KR101004816B1

KR101004816B1 - 반복적인 스프링 패턴을 가진 촉각 디스플레이용 고정바

Info

Publication number: KR101004816B1
Application number: KR1020090079720A
Authority: KR
Inventors: 이정열
Original assignee: 이정열
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-12-28

Abstract

통상의 스캔방식 촉각 디스플레이는 돌출시 촉각이 느껴지도록 상하로 움직일 수 있는 핀(100), 핀(100)의 운동이 상하방향으로 국한되도록 고정하는 한 개 이상의 가이드판(180), 핀(100) 하부(110)에 대해 직각방향으로 왕복운동 할 수 있으면서 그 위치에 따라 핀(100)을 고정시키거나, 혹은 핀(100)을 놓아 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 탄성재(140)가 접착된 고정바(120)로 구성된다.

본 발명은 스캔방식 촉각 디스플레이의 고정바(120)에 관한 것으로 고정바의 탄성재(140) 부분이 판스프링 (141)으로 구성된 경우와 와이어 스프링 (141)으로

구성된 경우를 제안하고 있는데, 판스프링 (141)으로 구성된 경우는 핀(100) 간격에 맞춰 식각되고, 핀(100)과의 접촉 면이 스프링 (141) 시트와 평행이 되도록 변형된 판스프링 (141) 어레이를 포함하는 스프링 (141) 시트 탄성재(140)와 이 탄성재가 부착될 구조재(130)으로 구성된다.

한편, 와이어 스프링 (141)으로 구성된 경우는 핀(100) 간격에 맞춰 식각된 T홈(131)을 포함하는 구조재(130), 이 T홈(131)을 와이어 고정홈(131)으로 삼아 8자 모양으로 부착된 와이어 스프링 (141) 탄성재(140)로 구성된다.

촉각디스플레이

Description

반복적인 스프링 패턴을 가진 촉각 디스플레이용 고정바 {Tactile display holding bar with repetitive spring patterns}

점자 디스플레이, 그래픽 촉각 디스플레이, 극소형 구동기

시각장애인의 보행을 돕기위한 도구로서 가장 흔하게 사용되는 것이 흰지팡이다. 이 지팡이는 지형지물을 직접 촉각을 통해 확인하여 장애물이나 위험물을 피하여 보행하기 위해 사용된다. 그렇지만 이 지팡이로는 직접 두드릴 수 있는 1m 내외의 지형지물만 확인할 수 있을 뿐이고 좀 더 먼거리에 있어 촉각을 통한 확인이 어려운 장애물을 미리 파악하여 다른 경로를 선택하는 등의 대응이 불가능하다. 이런 고수준의 보행을 위해서는 원거리 탐색이 가능한 시각 보조장치가 있어야 한다.

그러나, 이런 시각장애인 시각 보조장치를 상용화하는 작업은 더디기만 하다. 핵심 원인은 시각을 촉각으로 보완해주어야 한다는 장치 자체의 문제에서 출발한다. 촉각으로 알려주기 위해서는 힘을 전달할 수 있는 구동기가 필요한데, 원거리 시각을 보완해줄 수 있을 정도의, 최소 수백개에서 많게는 수만개에 이르는 극소 구동기를 구비하기 위해서는 엄청난 비용이 들어간다.

구동기의 수를 줄이기 위해서는 스캔 방식으로 구성하여 핀 구동기가 움직이면서 특정 위치의 핀을 제어하는 방법을 사용해야 하는데, 여기서 중요한 설계 포인트는 핀(100) 구동기가 지나간 뒤 핀이 지정된 위치를 유지할 수 있어야 한다는 것이다. 기존의 특허 (US6700553) 에서는 핀 하부가 있는 핀과 탄성 고정바를 사용하고 있는데 핀에 ON (ON은 핀이 돌출된 상태, OFF는 핀이 들어간 상태) 정보를 표시하기 위해서 핀을 밀어 올리면 이때 탄성 고정바가 순간적으로 수축하며서 핀 하부를 지난 후 홈에 자리를 잡으면서 정보를 유지하게 된다. 만약 고정바를 공유하는 인접핀이 동시에 ON 되는 경우에는 두개핀의 핀 하부 부분이 동시에 고정바를 통과하게 되어 고정바 마모가 심하고 구동기의 출력이 높아야 한다. 또한, 핀을 ON 시킨 후 개별적으로 OFF 시킬 방법이 없으므로 디스플레이 전체를 한번에 OFF 시키는 OFF용 판을 따로 설치하여 구동시키고 있는데, 이런 경우 표시효율이 낮아지는데 비해 OFF판 등 추가적인 부품 소요로 제조 원가는 높아진다. 예를 들어 중앙의 핀의 경우 사용시간의 50%만 제대로 된 정보를 표시하고 나머지 시간은 OFF 상태로 유지되고 있다.

본 특허에서는 이런 시각 보조장치에 사용될 수 있을 정도로 경제적으로 구축 가능하고 휴대하기 용이한 촉각 디스플레이를 만들기 위한 구동바를 소개한다.

스캔방식의 촉각 디스플레이의 구동바에 있어서 구동바의 탄성재가 핀과의 마찰이 계속되는 상황에서 고무 등의 재료를 탄성재로 채택시 핀과의 작용력을 제어하기 어렵고 고무 등이 뜯어지거나 마모의 가능성이 많기 때문에 탄성재의 재료로는 약점이 많은 편이다. 이에 비해 금속 재질을 사용하는 경우 이런 문제는 해결된다. 다만, 복잡한 형태의 금속 가공에 따른 제조단가가 부담되지 않고, 구조재와 탄성재의 정렬이 용이하도록 설계되어야 한다.

구동바의 구조재의 상단 혹은 하단 혹은 양단의 끝 부분에 T형태의 홈을 식각하는 경우 한개의 경로로 절단 장비를 움직여서 한번에 절단 가능하므로 와이어커팅, 레이저커팅 등에서 가공비 부담이 줄어들게 된다. 또한 이 홈에 와이어를 설치하는 경우 와이어를 끊거나 추가의 접착 프로세스 없이 8자 모양의 와이어 스프링을 설치할 수 있다.

내마모성 등 고정바의 기능면에서 고무를 사용하는 경우 보다 안정적이다. 핀과 스프링 간의 힘을 조정하기 위해서 판스프링의 형태나 크기를 변화시키거나 와이어의 장력 및 설치 갯수를 조정하면 된다.

돌출시 촉각이 느껴지도록 상하로 움직일 수 있는 핀(100), 핀(100)의 운동 이 상하방향으로 국한되도록 고정하는 한개 이상의 가이드판(180), 핀(100) 하부(110)에 대해 직각방향으로 왕복운동 할 수 있으면서 표면에 탄성재(140)가 양면에 부착되어 돌출부(121)에서 핀(100)을 잡아 고정시키고, 함몰부(122)에서 핀(100)을 놓아 핀(100)이 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 반복적인 돌출, 함몰 패턴을 가진 고정바(120)를 가진 촉각 디스플레이가 있다면 임의의 형태의 이미지를 수동으로 촉각 디스플레이에 표현할 수 있다. (도2, 도3)

고정바(120)의 방향을 Y, 이와 직각 방향을 X라고 부른다면, X 방향으로 M개, Y 방향으로 N개인 M*N개의 핀(100)으로 구성된 촉각 디스플레이에 있어서 고정바(120)상의 돌출부의 개수는 N개가 된다. 고정바(120)의 개수는 M+1개 이상으로 핀(100)과 핀(100) 사이에 하나씩 들어갈 수 있도록 배치하여야 한다. 모든 핀(100)은 2개의 고정바(120)과 대응되도록 되어 있다.

전술한 수동형 촉각 디스플레이에 임의의 이미지를 표현하기 위해서는 고정바(120)의 설치방향(Y) 과 평행인 핀(100) 1개 라인을 바꾸고, 그 다음 다른 1개 라인을 바꾸고 하는 방식을 반복하여 디스플레이 화면 전체를 바꾸게 된다.

선택된 라인의 핀(100)들과 접촉하고 있는 두개의 고정바(120)를 핀(100) 간격의 반 정도만 같은 방향 혹은 반대방향으로 움직여 각 핀(100)이 고정바(120)의 함몰부(122)에 오도록 만들면 핀(100)이 자유롭게 움직일 수 있다. 이때 나타내고자 하는 모양대로 핀(100)을 ON, OFF 시킨 후 위의 두개의 고정바(120)를 아까와는 반대방향으로 핀(100) 간격의 반 정도 다시 움직이면 탄성재(140)료로 만들어진 고정바(120)의 돌출부(121)가 변형을 하면서 핀(100) 하부(110)와 결합되어 해당 라 인의 핀(100)의 정보가 변경되지 않도록 고정할 수 있다. 이와 같은 방식으로 수동으로 어떤 모양이든 촉각 디스플레이에 표현할 수 있다.

위와 같은 통상의 스캔방식 촉각 디스플레이에서 핀(100)을 구속하거나 자유롭게하는 고정바는 대단히 중요한 부품이다.

고정바를 이루는 구조재(130)와 탄성재(140)간에는 상호 조립시 정렬이 용이해야 하고, 조립된 후 서로 분리되지 않아야 하고, 제조단가가 낮아야 하고, 사용 수명도 길어야 한다. 기존의 고무 탄성재(140)로는 이런 특성을 가지기가 어려워 금속재질로 탄성재(140)를 만들어 이를 구조재(130)에 부착하는 것이 이 특허의 주된 내용이다. (도3 고무 탄성재 참조)

먼저 판스프링 (141)을 차용하는 안은, 도4의 A와 같이 한개의 핀(100)에 한개 이상의 판스프링 (141)이 대응되도록 ㄷ자 모양의 스프링 (141) 어레이를 식각 후 변형시켜 만든 탄성재(140) 두개를 구조재(130)의 양면에 대칭으로 장착하는 안이다. 이 안은 구조재(130)에 부착되는 두개 탄성재(140)간의 정렬을 고려해서 부착해야 한다는 문제가 있다. 그리고, 조그만 판스프링 (141)의 핀(100) 접촉부가 구조재(130)와 평행이 되지 않으면 핀(100) 고정 위치에서 핀(100)에 의해 고정바에 가해지는 힘에 의해서 핀(100) 고정이 자동으로 풀릴 가능성이 크므로 평행이 되도록 해야한다.

판스프링 (141)을 차용하는 또 다른 안은 도4의 B와 같이 양면에 부착될 탄성재(140)를 따로 만들지 않고 한 개의 금속 시트로 만드는 방법이다. 이 경우 탄 성재(140)간 정렬은 자동으로 이뤄지므로 두개의 탄성재(140)를 각각 부착하는 안 보다는 우수하다. 다만 탄성재(140)를 추가로 변형시켜 구조재(130)와 들어맞도록 해야 하니 추가 작업이 필요하다. 판스프링 (141)의 핀(100)과 접촉면의 평행문제는 동일하게 남아 있게 된다.

이런 판스프링 (141)은 필요에 따라 핀(100)당 1개가 대응되도록 만들수도 있고, 핀(100)당 2개 이상이 대응되도록 만들수도 있다.

도5의 A와 같이 구조재(130)에 구멍(131)과 구멍(131)사이에 한개의 핀(100)이 대응되도록 스프링용 와이어(141)가 들어갈 구멍(131) 어레이를 뚫은 후 이 구멍(131)어레이에 와이어를 구조재(130)의 한면에서 끼워넣어 반대면으로 나오고, 이번엔 반대면의 다음 구멍(131)으로 들어가 다시 원래의 면으로 나오고 하는 식으로 끝까지 진행했다가 되돌아 오는 방식으로 8자 형태로 와이어 스프링 (141)을 만드는 안인데, 와이어가 구멍(131)을 통과하면서 지속적으로 마찰을 일으키므로 와이어(141)에 걸리는 장력이 커서 와이어 파손 등 부작용이 많다.

또 다른 안으로 와이어(141)를 끊지도 않고, 장착시 와이어(141) 마찰을 줄이는 도5의 B안이다. 구조재(130)에 홈(131)과 홈(131) 사이에 한개의 핀(100)이 대응되도록 스프링용 와이어가 들어갈 홈(131) 어레이가 식각되어 있고 구조재(130)의 윗쪽 혹은 아래쪽에서 이 홈(131)에 이르는 와이어 인입로(132)가 만들어져 결국 T 형태의 홈(131)이 구조재(130)에 만들어져 준비된다. 이때 T형태의 홈(131)에 와이어(141)를 T홈(131)의 인입로 (132)를 통하여 넣은 후 바로 다음 T홈(131)으로 향해서 이곳의 인입로 (132)로 넣는 방식으로 끝까지 진행했다가 되 돌아오는 방식으로 8자 형태로 와이어 스프링 (141)을 만드는 안인데, 구조재(130)에 만들어진 T홈(131)이 구조재(130) 절단시 한번에 이뤄질 수 있도록 한개의 경로안에 포함되어 있고, 와이어(141)의 마찰 없이 이 T홈(131)에 와이어 장착이 가능하므로 제작이 용이하다.

도1 : T홈에 와이어 장착한 고정바

도2 : 기본 촉각 디스플레이

도3 : 고무 탄성재 고정바

도4 : 판스프링 탄성재 고정바

도5 : 와이어 스프링 탄성재 고정바

Claims

돌출시 촉각이 느껴지도록 상하로 움직일 수 있는 핀(100), 핀(100)의 운동이 상하방향으로 국한되도록 고정하는 한 개 이상의 가이드판(180), 핀(100) 하부(110)에 대해 직각방향으로 왕복운동 할 수 있으면서 그 위치에 따라 핀(100)을 고정시키거나, 혹은 핀(100)을 놓아 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 탄성재(140)가 접착된 고정바(120)로 이루어진 통상의 스캔방식 촉각 디스플레이의 고정바(120)에 있어서 두개의 탄성재(140)가 핀(100) 한 개에 한 개 이상의 판스프링 (141)이 구비되도록 판스프링 (141) 어레이를 구비하도록 각각 식각되고 스프링 (141) 형태로 변형되어 구조재(130) 양면에 대칭으로 부착되도록 고안된 것 혹은 한개의 탄성재(140)가 핀(100) 한개에 한개 이상의 판스프링 (141)이 구비되도록 판스프링 (141) 어레이를 구비하도록 식각되고 스프링 (141) 형태로 변형된 후 구조재(130)의 양면에 한번에 부착되도록 벤딩되어 탄성재간 자동 정렬되는 것을 특징으로 하는 고정바.
돌출시 촉각이 느껴지도록 상하로 움직일 수 있는 핀(100), 핀(100)의 운동이 상하방향으로 국한되도록 고정하는 한 개 이상의 가이드판(180), 핀(100) 하부(110)에 대해 직각방향으로 왕복운동 할 수 있으면서 그 위치에 따라 핀(100)을 고정시키거나, 혹은 핀(100)을 놓아 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 탄성재(140)가 접착된 고정바(120)로 이루어진 통상의 스캔방식 촉각 디스플레이의 고정바(120)에 있어서 구조재(130)에 구멍(131)과 구멍(131)사이에 한개의 핀(100)이 대응되도록 스프링용 와이어가 들어갈 구멍(131) 어레이가 식각되어 있고 이 구멍(131)어레이에 와이어(141)를 8자 형태로 끼워넣어 만들어진 탄성재(140) 혹은 구조재(130)에 홈(131)과 홈(131) 사이에 한개의 핀(100)이 대응되도록 스프링 (141)용 와이어(141)가 들어갈 홈 어레이가 식각되어 있고 구조재(130)의 윗쪽 혹은 아래쪽에서 이 홈(131)에 이르는 와이어 인입로(132)가 식각되어 만들어진 T형태의 홈(131)에 와이어를 8자 형태로 만들어진 탄성재(140)로 끼워넣어 만들어진 탄성재를 구비한 것을 특징으로 하는 고정바.