KR101175043B1 - 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전자의 자동차 상태 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 자동차 핸들 양 측에 촉각디스플레이 장치를 부착하고, 자동차 핸들 또는 타이어 등의 자동차 구성요소의 상태 정보에 따라 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시킴으로써, 사용자로 하여금 촉각에 의하여 자동차의 상태를 인식할 수 있도록 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템을 이루는 구성수단은, 운전자의 양 손바닥 각각이 감싸는 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치와; 자동차 구성요소들의 상태 정보를 감지하여 출력하는 자동차 구성요소 감지 장치; 상기 자동차 구성요소들의 상태정보가 운전자에게 촉각으로 전달되도록, 상기 자동차 구성요소 감지 장치로부터 자동차 구성요소들의 상태 정보를 수신받아, 이를 분석하여 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치가 액티브 또는 인액티브 또는 이들이 조합된 상태 중 어느 하나가 되도록 제어하는 제어 장치;를 포함하고, 상기 제어장치는, 입력 전압을 증폭하여 고전압을 출력하는 고전압 증폭부, 상기 고전압 증폭부로부터 출력되는 고전압을 입력받고, 스위칭 동작에 따라 상기 고전압을 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치에 인가 또는 차단하여 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시키는 고전압 스위칭부, 상기 자동차 구성요소들의 상태 정보를 분석하여 상기 고전압 증폭부 및 고전압 스위칭부의 동작을 제어하는 컨트롤러부를 포함하되, 상기 자동차 구성요소는 자동차 핸들로서, 상기 자동차 핸들의 상태 정보는 자동차 핸들의 방향 정보인 것을 특징으로 한다.
자동차, 상태, 인식, 촉각디스플레이

Description

촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템{SYSTEM FOR RECOGNIZING CAR CONDITION USING TACTILE DISPLAY}
본 발명은 운전자의 자동차 상태 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 자동차 핸들 양 측에 촉각디스플레이 장치를 부착하고, 자동차 핸들 또는 타이어 등의 자동차 구성요소의 상태 정보에 따라 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시킴으로써, 사용자로 하여금 촉각에 의하여 자동차의 상태를 인식할 수 있도록 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 햅틱(Haptic)이란 단어의 사전적인 의미는 "촉감”으로써 물체를 만질 때 사람이 느낄 수 있는 촉각적 감각을 통칭하는 것으로, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감(tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근 감각적인 힘(kinesthetic force) 모두를 합쳐서 부르는 말이다.
이러한 촉감에 관한 연구를 촉감 구현(haptic display feedback) 연구라고 하며, 이는 물리적 장치를 이용하여 사람이 사물과의 직접적인 접촉이 없이도 그 사물에 대한 정보를 전달 받을 수 있는 분야를 일컫는 말로, 사람에게 원격지에 있 는 물체의 물리적 특성을 전달하는 원격조종(teleoperation)에 관한 연구로부터 시작되었다.
하지만, 최근에 들어서는 시각의 촉각화를 이용한 시각장애인용 점자출력기(braille display), 가상현실(virture rearity), 컴퓨터 인터페이스, 의용공학 등 여러 분야에서도 적용되고 있다. 또한, 시각 및 촉각의 정보와 그로 인한 의사소통의 중요성이 나날이 증가함으로써 햅틱 디스플레이의 중요성은 계속적으로 부각되어지고 있다.
일반적인 촉감 디스플레이 장치는 사용자의 피부와 접촉하는 부분의 변위 혹은 힘을 능동적으로 제어함으로서, 촉각을 자극하며, 이로부터 촉감을 전달한다. 이러한 촉감 디스플레이 장치의 핵심 기술은 좁은 면적에 다수의 촉각 자극 요소
(Tactile Stimulating Element)를 배치하는 데에 있으며, 인간의 피부 감각을 모사할 수 있을 만큼 다수의 구동기(Actuator)를 좁은 면적에 집적할 수 있는 기술이 중요하다.
따라서, 이상적인 촉감 디스플레이를 위한 구동기의 밀도는 1개/㎟이며 2㎜정도의 돌출부, 각 촉각 자극 요소당 1N이하, 구동속도 50Hz이상, 10W/㎠정도의 에너지밀도를 가져야 하는 것으로 알려져 있다. 이는 인간 손의 접촉면에 대하여 실험적으로 구한 결과이나 인간의 손은 자극 속도와 자극의 깊이, 힘의 세기 등 관련된 요소들의 조합에 따라 반응에 관한 민감도의 차이가 존재하며, 또한 손바닥의 부위에 따라서도 많은 차이가 있으므로 실제로 촉감 디스플레이의 설계를 할 때에는 다양한 형태의 장치를 개발할 수 있다.
이러한 촉감 디스플레이 장치로는 공압과 솔레노이드를 이용한 기구, 형상 기억 합금을 이용한 것, 보이스 코일(VoiceCoil), 모터를 구동기로 이용한 것, 정전기 원리를 이용한 것, 고분자 유전체를 이용한 것 및 전기를 이용한 피부 자극기 등이 개발된 바 있다.
이러한 촉감 디스플레이 장치에 대한 일례가 미국 특허 US19954102939
(Tactile display driven by shape memory wires), US19788695067(Tactile indicating device), US19942860319(Method and device for producing a tactile display using an electrorheological fluid), 유럽특허 EP20010988927(TACTILE DISPLAY SYSTEM), EP2003725735(Tactile display device and method of controlling tactile display device) 및 (1) P. M. Taylor, A. Moser, A. Creed, "The design and control of a tactile display based on shape memory alloy" in Proc. of IEEE IntConf. on Robotics and Automation, Volume:2, pp.1/1-1/4, 1997, (2) F. Toshio, M. Hideyuki, A. Fumihito, I. Hidenori, M. Hideo, "Micro resonator using electromagnetic actuator for tactile display," Int. Symposium on micromechatronics and human science, pp.143-148,1997, (3) C. R. Wagner, S. J. Lederman, R. D. Howe, "A tactile shape display using servomotor," The Tenth Symposium on Haptic Interfaces fo Virtual Environment and Teleoperator Systems, March 24-25, 2002, (4) Orlando, N. Masahi, K. Hiroyuki, S. Dairoku, "3D form display with shape memory alloy," Int. Conf. on Artificial Reality and Tele-Existence(ICAT), December 3-5,2003, Japan 등에 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에 있어서는 초소형 구동기 개발의 어려움으로 인한 실제 구동 면적의 협소, 중량대비 낮은 출력(Low power density), 구동기 제작비의 고가, 별도의 보조 장치의 필요 등의 문제점을 지니고 있으며, 특히 구동기의 단단한 성질로 인하여 실제로 개발되어진 촉각 제시 장치의 응용에서도 여러 어려움이 나타나고 있다.
반면에, 기능성 고분자는 소형, 경향의 구동기 제작이 가능하며, 중량대 출력비가 우수하고(High power density), 별도의 장치 없이 중저속의 높은 구동력을 낼 수 있으며, 입력 에너지에 대한 출력 효율이 좋고, 재료비가 저렴하며, 무엇보다 다른 구동기에 비하여 유연하다는 장점을 지니고 있다.
이와 같은 고분자 유전체 구동기의 제작을 통하여 기존에 제시된 촉각 제시 장치의 응용성 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있다.
실제, 본 출원인은 고분자 유전체 구동기 제작과 관련하여 특허출원을 하여 특허 등록을 받은 상태이다(한국 등록번호 10-0718896, 유연한 구동기 및 그를 이용한 촉각제시장치).
상기 특허 출원에서 제시한 촉각제시 장치(촉각디스플레이 장치라고 칭하기도 함)는 마이크로 촉각 구동기가 촉각셀이 유연한 고분자 기질에 내장되어 있다. 각 촉각셀은 독립적으로 구동이 가능한 촉각인터페이스이다. 촉각디스플레이 장치는 구동기로 사용할 수 있는 기능성 고분자인 고분자 유전체 기술을 기반으로 한다.
고분자 유전체는 인가된 전압에 따라서 변형을 일으키므로 구동기로 사용할 수 있다. 촉각 디스플레이 장치의 제조에 대한 전기활성 고분자의 사용은 어떠한 전기기계적 전달 장치의 추가적인 도움 없이 인간피부에 자극을 제공할 수 있다.
촉각디스플레이 장치 구조의 유연함과 부드러움, 제조의 용이성, 소형화에 대한 가능성, 그리고 대량생산을 위한 낮은 비용은 촉각디스플레이 장치의 대표적인 이점이다. 특히 유연한 구조가 인체 외형에 탁월한 적용성을 제공하기 때문에 장치 어플리게이션은 다양한 목적의 활용에 적합하다.
즉, 상기 특허 출원에서 제시한 촉각제시장치는 유연한 성질을 가지고 있기 때문에, 다양한 분야에 적용될 수 있다. 그러나 아직 그 적용 사례가 많지 않고, 계속적으로 연구 중에 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 자동차 핸들 양 측에 촉각디스플레이 장치를 부착하고, 자동차 핸들 또는 타이어 등의 자동차 구성요소의 상태 정보에 따라 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시킴으로써, 사용자로 하여금 촉각에 의하여 자동차의 상태를 인식할 수 있도록 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템을 이루는 구성수단은, 운전자의 양 손바닥 각각이 감싸는 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치와; 자동차 구성요소들의 상태 정보를 감지하여 출력하는 자동차 구성요소 감지 장치; 상기 자동차 구성요소들의 상태정보가 운전자에게 촉각으로 전달되도록, 상기 자동차 구성요소 감지 장치로부터 자동차 구성요소들의 상태 정보를 수신받아, 이를 분석하여 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치가 액티브 또는 인액티브 또는 이들이 조합된 상태 중 어느 하나가 되도록 제어하는 제어 장치;를 포함하고, 상기 제어장치는, 입력 전압을 증폭하여 고전압을 출력하는 고전압 증폭부, 상기 고전압 증폭부로부터 출력되는 고전압을 입력받고, 스위칭 동작에 따라 상기 고전압을 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치에 인가 또는 차단하여 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시키는 고전압 스위칭부, 상기 자동차 구성요소들의 상태 정보를 분석하여 상기 고전압 증폭부 및 고전압 스위칭부의 동작을 제어하는 컨트롤러부를 포함하되, 상기 자동차 구성요소는 자동차 핸들로서, 상기 자동차 핸들의 상태 정보는 자동차 핸들의 방향 정보인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자동차 구성요소 감지 장치와 상기 제어 장치는 CAN 통신을 통하여 상태 정보를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 고전압 스위칭부는 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치들과 각각 일대일 연결되도록 두 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 컨트롤러부는 상기 자동차 핸들의 상태 정보를 분석한 결과, 상기 자동차 핸들의 방향이 오른쪽으로 돌아간 경우에는 상기 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치 중, 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브되고, 자동차 핸들의 방향이 왼쪽으로 돌아간 경우에는 왼쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템에 의하면, 자동차 핸들 양 측에 촉각디스플레이 장치를 부착하고, 자동차 핸들 또는 타이어 등의 자동차 구성요소의 상태 정보에 따라 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시키기 때문에, 사용자로 하여금 촉각에 의하여 자동차의 상태를 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 자동차의 핸들에 촉각디스플레이 장치를 부착하여 운전자에게 핸들의 움직이는 방향을 제시하여 자동차 바퀴의 위치를 알려줌으로써, 운전자가 자동차를 원하는 방향으로 쉽게 움직이게 할 수 있고, 촉각디스플레이 장치에 의하여 운전자에게 직접 자극을 줌으로써, 실제로 눈으로 확인하는 것 보다 빠르게 운전자에게 운전 상황을 제시할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 운전자의 안전을 도모할 수 있을 뿐 아니라, 좀 더 정밀한 운전이 가능하도록 할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템에 관한 바람 직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 핵심은 촉각디스플레이 장치가 자동차 핸들에 부착되고, 이 촉각디스플레이 장치를 구동하여 상기 자동차 핸들에 부착된 촉각디스플레이 장치를 손바닥으로 감싼 상태로 운전하는 운전자로 하여금 자극을 느끼도록 함으로써, 자동차의 다양한 상태 정보를 인식할 수 있도록 하는 것이다. 후술하겠지만, 상기 다양한 상태 정보란 자동차 핸들의 현재 방향 또는 타이어 공압 상태 등이 해당될 수 있다.
상기 본 발명에서 적용되는 촉각디스플레이 장치는 본 출원인에 의하여 출원되어 등록된 "유연한 구동기 및 그를 이용한 촉각제시장치"(한국등록번호 10-0718896)를 이용한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 적용되는 촉각디스플레이 장치를 보여준다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 촉각디스플레이 장치는 엠보싱이 형성되어 있다. 이 엠보싱은 안정적인 수직 방향 구동을 위해서는 꼭 필요한 것으로, 만약 엠보싱을 하지 않고 필름의 굽힘으로 발생하는 변위만을 사용하면 변위 및 출력 힘이 수직 방향 아래, 위로 불균일하게 동시에 작용하여 요구되는 구동방향(즉, 한쪽 방향 구동)으로의 원활한 구동이 이루어지지 않기 때문이다.
상기 촉각디스플레이 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 유연성의 특징을 가지고 있다.
상기 촉각디스플레이 장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 자동차 핸들에 부착된다. 그 부착 부위는 다양한 위치로 변경 부착할 수 있지만, 실제 운전자 가 운전할 때, 손바닥으로 잡는 양 쪽 부분인 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차 핸들 양 쪽 부분에 핸들을 감쌀 수 있도록 촉각디스플레이 장치가 각각 부착된다. 결국 운전자는 상기 핸들의 양쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치를 손바닥으로 감싼 상태로 운전을 하면서 상기 촉각디스플레이 장치가 구동될 때, 자극을 느낄 수 있다.
한편, 도 4는 상기 촉각디스플레이 장치에 신호를 주기 위한 커넥터 연결을 보여주고, 상기 촉각디스플레이 장치를 구동하는 제어 장치(후술하겠음)가 핸들 바디 내부에 설치됨을 예시한다. 상기 제어 장치는 자동차 핸들 바디 내부 또는 핸들 앞쪽 내부 등 다양한 위치에 설치될 수 있다.
도 5는 상기와 같은 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템의 구성도를 보여준다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 상태 인식 시스템은 촉각디스플레이 장치(300), 제어 장치(200) 및 자동차 구성요소 감지 장치(100)을 포함하여 구성된다.
상기 촉각디스플레이 장치는 두 개로 구성되고, 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치(300) 각각은 앞에서 설명한 바와 같이, 운전자의 양 손바닥 각각이 감싸는 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착된다.
상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)는 자동차 구성요소들의 상태 정보를 감지하여 출력한다. 여기서 상기 자동차 구성요소는 자동차를 구성하는 모든 요소들이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 자동차 구성요소는 자동차 핸들 또는 자동차 바퀴의 타이어가 될 수 있다.
상기 자동차 구성요소가 자동차 핸들인 경우에, 상기 자동차 구성요소의 상태 정보는 자동차 핸들의 방향 정보가 될 수 있다. 즉, 자동차 핸들이 기준점에서 오른쪽으로 돌아간 상태인지, 왼쪽으로 돌아간 상태인지에 대한 정보이다. 이 정보는 결국 자동차 바퀴가 어느 방향으로 돌아간 상태인지와 관련된 정보이다.
만약, 상기 자동차 구성요소가 자동차 타이어인 경우에, 상기 자동차 구성요소의 상태 정보는 자동차 타이어 공압 정보가 될 수 있다. 즉, 어떤 타이어의 공압이 급변했거나, 기준 공압 범위를 벗어났거나에 관련된 정보이다. 이 정보로부터 특정 타이어의 공압이 문제가 있거나, 특정 타이어가 장애물과 접촉되어 있다는 것을 알 수 있다.
상기와 같은 자동차 구성요소 감지 장치는 자동차 내부에 존재하는 전자 제어 장치가 될 수도 있고, 센서 등을 포함한 감지 장치가 될 수도 있다.
상술한 자동차 구성요소 감지 장치(100)는 상기 제어 장치(200)로 상기 상태 정보를 전달한다. 즉, 상기 제어 장치(200)는 상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)로부터 자동차 구성요소들의 상태 정보를 수신받는다.
상기 자동차 구성요소들의 상태 정보를 수신받은 상기 제어 장치(200)는 상기 상태 정보를 분석하여 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치(300) 각각을 액티브(Active) 또는 인액티브(Inactive) 되도록 제어한다. 예를 들어, 상기 상태 정보를 분석한 결과, 자동차 핸들이 기준점(자동차 바퀴가 똑바로 위치한 경우)에서 오른쪽으로 돌아간 것으로 분석된 경우에는 자동차 핸들의 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 제어한다.
상기 제어 장치(200)는 상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)와 CAN(Controller Area Network) 통신을 통하여 데이터를 송수신한다. 따라서, 상기 제어 장치(200) 상기 CAN 통신을 통하여 상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)로부터 자동차 구성요소의 상태 정보를 수신받는다.
상기 CAN 통신은 원래 자동차 내의 각종 계측제어 장비들 간에 디지털 직렬 통신을 제공하기 위하여 1988년 Bosch와 Intel에서 개발된 차량용 네트워크 시스템으로서, 1993년도에 ISO에서 국제표준 규격으로 제정되었다. 상기 CAN은 다른 자동화 통신망들에 비하여 가격 대 성능비가 우수하며, 지난 수년간 차량 내의 열악한 환경에서 성공적으로 동작되어 신뢰도가 검증된 통신망이다.
상기 CAN 프로토콜은 여러 장점이 있다. 첫 번째, 표준 통신 프로토콜이므로 다양한 업체에서 제작된 서브들을 공동의 네트워크에 인터페이스 시키는 작업을 쉽고 경제적으로 수행할 수 있다. 두 번째, 수백만의 메시지 확인자를 지원하고 복잡한 메시지 방식을 사용할 수 있는 유연성을 가지고 있다. 또한 에러 발견과 응답은 CAN 칩 자체에서 처리되므로 그에 따른 처리가 현저히 감소된다. 세 번째, CPU에서 주변기기로 통신 작업이 이양되었기 때문에 CPU는 시스템 태스크만 전적으로 실행할 수 있다. 네 번째, 다중 채널식 통신법이기 때문에 포인터 간의 와이어 작업을 줄여 와이어 크기를 대폭 줄일 수 있다. 마지막으로 표준 프로토콜이므로 시장성이 뛰어나고 이로 인해 많은 업체들이 경쟁적으로 CAN 칩을 제작하고 있으며, 비용 또한 비교적 저렴하다.
상기와 같이 CAN 통신을 통하여 상기 다양한 자동차 구성요소 감지 장 치(100)부터 자동차 구성요소들의 상태정보를 수신받은 제어 장치(200)는 이를 분석하여 상술한 두 개의 촉각디스플레이 장치(300) 각각을 액티브 또는 인액티브 되도록 제어한다.
상기와 같은 동작을 수행하는 제어 장치(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 컨트롤러부(210), 고전압 증폭부(230) 및 고전압 스위칭부(250)를 포함하여 이루어진다.
상기 고전압 증폭부(230)는 제어 장치에 입력되는 입력 전압을 증폭하여 고전압으로 출력한다. 상기 고전압 증폭부는 입력 전압을 약 1000배 정도 증폭하여 출력하기 때문에, 입력 전압이 매우 작은 값일지라도 원하는 소정의 전압을 출력할 수 있다.
상기 고전압 증폭부(230)에서 증폭되어 출력되는 고전압은 상기 고전압 스위칭부(250)로 입력된다. 그러면, 상기 고전압 스위칭부(250)는 상기 고전압 증폭부(230)로부터 출력되는 고전압을 입력받고, 스위칭 동작을 수행하여 상기 고전압을 출력하거나, 출력되지 않도록 한다.
즉, 상기 고전압 스위칭부(250)는 스위칭 동작에 따라 상기 고전압을 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치에 인가 또는 차단하여 상기 촉각디스플레이 장치들을 액티브 또는 인액티브 시킨다. 구체적으로, 촉각디스플레이 장치를 액티브시키기 위해서는 상기 고전압이 상기 촉각디스플레이 장치에 인가될 수 있도록 스위칭하고, 촉각디스플레이 장치를 인액티브시키기 위해서는 상기 고전압이 상기 촉각디스플레이 장치에 인가되지 못하게 차단하여 그라운드가 상기 촉각디스플레이 장치에 연결될 수 있도록 스위칭한다.
상기 고전압 스위칭부(250)는 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치들과 각각 일대일로 대응하여 연결될 수 있도록 두 개로 구성되는 것이 바람직하다. 물론, 하나의 고전압 스위칭부(250)에 스위칭 소자를 부가하여, 두 개의 촉각디스플레이 장치의 액티브 또는 인액티브를 제어할 수 있다. 이 고전압 스위칭부(250)의 스위칭 제어는 컨트롤러부(210)가 제어한다.
상기 컨트롤러부(210)는 상기 자동차 구성요소 감지 장치로부터 수신받은 자동차 구성요소들의 상태 정보를 분석하여 상기 고전압 증폭부(230) 및 고전압 스위칭부(250)의 동작을 제어한다.
즉, 상기 컨트롤러부(210)는 자동차 구성요소들의 상태 정보를 분석하여, 상기 촉각디스플레이 장치들을 액티브 또는 인액티브시킬 필요가 있다고 판단한 경우에는, 상기 촉각디스플레이 장치들에 인가할 고전압을 생성할 수 있도록 상기 고전압 증폭부(230)를 동작시키고, 해당 촉각디스플레이 장치를 선택적으로 액티브 또는 인액티브시키기 위하여, 상기 고전압 스위칭부(250)의 스위칭 동작을 제어한다.
이상에서 설명한 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템의 작동 과정을 예를 들어 설명한다.
상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)는 자동차 핸들의 방향을 감지하는 장치이고, 상기 자동차 구성요소는 자동차 핸들인 것으로 가정하자. 결국, 상기 자동차 핸들의 상태 정보는 자동차 핸들의 방향 정보이다. 즉, 상기 상태 정보는 자동 차 핸들이 기준점에서 오른쪽으로 돌아간 상태인지 또는 왼쪽으로 돌아간 상태인지 에 대한 정보이다. 이는 자동차 바퀴의 돌아간 방향에 관한 정보와 일치한다.
상기 자동차 구성요소(자동차 핸들) 감지 장치는 감지된 핸들 방향 정보를 제어 장치(200)에 전송한다. 그러면, 상기 제어 장치(200)에 포함된 컨트롤러부(210)는 상기 자동차 핸들의 상태 정보를 분석한다. 즉, 자동차 핸들이 오른쪽으로 돌아간 상태인지 또는 왼쪽으로 돌아간 상태인지 또는 기준 상태(정 위치에 있는 상태)인지 판단한다.
분석 결과, 상기 자동차 핸들의 방향이 오른쪽으로 돌아간 상태로 분석된 경우에는, 상기 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치 중, 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부(250)를 제어하고, 상기 자동차 핸들의 방향이 왼쪽으로 돌아간 상태로 분석된 경우에는, 상기 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치 중, 왼쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부(250)를 제어한다.
물론, 상기 컨트롤러부(210)는 상기 고전압 스위칭부(250)의 동작 제어와 별개로, 상기 고전압 증폭부(230)를 제어하여, 고전압을 생성할 수 있도록 하고, 이 고전압이 상기 고전압 스위칭부(250)에 인가될 수 있도록 제어한다.
상기와 같이, 상기 컨트롤러부(210)가 상기 고전압 스위칭부(250)를 제어하여, 특정 촉각디스플레이 장치가 액티브되면, 상기 액티브된 촉각디스플레이 장치는 볼록하게 변형되어 운전자로 하여금 자극을 받을 수 있도록 한다. 상기 운전자 는 상기 촉각디스플레이 장치들을 손바닥으로 감싸서 잡은 상태로 운전하기 때문에, 상기 액티브된 촉각디스플레이 장치에 의하여 자극을 받게 된다.
이와 같이 자극을 받은 운전자는 현재 자동차 핸들이 어느 방향으로 돌아간 상태인지 촉각을 통하여 인식할 수 있다. 즉, 자동차 핸들의 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치로부터 자극을 받은 경우에는 자동차 핸들이 오른쪽으로 돌아간 상태로 인식할 수 있고, 자동차 핸들의 왼쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치로부터 자극을 받은 경우에는 자동차 핸들이 왼쪽으로 돌아간 상태로 인식할 수 있다.
이와 같이, 촉각을 통하여 자동차 핸들의 방향을 인식할 수 있기 때문에, 자동차에서 내려 자동차의 바퀴 방향을 확인할 필요도 없이 원하는 진행 방향으로 용이하게 이동할 수 있다.
다음은, 상기 자동차 구성요소 감지 장치(100)는 자동차 타이어 공압을 감지하는 장치이고, 상기 자동차 구성요소는 자동차 타이어인 것으로 가정하자. 결국, 상기 자동차 타이어의 상태 정보는 자동차 타이어의 공압 정보이다. 즉, 상기 상태 정보는 자동차 타이어의 공압이 어느 정도인지, 급변하였는지, 정상 기준 범위를 벗어난 공압인지에 관한 정보이다.
상기 자동차 구성요소(자동차 타이어) 감지 장치는 감지된 타이어 공압 정보를 제어 장치(200)에 전송한다. 그러면, 상기 제어 장치(200)에 포함된 컨트롤러부(210)는 상기 자동차 타이어의 상태 정보를 분석한다. 즉, 자동차 타이어 중, 어떤 타이어의 공압이 급변하였는지, 어떤 타이어가 정상 공압 범위를 벗어난 상태인 지 판단한다.
분석 결과, 자동차 타이어 중, 공압의 변화(공압의 급변, 정상 공압 범위를 벗어난 변화)가 있는 타이어가 부착된 방향과 동일한 방향에 위치하는 상기 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 제어한다.
즉, 분석 결과 자동차의 오른쪽 타이어의 공압이 급변하거나 정상 공압 범위를 벗어난 것으로 분석된 경우에는 상기 촉각디스플레이 장치 중, 자동차 핸들의 오른쪽 부분에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 스위칭 제어하고, 왼쪽 타이어의 공압이 급변하거나 정상 공압 범위를 벗어난 것으로 분석된 경우에는 상기 촉각디스플레이 장치 중, 자동차 핸들의 왼쪽 부분에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 스위칭 제어하며, 오른쪽 및 왼쪽 타이어 모두가 공압 급변 또는 정상 공압 범위를 벗어난 것으로 분석된 경우에는 상기 촉각디스플레이 장치 모두가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 스위칭 제어한다.
물론, 상기 컨트롤러부(210)는 상기 고전압 스위칭부(250)의 동작 제어와 별개로, 상기 고전압 증폭부(230)를 제어하여, 고전압을 생성할 수 있도록 하고, 이 고전압이 상기 고전압 스위칭부(250)에 인가될 수 있도록 제어한다.
상기와 같이, 상기 컨트롤러부(210)가 상기 고전압 스위칭부(250)를 제어하여, 특정 촉각디스플레이 장치가 액티브되면, 상기 액티브된 촉각디스플레이 장치는 볼록하게 변형되어 운전자로 하여금 자극을 받을 수 있도록 한다. 상기 운전자는 상기 촉각디스플레이 장치들을 손바닥으로 감싸서 잡은 상태로 운전하기 때문 에, 상기 액티브된 촉각디스플레이 장치에 의하여 자극을 받게 된다.
이와 같이 자극을 받은 운전자는 현재 자동차 타이어 중, 어떤 타이어가 공압이 급변하였는지 또는 정상 공압 범위를 벗어났는지를 촉각을 통하여 인식할 수 있다. 즉, 자동차 핸들의 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치로부터 자극을 받은 경우에는 오른쪽 타이어의 공압이 급변하였거나 또는 정상 공압 범위를 벗어난 상태로 인식할 수 있고, 왼쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치로부터 자극을 받은 경우에는 왼쪽 타이어의 공압이 급변하였거나 또는 정상 공압 범위를 벗어난 상태로 인식할 수 있으며, 모든 촉각디스플레이 장치들로부터 자극을 받은 경우에는 왼쪽 및 오른쪽 타이어의 공압이 급변하였거나 또는 정상 공압 범위를 벗어난 상태로 인식할 수 있다.
이와 같이, 촉각을 통하여 자동차 타이어의 공압 급변 또는 정상 공압 범위 이탈을 인식할 수 있기 때문에, 문제가 있는 타이어를 촉각을 통하여 쉽게 알 수 있어, 사전에 타이어 교환 등의 조치를 통하여 사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 타이어가 장애물과 접촉하고 있다는 사실을 촉각을 통하여 인식할 수 있기 때문에, 해당 조치를 취할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 적용되는 촉각디스플레이 장치의 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 적용되는 촉각디스플레이 장치가 자동차 핸들에 부착된 상태도이다.
도 5는 본 발명인 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템의 구성도이다.

Claims (9)

  1. 운전자의 양 손바닥 각각이 감싸는 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치와;
    자동차 구성요소들의 상태 정보를 감지하여 출력하는 자동차 구성요소 감지 장치;
    상기 자동차 구성요소들의 상태정보가 운전자에게 촉각으로 전달되도록, 상기 자동차 구성요소 감지 장치로부터 자동차 구성요소들의 상태 정보를 수신받아, 이를 분석하여 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치가 액티브 또는 인액티브 또는 이들이 조합된 상태 중 어느 하나가 되도록 제어하는 제어 장치;를 포함하고,
    상기 제어장치는, 입력 전압을 증폭하여 고전압을 출력하는 고전압 증폭부, 상기 고전압 증폭부로부터 출력되는 고전압을 입력받고, 스위칭 동작에 따라 상기 고전압을 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치에 인가 또는 차단하여 상기 촉각디스플레이 장치를 액티브 또는 인액티브시키는 고전압 스위칭부, 상기 자동차 구성요소들의 상태 정보를 분석하여 상기 고전압 증폭부 및 고전압 스위칭부의 동작을 제어하는 컨트롤러부를 포함하되,
    상기 자동차 구성요소는 자동차 핸들로서, 상기 자동차 핸들의 상태 정보는 자동차 핸들의 방향 정보인 것을 특징으로 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동차 구성요소 감지 장치와 상기 제어 장치는 CAN 통신을 통하여 상태 정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 스위칭부는 상기 두 개의 촉각디스플레이 장치들과 각각 일대일 연결되도록 두 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러부는 상기 자동차 핸들의 상태 정보를 분석한 결과, 상기 자동차 핸들의 방향이 오른쪽으로 돌아간 경우에는 상기 자동차 핸들 양쪽 부분에 부착되는 두 개의 촉각디스플레이 장치 중, 오른쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브되고, 자동차 핸들의 방향이 왼쪽으로 돌아간 경우에는 왼쪽에 부착된 촉각디스플레이 장치가 액티브될 수 있도록 상기 고전압 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉각디스플레이 장치를 이용한 자동차 상태 인식 시스템.
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