천공된 부피유지판에 의하여 국소적으로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the expansion of the volume-receiving membrane is preferably made locally by a volume retaining plate having a predetermined position.
또한, 부피수용막의 팽창이 지지판에 형성된 수용영역에 수용되는 단계;가 더 포함될 수 있다.In addition, the expansion of the volume receiving membrane is accommodated in the receiving area formed on the support plate; may be further included.
그리고, 부피수용막과 챔버부의 탄성에 의하여 작동유체를 포함한 챔버부가 복원되는 단계;가 더 포함될 수 있다.And, the step of restoring the chamber portion including the working fluid by the elasticity of the volume receiving membrane and the chamber portion; may be further included.
아울러, 작동유체의 부피변화단계는 히터부에서 공급되는 열의 변화에 따라 작동유체의 부피가 변화하고, 햅틱발생단계의 햅틱은 챔버부의 강성이다.In addition, in the volume change step of the working fluid, the volume of the working fluid changes according to the change of heat supplied from the heater part, and the haptic of the haptic generation step is the rigidity of the chamber part.
또한, 열 공급단계는, 힘센서로부터 눌려지는 힘의 세기를 검출하는 단계; 및 힘센서의 검출신호에 기초하여 공급되는 열을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the heat supply step, the step of detecting the strength of the force pressed from the force sensor; And controlling the heat supplied based on the detection signal of the force sensor.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 작동유체의 상변화를 이용하여 실제로 물체를 만지는 것과 같은 촉감을 제공하는 장점이 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, there is an advantage of providing a tactile feeling such as actually touching an object by using a phase change of the working fluid.
또한, 작동유체의 부피팽창을 수용하는 부피수용막이 소정의 영역에서만 국소적으로 팽창하도록 구성하여, 적은 열을 공급하면서도 부피팽창의 효과를 최대화 할 수 있어 전력의 소모가 적은 장점이 있다.In addition, the volume receiving membrane containing the volume expansion of the working fluid is configured to locally expand only in a predetermined region, it is possible to maximize the effect of the volume expansion while supplying less heat has the advantage of less power consumption.
그리고, 저전력의 특성 및 소형화가 가능한 장점으로 전자/통신기기, 게임장치 등에서 다양하게 활용할 수 있다.In addition, it is possible to use variously in electronic / communication devices, game devices, etc. as an advantage of low power characteristics and miniaturization.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions and configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description thereof will be omitted.
<< 햅틱모듈의Haptic Module 구조> Structure
도 1은 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 단면도이고 , 도 2는 도 1에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 측단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 햅틱모듈(100)은 크게 챔버부(110), 히 터부(140) 및 부피수용막(130) 등을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a passive haptic module using a working fluid according to the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view of the passive haptic module using a working fluid according to FIG. 1 and 2, the
챔버부(110)는 상면에 사용자의 손가락(1) 또는 스타일러스 펜이 접촉하도록 구성되며, 내부에는 작동유체(120)가 포함되어 있다. 챔버부(110)는 상하 방향으로 신축성이 있어서 손가락(1)으로 누를 때 압축이 용이하고 손가락(1)을 떼었을 때 본래의 형상으로 복원가능하다. 따라서, 챔버부(110)의 상면은 손가락(1) 등이 위치하여 햅틱을 제공받는 곳으로 유연하게 형성함이 바람직하다. 이러한 챔버부(110)의 일예로는 폴리머, 실리콘, 합성수지재 또는 고무재 등이 있다. 챔버부(110)는 하면이 개방된 형상으로, 내부는 비어있어 작동유체(120)를 포함한다. 이러한 챔버부(110)는 육각형, 원통형 등 다양한 형상으로 제작할 수 있다.The
히터부(140)는 챔버부(110)에 포함되어 있는 작동유체(120)에 열을 공급하는 부재이다. 히터부(140)의 일예로는 마이크로 히터를 사용할 수 있으며, 마이크로 히터로 햅틱모듈(100)의 소형화를 도모함이 바람직하다. The
챔버부(110)의 내부에 포함되어 있는 작동유체(working fluid)는 열에 의하여 부피가 변하는 유체이다. 즉, 작동유체(120)에 열의 공급이 없다면 액상으로 존재하다가 소정의 열이 공급되면 기화되는 특성을 갖는다. 기화되면서 부피가 팽창하므로 본 발명의 햅틱을 제공하는데 사용된다. 바꾸어 말하면, 열이 공급되지 않는 경우 액상의 작동유체(120)는 본래의 부피를 유지하다가 소정의 열이 공급되면 기상으로 기화되면서 부피가 증가하게 된다. 따라서 작동유체(120)를 포함하는 챔버부(110)는 기화된 작동유체(120)에 의하여 부피가 팽창하게 되어 딱딱하게 굳은 것과 같은 햅틱을 제공할 수 있는 것이다. 작동유체(120)는 공급되는 열에 비례하 여 기화 정도가 달라진다. 이러한 작동유체(120)는 변화속도가 빠르고 비압축성이라는 특성을 갖는다.The working fluid included in the
부피수용막(130)은 챔버부(110)와 지지판(160) 사이에 구비된다. 즉, 부피수용막(130)의 일면은 챔버부(110)의 하면과 접하고, 타면은 지지판(160)과 접하고 보다 바람직하게는 지지판(160)에 접하기에 앞서 부피유지판(150)이 구비된다. 부피수용막(130)은 작동유체(120)가 기화되면서 부피가 증가함에 따라 늘어날 수 있고, 다시 원래의 평면 상태로 복원가능한 탄력성 있는 재질이 바람직하다. 이러한 부피수용막(130)은 얇고 질긴 폴리머, 고무 등으로 제작가능하다. The
지지판(160)은 부피수용막(130) 또는 부피유지판(150)의 타면에 구비되어 고정된다. 지지판(160)은 딱딱하고 가벼운 재질로 구성가능하다. 지지판(160)은 햅틱모듈의 지지체의 역할을 하고, 눌려지는 힘을 분산시키는 역할을 한다. 지지판(160)에는 기화된 작동유체(120)의 부피증가에 따른 부피수용막(130)의 늘어남을 수용할 수 있는 수용영역(165)이 형성되어 있다. 수용영역(165)은 지지판(160)을 관통하는 홀로 형성되거나 오목한 홈을 구성하여 형성될 수 있으며, 수용영역(165)의 크기는 부피수용막(130)의 늘어남을 최대한으로 수용할 수 있는 정도로 구성하면 그 형상을 불문한다.The
부피유지판(150)은 지지판(160)과 부피수용막(130)의 사이에 구비된다. 탄력성 있는 재질로 구성된 부피수용막(130)이 기화된 작동유체(120)의 부피변화를 전면에 수용되는 것과 달리, 부피유지판(150)은 소정의 영역이 천공되어, 부피수용막(130)의 늘어남을 천공된 영역(155)으로 한정하는 역할을 한다. 즉, 기화된 작동 유체(120)의 부피증가시 부피수용막(130)은 그 증가된 부피만큼 늘어나지만, 부피유지판(150)에 가로막혀 부피유지판(150)에 형성된 천공된 영역(155)을 통해서만 늘어나게 된다. 따라서, 이러한 부피유지판(150)은 딱딱하고 가벼운 재질로 구성함이 바람직하다. 또한, 부피유지판(150)의 두께는 얇게 제작함이 바람직하다.The
부피유지판(150)의 천공된 영역(155)과 지지판(160)의 수용영역(165)은 동일한 위치에 형성되어, 기화된 작동유체(120)의 부피변화를 효율적으로 수용함이 바람직하다.The
<< 햅틱제공장치Haptic provision device >>
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈을 이용한 햅틱제공장치에 관하여, 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명에 따른 햅틱제공장치의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 햅틱제공장치의 사시도이다. 본 발명에 따른 햅틱제공장치는 상기와 같은 구성을 갖는 복수개의 햅틱모듈(100)과 하우징(210), 제어부(미도시) 등을 포함한다.Hereinafter, a haptic providing apparatus using a passive haptic module using a working fluid having the above configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 is an exploded perspective view of the haptic providing apparatus according to the present invention, Figure 4 is a perspective view of the haptic providing apparatus of FIG. The haptic providing apparatus according to the present invention includes a plurality of
햅틱모듈(100)은 복수개 구비되어 다양한 햅틱을 제공할 수 있다. 복수개의 햅틱모듈(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 구비될 수 있고, 방사형, 환형 등 햅틱을 제공하기 위한 위치에 따라 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.The
제어부는 상기 복수개의 햅틱모듈(100)을 제어하는 장치로서, 복수개의 햅틱모듈(100)을 각각 독립적으로 제어하여 다양한 경우의 수에 해당하는 햅틱을 제공 함이 바람직하다. 제어부는 햅틱모듈(100)의 히터부(140)와 연결되어 작동유체(120)로 열을 공급하는 히터부(140)의 열의 공급 정도를 제어한다. The controller is a device for controlling the plurality of
또한, 제어부의 히터부(140)의 제어는 제어부에 미리 저장된 촉감 데이터에 기초하여 히터부(140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 물렁물렁한 느낌과 딱딱한 느낌의 햅틱을 제공하기 위해 필요한 공급 열이 미리 룩업테이블 등으로 저장되어 있어 제어부는 그 데이터에 기초하여 히터부(140)를 제어하고, 제어신호를 인가받은 히터부(140)는 그에 해당하는 열을 공급하게 된다. In addition, the control of the
하우징(210)은 복수개의 햅틱모듈(100)을 수용하는 부재로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상면이 개방된 형태로 구성함이 바람직하다. 상면이 개방되게 구성하여 햅틱모듈(100)의 챔버부(110)가 손가락(1) 등에 접촉가능하도록 하기 위함이다. 하우징(210)의 측면에는 외부연결단자(212)가 구비되어, 외부 장치로부터 입력되는 촉감 데이터에 기초하여 제어부를 제어할 수도 있다. 외부 장치의 일예로는 앞서 언급한 촉감 데이터 등이 저장된 USB 메모리 등이 있다.The
복수개의 햅틱모듈(100)이 수용된 하우징(210)의 내부에는 단열부(220)가 구비된다. 단열부(220)는 어느 한 구획에 구비된 햅틱모듈(100)이 다른 구획에 구비된 햅틱모듈(100)의 히터부(140)의 열공급에 영향을 받지 않도록 하기 위함이다. 또한, 제어신호를 인가받은 해당 햅틱모듈(100)에 포함된 작동유체(120)의 효율적인 기화를 도모하기 위함이다. 단열부(220)의 일예로는 페놀릭, 테플론과 같은 플라스틱 계열의 물질 또는 단열필름 등이 있다.An
<< 햅틱모듈의Haptic Module 제어방법> Control Method>
이하에서는 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 제어방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 도 5a는 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈(100)을 손가락(1)으로 누르는 경우로서 작동유체(120)에 열이 공급되지 않을 때의 단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈(100)을 손가락(1)으로 누르는 경우로서 작동유체(120)에 열이 공급될 때의 단면도이다.Hereinafter, a control method of a passive haptic module using a working fluid will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 5a is a cross-sectional view when the heat is not supplied to the working
우선, 도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 손가락이 챔버부(110)의 상면을 누르면 챔버부(110)의 상면은 얇은 두께의 유연한 재질로 구성되었으므로 쉽게 변형된다. 챔버부(110)의 눌려짐에 의하여 챔버부(110) 내부에 포함된 작동유체(120)는 가압되고, 도 5a에 도시된 바와 같이, 작동유체(120)의 하부에 구비된 부피수용막(130)이 하부로 팽창(즉, 늘어남)하게 된다. 이는 작동유체(120)가 비압축성의 성질을 갖기 때문이다. 이러한 부피수용막(130)은 부피유지판(150)의 천공된 영역(155)을 통과하여, 지지판(160)의 수용영역(165)의 공간을 차지하게 된다. 이러한 방식으로 사용자는 부드럽게 눌리는 느낌을 인식할 수 있다. 햅틱모듈(100)의 상면에서 손가락을 떼면, 챔버부(110)의 탄성에 의한 복원력과 부피수용막(130)의 탄성에 의한 복원력에 의하여 햅틱모듈(100)은 본래의 형상으로 돌아간다.First, as shown in FIGS. 5A and 6, when the finger presses the upper surface of the
이하에서는, 히터부(140)의 열 공급에 의하여 패시브 햅틱을 제공하는 방법에 대하여 설명한다. 히터부(140), 즉 마이크로 히터와 연결된 제어부의 제어신호에 기초하여 전원이 인가되면, 히터부(140)에서는 인가된 전원에 따라 열이 발생한 다. 히터부(140)에 의하여 열을 공급받은 작동유체(120)는 기화되면서 도 5b에 도시된 바와 같이, 부피가 증가한다. 작동유체(120)의 부피증가에 의하여 압력이 증가하여 작동유체(120)를 포함하는 챔버부(110)와 작동유체(120)의 하부에 구비되는 부피수용막(130)은 팽창되고, 챔버부(110)의 상면에 접촉한 손가락(1)은 팽창된 챔버부(110)의 강성을 인지함으로서 햅틱을 느끼게 된다.Hereinafter, a method of providing a passive haptic by heat supply of the
이러한 작동유체(120)는 공급되는 열에 비례하여 작동유체(120)의 기화 정도가 증가하므로 부피증가율도 커지게 된다. 따라서 히터부(140)를 적절히 제어함으로써 작동유체(120)의 부피증가를 비례적으로 제어가능하다.The working
또한, 작동유체(120)에 공급하는 열을 적게 하면서도 작동유체(120)의 부피증가를 효율적으로 제어하기 위하여는 천공된 영역(155)을 구비하는 부피유지판(150)과 수용영역(165)에 형성된 지지판(160)을 적절히 활용할 수 있다. 즉, 부피유지판(150)에 형성된 천공된 영역(155)의 직경과 지지판(160)의 수용영역(165)을 크게 구성한다면, 부피가 증가된 작동유체(120)와 그에 의하여 늘어난 부피수용막(130)을 충분히 수용할 수 있기 때문에 챔버부(110)의 상면의 팽창은 작게 나타날 수 있다. 그러나 부피유지판(150)에 형성된 천공된 영역(155)의 직경과 지지판(160)의 수용영역(165)을 상대적으로 작게 구성하여 국소적으로 팽창이 이루어지게 한다면, 부피가 증가된 작동유체(120)와 그에 의하여 늘어난 부피수용막(130)이 수용영역(165)을 모두 차지하고, 심지어 챔버부(110)의 상면이 볼록하게 팽창하는 등, 팽창은 두드러지게 나타난다. 따라서 챔버부(110)의 상면에 접한 손가락은 딱딱한 돌을 누르는 것과 같은 느낌을 갖게 된다. 이러한 방식으로 챔버부(110)의 상 면에 접한 손가락으로 다양한 햅틱이 발생하게 된다.In addition, in order to efficiently control the volume increase of the working
<< 변형예Variant >>
본 발명에 따른 햅틱모듈을 이용한 햅틱제공장치의 상면에는 유연한 디스플레이(300)가 더 구비될 수 있다. 유연한 디스플레이(300)의 일예로 플렉서블 OLED가 사용될 수 있다.A
본 발명에 따른 햅틱모듈(100)의 히터부는 작동유체(120)에 소정의 열을 공급할 수 있는 위치라면 도 1에 도시된 바와 같이, 부피유지판(150)의 상부에 구비되는 경우뿐만 아니라 부피수용막(30)의 상부에 구비될 수도 있는 등 그 위치에 제한을 받지는 아니한다.If the heater unit of the
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be interpreted.
도 1은 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 분해사시도,1 is an exploded perspective view of a passive haptic module using a working fluid according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 측단면도,2 is a side cross-sectional view of a passive haptic module using a working fluid according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 햅틱제공장치의 분해사시도,3 is an exploded perspective view of a haptic providing apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 햅틱제공장치의 사시도,4 is a perspective view of a haptic providing apparatus according to the present invention,
도 5a는 도 2의 햅틱모듈을 손가락으로 누르는 경우로 작동유체에 열이 공급되지 않는 때의 동작상태 단면도,5A is a cross-sectional view of an operating state when heat is not supplied to the working fluid when the haptic module of FIG. 2 is pressed with a finger;
도 5b는 도 2의 햅틱모듈을 손가락으로 누르는 경우로 작동유체에 열이 공급되는 때의 동작상태 단면도,Figure 5b is a cross-sectional view of the operating state when the heat is supplied to the working fluid in the case of pressing the haptic module of Figure 2 with a finger,
도 6은 본 발명에 따른 작동유체를 이용한 패시브 햅틱모듈의 제어방법에 따른 흐름도,6 is a flowchart according to a control method of a passive haptic module using a working fluid according to the present invention;
도 7은 도 4의 햅틱제공장치에 플렉서블 디스플레이가 구비된 상태를 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a state where a flexible display is provided in the haptic providing device of FIG. 4.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 손가락1: finger
100: 햅틱모듈100: haptic module
110: 챔버부110: chamber portion
120: 작동유체120: working fluid
130: 부피수용막130: volumetric membrane
140: 히터부140: heater unit
150: 부피유지판150: bulkhead
155: 천공된 영역155: perforated area
160: 지지판160: support plate
165: 수용영역165: receiving area
190: 하부지지부190: lower support part
210: 하우징210: housing
212: 외부연결단자212: external connection terminal
220: 단열부220: heat insulation
300: 플렉서블 디스플레이300: flexible display
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