KR101528118B1 - 햅틱 동기 신호 분배 방법 및 장치 - Google Patents

햅틱 동기 신호 분배 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

햅틱 동기 신호를 분배할 수 있는 햅틱 신호 분배 시스템은 마스터 햅틱 디바이스와 슬레이브 햅틱 디바이스 그룹을 포함한다. 일 실시예에서 마스터 햅틱 디바이스는 햅틱 동기 신호를 슬레이브 햅틱 디바이스에 분배하도록 구성된다. 햅틱 동기 신호는 예컨대 어떤 음악 작품의 템포에 관한 정보를 포함할 수 있다. 햅틱 신호 분배 시스템에 의해, 예컨대 마스터 착용식 햅틱 디바이스는 무선 통신망을 통해 햅틱 동기 신호를 하나 이상의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹에 선택적으로 분배할 수 있다. 각 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 이러한 햅틱 동기 신호를 수신하면 이 햅틱 동기 신호에 응답하여 어떤 비트 리듬을 가진 일련의 햅틱 피드백을 발생한다.

Description

햅틱 동기 신호 분배 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISTRIBUTING HAPTIC SYNCHRONOUS SIGNALS}
관련 출원의 상호 인용
본 출원은 2007년 12월 12일에 출원된 선출원인 미국 특허출원 제11/954,690호의 우선권을 주장하며, 이 실용신안 출원의 내용은 본 명세서에 인용으로 포함된다.
기술분야
본 발명의 예시적인 실시예(들)은 통신에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 예시적인 실시예(들)은 햅틱 피드백을 이용하여 통신 능력을 향상시키는 것에 관한 것이다.
사람 집단 또는 집단들을 동기화시키고 조직화하는 것은 상황에 따라서는 매우 힘들 수가 있다. 예컨대 교향악단에서 연주가들은 그들이 악기를 연주하는 중에 지휘자의 지휘봉 동작을 통상 보지 못한다는 사실 때문에 지휘자의 템포를 따르는 것이 힘들 수 있다. 이러한 동기화 및/또는 조직화 문제는 발레 공연, 연극, 밴드 연주, 영화 또는 텔레비전 제작, 또는 팀 스포츠 등과 같은 상황에서도 볼 수 있다.
다른 상황에서, 조직화된 방식으로 어떤 임무를 수행하는 사람 집단 또는 집단들을 동기화시키고/조직화하는 일도 쉬운 일이 아니다. 예를 들어 몇 그룹의 특수 부대들이 적지에서 임무를 수행하고 있는 중이라면, 이 그룹들이 음성, 모션 및 영상을 이용하는 옵션은 종종 매우 제한되어 있기 때문에 이 그룹들을 조직화하는 것이 매우 중요하다.
원격 햅틱 디바이스를 이용하여 햅틱 동기 신호를 분배하는 방법과 장치가 공개된다. 일 실시예에서 원격 착용식 또는 부착식 장치인 마스터 햅틱 디바이스는 햅틱 동기 신호를 슬레이브 햅틱 디바이스에 분배하도록 구성된다. 햅틱 동기 신호는 예컨대 어떤 음악 작품의 템포에 관한 정보를 포함할 수 있다. 햅틱 신호 분배 시스템에 의해, 예컨대 마스터 착용식 햅틱 디바이스가 무선 통신망을 통해 햅틱 동기 신호를 하나 이상의 그룹의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스에 선택적으로 분배할 수 있다. 햅틱 동기 신호를 수신하면, 각 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 이 햅틱 동기 신호에 응답하여 어떤 비트 리듬을 가진 일련의 햅틱 피드백 이벤트들을 발생한다. 슬레이브 햅틱 디바이스의 각각의 그룹은 하나 이상의 착용식 또는 부착식 햅틱 디바이스를 포함함에 유의해야 한다.
본 발명의 예시적인 실시예(들)의 추가적인 특징과 이점들은 하기에 설명되는 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예(들)은 하기의 상세한 설명과 본 발명의 각종 실시예에 대한 첨부 도면으로부터 더욱 잘 이해될 것이며, 그러나 이러한 상세한 설명과 도면은 본 발명을 특정 실시예들로 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하고 이해시키기 위한 것임을 알아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 인터페이스 디바이스를 이용하는 햅틱 타이밍 분배 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 인터페이스 디바이스를 이용하는 교향악단을 나타낸 블록도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 동기 햅틱 신호를 분배하는 착용식 햅틱 디바이스를 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 동기 햅틱 신호를 분배하는 부착식 햅틱 디바이스를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 동기 또는 조정 햅틱 신호를 분배할 수 있는 원격 햅틱 디바이스를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 디바이스를 이용하여 동기 햅틱 신호를 분배하는 프로세스를 나타낸 플로우차트.
이하, 마스터 햅틱 디바이스와 슬레이브 햅틱 디바이스 그룹 또는 그룹들 간에 동기 햅틱 신호를 분배하는 방법, 시스템 및 장치에 관한 본 발명의 예시적인 실시예들에 대해 설명한다.
당업자라면 예시적인 실시예(들)의 하기의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이며 어떤 식으로도 한정하려는 것이 아님을 잘 알 것이다. 본 발명의 이익을 향유하는 당업자라면 다른 실시예도 쉽게 생각해낼 수 있을 것이다. 이제 첨부 도면에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예(들)의 구현에 대해서 상세히 설명한다. 도면과 하기의 상세한 설명 전체를 통해 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 도면부호를 병기한다.
설명을 명료하게 하기 위해서 여기서 설명되는 구현들의 통상적인 부분들의 전부에 대해서는 도시 및 설명하지 않는다. 물론 그러한 실제 구현의 개발 시에는 응용 및 사업 관련 제약에 맞추는 것과 같은 개발자의 특정 목표를 달성하기 위하여 여러 가지 구현 특정 판단이 이루어져야 하고, 또 이러한 특정 목표는 구현마다 다르고 또 개발자마다 다름을 잘 알 것이다. 더욱이 그와 같은 개발 노력은 복잡하고 시간이 많이 걸리는 것일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 이익을 향유하는 당업자에게는 일상적인 엔지니어링 작업임을 잘 알 것이다.
햅틱 동기 신호를 분배할 수 있는 햅틱 신호 분배 시스템은 마스터 햅틱 디바이스와 슬레이브 햅틱 디바이스 그룹들을 포함한다. 일 실시예에서 원격 착용식 또는 부착식 장치인 마스터 햅틱 디바이스는 햅틱 동기 신호를 슬레이브 햅틱 디바이스에 분배하도록 구성된다. 햅틱 동기 신호는 예컨대 음악 작품의 템포에 관한 정보를 포함할 수 있다. 햅틱 신호 분배 시스템에 의해, 예컨대 마스터 착용식 햅틱 디바이스는 무선 통신망을 통해 햅틱 동기 신호를 하나 이상의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹에 선택적으로 분배할 수 있다. 햅틱 동기 신호를 수신하면, 각각의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 햅틱 동기 신호에 응답하여 비트 리듬을 가진 일련의 햅틱 피드백을 발생한다. 슬레이브 햅틱 디바이스의 각각의 그룹은 하나 이상의 착용식 또는 부착식 햅틱 디바이스를 포함함에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 인터페이스 디바이스를 이용하는 햅틱 타이밍 분배 시스템(100)을 나타낸 블록도이다. 시스템(100)은 마스터 원격 햅틱 디바이스(102), 슬레이브 원격 햅틱 디바이스들의 6개의 그룹(104-114), 및 중계국(116)을 포함한다. 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)와 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(104-114)는 무선 통신 채널(130-146)을 통해 논리적으로 접속된다. 원격 햅틱 디바이스는 마스터 원격 햅틱 디바이스(들)와 슬레이브 원격 햅틱 디바이스들을 포함함에 유의해야 한다. 슬레이브 원격 햅틱 디바이스의 각각의 그룹은 하나 이상의 원격 햅틱 디바이스를 포함한다. 하나 이상의 블록(회로 또는 기계적 디바이스)이 시스템(100)에 추가되거나 시스템(100)으로부터 빠지더라도 본 발명의 예시적인 실시예의 기본 개념은 변하지 않음에 유의해야 한다.
마스터 원격 햅틱 디바이스(102)는 손과 같은 인체나 지휘봉과 같은 도구에 부착될 수 있다. 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)의 기능은 동기 햅틱 신호 세트를 발생하고 이어서 동기 햅틱 신호 세트를 하나 이상의 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(104-114)에 전송하는 것이다. 동기 햅틱 신호 세트를 선택적으로 수신하면, 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(104-114)의 각각은 동기 햅틱 신호 세트에 따라서 일련의 햅틱 피드백을 발생한다.
대안으로서, 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)는 슬레이브 원격 햅틱 디바이스의 상이한 그룹마다 상이한 동기 햅틱 신호 세트를 발생하도록 구성될 수 있다. 예컨대 그룹(104)에 대해 발생된 햅틱 신호는 그룹(106)에 대해 발생된 햅틱 신호와는 다른 템포를 포함할 수 있다. 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)는 주파수 변화나 유부호(signed) 디지털 데이터 패킷과 같은 여러 가지 주소지정(addressing) 메커니즘을 이용하여 슬레이브 원격 햅틱 디바이스의 특정 그룹 또는 그룹들을 선택적으로 주소지정하거나 목표로 설정한다. 햅틱 신호를 수신한 후에, 슬레이브 원격 햅틱 디바이스의 각각의 그룹은 햅틱 신호에 따라서 일련의 햅틱 피드백을 발생한다.
일 실시예에서, 동기 햅틱 신호는 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)에 저장될 수 있는 미리 정해진 햅틱 데이터에 따라 발생된다. 대안으로서, 동기 햅틱 신호는 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)의 움직임이나 동작에 응답하여 발생될 수 있다. 이 실시예에서, 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)는 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)의 움직임을 검출하는, 가속도계(들)와 같은 하나 이상의 센서를 포함한다. 이어서 이 검출된 움직임을 이용하여 동기 햅틱 신호가 발생된다. 예컨대 지휘자가 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)를 착용하고 있고 바이올린 그룹에 어떤 템포로 지시하면 마스터 원격 햅틱 디바이스(102) 내의 센서는 지휘자의 그 동작을 검출하여 검출된 동작에 따라서 햅틱 신호 세트를 발생한다. 이어서 햅틱 신호 세트는 무선 통신망을 통해 바이올린 그룹에 전송된다.
무선 통신망은 블루투스, 셀룰러(GPRS, CDMA, GSM, CDPD 2.5G, 3G 등), UWB(Ultra-WideBand), WiMax, ZigBee, 및/또는 기타 다른 애드혹(ad-hoc)/메시(mesh) 망 기술 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 전력 소모를 줄이기 위해 시스템(100)은 중계국(116)을 이용하여 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)로부터의 신호 강도를 증폭시킬 수 있다. 예컨대 중계국(116)은 무선 채널(140)을 통해 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)로부터 햅틱 신호를 수신하고, 이어서 수신된 햅틱 신호를 증폭 후에 무선 채널(142)을 통해 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(114)의 하나 이상의 그룹에 중계한다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 마스터 햅틱 디바이스의 전력 소모를 아끼기 위해 지역(regional) 메시 망을 채용한다. 마스터 햅틱 디바이스(102)는 제한된 전력 공급을 갖는 배터리 전원 또는 충전식 전원을 사용할 수 있음에 유의해야 한다. 이 지역적 메시망에 따라 슬레이브 햅틱 디바이스들은 신호 분배 작업을 공유할 수 있다. 지역 메시망 시나리오에서, 예컨대 어떤 그룹 내의 한 슬레이브 또는 헤드-슬레이브 원격 햅틱 디바이스는 마스터 원격 햅틱 디바이스로부터 동기 햅틱 신호를 수신하도록 지정되고, 이 수신된 햅틱 신호를 그 그룹 내의 나머지 슬레이브 원격 햅틱 디바이스로 전송할 책임이 있다. 예컨대 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(120)가 무선 채널(138)을 통해 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)로부터 햅틱 신호를 수신한 경우에, 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(120)는 이 수신된 햅틱 신호를 그룹(112) 내의 나머지 슬레이브 원격 햅틱 디바이스로 전송할 책임이 있다. 대안으로서, 햅틱 신호는 특정 그룹 내에서 미리 정해진 슬레이브-슬레이브 순으로(predefined slave to slave sequence) 전송될 수 있다. 예컨대 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(120)가 마스터 원격 햅틱 디바이스(102)로부터 햅틱 신호를 수신하면, 이 디바이스(120)는 이 수신된 햅틱 신호를 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(122)로 전달하고, 이어서 이 디바이스는(122)는 그 수신된 햅틱 신호를 슬레이브 원격 햅틱 디바이스(124)로 전달하는 식으로, 그룹(112) 내의 모든 슬레이브 원격 햅틱 디바이스가 햅틱 신호를 수신할 때까지 햅틱 신호를 전달한다.
본 발명의 예시적인 실시예(들)의 기능은 햅틱 피드백을 사용자(들) 불가청 시간 동기 큐(queue)에 제공하는 것이다. 예컨대 햅틱 메트로놈(metronome)으로 구성될 수 있는 시스템(100)은 음악가가 사용하는 전통적인 청각/시각 메트로놈을 모방하도록 햅틱 피드백을 타임 큐로서 제공할 수 있다. 햅틱 메트로놈 개념은 한 명 이상의 개인(또는 객체)의 시간적 동기화가 중요한 여러 가지 시나리오에서 이용될 수 있다. 어떤 개인이 이미 자신의 시각과 청각을 어떤 일에 집중하고 있을 때에는 햅틱 피드백을 이용하여 어떤 템포를 만들어 내는 것이 유리하다. 예컨대 원하는 템포를 모방하는 일련의 햅틱 피드백은 음악가들이 교향악단 또는 음악 밴드에서 연주하고 있을 때, 자신의 시각과 청각을 연주, 기보(musical notation) 및 악기에 전념하고 있기 때문에 음악가에게 유용할 수 있다.
시스템(100)은 노래, 교향악단, 밴드, 오페라, 극장, 곡예 공연 등과 같은 시나리오를 수행하는 것에 적용될 수 있다. 팀 스포츠는 시스템(100)을 채용할 수 있는 다른 영역일 수 있다. 예컨대 시스템(100)은 조정 경기 선수, 수영 선수, 사이클 선수, 수중 발레 선수 등을 동기화하는데 유용할 수 있다. 전술한 바와 같이 시스템(100)은 군사 훈련(병사, 팀, 차량의 조직화, 기동 연습, 작전의 타이밍 설정, 등), 연설/담화 치료 훈련(예컨대 이야기 중 일관된 템포), 조립/생산 직원 시간 계획에 대한 훈련 장치, 대기 시간-중요 프로큐어(queuing time-critical procures)(도금, 경화 등)에 대한 훈련 등과 같은 훈련 환경에도 유용하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 인터페이스 디바이스를 이용하는 교향악단(200)을 나타낸 블록도이다. 교향악단(200)은 제1 바이올린 그룹(204), 제2 바이올린 그룹(208), 첼로 그룹(212), 더블베이스 그룹(214), 악기 그룹(210) 및 지휘자(202)를 포함한다. 악기(210)는 비올라, 하프, 오보에, 트럼펫 등을 포함한다. 지휘자(202)는 마스터 원격 햅틱 디바이스를 착용하고, 여러 그룹의 음악가들은 동기화를 위한 슬레이브 원격 햅틱 디바이스를 착용한다. 하나 이상의 블록(회로 또는 기계적 장치)이 교향악단(200)에 추가되거나 이에서 빠지더라도 본 발명의 예시적인 실시예의 기본 개념은 변하지 않음에 유의해야 한다.
일 실시예에서 무선 통신망(216)을 이용하여 지휘자(202)가 착용한 마스터 원격 햅틱 디바이스와 음악가 또는 연주자들이 착용한 슬레이브 원격 햅틱 디바이스 그룹 간을 논리적으로 접속시킨다. 템포 또는 시간 동기화 정보는 유선 또는 무선 햅틱 신호를 통해 슬레이브 햅틱 디바이스 또는 햅틱 메트로놈 착용자들에게 선택적으로 분배될 수 있다. 예컨대 교향악단(200)(또는 밴드)의 음악가들은 각자가 네트워크화된 햅틱 메트로놈을 착용하여 지휘자를 똑바로 보고 있는지 아니면 지휘 템포 큐(queue)를 듣고 있는지 여부에 관계없이 원하는 템포를 느낄 수 있다.
다시 도 2를 참조로 설명하면, 햅틱 메트로놈 착용자들에 분배된 기준 템포 모방 햅틱 피드백인 햅틱 기준 템포는 지휘자의 지휘봉에 내장되거나 지휘자의 손에 착용된 가속도계와 같은 센서로부터 자동으로 도출될 수 있다. 착용식 원격 햅틱 디바이스가 올바르게 조정되면, 교향악단은 정확한 공통 템포를 유지하면서 지휘자가 부여한 템포의 뉘앙스를 따를 수 있다. 지휘자(202)가 착용한 마스터 원격 햅틱 디바이스는 동기 햅틱 신호를 고유 주소(address)를 가진 슬레이브 원격 햅틱 디바이스의 상이한 그룹 또는 그룹들에 전송할 수 있음에 유의해야 한다. 예컨대 제1 바이올린 그룹(204)에 대한 동기 햅틱 신호는 첼로 그룹(212)에 대한 동기 햅틱 신호와는 상이한 주소지정 메커니즘이 사용되기 때문에 서로 간섭하지 않아야 한다.
이들 그룹 간의 간섭을 줄이기 위해서는 서로 다른 주파수를 이용하여 상이한 그룹들의 주소를 따로따로 지정할 수 있다. 이러한 주소지정 방식이 주파수 변화를 이용하는 경우에는 슬레이브 원격 햅틱 디바이스 그룹은 인접하는 그룹에 대한 일련의 햅틱 신호를 보거나 의식하지 못한다. 예컨대 주파수 변화 주소 지정 방식은 특히 조직화된 군사 작전과 같은 상황에서 유용하다. 특정 그룹에 대한 다른 형태의 주소지정 햅틱 정보도 가능하다. 한 가지 예는 직접 TCP/IP 인터넷 트래픽을 특정 목표로 보내는데 이용되는 것과 유사한 방식에서 주소 유부호(signed) 디지털 정보 패킷을 이용하는 것이다. 조정을 위한 햅틱 피드백은 대규모 건설 현장에서의 크레인 운전자와 같은 상황에도 유용할 수 있음에 유의해야 한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 동기 햅틱 신호를 분배하는 착용식 햅틱 디바이스를 도시한 도면(300)이다. 이 도면(300)은 착용식 햅틱 반지(302)와 손(306)을 포함하며, 착용식 햅틱 반지(302)는 손(306)의 움직임으로부터의 입력을 감지할 수 있다. 하나 이상의 블록(회로 또는 기계적 장치)이 도면(300)에 추가되거나 이에서 빠지더라도 본 발명의 예시적인 실시예의 기본 개념은 변하지 않음에 유의해야 한다.
착용식 햅틱 반지(302)는, 마스터 원격 햅틱 디바이스 또는 착용식 원격 인터페이스 디바이스 등으로도 알려져 있으며, 도 3a에 도시된 바와 같이 손가락에 착용 및/또는 끼워질 수 있는 반지 모양으로 설계 및 구성된다. 상이한 크기와 형태의 인간 손가락에 맞추기 위해, 착용식 햅틱 반지(302)의 여러 가지 물리적 설계가 이용되어, 엄지 손가락, 집게 손가락, 가운데 손가락, 넷째 손가락 및/또는 새끼 손가락에 끼워 넣을 수 있다. 마스터 원격 햅틱 디바이스는 팔찌나 손목 시계줄 형태로 구성될 수도 있음에 유의해야 한다. 지휘자의 손과 같은 손(306)이 공중에서 움직여 음악 연주를 지휘할 때에, 착용식 햅틱 반지(302)는 가속도계 또는 이와 유사한 센서(들)를 이용하여 손(306)의 동작이나 움직임을 감지한다. 동작(들) 및/또는 움직임(들)을 감지하면, 착용식 햅틱 반지(302)는 위로의 움직임이나 아래로의 움직임과 같은 움직임, 동작 속도 등에 응답하여 일련의 햅틱 신호(308)를 발생한다.
일 실시예에서 착용식 햅틱 반지(302)는 햅틱 피드백을 발생할 수 있거나 또는 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스의 어느 그룹 또는 그룹들이 햅틱 신호를 수신하도록 선택되었는지를 확인하는 액츄에이터를 포함한다. 햅틱 또는 진동촉각 피드백은 피에조, 형상 기억 합금("SMA"), 편심 회전체("ERM"), 선형 공진 액츄에이터("LRA") 등과 같은 액츄에이터를 통해 제공될 수 있다. 여기서 용어 "동작(들)"과 "움직임(들)"은 교환 사용이 가능함에 유의해야 하다. 여기서는 또한 용어 "검출"과 "감지"도 교환 사용이 가능하다.
도 3a에는 도시되어 있지는 않지만 착용식 슬레이브 햅틱 디바이스는 반지, 팔찌, 목걸이 등과 같은 형상으로 설계 구성될 수 있다. 일 실시예에서 착용식 슬레이브 햅틱 디바이스는 동기 햅틱 신호를 수신하고 이 동기 햅틱 신호에 따라서 진동 촉각 또는 햅틱 피드백을 발생하는데 사용된다. 착용식 슬레이브 햅틱 디바이스의 기능은 동기 햅틱 정보를 수신하는 것이다. 대안으로서 착용식 또는 부착식 슬레이브 햅틱 디바이스는 신호 또는 햅틱 신호를 다른 슬레이브 햅틱 디바이스 및/또는 마스터 햅틱 디바이스에 전송할 수도 있다.
대안으로서, 햅틱 메트로놈은 독립 디바이스, 또는 수 개의 햅틱 메트로놈으로 구성된 네트워크에서의 하나의 노드일 수 있다. 독립형 버전에서. 이 디바이스는 설정된 간격으로 생성된 (진동과 같은) 햅틱 피드백을 사용자가 느낄 수 있도록 인체에 착용되거나 사용자 부근에 설치될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 동기 햅틱 신호를 분배하는 부착식 햅틱 디바이스를 도시한 도면(310)이다. 이 도면(310)은 햅틱 지휘봉(304)과 손(306)을 포함하며, 부착식 햅틱 디바이스(320)는 햅틱 지휘봉(304)에 설치 또는 부착된다. 착용식 햅틱 반지(302)와 유사하게 부착식 햅틱 디바이스(320)는 햅틱 지휘봉(304)의 동작을 통해 손(306)의 움직임을 감지할 수 있다. 하나 이상의 블록(회로 또는 기계적 디바이스)이 도면(310)에 추가되거나 이에서 빠지더라도 본 발명의 예시적인 실시예의 기본 개념은 변하지 않음에 유의해야 한다.
다시 도 3b를 참조로 설명하면, 손(306)은 햅틱 지휘봉(304)을 쥐고 있으며, 부착식 햅틱 디바이스(320)를 구비한 햅틱 지휘봉(304)은 지휘자의 손(306)의 움직임에 따라 하나 이상의 악기 그룹에 대한 주소를 지정하는 하나 이상의 동기 햅틱 신호(318)를 방출한다. 예컨대 지휘자는 손/지휘봉 동작을 포착할 수 있는 가속도계를 포함하는 템포 감지 지휘봉(304)을 들고 있다. 이 검출된 동작으로부터 부착식 햅틱 디바이스(320) 내의 마이크로프로세서는 감지된 데이터로부터 원하는 템포를 추출한다. 부착식 햅틱 디바이스(320) 또는 지휘봉(304) 내의 송신기는 하나 이상의 슬레이브 햅틱 메트로놈(들) 또는 디바이스들에 템포 정보(318)를 브로드캐스트한다. 햅틱 지휘봉(304)은 마스터 원격 햅틱 디바이스라고도 할 수 있음에 유의해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 동기 또는 조정 햅틱 신호를 분배할 수 있는 원격 햅틱 디바이스를 나타낸 블록도(400)이다. 이 블록도(400)는 착용식 또는 부착식 햅틱 디바이스(402), 제1 사람 그룹(404), 제2 사람 그룹(406), 제3 사람 그룹(408), 제4 사람 그룹(410), 그리고 햅틱 신호를 증폭하여 중계할 수 있는 중계국(412)을 포함한다. 전원 장치와 같은 추가적인 블록이 블록도(400)에 추가되거나 이에서 빠지더라도 본 발명의 예시적인 실시예의 기본 개념은 변하지 않음에 유의해야 한다.
각 사람 그룹은 고유의 특성을 가질 수 있으며, 각 사람 그룹은 특정의 동기 햅틱 신호 세트를 수신할 수 있다. 예컨대 제1 그룹(404)은 남성(442)과 여성(440) 그룹을 포함하고, 제2 그룹(406)은 남성 그룹을 포함한다. 제3 그룹(408)은 여성 그룹을 포함하고, 제4 그룹(410)은 한 명의 남성을 포함한다. 대안적으로, 제1 그룹(404)은 교향악단에서 제1 바이올린을 연주하는 음악가들일 수 있고, 제2 그룹(406)은 비올라를 연주한다. 또한 제3 그룹(408)은 첼리스트일 수 있고, 제4 그룹은 피아니스트이다. 또한, 제1, 제2, 제3 및 제4 그룹은 조직적인 임무를 수행할 준비가 된 특수 부대들이다. 팀 스포츠 및 현장 훈련과 같은 다른 응용도 가능함에 유의해야 한다.
착용식 햅틱 디바이스(402)는 센서(420), 내장 필터(422), 선택기(424), 발생기(426) 및 햅틱 출력 디바이스(428)를 더 포함한다. 센서(420)는 착용식 햅틱 디바이스(402)의 위치와 동작을 검출하도록 구성된다. 필터(422)는 손 움직임의 자연스러운 부분으로 생각되는 불필요한 움직임이나 동작을 제거하는데 사용된다. 선택기(424)는 메모리에 저장된 햅틱 효과 그룹 중에서 하나의 햅틱 효과를 선택한다. 예컨대 각 사람 그룹은 그룹 선택을 표시하는 특정 햅틱 효과를 가질 수 있다. 햅틱 출력 디바이스(428)는 선택기(424)로부터 수신된 정보에 따라서 햅틱 피드백을 발생할 수 있는 액츄에이터이다.
발생기(426)는 필터링된 움직임에 응답하여 동기 햅틱 신호를 발생하고, 이어서 그 동기 햅틱 신호를 유선 또는 무선 통신일 수 있는 여러 가지 통신 채널(432-438)을 통해 그룹(404-410)과 같은 하나 이상의 그룹에 전송한다. 예컨대 발생기(426)는 제1 그룹(404) 및 제2 그룹(406)과 같은 하나 이상의 사람 그룹에 대해 하나 이상의 고유 동기 햅틱 신호를 발생할 수 있다. 예컨대 그룹(404)은 바이올린을 연주하고 그룹(408)은 베이스 드럼을 연주하기 때문에 그룹(404)에 대한 동기 햅틱 신호는 그룹(408)에 대한 동기 햅틱 신호와는 다를 수 있다.
일 실시예에서 햅틱 메트로놈은 착용식 햅틱 디바이스(402)의 필수 로직 블록에 따라서 구성된다. 예컨대 햅틱 메트로놈은 햅틱 피드백을 발생하기 위한 기계적 수단과 데이터 처리를 위한 프로그램가능한 로직 디바이스를 포함해야 한다. 기계적 수단은 DC 모터에 부착된 진동 편심체와 같은 여러 가지 유형의 햅틱 액츄에이터를 포함한다. 햅틱 메트로놈은 모터의 온(햅틱 피드백) 상태와 모터의 오프(햅틱 피드백 없음) 상태 간 전환의 규칙적 시간 간격을 설정하는 것과 같은 움직임에 응답하여 액츄에이터를 제어하기 위한 하나 이상의 프로그램가능 로직 디바이스도 이용한다. 대안으로서, 햅틱 메트로놈은 햅틱 피드백 속도(즉, 메트로놈 템포)를 조정할 수 있도록 하는 인터페이스를 더 포함할 수 있는 독립형 디바이스로서도 이용될 수 있다.
하나 이상의 유선 또는 무선 통신망을 이용하여 마스터 햅틱 메트로놈과 슬레이브 햅틱 메트로놈 그룹들 간에 동기 햅틱 신호를 촉진하고 분배할 수 있다. 마스터 햅틱 메트로놈은 착용식 마스터 원격 햅틱 디바이스와 유사한 기능을 수행해야 하며, 슬레이브 햅틱 메트로놈은 착용식 슬레이브 원격 햅틱 디바이스와 유사한 기능을 수행해야 한다. 예컨대 네트워크화된 햅틱 메트로놈은 통신 회로를 이용하여 마스터 장치로부터 지령된 템포를 수신하며, 이어서 템포에 관한 피드백 정보와 시간 데이터를, 추가 분배를 위해, 네트워크 내의 중앙집중 장소 또는 다른 노드들에 전송한다. 중계국(412) 또는 중앙 분배망을 이용하면 통신 지역의 커버리지를 확장할 수 있다. 무선 네트워크화된 햅틱 메트로놈 개념에 대하여, 이것은 모든 노드에 대한 중앙 분배 포인트로, 또는 각 햅틱 메트로놈이 커버리지를 모든 노드로 확장하기 위하여 송신기는 물론 수신기로도 작동하는 메시망 형태로 작동할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예(들)는 이하 설명될 여러 가지 처리 단계를 포함한다. 실시예들의 단계들은 기계 또는 컴퓨터 실행가능 명령어들로 구현될 수 있다. 이 명령어들은 이 명령들로 프로그램되는 범용 또는 전용 시스템이 본 발명의 단계들을 수행하게 하는데 이용될 수 있다. 대안으로서, 본 발명의 단계들은 이 단계들을 수행하는 하드와이어드(hard-wired) 로직을 포함하는 특정 하드웨어 성분에 의해 또는 프로그램된 컴퓨터 성분과 커스텀 하드웨어 성분의 조합에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 인터넷과 관련하여 설명하겠지만, 여기서 설명되는 방법과 장치는 다른 네트워크 기반 구조나 다른 데이터 통신 환경에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 햅틱 디바이스를 이용하여 동기 햅틱 신호를 분배하는 프로세스를 나타낸 플로우차트(500)이다. 블록(502)에서, 프로세스는 햅틱 데이터에 따라 제1 햅틱 신호 세트를 발생한다. 일 실시예에서 제1 햅틱 신호 세트는 불가청 시간 동기 큐에 관한 정보를 포함한다. 일 양태에서 햅틱 데이터는 마스터 착용식 햅틱 디바이스 내의 저장 위치로부터 페치(fetch)되거나 검색된다. 대안으로서, 햅틱 데이터는 마스터 원격 햅틱 디바이스의 움직임 및 움직임 속도에 따라서 발생될 수 있다. 일 실시예에서 프로세스는 마스터 착용식 햅틱 디바이스의 움직임을 감지하고 마스터 착용식 햅틱 디바이스의 움직임에 응답하여 햅틱 데이터를 생성할 수 있다. 블록(502) 후에 프로세스는 다음 블록으로 진행한다.
블록(504)에서, 프로세스는 햅틱 데이터에 따라 제2 햅틱 신호 세트를 발생한다. 제1 햅틱 신호 세트는 제2 햅틱 신호 세트와는 목적지 주소가 다름에 유의해야 한다. 본 발명의 예시적인 실시예들의 적용에 따라 여러 가지 주소지정 메커니즘이 이용될 수 있다. 예컨대 제1 햅틱 신호 세트는 제2 햅틱 신호 세트와는 다른 무선 주파수로 전송될 수 있다. 블록(504) 후에 프로세스는 다음 블록으로 진행한다.
블록(506)에서, 프로세스는 제1 햅틱 신호 세트를 제1 햅틱 피드백 계열을 발생하는 제1 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스로 전송한다. 일 실시예에서 제1 햅틱 신호 세트는 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스의 어느 그룹 또는 그룹들이 제1 햅틱 신호 세트를 수신해야 하는지를 나타내는 목적지 주소를 포함한다. 제1 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 어떤 그룹에 속할 수 있음에 유의해야 한다. 블록(506) 후에 프로세스는 다음 블록으로 진행한다.
블록(508)에서, 프로세스는 제2 햅틱 신호 세트를 제2 햅틱 피드백 계열을 발생하는 제2 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스로 전송한다. 일 실시예에서 프로세스는 클록킹 신호 또는 위성 항법 장치("GPS")를 이용하여 마스터 착용식 햅틱 디바이스 내의 마스터 클록을 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 내의 슬레이브 클록과 동기화시킬 수 있다. 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 햅틱 신호 또는 동기 햅틱 신호를 수신하면 그 햅틱 신호에 따라서 모방 음악 템포에 대한 햅틱 피드백을 발생함에 유의해야 한다. 일 실시예에서, 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 무신 신호를 통해 마스터 착용식 햅틱 디바이스에 정보를 전달할 수도 있음에 유의해야 한다. 예컨대 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 휴면 상태(hibernating state)에서 깨어나는 것을 마스터 착용식 햅틱 디바이스에 알릴 수 있다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예들에 대해서 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 교시에 기초하여, 본 발명과 그의 확장 양태들로부터 벗어남이 없이 여러 가지 수정과 변형이 가능함을 잘 알 것이다. 그러므로 첨부된 청구범위는 그와 같은 모든 수정과 변경의 범위도 본 발명의 예시적인 실시예(들)의 진정한 사상과 범주에 포함하는 것이다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 조정 신호 세트를 무선 통신망을 통해 분배하도록 구성되며, 물체에 부착될 수 있는 마스터 착용식 디바이스, 및
    상기 마스터 착용식 디바이스에 논리적으로 결합되고, 적어도 조정 신호들의 세트를 선택적으로 수신하여 상기 조정 신호들에 응답하여 피드백을 발생할 수 있는 복수의 슬레이브 디바이스를 포함하고,
    상기 조정 신호는 햅틱 조정 신호이고 상기 슬레이브 디바이스는 햅틱 피드백을 발생하는 착용식 햅틱 디바이스이고,
    복수의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스는 다수의 그룹으로 분할되고, 다수의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹 각각은 하나 이상의 햅틱 조정 신호 세트를 수신하도록 구성되고,
    그룹 내의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스들 중 적어도 하나는 상기 마스터 착용식 디바이스로부터 하나 이상의 햅틱 조정 신호 세트를 수신하여, 상기 하나 이상의 햅틱 조정 신호 세트를 그룹 내의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스들 중 적어도 다른 하나로 전송하도록 구성되는 햅틱 조정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 착용식 디바이스는 신체의 일부에 부착될 수 있는 햅틱 조정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 햅틱 조정 신호 세트를 분배하도록 구성된 상기 마스터 착용식 디바이스는 상기 마스터 착용식 디바이스의 움직임들을 감지할 수 있는 센서를 더 포함하고, 상기 센서는 상기 감지된 움직임들에 따라서 햅틱 조정 신호들을 발생하도록 구성된 햅틱 조정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 착용식 디바이스는 마스터 클록에 동기화하기 위하여 위성 항법 장치("GPS")를 이용하는 마스터 클록을 포함하고,
    상기 복수의 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스의 각각은 슬레이브 클록에 동기화하기 위하여 GPS를 이용하는 슬레이브 클록을 포함하는 햅틱 조정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    햅틱 조정 신호 세트 각각은 목표하는 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹의 주소를 지정하기 위한 수신측 주소를 더 포함하는 햅틱 조정 시스템.
  6. 일련의 햅틱 피드백을 제공하는 방법으로서,
    햅틱 데이터에 따라 제1 햅틱 신호 세트를 발생하는 단계;
    상기 햅틱 데이터에 따라 제2 햅틱 신호 세트를 발생하는 단계;
    상기 제1 햅틱 신호 세트를 제1 햅틱 피드백 계열을 발생하기 위해 제1 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹에 전송하는 단계; 및
    상기 제2 햅틱 신호 세트를 제2 햅틱 피드백 계열을 발생하기 위해 제2 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 그룹에 전송하는 단계를 포함하고,
    제1 그룹 내의 제1 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스들 중 적어도 하나는 마스터 착용식 디바이스로부터 제1 햅틱 조정 신호 세트를 수신하여, 상기 제1 햅틱 조정 신호 세트를 제1 그룹 내의 제1 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스들 중 적어도 다른 하나로 전송하는 햅틱 피드백 제공 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    마스터 착용식 디바이스의 움직임들을 감지하는 단계; 및
    상기 마스터 착용식 디바이스의 움직임들에 응답하여 상기 햅틱 데이터를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 햅틱 피드백 제공 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    마스터 착용식 디바이스 내의 저장 위치로부터 상기 햅틱 데이터를 검색하는 단계를 더 포함하는 햅틱 피드백 제공 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 햅틱 데이터에 따라 제1 햅틱 신호 세트를 발생하는 단계는, 상기 제1 햅틱 신호 세트에 불가청 시간 동기 큐들을 부가하는 단계를 더 포함하는 햅틱 피드백 제공 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 착용식 디바이스 내의 마스터 클록과 상기 제1 또는 제2 슬레이브 착용식 햅틱 디바이스 내의 슬레이브 클록을 동기화시키는 단계를 더 포함하는 햅틱 피드백 제공 방법.
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