KR101036626B1 - 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법 - Google Patents

자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 자기유변유체를 내부에 수용하는 하우징; 하우징의 상부에 구비되어 외력이 작용하는 누름판; 누름판과 연결되어 하우징 내에서 일방향으로 왕복하고 하단에 압축홈이 형성된 피스톤; 누름판과 피스톤 사이에 구비되어, 외력에 따라 이동하는 누름판에 탄성력을 제공하면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 탄성제공수단; 탄성제공수단과 연결되어, 발생된 전기적 신호를 기초로 외력의 세기를 측정하는 측정수단; 하우징 내부에 구비되어 피스톤의 왕복에 따라 압축홈에 삽출하는 요크; 및 하우징 내부에 구비되어 자기유변유체에 자기장을 인가하는 자기장인가수단;을 포함하여, 측정된 외력의 세기에 기초하여 자기유변유체의 점성을 자기장의 조절을 통해 변화시킴으로써 외력에 대한 저항력인 강성을 구현하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 탄성제공수단이 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화를 이용하여 외력의 세기를 측정함으로써 외력에 대응한 강성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
자기유변유체, 강성, 햅틱, 자기장, 인덕턴스, 힘센서, 댐퍼

Description

자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법{Stiffness Generation Apparatus Using Magnetorheological Fluid on Reaction upon External Force, Apparatus Providing Passive Haptic Feedback Using the Same, Micromini Moving Device Using the Same and Control Method}
본 발명은 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외력에 대하여 저항력인 압축저항력, 유동저항력 및 전단력이 종합적으로 작용할 수 있도록 다중 모드의 저항력을 피스톤 및 요크를 통해 구현하고 이를 자기장인가수단을 통해 조절함으로써 다양한 세기의 댐핑력 내지 강성을 구현할 수 있고, 하우징, 피스톤 및 요크를 강자성체로 형성함으로 인해 자기장인가수단에 의해 발생하는 자기장의 세기가 증대되고 자기장이 균일하게 형성됨에 따라 정밀한 제어가 가능하며, 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단이 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하고 이를 기초로 외력의 세기를 측정함으로써 외력에 대응한 강성을 구현할 수 있고, 강성구현장치의 소형화 및 저전력을 구현할 수 있으며, 누름판에 가해진 외력 에 따라 변형되는 탄성제공수단에 유도되는 인덕턴스 변화에 의한 전기적 신호와 관련한 임의의 시점을 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점으로 설정할 수 있어 다양한 사용자입력장치에 적용될 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법에 관한 것이다.
근래에는 휴대단말기의 터치스크린에 햅틱 피드백을 제공하기 위해 소형의 햅틱제공장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 손가락 끝으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다. 이러한 햅틱 피드백을 구현하기 위해 지금까지는 모터와 링크 메커니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다. 그러나 이러한 기계적인 햅틱제공장치는 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다.
이를 극복하기 위해 자기유변유체 또는 전기유변유체를 이용한 강성구현장치가 개발되었다. 그러나 이러한 유변유체의 점성변화에 따른 저항력을 통해 필요한 만큼의 강성을 구현하기 어려웠다. 그리고 많은 양의 유변유체 전체의 점성을 변화시키기 위해서는 강한 전기장이나 자기장을 필요로 하기 때문에 소형화 및 저전력 소모를 구현하는 데 있어 한계가 있었다. 또한, 종래 강성구현장치는 다양한 세기 의 외력에 대응한 저항력으로서의 강성의 구현하기 위해 별도의 힘센서가 필요했다. 이는 별도의 전력을 필요로 하고 배선이 복잡해지며 소형화 추세에 반하는 문제점이 있었다. 이러한 당면한 문제점에도 불구하고 저전력으로 큰 강성을 구현할 수 있고, 소형화가 가능하며, 힘센서가 구비된 강성구현장치의 개발은 요원한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외력에 대한 저항력인 압축저항력, 유동저항력 및 전단력이 종합적으로 작용할 수 있도록 다중 모드의 저항력을 피스톤 및 요크를 통해 구현하고 이를 자기장인가수단을 통해 조절함으로써 다양한 세기의 댐핑력 내지 강성을 구현할 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 하우징, 피스톤 및 요크를 강자성체로 형성함으로 인해 자기장인가수단에 의해 발생하는 자기장의 세기가 증대되고 자기장이 균일하게 형성됨에 따라 정밀한 제어가 가능한 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단이 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하고 이를 기초로 외력의 세기를 측정함으로써 외력에 대응한 강성을 구현할 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 별도의 힘센서를 구비하지 않고도 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 제공할 수 있게 됨에 따라 강성구현장치의 소형화에 기여할 수 있고 저전력을 구현할 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 자기장인가수단에 인가되는 전원의 제어를 통해 자기유변유체의 점성을 조절함으로써 다양한 강성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 버튼 클릭감을 구현할 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 누름판에 가해진 외력에 따라 변형되는 탄성제공수단에 유도되는 인덕턴스 변화에 의한 전기적 신호와 관련한 임의의 시점을 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점으로 설정할 수 있어 다양한 사용자입력장치에 적용될 수 있는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은, 자기유변유체를 내부에 수용하는 하우징; 하우징의 상부에 구비되어 외력이 작용하는 누름판; 누름판과 연결되어 하우징 내에서 일방향으로 왕복하고 하단에 압축홈이 형성된 피스톤; 누름판과 피스톤 사이에 구비되어, 외력에 따라 이동하는 누름판에 탄성력을 제공하면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 탄성제공수단; 탄성제공수단과 연결되어, 발생된 전기적 신호를 기초로 외력의 세기를 측정하는 측정수단; 하우징 내부에 구비되어 피스톤의 왕복에 따라 압축홈에 삽출하는 요크; 및 하우징 내부에 구비되어 자기유변유체에 자기장을 인가하는 자기장인가수단;을 포함하여, 측정된 외력의 세기에 기초하여 자기유변유체의 점성을 자기장의 조절을 통해 변화시킴으로써 외력에 대한 저항력인 강성을 구현하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 하우징은 길이방향을 기준으로 횡단면의 형상이 원형, 타원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.
또한, 피스톤의 왕복시 자기유변유체가 이동할 수 있도록 피스톤 외주면을 따라 소정간격으로 피스톤의 왕복방향과 평행하게 유동홈을 더 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 하우징, 피스톤 및 요크의 재질은 강자성체인 것을 특징으로 한다.
또한, 탄성제공수단은, 누름판의 하부에 구비되고, 나사선 모양으로 형성된 코일스프링; 코일스프링의 일측에 구비되는 단자핀; 및 누름판과 인접하는 코일스프링의 타단에 구비되어 하우징의 일단과 결합하고, 누름판과 피스톤이 상호 연결되도록 중심영역에 관통공을 구비한 덮개판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 자기장인가수단은 압축홈에 삽출하는 요크의 상단영역을 제외한 요크 하단영역의 외주면을 따라 형성된 코일로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 장치로, 외력 반응형 강성구현장치를 복수 개로 배열하여 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공하는 햅틱제공장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 햅틱제공장치는 복수 개의 외력 반응형 강성구현장치의 자기장인가수단에 제공되는 전원을 제어하기 위해 제어수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 장치로, 햅틱제공장치가 터치패드 하부에 구비되어 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공하는 사용자입력장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 장치로, 햅틱제공장치가 터치스크린 하부에 구비되어 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공하는 디스플레이장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 장치로, 외력 반응형 강성구현장치를 외부에서 가해지는 충격에 대응한 강성을 발현하는 댐퍼로 이용한 초소형 이동체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 카테고리로, 누름판에 외력이 가해져 누름판 및 피스톤이 일방향으로 이동하는 단계; 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단이 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 단계; 측정수단이 발생된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정하는 단계; 측정된 외력의 세기에 기초하여 자기장인가수단이 전원을 인가받아 자기장을 발생하는 단계; 발생된 자기장에 의하여 자기유변유체의 점성이 변화하는 단계; 및 자기유변유체의 점성변화로 인해 피스톤의 이동이 억제됨에 따라 외력에 대한 저항력인 강성이 발현되는 단계;로 이루어지는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법인 것을 특징으로 한다.
또한, 강성이 발현되는 단계의 저항력은, 탄성제공수단의 탄성력에, 피스톤의 상부 내면과 요크의 상면 사이의 압축저항력, 피스톤의 내측면과 요크의 측면 사이의 전단력과 유동저항력 및 하우징과 피스톤이 서로 인접하는 면 사이의 전단력 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 누름판의 초기 위치로의 복원속도를 조절하기 위해 자기장인가수단에 인가되는 전원을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 방법으로, 누름판에 외력이 가해져 누름판 및 피스톤이 소정깊이까지 일방향으로 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 1단계; 누름판 및 피스톤이 외력에 의해 소정깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 소정깊이에서 작용한 저항력보다 작은 크기로 일정하게 유지되는 제 2 단계; 및 누름판 및 피스톤이 외력에 의해 저항력이 일정하게 유지되는 깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 3 단계;로 이루어져, 사용자에게 버튼 클릭감의 햅틱을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 외력에 대한 저항력인 압축저항력, 유동저항력 및 전단력 이 종합적으로 작용할 수 있도록 다중 모드의 저항력을 피스톤 및 요크를 통해 구현하고 이를 자기장인가수단을 통해 조절함으로써 다양한 세기의 댐핑력 내지 강성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하우징, 피스톤 및 요크를 강자성체로 형성함으로 인해 자기장인가수단에 의해 발생하는 자기장의 세기가 증대되고 자기장이 균일하게 형성됨에 따라 정밀한 제어가 가능한 효과가 있다.
또한, 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단이 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하고 이를 기초로 외력의 세기를 측정함으로써 외력에 대응한 강성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 힘센서를 구비하지 않고도 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 제공할 수 있게 됨에 따라 강성구현장치의 소형화에 기여할 수 있고 저전력을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기장인가수단에 인가되는 전원의 제어를 통해 자기유변유체의 점성을 조절함으로써 다양한 강성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 버튼 클릭감을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 누름판에 가해진 외력에 따라 변형되는 탄성제공수단에 유도되는 인덕턴스 변화에 의한 전기적 신호와 관련한 임의의 시점을 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점으로 설정할 수 있어 다양한 사용자입력장치에 적용될 수 있는 효과가 있다.
<강성구현장치의 구성>
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)의 구성에 관하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 결합사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A' 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)는 대략적으로 하우징(10), 누름판(20), 피스톤(30), 탄성제공수단(40), 측정수단(50), 요크(60) 및 자기장인가수단(70) 등을 포함하여 이루어진다.
하우징(10)은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 몸체를 이루는 것으로, 내부에는 자기유변유체(5), 피스톤(30), 요크(60) 및 자기장인가수단(70)을 수용할 수 있는 공간이 구비된 상부가 개방된 통형상으로 제작한다. 이러한 하우징(10)은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 사용 목적 및 용도에 따라 하우징(10)의 길이방향을 기준으로 횡단면을 다양한 형상으로 변형할 수 있다. 하지만, 하우징(10)은 횡단면의 형상이 원형, 타원형 또는 다각형인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 하우징(10)의 크기를 10mm×10mm×17.5mm 이하의 작은 크기로 제작하며, 하우징(10)의 재질은 합성수지제 또는 강자성체인 철, 코발트, 니켈, 이들의 합금 등의 금속제를 사용할 수 있다.
누름판(20)은 누름판(20)과 수직인 방향의 외력이 가해지는 부재로, 하우 징(10)의 상부에 구비되어 후술할 피스톤(30)의 연결홈(32)과 연결된다. 이때, 누름판(20)은 판형상으로 제작되고 그 하부면 중심영역에는 돌출봉이 형성되어 피스톤(30)과 연결될 수 있다. 이렇게 피스톤(30)과 연결되는 누름판(20)의 형상은 외부로부터 가해지는 힘을 하우징(10) 내부에 구비된 피스톤(30)에 전달할 수 있는 형상이라면, 사용양태에 따라 어떠한 형상으로도 변형가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(30)은 하우징(10) 내의 자기장 형성으로 인한 자기유변유체(5)의 점성변화에 따른 저항력인 강성이 실질적으로 가해지는 부재로, 하우징(10)에 내삽되어 상하방향으로 왕복할 수 있는 하부가 개방된 통형상으로 제작한다. 이러한 피스톤(30)은 후술할 요크(60) 및 자기장인가수단(70)의 상부에 위치하여 요크(60)의 상단면과 측면을 덮는 형상이 된다.
이때, 피스톤(30)의 직경(또는 가로,세로)은 하우징(10)의 내경(또는 가로,세로)보다 약간 작게 형성한다. 그리고 피스톤(30)의 하부에 요크(60)가 삽출할 수 있도록 형성된 압축홈(34)의 직경(또는 가로,세로)은 요크(60)의 직경(또는 가로,세로)보다 약간 크게 형성한다. 이로 인해 자기유변유체(5)는 피스톤(30)의 내측면과 요크(60)의 측면이 인접하는 사이의 공간 및 피스톤(30)과 하우징(10)이 인접하는 사이의 공간을 드나들 수 있다.
그리고 피스톤(30)은 하우징(10)의 내부에서 일방향으로 원활하게 왕복할 수 있는 형상이라면 피스톤(30)의 길이방향을 기준으로 한 횡단면 형상은 다양한 형상으로 변형가능하다. 하지만, 피스톤(30)은 하우징(10)의 횡단면에 대응하는 형상인 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 경우, 하 우징(10) 내부에 채워진 자기유변유체(5)는 자기장이 인가되지 않은 상태에서도 기본적인 점성으로 인한 저항력이 존재하기 때문에 피스톤(30)과 하우징(10)의 상호 인접하는 사이 공간이 너무 협소하다면, 자기유변유체(5)가 원활히 드나들 수 없게 된다. 따라서, 하우징(10)에 대응하는 형상의 피스톤(30)은 일방향 왕복이 어려워져 큰 강성을 협소한 범위에서 구현할 수 있을 뿐이다. 반면에 자기유변유체(5)가 원활히 드나들 수 있게 하여 광범위한 범위에서 강성이 구현될 수 있는 피스톤(30)의 형상은 이하의 도 4를 참조하여 각 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 피스톤의 각기 다른 실시예를 나타내는 정면도이다. 도 4 i 및 도 4 ii에 도시된 바와 같이, 피스톤(30)에는 피스톤(30)의 외주면을 따라 소정간격으로 피스톤(30)의 왕복방향과 평행하게 형성된 3개 내지 4개의 유동홈(36)을 형성할 수 있다. 이를 통해 피스톤(30)의 왕복시 피스톤(30)에 가해지는 자기유변유체(5) 자체의 점성에 따른 저항력이 감소되고, 자기유변유체(5)가 유동할 수 있는 공간이 제공됨에 따라 피스톤(30)이 원활히 이동할 수 있다. 따라서, 유동홈(36)이 형성된 피스톤(30)은 유동홈(36)이 형성되지 않고 단순히 하우징(10)의 형상에 대응하도록 형성된 피스톤(30)의 경우보다 광범위한 범위에서 강성을 구현할 수 있다. 이때, 유동홈(36)의 폭 및 개수는 구현하고자 하는 강성의 크기 및 범위에 따라 변경가능하다.
그리고 도 4 iii에 도시된 바와 같이, 유동홈(36)을 대신하여 자기유변유체(5)가 유동할 수 있는 유동홀(38)을 형성할 수 있다. 이때, 유동홀(38)은 압축홈(34)이 형성되지 않은 영역인 피스톤(30)의 외곽 영역에 피스톤(30)의 길이방향 을 따라 관통형성한다. 이러한 유동홀(38)은 적어도 하나 형성되어 유동홈(36)과 동일한 목적을 달성할 수 있다. 이처럼, 도 4에 도시된 피스톤(30)의 형상과 같이 본 발명에 따른 피스톤(30)은 다양한 변형이 가능한 부재이다.
한편, 피스톤(30)의 재질은 하우징(10)의 재질과 동일한 합성수지제 또는 강자성체인 철, 코발트, 니켈, 이들의 합금 등의 금속제를 사용할 수 있다. 그리고 피스톤(30)과 누름판(20)의 연결은 피스톤(30)의 상부면에 위치한 연결홈(32)을 통해 끼워맞춤 또는 나사결합 등의 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
탄성제공수단(40)은 누름판(20)과 피스톤(30) 사이에 구비되어, 외력에 따라 이동하는 누름판(20)에 탄성력을 제공하고, 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 부재이다.
이러한 탄성제공수단(40)은 일정한 전류가 통전(이하 초기 통전 전류)된 상태에서 누름판(20)에 탄성력을 제공한다. 뿐만 아니라 누름판(20)의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 초기 통전 전류의 세기를 변화시켜 전기적 신호를 발생하는 기능을 겸한다. 여기서 "전기적 신호"란 일정순간 동안 통전 전류의 세기가 감소 또는 증대되는 정도에 관한 신호를 말한다.
이때, 전기적 신호는 측정수단(50)을 통해 외력의 세기로 산출됨으로써 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)는 별도의 힘센서를 필요로 하지 않게 된다.
즉, 탄성제공수단(40)은 힘센서의 역할을 수행하여 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)가 외력에 대응한 강성을 구현할 수 있고 소형화될 수 있도록 하는 본 발명에 있어 특징적인 부재이다. 이러한 탄성제공수단(40)의 구체적 구성은 이하에서 설명한다.
본 발명의 실시예에서 탄성제공수단(40)은 대략 코일스프링(42), 단자핀(44) 및 덮개판(46) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서 코일스프링(42)은 나사선 모양으로 형성되어 누름판(20)의 하부에 구비된다. 이러한 코일스프링(42)은 누름판(20)에 탄성력을 제공하기 위해 누름판(20)과 피스톤(30) 사이에 구비되어 하우징(10)의 개방된 일단과 결합하는 덮개판(46)에 의해 지지된다. 이로 인해 코일스프링(42)은 누름판(20)에 가해진 외력에 따라 하부로 눌려지면서 형태가 변형되고 이로 인해 누름판(20)에 탄성력을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 코일스프링(42)에는 외력의 측정을 위해 임의로 설정된 일정한 전류가 통전된다. 이로 인해 코일스프링(42) 주변에는 일정한 자기장이 형성된다. 이러한 상태에서 누름판(20)에 외력이 가해지면 코일스프링(42)에는 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호가 생성된다. 이는 본 발명에 있어서, 특징적인 것으로, 나사선 모양의 코일스프링(42)이 코일과 같은 역할을 수행할 수 있기 때문이다.
보다 구체적으로 설명하면, 나사선 모양의 코일스프링(42)에 초기 통전 전류가 인가된 상태에서 누름판(20)에 가해진 외력에 따라 눌려지는 코일스프링(42)의 변형은 단위길이 코일에 감긴 도선수의 증가를 의미한다. 이는 코일스프링(42) 주변의 자기장을 변하게 한다(자기장이 점차 세짐). 이러한 코일스프링(42) 주변의 자기장 변화는 해당 자기장 변화를 방해하는 방향으로 코일스프링(42) 내에 인덕턴스 변화(단위 시간당 자속의 변화율에 비례함)을 발생시킨다. 이때, 코일스프링(42) 내의 인덕턴스 변화의 발생은 코일스프링(42) 내의 초기 통전 전류의 세기를 감소시킨다.
이렇게 초기 통전 전류의 세기가 감소하는 정도는 누름판(20)에 가해진 외력의 세기(눌려지는 속도)와 일정한 상관관계(비례관계)를 갖는다. 그리고 코일스프링(42) 내의 통전 전류는 코일스프링(42)이 눌려지는 동안 계속 감소하다가 더 이상 눌려지지 않게 되면 인덕턴스 변화이 발생하지 않아 초기 통전 전류의 상태로 복귀한다.
즉, 외력의 세기(눌려지는 속도)가 커질수록 자기장의 변화가 커져 인덕턴스 변화의 세기가 커지고 이에 따라 코일스프링(42) 내의 통전 전류는 더 큰 폭으로 감소한다. 이러한 전기적 신호는 코일스프링(42)과 연결된 측정수단(50)에 전송되어 외력의 세기로 산출된다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 코일스프링(42)은 본 발명인 외력 반응형 강성구현장치(1)의 힘센서 역할을 수행한다.
반면에, 눌려진 상태의 코일스프링(42)이 외력의 제거로 인해 초기 위치로 복귀하는 경우, 자기장의 변화(자기장이 점차 약해짐)를 초래하고 이로 인해 인덕턴스 변화이 발생한다. 이때의 인덕턴스 변화은 코일스프링(42) 내의 통전 전류의 세기를 일정순간 동안 증대시킨다.
이렇게 유도되는 인덕턴스 변화의 세기는 나사선 모양으로 돌아들어 가는 코일스프링(42)의 나사선의 턴 수에 비례한다. 따라서 후술할 측정수단(50)을 통해 넓은 범위에서 정밀하게 전기적 신호를 측정하기 위해서는 동일한 크기의 코일스프링(42)일 경우, 코일스프링(42)의 나사선을 얇게 형성하면서 나사선의 턴 수를 증대하여 인덕턴스 변화에 의한 초기 통전 전류의 증감폭을 크게 하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 소형화 및 코일스프링(42)이 눌려지는 가동 깊이 등을 고려하여 적절한 턴 수를 결정한다.
이와 같이 전술한 외력의 세기(눌려지는 속도), 인덕턴스 변화 및 전기적 신호와 관련한 기재내용은 코일(솔레노이드) 자기장의 세기와 관련한 법칙, 코일 자체유도와 관련한 법칙 및 패러데이 법칙 등의 전자기유도 법칙에 명시된 내용을 참조 내지 응용하여 설명가능함은 물론이다.
이러한 코일스프링(42)은 소정의 변위만큼 변형될 수 있는 통전 재질의 금속제로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 단자핀(44)은 외부에 구비된 후술할 측정수단(50)과 연결하기 위한 것으로, 코일스프링(42)의 일측에 구비된다. 이때, 단자핀(44)은 나사선 모양으로 꼬인 코일스프링(42)의 양단에 각각 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 단자핀(44)이 측정수단(50)과 도선 등에 의해 연결됨으로써 전기적 신호는 측정수단(50)에 전송될 수 있다.
그리고 덮개판(46)은 누름판(20)과 인접하는 코일스프링(42)의 타단에 구비되어 하우징(10)의 일단과 결합한다. 이때, 누름판(20)과 피스톤(30)이 상호 연결될 수 있도록 덮개판(46)의 중심영역에는 관통공(48)이 형성된다. 이러한 덮개판(46)의 재질은 합성수지제 등이 사용될 수 있다. 하지만, 후술할 자기장인가수 단(70)에 의한 자기장의 영향이 코일스프링(42)에 미치지 않도록 자력차폐물질(일명, 방자성물질)로 형성하는 것이 바람직하다.
측정수단(50)은 탄성제공수단(40)에서 발생된 전기적 신호를 기초로 누름판(20)에 가해진 외력의 세기를 측정하는 부재로, 도 3에 도시된 바와 같이, 나사선 모양의 코일스프링(42)의 양단에 각각 형성된 단자핀(44) 및 후술할 제어수단(미도시)과 얇은 도선으로 연결된다. 이때, 측정수단(50)은 단자핀(44)을 통해 전송받은 전기적 신호와 외력의 세기 사이의 상관관계(비례관계)를 고려하여 외력의 세기를 측정할 수 있다. 이때, 전기적 신호는 시간 축을 따라 연속적인 증감을 갖는 함수의 형태를 나타내기 때문에 외력 측정의 기준이 되는 전기적 신호는 코일스프링(42) 내의 전류의 세기가 작아지기 시작한 시점에서 초기 통전 전류의 세기로 복귀한 시점까지 구간에서의 전류 평균값으로 정할 수 있다.
이렇게 전기적 신호를 기초로 하여 측정수단(50)을 통해 측정된 외력의 세기 값은 제어수단에 전송된다.
한편, 사용자의 외력에 의해 일방향으로 이동하던 누름판(20) 및 피스톤(30)이 더 이상 이동하지 않는 경우(주변 자기장의 변화가 없게 되는 경우), 코일스프링(42)에는 더 이상 인덕턴스 변화이 발생되지 않아 결국 초기 통전 전류의 세기로 복귀한다. 이때, 측정수단(50)은 전기적 신호가 발생된 이후 전기적 신호의 세기가 최소 또는 최대인 시점을 사용자가 데이터 또는 커맨드를 입력한 시점으로 취급하여 입력처리 요청정보를 생성할 수 있다. 이러한 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점은 전기적 신호가 최초 발생한 시점 또는 초기 통전 전류의 세기 로 복귀한 시점 등 다양한 시점으로 변경가능함은 물론이다.
여기서 입력처리 요청정보는 사용자가 누른 누름판(20)의 강성구현장치(1)에 대응하는 입력값의 처리를 요청하는 정보(예: 키보드 방향키를 누르는 입력에 따른 해당 방향으로의 커서 이동명령)로, 마이컴(미도시)을 통해 처리된 후 모니터와 같은 출력장치를 통해 출력될 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자입력장치에 활용될 수 있다.
한편, 측정수단(50)은 전술한 전기적 신호를 기초로 외력의 세기를 측정하는 방식 이외에 코일스프링(42)에 일정한 전류가 흐르는 상태에서, 외력이 가해짐으로 인한 코일스프링(42)의 변형 정도에 따른 인덕턴스 값의 변화에 기초하여 외력의 세기를 측정할 수 있다. 이는 사용자에 의한 외력의 세기와 코일스프링(42)의 변형 정도에 따른 인덕턴스 값의 변화가 일정한 상관관계를 갖기 때문이다.
그리고 인덕턴스 값의 변화와 앞서 기술한 전기적 신호는 모두 시간 축을 따라 연속적인 증감을 갖는 함수의 형태를 나타내므로, 인덕턴스 값의 변화를 이용하여 외력의 세기를 측정하는 방식과 관련한 기재는 전기적 신호를 이용한 방식에서 기재한 내용으로 갈음할 수 있다.
요크(60)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내부에 구비되어 피스톤(30)의 왕복에 따라 압축홈(34)에 삽출한다. 이러한 요크(60)는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 강성을 증대시키고 자기장의 자력 방향을 유도하며 피스톤(30)의 일방향 왕복을 유도하기 위함이다. 이때, 요크(60)의 형상은 압축홈(34)과 삽출가능하도록 압축홈(34)의 형상과 대응하는 형상으로 제작할 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이, 요크(60)의 직경(또는 가로,세로)은 압축홈(34)의 내경(또는 가로,세로)에 비하여 약간 작게 형성하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 자기유변유체(5)는 요크(60)와 피스톤(30)의 압축홈(34) 사이를 드나들 수 있다.
한편, 요크(60)의 재질은 하우징(10) 및 피스톤(30)의 재질과 동일한 합성수지제 또는 강자성체인 철, 코발트, 니켈, 이들의 합금 등의 금속제를 사용할 수 있다. 이렇게 요크(60), 하우징(10) 및 피스톤(30)의 재질이 강자성체인 철, 코발트, 니켈, 그 합금 등의 금속제로 이루어진 경우, 후술할 자기장인가수단(70)에 의해 발생한 자기장은 자력의 방향이 일정하게 유도될 뿐만 아니라 자력의 손실이 방지된다. 또한, 요크(60), 하우징(10) 및 피스톤(30)이 비자성체인 경우보다 요크(60)를 기준으로 하우징(10) 내에서 자기장이 균일하고 강하게 형성된다.
자기장인가수단(70)은 외부로부터 전원을 제공받아 자기유변유체(5)에 자기장을 인가하여 자기유변유체(5)의 점성변화를 유도하는 구성요소로, 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원 제어를 통해 다양한 저항력인 강성을 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 자기장인가수단(70)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 요크(60)가 구비된 하우징(10) 내부에 위치하는데, 피스톤(30)의 압축홈(34)에 삽출하는 요크(60) 상단영역을 제외한 요크(60) 하단영역의 외주면을 따라 도선을 권취함으로써 형성된 코일을 사용할 수 있다.
이때, 자기장의 세기는 요크(60) 하단에 권취된 도선 수 또는 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원의 세기에 비례하여 증대된다. 이렇게 권취된 도선 수 또는 전원의 세기의 증대에 따라 자기장의 세기가 증대되면, 자기유변유체(5)는 보다 분자간 체인 형성이 강화되어 자기유변유체(5)의 점성을 증대시킨다. 이로 인해 외력에 대한 저항력인 강성이 증대되어 다양한 세기의 외력에 대한 강성을 구현할 수 있다.
하지만, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)는 소형으로 제작되기 때문에 요크(60) 하단에 권취된 도선 수 및 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원 세기의 증대에는 일정한 제한이 따른다. 즉, 권취되는 도선 수 및 전원의 세기의 증대로 인한 강한 자기장 형성으로 자기유변유체(5)의 분자간 체인을 강하게 형성하여 저항력인 강성을 증대시키는 것은 본 발명의 목적에 부합하지 않는다.
따라서, 본 발명은 권취된 도선 수 및 제공되는 전원의 세기를 증대하지 않음으로써 소형화 및 저전력 소모를 구현하고, 이에 따른 작은 세기의 자기장에서도 다양한 모드의 저항력이 발현되도록 피스톤(30) 하단에 압축홈(34)을 형성하고 요크(60)가 압축홈(34)에 삽출하도록 구현함으로써 큰 강성을 발현할 수 있다.
한편, 자기장인가수단(70)은 전술한 측정수단(50)을 통해 측정된 외력의 세기에 기초한 자기장의 형성을 통해 다양한 모드의 강성을 제공하기 위해 제어수단(미도시)과 연결된다. 이하에서는 이러한 제어수단에 대하여 구체적으로 설명한다.
제어수단은 전술한 측정수단(50)을 통해 측정된 외력의 세기 값에 기초하여 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원을 제어함으로써 하우징(10) 내의 자기장의 세기를 적절히 조절하기 위한 구성요소이다. 이때, 제어수단은 측정수단(50) 및 자기장인가수단(70)과 절연된 얇은 도선 또는 기판에 프린팅된 배선 등으로 연결될 수 있다. 여기서 전원을 제어한다는 것은 전원의 세기(전류 또는 전압의 세기), 인가되는 시간, 주기(펄스 전원이 인가된 경우) 등을 제어하여 전원을 인가함을 말한다.
일례로, 외력에 기초한 전원 제어를 위해 제어수단은 사용자에 의해 누름판(20)에 가해진 외력이 약한 경우, 자기장인가수단(70)에 약한 자기장이 형성되도록 전원의 세기를 제어하여 자기유변유체(5)가 약한 분자간 체인을 형성하도록 함으로써 외력에 비례한 강성을 구현할 수 있다. 이와 반대로, 사용자에 의해 가해진 외력이 강한 경우, 자기장인가수단(70)에 강한 자기장이 형성되도록 전원의 세기를 제어하여 자기유변유체(5)가 강한 분자간 체인을 형성하도록 함으로써 외력에 비례한 강성을 구현할 수 있음은 물론이다. 이러한 제어수단을 통한 전원 제어는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)가 사용되는 장치, 용도 및 목적에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
한편, 제어수단은 전술한 측정수단(50)의 기능을 통합한 하나의 임베디드 시스템으로 구현할 수 있음은 물론이다.
이상에서 살펴본 하우징(10), 누름판(20), 피스톤(30), 탄성제공수단(40), 요크(60) 및 자기장인가수단(70)에 관한 구체적 작용 및 자기장 인가로 인해 이들 사이에서 발현되는 다양한 모드의 저항력에 대한 구체적 기술은 후술할 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 제어방법에서 설명한다.
< 햅틱제공장치의 구성 및 이를 이용한 장치>
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 햅틱제공장치(100), 사용자입력장치(6), 디스플레이장치(7) 및 초소형 이동체(400)에 대하여 설명한다. 먼저, 도 5는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 햅틱제공장치가 노트북의 사용자입력장치로 이용된 경우의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 햅틱제공장치가 휴대폰의 디스플레이장치로 이용된 경우의 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 햅틱제공장치(100)는 전술한 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)를 통전 가능한 배선이 프린팅된 회로 기판(110) 등에 단순히 복수 개로 배열 장착한 후 측정수단(50) 및 제어수단(미도시) 등과 연결함으로써 형성될 수 있다. 이때, 제어수단은 복수 개의 외력 반응형 강성구현장치(1)를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 구현하는 것이 바람직하다. 이를 통해 햅틱제공장치(100)는 사용자가 누르는 외력에 대응한 다양한 모드의 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
이러한 햅틱제공장치(100)는 사용자와의 접촉을 통해 사용자에게 햅틱 피드백의 제공이 가능한 컴퓨터 주변기기와 휴대폰, PDA단말기, 내비게이션과 같은 휴대단말기 등의 사용자입력장치(6) 또는 디스플레이장치(7)로 활용될 수 있다. 또한, 햅틱제공장치(100)는 초소형 이동체(400) 등의 댐퍼로 이용될 수 있다.
이하에서는 햅틱제공장치(100)가 노트북(3)에 활용된 예 및 햅틱제공장치(100)가 휴대폰(4)에 활용된 예를 도면을 참조하여 분설한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사용자입력장치(6)가 노트북(3)에 이용되는 경우, 사용자입력장치(6)는 대략 터치패드(200) 및 복수 개의 강성구현장치(1)로 이루어진 햅틱제공장치(100) 등을 포함하여 이루어진다. 이때, 햅틱제공장치(100)는 터치패드(200)의 하부에 위치한다. 여기서 터치패드(300)는 압력 감지기가 달려있는 작은 평판으로 마우스를 대신하는 입력장치를 말한다.
이렇게 구비된 사용자입력장치(6)는 터치패드(200) 하부에 위치한 햅틱제공장치(100)의 측정수단(50) 및 제어수단(미도시)을 통해 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이장치(7)가 휴대폰(4)에 이용되는 경우, 디스플레이장치(7)는 대략 터치스크린(300) 및 복수 개의 강성구현장치(1)로 이루어진 햅틱제공장치(100) 등을 포함하여 이루어진다. 이때, 햅틱제공장치(100)는 터치스크린(300) 하부에 위치한다. 여기서 터치스크린(300)은 영상 표시장치인 디스플레이 패널 상부에 투명한 터치패드를 구비한 장치를 말한다.
이렇게 구비된 디스플레이장치(7)는 터치스크린(300) 하부에 위치한 햅틱제공장치(100)의 측정수단(50) 및 제어수단(미도시)을 통해 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 초소형 이동체의 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강성구현장치(1)는 소형으로 제작될 수 있어 초소형 이동체(400)의 댐퍼로 사용될 수 있다. 여기서 초소형 이동체(400)란 마이크로 로봇, 초소형 RC(Radio Control)차량, 비행체 등을 말한다.
이렇게 초소형 이동체(400)의 구동부(예:바퀴)에 가해지는 충격을 완화하기 위해 댐퍼로 사용된 강성구현장치(1)는 강성구현장치(1)의 측정수단(50) 및 제어수단(미도시)을 통해 외부 충격에 대응한 다양한 강성을 구현할 수 있다.
<제어방법>
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)의 제어방법에 대하여 설명한다. 먼저, 도 8은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법에 따른 순서도이고, 도 9는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치에 외력이 작용한 경우의 작동상태도이며, 도 10은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 피스톤의 일방향 이동에 따른 자기장의 변화를 나타낸 단면도이고, 도 11은 자기유변유체에 자기장이 인가된 경우 발생하는 다양한 모드의 저항력을 나타낸 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)의 제어방법은 대략 총 6단계로 이루어질 수 있다.
이러한 외력 반응형 강성구현장치(1)의 제어방법은 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 3에 도시된 외력 반응형 강성구현장치(1)를 기준으로 제어수단(미도시)에 의한 전체적인 제어방법을 설명한다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이 누름판(20)에 외력이 가해져 누름판(20) 및 피스톤(30)이 일방향으로 이동한다. 이 단계에서는 자기장인가수단(70)에는 전원이 제공되지 않아 자기유변유체(5)는 분자간 체인을 형성하지 않아 점성에는 아무런 변화가 없다. 따라서 사용자의 손가락(2)을 통해 가해진 외력(F)에 따라 피스톤(30)은 최초 위치에서 하방(도 9 기준)으로 쉽게 이동한다.
이때, 피스톤(30)의 이동에 따라 자기장인가수단(70)과 인접한 위치에 있는 자기유변유체(5)는 유동홈(36)과 요크(60) 사이의 공간을 통해 탄성제공수단(40)의 덮개판(46)이 위치한 곳까지 흐르게 된다.
한편, 피스톤(30)이 이동하는 경우, 외력에 대항하는 저항력은 자기장이 인가되지 않은 자기유변유체(5)의 자체 점성에 따른 저항력(F점) 및 탄성제공수단(40)인 코일스프링(42)의 탄성력(F탄)이다(S100).
본 단계에서 누름판(20)에 작용하던 외력이 제거되면, 누름판(20)은 코일스프링(42)의 탄성력(F탄)에 의해 본래의 초기 위치로 복원한다. 이때, 탄성제공수단(40)의 덮개판(46)과 인접한 위치에 있는 자기유변유체(5)는 유동홈(36)과 요크(60) 사이의 공간을 통해 피스톤(30) 상부 내면과 요크(60)의 상면이 이루는 공간으로 흐르게 된다.
다음으로, 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단(40)이 누름판(20)의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생한다. 이 단계에서는 일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단(40)의 코일스프링(42)이 누름판(20)의 이동에 따라 눌리면서 하우징(10) 내부의 자기장은 점차 강해진다. 이러한 자기장의 변화는 다시 코일스프링(42) 내의 전자기유도에 의한 인덕턴스 변화을 유발시킴에 따라 전기적 신호를 발생시킨다. 이때의 전기적 신호는 초기 통전 전류의 세기가 감소된 정도를 나타내는 신호를 말한다. 이렇게 코일 스프링(42)에서 생성된 전기적 신호는 단자핀(44)과 연결된 측정수단(50)에 전송된다.
이때, 측정수단(50)을 통해 넓은 범위에서 정밀하게 전기적 신호를 측정하기 위해서는 동일한 규격의 코일스프링(42)일 경우, 코일스프링(42)의 나사선을 얇게 형성하면서 나사선의 턴 수를 증대하여 인덕턴스 변화의 세기를 증대할 수 있다. 이로 인해 증감되는 초기 통전 전류의 변동폭이 커져 측정수단(50)을 통해 넓은 범위에서 정밀한 전기적 신호의 측정이 가능해 진다. 다만, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 소형화 및 코일스프링(42)이 눌려지는 가동 깊이 등을 고려하여 적절한 턴 수를 결정한다(S200).
다음으로, 측정수단(50)이 발생된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정한다. 이 단계에서 측정수단(50)은 탄성제공수단(40)의 코일스프링(42)에 생성된 전기적 신호와 외력 사이의 상관관계(비례관계)를 고려하여 외력을 측정한다.
즉, 인덕턴스 변화의 발생으로 인한 코일스프링(42) 내의 통전 전류 값의 변화와 외력의 세기 사이의 일정한 상관관계를 도출함으로써 측정수단(50)은 외력의 세기를 측정할 수 있다(S300).
다음으로, 측정된 외력의 세기에 기초하여 자기장인가수단(70)이 전원을 인가받아 자기장을 발생한다. 여기서, 외력의 측정과 이에 따른 자기장인가수단(70)에 의한 자기장의 발생은 즉각적으로 이루어진다. 이때, 측정수단(50)에서 측정된 외력의 세기 값은 즉시 제어수단(미도시)에 전달되고, 제어수단은 이에 따라 자기장인가수단(70)에 인가되는 전원의 세기를 제어한다.
일례로, 외력의 세기가 크다면, 제어수단은 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원의 세기를 크게 하여 코일(72)에서 발생하는 자기장의 세기를 크게 하는 것이 좋다. 즉, 이를 통해 자기유변유체(5)는 강한 분자간 체인을 형성하게 되고 저항력인 강성이 증대되어 외력에 대응할 수 있다. 이렇게 외력에 세기에 비례하여 자기장의 세기(저항력의 세기)를 제어함으로써 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)는 효율적인 댐핑 기능을 수행할 수 있다.
또한, 외력 반응형 강성구현장치(1)를 복수 개 구비한 햅틱제공장치(100)의 경우, 제어수단을 통해 사용자의 손가락 외력에 대응하는 햅틱 피드백을 제공할 수 있어 사용자의 다양한 햅틱 욕구를 충족시킬 수 있다.
한편, 하우징(10), 피스톤(30) 및 요크(60)가 강자성체로 이루어진 경우, 자기장인가수단(70)에 의해 발생한 자기장은 피스톤(30) 대부분 요크(60), 피스톤(30), 하우징(10)을 따라 강하고 균일하게 형성된다. 이는 요크(60), 피스톤(30) 및 하우징(10)이 강자성체로 이루어짐에 따라 자기장인가수단(70)에 의해 발생한 자력선이 요크(60), 피스톤(30) 및 하우징(10)이 서로 인접하는 영역에 수렴하기 때문이다. 반면에 투자율이 낮은 자기유변유체(5)가 수용된 영역에서는 자력 손실이 발생함에 따라 자기장의 세기가 감소하여 자력선의 수도 감소한다.
그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 일정한 전원이 자기장인가수단(70)에 인가되어 소정의 자기장을 형성하더라도 피스톤(30)이 하방으로 이동하는 경우, 자력선(M)은 강자성체인 요크(60), 피스톤(30) 및 하우징(10)으로 이어지는 영역에 점차 수렴하게 된다. 이로 인해 해당 영역은 자기장의 세기가 증대됨에 따라 자기유 변유체(5)가 보다 강하게 분자간 체인을 형성함으로써 외력에 대한 저항력이 증대된다. 이하에서 이를 자기장 강화 현상이라 한다.
이때, 유동홈(36)이 형성된 영역에는 투자율이 낮은 자기유변유체(5)가 피스톤(30)과 하우징(10)이 상호 인접한 영역보다 상대적으로 많이 수용되기 때문에 자력 손실에 의해 자력선의 수가 감소한다. 따라서 자력선은 자력 손실이 적은 하우징(10) 및 이와 인접한 피스톤(30)을 따라 형성된다(S400).
다음으로, 발생된 자기장에 의하여 자기유변유체(5)의 점성이 변화한다. 이러한 자기유변유체(5)의 점성변화는 자기유변유체(5)에 포함된 쇳가루와 같은 강자성체입자들이 자력선(M)을 따라 분자간 체인을 형성함으로 인해 발생한다. 이때, 자기유변유체(5)의 분자간 체인 형성은 전술한 바와 같이 자기유변유체(5)에 인가된 자기장의 세기에 비례한다(S500).
마지막으로, 자기유변유체(5)의 점성변화로 인해 피스톤(30)의 이동이 억제됨에 따라 외력에 대한 저항력인 강성이 발현된다. 즉, 자기장의 인가로 분자간 체인이 형성되어 점성이 증가되면, 자기유변유체(5)는 피스톤(30)의 이동에 따라 요크(60), 피스톤(30) 및 하우징(10) 사이를 드나드는 자기유변유체(5)의 유동을 억제하는 저항력으로 작용한다.
이렇게 자기장 인가로 인한 자기유변유체(5)의 점성변화에 따라 피스톤(30)에 가해지는 저항력은 구체적으로 압축저항력, 유동저항력 및 전단력에 기초한다. 또한, 탄성제공수단(40)의 탄성력이 기본적으로 피스톤(30)의 하방이동에 대한 저항력으로 작용함은 물론이다. 이하에서는 도 11을 참조하여 이러한 저항력을 구체 적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 탄성제공수단(40)에 의한 탄성력은 피스톤(30)이 하방으로 이동할수록 증대된다.
그리고 도 11의 좌측 상단에 확대 도시한 바와 같이, 피스톤(30)의 상부 내면과 요크(60)의 상면 사이에는 압축저항력(F압)이 발생한다. 즉, 피스톤(30)의 압축홈(34)과 요크(60)로 구획되는 공간에 수용된 비압축성 물질인 자기유변유체(5)는 자기장이 인가된 경우, 자력선(M)의 방향을 따라 수직방향(도 11 기준)의 분자간 체인을 형성하여 외력(F)에 따른 피스톤(30)의 하방이동을 저지하는 압축저항력(F압)을 발생시킨다. 그러나 피스톤(30)의 압축홈(34)과 요크(60)로 구획되는 공간에 수용된 자기유변유체(5)는 압축저항력(F압) 이상의 외력(F)이 작용하는 경우, 자기장에 의해 형성된 분자간 체인을 끊고 피스톤(30)의 내측면과 요크(60)의 측면 사이로 유동(V)하게 된다.
그리고 도 11의 하단에서 확대 도시한 바와 같이, 피스톤(30)의 내측면과 요크(60)의 측면 사이에 수용된 자기유변유체(5)는 자기장이 인가된 경우, 자력선(M)을 따라 수평방향(도 11 기준)으로 분자간 체인을 형성한다. 이렇게 수평방향의 분자간 체인을 형성한 자기유변유체(5)는 압축저항력(F압) 이상의 외력(F)의 작용으로 인해 유동(V)하는 자기유변유체(5)의 하방이동을 억제하는 유동저항력(F유)을 발생시킨다. 이와 동시에 수평방향의 분자간 체인을 형성한 자기유변유체(5)는 서로 반대방향으로 이동하는 피스톤(30)과 요크(60) 사이에 걸쳐 분자간 체인을 형성한 것이므로 피스톤(30)의 하방이동을 억제하는 전단력(F전)을 발생시킨다. 결국, 피스톤(30)은 피스톤(30)의 내측면과 요크(60)의 측면 사이에 수용된 자기유변유체(5)에 의한 유동저항력(F유) 및 전단력(F전)의 발현으로 하방이동이 저지된다.
그리고 도 11의 우측 상단에 확대 도시한 바와 같이, 하우징(10)과 피스톤(30)이 서로 인접하는 면 사이에 수용된 자기유변유체(5)는 자기장이 인가된 경우, 자력선(M)을 따라 수평방향(도 11 기준)으로 분자간 체인을 형성한다. 이렇게 수평방향의 분자간 체인을 형성한 자기유변유체(5)는 외력의 작용으로 인해 서로 반대방향으로 이동하는 하우징(10)과 피스톤(30) 사이에 걸쳐 분자간 체인을 형성한 것이므로 피스톤(30)의 하방이동을 억제하는 전단력(F전)을 발생시킨다. 이때, 하우징(10)과 피스톤(30)이 서로 인접하는 면 사이에 수용된 자기유변유체(5)는 피스톤(30)의 내측면과 요크(60)의 측면 사이에 수용된 자기유변유체(5)와 달리 유동저항력(F유)을 거의 발생시키지 않는다. 이는 자기유변유체(5)가 피스톤(30)에 형성된 유동홈(36)을 통해 주로 유동하기 때문이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 탄성제공수단(40)의 탄성력과 자기장 인가로 인한 자기유변유체(5)의 분자간 체인 형성(또는 점성 증가)에 기초하여 하우징(10) 내부에서 발생되는 압축저항력(F압), 유동저항력(F유) 및 전단력(F전)은 외력에 대한 저항력으로 발현되어 피스톤(30)의 하방이동을 억제한다.
이때, 압축저항력(F압), 유동저항력(F유) 및 전단력(F전)은 요크(60), 피스톤(30) 및 하우징(10)의 직경(또는 가로,세로)을 변경하거나 형상을 변경함으로써 이들 저항력의 적절한 조합이 가능해지며, 세 가지 저항력 모두를 구현할 수도 있다. 또한, 이러한 저항력은 제어수단(미도시)이 자기장인가수단(70)에 제공되는 전 원을 증감함으로써 결국 다양한 세기의 강성으로 발현된다(S600).
추가적으로, 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치(1)의 제어방법은 누름판(20)의 초기 위치로의 복원속도를 조절하기 위해 자기장인가수단(70)에 인가되는 전원을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 누름판(20)의 복원속도 조절도 제어수단을 통해 이루어진다. 즉, 제어수단은 탄성제공수단(40)의 탄성력이 작용하는 상태에서 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원의 세기를 변경함에 따른 자기유변유체(5)의 점성변화를 통해 복원속도를 조절한다. 이때, 탄성제공수단(40)의 탄성력은 자기장이 인가되지 않은 자기유변유체(5)의 자체 점성에 의한 저항력보다 크게 하는 것이 바람직하다.
이는 누름판(20)의 복원을 위해 자기장인가수단(70)에 인가된 전원 제거하면, 누름판(20)이 탄성제공수단(40)의 탄성력에 의해 초기 위치로 복원됨은 물론 자기장의 세기 조절을 통해 누름판(20)이 눌려진 위치에서 정지(자기장을 강하게 형성) 및 정지 해제(자기장의 제거)될 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 누름판(20)의 정지 및 정지 해제가 가능한 강성구현장치(1)의 구현을 통해 각종 휴대용단말기의 버튼부 또는 터치스크린(300) 상에 표시되는 작동 버튼(예: MP3 플레이 버튼, MP3 정지 버튼 등) 등에 유용하게 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 탄성제공수단(40)의 탄성력의 세기는 강성구현장치(1)의 사용목적 및 용도에 따라 변경가능함은 물론이다.
그리고 제어수단의 제어를 통해 누름판(20)이 초기 위치로 복원되면, 이와 연결된 피스톤(30)도 본래의 위치로 복원된다. 이때, 탄성제공수단(40)의 덮개 판(46)과 인접한 위치에 있는 자기유변유체(5)는 유동홈(36)이 형성된 공간으로 흐르게 된다(S700).
(버튼 클릭감의 제어방법)
이하에서는 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)를 이용하여 버튼 클릭감의 햅틱을 구현하기 위한 제어방법을 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 12는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용하여 버튼 클릭감을 구현하기 위한 순서도이고, 도 13은 버튼 클릭 시 누르는 깊이와 힘의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치(1)를 이용하여 버튼 클릭감의 햅틱을 구현하기 위한 제어방법은 대략 총 3단계로 이루어질 수 있다.
먼저, 제 1 단계는 누름판(20)에 외력이 가해져 누름판(20) 및 피스톤(30)이 소정깊이까지 일방향으로 이동하는 동안 저항력이 증대되는 단계이다. 이 단계에서는 도 13에 도시된 바와 같이, 누름판(20)의 이동에 따른 저항력의 증대는 누름판(20)의 하방이동에 따라 변형이 증대되는 판스프링(42)의 탄성력만으로도 충분히 이루어질 수 있다. 그러나 필요에 따라서, 제어수단은 자기장인가수단(70)에 적절한 전원을 인가하여 자기유변유체(5)가 분자간 체인을 형성하도록 함으로써 저항력을 더욱 증대할 수 있다(S1000).
다음으로, 제 2 단계는 누름판(20) 및 피스톤(30)이 외력에 의해 소정깊 이(B)보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 소정깊이(B)에서 작용한 저항력보다 작은 크기로 일정하게 유지되는 단계이다. 이를 위해 제어수단은 일례로서, 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원을 제거하거나 약간의 자기장이 형성되도록 함으로써 전체적인 저항력을 감소시킬 수 있다.
다만, 일정한 저항력을 유지하기 위해서는 누름판(20)이 하방으로 이동함에 따라 증대되는 탄성제공수단(40)의 탄성력 및 자기장 강화 현상(도 10 참조)에 따른 자기유변유체(5)의 점성증가를 상쇄시켜야 한다. 이를 위해 제어수단은 자기장인가수단(70)에 제공되는 전원의 세기를 일정수준으로 낮춘 후 서서히 감소시키는 방식으로 전원을 제거함으로써 증대되는 탄성제공수단(40)의 탄성력 및 자기장 강화 현상을 상쇄할 수 있다(S2000).
마지막으로, 제 3 단계는 누름판(20) 및 피스톤(30)이 외력에 의해 저항력이 일정하게 유지되는 깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 증대되는 단계이다. 이 단계에서 제어수단은 저항력이 일정하게 유지되는 깊이(C)를 넘어서 하방으로 이동하는 누름판(20)에 급격히 증대된 저항력이 작용하도록 제어한다.
이를 위해 제어수단은 인가가능한 범위 내의 최대 전원을 자기장인가수단(70)에 인가한다. 이로 인해 하우징(10) 내부에 수용된 자기유변유체(5)는 가장 강한 분자간 체인을 형성함으로써 전술한 압축저항력(F압), 유동저항력(F유) 및 전단력(F전)은 최대가 되어 사용자의 외력에 강하게 저항하는 강성이 구현된다(S3000).
이러한 3 단계 과정을 통해 사용자는 딸각하는 버튼 클릭감의 햅틱을 제공받 을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 권리범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구범위의 의미 및 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 결합사시도.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 피스톤의 각기 다른 실시예를 나타내는 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 햅틱제공장치가 노트북의 사용자입력장치로 이용된 경우의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 햅틱제공장치가 휴대폰의 디스플레이장치로 이용된 경우의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용한 초소형 이동체의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법에 따른 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치에 외력이 작용한 경우의 작동상태도.
도 10은 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 피스톤의 일방향 이동에 따른 자기장의 변화를 나타낸 단면도.
도 11은 자기유변유체에 자기장이 인가된 경우 발생하는 다양한 모드의 저항력을 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 이용하여 버튼 클릭감을 구현하기 위한 순서도.
도 13은 버튼 클릭 시 누르는 깊이와 힘의 관계를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치
2: 손가락 3: 노트북
4: 휴대폰 5: 자기유변유체
6: 사용자입력장치 7: 디스플레이장치
10: 하우징 20: 누름판
30: 피스톤 32: 연결홈
34: 압축홈 36: 유동홈
38: 유동홀 40: 탄성제공수단
42: 코일스프링 44: 단자핀
46: 덮개판 48: 관통공
50: 측정수단 60: 요크
70: 자기장인가수단 72: 코일
100: 햅틱제공장치 110: 회로 기판
200: 터치패드 300: 터치스크린
400: 초소형 이동체

Claims (15)

  1. 자기유변유체를 내부에 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 상부에 구비되어 외력이 작용하는 누름판;
    상기 누름판과 연결되어 상기 하우징 내에서 일방향으로 왕복하고 하단에 압축홈이 형성된 피스톤;
    상기 누름판과 상기 피스톤 사이에 구비되어, 상기 외력에 따라 이동하는 상기 누름판에 탄성력을 제공하면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 탄성제공수단;
    상기 탄성제공수단과 연결되어, 상기 발생된 전기적 신호를 기초로 상기 외력의 세기를 측정하는 측정수단;
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 피스톤의 왕복에 따라 상기 압축홈에 삽출하는 요크; 및
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 자기유변유체에 자기장을 인가하는 자기장인가수단;을 포함하여,
    상기 측정된 외력의 세기에 기초하여 상기 자기유변유체의 점성을 상기 자기장의 조절을 통해 변화시킴으로써 상기 외력에 대한 저항력인 강성을 구현하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 길이방향을 기준으로 횡단면의 형상이 원형, 타원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 왕복시 상기 자기유변유체가 이동할 수 있도록 상기 피스톤 외주면을 따라 소정간격으로 상기 피스톤의 왕복방향과 평행하게 유동홈을 더 형성한 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징, 상기 피스톤 및 상기 요크의 재질은 강자성체인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성제공수단은,
    상기 누름판의 하부에 구비되고, 나사선 모양으로 형성된 코일스프링;
    상기 코일스프링의 일측에 구비되는 단자핀; 및
    상기 누름판과 인접하는 코일스프링의 타단에 구비되어 상기 하우징의 일단과 결합하고, 상기 누름판과 상기 피스톤이 상호 연결되도록 중심영역에 관통공을 구비한 덮개판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장인가수단은 상기 압축홈에 삽출하는 요크의 상단영역을 제외한 요크 하단영역의 외주면을 따라 형성된 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 복수 개로 배열하여 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱제공장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 햅틱제공장치는 상기 복수 개의 외력 반응형 강성구현장치의 자기장인가수단에 제공되는 전원을 제어하기 위해 제어수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 햅틱제공장치.
  9. 제 8 항에 따른 햅틱제공장치가 터치패드 하부에 구비되어 사용자가 누르는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 사용자입력장치.
  10. 제 8 항에 따른 햅틱제공장치가 터치스크린 하부에 구비되어 사용자가 누르 는 외력에 대응한 햅틱 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 외력 반응형 강성구현장치를 외부에서 가해지는 충격에 대응한 강성을 발현하는 댐퍼로 이용한 것을 특징으로 하는 초소형 이동체.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법에 있어서,
    누름판에 외력이 가해져 상기 누름판 및 피스톤이 일방향으로 이동하는 단계;
    일정한 전류가 통전된 상태의 탄성제공수단이 상기 누름판의 이동에 따라 눌리면서 전자기유도현상에 의한 인덕턴스 변화에 의해 전기적 신호를 발생하는 단계;
    측정수단이 상기 발생된 전기적 신호를 전송받아 상기 외력의 세기를 측정하는 단계;
    상기 측정된 외력의 세기에 기초하여 자기장인가수단이 전원을 인가받아 자기장을 발생하는 단계;
    상기 발생된 자기장에 의하여 자기유변유체의 점성이 변화하는 단계; 및
    상기 자기유변유체의 점성변화로 인해 상기 피스톤의 이동이 억제됨에 따라 상기 외력에 대한 저항력인 강성이 발현되는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 강성이 발현되는 단계의 상기 저항력은,
    상기 탄성제공수단의 탄성력에,
    상기 피스톤의 상부 내면과 요크의 상면 사이의 압축저항력, 상기 피스톤의 내측면과 상기 요크의 측면 사이의 전단력과 유동저항력 및 하우징과 상기 피스톤이 서로 인접하는 면 사이의 전단력 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 누름판의 초기 위치로의 복원속도를 조절하기 위해 상기 자기장인가수단에 인가되는 전원을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법에 있어서,
    누름판에 외력이 가해져 상기 누름판 및 피스톤이 소정깊이까지 일방향으로 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 1단계;
    상기 누름판 및 피스톤이 외력에 의해 상기 소정깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 상기 소정깊이에서 작용한 저항력보다 작은 크기로 일정하게 유지되는 제 2 단계; 및
    상기 누름판 및 피스톤이 외력에 의해 상기 저항력이 일정하게 유지되는 깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 3 단계;로 이루어져,
    사용자에게 버튼 클릭감의 햅틱을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치의 제어방법.
KR1020090100381A 2009-10-21 2009-10-21 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법 KR101036626B1 (ko)

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