KR101735745B1 - 웨어러블 장치 - Google Patents

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KR101735745B1
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도승훈
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Abstract

본 발명은 웨어러블 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사용자의 신체 일부에 착용되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 웨어러블 장치에 관한 것이다. 웨어러블 장치는 정보를 제공하는 스마트 코어가 탈착 또는 부착 가능한 코어 결합부, 상기 코어 결합부와 연결되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 촉각 모듈부 및 상기 촉각 모듈부 일측에 구비되며, 상기 사용자의 신체 일부에 체결 가능하도록 구비된 체결부를 포함한다. 이와 같은 구성으로, 사용자가 대화 중이거나 시선을 돌리기 힘든 경우에도 목적지까지의 남은 거리, 방향전환 시점, 주차된 차량 또는 실·내외 매장/제품까지의 길 안내 정보 등 네비게이션 기능을 수행할 수 있다.

Description

웨어러블 장치{Wearable device}
본 발명은 웨어러블 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사용자의 신체 일부에 착용되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 웨어러블 장치에 관한 것이다.
근래 들어, 전자 장치는 동일하거나 좀더 다양한 기능을 수행하면서 점차 소형화되고 슬림화되어 휴대하기 용이한 방향으로 발전하고 있다. 이러한 소형 전자 장치들은 일반적으로 사용자의 주머니 등에 수납되어 휴대하기도 하지만, 손목에 착용하거나, 인체의 두부(head portion) 또는 팔에 착용하기도 한다.
인체 또는 각종 구조물에 착용 가능한(wearable) 장치는 대체적으로 전자 장치 본연의 기능을 수행하기 위한 본체와, 본체에서 일정 길이로 인출되도록 배치되어 인체 또는 구조물에 고정시키기 위한 착용부(strap)를 포함할 수 있다. 이러한 웨어러블 장치들은 단독으로 사용될 수 있으며, 타 전자 장치에 종속되어 사용될 수도 있다. 전자 장치에 종속되어 사용하는 경우, 근거리 통신 모듈에 의한 통신 방식이 채택될 수 있으며, 웨어러블 전자 장치의 사용으로 인하여 타 전자 장치의 번거롭고 빈번한 사용을 절제시킬 수 있다. 따라서, 이러한 웨어러블 전자 장치의 사용은 점점 확대되어가고 있는 추세이다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제 10-2015-0026387호(2015.03.11) 및 대한민국 공개특허 제10-2015-0036809호(2015.04.07)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자 신체 일부에 착용되어, 사용자에게 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 등 다양한 촉감 정보를 전달하는 웨어러블 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 사용자에게 촉감을 통해 방향성 정보를 제공함으로써, 사용자가 대화 중이거나 시선을 돌리기 힘든 경우에도 목적지까지의 남은 거리, 방향전환 시점, 주차된 차량 또는 실·내외 매장/제품까지의 길 안내 정보 등 네비게이션 기능을 수행할 수 있는 웨어러블 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, IT 분야에서 모바일 기기 및 터치스크린 기기, 콘솔 게임기 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇 등에 촉각 정보를 효과적으로 전달하는 웨어러블 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른, 웨어러블 장치는 정보를 제공하는 스마트 코어가 탈착 또는 부착 가능한 코어 결합부, 상기 코어 결합부와 연결되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 촉각 모듈부 및 상기 촉각 모듈부 일측에 구비되며, 상기 사용자의 신체 일부에 체결 가능하도록 구비된 체결부를 포함한다.
실시예에 따른, 상기 촉각 모듈부는 상기 사용자의 신체에 밀착되는 밴드부 및 상기 밴드부에 구비되는 복수의 촉감부를 포함한다.
이와 같은 구성으로, 사용자에게 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 등 다양한 촉감 정보를 전달할 수 있다. 또한, 사용자에게 촉감을 통해 방향성 정보를 제공함으로써, 사용자가 대화 중이거나 시선을 돌리기 힘든 경우에도 목적지까지의 남은 거리, 방향전환 시점, 주차된 차량 또는 실·내외 매장/제품까지의 길 안내 정보 등 네비게이션 기능을 수행할 수 있다. 또한, IT 분야에서 모바일 기기 및 터치스크린 기기, 콘솔 게임기 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇 등에 촉각 정보를 효과적으로 전달할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자에게 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 등 다양한 촉감 정보를 전달할 수 있다.
또한, 사용자에게 촉감을 통해 방향성 정보를 제공함으로써, 사용자가 대화 중이거나 시선을 돌리기 힘든 경우에도 목적지까지의 남은 거리, 방향전환 시점, 주차된 차량 또는 실·내외 매장/제품까지의 길 안내 정보 등 네비게이션 기능을 수행할 수 있다.
또한, IT 분야에서 모바일 기기 및 터치스크린 기기, 콘솔 게임기 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇 등에 촉각 정보를 효과적으로 전달할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치를 도시한 측면도이다.
도3는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치의 촉각 모듈부를 도시한 측면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 촉각 전달부의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도5은 본 발명의 실시예에 따른 촉각 전달부의 형상 변화를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이다.
도7는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이다.
도9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이다.
도10는 본 발명의 제3실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이다.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이다.
도12은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치의 구동 과정을 도시한 도면이다.
도13은 본 발명의 변형 실시예에 따른 웨어러블 장치를 적용한 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 장치에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치를 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치를 도시한 측면도이고, 도3는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 장치의 촉각 모듈부를 도시한 측면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 촉각 전달부의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도5은 본 발명의 실시예에 따른 촉각 전달부의 형상 변화를 도시한 도면이다.
도1 내지 도5를 참고하면, 웨어러블 장치(10)는 정보를 제공하는 스마트 코어(20)가 탈착 또는 부착 가능한 코어 결합부(100), 상기 코어 결합부(100)와 연결되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 촉각 모듈부(200) 및 상기 촉각 모듈부(200) 일측에 구비되며, 상기 사용자의 신체 일부에 체결 가능하도록 구비된 체결부(300)를 포함한다.
예를 들면, 웨어러블 장치(10)는 사용자의 신체 중 일부, 즉, 손목, 발목 또는 목 등에 착용되며, 사용자에게 직간접적으로 촉각 정보를 제공할 수 있다. 특히, 스마트 코어(20)와 연결되어, 스마트 코어(20)에서 제공하는 신호 정보 또는 위치 정보를 촉각 정보 변환하여 사용자에게 촉각을 통해 방향성 정보를 제공할 수 있다.
코어 결합부(100)의 일 실시예로, 코어 결합부(100)는 상기 스마트 코어(20)와 전기적으로 결합되는 결합부, 상기 사용자의 위치 정보를 송수신하는 통신부(120) 및 상기 스마트 코어(20) 또는 상기 통신부(120)에서 제공하는 정보를 촉각 신호로 변환하는 제어부(130)를 포함하고, 상기 제어부(130)는 상기 촉각 모듈부(200)에 상기 촉각 신호를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 코어 결합부(100)와 상기 촉각 모듈부(200)는 서로 결합 또는 분리될 수 있으며, 상기 코어 결합부(100)는 상기 스마트 코어(20)의 정보를 촉각 신호로 변환하여 상기 촉각 모듈부(200)에 상기 촉각 신호를 제공한다.
예를 들면, 코어 결합부(100)는 다양한 정보를 제공 및 디스플레이 하는 스마트 코어(20)와 전기적으로 연결되거나 사용자의 위치 정보를 송수신하여, 이를 촉각 신호로 변환과 동시에 촉각 모듈부(200)에 제공할 수 있다.
또한, 코어 결합부(100)는 스마트 코어(20)가 결합되지 않은 상태에서도 통신부(120)에 의해 사용자의 위치 정보를 통한 길안내 등의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 코어 결합부(100)는 스마트 코어(20)와는 상관없이 독립적인 다양한 기능을 수행할 수 있다.
특히, 결합부(110)는 스마트 코어(20)가 탈부착 가능한 형태로 구성되며, 스마트 코어(20)와 전기적 신호 또는 전원을 주고 받을 수 있다. 따라서, 스마트 코어(20)에서 제공하는 다양한 정보가 결합부(110)를 통해 제어부(130)로 전달될 수 있다.
또한, 통신부(120)는 사용자의 위치 정보를 송수신 할 수 있으며, 일 예로 GPS 신호를 송수신 하여, 사용자의 위치 정보를 상기 제어부(130)에 제공할 수 있다.
제어부(130)는 상기 결합부(110) 및 통신부(120)에서 제공하는 정보를 이용하여, 상기 정보를 촉각 신호로 변환하고, 변환한 촉각 신호를 촉각 모듈부(200)에 제공할 수 있다. 이때 촉각 모듈부(200)에 전원을 동시에 공급할 수 있다.
또한, 코어 결합부(100)의 다른 실시예로, 코어 결합부(100)는 상기 스마트 코어(20)와 전기적으로 연결되는 결합부(110)를 형성하고, 스마트 코어(20)에서 외부에서 입력되는 정보에 대해서 촉각 신호 및 전원을 코어 결합부(100)에 전송할 수 있다.
다음으로, 촉각 모듈부(200)는 상기 사용자의 신체에 밀착되는 밴드부(210) 및 상기 밴드부(210) 내측에 구비되는 복수의 촉감부(220)를 포함한다.
밴드부(210)는 코어 결합부(100)의 양단에 각각 결합되며, 사용자의 신체, 손목, 발목, 허리 또는 목 등에 부착될 수 있는 형태를 유지하고 있으며, 고무 또는 실리콘 재질로 제작될 수 있다.
촉감부(220)는 밴드부(210)에 복수개가 구비될 수 있으며, 코어 결합부(100)와 전기적으로 연결되어, 상기 코어 결합부(100)에서 전송하는 촉각 신호에 따라 촉각 정보를 사용자에게 전달할 수 있다. 여기서, 촉감부(220)는 편심 모터, 선형 공진 액추에이터, 압전 액추에이터, 전기활성 폴리머 액추에이터 또는 정전기력 액추에이터 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 촉감부(220)는 코어 결합부(100)에서 전송하는 촉감 신호에 따라 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐의 촉감 정보를 사용자에게 직간접적으로 전달할 수 있다. 따라서, 촉감부(220)는 사용자에게 방향성을 나타내며, 촉감부의 촉감 정보에 따라 방향 정보 등 다양한 정보를 촉감으로 인식할 수 있다.
일 예로, 촉감부(220)는 자기장에 반응하여 형상 또는 위치가 변화하는 촉각 전달부(221) 및 상기 촉각 전달부(221)의 형상 또는 위치를 변화시키기 위해 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(222)를 포함한다.
특히, 도4의 (a)에서는 촉감부(220)의 구성을 개략적으로 도시하였으며, 도 4의 (b)에서 자기장 발생부(222)에 의해 발생하는 자기장의 자기력선을 개략적으로 도시하였다.
일 실시예로, 촉각 전달부(221)는 디스크 등의 형태를 갖는 얇은 영구자석이 적어도 하나 이상 구성될 수 있다. 또한, 촉각 전달부(221)는 자성 입자, 예를 들면, 나노 또는 마이크론 크기의 철 또는 페라이트 입자 등과 매트릭스(Matrix) 소재, 예를 들면, 고무 또는 기타 폴리머 소재 등으로 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 촉각 전달부(221)는 자기유변 탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE)가 사용될 수 있는데, 자기유변 탄성체는 외부 자기장에 반응할 수 있는 입자를 포함하는 탄성체 소재로서, 탄성체 소재 내에 외부 자기장에 의해 자화될 수 있는 자성 입자(Magnetic Particle)를 포함하고 있으므로 외부 자기장의 인가에 의해 그 강성(Stiffness), 인장 강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation) 등의 특성이 변화될 수 있다.
또한, 촉각 전달부(221)는 미세돌기 형상, 내부가 비어있는 원통, 돔(Dome)과 같은 다면체 현상, 판(plate) 형상, 시소(seesaw) 형상 또는 터널형상 중 적어도 하나의 형상을 선택하여 적용할 수 있다.
예를 들면, 자성 입자는 Fe, Co, Ni, 페라이트 입자 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 Carbonyl Iron 입자 등이 사용될 수 있다. 자성 입자의 크기는 0.01~100um 이며, 자기장 발생부(222)에 의한 형상 변화를 최대로 하기 위해서 매트릭스(Matrix) 소재 내 자성 입자의 포화 자화도가 높고, 함량이 많으며, 크기가 클수록 바람직하다. 또한, 자성 입자는 특정 형상일 필요는 없고 구형, 자기 이방성을 갖는 종횡비가 큰 플레이크(Flake) 등의 형상을 가질 수 있다.
매트릭스 소재는 촉각 전달부(221)의 형상 변화 및 복원력을 최대로 하기 위해 탄성율을 높이는 것이 바람직하며, 내구성을 높이기 위해 신율 및 인장강도의 조절이 필요하다.
자기장 발생부(222)는 촉각 전달부(221)의 상부 또는 하부에 위치하여 자기장을 형성하며, 촉각 전달부(221) 내의 자성 입자는 이러한 자기장에 반응을 한다. 또한, 자기장 발생부(222)는 평면 코일 또는 솔레노이드 코일 중 적어도 하나가 사용되며, 촉각 전달부(221)에 대응되는 크기와 형태로 교류 전류가 인가되면 교류 자기장을 발생시키고, 직류 전류가 인가되면 직류 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 자기장 발생부(222)는 촉각 전달부(221)와 대응되는 위치 및 형상을 가지며, 자기장 발생부(222)에서 발생되는 자기장에 의해 촉각 전달부(221)의 형상이 변화하고, 촉각 전달부(221)의 형상 변화에 따라 촉감을 전달할 수 있다. 여기서, 촉감은 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 자기장 발생부(222)는 자기장의 종류를 변경하여, 촉각 전달부(221)의 특성을 변화시킬 수 있으며, 그 예로 교류 자기장이 발생되면 상기 촉각 전달부(221)가 진동을 하고, 직류 자기장이 발생되면 상기 촉각 전달부(221)의 강성이 변화하는 특징이 있다.
도5은 자기장 발생부(222)의 자기장 생성 여부에 따른 촉각 전달부(221)의 자성 입자 및 매트릭스 소재의 형상을 구체적으로 나타내고 있다. 여기서, State A는 자기장 발생부(222)에 전류가 인가되지 않은 상태(즉, 자기장이 생성되지 않은 상태)로 촉각 전달부(221)의 초기 형상(이하, 제 1 형상)을 나타내며, State B는 자기장 발생부(222)에 전류가 인가된 상태(즉, 자기장이 생성된 상태)로 변형된 형상, 즉 자기장에 반응하여 촉각 전달부(221)가 위 또는 아래로 휘어진 형상(이하, 제2 형상)을 나타낸다. 이러한 제1 형상에서 제2 형상으로의 형상 변화가 반복적으로 행해짐으로써 왕복 운동이 구현되고, 이를 통해 진동 촉감을 전달할 수 있다.
특히, 자기장 발생부(222)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1 형상에서 상기 제2 형상으로의 변형의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 특정한 주파수의 교류 전류 또는 직류 전류를 자기장 발생부(222)에 인가하여 온/오프(On/Off) 함으로써 제1 형상에서 제2 형상으로의 왕복 운동이 동일하게 구현될 수 있다. 촉각 전달부(221)를 구성하는 자성 입자가 자기장 발생부(222)에 의해 발생되는 자기장에 의해 자화 또는 반응함으로써, 촉각 전달부(221)의 형상이 변화할 수 있다.
변형 실시예로써, 촉각 전달부(221)가 디스크 등의 형태를 갖는 얇은 영구자석으로 구성될 경우, 촉각 전달부(221)는 자기장 발생부(222)에 전류가 인가되지 않을 경우 자기장 발생부(222)와의 상대적 거리가 멀어지는 위치(제1 위치)로 이동하고, 자기장 발생부(222)에 전류가 인가될 경우 자기장 발생부(222)와의 상대적 거리가 가까워지는 위치(제2 위치)로 이동하며, 이러한 제1 위치에서 제2 위치로 왕복 운동이 구현되고, 이를 통해 진동 촉감을 전달할 수 있다.
특히, 자기장 발생부(222)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치으로의 변형의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
체결부(300)는 촉각 모듈부(200)의 밴드부(210) 일측에 구비되며, 상기 밴드부(210)의 길이 방향으로 슬라이딩되며, 체결부(300)가 슬라이딩됨에 따라 밴드부(210)의 길이를 조절하거나, 사용자의 신체에 결착되어 고정될 수 있다.
이하, 도6 내지 도11를 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따라 촉각 전달부의 구성 및 동작에 대해서 자세히 설명한다.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이고, 도7는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이고, 도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이고, 도9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이고, 도10는 본 발명의 제3실시예에 따른 촉감부의 구성을 도시한 도면이고, 도11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉감부의 동작을 도시한 도면이다.
도6내지 도7을 참고하면, 제1 실시예에 따른 촉감부(220)는 복수의 촉각 전달부(221)와 지지체가 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체 상부에 배치되며, 절연체 하부에는 상기 셀에 대응되는 형태 및 위치에 복수개의 자기장 발생부(222)의 코일 유닛이 단층 또는 복층으로 형성될 수 있다.
여기서, 지지체는, 촉각 전달부(221)와 자기장 발생부(222) 사이에 더 구비되어 촉각 전달부(221)의 동작 공간이 확보될 수 있는 구성으로 이해될 수 있다. 또한, 지지체는 자기유변탄성체이며, 곡면 형상 또는 물결 형상 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.
제1 실시예에 따른 촉각 전달부(221)는 판(Plate) 구조 형태이며, 지지체는 곡면 형태로 촉각 전달부(221)의 양측면에 일체로 구비된다. 지지체는 절연체와 촉각 전달부(221) 사이에 구비되며, 촉각 전달부(221) 또는 지지체가 동작할 수 있는 공간을 확보한다.
예를 들면, 자기장 발생부(222)에서 발생된 자기장에 의해 상기 공간에서 촉각 전달부(221) 및 지지체가 상하로 움직이며, 형상 변화를 하는 왕복 운동을 수행한다. 이러한 형상 변화로 하나의 셀 또는 셀 전체가 움직일 수 있으며, 그에 따라 사용자에게 두드림과 같은 촉감을 제공할 수 있다.
여기서, 촉각 전달부(221)는 판 형상 이외에 판 스프링 형태로 복수의 판이 겹쳐있는 형태가 적용될 수 있다. 따라서, 적어도 1개의 셀이 자기장에 반응함으로써, 사용자에게 진동, 때림, 두드림 등과 같은 다양한 촉감을 전달할 수 있다.
도8내지 도9을 참고하면, 제2 실시예에 따른 촉감부(220)는 복수의 촉각 전달부(221)와 지지체가 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체 상부에 배치되며, 절연체 하부에는 상기 셀에 대응되는 형태 및 위치에 복수개의 자기장 발생부(222)의 코일 유닛이 단층 또는 복층으로 형성될 수 있다.
여기서, 제2 실시예에 따른 촉각 전달부(221)는 판(Plate) 구조 형태이며, 지지체는 물결 형태로 촉각 전달부(221)의 양측면에 일체로 구비된다. 지지체는 절연체와 촉각 전달부(221) 사이에 구비되며, 상기 촉각 전달부(221)가 동작할 수 있는 공간을 확보한다.
예를 들면, 자기장 발생부(222)에 의해 자기장이 발생하면, 자기유변 탄성체로 형성된 지지체가 형상 변화하며, 촉각 전달부(221)의 일단이 자기장 발생부(222)의 중앙 방향으로 기울어 지며, 자기장 발생부(222)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 진동, 때림, 두드림, 또는 기울어짐 등과 같은 다양한 촉감을 전달할 수 있다.
도10내지 도11을 참고하면, 제3 실시예에 따른 촉감부(220)는 복수의 촉각 전달부(221)가 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체 상부에 배치되며, 절연체 하부에는 상기 셀에 대응되는 형태 및 위치에 복수개의 자기장 발생부(222)의 코일 유닛이 단층 또는 복층으로 형성될 수 있다. 여기서, 제3 실시예에 따른 촉감부(220)는 터널 구조 형태이며, 내부에 타원형의 공간을 형성한다.
예를 들면, 자기장 발생부(222)에 의해 자기장이 발생하면, 자기유변 탄성체로 형성된 촉각 전달부(221)가 형상 변화하며, 촉각 전달부(221)의 일단이 자기장 발생부(222)의 중앙 방향으로 이동하며, 자기장 발생부(222)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 꼬집거나 조이는 듯한 다양한 촉감을 전달할 수 있다.
한편, 도12은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치의 구동 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 통신부(120)가 구비된 코어 결합부(100)가 스마트 코어(스마트 기기)(20)를 감지하고, 통신부와 스마트 코어(20)가 서로 연결된다. 여기서, 통신부(120)는 블루트스 장치가 사용될 수 있다.
또한, 통신부(120)가 스마트 코어(20)를 감지하지 못하면, 스마트 코어(20)와 연결되지 않고, 스마트 코어(20)를 감지할 때까지 상기 과정을 반복한다.
다음으로, 웨어러블 장치(10)와 스마트 코어(20)가 연결되면, 스마트 코어(20)에서 전송하는 촉각신호를 코어 결합부(100)에 전송한다.
예를 들면, 스마트 코어(20)에서 구동되는 어플리케이션 또는 앱에 의해 작동 정보가 촉각신호로 변환되고, 변환된 촉각신호를 코어 결합부(100)로 전송될 수 있다.
코어 결합부(100)로 전송된 후 촉각신호에 따라 촉각모듈부(221)의 촉감부(220)를 구동한다. 보다 구체적으로, 촉각 신호에 따라 촉각모듈부(221)의 촉감부(220)는 펄스 구동, 좌우 구동, 교차 구동 등 다양한 방식으로 촉감부(220)가 구동될 수 있다.
따라서, 촉감부(220)의 구동에 따라 웨어러블 장치(10)를 착용한 사용자에게 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 등 다양한 촉감 정보를 제공할 수 있다.
한편, 도13은 본 발명의 변형 실시예에 따른 웨어러블 장치를 적용한 예를 도시한 도면이다.
도13을 참고하면, 서울 코엑스(COEX) 몰 등과 같이 복잡한 몰, 도 13에서와 같이 복잡한 실내외 주차장 등에는 특정한 상점 또는 주차 위치까지의 실내 길/장소 안내 기능이 특히 필요하며, 본 웨어러블 장치(10)는 이러한 경우에도 실내 LBS (Location Based Service)와 결합하여 사용자에게 새로운 경험과 유용성을 제공할 수 있다.
도 13은 주차장 내에서 사용자가 주차된 차량의 위치를 안내 받는 것을 나타낸다. 웨어러블 장치(10)는 사용자의 현재 위치에서, 예를 들어 다층으로 구성된 주차장인 경우, 주차된 차량의 위치가 현재 사용자가 위치한 층과 동일한 층인지에 대한 촉각정보를 우선적으로 제공할 수 있으며, 이후 사용자가 주차된 차량으로 가기 위한 이동 경로를 직선거리 경로 모드로 방향정보를 제공하거나 길 찾기 이동경로 모드로 제공할 수 있다. 이때, 촉각정보 제공 장치는 자체 또는 별도의 스마트폰 등에 장착된 실내·외 네비게이션 시스템과 연동되어 경로에 대한 방향 정보를 제공할 수 있다.
1. 직선 거리 경로 : 차량 주차 후, 차량의 위치정보를 촉각정보 제공 장치 사용자 기준으로 주차된 차량과의 직선 방향 및 거리를 상·하·좌·우의 촉각정보로 제공함으로써, 주차된 차량의 위치정보를 파악 가능한 모드이다.
2. 길 찾기 이동 경로 : 차량 주차 후, 차량의 위치정보를 촉각정보 제공 장치 사용자 기준으로 차량으로 가기 위한 이동 경로에 대한 방향과 거리를 상·하·좌·우의 촉각 정보로 제공함으로써, 주차된 차량으로 가기 위한 길 안내 모드이다.
또한, 길 또는 장소 안내 기능 이외에 웨어러블 장치(10)는 차량 네비게이터와 연동되어 차량의 방향 전환 등에 대한 정보를 시각 또는 청각이 아닌 촉각을 통해 직접적으로 전달할 수 있으며, 이를 통해 운전자는 옆 사람과의 대화 등으로 집중력이 분산되는 경우에도 명확한 방향 정보를 제공받을 수 있다.
차량 주행 시 목적지까지의 방향 및 거리에 따른 촉각정보를 제공할 수 있는데, 웨어러블 장치(10)는 다양한 세기 및 빈도수의 진동을 제공할 수 있으며, 펄스 1 < 펄스 2 < 펄스 3 의 순서로 빠르게 진동한다.
예를 들어, 승용차가 특정 지점에서 우회전해야 할 경우, 아래와 같이 촉각 정보를 전달할 수 있다.
1. 우회전 100m 전 : 우측 촉각 정보 제공 모듈이 펄스 1로 운전자에게 우회전 지점까지 거리가 충분히 남았음을 전달한다.
2. 우회전 50m 전 : 우측 촉각 정보 제공 모듈이 펄스 2로 운전자에게 우회전 지점에 근접하고 있음을 전달한다.
3. 우회전 지점 : 우측 촉각 정보 제공 모듈이 펄스 3으로 운전자에게 바로 우회전을 하라는 신호를 전달한다.
4. 직진 신호 : 상부 촉각 정보 제공 모듈이 펄스 1로 운전자에게 현재 직진해야 한다는 신호를 전달한다.
따라서, 웨어러블 장치(10)는 차량 네비게이터 또는 스마트폰 등의 길 찾기 기능과 연동되거나, 장치 내부에 자체적으로 장착된 길 찾기 기능과 연동되어, 사용자의 차량 또는 도보를 통한 이동에 있어서 유용한 길/장소 찾기 정보를 촉감을 통해서 전달할 수 있다.
다른 예로, 차량 주행 시 차선 변경 과정에서의 장애물 인식 또는 졸음운전 등에 의한 위험 상황에 대한 정보를 사용자에게 촉감을 통해 직접적으로 전달하는 것이 가능하며, 이는 시각 또는 청각에만 의존하는 경우보다 더 큰 효과를 나타낼 수 있고, 국부적인(Localized) 촉감을 제공하므로 핸들 조작 등에 영향을 끼치지 않는 장점이 있다.
예를 들어, 좌·우 차선 변경 시, 차량에 부착된 장애물 감지 센서로부터 신호를 받아 충돌위험 있는 장애물에 대한 위험 정보를 촉감 정보로서 제공할 수 있다.
이와 같은 구성으로, 사용자에게 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 등 다양한 촉감 정보를 전달할 수 있다. 또한, 사용자에게 촉감을 통해 방향성 정보를 제공함으로써, 사용자가 대화 중이거나 시선을 돌리기 힘든 경우에도 목적지까지의 남은 거리, 방향전환 시점, 주차된 차량 또는 실·내외 매장/제품까지의 길 안내 정보 등 네비게이션 기능을 수행할 수 있다. 또한, IT 분야에서 모바일 기기 및 터치스크린 기기, 콘솔 게임기 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇 등에 촉각 정보를 효과적으로 전달할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 웨어러블 장치 200: 촉각 모듈부
20: 스마트 코어 210: 밴드부
100: 코어 결합부 220: 촉감부
110: 결합부 221: 촉각 전달부
120: 통신부 222: 자기장 발생부
130: 제어부 300: 체결부

Claims (15)

  1. 정보를 제공하는 스마트 코어가 탈착 또는 부착 가능한 코어 결합부;
    상기 코어 결합부와 연결되며, 사용자에게 촉각 정보를 제공하는 촉각 모듈부; 및
    상기 촉각 모듈부 일측에 구비되며, 상기 사용자의 신체 일부에 체결 가능하도록 구비된 체결부;
    를 포함하고,
    상기 촉각 모듈부는 상기 사용자의 신체에 밀착되는 밴드부 및 상기 밴드부에 구비되는 복수의 촉감부를 포함하고,
    상기 복수의 촉감부는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부 및 상기 자기장 발생부에 의해 형상이 변화하는 촉각 전달부를 포함하고,
    상기 촉각 전달부는 자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE)로 구성되며,
    상기 자기장 발생부에서 교류 자기장이 발생하며, 상기 교류 자기장에 의해 상기 촉각 전달부의 형상이 진동하여 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 결합부는 상기 스마트 코어의 정보를 촉각 신호로 변환하여 상기 촉각 모듈부에 상기 촉각 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 촉감부는 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 또는 기울어짐 중 적어도 하나의 촉감 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 발생부는 평면 코일 또는 솔레노이드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는, 자기장에 영향을 받지 않을 때에는 제1 위치을 유지하고, 자기장에 영향을 받을 때에는 제2 위치를 유지하며, 상기 촉각 전달부가 상기 제2 위치와 상기 제1 위치 간의 왕복 운동으로 촉각 정보를 제공하는 웨어러블 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는 자기장에 영향을 받지 않을 때에는 제1 형상을 유지하고, 자기장에 영향을 받을 때에는 제2 형상을 유지하며, 상기 촉각 전달부가 상기 제2 형상과 상기 제1 형상 간의 왕복 운동으로 촉각 정보를 제공하는 웨어러블 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자기장 발생부에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 변화의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 촉각전달부는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 성분으로 구성된 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 촉각 모듈부의 길이 방향으로 슬라이딩되며, 상기 체결부의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 자기장 발생부에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1형상에서 상기 제2형상으로의 변형의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
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