KR101863649B1 - 커브드 햅틱 액추에이터 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 - Google Patents

커브드 햅틱 액추에이터 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터는, 수용 공간을 구비하고, 상기 수용 공간 및 외형이 외측으로 굽어진 형상을 갖는 하우징; 상기 수용 공간에 배치되고, 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고, 상측으로 굽어진 형상을 갖는 진동부; 상기 진동부의 양 측면 및 상기 하우징의 내벽 사이에 연결되는 탄성체; 및 상기 하우징의 내벽에 설치되고, 자기장을 발생시켜 상기 진동부에 인가시키는 자기장 생성부를 포함할 수 있다.

Description

커브드 햅틱 액추에이터 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스{CURVED HAPTIC ACTUATOR AND WEARABLE DEVICE COMPRISING SAME}
아래의 설명은 커브드 햅틱 액추에이터 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
햅틱스(Haptics)는 촉각에 관한 기술로서, 구체적으로 전자기기의 사용자에게 키보드, 마우스, 조이스틱, 및 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 기존에는 전자기기와 인간이 정보를 주고 받을 때 시각 또는 청각적인 수단이 주를 이루었으나, 최근 들어 더욱 구체적이고 실감나는 정보 전달을 위해 햅틱 기술이 주목 받고 있다.
일반적으로 햅틱 제공 장치로 선형 공진 액추에이터(Linear resonant actuator, LRA)가 주로 사용되고 있으며, 이는 탄성 스프링과 자기회로에 연결된 중량체에 의해 발생하는 공진 주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화 시키는 방법이다.
이러한 선형 공진 액추에이터는 상기 외형을 이루고 있는 부재로서 상·하부로 이루어진 하우징, 자석과 요크 구조 중량체를 포함하는 진동부, 진동부를 지지하는 스프링으로 상·하면에 위치하는 탄성부, 전자기력을 발생하는 코일부로 구성되어 있다.
종래 기술인 햅틱 제공 장치 중 선형 공진 액추에이터에 대하여, 대한민국 등록특허공보 제 10-1461274 호(명칭: 선형진동모터), 대한민국 공개특허공보 제 10-2016-0021160 호(명칭: 탄성 부재 및 이를 구비한 선형 진동 모터)가 있다. 그러나 이러한 액추에이터들은 부피가 매우 크고 특정한 공간 제한을 만족시키는 데 어려움이 있다.
종래의 선형 공진 액추에이터는 단순한 진동을 전달하는 것을 목적으로 질량체와 스프링에 의해 결정되는 공진주파수를 이용해야만 효과적인 진동이 가능하다는 단점이 있다.
더불어, 2010년 세계적인 학술지 IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS에 기재된 논문(제목: Tactile sensing-from humans to humanoids)에 따르면 인체가 수용가능 한 촉각 감각의 주파수 범위는 0.4Hz 에서 500Hz 이상까지 이르나 종래의 햅틱 기술을 이용할 경우, 160Hz 이상의 주파수대역에서 단순한 진동만을 제공하기 때문에 더욱 다채롭고 복잡한 정보를 효과적으로 전달 할 수 없는 문제가 있으며, 이를 효과적으로 해결하기 위하여 다양한 주파수 범위 내에서 촉각 신호를 효과적으로 전달 할 수 있는 장치의 연구가 필요한 상황이다.
따라서, 170Hz 이하의 영역에서 하나의 공진주파수를 가질 수 있으며, 저주파수 대역에서 서로 다른 입력 파형의 전기적 신호를 통해 좌우 진동으로 나타내는 새로운 촉각을 제공할 수 있는 장치에 대한 연구가 필요하다.
또한, 얇고, 휘어진 구조로 작은 전압으로도 구동이 가능하며 휘어진 구조물에서 사용이 가능하고, 단순 진동에서 나아가 다양한 촉각 패턴으로 정보를 전달할 수 있는 촉각 전달 구조에 대한 연구가 필요하다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 휘어진 형상을 가지며, 적어도 하나의 공진주파수를 갖고, 저주파수(20Hz 이하) 대역에서 서로 다른 입력 파형을 전기적 신호로 바꾸어 외부 자기력에 의해 상이한 촉각을 제공할 수 있는 커브드 햅틱 액추에이터를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은 IT 분야의 VR 장갑, 게임 컨트롤러, 스마트 의류 등, 기기의 내부에 장착되는 것뿐만 아니라 외부에 장착되어 사용자의 피부를 직접 타격하여 국부적 촉각 및 실시간 촉각 전달이 가능한 커브드 햅틱 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시 예의 목적은 사용자의 굴곡진 신체에 착용되어 다양한 촉각 신호를 전달할 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터는, 수용 공간을 구비하고, 상기 수용 공간 및 외형이 외측으로 굽어진 형상을 갖는 하우징; 상기 수용 공간에 배치되고, 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고, 상측으로 굽어진 형상을 갖는 진동부; 상기 진동부의 양 측면 및 상기 하우징의 내벽 사이에 연결되는 탄성체; 및 상기 하우징의 내벽에 설치되고, 자기장을 발생시켜 상기 진동부에 인가시키는 자기장 생성부를 포함할 수 있다.
상기 진동부는, 상기 진동부의 외형을 형성하는 질량체; 및 상기 질량체에 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이격 설치되는 복수 개의 자성체를 포함할 수 있다.
상기 자기장 생성부는, 상측으로 굽어진 기판; 및 상기 기판에 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이격 배치되는 복수 개의 코일을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터는, 상기 자기장 생성부에 전류가 인가되지 않은 상태에서, 상기 자성체에 인접한 한 쌍의 코일에 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킴으로써 상기 진동부를 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 자성체의 중심은 상기 한 쌍의 코일 사이에 위치할 수 있다.
상기 자기장 생성부는 연성 인쇄 회로 기판일 수 있다.
상기 하우징, 상기 진동부 및 상기 자기장 생성부는 설정 곡률로 굽어질 수 있다.
상기 설정 곡률의 값은, 0.01 내지 0.066일 수 있다.
상기 진동부 양 측면 및 상기 수용 공간의 좌우 측면 사이의 거리는 1.5 mm 내지 2 mm일 수 있다.
상기 탄성체의 적어도 일부분은 절곡 되어 형성될 수 있다.
상기 탄성체는 'V' 형상, 'N' 형상 또는 마름모 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 탄성체의 상하 방향의 폭은 4 mm 내지 10mm 일 수 있다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터는, 상기 진동부의 양 측면 또는 상기 수용 공간의 양측 내벽에 설치되어 상기 진동부 및 하우징 사이의 접촉을 방지하는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 댐퍼는, 자성유체를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 미리 설정된 복수 개의 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드에 따라서 상기 코일로 인가될 전류의 특성을 결정할 수 있고, 상기 구동 모드는, 일반 진동 모드 및 두드림 모드를 포함할 수 있고, 상기 구동 모드가 상기 일반 진동 모드이면, 상기 제어부는 80Hz 내지 250Hz 사이의 주파수를 갖는 정현파를 상기 코일에 인가하고, 상기 구동 모드가 상기 두드림 모드이면, 상기 제어부는 1Hz 이상 15Hz 이하의 주파수를 갖는 방형파 또는 정현파를 상기 코일에 인가할 수 있다.
일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스는 본체; 상기 본체에 연결되고, 적어도 일부분이 굽어진 형상을 갖는 스트랩; 및 상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고 굽어진 형상을 갖는 제 1 진동부와, 상기 제 1 진동부에 인가시키기 위한 자기장을 발생시키는 제 1 자기장 생성부를 포함하고, 상기 스트랩의 굽어진 부분에 설치되는 제 1 커브드 햅틱 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 웨어러블 디바이스는, 상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고 굽어진 형상을 갖는 제 2 진동부와, 상기 제 2 진동부에 인가시키기 위한 자기장을 발생시키는 제 2 자기장 생성부를 포함하고, 상기 스트랩의 굽어진 부분에 설치되는 제 2 커브드 햅틱 액추에이터를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 커브드 햅틱 액추에이터는, 상기 본체를 기준으로 상기 제 1 커브드 햅틱 액추에이터에 대칭되는 형상 및 배치를 가질 수 있다.
상기 웨어러블 디바이스는, 상기 제 1 커브드 햅틱 액추에이터 및 제 2 커브드 햅틱 액추에이터에 동일한 크기 및 방향의 전압을 인가하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 의하면 넓은 대역에서 진동을 비롯한 촉각을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 의하면, 전자기기의 전체 또는 국부에 촉각을 제공하고, 전압의 세기, 또는 주파수를 제어하여 진동 외에도 ‘두드림’과 같은 촉각을 사용자에게 전달하는 것이 가능하다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 의하면, 굽어진 구조를 갖기 때문에 곡면의 형태를 가지는 다양한 디바이스에 설치 가능하다.
일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 의하면, 스마트 스트랩 등의 웨어러블 기기, VR기기, 자동차 스티어링 또는 조그 다이얼에 적용 가능하다.
일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스에 의하면, 운동 방향이 스트랩의 길이 방향으로 형성되기 때문에, 진동이 웨어러블 디바이스 전체를 따라서 전달될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 생성부를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 일 실시 예들에 따른 탄성체를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터가 작동하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 사시도이다.
도 10은 연성 인쇄 회로 기판의 층수에 따른 자기장 세기를 나타내는 그래프이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 인가되는 주파수에 따라서 변화하는 진동력을 측정한 그래프이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 저주파수의 방형파를 인가하였을 경우 측정된 진동력을 측정한 그래프이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 탄성체의 형상을 달리하여 측정한 공진 주파수와 진동력을 나타내는 그래프이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 탄성체의 발 길이를 달리하여 측정한 공진 주파수와 진동력을 나타내는 그래프이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 진동부와 하우징의 내벽 사이의 간격을 달리하여 측정한 노이즈와 진동력을 나타낸 그래프이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 하우징과 진동부의 곡률을 달리하여 측정한 자기력을 나타낸 그래프이다.
도 17은 일 실시 에에 따른 웨어러블 디바이스에서 위치별로 측정된 진동력을 나타내는 그래프이다.
본 특허출원은 2017년 10월 11일자 출원된 특허출원 제2017-0130113호를 기초로 우선권을 주장한 것이고, 해당 출원의 전체 내용이 본 특허출원에 참조로서 포함된다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 단면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터의 블록도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 생성부를 나타내는 도면이다.
도 1내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터(1)는, 하우징(11), 진동부(12), 탄성체(14), 자기장 생성부(13), 댐퍼(15), 제어부(16) 및 입력부(17)를 포함할 수 있다.
하우징(11)은, 커브드 햅틱 액추에이터(1)의 외형을 감싸는 부재일 수 있다. 예를 들어, 하우징(11)은 일측으로 굽어져서 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(11)은 도 1과 같이 상측으로 굽어진 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 하우징(11)은 내부에 형성된 수용 공간(111)을 포함할 수 있다.
수용 공간(111)은, 하우징(11)이 일측으로 굽어져서 형성됨에 따라 상측으로 굽은 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 수용 공간(111)에는 진동부(12), 탄성체(14), 자기장 생성부(13) 및 댐퍼(15)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 하우징(11)은 수용 공간(111)에 배치된 자기장 생성부(13)에서 발생하는 자기장이 외부로 전달되는 것을 차폐하고, 반대로 외부로부터 인가되는 자기장이 수용 공간(111)의 내부에 위치하는 진동부(12)에 미치는 영향을 차폐할 수 있다. 예를 들어 하우징(11)은 설치 및 분해의 용이성을 위해 하우징(11)의 상면, 하면 및 측면이 각각 분리될 수 있다
진동부(12)는, 하우징(11)의 수용 공간(111)에 배치되어 운동할 수 있다. 예를 들어, 진동부(12)는, 질량체(121) 및 자성체(122)를 포함할 수 있다.
질량체(121)는, 진동부(12)의 외형을 형성하는 부재일 수 있다. 예를 들어, 질량체(121)는 하우징(11)이 굽어진 방향과 동일한 방향으로 굽어진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 질량체(121)는, 굽어진 하우징(11) 및 수용 공간(111)의 곡률과 동일한 곡률을 가지며 굽어진 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 하우징(11) 및 진동부(12)는 동일한 '설정 곡률'을 가질 수 있다. 예를 들어 설정 곡률은, 0.01 내지 0.066일 수 있다.
이와 같이 동일한 설정 곡률을 갖도록 한 구조에 의하면, 질량체(121)는 굽어진 수용 공간(111)의 상측 및 하측 내벽 사이의 간격이 일정하게 형성될 수 있고, 이에 따라 진동부(12)가 수용 공간(111) 내부에서 컴팩트하게 배치될 수 있다.
자성체(122)는, 질량체(121)에 설치될 수 있고, 자성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 자성체(122)는 복수개로 구성될 수 있다. 이 경우, 질량체(121)에 하우징(11)의 길이 방향, 다시 말하면, 도2의 좌우측 방향에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)는, 상/하 또는 좌/우 방향으로 N극과 S극이 구분 가능하도록 착자된 물질을 사용할 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)의 일부는, 강자성체(Ferromagnetic materials)들 중, 고유 보자력(Intrinsic Coercivity)이 적어도 1000A/m 이하인 연자성체(Soft magnetic materials)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)는 연자성체로 이루어지며 철(Fe), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn), 아연(Zn) 등의 원소들 중 적어도 하나 이상이 포함된 스틸(Steel), 가루(Powder), 합금(Alloy), 합금 가루(Alloy powder), 합성체(Composites), 나노구조(Nanostructure)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)의 일부는, 상자성체(Paramagnetic materials)들 중, 그 비중이 적어도 8 이상인 구리(Cu), 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)의 일부는 강자성체(Ferromagnetic materials)로서 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 니켈(Ni), 붕소(B), 아연(Zn) 등의 원소들 중 적어도 하나 이상이 포함된 스틸, 가루, 합금, 합금 가루, 합성체, 나노구조 등의 구조를 갖는 물질이 사용될 수 있다.
탄성체(14)는, 진동부(12)의 양 측면 및 하우징(11)의 내벽 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 탄성체(14)는, 도 2와 같이, 질량체(121)의 양측면 및 하우징(11) 내벽의 양측면에 각각 연결될 수 있다.
예를 들어, 탄성체(14)는 적어도 일부분이 절곡된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성체(14)는, 'V' 형상, 'N' 형상 또는 마름모 형상 중 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
자기장 생성부(13)는, 하우징(11)의 내벽에 설치되고, 자기장을 발생시켜 상기 진동부(12)에 자기장을 인가시킬 수 있다. 예를 들어, 자기장 생성부(13)는 하우징(11)의 수용 공간(111)의 상측 또는 하측 내벽에 설치될 수 있다. 도 2에는 자기장 생성부(13)가 하우징(11)의 수용 공간(111)의 상측에 설치된 경우를 예시적으로 도시하고 있으나, 반드시 이와 같이 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.
예를 들어, 자기장 생성부(13)는 도 4와 같이, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
예를 들어, 자기장 생성부(13)는 기판(131) 및 코일(132)을 포함할 수 있다.
기판(131)은, 자기장 생성부(13)의 외형을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(131)은, 일측으로 굽어진 형상을 가질 수 있고, 도 2와 같이, 상측으로 굽어진 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상측으로 굽어진 기판(131)은 상측으로 굽어진 하우징(11)의 수용 공간의 상측 및/또는 하측 내벽에 굽어진 형상이 형합 되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 하우징(11), 진동부(12) 및 기판(131)은 동일한 설정 곡률을 가지면서 굽어져 있을 수 있다.
예를 들어, 자기장 생성부(13)가 연성 인쇄 회로 기판일 경우, 기판(131)은, 휘어질 수 있는 절연 필름일 수 있다.
코일(132)은, 기판(131) 내부에 설치되어 자기장을 발생시킬 수 있는 도체일 수 있다. 예를 들어 코일(132)은, 기판(131)에 원형, 타원형 또는 사각형과 같은 다각형의 평면 코일일 수 있다. 예를 들어, 코일(132)은 솔레노이드 코일일 수 있다. 예를 들어, 자기장 생성부(13)가 연성 인쇄 회로 기판일 경우, 코일(132)은, 기판(131)에 인쇄된 동박일 수 있다.
예를 들어, 코일(132)은 복수개로 형성될 수 있고, 기판(131)에서 하우징(11)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 자성체(122)가 상하 방향으로 분극되어 착자되어 있는 경우, 각각의 자성체(122)에 자기장을 인가하는 코일(132)은 도 2와 같이 각각의 자성체(122)의 좌우에 인접하도록 한쌍으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 외력이 작용하지 않은 중립 상태를 기준으로, 도 2와 같이, 자성체(122)의 중심의 위치는 인접한 한 쌍의 코일(132) 사이에 위치할 수 있다.
위 구조에 의하면, 자기장 생성부(13)에 전류가 인가되지 않은 상태에서, 자성체(122)에 인접한 한 쌍의 코일(132)에 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킴으로써 진동부(12)를 하우징(11)의 길이 방향을 따라서 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 자기장 생성부(13)가 연성 인쇄 회로 기판일 경우, 자기장 생성부(13)는 복수개의 레이어로 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 코일(132)은 기판(131)의 양면에 형성될 수 있다.
댐퍼(15)는 진동부(12)의 양 측면 또는 수용 공간(111)의 양측 내벽에 설치되어 진동부(12) 및 하우징(11) 사이의 접촉을 방지할 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(15)는, 도 2와 같이, 수용 공간(111)의 좌우측 내벽에 설치되어 진동부(12)가 하우징(11)의 길이 방향으로 운동함에 따라서, 하우징(11)의 내벽에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 댐퍼(15)는 진동부(12)가 접촉하였을 경우의 충격을 완화시키기 위해 등을 포함하는 쿠션일 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(15)는 자기장에 의해, 물성이 변화할 수 있는 자성 유체를 포함할 수 있다.
제어부(16)는, 자기장 생성부(13)에 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(16)는, 자성체(122)에 인접한 한 쌍의 코일(132)에 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킴으로써 진동부(12)를 이동 시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(16)는, 미리 설정된 복수 개의 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드에 따라서 코일(132)로 인가될 전류 및 전압 및 주파수의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 구동 모드는, 일반 진동 모드 및 두드림 모드를 포함할 수 있다.
일반 진동 모드는, 진동부의 진동력의 진폭이 일정하게 변화하는 모드로, 커브드 햅틱 액추에이터(1)가 사용되는 웨어러블 기기의 사용자에게 특정한 이벤트가 발생되었을 때에, 알림 수단으로 활용될 수 있다.
두드림 모드에 의하면, 후술하는 바와 같이 진동부의 진동력의 진폭이 간헐적으로 변화할 수 있어서, 사용자는 일반 진동과는 달리, 간헐적으로 두드리는 듯한 촉각을 느낄 수 있다. 따라서, 일반 진동과 구별되는 다른 이벤트가 발생되었을 때에, 알림 수단으로 활용될 수 있다.
입력부(17)는 사용자 또는 외부로부터 입력 신호를 전달받을 수 있는 인터페이스일 수 있다. 예를 들어, 입력부(17)를 통해 자기장 생성부(13)에 인가되는 전류, 전압 및 주파수의 특성이 선택될 수 있다. 예를 들어, 입력부(17)를 통해서 구동 모드가 선택될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 일 실시 예들에 따른 탄성체를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면 다양한 형상으로 형성된 탄성체를 확인할 수 있다.
도 5a에 도시된 탄성체(14)는 'V'자 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 탄성체(14)는 일단이 타단보다 길게 형성된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성체(14)는 동일한 평면 상에서 절곡된 형상을 가질 수 있다. 한편, 이와 달리 탄성체(14)는 절곡 되는 부분이 약 1도 가량 비틀려서 형성될 수 있다.
도 5a와 같이, 탄성체(14)의 하측부터 탄성체(14)의 일단까지의 높이를 탄성체(14)의 '발 길이(h)'라 할 수 있다.
도 5b에 도시된 탄성체(24) 일단과 타단의 길이가 동일한 'V'자 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 탄성체(24)의 양단의 발길이(h)는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 탄성체(24)는 절곡 되는 부분이 탄성체의 길이 방향에 따라 약 1도 가량 비틀려서 형성될 수 있다.
도 5c에 도시된 탄성체(34)는'N'자 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5c와 같이, 탄성체(34)의 절곡된 지점을 기준으로 각각의 부분을 제 1 부분, 제 2 부분 및 제 3 부분이라고 할 때, 제 1 부분 내지 제 3 부분의 발 길이(h)는 동일할 수 있다.
도 5d에 도시된 탄성체(44)는 마름모 또는 다이아몬드 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성체(44)는 'V'자 형상의 탄성체 2개가 연결되어 형성될 수 있고, 상하 대칭인 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 도5d와 같이, 탄성체(44)는 동일한 발 길이(h)를 갖는 4개의 부분이 연결된 구조로 이해될 수도 있을 것이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터가 작동하는 모습을 나타내는 단면도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터가 작동하는 모습을 나타내는 단면도이고,
도 6및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터(1)의 진동부(12)가 하우징(11)의 길이 방향으로 운동하는 모습을 확인할 수 있다.
예를 들어, 진동부(12)의 자성체(122)는, 상하 방향으로 분극 되도록 착자될 수 있고, 제어부(16)는, 자성체(122)의 좌우로 인접하게 배치된 코일(132)에 서로 다른 자성을 띄도록 전류가 인가될 수 있다.
이 경우, 도 6에 도시된 코일(132) 중 각각의 자성체(122)의 좌측에 위치한 코일(132)은 자성체(122)에 대해서 인력을 형성할 수 있고, 우측에 위치한 코일(132)은 자성체(122)에 대해서 척력을 형성할 수 있다.
이에 따라, 진동부(12)는 수용 공간(111) 내부에서 좌측 방향으로 이동하는 운동을 수행할 수 있다.
이후, 도 7과 같이, 한 쌍의 코일(132)에 반대 방향의 전류가 인가됨으로써, 한 쌍의 코일이 형성하는 자성의 방향이 바뀌게 될 수 있다. 구체적으로, 코일(132) 중 각각의 자성체(122)의 좌측에 위치한 코일(132)은 자성체(122)에 대해서 척력을 형성할 수 있고, 우측에 위치한 코일(132)은 자성체(122)에 대해서 인력을 형성할 수 있다.
이에 따라, 진동부(12)의 운동은 수용 공간(111)의 좌측으로부터 우측 방향으로 이동하는 운동으로 전환될 수 있고, 위 과정을 반복함으로써, 진동부(12)의 하우징(11)의 길이 방향의 왕복 운동이 구현될 수 있다.
제어부(16)는 한 쌍의 코일(132)에 교류 전류를 인가함으로써, 진동부(12)의 왕복 운동을 구현할 수 있다. 예를 들어, 제어부(16)는 진동부(12)의 고유진동수에 해당하는 공진주파수를 갖는 교류 전류를 인가하여 최대 진동력을 생성시킬 수 있다.
제어부(16)는, 코일(132)에 인가하는 전류의 방향, 전압의 세기, 또는 주파수 중 적어도 하나 이상을 제어함에 따라서 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 일반 진동뿐만 아니라 두드림 등과 같은 촉각 신호를 생성할 수 있다
구동 모드에 따라서, 코일(132)에 인가되는 주파수 및/또는 파형은 달라질 수 있다.
예를 들어, 구동 모드가 일반 진동 모드이면, 제어부(16)는 80Hz 내지 250Hz 사이의 주파수를 갖는 정현파를 코일에 인가할 수 있다.
예를 들어, 구동 모드가 두드림 모드이면, 제어부(16)는 일반 진동 모드보다 낮은 주파수, 예를 들면, 1Hz 이상 15Hz 이하의 주파수를 갖는 정현파 또는 방형파를 코일(132)에 인가할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 도 1내지 도 7에 도시된 커브드 햅틱 액추에이터(1)와는 다른 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터(2)의 구성을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따른 형태의 햅틱 액추에이터(2)는, 하우징(21), 진동부(22), 댐퍼(25), 탄성체(24) 자기장 생성부(23) 및 제어부(16)를 포함할 수 있다. 하우징(21)은 수용 공간(211)을 포함할 수 있고, 하우징(21) 및 수용 공간(211)은 일측으로 굽어진 형상을 가질 수 있다. 진동부(22)는 질량체(221) 및 자성체(222)를 포함할 수 있다.
자성체(222)는 질량체(221)에서 하우징(21)의 길이 방향에 따라 복수개로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 자성체(222)는 하우징(21)의 길이 방향에 따라 좌우로 분극되도록 착자 될 수 있다.
댐퍼(25)는, 진동부(22)의 양측면, 즉 하우징(21)의 길이 방향을 마주보는 좌우 측면에 설치될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(25)는 진동부(22)가 접촉하였을 경우의 충격을 완화시키기 위해 스프링, 스폰지, 솜 등을 포함하는 쿠션일 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(25)는 자성 유체를 포함할 수 있다.
자기장 생성부(23)는, 기판(231) 및 코일(232)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 자성체(222)가 하우징(11)의 길이 방향, 다시 말하면, 좌우 방향으로 분극 되어 착자된 경우, 하나의 질량체(221)에 자기장을 인가하는 코일(232)은 도 8과 같이 하나의 질량체(221)의 좌우에 인접하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 자성체(222)의 중심은 인접한 코일(232) 사이의 위치마다 1:1로 대응하여 위치할 수 있다. 한편, 자성체(222)가 진동부(22)의 중앙부쪽에 위치하는 것으로 도시하였으나, 이와 달리, 자성체(222)는 진동부(22)의 양쪽 단부에 추가적으로 배치될 수도 있다. 다시 말하면, 자성체(222)의 개수는 코일(232)의 개수와 같거나, 더 많을 수도 있다. 예를 들어, 코일(232)의 중심은 인접한 자성체(222) 사이의 위치마다 1:1로 대응하여 위치할 수도 있다.
제어부(16)는, 자기장 생성부(23)에 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(16)는, 모든 코일(232)에 같은 방향의 자기장을 형성시킬 수 있고, 좌우로 착자되어 형성된 자성체(222)는 주변의 코일(232)에 형성된 자기장에 의해서, 일 방향의 코일(232)로부터 인력이 인가되고, 타 방향의 코일(232) 척력이 인가될 수 있어서, 진동부(22)는 하우징(21)의 길이 방향에 따라서 일 방향으로 이동할 수 있다.
이후, 제어부(16)는, 모든 코일(232)에 이전과 다른 방향의 자기장을 형성하여, 자성체(222)에 인가되는 척력 및 인력의 방향을 전환함으로써, 진동부(22)는 하우징(21)의 길이 방향에 따라 타 방향으로 이동할 수 있으며, 위의 과정이 반복됨에 따라서, 진동부(22)는 하우징(21)의 길이 방향에 따라서 왕복 운동을 수행할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 사시도이고,
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스(5)는 인체의 굴곡진 부위에 착용되는 장치, 예를 들면, 시계, 팔찌, 발찌, 반지, 벨트 또는 목걸이 등 일 수 있다.
예를 들어, 웨어러블 디바이스(5)는, 본체(51), 스트랩(52) 및 커브드 햅틱 액추에이터(1)를 포함할 수 있다.
본체(51)는, 디스플레이부를 포함하는 장치일 수 있다.
스트랩(52)은, 본체(51)의 일측으로부터 연결될 수 있고, 적어도 일 부분이 인체의 굴곡진 부위에 착용될 수 있다. 예를 들어, 스트랩(52)의 적어도 일부분은 인체의 굴곡진 형상에 따라 굽어진 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 스트랩(52)은 본체(51)의 일측으로부터 연결되어, 인체의 적어도 일 부분을 감싸도록 형성되어 본체(51)의 타측으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 스트랩(52)은 본체(51)의 양측에서 각각 연결되어 서로 결합될 수 있는 2개의 부재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 스트랩(52)은 도 9와 같이, 시계로 형성된 본체(51)의 양측에 연결된 2개의 스트랩(52)으로 형성될 수 있다.
커브드 햅틱 액추에이터(1)는 스트랩(52)의 굽어진 부위에 설치될 수 있다. 예를 들어, 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 스트랩(52)의 휘어진 부위의 내부에 설치될 수 있다.
위의 구조에 의하면, 스트랩(52)의 굽어진 부위의 내부에서, 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 스트랩(52)이 굽어진 형태와 형합하도록 배치될 수 있어서, 스트랩(52) 내부에서 컴팩트하게 배치될 수 있다.
또한, 평평한 형태의 액추에이터와 비교할 때, 하우징(11) 및 진동부(12)의 크기를 더 크게 설계할 수 있으므로, 보다 더 우수한 진동력을 생성할 수 있다.
커브드 햅틱 액추에이터(1)에 의하면, 스트랩(52)의 길이 방향으로 운동이 생성될 수 있다. 스트랩(52)의 길이 방향으로 생성된 운동은 스트랩(52) 및 본체(51)를 따라서 전달될 수 있으므로, 스트랩(52) 내부에서 길이 방향과 수직한 방향으로 진동하는 다른 액추에이터와 비교할 때, 운동에 따라 발생하는 촉각이 웨어러블 디바이스(5) 전체를 통해서, 보다 효과적으로 전달될 수 있다.
예를 들어, 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 하우징(11)과 스트랩(52)이 일체화된 형태로 설치될 수 있다. 다시 말하면, 스트랩(52) 내부에 수용 공간(111)이 형성되어 커브드 햅틱 액추에이터(1)가 하우징(11) 없이 수용 공간(111)에 배치될 수 있다.
한편, 본체(51)의 양쪽에 각각 연결되는 제 1 스트랩(52) 및 제 2 스트랩(52)에는 각각 제 1 커브드 햅틱 액추에이터(1) 및 제 2 커브드 햅틱 액추에이터(1)가 위치할 수 있다. 그리고 제 1 커브드 햅틱 액추에이터(1) 및 제 2 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 본체(51)를 기준으로 서로 대칭되는 구조 및 배치를 가질 수 있다. 이와 같은 상태에서, 한 쌍의 커브드 햅틱 액추에이터(1)에 동일한 전압을 인가시킬 경우, 한 쌍의 커브드 햅틱 액추에이터(1)에 각각 배치되는 한 쌍의 진동부(12)는 각각 한 쌍의 스트랩(52)의 길이 방향을 따라서 동시에 본체(51)를 향하여 이동하거나, 동시에 본체(51)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같은 진동부(12)의 움직임은 결과적으로 본체(51)를 사용자로부터 멀어지는(상승시키는) 방향으로 이동시키거나, 본체(51)를 사용자를 향하여 당기는(하강시키는) 방향으로 이동시킬 수 있고, 그 결과 본체(51)로부터 사용자에게 전달되는 촉각을 이용하여 사용자에게 특정한 이벤트를 인지시킬 수 있다.
도 10은 연성 인쇄 회로 기판의 층수에 따른 자기장 세기를 나타내는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 자기장 생성부(13)가 다층 구조의 연성 인쇄 회로 기판으로 형성되는 경우, 연성 인쇄 회로 기판의 층 수의 변화에 따라서, 자기장 생성부(13)가 생성하는 자기장의 세기를 확인할 수 있다.
도 10에 의하면, 연성 인쇄 회로 기판의 층수가 증가할수록, 자기장 생성부(13)가 생성하는 자기장의 세기도 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 인가되는 주파수에 따라서 변화하는 진동력을 측정한 그래프이다.
실험을 통하여 측정한 결과, 사람이 촉각을 감지할 수 있는 진동력의 크기는 0.2G 이상인 것으로 측정되었다. 도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터(1)에 0.2G 이상의 진동력이 발생하는 주파수대역은 80Hz 부터 250Hz 사이인 것으로 확인할 수 있다.
위 결과에 의하면, 일 실시 예의 커브드 햅틱 액추에이터(1)는 주파수대역은 80Hz 내지 250Hz 사이의 넓은 구동주파수 대역을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에 저주파수의 방형파를 인가하였을 경우 측정된 진동력을 측정한 그래프이다.
구체적으로 도 12는, 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터(1)에 저주파수(20Hz) 미만의 대역에서 5, 10, 15, 20Hz의 방형파를 입력하여 그래프로 나타낸 것이다(실험에 사용된 질량체의 질량은 2.71g 이고, 탄성부재의 스프링 상수는 0.1072 N/m이고, 인가된 전압의 크기는 3V이다)
인공 촉각 감지에 관한 내용을 다루고 있는 서적인‘Robotic Tactile Sensing Technologies and System, Springer’에 따르면 손끝에서 두 개의 자극을 구분할 수 있는 최소 시간(시간에 따른 분해능)은 30~50ms 인 것으로 알려져 있다. 이는 방형파가 입력된 0초부터 30ms까지 손끝에서 느끼는 진동은 하나의 진동으로 인식하게 됨을 나타낸다.
따라서, 20Hz 의 경우에는 방형파의 하나의 주기 내에서 가속도 절대값의 최고점간 간격이 30ms 이하로 좁게 분포되어 있기 때문에, 방형파를 입력해도 정현파와 같은 일반진동으로 느껴지게 되고, 하나의 진동으로 인지가 되어 두드림에 해당하는 촉각을 느끼기 어렵다.
반면, 5, 10, 15Hz의 방형파를 입력하면 방형파의 하나의 주기 내에서 가속도 절대값의 최고점간 간격이 30ms 이상으로 이격되어 형성되기 때문에, 사용자는 일반 진동과는 다른 두드림에 해당하는 촉각을 느낄 수 있다.
따라서, 제어부(16)는 구동 모드가 두드림 모드일 경우, 자기장 생성부(13)에 1Hz 이상 15Hz 이하의 주파수를 갖는 방형파를 인가할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 탄성체의 형상을 달리하여 측정한 공진 주파수와 진동력을 나타내는 그래프이다.
구체적으로, 도 13은 탄성체를 'V' 자 형상, 비틀린 'V'자 형상, 'N'자 형상, 다이아몬드 또는 마름모 형상으로 변경시키면서 각각의 진동력을 측정한 그래프이다.
도 13을 참조하면, 다이아몬드 또는 마름모 형상인 탄성체를 사용한 경우, 진동력이 가장 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다.
탄성체(14)의 형태에 따라 각기 다른 특징을 가지기 때문에, 용도별로 부합하는 스펙을 가지는 형태의 탄성체를 이용 할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 탄성체의 발 길이를 달리하여 측정한 공진 주파수와 진동력을 나타내는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 탄성체(14)의 발 길이(h)가2 mm 이하일 경우, 진동하지 않는 것을 확인할 수 있고, 발 길이(h)가 12 mm 이상일 경우 진동력의 크기가 작게 형성되고 진동부(12)가 상하 방향으로 움직이는 롤링 현상이 발생하여 소음이 많이 발생할 수 있다.
따라서, 소음 발생 문제를 해소하면서도, 충분한 진동력을 형성하기 위해서 탄성체(14)의 발 길이(h), 다시 말하면, 탄성체(14)의 상하 폭은 4 mm 내지 10 mm로 형성될 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 진동부와 하우징의 내벽 사이의 간격을 달리하여 측정한 소음과 진동력을 나타낸 그래프이다.
도 15를 참조하면, 진동부(12) 및 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 3 mm 이상으로 커질 경우, 진동력이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 이 경우, 진동부(12)는 롤링 현상이 발생하며 하우징(11)의 길이 방향이 아닌 상하측으로 움직이게 되어 소음이 심하게 발생될 수 있다.
따라서, 진동부(12) 및 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 1.5 mm 내지 2.0 mm에서 형성될 경우, 진동력은 크게 유지되면서, 소음이 적게 형성되는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 진동부(12)의 양 측면 및 수용 공간(111)의 좌우 측면 사이의 거리는 1.5 mm 내지 2 mm로 형성될 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 커브드 햅틱 액추에이터에서 하우징와 진동부의 곡률을 달리하여 측정한 자기력을 나타낸 그래프이다.
도 16을 참조하면, 하우징(11) 및 진동부(12)의 곡률이 커짐에 따라 자기장 생성부(13)에서 생성되는 자력이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 자력이 너무 약하면 진동부(12)는 충분한 진동력을 만들어내지 못하기 때문에, 자력을 크게 하기 위해서는 곡률이 0.066 이하 이어야 할 필요가 있다.
예를 들어, 전술한 바와 같이 사람이 느낄 수 있는 최소 진동력을 0.2 G라고 할 때, 이를 가속도로 환산하면 1.96 m/s^2이고, 이를 커브드 햅틱 액추에이터(1)의 질량과 곱하여 힘(N)의 크기로 나타내면 5.3116 mN일 수 있다.
따라서, 도 16에 따라 진동부(12)의 진동력이 5.3116 mN보다 크게 형성되기 위해서, 진동부(12) 및 하우징(11)의 최대 곡률은 0.066을 초과하지 않을 수 있다.
따라서, 하우징(11) 및 진동부(12)의 설정 곡률은 0.01 내지 0.066사이의 범위에서 형성될 수 있다.
도 17은 일 실시 에에 따른 웨어러블 디바이스에서 위치별로 측정된 진동력을 나타내는 그래프이다.
도 17을 참조하면, 커브드 햅택 액추에이터(1)에서 생성된 진동력이 웨어러블 디바이스(5)의 위치에 따라서 어느 정도 크기로 형성되는지 나타내는지 확인할 수 있다.
구체적으로, 도 17은 커브드 햅틱 액추에이터(1)가 부착된 부분의 수직 방향으로 스트랩(52)의 위, 스트랩(52)의 아래, 시계 코어, 즉 본체(51) 및 커브드 햅틱 액추에이터(1)가 장착된 스트랩(52)의 가장 끝 부분, 4곳에서 진동력을 측정한 결과이다.
도 17을 참조하면, 시계 코어, 즉 본체(51)에서 가장 큰 진동력이 측정되고, 실제 착용 시에도 본체(51)에서 진동을 가장 많이 느낄 수 있다.
커브드 햅틱 액추에이터(1)의 진동 방향이 좌우 방향, 다시 말하면, 스트랩(52)의 길이 방향이기 때문에, 진동력이 스트랩(52)의 끝 부분 및 본체(51)까지 전달될 수 있고, 또한 본체(51)의 질량이 다른 부분들보다 크기 때문에 착용자는 본체(51)에서 진동을 가장 많이 느낄 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시 예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (19)

  1. 수용 공간을 구비하고, 상기 수용 공간 및 외형이 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖는 하우징;
    상기 수용 공간에 배치되고, 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고, 상기 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖는 질량체와, 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이격 설치되는 복수 개의 자성체를 구비하는 진동부;
    상기 진동부의 양 측면 및 상기 하우징의 내벽 사이에 연결되는 탄성체; 및
    상기 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖고 상기 하우징의 내벽에 설치되는 기판과 상기 기판에 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이격 배치되고 자기장을 발생시켜 상기 진동부에 인가시키는 복수 개의 코일을 구비하는 자기장 생성부를 포함하고,
    상기 자기장 생성부는 연성 인쇄 회로 기판이고, 상기 코일은 상기 기판에 인쇄된 동박이고,
    상기 탄성체는, 상기 진동부가 상기 자기장 생성부 및 하우징의 내벽으로부터 이격되도록 지지하는 것을 특징으로 하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 생성부에 전류가 인가되지 않은 상태에서, 상기 자성체에 인접한 한 쌍의 코일에 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킴으로써 상기 진동부를 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 이동시키는 제어부를 더 포함하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 자성체의 중심은 상기 한 쌍의 코일 사이에 위치하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 곡률의 값은, 0.01 내지 0.066인 커브드 햅틱 액추에이터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동부 양 측면 및 상기 수용 공간의 좌우 측면 사이의 거리는 1.5 mm 내지 2 mm인 커브드 햅틱 액추에이터.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄성체의 적어도 일부분은 절곡되어 형성된 커브드 햅틱 액추에이터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 탄성체는
    'V' 형상, 'N' 형상 또는 마름모 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 커브드 햅틱 액추에이터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 탄성체의 상하 방향의 폭은 4 mm 내지 10mm 인 커브드 햅틱 액추에이터.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 진동부의 양 측면 또는 상기 수용 공간의 양측 내벽에 설치되어 상기 진동부 및 하우징 사이의 접촉을 방지하는 댐퍼를 더 포함하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 댐퍼는, 자성유체를 포함하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 미리 설정된 복수 개의 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드에 따라서 상기 코일로 인가될 전류의 특성을 결정하고,
    상기 구동 모드는, 일반 진동 모드 및 두드림 모드를 포함하고,
    상기 구동 모드가 상기 일반 진동 모드이면, 상기 제어부는 80Hz 내지 250Hz 사이의 주파수를 갖는 정현파를 상기 코일에 인가하고,
    상기 구동 모드가 상기 두드림 모드이면, 상기 제어부는 1Hz 이상 15Hz 이하의 주파수를 갖는 정현파 또는 방형파를 상기 코일에 인가하는 커브드 햅틱 액추에이터.
  16. 본체;
    상기 본체에 연결되고, 수용 공간을 구비하고, 적어도 일부분이 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖는 스트랩; 및
    상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고 굽어진 형상을 갖는 제 1 진동부, 상기 제 1 진동부에 인가시키기 위한 자기장을 발생시키는 제 1 자기장 생성부 및 상기 제 1 진동부의 양 측면 및 상기 수용 공간의 내벽 사이에 연결되는 탄성체를 포함하고, 상기 스트랩의 굽어진 부분에 설치되는 제 1 커브드 햅틱 액추에이터를 포함하고,
    상기 제 1 진동부는,
    상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고, 상기 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖는 질량체; 및
    상기 질량체에 상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 이격 설치되는 복수 개의 자성체를 포함하고,
    상기 제 1 자기장 생성부는,
    상기 설정 곡률로 굽어진 형상을 갖고, 상기 수용 공간의 내벽에 설치되는 기판; 및
    상기 기판에 상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 이격 배치되고, 자기장을 발생시켜 상기 제 1 진동부에 인가시키는 복수개의 코일을 포함하고,
    상기 제 1 자기장 생성부는 연성 인쇄 회로 기판이고, 상기 코일은 상기 기판에 인쇄된 동박이고,
    상기 탄성체는, 상기 제 1 진동부가 상기 제 1 자기장 생성부 및 수용 공간의 내벽으로부터 이격되도록 지지하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스트랩의 길이 방향을 따라서 운동 가능하고 굽어진 형상을 갖는 제 2 진동부와, 상기 제 2 진동부에 인가시키기 위한 자기장을 발생시키는 제 2 자기장 생성부를 포함하고, 상기 스트랩의 굽어진 부분에 설치되는 제 2 커브드 햅틱 액추에이터를 더 포함하는 웨어러블 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 커브드 햅틱 액추에이터는, 상기 본체를 기준으로 상기 제 1 커브드 햅틱 액추에이터에 대칭되는 형상 및 배치를 갖는 웨어러블 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 커브드 햅틱 액추에이터 및 제 2 커브드 햅틱 액추에이터에 동일한 크기 및 방향의 전압을 인가하는 제어부를 더 포함하는 웨어러블 디바이스.
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