KR101004259B1 - 진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법 - Google Patents

진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자에게 촉감각을 유발하여 직관적으로 정보전달을 하는 진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치는, 사용자의 손과 접촉하는 진동접촉판, 상기 진동접촉판의 하부에 부착되며, 파워의 공급량에 따라 상이한 진동 세기로 진동하는 복수의 진동모듈, 및 상기 진동모듈의 일단에 결합하여 상기 진동모듈을 지지하며, 상기 진동모듈의 진동을 흡수하는 복수의 진동흡수링크를 포함한다.

Description

진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법{VIBROTACTILE DEVICE AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 사용자에게 촉감각을 유발하여 직관적으로 정보전달을 하는 진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 손으로 쥘 수 있는 손잡이 형태의 기구에 진동모듈을 설치하여 공간 방향감 또는 위치감을 표현할 수 있는 진동촉각장치, 및 상기 장치를 이용하여 사용자에게 진동 자극을 부여함으로써 공간 방향 및 위치 정보를 전달하는 방법에 관한 것이다.
진동을 사용하여 촉감각을 전달하는 방법은 다양한 입력장치에서 직관적으로 정보를 전달하는 방법으로 이용되어 왔다.
예를 들어, 게임조종장치의 경우, 조종장치의 내부에 진동을 발생시킬 수 있는 편심모터를 장착하고, 자동차 게임 중의 충돌발생, 또는 격투기 게임 중의 아바타의 피격과 같은 다양한 상황에서 진동 자극을 사용자에게 제공한다. 이에 따라, 사용자는 프로그램의 구동에 따른 게임 내 위기 상황을 직관적으로 감지할 수 있다.
핸드폰의 경우, 진동 촉감을 이용하여, 진동을 통해 수신음을 대신하거나, 버튼의 조작 및 배터리 부족과 같은 기기 상황을 직관적으로 표현한다. 최근에는 여러 개의 진동모터를 사용하여 진동의 패턴을 다양하게 구성함으로써, 진동촉감을 세분화하려는 시도가 이루어지고 있다.
가상환경과 상호작용하기 위한 햅틱 장갑에 있어서, 사용자는 햅틱 장갑을 착용하고 손의 움직임을 통해 가상환경의 아바타를 조종할 수 있다. 또한, 햅틱 장갑의 손가락 및 손바닥 부분에 설치된 진동장치가 다양한 상황에 따라 적절히 작동함으로써 사용자에게 더 큰 몰입감을 제공한다.
상기한 종래의 진동 방법은 사용자의 손에 진동촉감을 전달함에 있어서, 진동으로 자극하는 부위를 구분하지 않는 기존 장치구성 방법의 한계로 인해, 정보를 전달하기 위한 진동패턴의 종류가 제한될 뿐만 아니라, 공간적인 위치 또는 방향과 같은 고차원 정보를 표현하기 어렵다는 문제점이 있었다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치는, 사용자의 손과 접촉하는 진동접촉판; 상기 진동접촉판의 하부에 부착되며, 파워의 공급량에 따라 상이한 진동 세기로 진동하는 복수의 진동모듈; 및 상기 진동모듈의 일단에 결합하여 상기 진동모듈을 지지하며, 상기 진동모듈의 진동을 흡수하는 복수의 진동흡수링크를 포함한다.
상기 진동접촉판은 복수의 단편의 결합으로 이루어질 수 있다.
상기 진동촉각장치는, 복수의 진동흡수링크와 연결되어, 상기 각 진동모듈의 위치를 유지시키며, 상기 진동흡수링크를 통해 내측으로 전달되는 진동을 흡수하는 중앙프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 진동촉각장치는, 진동을 발생시키고자 하는 상기 진동접촉판 상의 목표표면좌표를 산출하고, 상기 목표표면좌표와 상기 각 진동모듈 간의 거리값을 연산하며, 상기 연산된 거리값에 기반하여 상기 각 진동모듈로 배분되는 파워의 공급량을 제어하는 진동제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 진동제어기는, 상기 각 진동모듈로 분배되는 파워의 양을 연산하여 PWM명령 또는 전압명령을 출력하는 제어기; 및 상기 PWM명령 또는 전압명령을 구동전압으로 변환하여 모터를 구동하는 앰프를 포함할 수 있다.
상기 진동촉각장치는, 상기 진동흡수링크와 진동흡수링크 사이에 결합하여, 상기 진동흡수링크의 위치를 유지시키는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
상기 진동모듈은 편심모터 또는 직선형 압전 액추에이터로 구성될 수 있다.
상기 진동흡수링크는 스프링 또는 스펀지로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치를 이용한 진동 방법은, 진동모듈을 구비한 진동촉각장치를 이용하여 진동을 발생시키는 방법으로서, (a) 프로그램의 구동 상황에 따라 사용자에게 전달할 방향 및 위치 정보에 관한 명령을 출력하는 단계; (b) 상기 사용자에게 전달할 방향 및 위치 정보를 진동촉각장치의 목표표면좌표로 환산하는 단계; 및 (c) 상기 목표표면좌표와 일치하는 진동모듈을 구동시키며, 상기 목표표면좌표와 일치하는 진동모듈이 없는 경우, 상기 목표표면좌표에 근접한 복수의 진동모듈을 구동시키는 단계를 포함한다.
상기 (c) 단계는, (c1) 상기 목표표면좌표와 근접한 복수의 진동모듈을 선택하는 단계; (c2) 상기 목표표면좌표와 상기 각 진동모듈과의 거리를 산출하는 단계; (c3) 상기 거리에 관한 산출 결과에 따라 각 진동모듈에 파워를 분배하는 단계; 및 (c4) 상기 파워에 상응하는 진동 세기로 각 진동모듈을 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 진동촉각장치를 A-A 선을 따라 절취한 일부 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 진동촉각장치를 이용하여 공간 방향성을 표현하는 개략적인 방법을 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동촉각장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 진동촉각장치를 이용하여, 1자유도 위치 정보를 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 10은 임의의 위치에서 발생한 진동의 거리에 따른 진동 세기의 변화를 도시한 그래프들이다.
도 11 및 12는 양자화된 위치에 설치된 진동모듈의 진동 세기 조합으로 진동모듈 사이의 임의적 위치를 표현하는 방법을 도시한 그래프들이다.
도 13은 본 발명에 따른 진동촉각장치를 이용하여, 2자유도 위치 정보를 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치를 이용한 진동 방법의 순 서도이다.
[실시예]
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 진동촉각장치 및 이를 이용한 진동 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 진동촉각장치를 A-A 선을 따라 절취한 일부 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 진동촉각장치(100)는 진동접촉판(110), 진동모듈(120) 및 진동흡수링크(130)를 포함한다. 선택적으로, 중앙프레임(140) 및/또는 진동제어기(미도시)를 더 포함한다.
진동접촉판(110)은 사용자의 손(300)이 접촉하는 표면을 가지며, 도 1에 도시한 바와 같이 구형 형상으로 구성될 수 있다. 진동접촉판(110)은 단일 부분으로 구성될 수 있으며, 복수의 단편(piece)이 결합하여 구성될 수 있다. 상기 단편의 형상은 특별히 제한적이지 않으며, 예를 들어, 오각형 내지 육각형이 될 수 있다.
상기 복수의 단편이 연결되어 이루어지는 진동접촉판(110)의 표면은 사용자가 용이하게 잡을 수 있도록 구성하며, 그 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 막대기형, 타원체, 육면체 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
진동접촉판(110)의 표면을 구형으로 구성하는 경우, 사용자가 잡고 조작하기 편하도록, 그 직경은 대략 80mm 정도가 될 수 있다.
복수의 진동모듈(120)은 진동접촉판(110)의 하부에 부착되며, 파워의 공급량 에 따라 상이한 진동 세기로 진동한다. 진동모듈(120)은 파워의 공급에 따라 진동하며, 상기 진동이 진동접촉판(110)으로 전달되어, 사용자가 촉감으로 감지할 수 있다. 진동모듈(120)은, 예를 들어, 편심모터 또는 직선형 압전 액추에이터로 구성될 수 있다. 특정 진동모듈(120)이 진동하는 경우, 사용자는 진동자극의 위치를 감지하여 공간 방향 또는 위치 정보를 파악할 수 있게 된다.
진동흡수링크(130)는 진동모듈(120)의 일단에 결합하여 진동모듈(120)을 지지하며, 진동모듈(120)로부터 전달되는 진동을 흡수한다. 각 진동모듈(120)이 개별적으로 구동하는 경우, 사용자가 다른 위치에서 진동하는 진동모듈(120)과 혼동하지 않고, 구동하고 있는 진동모듈(120)의 위치만을 구분하여 인지하기 위해서는, 구동하고 있는 진동모듈(120)의 진동이 다른 위치의 진동모듈(120) 방향으로 전달되지 않아야 한다.
진동흡수링크(130)는 진동모듈(120)에서 발생한 진동이 사용자의 신체방향(d1)으로 전달되도록 하며, 내측방향(d2)으로 전달되는 진동을 흡수하여, 진동이 내측방향(d2)으로 전달되는 것을 최소화시킨다. 진동흡수링크(130)는 예를 들어, 스프링 또는 스펀지로 구성될 수 있다.
중앙프레임(140)은 진동모듈(120)과 대향하는 위치에서 복수의 진동흡수링크(130)와 연결되며, 진동흡수링크(130)를 통해 전달되는 진동을 흡수한다. 특정 진동모듈(120)에서 발생하여 내측방향(d2)으로 진행하는 진동을 진동흡수링크(130)가 상당량 완화하지만, 잔존하는 여진이 인접한 진동모듈(120)과 진동접촉판(110)의 단편에 영향을 미칠 가능성이 여전히 존재한다.
중앙프레임(140)은 진동흡수링크(130)를 통해 전달되는 미소한 진동을 다시 한번 흡수함으로써, 인접한 진동흡수링크(130)로 진동이 전달되는 것을 차단한다. 따라서, 구동하는 진동모듈(120)과 구동하지 않는 진동모듈(120) 사이의 간섭이 최소화되어, 진동자극의 위치가 혼동되거나 불명확해지는 현상이 방지된다.
진동제어기(미도시)는 진동을 발생시키고자 하는 진동접촉판(110) 상의 목표표면좌표를 산출하고, 상기 목표표면좌표와 각 진동모듈(120) 간의 거리값을 연산하며, 상기 연산된 거리값에 기반하여 각 진동모듈(120)로 배분되는 파워의 공급량을 제어한다. 진동제어기에서 상기 거리값을 산출하는 과정 등은 후술하기로 한다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 진동촉각장치(100)는 입력장치(200)와 결합하거나, 입력장치(200)와 일체로 구성될 수 있다. 입력장치(200)는 프로그램 구동 시 명령 신호를 입력하는 장치로서, 게임조종기, 마우스, 키보드 등으로 구성된다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 진동촉장치를 이용하여 공간 방향성을 표현하는 개략적인 방법을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 구형의 진동촉각장치(100)에 90도 간격으로 6개의 진동모듈(120)을 배치한다. 여기서, 사용자가 손(300)으로 쥐고 있는 진동촉각장치(100)에서 엄지손가락 방향을 x, 손목 방향을 y, 손등방향을 z로 정의할 때, 진동촉각장치(100)에 설치된 진동모듈(120) 중에서 각 방향에 해당하는 진동모듈(120)을 작동시킴에 따라 사용자는 손 안쪽에서 해당 방향의 자극을 감지할 수 있다.
도 4 내지 6은 진동모듈(120)이 구동함에 따라 각각 x 방향, y 방향 및 z 방 향으로 진동이 전달되는 것을 도시한다. 이에 따라, 사용자는 각 축 방향에 해당하는 공간 방향 정보 또는 각 구면 상의 위치에 해당하는 공간 위치 정보를 인지할 수 있다.
상기 실시예에서는, 진동모듈(120)에 해당하는 6개의 방향정보를 표현하는 방법을 설명하였으나, 더 많은 수의 진동모듈(120)을 설치하여, 더 많은 위치 정보를 진동으로 전달할 수 있다.
한편, 각 진동모듈(120)의 진동 세기를 적절히 조절하여 조합함으로써, 진동모듈(120)의 개수보다 많은 방향 또는 위치를 표현할 수도 있다. 상기 인접한 진동모듈(120)에 인가되는 파워를 적절히 조절 및 조합하여, 진동모듈(120) 간의 인접한 영역에 해당하는 임의의 공간 위치 정보를 표현하는 방법은 후술하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동촉각장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 진동촉각장치는 입력장치(270)와 일체로 구성되며, 진동접촉판(210), 진동모듈(220), 진동흡수링크(230), 중앙프레임(240), 지지부재(250), 입력핸들(260) 및 진동제어기(미도시)를 포함한다.
일반적으로, 진동모듈(220)을 많이 설치할수록 더 다양한 위치를 표현할 수 있으나, 공간 상의 제약과 비용 문제로 인해 진동모듈(220)의 사용 개수는 제한된다. 본 발명의 일 실시예에서, 진동촉각장치의 직경을 대략 80mm 내외로 구성하는 경우, 진동모듈(220)의 간격을 대략 25mm 내외로 배치하면, 진동 위치의 효과적인 표현이 가능하다.
진동모듈(220)이 진동하면, 진동은 진동접촉판(210)을 통해 사용자의 손으로 전달되며, 내측으로 진행하는 진동은 진동흡수링크(230)가 완화한다. 그러나, 지속적인 진동의 발생은 진동흡수링크(230)의 진동흡수력을 약화시킬 수 있으며, 진동의 흡수과정에서 진동흡수링크(230)의 위치가 변경될 수 있다. 진동흡수링크(230)의 위치가 변경되면, 진동접촉판(210)의 표면을 변형시킬 수 있으며, 잘못된 신호의 입력을 유발할 수 있다.
지지부재(250)는, 진동흡수링크(230)와 진동흡수링크(230) 사이에 결합하여, 진동흡수링크(230)의 위치를 유지시킨다. 이에 따라, 진동흡수링크(230)의 위치 변경, 진동접촉판(210)의 표면 변형, 잘못된 신호의 입력 등이 방지될 수 있다.
입력핸들(260)은 진동촉각장치의 조작에 따른 물리적 위치 변경을 전기적 신호로 변환하여, 입력장치(270)로 전달하며, 입력장치(270)는 상기 전기적 신호를 프로그램 구동의 입력 신호로 사용한다.
진동제어기(미도시)는 구체적으로, 제어기 및 앰프로 구성될 수 있다.
상기 제어기는 각 진동모듈(220)로 분배되는 파워의 양을 연산하여 PWM(pulse width modulation)명령 또는 전압 명령으로 출력한다.
상기 앰프는 상기 PWM명령 또는 전압명령을 구동전압으로 변환하여 모터를 구동시킨다. 이어서, 상기 모터의 구동에 따라 진동모듈(220)이 진동하게 된다.
상기 과정에서, 예를 들어, 10개의 상이한 진동 자극을 제공하도록 PWM파워가 10 단계로 구분될 수 있다. 상기 제어기는 1msec의 샘플링 간격으로 PWM명령을 업데이트할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 진동촉각장치를 이용하여, 1자유도 위치 정보를 표현 하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 직선형으로 배치된 프레임(340)에 진동흡수링크(330)를 일정한 간격으로 설치하고, 그 상부에 사용자의 신체와 접촉하는 진동접촉판(310)과 진동을 발생시키는 진동모듈(320)을 부착한다.
사용자는 손가락을 진동접촉판(310)에 접촉하여 진동 자극을 감지할 수 있다. 즉, 각 진동모듈(320)에서 진동이 발생하면, 사용자는 진동의 위치를 파악하여 구동되고 있는 프로그램 상에서 위치 정보를 파악할 수 있다.
도 8에서, 진동모듈(320)에서 발생한 진동의 위치는 각각의 진동모듈(320)이 설치된 1자유도 위치, 즉, 0, 1, 2, 3에 해당하는 단속적인 위치를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 왼쪽의 첫번째 진동모듈(320)이 작동하여 검지에서 진동이 느껴지는 경우에 사용자는 직관적으로 0의 위치 정보를 인지할 수 있다. 동일한 방법으로, 왼쪽에서 3번째 진동모듈(320)로 약지에 진동을 자극하여, 사용자는 2에 해당하는 위치정보를 인지할 수 있다.
상기에서는, 4개의 진동모듈(320)을 사용하여 1자유도 직선 위치에 대한 양자화된 4개의 위치를 표현하는 방법을 설명하였다. 이하에서는, 상기 방법을 확장하여 1자유도 직선위치에 대해 진동모듈(320)의 개수보다 많은 위치를 표현하는 방법을 설명하기로 한다.
도 9 및 10은 임의의 위치에서 발생한 진동의 거리에 따른 진동 세기의 변화를 도시한 그래프들이다.
도 9 및 10을 참조하면, 특정 위치(Xa)에서 발생한 진동의 세기(Va)는 거리에 따라 지수적으로 감소한다. 이는, 일반적으로 진동자극 위치에 대한 사람의 인지능력이 지수적으로 감소하는 것과 관련이 있다. 따라서, 만약 1과 2 사이의 임의의 위치에 진동모듈(320)이 설치되는 경우, 여기서 발생한 진동자극은 거리에 따라 감소하게 되며, 사용자가 인지하는 자극의 크기는 지수적으로 감소하는 것으로 모델링 할 수 있다. 특정 위치(Xa)에서의 진동에 대해 사용자가 감지할 수 있는 최대 거리를 r로 정의하여 수식으로 정리하면 다음과 같다.
[수학식 1]
Figure 112009028998830-pct00001
여기서, Va 는 Xa 위치에 발생한 진동 세기이며, Ip,i 는 사용자가 각 위치에서 인지하는 진동 세기를 나타낸다.
예를 들어, 사용자의 손가락이 Xt2와 Xt3 위치에서 접촉하는 경우, Xt2와 Xt3 사이의 임의적인 위치(Xa)에서 발생한 진동의 세기는 거리(d2, d3)에 따라 감쇠되어 각각 S2, S3 만큼의 크기로 감지된다. 상기 감소된 진동세기를 일반적인 수식으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure 112009028998830-pct00002
도 11 및 12는 양자화된 위치에 설치된 진동모듈의 진동 세기 조합으로 진동모듈 사이의 임의적 위치를 표현하는 방법을 도시한 그래프들이다.
도 11 및 12를 참조하면, 임의적 위치의 진동을 표현하기 위해, 거리에 따라 감지되는 진동 세기를 고려한다. 본 실시예에서의 양자화된 4개의 고정된 위치에 진동모듈(320)을 설치하는 경우, 각 진동 모듈(320)의 진동 세기를 조절하여, 각 진동모듈(320) 사이의 임의의 위치를 표현할 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 표현하고자 하는 임의의 위치(Xd)가 진동모듈이 설치된 Xt2, Xt3 사이에 위치하는 경우, 각각의 위치에서 V2, V3의 세기로 진동을 발생시키면, 도 12에 도시한 바와 같이 사용자는 Xd 에서 발생한 진동 세기(Sa)와 유사한 자극을 얻게 된다. 이와 같은 방법을 사용하여, 진동모듈(320)에 인가되는 파워를 적절히 조절하게 되면, 진동모듈(320)이 위치하지 않는 임의의 위치에 대한 정보를 표현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 진동촉각장치(100)를 이용하여, 1자유도에 대해 각 진동모듈(320)의 진동 세기를 조합하여, 임의의 위치 정보를 표현하는 방법을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 진동촉각장치(100)는 1자유도 뿐만 아니라 더 높은 자유 도에 대해서도 동일한 방식으로 확장될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 진동촉각장치를 이용하여, 2자유도 위치 정보를 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 진동모듈(120)은 구면 상의 양자화된 위치에 배치된다. 설명을 위한 하나의 예로써, 진동모듈(120)은 북극에 1개, 그 하위 위도의 원주 둘레에 4개, 보다 낮은 위도의 원주 둘레에 8개가 배치된다. 2자유도 위치 정보 또는 방향 정보는 구면좌표계를 활용하여 경도(λ)와 위도(δ)로 정의할 수 있다.
도 13에서 진동모듈(120)이 설치된 각 방향은 경도(λ)와 위도(δ)의 자유도를 활용하여, 표현할 수 있으며, 이는 2자유도 구면 상의 위치정보(Xi)로 변환이 가능하고, 이를 직교좌표계로 나타내면 다음과 같다.
[수학식 3]
Figure 112009028998830-pct00003
구면 상에 배치된 진동모듈 사이의 임의의 위치(Xa)에서 발생하는 진동 세기(Va)와 유사한 자극을 유발하기 위해서, 근접한 제1, 2, 3 진동모듈의 진동 세기(S1, S2, S3)를 조합한다. 먼저 각 진동모듈(120)의 구면 상의 위치와 표현하고자 하는 임의의 위치 사이의 거리를 계산하기 위해, 다음 식에 따라 각 방향 벡터의 사이각(α)을 구한다.
[수학식 4]
Figure 112009028998830-pct00004
각 방향벡터의 사이각(α)을 알고, 구면상의 제1 진동모듈의 위치를 (λ1,δ1), 구면상의 제2 진동모듈의 위치를 (λ2,δ2), 구면상의 제3 진동모듈의 위치를 (λ3,δ3), 구면상의 임의의 위치(Xa)를 (λa,δa)과 같이 경도와 위도로 각각 나타내었을 때, 구면상에서 각 지점을 연결하는 호의 길이(d)는 다음과 같은 수식으로 구할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112009028998830-pct00005
여기서, d1a 는 제1 진동모듈과 임의의 위치(Xa) 간의 거리이며, d2a 는 제2 진동모듈과 임의의 위치(Xa) 간의 거리이다. 또한, d3a 는 제3 진동모듈과 임의의 위치(Xa) 간의 거리이다.
구면 상에서 각각의 위치의 거리를 구하게 되면, 도 11 및 12를 참조하여 설명한 1자유도에서와 유사한 방법으로, 각 거리에 따라 감쇠된 진동 세기(S1, S2, S3)를 조합한 진동 세기(Va)를 사용자에게 제공한다. 이에 따라, 사용자는 목표한 진동 위치(Xa)를 진동촉감을 통해 감지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동촉각장치를 이용한 진동 방법의 순서도이다.
도 14를 참조하면, 우선, 진동촉각장치(100)는 입력장치(200)와 결합하거나, 일체로 구성되며, 입력장치(200)와 연계되어 구동되는 프로그램에 사용자의 손 위치 정보가 입력된다(S410). 이어서, 상기 손 위치 정보를 바탕으로 입력된 정보에 상응하는 작업이 프로그램 상에서 수행된다(S420).
계속하여, 프로그램 진행 중, 프로그램의 구동 상황에 따라 사용자에게 전달할 방향 및 위치 정보 명령이 출력된다(S430).
이어서, 전술한 진동제어기는 상기 정보 명령을 전달받아서 진동촉각장치(100)의 목표표면좌표로 환산한다(S440). 진동제어기는 목표표면좌표와 일치하는 진동모듈(120)이 있는 경우, 해당하는 진동모듈(120)을 구동시키는 명령을 출력한다. 한편, 목표표면좌표와 일치하는 위치의 진동모듈(120)이 없는 경우, 진동제어기는 근접한 거리에 있는 복수의 진동모듈(120)을 선택하여(S450), 목표표면좌표에서 각 진동모듈(120)까지의 거리값을 산출한다.
이어서, 상기 거리값을 기반으로 각 진동모듈(120)로 인가되는 파워의 공급량을 배분하며(S460), 파워에 상응하는 진동 세기로 각 진동모듈(120)을 구동시킨다(S470). 진동모듈(120)의 진동에 의해, 사용자는 손 안에서 감지된 진동자극의 부위에 따라 공간 방향 및 위치 정보를 판단할 수 있게 된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 사용자의 손과 접촉하는 진동접촉판;
    상기 진동접촉판의 하부에 부착되며, 파워의 공급량에 따라 상이한 진동 세기로 진동하는 복수의 진동모듈; 및
    상기 진동모듈의 일단에 결합하여 상기 진동모듈을 지지하며, 상기 진동모듈의 진동을 흡수하는 복수의 진동흡수링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동접촉판은 복수의 단편의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 진동흡수링크와 연결되어, 상기 각 진동모듈의 위치를 유지시키며, 상기 진동흡수링크를 통해 내측으로 전달되는 진동을 흡수하는 중앙프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 진동을 발생시키고자 하는 상기 진동접촉판 상의 목표표면좌표를 산출하고, 상기 목표표면좌표와 상기 각 진동모듈 간의 거리값을 연산하며, 상기 연산된 거리값에 기반하여 상기 각 진동모듈로 배분되는 파워의 공급량을 제어하는 진동제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 진동제어기는,
    상기 각 진동모듈로 분배되는 파워의 양을 연산하여 PWM명령 또는 전압명령을 출력하는 제어기; 및
    상기 PWM명령 또는 전압명령을 구동전압으로 변환하여 모터를 구동하는 앰프를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동흡수링크와 진동흡수링크 사이에 결합하여, 상기 진동흡수링크의 위치를 유지시키는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 진동모듈은 편심모터 또는 직선형 압전 액추에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 진동흡수링크는 스프링 또는 스펀지로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치.
  9. 진동모듈을 구비한 진동촉각장치를 이용하여, 진동을 발생시키는 방법으로서,
    (a) 프로그램의 구동 상황에 따라 사용자에게 전달할 방향 및 위치 정보에 관한 명령을 출력하는 단계;
    (b) 상기 사용자에게 전달할 방향 및 위치 정보를 진동촉각장치의 목표표면좌표로 환산하는 단계; 및
    (c) 상기 목표표면좌표와 일치하는 진동모듈을 구동시키며, 상기 목표표면좌표와 일치하는 진동모듈이 없는 경우, 상기 목표표면좌표에 근접한 복수의 진동모듈을 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치를 이용한 진동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 목표표면좌표와 근접한 복수의 진동모듈을 선택하는 단계;
    (c2) 상기 목표표면좌표와 상기 각 진동모듈과의 거리를 산출하는 단계;
    (c3) 상기 거리에 관한 산출 결과에 따라 각 진동모듈에 파워를 분배하는 단계; 및
    (c4) 상기 파워에 상응하는 진동 세기로 각 진동모듈을 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각장치를 이용한 진동 방법.
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