KR101044036B1

KR101044036B1 - 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러

Info

Publication number: KR101044036B1
Application number: KR1020100052923A
Authority: KR
Inventors: 오철규
Original assignee: 오철규
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-06-23

Abstract

본 발명은 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러에 관한 것이다.
본 발명에 따른 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 4축형 로드셀의 각축 상에 각각 스트레인 게이지 센서가 설치되고, 상기 스트레인 게이지 센서 상에 압력버튼이 장착되며, 상기 압력버튼의 눌림에 따른 힘의 크기에 비례하는 전기신호를 출력하는 감압식 로드셀; 상기 전기신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터; 상기 디지털신호를 연산처리하여 다수단계의 신호로 분류하는 마이크로프로세서; 및 상기 다수단계의 신호에 따른 진동신호를 출력하는 진동소자;를 포함하고, 상기 압력버튼은, 그 하단이 상기 4축형 로드셀의 각축 상에 부착되고, 상기 하단으로부터 연장되어 상부방향과 수평방향으로 순차적으로 절곡되어 형성되되, 상기 수평방향의 면 상에 돔 형상의 누름부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러{WIRELESS REMOTE CONTROLLER USING 4-AXIS ROAD-CELL}

본 발명은 스트레인게이지 센서를 사용하여 변형을 측정하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러에 관한 것으로서, 손가락으로 누르는 힘에 비례하여 변형하는 저항치의 변화량을 단계적으로 검출하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러에 관한 것이다.

일반적으로, 조이스틱(joystick)은 막대(bar) 모양의 레버(손잡이)를 원하는 방향으로 움직여 시스템의 2차원 좌표값을 지정하는 장치로 이를 이용하여 오락용 게임기, 다관절 로봇 및 단관절 굴삭기 등과 같은 건설기계의 조정장치로 폭넓게 사용되고 있다. 이와 같은 조이스틱에는 조작레버의 작동범위를 검출하기 위하여 슬라이드식 혹은 회전식 가변저항을 이용하는 경우가 대부분이다.

또한, 이러한 조이스틱은 압력버튼 타입의 푸쉬버튼의 형태를 가지며, 일반적인 무선 리모트 컨트롤러에 적용되어 사용되기도 한다.

그러나, 압력버튼 타입의 푸쉬버튼 형태를 가지는 기존의 무선 리모트 컨트롤러 사용시 그 중량이 무겁고, 내부구조가 복잡하여 사용자에게 불편함을 줄 수 있다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의하면, 스트레인 게이지센서를 장착한 4축형 로드셀을 사용하여 손가락으로 누르는 힘에 비례하여 변형되는 스트레인 게이지센서의 저항치의 변화량을 단계적으로 검출된 전기신호를 이용하는 것에 의하여, 여러 단수를 사용하여 작은 크기로 다양한 기능을 수행할 수 있는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 4축형 로드셀을 알루미늄으로 제조하여 무선 리모트 컨트롤러의 무게를 줄이는 것에 의하여, 사용자의 편의를 도모할 수 있는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 4축형 로드셀의 각축 상에 각각 스트레인 게이지 센서가 설치되고, 상기 스트레인 게이지 센서 상에 압력버튼이 장착되며, 상기 압력버튼의 눌림에 따른 힘의 크기에 비례하는 전기신호를 출력하는 감압식 로드셀; 상기 전기신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터; 상기 디지털신호를 연산처리하여 다수단계의 신호로 분류하는 마이크로프로세서; 및 상기 다수단계의 신호에 따른 진동신호를 출력하는 진동소자;를 포함하고, 상기 압력버튼은, 그 하단이 상기 4축형 로드셀의 각축 상에 부착되고, 상기 하단으로부터 연장되어 상부방향과 수평방향으로 순차적으로 절곡되어 형성되되, 상기 수평방향의 면 상에 돔 형상의 누름부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 감압식 로드셀과 상기 A/D컨버터 사이에는 상기 전기신호를 선형으로 증폭하는 증폭부; 및 상기 증폭된 전기신호를 필터링하는 필터부가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 다수단계의 신호를 표시하는 표시부; 상기 다수단계의 신호를 무선통신을 통하여 전송하는 무선통신부; 및 상기 다수단계의 신호를 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 4축형 로드셀은 알루미늄(Al)로 제조되어지는 것을 특징으로 한다.

상기 4축형 로드셀의 상면에는 적어도 하나 이상의 로드홀이 형성되어 있고, 상기 로드홀은 상기 압력버튼의 하단의 결합홀과 결합수단에 의하여 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스트레인 게이지센서를 장착한 4축형 로드셀을 사용하여 손가락으로 누르는 힘에 비례하여 변형되는 스트레인 게이지센서의 저항치의 변화량을 단계적으로 검출한 전기신호를 이용하고 있기 때문에, 여러 단수를 사용하여 작은 크기로 다양한 기능을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 알루미늄으로 제조된 4축형 로드셀을 포함하여 무선 리모트 컨트롤러의 무게를 줄일 수 있기 때문에, 사용자의 편의를 도모할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 로드셀의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 압력버튼의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러의 형상을 나타내는 도면.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 로드셀의 구조를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 압력버튼의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 감압식 로드셀(100), 증폭부(210), 필터부(220), A/D컨버터(300), 마이크로프로세서(400), 진동소자(700)로 구성된다.

감압식 로드셀(100)은, 4축형 로드셀(110)의 각축 상에 각각 스트레인 게이지 센서(A)가 설치되고, 상기 스트레인 게이지 센서(A) 상에 압력버튼(120)이 장착되며, 상기 압력버튼(120)의 눌림에 따른 힘의 크기에 비례하는 전기신호를 출력한다. 일반적으로, 로드셀(100)은 힘을 전기적 신호로 변환하여 사용하는 전기장치이다. 이러한 변환은 비직접적이고, 두 단계로 일어나게 된다. 즉, 로드셀(100)의 기계적인 배열을 통해 감지된 힘의 존재는 스트레인 게이지 센서(A)를 변형시키고, 스트레인 게이지 센서(A)의 변형응력을 전기적신호로 변형시키게 된다. 이렇게 변형된 전기신호는 수 밀리볼트(mV)값을 가지고, 이를 사용하기 위하여 후술하는 증폭부(210)에 의하여 증폭이 필요하게 된다. 또한, 상기 압력버튼(120)은, 그 하단이 상기 4축형 로드셀(110)의 각축 상에 부착되고, 상기 하단으로부터 연장되어 상부방향과 수평방향으로 각각 절곡되어 형성되되, 상기 수평방향의 면 상에 돔 형상의 누름부(121)가 형성되어 있다. 여기서, 누름부(121)는 엠보싱 타입으로 내부에 돔을 두어 초기 버튼이 눌려졌을 경우의 감각을 느낄 수 있도록 한다. 그러나, 본 압력버튼(120)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 여러가지로 변형을 하여 사용 가능함은 당연하다 할 것이다.

한편, 감압식 로드셀(100)은, 4축형 로드셀(110)의 각축 면 상에 각각 스트레인 게이지 센서(A)가 설치되어 최대 10Kg의 힘을 견딜 수 있도록 설계되며, 알루미늄(Al)으로 제조되어 무게가 최소화되도록 제작된다. 이러한 알루미늄 재질을 사용하여 휴대용으로 사용되는 리모콘 조작부(즉, 리모트 컨트롤러)에 포함되어 사용될 수 있다. 또한, 로드셀(100)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 상면에는 적어도 하나 이상의 로드홀(111)이 형성되어 있고, 상기 로드홀(111)은 후술하는 압력버튼(120)의 하단의 결합홀(115)과 볼트 등과 같은 소정의 결합수단에 의하여 결합되어 있다.

보다 상세하게 설명하자면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 감압식 로드셀(100)에 설치된 압력버튼(120a, 120b, 120c, 120d)의 동서남북 각각의 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 수직 방향으로 힘(F1, F2, F3, F4)이 가해지게 되면, 하부의 스트레인 게이지 센서(A)가 장착된 부분에 미세한 변형이 생기며 그에 따라 저항값의 변화량이 발생하게 된다. 이때, 동서남북 각각의 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 개별로 수직하중을 가하거나, 동시에 여러 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 수직하중을 가하더라도 각각의 누름부(121a, 121b, 121c, 121d) 아래에 장착된 스트레인 게이지 센서(A)에서 저항값의 변화량이 다르게 출력되므로, 각각의 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 대한 수직하중에 대한 저항값의 변화량을 알 수 있다.

증폭부(210)는, Op-Amp를 사용하여 상기 감압식 로드셀(100)의 출력단에 설치되어, 상기 감압식 로드셀(100)로부터 출력된 수 밀리볼트의 값의 미세한 전압의 전기신호를 선형으로 증폭한다.

필터부(220)는, 저항소자 및 콘덴서소자로 필터회로를 구성하여, 상기 증폭부(210)에 의하여 증폭된 전기신호를 사용자가 원하는 대역의 신호로 필터링하여 A/D컨버터(300)로 출력한다.

A/D컨버터(300)는, 상기 필터부(220)에 의하여 필터링된 전기신호를 마이크로프로세서(400)가 인식하여 분류가능하도록 디지털신호로 변환하게 된다.

상기와 같이 상기 감압식 로드셀(100)로부터 출력된 전기신호는, 증폭부(210), 필터부(220) 및 A/D컨버터(300)를 거쳐 압력버튼(120)에 가해지는 수직하중에 대한 전기신호(즉, 저항값의 변화량을 나타내는 신호)가 구분할 수 있는 디지털신호로 변환된다.

마이크로프로세서(400)는, 상기 A/D컨버터(300)에 의하여 변환된 디지털신호를 연산처리하여 다수단계의 신호로 분류한다. 마이크로프로세서(400)는, 감압식 로드셀(100)로부터 증폭부(210), 필터부(220), A/D컨버터(300)를 거쳐 입력되는 저항값의 변화량을 나타내는 전기신호를 그 크기순서대로 분류하여 인식하게 된다.

보다 상세하게 설명하자면, 감압식 로드셀(100)의 동서남북 방향의 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)를 누르면, 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 작용하는 힘(F1, F2, F3, F4)에 비례하여 저항값의 변화량을 나타내는 전기신호가 선형적으로 출력되고, 이러한 전기신호가 증폭부(210), 필터부(220), A/D컨버터(300)를 거쳐 마이크로프로세서(400)에 입력되어, 상기 마이크로프로세서(400)가 손가락으로 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)를 누르는 힘을 단계적(예를 들어, 1단부터 5단까지)으로 나누어 인식하게 된다. 예를 들면, 손가락을 누름부(121a, 121b, 121c, 121d) 위에 살짝 올려 놓으면 1단, 조금 더 강하게 누르면 2단, 더 강하면 3단, 4단, 5단으로 분류하는 방식과 같은 방법으로 누르는 힘의 크기를 이용하여 단계를 구분한다. 이때, 단계를 구분하는 방법은 감압식 로드셀(100)에서 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)를 누르면, 그 힘에 비례하여 스트레인 게이지센서(A)에서 미세한 전압의 변화가 일어난다. 이 미세한 전압의 변화를 Op-Amp와 같은 증폭부(210)에 의하여 선형 증폭하고, 필터부(220)에 의한 필터링 과정을 거쳐서 A/D컨버터(300)가 처리할 수 있는 전압값으로 변환하게 된다. 상기 A/D컨버터(300)에 의하여 변환된 디지털신호를 마이크로프로세서(400)가 연산 처리하여 5단계로 분류하게 되는 것이다. 이때, A/D컨버터(300)에서는 각 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)의 신호를 1024개의 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서(400)로 하여금 그 값을 5개의 단계로 나누어 인식하게 한다.

진동소자(700)는, 상기 마이크로프로세서(400)의 출력단에 설치되어, 상기 마이크로프로세서(400)로부터 출력된 다단계의 전기신호에서 단계가 변화될 때마다 상기 마이크로프로세서(400)로부터 진동신호를 입력받아 사용자가 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)에 점점 힘을 가하면서 단계의 변화를 사용자가 느낄 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 상기 마이크로프로세서(400)에 연결되어, 상기 다수단계의 신호를 표시하는 표시부(DISPLAY)(500)와, 상기 다수단계의 신호를 무선통신을 통하여 전송하는 무선통신부(600)와, 상기 다수단계의 신호를 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그출력부(800)를 더 포함한다. 여기서, 표시부(500)는, 상기 마이크로프로세서(400)로부터 출력된 다단계의 전기신호를 LCD와 같은 표시장치를 이용하여 어느 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)가 얼마만큼의 단계까지 눌려졌는지를 표시할 수 있다. 또한, 무선통신부(600)는, 상기 마이크로프로세서(400)로부터 출력된 다단계의 전기신호를 외부로 전송하여 프로토콜이 동일한 수신장치에서는 누름부(121a, 121b, 121c, 121d)의 단계에 따른 행동을 실행할 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러에 의하면, 스트레인 게이지 센서를 장착한 4축형 로드셀을 사용하여 손가락으로 누르는 힘에 비례하여 변형되는 스트레인 게이지의 저항치의 변화량을 단계적으로 검출한 전기신호를 이용하고 있기 때문에, 여러 단수를 사용하여 작은 크기로 다양한 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러의 형상을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 도 1 내지 도 3에 도시된 감압식 로드셀을 다양한 기능의 버튼(즉, EAST/WEST/SOUTH/NORTH 버튼과 UP/DOWN버튼)에 적용하고 있음을 알 수 있다. 이러한 다양기능의 버튼은, 압력 버튼 타입으로 일반적인 푸쉬 버튼의 형태를 가지고 있지만, 여러 단수를 사용할 수 있어서 작은 크기로 많은 기능을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 압력버튼의 하부에는 안전버튼(safety button)(B)을 설치하여, 상기 안전버튼을 누르고 엄지로 기능 버튼을 눌려야 조작이 가능하도록 조작 안전성을 강화할 수 있다. 이렇게 되면, 사용자가 양손으로 무선리모트 컨트롤러를 조작하면서 단수가 변경될 때마다 진동이 발생하기 때문에, 단수의 변화를 아주 쉽게 인지할 수 있다.

따라서, 본 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러는, 같은 기능을 사용하는 기존의 조이스틱 타입의 무선 리모트 컨트롤러가 그 중량 및 복잡한 구조, 무게 등으로 인하여 불편함을 초래하는 문제점을 완전히 해소할 수 있고, 나아가 이러한 기존의 조이스틱 타입의 무선 리모트컨트롤러를 대체 할 수 있는 획기적인 제품이라 할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 감압식 로드셀 110: 4축형 로드셀
111: 로드홀 115: 결합홀
120: 압력버튼 210: 증폭부
220: 필터부 300: A/D 컨버터
400: 마이크로프로세서 500: 표시부
600: 무선통신부 700: 진동소자
800: 아날로그출력부

Claims

4축형 로드셀(110)의 각축 상에 각각 스트레인 게이지 센서(A)가 설치되고, 상기 스트레인 게이지 센서(A) 상에 압력버튼(120)이 장착되며, 상기 압력버튼(120)의 눌림에 따른 힘의 크기에 비례하는 전기신호를 출력하는 감압식 로드셀(100);
상기 전기신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터(300);
상기 디지털신호를 연산처리하여 다수단계의 신호로 분류하는 마이크로프로세서(400); 및
상기 다수단계의 신호에 따른 진동신호를 출력하는 진동소자(700);를 포함하고,
상기 압력버튼(120)은, 그 하단이 상기 4축형 로드셀(110)의 각축 상에 부착되고, 상기 하단으로부터 연장되어 상부방향과 수평방향으로 순차적으로 절곡되어 형성되되, 상기 수평방향의 면 상에 돔 형상의 누름부(121)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러.
제1항에 있어서,
상기 감압식 로드셀(100)과 상기 A/D컨버터(300) 사이에는 상기 전기신호를 선형으로 증폭하는 증폭부(210); 및 상기 증폭된 전기신호를 필터링하는 필터부(220)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러.
제1항에 있어서,
상기 다수단계의 신호를 표시하는 표시부(500);
상기 다수단계의 신호를 무선통신을 통하여 전송하는 무선통신부(600); 및
상기 다수단계의 신호를 아날로그로 변환하여 출력하는 아날로그출력부(800);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러.
제1항에 있어서,
상기 4축형 로드셀(110)은 알루미늄(Al)으로 제조되어지는 것을 특징으로 하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러.
제1항에 있어서,
상기 4축형 로드셀(110)의 상면에는 적어도 하나 이상의 로드홀(111)이 형성되어 있고, 상기 로드홀(111)은 상기 압력버튼(120)의 하단의 결합홀(115)과 소정의 결합수단에 의하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 4축형 로드셀을 이용한 무선리모트 컨트롤러.