KR101473947B1 - 힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101473947B1 KR101473947B1 KR1020130051472A KR20130051472A KR101473947B1 KR 101473947 B1 KR101473947 B1 KR 101473947B1 KR 1020130051472 A KR1020130051472 A KR 1020130051472A KR 20130051472 A KR20130051472 A KR 20130051472A KR 101473947 B1 KR101473947 B1 KR 101473947B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tactile sensor
- sensor
- tactile
- conductive layer
- potential difference
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 20
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
- G01L5/228—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping using tactile array force sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
- G01L5/162—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
본 발명은 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서는 평행하게 배치되는 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서; 상기 제1 촉각 센서를 가로지르는 방향으로 평행하게 적층되는 하나 이상의 압전형 제2 촉각 센서 및 상기 제2 촉각 센서에 적층되어 상기 제2 촉각 센서의 전위차를 유도하는 전위차 유도층을 포함한다.
Description
본 발명은 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 접촉 위치 및 접촉 강도를 측정할 수 있고, 확장 및 축소가 간단한 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법에 관한 것이다.
최근 인간을 대신하여 위험하거나 미세한 작업을 수행할 수 있는 도구로서 사용될 수 있는 산업용 로봇 또는 의료용 로봇이 많이 개발되고 있는 추세이다.
최근 이러한 로봇들은 보다 복잡한 작업을 수행할 수 있도록 다양한 기능들이 탑재되고 있다. 대표적으로, 외부 환경에 정밀하게 반응할 수 있도록 외부 자극을 스스로 인식 및 판단할 수 있는 로봇들이 개발되고 있다.
특히, 외부 자극을 인식하기 위해 촉각 센서가 사용될 수 있다. 촉각 센서는 외부 부하의 크기 및 접촉 위치를 감지할 수 있다. 종래의 촉각 센서로서 정전 용량 변화를 이용하거나 저항 변화를 이용하여 제작되었다.
예를 들면, 특허문헌 1은 정전 용량 방식의 촉각 센서를 제시하고 있다. 특허문헌 1의 촉각 센서의 경우 미세전자기계시스템(MEMS; micro eletro mechanical system)을 기반으로 제작되나, 이러한 촉각 센서들은 낮은 공간 분해능을 갖고 제한적인 곡률 반경을 가지며, 제조가 복잡한 문제점이 있다. 또한, 촉각 센서의 크기가 커질수록 제조 비용이 비싸지고, 전력을 많이 소모하게 되는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 2는 폴리머 미세전기기계시스템(MEMS) 기술을 적용하여 유연성 및 높은 공간 분해능을 갖는 로봇용 피부센서 및 감지 방법에 대하여 제시하고 있다. 특허문헌 2는 폴리머로 만들어지기 때문에 신호 처리가 어렵고, 특허문헌 1의 센서에 비하여 낮은 감도를 갖는 문제점이 있다. 그리고, 전원을 공급하여야 하기 때문에 피부 센서의 크기가 커지면 소모되는 전력이 커진다는 문제가 있다.
그리고, 비특허문헌은 압력 감응 재료를 사용한 스킨 센서에 대하여 제시하고 있다. 전도성 고무를 사용하기 때문에 유연성을 가질 수 있고 가벼우며, 낮은 비용을 생산할 수 있으나, 정량적인 측정이 어렵고 반복적으로 동일한 저항값이 나오지 않으며 초기 변형에 급격한 저항 변화를 보이고 변형이 커질수록 변화량이 줄어드는 문제점이 있다.
위와 같은 종래 기술들은 실시간 접촉을 검색하여 외부 환경에 대하여 적용하기 위해서 복잡한 신호 처리를 수행해야 하기 때문에 하드웨어에 대한 비용과 소비전력이 많아지는 문제점이 발생했다.
즉, 종래의 촉각 센서들은 힘, 온도, 접촉 부위의 물성(열 전도도, 강도), 반복성, 재현성, 분해능, 유연성, 신축성 등의 다양한 요구 사항들을 모두 만족하기 어려웠다.
곡면에 적용하기 위한 정합 및 확장 가능 촉각 센서 스킨(Conformable and Scalable Tactile Sensor Skin for Curved Surfaces), 2006년 5월-플로리다 올란도, 로봇 및 자동화에 관한 2006년 IEEE 국제 회의.
본 발명은 상술한 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 외부 부하에 대하여 정확하게 위치, 지속 시간 및 힘을 감지하고 분석할 수 있는 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유연성이 우수하기 때문에 구부러져도 사용가능하며 다양한 모양으로 변형 가능하여, 다양한 제품에 적용될 수 있는 융통성이 높은 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 저전력으로 구동될 수 있으며, 제조 비용 및 유지 비용이 저렴하고 신호 처리 과정이 간단한 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서는 평행하게 배치되는 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서; 상기 제1 촉각 센서를 가로지르는 방향으로 평행하게 적층되는 하나 이상의 압전형 제2 촉각 센서 및 상기 제2 촉각 센서에 적층되어 상기 제2 촉각 센서의 전위차를 유도하는 전위차 유도층을 포함한다.
상기 제1 촉각 센서가 적층되는 베이스 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서의 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면에 각각 하나 이상의 제1 스페이서 및 제2 스페이서가 배치될 수 있다.
상기 제1 촉각 센서는, 외부 부하에 대하여 전압 변화가 나타나는 압력 센서부 및 상기 압력 센서부에 연결된 연결 단자를 포함할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서는, 외부 부하에 대하여 전위차가 발생하는 압전 센서부, 및 상기 압전 센서부에 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 촉각 센서 위에 적층되는 제1 전도층 및 상기 전위차 유도층이 적층되는 제2 전도층을 포함할 수 있다.
하나 이상의 상기 제1 전도층 및 하나 이상의 상기 제2 전도층은 상기 제2 촉각 센서와 나란하게 적층될 수 있다.
상기 제1 전도층 및 상기 제2 전도층은, 일 부분은 상기 제2 촉각 센서를 사이에 두고 배치되고, 나머지 부분은 서로 접촉할 수 있도록 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 촉각 센서에 의해서, 하나 이상의 접촉 위치, 접촉 힘 및 접촉 시간 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
상기 제1 촉각 센서에 의해 제1 차원상의 위치 또는 접촉 힘을 측정할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서에 의해 제2 차원상의 위치 또는 접촉 시간을 측정할 수 있다.
상기 제1 및 제2 촉각 센서, 전위차 유도층 및 제1 및 제2 스페이서 중 하나 이상은 유연성과 탄성을 갖는 물질로 만들어질 수 있다.
상기 제1 촉각 센서는 압력 센서(FSR)일 수 있다.
상기 제2 촉각 센서는 전도성 폴리플루오린화비닐리덴, 전도성 압전 세라믹스 및 수정 중 어느 하나로 구성된 센서일 수 있다.
상기 전위차 유도층은 실리콘 층일 수 있다.
상기 베이스 층은 폴리염화비닐 또는 폴리에스테르 필름일 수 있다.
상기 제1 전도층은 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 전도층은 구리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서 제조 방법은 베이스 층 위에 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서를 평행하게 적층하는 단계, 상기 제1 촉각 센서를 가로지르도록 압전형 제2 촉각 센서를 적층하는 단계 및 상기 제2 촉각 센서에 전위차 유도층을 적층하는 단계를 포함한다.
상기 제2 촉각 센서를 적층하기 전에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제1 스페이서를 적층하거나, 상기 제2 촉각 센서를 적층한 후에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제2 스페이서를 적층할 수 있다.
상기 제1 촉각 센서를 적층 한 후에, 제1 전도층을 적층하는 단계 및 상기 전위차 유도층을 적층하기 전에, 제2 전도층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 외부 부하에 대한 위치, 지속 시간 및 힘을 분석할 수 있는 촉각 센서를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 다양한 크기 및 모양으로 변형할 수 있으며, 제품의 모양 및 성질에 상관없이 일정하게 외부 부하를 감지할 수 있는 반복성, 재현성 및 신뢰도 높은 촉각 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 촉각 센서가 모듈 형태로 제공될 수 있으므로, 제품에 탈/부착이 용이하고 유지, 보수가 간편한 촉각 센서를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 저전력으로 구동될 수 있고, 제조 비용이 저렴한 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서가 원통형 구조물에 적용된 것을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1의 실시예에 따른 촉각 센서의 A 부분을 나타내는 부분 확대도이고, 도 2b는 도 2a에서 선 X-X'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이고, 도 2c는 도 2b에서 선 Y-Y'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉각 센서(110)를 나타내는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉각 센서(130)를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전도층(161)의 배치를 나타내는 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전도층(163)의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서의 감지 위치를 이미지화하여 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a에 대응하는 실시예의 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서에 의한 신호를 분석하여 나타낸 그래프이다.
도 2a는 도 1의 실시예에 따른 촉각 센서의 A 부분을 나타내는 부분 확대도이고, 도 2b는 도 2a에서 선 X-X'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이고, 도 2c는 도 2b에서 선 Y-Y'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉각 센서(110)를 나타내는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉각 센서(130)를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전도층(161)의 배치를 나타내는 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전도층(163)의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서의 감지 위치를 이미지화하여 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a에 대응하는 실시예의 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서에 의한 신호를 분석하여 나타낸 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법에 대하여 알아보자.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서(20)가 원통형 구조물(10)에 적용된 것을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서(20)는 휴머노이드(humanoid), 매니퓰레이터(manipulator), 이동 로봇(mobile robot) 및 접촉식 스위치 등에 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉각 센서는 자동차의 핸들에 장착되어 사용자의 핸들 그리핑에 대한 정보를 확인할 수 있다. 사용자의 핸들 그리핑에 대한 정보를 통하여 운전자의 운전 습관 및 운전 상태를 확인 및 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서(20)는 유연성을 갖도록 만들어질 수 있다. 따라서 다양한 형상에 대하여 접착 수단을 통하여 접착될 수 있다. 도 1의 실시예의 경우 원통형 구조물(10)에 양면 테이프 또는 접착제를 통하여 촉각 센서(20)를 부착하였다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서(20)는 유연성을 갖기 때문에 다양한 형상 및 모양을 갖는 제품에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 촉각 센서(110)는 제1 차원상의 위치를 측정하고, 상기 제2 촉각 센서(130)는 상기 제1 차원과는 다른 제2 차원상의 위치를 측정할 수 있다.
즉, 하나 이상의 제1 촉각 센서(110)를 X 축 방향으로 배치하여 반응하는 제1 촉각 센서(110)를 통하여 X 축 상의 위치를 확인할 수 있다. 그리고, 복수 개의 제2 촉각 센서(130)를 Y 축 방향으로 배치하여 반응하는 제2 촉각 센서(130)를 통하여 Y 축 상의 위치를 확인할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 촉각 센서(130)가 X 축 방향으로 배치될 수도 있고, 제1 촉각 센서(110)가 Y 축 방향으로 배치될 수도 있으며, 반드시 X 축 및 Y 축이 아닌 다른 차원으로 배치될 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 외부 부하가 가해지는 지점에서의 제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)를 확인함으로써, 외부 부하가 가해지는 지점의 상대적인 좌표 또는 절대적인 좌표를 구할 수 있다. 그리고, 하나 이상의 외부 부하가 가해지는 경우 각각의 상대적인 또는 절대적인 좌표를 구할 수도 있다.
제1 촉각 센서(110)를 하부에 고정하고, 제2 촉각 센서(130)를 상부에 고정하여 서로 격자로 배치함으로써 촉각 센서 모듈로 제작하여 외부 부하를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)를 모듈 형태로 제조하기 때문에 로봇에 탈/부착이 가능한 촉각 센서(20)를 제공할 수 있다. 그에 따라 제조 및 수리가 간편한 촉각 센서(20)를 제공할 수 있다.
도 2a는 도 1의 실시예에 따른 촉각 센서의 A 부분을 나타내는 부분 확대도이고, 도 2b는 도 2a에서 선 X-X'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이며, 도 2c는 도 2b에서 선 Y-Y'를 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서는 평행하게 배치되는 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서(110) 및 상기 제1 촉각 센서(110)를 가로지르는 방향으로 평행하게 적층되는 하나 이상의 압전형 제2 촉각 센서(130)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉각 센서를 사용하여 하나 이상의 접촉 위치, 접촉 힘 및 접촉 시간 등으로 구성된 군 중에서 하나 이상을 분석할 수 있다. 외부 부하에 대하여 제1 촉각 센서(110)의 전압 변화를 통하여 X 축 상의 위치와 접촉 힘을 측정할 수 있고, 제2 촉각 센서(130)의 임피던스 변화를 통하여 Y 축 상의 위치와 접촉 시간을 측정할 수 있다.
반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 촉각 센서(110)가 Y 축 상으로 배치되는 경우 Y 축 상의 위치와 접촉 힘을 측정하고, 제2 촉각 센서(130)가 X 축 상으로 배치되는 경우 X 축 상의 위치와 접촉 시간을 측정할 수도 있다.
제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)를 격자로 배열하여 외부 부하를 측정할 수 있다. 제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)의 교차점에 외부 부하가 가해지는 경우 해당 교차점의 위치를 찾음으로써 외부 부하가 가해지는 위치를 결정할 수 있다.
상기 제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)는 격자 형태로 배치되기 때문에, 서로 다른 교차점에 대응하는 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)의 조합은 다르다. 따라서, 2개 이상의 외부 부하가 서로 다른 지점에 동시에 가해지더라도 반응하는 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)의 조합은 달라지므로 2개 이상의 외부 부하가 가해지는 위치를 찾아낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)의 폭, 간격 등은 적용되는 제품의 면적, 크기 및 분해능에 따라서 다양하게 변형될 수 있다. 따라서 융통성이 높은 촉각 센서를 제공할 수 있다.
이하, 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)에 대하여 보다 구체적으로 알아보자.
상기 제1 촉각 센서(110)는 외부 부하에 대하여 전압의 변화가 유도되는 센서일 수 있다. 즉, 외부 부하, 더욱 상세하게는 외부 부하의 힘의 크기에 따라서 전압의 변화가 달라지는 압력형 촉각 센서가 제1 촉각 센서(110)로 사용될 수 있다.
반드시 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 압력 센서(FSR; Force Sensing Resistor)가 상기 제1 촉각 센서(110)로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 촉각 센서(110)로 얇은 필름 방식으로 제작된 압력 센서가 사용될 수 있다.
그에 따라, 상기 제1 촉각 센서(110)로 접촉 힘과 1차원 상의 위치를 측정할 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 실시예의 경우 복수 개의 제1 촉각 센서(110)들이 밀착되어 배치된 것을 도시하였으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 복수 개의 제1 촉각 센서(110)들이 서로 밀착되어 배치되는 경우 또는 이격되어 배치되는 경우 모두 서로 독립적으로 작동할 수 있도록 복수 개의 제1 촉각 센서(110)들 각각은 전기적으로 절연되어 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉각 센서(110)를 나타내는 단면도이다. 상기 제1 촉각 센서(110)는, 압력 센서부(111) 및 상기 압력 센서부(111)에 연결된 연결 단자(113)를 포함할 수 있다.
상기 연결 단자(113)는 입력단과 출력단을 포함한다. 그리고, 상기 연결 단자(113)의 입력단을 통하여 전원이 인가되고, 외부 부하가 가해지는 경우 상기 압력 센서부(111)는 전압 변화를 유도할 수 있다. 그에 따라, 상기 연결 단자(113)의 출력단은 증폭기로 연결되며, 전압 변화에 관한 신호를 분석하여 어떤 제1 촉각 센서(110)가 반응하였는지, 외부 부하의 크기가 어떠한지를 비교 및 분석할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서(130)는 외부 부하에 대하여 임피던스 변화를 유도하는 정전 용량 방식의 압전형 센서가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 촉각 센서(130)로 압전 방식의 피에조(piezo) 소자가 사용될 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 촉각 센서(130)는 외부 부하에 대한 전위차 변화에 따라 임피던스 변화를 유도하며, 전위차 변화 그래프를 분석함으로써 접촉 시간을 측정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 촉각 센서(130)로 전위차가 나는 압전형 센서가 사용되기 때문에 별도의 전원을 인가할 필요가 없어진다. 따라서, 전체적인 촉각 센서(20)를 구동하는 데에 필요한 전력의 크기가 작아지게 되므로 저전력으로 구동시킬 수 있는 촉각 센서를 제공할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서(130)로, 반드시 이에 제한되는 것은 아니나, 전도성 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF; Polyvinylidene fluoride), 전도성 압전 세라믹스 및 수정 등의 전위차가 발생하는 효과를 나타낼 수 있는 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전도성 폴리플루오린화비닐리덴 센서가 제2 촉각 센서(130)로 사용될 수 있는데, 이 경우 유연성이 우수하고 얇은 필름 재질로 구현될 수 있기 때문에 유연성 촉각 센서를 만드는 데에 유용하게 적용될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉각 센서(130)를 나타내는 단면도이다.
상기 제2 촉각 센서(130)는, 압전 센서부(131) 및 상기 압전 센서부(131)의 일 면에 배치되는 제1 전극(133)과 상기 일 면에 대향하는 타 면에 배치되는 제2 전극(134)을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 압전 센서부(131) 한 단부에 제1 전극(133)과 제2 전극(134)이 배치되는 것과 같이 다양한 형태로 제조될 수 있음은 물론이다.
상기 압전 센서부(131)는 외부 부하에 대하여 압전 효과에 의해 전위차가 발생하는 부분이다. 상술한 바와 같이 압전 센서부(131)는 압전 효과가 나타나는 전도성 폴리플루오린화비닐리덴, 전도성 압전 세라믹스 또는 수정 등의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 압전 센서부(131)에서 발생되는 압전 효과는 제1 및 제2 전극(133, 134)에서의 전위차를 통하여 측정될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극은 증폭기로 연결되며, 그에 따라 상기 제2 촉각 센서(130)의 반응 여부와 접촉 시간을 측정할 수 있다.
또한, 제2 촉각 센서(130)의 경우 전원을 인가하지 않고, 제2 촉각 센서(130)에 전위차가 발생하는 효과에 의해 유도되는 전위차를 사용할 수 있다. 따라서, 제2 촉각 센서(130)에 공급되는 전원이 필요하지 않으므로, 저전력으로 구동될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 및 제2 촉각 센서(130)의 모양은 제품의 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 촉각 센서(130)의 폭, 길이 및 높이는 유동적으로 조절될 수 있으며, 적용되는 제품의 구조 및 모양 그리고 분해능에 적합하도록 변형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)는 얇은 필름 형태로 제공될 수 있다. 구체적으로 도 3a의 상기 제1 촉각 센서(110)의 높이(a)는 대략 0.5 mm 일 수 있고, 도 3b의 제2 촉각 센서(130)의 높이(b)는 대략 0.08 mm일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 적용되는 제품에 따라서 다양하게 두께를 조절할 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)를 얇은 필름 형태로 제공하는 경우 유연성이 높은 접촉 센서를 제공할 수 있다.
또한, 상기 연결 단자(113), 제1 전극(133) 및 제2 전극(134)은 전도성이 우수한 물질로 만들어질 수 있으며, 바람직하게는 구리 테이프를 포함하도록 만들어질 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 상기 연결 단자(113), 제1 전극(133) 및 제2 전극(134)은 증폭기에 연결될 수 있다. 그에 따라 반응 신호를 증폭하여 분석함으로 저전력으로 구동시킬 수 있다.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 상기 제2 촉각 센서(130)에 적층되어 접촉에 의해 상기 제2 촉각 센서(130)의 압전 효과를 유도하는 전위차 유도층(140)을 포함할 수 있다.
전위차 유도층(140)이 없는 경우, 외부 부하의 강약, 외부 부하를 가하는 대상의 성질(즉, 전도성이 있는지 없는지) 등에 따라 제2 촉각 센서(130)의 전위차 유도의 크기 및 지속 시간에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 외부적 요인에 의한 오차를 감소시키기 위하여, 전위차 유도층(140)을 배치할 수 있다.
외부 부하에 대하여 제2 촉각 센서(130)가 전위차 유도층(140)과 접촉함으로써 더욱 원활하고, 일정한 전위차 변화를 기대할 수 있다. 따라서, 반복성, 재현성 및 신뢰도 높은 촉각 센서(20)를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 전위차 유도층(140)은 반투명한 실리콘 층일 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 전위차 유도층(140)으로 전도성이 우수하거나 제2 촉각 센서(130)에 접촉하여 원활하게 전위차를 유도할 수 있는 다양한 물질이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 촉각 센서(110)가 적층되는 베이스 층(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 층(170)은 제품에 직접 접촉하는 부분으로서, 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)를 보호하고, 제품 표면의 성질(예를 들면, 전기 전도도, 거칠기, 유전율 등)에 상관없이 일정한 반응을 유도할 수 있게 한다.
그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 베이스 층(170)이 외부를 향하도록 형성될 수도 있다. 그 경우, 외부 환경에 대하여 내부에 배치되는 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)를 보호하고, 외부 부하에 대한 일정한 반응을 보장하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 베이스 층(170)으로 유연성 및 탄성을 갖고, 절연성을 갖는 물질이 사용될 수 있으며, 일 실시예에 따르면 폴리염화비닐(PVC; polyvinyl chloride) 또는 폴리에스테르(polyester) 필름이 사용될 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2 촉각 센서(130)를 지지하도록, 상기 제2 촉각 센서(130)의 제1 면 및 이에 대향하는 제2 면에 각각 하나 이상의 제1 스페이서(151) 및 제2 스페이서(153)가 배치될 수 있다.
제1 촉각 센서(110)와 제2 촉각 센서(130)를 교차로 배치하기 위해서는 공간이 필요한데, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 스페이서(151, 153)로 이러한 공간을 확보할 수 있다.
상기 제1 및 제2 스페이서(151, 153)는 상기 제1 촉각 센서(110) 및 제2 촉각 센서(130)에 인접하여 서로 영향을 미치는 것을 방지할 수 있고, 각각 제1 촉각 센서(110)를 위한 공간 및 제2 촉각 센서(130)를 위한 공간을 마련하여 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)가 격자 형상으로 배치되게 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 스페이서(151, 153)에 의하여 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)를 위한 공간이 확보되기 때문에 제1 및 제2 촉각(110, 130) 센서의 오작동 등을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 및 제2 스페이서(151, 153)는 공간을 유지하면서 휘어지는 특성을 보장하기 위하여 유연성과 탄성을 갖는 물질로 만들어질 수 있다. 반드시 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제1 및 제2 스페이서(151, 153)는 폴리올레핀(polyolefin)으로 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 촉각 센서(110) 위에 적층되는 제1 전도층(161) 및 상기 전위차 유도층(140)이 적층되는 제2 전도층(163)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전위차를 유도하고, 유도된 전위차에 따라 확실한 임피던스 변화를 유도하도록 제1 전도층(161) 및 제2 전도층(163)이 적용될 수 있다. 외부 부하에 의한 접촉을 원활하게 하기 위하여 제1 및 제2 전도층(161, 163)을 적용할 수 있다. 그에 따라 반복성 및 재현성이 높은 촉각 센서를 제공할 수 있고, 접촉에 대한 정확한 반응을 유도하여 신뢰도 높은 촉각 센서를 제공할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 전도층(161, 163)이 적용된 접촉 센서(20)를 나타내는 평면도이다. 도 4a의 경우 편의상 베이스 층(170), 제1 접촉 센서(110), 제1 전도층(161) 및 제1 스페이서(151)가 적층된 것을 나타내는 도면이며, 나머지 구성은 생략하여 도시한 것이다. 도 4b의 경우 편의상 전위차 유도층(140)을 생략하고 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 상기 제1 전도층(161) 및 하나 이상의 상기 제2 전도층(163)은 상기 제2 촉각 센서(130)와 나란하게 적층될 수 있다.
구체적으로, 도 4a를 참조하면, 제1 전도층(161)은 제1 촉각 센서(110)를 가로지르도록 제1 촉각 센서(110) 위에 적층되어 배치되며, 제2 촉각 센서(130)와 나란하게 같은 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 전도층(161)을 가로지르도록 하나 이상의 제1 스페이서(151a, 151b, 151c)가 배치될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제2 전도층(163)은 제1 촉각 센서(110)를 가로지르도록 배치되며, 제2 촉각 센서(130)와 나란하게 같은 방향으로 배치되나 제2 촉각 센서(130)와 어긋나게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 스페이서(153a, 153b, 153c)를 가로지르도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 촉각 센서(130), 제2 스페이서(153a, 153b, 153c) 및 제2 전도층(163)의 순으로 적층될 수 있다.
그리고, 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 하나 이상의 상기 제1 전도층(161) 및 하나 이상의 상기 제2 전도층(163)은 일 부분은 상기 제2 촉각 센서(130)를 사이에 두고 배치되고, 나머지 부분은 서로 접촉할 수 있도록 상기 제1 및 제2 전도층(161, 163)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제1 촉각 센서(110)에 부착된 제1 전도층(161)과 전위차 유도층(140)에 부착되는 제2 전도층(163)이 서로 접촉함으로써, 상기 제1 및 제2 전도층(161, 163)은 제2 촉각 센서(130)의 임피던스 변화를 원활하게 유도할 수 있는 매질로서 사용될 수 있다.
그에 따라, 외부 부하에 대하여, 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)의 원활한 반응을 유도할 수 있으며, 오차가 적고 신뢰도가 높은 센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 전도층(161, 163)은 전도성이 우수한 물질로 만들어질 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제1 전도층(161)은 알루미늄을 포함할 수 있고, 상기 제2 전도층(163)은 구리를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 촉각 센서는 다양한 형태로 확장 및 축소되도록 변형될 수 있다. 적용되는 제품의 형상에 따라 일 부분을 절단할 수도 있어 보다 융통성이 높은 촉각 센서를 제공할 수 있다.
제1 촉각 센서(110)에 의한 전압 변화와 제2 촉각 센서(130)에 의한 임피던스 변화는 신호 처리 과정을 통하여 하나 이상의 접촉 위치, 접촉 시간 및 접촉 힘 등을 분석하는 데에 사용될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 촉각 센서(110, 130)는 증폭기에 연결되어 정보 처리 장치로 신호를 보내도록 형성되며, 정보 처리 장치에서 다양한 프로그램을 통하여 분석하여 그래프 또는 이미지로 표시하여 나타낼 수 있다.
증폭기에 의한 출력 데이터를 아날로그 디지털 변환을 통하여 디지털 신호로 변화시킨 뒤 필터를 통하여 분석하여 그래프 또는 이미지로 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 증폭기에 의한 출력 데이터는 일 예로 16.6 ms 또는 20 ms의 구형파로 표현할 수 있으며, 구형파 신호를 마이크로 제어 장치(MCU: Micro Controller Unit)를 통하여 아날로그 디지털 변환(ADC; Analog to Digital Conterter) 값으로 표현할 수 있다. 반드시 이에 제한되는 것은 아니나 마이크로 제어 장치로 암7(ARM7)과 같은 처리 장치가 적용될 수 있다.
그리고 디지털 변환된 데이터는 범용 직렬 버스(USB; Universal Serial Bus) 통신을 통하여 분석 프로그램으로 전달되며, 상기 분석 프로그램의 일 예로 엠에프씨(MFC; Microsoft Foundation Class) 프로그램, 매트렙(MATLAB) 프로그램 등이 있다.
분석에 있어서, 디지털 변환된 데이터에 이동 평균 필터(moving average filter)를 적용하여 사용자가 원하는 감도와 속도로 분석하여 그래프 또는 이미지로 표현할 수 있으며, 이를 통하여 접촉 횟수, 접촉 힘 및 지속 시간 등을 분석할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 분석 방법이 이에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서의 감지 위치를 이미지화하여 나타낸 도면이다. 그리고, 도 6b는 도 6a에 대응하는 실시예의 촉각 센서를 나타내는 평면도이다.
촉각 센서의 위치를 X1, X2, X3 및 X4와 Y1, Y2, Y3 및 Y4의 좌표로 나타내어 이미지화할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 그래픽 사용자 인터페이스(GUI; Graphical User Interface)를 통하여 나타낼 수 있다. 도 6a 및 도 6b의 예에서, 접촉 위치 P1 지점을 검은 도트로 표현하여 나타낼 수 있으며, 지속 시간 또는 접촉 힘에 따라 도트의 모양 또는 색을 변경하여 나타낼 수도 있다.
구체적으로, 도 6b를 참조하면 X4 및 Y1에 해당하는 P1 지점에 외부 부하가 가해진 경우, 도 6a의 이미지에서와 같이 P1 지점에 해당하는 (X4, Y1) 좌표에 표시가 되어 접촉 위치를 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서에 의한 신호를 분석하여 나타낸 그래프이다. 제1 촉각 센서와 제2 촉각 센서의 반응에 대한 임계값을 정해 놓은 후 X 축 상 또는 Y 축 상의 해당 부분의 센서가 반응하였을 경우, X 축 및 Y 축에 대한 반응 위치와 반응 감도를 찾을 수 있게 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 비슷한 시간에 시작된 X-4, Y-1의 그래프에서의 반응을 확인할 수 있다. 그에 따라, (X4, Y1) 좌표에서 접촉이 일어났음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 촉각 센서는 일시적인 접촉과 연속적인 접촉을 구별해 낼 수 있다. 보다 구체적으로, 그래프에 있어서 임계값을 기준으로 일정 시간 동안 지속되지 못한 경우 일시적인 터치로 구별하고 임계값을 기준으로 일정 시간 이상으로 지속된 경우 연속적인 터치로 구별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서로 하나 이상의 외부 부하에 대한 위치, 지속 시간 및 힘을 분석할 수 있다. 그리고, 촉각 센서는 다양한 크기 및 모양으로 변형할 수 있으며, 제품의 모양 및 성질에 상관없이 일정하게 외부 부하를 감지할 수 있는 반복성, 재현성 및 신뢰도 높은 촉각 센서를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서 제조 방법에 대하여 알아보자.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 센서 제조 방법은 베이스 층(170) 위에 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서(110)를 평행하게 적층하는 단계; 상기 제1 촉각 센서(110)를 가로지르도록 압전형 제2 촉각 센서(130)를 적층하는 단계 및 상기 제2 촉각 센서(130) 위에 전위차 유도층(140)을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2 촉각 센서(130)를 적층하기 전에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제1 스페이서(151)를 적층하거나, 상기 제2 촉각 센서(130)를 적층한 후에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제2 스페이서(153)를 적층할 수 있다.
상기 제1 촉각 센서(110)를 적층 한 후에, 제1 전도층(161)을 적층하는 단계 및 상기 전위차 유도층(140)을 적층하기 전에, 제2 전도층(163)을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서는 모듈 형태로 제공될 수 있으므로, 제품에 탈/부착이 용이하고 유지, 보수가 간편하다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 및 촉각 센서 제조 방법은 저전력으로 구동될 수 있고, 제조 비용 및 제조 방법에 간단하다.
20: 촉각 센서
110: 제1 촉각 센서
130: 제2 촉각 센서
140: 전위차 유도층
151: 제1 스페이서
153: 제2 스페이서
161: 제1 전도층
163: 제2 전도층
110: 제1 촉각 센서
130: 제2 촉각 센서
140: 전위차 유도층
151: 제1 스페이서
153: 제2 스페이서
161: 제1 전도층
163: 제2 전도층
Claims (20)
- 외부 부하에 대하여 전압 변화를 나타내며, 제1 차원상의 위치와 접촉 힘을 측정하는 압력형 센서인 하나 이상의 제1 촉각 센서;
상기 제1 촉각 센서를 가로지르는 방향으로 평행하게 적층되며, 압전소자의 임피던스 변화를 통하여 제2 차원상의 위치와 접촉 시간을 측정하는 압전형 센서인 하나 이상의 제2 촉각 센서;
상기 제2 촉각 센서에 적층되어 상기 제2 촉각 센서의 전위차를 유도하는 전위차 유도층; 및
상기 제1 촉각 센서와 상기 제2 촉각 센서 상에 각각 적층되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 촉각 센서가 적층되는 베이스 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 촉각 센서는,
외부 부하에 대하여 전압 변화가 나타나는 압력 센서부, 및
상기 압력 센서부에 연결된 입력단과 출력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 촉각 센서는,
외부 부하에 대하여 전위차가 발생하는 압전 센서부, 및
상기 압전 센서부에 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 촉각 센서 위에 적층되는 제1 전도층; 및
상기 전위차 유도층이 적층되는 제2 전도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 6 항에 있어서,
하나 이상의 상기 제1 전도층 및 하나 이상의 상기 제2 전도층은 상기 제2 촉각 센서와 나란하게 적층되는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제1 전도층 및 상기 제2 전도층은, 일 부분은 상기 제2 촉각 센서를 사이에 두고 배치되고, 나머지 부분은 서로 접촉할 수 있도록 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 촉각 센서, 전위차 유도층 및 제1 및 제2 스페이서 중 하나 이상은 유연성과 탄성을 갖는 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 촉각 센서는 압력 센서(FSR)인 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 촉각 센서는 전도성 폴리플루오린화비닐리덴, 전도성 압전 세라믹스 및 수정 중 어느 하나로 구성된 센서인 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전위차 유도층은 실리콘 층인 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 2 항에 있어서,
상기 베이스 층은 폴리염화비닐 또는 폴리에스테르 필름인 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제1 전도층은 알루미늄을 포함하고,
상기 제2 전도층은 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서.
- 베이스 층 위에 하나 이상의 압력형 제1 촉각 센서를 평행하게 적층하는 단계;
상기 제1 촉각 센서를 가로지르도록 압전형 제2 촉각 센서를 적층하는 단계; 및
상기 제2 촉각 센서에 전위차 유도층을 적층하는 단계를 포함하고,
상기 제2 촉각 센서를 적층하기 전에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제1 스페이서를 적층하거나,
상기 제2 촉각 센서를 적층한 후에 소정의 간격으로 이격된 하나 이상의 제2 스페이서를 적층하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 제조 방법.
- 삭제
- 제 18 항에 있어서,
상기 제1 촉각 센서를 적층 한 후에, 제1 전도층을 적층하는 단계; 및
상기 전위차 유도층을 적층하기 전에, 제2 전도층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 센서 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130051472A KR101473947B1 (ko) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130051472A KR101473947B1 (ko) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140132221A KR20140132221A (ko) | 2014-11-17 |
| KR101473947B1 true KR101473947B1 (ko) | 2014-12-19 |
Family
ID=52453309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130051472A KR101473947B1 (ko) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101473947B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104931160A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-23 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种六维力传感器解耦及误差计算方法 |
| US10048140B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-08-14 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Sensor module and motion assistance apparatus including the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102120924B1 (ko) * | 2018-11-30 | 2020-06-11 | 한국생산기술연구원 | 고감도 복합 센서 및 이를 이용한 센서 측정 시스템 |
| US12066347B2 (en) * | 2020-07-28 | 2024-08-20 | Sanctuary Cognitive Systems Corporation | Sensory array structures with two or more different sets of resolution, method of fabrication of and method of operating same |
| CN113238679B (zh) * | 2021-05-27 | 2024-05-17 | 北京京东方技术开发有限公司 | 触觉传感器及其制作方法、驱动方法、电子设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809285B1 (ko) * | 2006-05-03 | 2008-03-04 | 전자부품연구원 | 다축 감지용 촉각센서 및 그 제조방법 |
| JP2010501849A (ja) * | 2006-08-31 | 2010-01-21 | コーリア リサーチ インスティトゥート オブ スタンダーズ アンド サイエンス | 曲面付着型触覚センサーとその製造方法 |
| KR101004941B1 (ko) * | 2008-09-30 | 2010-12-28 | 삼성전기주식회사 | 촉각 센서 |
-
2013
- 2013-05-07 KR KR1020130051472A patent/KR101473947B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809285B1 (ko) * | 2006-05-03 | 2008-03-04 | 전자부품연구원 | 다축 감지용 촉각센서 및 그 제조방법 |
| JP2010501849A (ja) * | 2006-08-31 | 2010-01-21 | コーリア リサーチ インスティトゥート オブ スタンダーズ アンド サイエンス | 曲面付着型触覚センサーとその製造方法 |
| KR101004941B1 (ko) * | 2008-09-30 | 2010-12-28 | 삼성전기주식회사 | 촉각 센서 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104931160A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-23 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种六维力传感器解耦及误差计算方法 |
| US10048140B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-08-14 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Sensor module and motion assistance apparatus including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140132221A (ko) | 2014-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101473947B1 (ko) | 힘 및 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 | |
| US8826748B2 (en) | Stress-detecting element, sensor module, and electronic apparatus | |
| CN105975137B (zh) | 一种触控显示面板及触控显示装置 | |
| JP5445065B2 (ja) | 剪断力検出素子、触覚センサー、および把持装置 | |
| US9383848B2 (en) | Interleaved piezoelectric tactile interface | |
| TWI408036B (zh) | 薄片狀觸覺感測系統 | |
| TWI675191B (zh) | 顯示一體型輸入裝置 | |
| TWI530672B (zh) | Input device and input device control method | |
| WO2015041163A1 (ja) | 電子機器及び電子機器の制御方法 | |
| JP6344928B2 (ja) | 荷重センサシステム | |
| WO2006106612A1 (ja) | センサ素子、センサ装置、対象物移動制御装置、対象物判別装置 | |
| KR20160008302A (ko) | 다축 입력 디바이스 및 다축 입력 장치 | |
| KR101484609B1 (ko) | 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법 | |
| JP6624343B2 (ja) | センサ、タッチパネル、及び電子機器 | |
| JP6440187B2 (ja) | 触覚センサ及び集積化センサ | |
| KR101818307B1 (ko) | 촉각 근접 센서 | |
| JP2016193668A (ja) | 把持検出装置 | |
| Kim et al. | Flexible piezoelectric sensor array for touch sensing of robot hand | |
| Yousef et al. | Flexible 3D force tactile sensor for artificial skin for anthropomorphic robotic hand | |
| KR20160086689A (ko) | 바디 터치 디바이스 | |
| CN115541070A (zh) | 压电传感器及手部 | |
| US11073434B2 (en) | Manufacturing method for shear and normal force sensor | |
| TWI396835B (zh) | Piezoelectric tactile sensor and its manufacturing method | |
| KR101924546B1 (ko) | 압력 계측 장치 | |
| JP2014062918A (ja) | 応力検出素子、触覚センサー、および把持装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181203 Year of fee payment: 5 |