KR101804453B1 - 촉각자극 제공 장치 - Google Patents

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KR101804453B1
KR101804453B1 KR1020160098572A KR20160098572A KR101804453B1 KR 101804453 B1 KR101804453 B1 KR 101804453B1 KR 1020160098572 A KR1020160098572 A KR 1020160098572A KR 20160098572 A KR20160098572 A KR 20160098572A KR 101804453 B1 KR101804453 B1 KR 101804453B1
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곽기욱
김보경
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주식회사 비햅틱스
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치는, 복수의 액츄에이터 및 상기 복수의 액츄에이터 각각에 대응하는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함하고, 각각의 액츄에이터 케이스는, 대응하는 액츄에이터의 상부를 덮는 캡(cap) 및 상기 액츄에이터의 하부를 덮고 상기 캡과 연결되어 상기 액츄에이터를 고정시키는 베이스(base)를 포함한다.

Description

촉각자극 제공 장치{TACTILE STIMULATION PROVIDING DEVICE}
본 발명은 촉각자극 제공 장치에 관한 것이다.
촉각자극 제공 장치는 복수의 액츄에이터(actuator)를 포함하고, 복수의 액츄에이터를 선택적으로 진동시킴으로써 사용자에게 촉각자극을 제공할 수 있다.
선행문헌 1에서는 의자 형태의 촉각자극 제공 장치를 개시한다. 선행문헌 1의 촉각자극 제공 장치는 소리를 검출하여 활성 패턴을 생성하고, 이러한 활성 패턴을 복수의 진동 모터에 적용시킴으로써 사용자에게 촉각자극을 제공한다. 여기서 진동 모터는 액츄에이터에 대응한다.
선행문헌 1의 도 1을 참조하면 촉각자극 제공 장치는 6 개의 진동 모터를 포함하고, 선행문헌 1의 도 6을 참조하면 각 진동 모터 부근의 단면도가 도시되어 있다. 또한 진동 모터와 같이 사용자에게 진동을 전달하는 기기인 6개의 보이스 코일 모터를 추가로 포함하고, 선행 문헌 1의 도 7 및 8을 참조하면 각 보이스 코일 모터 부근의 단면도가 도시되어 있다.
선행문헌 1의 도 6을 참조하면 진동 모터의 하부가 하드 폼(Hard Foam)에 접착되어 있고, 측면이 소프트 폼(Soft Foam)으로 둘러싸여 고정되며, 상부가 패드 전면 커버(Pad Front Cover)로 덮여있다.
이러한 구조는 주위의 폼들이 진동을 흡수해버리기 때문에 진동 모터의 크기와 세기가 큰 경우에만 적용 가능하다. 따라서 진동 모터가 서로 충분한 간격을 두는 경우에 사용자는 개별 진동 모터의 진동을 각각 구분 할 수 있을 것이나, 이들이 서로 조밀하게 모여 있는 경우에는 모터의 다소 큰 크기와 센 진동 때문에 개별 모터의 진동을 구분하기 힘들어 해상도 높은 촉각자극을 제공하는데 어려움이 있다.
선행문헌 1의 도 7 및 8을 참조하면 진동 모터보다 크기와 진동 세기가 다소 작은 보이스 코일 모터들은 하드 폼에 직접적으로 고정되지 않고, 아크릴 플레이트에 고정되어 하드 폼과 소프트 폼으로 둘러싸여 있다.
이러한 구조는 폼에 직접적으로 맞닿는 것 보다는 진동이 덜 흡수되어 진동의 세기가 상대적으로 작은 모터에도 적용 할 수 있고, 따라서 모터들을 더욱 조밀하게 배치할 수 있다. 하지만, 개별 모터의 진동이 아크릴 플레이트를 통해 주위의 다른 모터들이 있는 곳으로도 전달되면서, 개별 모터의 진동을 구분하기 힘들어 여전히 해상도 높은 촉각자극을 제공하는데 어려움이 있다.
또한 진동의 국부적 전달은 촉각자극 제공 장치와 사용자 신체 사이의 밀착 정도와 깊은 연관성을 갖는다. 하지만 선행문헌 1은 촉각자극 제공 장치를 어떻게 사용자 신체에 밀착시킬 지에 대한 해결 수단을 제시하지 못하는 점에서 문제가 있다.
미국 공개특허공보 제2015-0123774호(2015.05.07.)
해결하고자 하는 기술적 과제는, 복수의 액츄에이터가 조밀하게 배치되는 경우에도 사용자가 각각의 출력을 쉽게 구별할 수 있고, 사용자의 신체에 밀착 가능하며, 각 액츄에이터의 움직임을 자유롭게 하는 촉각자극 제공 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치는, 복수의 액츄에이터 및 상기 복수의 액츄에이터 각각에 대응하는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함하고, 각각의 액츄에이터 케이스는 대응하는 액츄에이터의 상부를 덮는 캡(cap) 및 상기 액츄에이터의 하부를 덮고 상기 캡과 연결되어 상기 액츄에이터를 고정시키는 베이스(base)를 포함한다.
상기 촉각자극 제공 장치는 각각의 모듈 케이스가 적어도 하나의 상기 액츄에이터 케이스를 포함하는 복수의 모듈 케이스를 더 포함하고, 상기 액츄에이터 케이스의 베이스는 대응하는 상기 모듈 케이스의 하부면의 개구부를 통해서 외부로 노출될 수 있다.
상기 액츄에이터 케이스의 캡은 제1 탄성 부재를 개재하여 대응하는 상기 모듈 케이스의 상부면과 연결되고, 상기 액츄에이터 케이스의 베이스는 제2 탄성 부재를 개재하여 대응하는 상기 모듈 케이스의 하부면과 연결될 수 있다.
각각의 상기 모듈 케이스는 제1 방향으로 배치된 두 개의 상기 액츄에이터 케이스를 포함하고, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 위치하는 측면 개구부를 포함할 수 있다.
각각의 상기 모듈 케이스는 상기 측면 개구부를 통해 상기 제2 방향으로 연장되는 제1 배선 통로를 포함하고, 상기 제1 배선 통로를 공유함으로써 이웃하는 모듈 케이스와 연결될 수 있다.
상기 촉각자극 제공 장치는 상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 복수의 액츄에이터와 상기 제1 배선 통로를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 모듈 케이스 중 두 개의 모듈 케이스는 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 배선 통로를 공유하여 서로 연결될 수 있다.
상기 두 개의 모듈 케이스는 힌지(hinge)를 통해 서로 연결될 수 있다.
각각의 상기 액츄에이터 케이스는 측면에 적어도 하나의 삽입구를 포함할 수 있다.
상기 촉각자극 제공 장치는 복수의 튜브(tube)를 더 포함하고, 각각의 상기 액츄에이터 케이스는 상기 삽입구에 고정된 튜브를 공유함으로써 이웃하는 액츄에이터 케이스와 연결될 수 있다.
상기 촉각자극 제공 장치는 상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 복수의 튜브를 통해서 상기 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결될 수 있다.
각각의 상기 액츄에이터 케이스는 상기 베이스에 액츄에이터 수용 공간을 포함하고, 상기 캡의 중앙에 튜브 수용 공간을 포함하고, 상기 캡의 측면에 상기 튜브 수용 공간과 연결되는 적어도 하나의 삽입구를 포함할 수 있다.
상기 촉각자극 제공 장치는 제3 방향 및 상기 제3 방향에 수직인 제4 방향으로 연장되는 격자 형태의 튜브 구조물을 더 포함하고, 각각의 상기 액츄에이터 케이스는 대응하는 격자 교점에서 상기 튜브 수용 공간과 상기 삽입구가 상기 튜브 구조물과 맞물림으로써 상기 튜브 구조물과 위치 고정될 수 있다.
상기 촉각자극 제공 장치는 상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 튜브 구조물을 통해서 상기 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 촉각자극 제공 장치는 복수의 액츄에이터가 조밀하게 배치되는 경우에도 사용자가 각각의 출력을 쉽게 구별할 수 있고, 사용자의 신체에 밀착 가능하며, 각 액츄에이터의 움직임을 자유롭게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 사용자의 팔에 장착된 상태의 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두 개의 메인 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치의 제어기 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈 케이스의 일부 단면을 도시한 도면이다.
도 10은 사용자의 팔에 장착된 상태의 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액츄에이터 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액츄에이터 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액츄에이터 케이스와 튜브 구조물의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 17는 도 12의 고리형 액츄에이터 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 12의 후크부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(10)는 복수의 모듈 케이스(11u, 12u, 13u, 14u, 15u, 16u, 11d, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d)를 포함한다. 각각의 모듈 케이스는 플라스틱, 금속 등 하나 이상의 경질 소재로 구성될 수 있다.
복수의 모듈 케이스는 제2 방향(d2)으로 배열되는 제1 행의 모듈 케이스(11u, 12u, 13u, 14u, 15u, 16u) 및 제1 행과 평행하게 배열되는 제2 행의 모듈 케이스(11d, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d)를 포함할 수 있다. 각각의 모듈 케이스는 적어도 하나의 액츄에이터 케이스 및 액츄에이터 케이스에 대응하는 액츄에이터를 포함한다.
제1 행의 모듈 케이스(11u, 12u, 13u, 14u, 15u, 16u) 각각은 밴드(UBa, UBb)를 측면에서 삽입하여 공유함으로써 서로 신축성있게 연결될 수 있다. 이러한 밴드(UBa, UBb)는 탄성 밴드이거나 미리 접혀 있는 비 탄성 밴드일 수 있다. 밴드(UBa, UBb)가 탄성 밴드인 경우 섬유 밴드, 고무 밴드, 용수철 밴드 등 신축성을 가질 수 있는 하나 이상의 밴드로 구성될 수 있으며, 밴드(UBa, UBb)가 비탄성 밴드인 경우 우레탄 등의 소재로 구성될 수 있다.
또한 제1 행의 모듈 케이스(11u, 12u, 13u, 14u, 15u, 16u)는 각각의 측면 개구부를 통해서 제2 방향(d2)으로 연장되는 배선 통로(UCP)를 공유할 수 있다.
배선 통로(UCP)는 그 내부에, 복수의 액츄에이터와 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 전기적으로 연결하는 배선을 포함할 수 있다. 이러한 배선은 와이어(wire)의 형태일 수도 있고, FPCB(Flexible Printed Circuit Board)의 형태일 수도 있다.
이때 배선 통로(UCP)는 밴드(UBa, UBb)에 비해 신축성이 부족할 수 있으므로, 밴드(UBa, UBb)의 예상되는 연장 길이에 대응하는 충분한 길이를 갖도록 그 길이가 정해질 수 있다. 이때 배선 통로(UCP)는 복수의 주름을 갖는 형태를 가질 수 있다. 복수의 주름을 갖는 한 형태로 자바라 구조가 사용될 수 있다.
제2 행의 모듈 케이스(11d, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d) 각각은 밴드(DBa, DBb)를 측면에 삽입하여 공유함으로써 서로 신축성있게 연결될 수 있다. 또한 제2 행의 모듈 케이스(11d, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d)는 각각의 측면 개구부를 통해서 제2 방향(d2)으로 연장되는 배선 통로(DCP)를 공유할 수 있다. 밴드(DBa, DBb)는 전술한 밴드(UBa, UBb)와 같이 탄성 밴드이거나 비 탄성 밴드로 구성될 수 있다.
배선 통로(DCP)는 그 내부에, 배선 통로(UCP)와 유사하게, 복수의 액츄에이터와 제어기를 연결하는 배선을 포함할 수 있다. 이때 배선 통로(UCP, DCP) 내부의 배선은 하나의 공통된 제어기에 연결될 수도 있다. 이러한 제어기는 복수의 모듈 케이스 중 어느 하나에 위치할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 모듈 케이스(14u, 14d)는 제1 방향(d1)으로 연장되는 배선 통로를 공유할 수 있고, 이로써 제어기는 어느 한 모듈 케이스에 존재하더라도 제1 방향(d1) 및 제2 방향(d2)으로 연장되는 배선 통로를 통해서 모든 액츄에이터의 구동을 제어할 수 있다. 제2 방향(d2)으로 연장되는 배선 통로는 모듈 케이스(14u, 14d)를 연결하는 힌지(hinge)(HC) 내부, 또는 부근에 형성될 수도 있다.
촉각자극 제공 장치(10)는 제2 방향(d2)의 양단에 서로 체결될 수 있는 체결부(SCa, SCb)를 포함할 수 있다. 체결부(SCa, SCb)는 암고리와 숫고리의 쌍으로 구성될 수도 있고, 그 외에 후크(hook), 벨크로(velcro), 지퍼(zipper), 클립(clip), 단추(button), 스트랩(strap), 자석(magent) 등 적어도 하나 이상의 기존의 체결 부재를 이용하여 구성될 수 있다.
도 2는 사용자의 신체에 장착된 상태의 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 사용자의 신체(9)에 장착된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(10)가 도시되어 있다. 이때 체결부(SCa, SCb)는 서로 체결된 상태일 수 있다.
사용자의 신체(9)의 굵기가 굵어짐에 따라 접혀 있던 밴드(UBa, UBb, DBb, DBa)가 펼쳐짐으로써 신장됨을 확인할 수 있다. 복수의 모듈 케이스는 밴드(UBa, UBb, DBb, DBa)의 신축성에 따라 사용자의 신체(9)에 밀착하게 되고, 모듈 케이스로부터 돌출되는 액츄에이터 케이스 또한 사용자의 신체(9)에 밀착하게 된다.
후술하는 바와 같이 제1 실시예의 촉각자극 제공 장치(10)는 각 모듈 케이스 마다 두 개의 액츄에이터 케이스를 포함할 수 있다. 모듈 케이스는 이러한 두 개의 액츄에이터 케이스를 통해서 사용자의 신체(9)로부터 지지되므로, 각 액츄에이터의 진동을 온전하게 사용자의 신체(9)에 전달할 수 있다.
하나의 모듈 케이스가 세 개 이상의 액츄에이터 케이스를 포함하는 경우, 액츄에이터 케이스들 중 일부가 사용자의 신체(9)에 밀착되지 않을 수 있다. 예를 들어, 신체의 굴곡 때문에 다른 액츄에이터 케이스의 밀착 없이도, 임의의 두 개의 액츄에이터 케이스가 모듈 케이스를 사용자의 신체(9)로부터 온전히 지지하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(10)는 모듈 케이스 마다 제1 방향(d1)으로 배치된 두 개의 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 두 개의 액츄에이터 케이스의 중심과 중심 사이의 간격은 3 내지 4 cm 로 결정 될 수 있다.
또한 모듈 케이스가 두 개의 액츄에이터 케이스만을 포함하면, 그 길이가 충분히 짧아질 수 있다. 모듈 케이스의 길이가 충분히 짧으면, 모듈 케이스 내부에서 사용자의 신체(9)의 굴곡에 대응할 별도의 부재를 포함하지 않을 수 있다.
다만, 모듈 케이스(14u) 및 모듈 케이스(14d)는 힌지(HC)라는 별도의 부재를 포함함으로써 총 4 개의 액츄에이터 케이스에도 불구하고, 사용자의 신체(9)의 굴곡에 대응할 수 있다. 힌지(HC)에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스의 단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈 케이스(12u)는 상부 케이스(121) 및 하부 케이스(122) 사이에 두 개의 액츄에이터(123ac, 124ac), 대응하는 각각의 액츄에이터 케이스를 포함한다. 이러한 두 개의 액츄에이터 케이스는 제1 방향(d1)으로 배치될 수 있다.
각각의 액츄에이터 케이스는 대응하는 액츄에이터(123ac, 124ac)의 상부를 덮는 캡(cap)(123c, 124c), 및 액츄에이터(123ac, 124ac)의 하부를 덮고, 캡(123c, 124c)과 연결되어 액츄에이터(123ac, 124ac)를 고정시키는 베이스(base)(123b, 124b)를 포함한다.
액츄에이터 케이스는 모듈 케이스와 동일하거나 서로 다른 경질의 소재로 구성될 수 있다.
제1 실시예에서 액츄에이터 케이스의 베이스(123b, 124b)는 액츄에이터 수용 공간을 포함할 수 있고, 하부로 연장되는 원기둥 형상의 구조체를 포함할 수 있다. 이러한 베이스(123b, 124b)는 모듈 케이스(12u)의 하부면(122)의 개구부(122b1, 122b2)를 통해서 외부로 노출될 수 있다.
베이스(123b, 124b)는 사용자의 신체(9)와 밀착됨으로써 액츄에이터(123ac, 124ac)의 진동을 사용자의 신체(9)로 국부적으로 전달하는 기능을 수행한다. 전술한 바와 같이 두 개의 베이스(123b, 124b)는 모듈 케이스(12u)를 지지함으로써 효율적으로 사용자의 신체(9)와 밀착된다.
액츄에이터 케이스가 직접적으로 모듈 케이스(12u)의 상부면(121) 및 하부면(122)과 접촉한다면, 액츄에이터(123ac, 124ac)가 진동할 때 소음이 발생하고 진동력이 모듈 케이스(12u) 전체로 분산될 수 있다. 이러한 경우 액츄에이터(123ac, 124ac)의 진동을 사용자의 신체(9)에 국부적으로 전달하는 것이 매우 어려워진다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(10)는 탄성 부재(123ue, 123de, 124ue, 124de)를 더 포함할 수 있다. 액츄에이터 케이스의 캡(123c, 124c)은 탄성 부재(123ue, 124ue)를 개재하여 대응하는 모듈 케이스(12u)의 상부면(121)과 연결될 수 있다. 또한 액츄에이터 케이스의 베이스(123b, 124b)는 탄성 부재(123de, 124de)를 개재하여 대응하는 모듈 케이스(12u)의 하부면(122)과 연결될 수 있다. 이러한 탄성 부재(123ue, 123de, 124ue, 124de)는 스펀지(sponge), 고무, 스프링 등 적어도 하나의 탄성력을 갖는 부재를 이용해 구성될 수 있다.
이러한 탄성 부재(123ue, 123de, 124ue, 124de)는 액츄에이터 케이스가 직접적으로 모듈 케이스(12u)의 상부면(121) 및 하부면(122)과 접촉하는 것을 방지함으로써, 액츄에이터(123ac, 124ac)의 진동을 사용자의 신체(9)에 효과적으로 전달시키도록 한다.
탄성 부재(123ue, 124ue)의 형상은 캡(123c, 124c)의 형상과 대응할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 탄성 부재(123ue, 124ue)는 원기둥 형상으로서, 캡(123c, 124c)의 상부 수용 공간에 삽입되어 고정될 수 있다.
탄성 부재(123de, 124de)의 형상은 베이스(123b, 124b)의 형상과 대응할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 탄성 부재(123de, 124de)는 베이스(123b, 124b)의 하부 원기둥 형상 구조체가 삽입될 수 있는 개구부를 포함할 수 있다. 이러한 탄성 부재(123de, 124de)의 개구부는 개구부(122b1, 122b2)와 대응하는 반경을 가질 수 있다. 또한 탄성 부재(123de, 124de)의 외곽 형상은 모듈 케이스(12u)의 하부면(122)의 형상과 대응하여 끼워 맞춰질 수 있다.
캡(123c, 124c)과 베이스(123b, 124b)에 의하여 고정되는 액츄에이터(123ac, 124ac)는, 본 실시예에서, 전동식 액츄에이터(electric actuator) 중 하나인 진동 모터(vibration motor)일 수 있다. 당업자는 액츄에이터(123ac, 124ac)로서 공압식(pneumatic) 또는 유압식(hydraulic) 액츄에이터를 채용할 수도 있다. 따라서 한 종류 또는 다수 종류의 액츄에이터가 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다.
액츄에이터(123ac, 124ac)는 배선(123w, 124w)을 통해 회로부(125)에 연결될 수 있다. 회로부(125)는 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board), IC(Integrated Circuit) 등으로 구성될 수 있다. 각각의 모듈 케이스에 존재하는 회로부는 배선 통로를 통해서 전술한 제어기에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서 각각의 회로부는 독립적인 제어기의 역할을 수행할 수도 있다.
두 개의 액츄에이터 케이스가 제1 방향(d1)으로 배치된다면, 회로부(125)는 제1 방향(d1) 상의 두 개의 액츄에이터 케이스 사이에 위치할 수 있다.
또한, 모듈 케이스(12u)는 제1 방향(d1)과 수직인 제2 방향(d2)으로 위치하는 측면 개구부를 포함할 수 있다. 이러한 측면 개구부는 상부 케이스(121)의 홈(121s1, 121s2) 및 하부 케이스(122)의 홈(122s1, 122s2)이 서로 대응되게 위치함으로써 구성될 수 있다. 회로부(125)는 이러한 두 개의 측면 개구부 사이에 위치할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제1 행의 모듈 케이스(11u, 12u, 13u, 14u, 15u, 16u)는 각각의 측면 개구부를 통해서 배선 통로(UCP)를 공유할 수 있다. 또한 제2 행의 모듈 케이스(11d, 12d, 13d, 14d, 15d, 16d)는 각각의 측면 개구부를 통해서 배선 통로(DCP)를 공유할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두 개의 메인 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 임의의 두 개의 모듈 케이스(14u, 14d)는 각각 메인 모듈 케이스일 수 있다. 메인 모듈 케이스인 모듈 케이스(14u, 14d)는 상부에 제어기 케이스(14cc)를 포함할 수 있다. 메인 모듈 케이스와 제어기 케이스(14cc)는 실시예에 따라 별개로 구성될 수도 있고, 일체로 구성될 수도 있다.
메인 모듈 케이스란 힌지(HC)를 통해 서로 연결되는 모듈 케이스일 수 있다. 이때, 힌지(HC)의 구현에 있어서, 힌지(HC)는 모듈 케이스(14u, 14d)에 구현될 수도 있고, 제어기 케이스(14cc)에 구현될 수도 있다.
전술한 바와 같이 이러한 힌지(HC)를 통해서 제1 방향(d1)의 배선 통로가 존재할 수 있고, 하나의 제어기로 제1 행 및 제2 행의 모듈 케이스에 내재된 복수의 액츄에이터의 구동을 제어할 수 있다.
모듈 케이스(14u)는 힌지(HC)를 통해서 모듈 케이스(14d) 대비 각도(ag1)만큼 굽혀질 수 있다. 유사하게, 모듈 케이스(14d) 또한 힌지(HC)를 통해서 모듈 케이스(14u) 대비 각도(ag2)만큼 굽혀질 수 있다.
각도(ag1, ag2)는 각각 -5도 내지 +5도의 범위 내에서 결정될 수 있다. 촉각자극 제공 장치(10)의 착용시, 사용자의 신체(9)의 굴곡 정도에 따라 각도(ag1, ag2)의 크기가 실시간으로 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치의 제어기 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 전술한 메인 모듈 케이스인 모듈 케이스(14d)는 상부에 제어기 케이스(14cc)를 더 포함하고 있다. 도시되진 않았지만, 제어기 케이스의 크기가 불충분한 경우, 모듈 케이스(14u) 또한 상부에 제어기 케이스를 포함할 수도 있다.
이러한 제어기 케이스(14cc) 내부에는 전술한 제어기가 PCB, FPCB, IC 등의 형태로 구성되어 위치할 수 있다. 제어기는 실시예에 따라, 블루투스(bluetooth), 와이파이(WiFi) 등의 기존 무선 통신 기술을 통해서 또는 유선 통신 기술을 통해서 액츄에이터 제어 명령을 입력받을 수도 있다. 제어기 케이스(14cc)는 내부에 배터리를 더 포함할 수 있다.
도 7 및 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 모듈 케이스 및 두 개의 액츄에이터 케이스가 도시되어 있다. 모듈 케이스는 상부 케이스(211)와 하부 케이스(212)를 포함하고, 두 개의 액츄에이터 케이스는 각각 캡(213c, 214c)과 베이스(213b, 214b)를 포함한다.
제2 실시예의 액츄에이터 케이스는 캡(213c, 214c)이 액츄에이터 수용 공간을 포함하고, 베이스(213b, 214b)는 최소한의 크기 및 두께로 구성된다. 따라서 액츄에이터가 사용자의 신체에 보다 가까이 위치하게 되고, 액츄에이터의 진동이 베이스(213b, 214b)를 통해서 사용자의 신체(9)에 보다 잘 전달될 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈 케이스의 일부 단면을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 7 및 8에 도시된 모듈 케이스에 탄성 부재(213ue, 213de) 및 액츄에이터(213ac)가 더 포함되는 경우를 단면으로 도시하고 있다.
제1 실시예와 달리, 제2 실시예에서 탄성 부재(213ue)는 캡(213c)의 형상에 끼워맞춰지도록 대응되지는 않는다. 캡(213c)은 상부 측면의 돌출부를 통해서 탄성 부재(213de)의 개구부에 걸쳐지고, 탄성부재(213de)와 탄성 부재(213ue) 사이에서 고정될 수 있다.
액츄에이터(213ac) 및 그 전기적 연결 구성은 제1 실시예에서 전술한 바와 동일유사하므로 별도로 설명하지 않는다.
도 10은 사용자의 팔에 장착된 상태의 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(30)는 복수의 액츄에이터 케이스(311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, 331, 332, 333) 및 복수의 튜브(t1, t2, t3, t4)를 포함한다.
촉각자극 제공 장치(30)는 행렬 형태로 배열된 복수의 액츄에이터 케이스를 포함할 수 있는데, 예를 들어 액츄에이터 케이스(311, 312, 313, 314)가 제1 행을 구성하고, 액츄에이터 케이스(321, 322, 323, 324)가 제2 행을 구성하고, 액츄에이터 케이스(331, 332, 333)가 제3 행을 구성할 수 있다.
각각의 액츄에이터 케이스는 측면에 적어도 하나의 삽입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 행을 구성하는 액츄에이터 케이스(311, 312, 313, 314)는 제1 행의 연장 방향으로 2 개, 제2 행이 위치하는 방향으로 1 개를 포함하는 3 개의 삽입구를 포함할 수 있다. 또한, 제2 행을 구성하는 액츄에이터 케이스(321, 322, 323, 324)는 제2 행의 연장 방향으로 2 개, 제1 행이 위치하는 방향으로 1 개, 제3 행이 위치하는 방향으로 1 개를 포함하는 4 개의 삽입구를 포함할 수 있다. 또한, 제3 행을 구성하는 액츄에이터 케이스(331, 332, 333)는 제3 행의 연장 방향으로 2 개, 제2 행이 위치하는 방향으로 1 개를 포함하는 3 개의 삽입구를 포함할 수 있다.
이러한 삽입구에는 대응하는 튜브(tube)가 삽입되어 고정될 수 있다. 각각의 액츄에이터 케이스는 이러한 튜브를 공유함으로써 이웃하는 액츄에이터 케이스와 연결될 수 있다.
예를 들어, 액츄에이터 케이스(322)는 액츄에이터 케이스(321)와 튜브(t1)를 공유함으로써 서로 연결되고, 액츄에이터 케이스(332)와 튜브(t2)를 공유함으로써 서로 연결되고, 액츄에이터 케이스(323)와 튜브(t3)를 공유함으로써 서로 연결되고, 액츄에이터 케이스(312)와 튜브(t4)를 공유함으로써 서로 연결될 수 있다.
촉각자극 제공 장치(30)는 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있는데, 제어기는 복수의 튜브를 통해서 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제어기는 복수의 튜브 내부에 삽입된 와이어나 FPCB 등을 통해서 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결될 수 있다.
제어기는 적어도 4 개의 액츄에이터 케이스로 정의되는 평면상 공간에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 액츄에이터 케이스(321, 323, 313, 311)를 각각의 꼭지점으로 하는 평면상 공간(31)에 위치할 수 있다. 도시되진 않았지만, 공간(31)에 제어기를 위한 별도의 제어기 케이스가 구비될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액츄에이터 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 도 10의 복수의 액츄에이터 케이스 중 액츄에이터 케이스(322)가 예시적으로 도시되어 있다.
액츄에이터 케이스(322)는 상부 케이스를 이루는 캡(322c)과 하부 케이스를 이루는 베이스(322b)를 포함한다.
베이스(322b)는 액츄에이터(322ac)가 삽입될 수 있는 액츄에이터 수용 공간(322acs)를 포함할 수 있다.
베이스(322b)는 일 방향으로 배치된 홈(322t1o, 322t3o) 및 이에 수직된 방향으로 배치된 홈(322t2o, 322t4o)을 포함할 수 있다. 각각의 홈(322t1o, 322t2o, 322t3o, 322t4o)은 대응하는 캡(322c)의 홈과 정합되어 튜브(t1, t2, t3, t4)가 삽입될 삽입구를 구성할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제3 실시예에서, 홈(322t2o, 322t4o)은 액츄에이터 수용 공간(322acs)과 단절되어 있으나, 홈(322t1o, 322t3o)은 액츄에이터 수용 공간(322acs)과 연결되어 있을 수 있다. 이러한 단절과 연결은 미리 결정된 배선 연장 방향에 따라 결정될 수 있다. 도 11에 도시된 바에 따르면, 튜브(t1, t3)를 통해서 액츄에이터(322ac)의 와이어(322w) 및 제2 행의 다른 액츄에이터의 와이어가 제어기에 연결될 수 있다.
제3 실시예에서, 복수의 튜브(t1, t2, t3, t4)는 서로 일체된 구성이 아닌, 서로 분리된 개별 구성일 수 있다. 예를 들어 튜브(t1)는 액츄에이터 케이스(322)와 액츄에이터 케이스(321)를 연결하는 데만 이용되고, 다른 액츄에이터 케이스의 연결에는 이용되지 않을 수 있다.
각각의 튜브(t1, t2, t3, t4)는 실리콘, 고무, 플라스틱, 금속 등 적어도 하나의 소재를 포함하여 구성될 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 13을 참조하면 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각자극 제공 장치(40)는 격자 형태의 튜브 구조물(41) 및 튜브 구조물(41)에 맞물리는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함한다. 튜브 구조물(41)은 제3 방향(d3) 및 제3 방향(d3)에 수직인 제4 방향(d4)으로 연장되는 격자 형태일 수 있다.
제4 실시예의 튜브 구조물(41)은 모든 튜브가 액츄에이터 케이스의 도움 없이도 연결되는 구조물인 점에서, 제3 실시예의 서로 분리된 튜브(t1, t2, t3, t4)와 차이가 있다. 제4 실시예의 튜브 구조물(41)은 한번에 형성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 튜브 구조물(41)은 각 행마다 연장되는 복수의 일자형 튜브와 각 열마다 연장되는 복수의 일자형 튜브가 먼저 형성된 다음, 격자 교점 부위에 형성된 홈을 이용해서 행과 열을 서로 맞물림으로써 형성될 수도 있다.
제4 실시예에서, 튜브 구조물(41)의 격자 교점 부위에 캡(42c) 및 베이스(42b)가 위아래로 맞물림으로써 도 14의 액츄에이터 케이스(42)가 튜브 구조물(41)에 고정될 수 있다.
튜브 구조물(41)은 내부에 격자 형태의 배선 통로를 갖게 되므로, 이러한 배선 통로를 통해서 복수의 액츄에이터가 제어기에 와이어 등을 이용해 연결될 수 있다.
제4 실시예에서도 제3 실시예와 마찬가지로, 제어기는 적어도 4 개의 액츄에이터 케이스로 정의되는 평면상 공간(43)에 위치할 수 있다.
촉각자극 제공 장치(40)는 일단에 배치된 후크부(45)와 타단에 배치된 고리형 액츄에이터 케이스(44)를 포함할 수 있다(도 17 및 18 참조).
고리형 액츄에이터 케이스(44)는, 그 베이스가 다른 액츄에이터 케이스의 베이스와 동일할 수 있으나, 그 캡(44c)은 일부가 고리부를 포함할 수 있다.
후크부(45)는 이러한 고리형 액츄에이터 케이스(44)의 캡(44c)의 고리부에 맞물림으로써 촉각자극 제공 장치(40)를 사용자의 신체에 고정시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액츄에이터 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 액츄에이터 케이스(42)는 베이스(42b) 및 캡(42c)을 포함한다. 구체적으로, 베이스(42b)는 액츄에이터 수용 공간(42acs)을 포함하고, 캡(42c)의 중앙에 튜브 수용 공간(42ts)을 포함하고, 캡(42c)의 측면에 튜브 수용 공간(42ts)과 연결되는 적어도 하나의 삽입구(42to1, 42to2, 42to3, 42to4)를 포함한다.
액츄에이터 케이스(42)는 대응하는 격자 교점에서 튜브 수용 공간(42ts)과 삽입구(42to1, 42to2, 42to3, 42to4)가 튜브 구조물(41)과 맞물림으로써 튜브 구조물(41)과 상대적 위치가 고정될 수 있다.
이때 액츄에이터는 액츄에이터 수용 공간(42acs)에 위치함으로써, 하부의 베이스(42b)와 상부의 튜브 구조물(41)로 인해 위치 고정될 수 있다.
도 15 및 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액츄에이터 케이스와 튜브 구조물의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 제4 실시예에 따른 튜브 구조물(41)의 격자 교점(422cp)에서 서로 맞물리는 캡(422c) 및 베이스(422b)가 도시되어 있다.
베이스(422b)는 액츄에이터(422ac)가 수용될 액츄에이터 수용 공간(422acs)을 포함할 수 있다.
액츄에이터(422ac)는 전력 전달 및 제어를 위한 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 와이어는 튜브 구조물(41)을 통해 제어기로 연결될 수 있다. 도시되진 않았지만 튜브 구조물(41)의 격자 교점(422cp)의 하부면에는 액츄에이터(422ac)의 와이어가 통과할 수 있는 개구부가 있을 수 있다.
도 16을 참조하면, 액츄에이터 케이스(422c, 422b)와 튜브 구조물(41)이 서로 결합되는 형태를 확인할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 20, 30, 40: 촉각자극 제공 장치

Claims (14)

  1. 복수의 액츄에이터 및 상기 복수의 액츄에이터 각각에 대응하는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함하고,
    각각의 액츄에이터 케이스는
    대응하는 액츄에이터의 상부를 덮는 캡(cap) 및
    상기 액츄에이터의 하부를 덮고 상기 캡과 연결되어 상기 액츄에이터를 고정시키는 베이스(base)를 포함하고,
    각각의 모듈 케이스가 적어도 하나의 상기 액츄에이터 케이스를 포함하는 복수의 모듈 케이스를 더 포함하고,
    상기 액츄에이터 케이스의 베이스는 대응하는 상기 모듈 케이스의 하부면의 개구부를 통해서 외부로 노출되고,
    각각의 상기 모듈 케이스는
    제1 방향으로 배치된 두 개의 상기 액츄에이터 케이스를 포함하고,
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 위치하는 측면 개구부를 포함하는,
    촉각자극 제공 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 케이스의 캡은 제1 탄성 부재를 개재하여 대응하는 상기 모듈 케이스의 상부면과 연결되고,
    상기 액츄에이터 케이스의 베이스는 제2 탄성 부재를 개재하여 대응하는 상기 모듈 케이스의 하부면과 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    각각의 상기 모듈 케이스는
    상기 측면 개구부를 통해 상기 제2 방향으로 연장되는 제1 배선 통로를 포함하고,
    상기 제1 배선 통로를 공유함으로써 이웃하는 모듈 케이스와 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 복수의 액츄에이터와 상기 제1 배선 통로를 통해서 전기적으로 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈 케이스 중 두 개의 모듈 케이스는 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 배선 통로를 공유하여 서로 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 두 개의 모듈 케이스는 힌지(hinge)를 통해 서로 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  9. 복수의 액츄에이터 및 상기 복수의 액츄에이터 각각에 대응하는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함하고,
    각각의 액츄에이터 케이스는
    대응하는 액츄에이터의 상부를 덮는 캡 및
    상기 액츄에이터의 하부를 덮고 상기 캡과 연결되어 상기 액츄에이터를 고정시키는 베이스를 포함하고,
    각각의 상기 액츄에이터 케이스는
    측면에 적어도 하나의 삽입구를 포함하는
    촉각자극 제공 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    복수의 튜브(tube)를 더 포함하고,
    각각의 상기 액츄에이터 케이스는 상기 삽입구에 고정된 튜브를 공유함으로써 이웃하는 액츄에이터 케이스와 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 복수의 튜브를 통해서 상기 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
  12. 복수의 액츄에이터 및 상기 복수의 액츄에이터 각각에 대응하는 복수의 액츄에이터 케이스를 포함하고,
    각각의 액츄에이터 케이스는
    대응하는 액츄에이터의 상부를 덮는 캡 및
    상기 액츄에이터의 하부를 덮고 상기 캡과 연결되어 상기 액츄에이터를 고정시키는 베이스를 포함하고,
    각각의 상기 액츄에이터 케이스는
    상기 베이스에 액츄에이터 수용 공간을 포함하고,
    상기 캡의 중앙에 튜브 수용 공간을 포함하고, 상기 캡의 측면에 상기 튜브 수용 공간과 연결되는 적어도 하나의 삽입구를 포함하는,
    촉각자극 제공 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    제3 방향 및 상기 제3 방향에 수직인 제4 방향으로 연장되는 격자 형태의 튜브 구조물을 더 포함하고,
    각각의 상기 액츄에이터 케이스는 대응하는 격자 교점에서 상기 튜브 수용 공간과 상기 삽입구가 상기 튜브 구조물과 맞물림으로써 상기 튜브 구조물과 위치 고정되는,
    촉각자극 제공 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 튜브 구조물을 통해서 상기 복수의 액츄에이터와 전기적으로 연결되는,
    촉각자극 제공 장치.
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