KR101951866B1 - Hand motion measurement system - Google Patents

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배준범
조인성
박연규
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은, 손가락의 단부의 위치 뿐만 아니라 손 자체의 3차원 위치, 3차원 회전각도를 모두 측정할 수 있으므로, 보다 정확하게 손의 움직임을 확인할 수 있다. 또한, 손가락 홀더에 진동 발생기를 부착하여 손가락의 단부에 진동을 단계별로 전달할 수 있기 때문에, 구조가 간단하면서도 손가락에 역감을 전달하기 용이하다. 또한, 손등에 장착되기 때문에 손가락을 구부리는 동작이 용이하고, 5자유도 또는 6자유도를 갖기 때문에, 손을 쥐고 펴는 동작, 손가락의 내전, 외전 등과 같은 움직임을 방해하지 않는다.According to the present invention, not only the position of the end portion of the finger but also the three-dimensional position and the three-dimensional rotation angle of the hand itself can be measured, so that the movement of the hand can be confirmed more accurately. Further, since the vibration generator can be attached to the finger holder and the vibration can be transmitted to the end portion of the finger step by step, it is easy to transmit the reverse feeling to the finger while the structure is simple. Moreover, since it is mounted on the back of the hand, it is easy to bend the finger, and since it has 5 degrees of freedom or 6 degrees of freedom, it does not interfere with movements such as holding and stretching the hand,

Description

손 움직임 측정 시스템{Hand motion measurement system}Hand motion measurement system [0002]

본 발명은 손 움직임 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 손에 착용하여, 손과 손가락의 움직임을 측정하고, 손가락에 진동을 전달해줄 수 있는 손 움직임 측정 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hand movement measurement system, and more particularly, to a hand movement measurement system that measures movement of a hand and a finger, and transmits vibration to a finger.

최근에는 손에 착용하여, 가상 현실에서 가상의 물체에서 발생하는 힘을 손가락에 전달하여 가상 물체와 상호작용하기 위한 역감 전달 시스템에 대한 관심이 대두되고 있다. In recent years, there has been a growing interest in an antidetric transmission system for interacting with a virtual object by transmitting the force generated from a virtual object to a finger in a virtual reality by being worn on the hand.

따라서, 손의 움직임에 대한 분석이 선행되어야 하며, 착용이 간편하면서도 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 연구가 수행되어야 한다. Therefore, the analysis of the movement of the hand should precede the analysis, and the research that can measure the movement of the hand more accurately while being easy to wear should be performed.

종래에는 광학 선형 엔코더를 사용한 접근법이 시도되었지만, 손가락에 부착된 엔코더와 케이블은 손가락의 자연스러운 움직임을 방해할 수 있다. Conventionally, approaches using optical linear encoders have been attempted, but encoders and cables attached to the fingers can interfere with the natural movement of the fingers.

한국등록특허 10-1485414Korean Patent No. 10-1485414

본 발명의 목적은, 손에 착용하고 손의 움직임이 자유로우면서 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 손 움직임 측정 시스템을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a hand movement measuring system which can measure the movement of a hand more accurately while being worn on the hand and free to move the hand.

본 발명에 따른 손 움직임 측정 시스템은, 손등에 착용하는 손등 착용부와,;상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와; 상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와; 상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와; 상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와; 상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와; 상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와; 상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와; 상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와; 상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와; 상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고, 상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함한다.A hand movement measuring system according to the present invention comprises: a hand wearing part to be worn on the back of a hand; a first link rotatably coupled to the hand wearing part; A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom; A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger; A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand; An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand; A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger; A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link; A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link; A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link; Calculating an end position of the finger according to a rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and a rotation angle of the second link measured by the third hall sensor, And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to the three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker and the three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor.

본 발명은, 손가락의 단부의 위치 뿐만 아니라 손 자체의 3차원 위치, 3차원 회전각도를 모두 측정할 수 있으므로, 보다 정확하게 손의 움직임을 확인할 수 있다.According to the present invention, not only the position of the end portion of the finger but also the three-dimensional position and the three-dimensional rotation angle of the hand itself can be measured, so that the movement of the hand can be confirmed more accurately.

또한, 손가락 홀더에 진동 발생기를 부착하여 손가락의 단부에 진동을 단계별로 전달할 수 있기 때문에, 구조가 간단하면서도 손가락에 역감을 전달하기 용이하다.Further, since the vibration generator can be attached to the finger holder and the vibration can be transmitted to the end portion of the finger step by step, it is easy to transmit the reverse feeling to the finger while the structure is simple.

또한, 손등에 장착되기 때문에 손가락을 구부리는 동작이 용이하고, 5자유도 또는 6자유도를 갖기 때문에, 손을 쥐고 펴는 동작, 손가락의 내전, 외전 등과 같은 움직임을 방해하지 않는다.Moreover, since it is mounted on the back of the hand, it is easy to bend the finger, and since it has 5 degrees of freedom or 6 degrees of freedom, it does not interfere with movements such as holding and stretching the hand,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템의 내부가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1링크와 제2링크의 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에서 A부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에서 B부분을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에서 C부분을 확대 도시한 도면이다.
도 7은 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 손가락 착용부의 개폐부재를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 단부 위치를 구하기 위한 변수를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 내외전 각도를 구하기 위한 모델을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락 관절 각도를 구하기 위한 기구학 모델을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view illustrating a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an interior of a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the shapes of the first link and the second link according to the embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a portion A in Fig.
5 is an enlarged view of a portion B in Fig.
6 is an enlarged view of a portion C in Fig.
7 is a view showing an opening / closing member of a finger wearing section according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a variable for obtaining a position of a finger end in a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a model for obtaining the inner and outer angles of a finger in the hand motion measurement system according to the embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a kinematic model for obtaining a finger joint angle in a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템이 도시된 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템의 내부가 도시된 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1링크와 제2링크의 형상을 나타낸 도면이다. 1 is a perspective view illustrating a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating an interior of a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing the shapes of the first link and the second link according to the embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템은, 사용자의 손에 착용하여, 손의 움직임을 측정하고 손가락의 단부에 진동을 발생시켜 가상 물체와의 상호작용을 가능하게 하는 시스템이다. 또한, 재활 의료 분야에서 손이나 손가락의 재활에도 이용가능하다. 상기 손 움직임 측정 시스템은, 사람의 손 뿐만 아니라 로봇의 손에도 착용가능하도록 형성된다. Referring to FIGS. 1 and 2, a hand movement measuring system according to an embodiment of the present invention measures movement of a hand by worn in a user's hand, generates vibration at an end of the finger, System. It can also be used to rehabilitate hands or fingers in rehabilitation medicine. The hand motion measurement system is configured to be worn on the hands of a robot as well as on a human hand.

상기 손 움직임 측정 시스템은, 엄지 손가락, 검지 손가락, 중지 손가락 등 3개의 손가락에 착용하여 진동을 전달하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 손가락의 개수나 위치는 다르게 설정할 수 있다. 상기 손 움직임 측정 시스템은, 엄지 손가락에 착용되는 부분과 엄지 손가락 외의 손가락에 착용되는 부분의 형상이 손가락의 형상에 따라 다소 상이할 수 있으나, 기본적인 구조나 원리는 유사하게 적용된다. The hand motion measurement system transmits vibrations by being worn on three fingers such as a thumb, a index finger, and a stop finger. However, the number and positions of the fingers can be set differently. In the hand motion measurement system, the shape of the portion worn on the thumb and the portion worn on the finger other than the thumb may be slightly different depending on the shape of the finger, but the basic structure and principle are similarly applied.

상기 손 움직임 측정 시스템은, 손등 착용부(10), 손바닥 착용부(20), 제1링크(30), 제2링크(40), 손가락 착용부(50), 제1커플러(60), 제2커플러(70), 제1홀센서(미도시), 제2홀센서(미도시), 제3홀센서(미도시), 손 트레커(tracker)(100), 관성센서(IMU sensor, Inertial Measurement Unit sensor)(200), 진동 발생기(300) 및 제어부(미도시)를 포함한다. The hand movement measuring system includes a hand wearing unit 10, a palm wearing unit 20, a first link 30, a second link 40, a finger wearing unit 50, a first coupler 60, 2 coupler 70, a first hall sensor (not shown), a second hall sensor (not shown), a third hall sensor (not shown), a hand tracker 100, an inertial sensor Unit sensor 200, a vibration generator 300, and a controller (not shown).

상기 손등 착용부(10)는, 사용자의 손등에 착용할 수 있도록 형성되고 제어보드(201) 등이 설치되는 손등 프레임부(11)와, 상기 손등 프레임부(11)의 상측을 덮도록 커버 형상으로 형성된 손등 하우징부(12)를 포함한다.The backlight unit 10 includes a backlight frame unit 11 formed to be worn on the user's hand and provided with a control board 201 and the like, (12). ≪ / RTI >

상기 손등 프레임부(11)는, 상기 손등의 적어도 일부를 감싸도록 형성된다. 상기 손등 프레임부(11)는, 상기 손등 외에 손목에도 착용가능하다. 상기 손등 프레임부(11)에는 상기 제1링크(30)가 결합된다. The back frame part 11 is formed so as to surround at least a part of the back of the hand. The back frame section 11 can be worn on the wrist in addition to the above-mentioned back of the hand. The first link (30) is coupled to the back frame part (11).

상기 손등 하우징부(12)는, 상기 손등 프레임부(11)에 구비된 상기 관성센서(200)등과 같은 부품들을 가리도록 형성된다. 상기 손등 하우징부(12)에는 상기 제1링크(30)가 관통하도록 홀이 형성된다. The under-arm housing part 12 is formed to cover parts such as the inertial sensor 200 and the like provided on the back frame part 11. [ A hole is formed in the under-cover housing part 12 so that the first link 30 passes through.

상기 손바닥 착용부(20)는, 사용자의 손바닥에 착용할 수 있도록 형성된다. 상기 손바닥 착용부(20)는, 상기 손등 프레임부(11)에 회동가능하도록 결합되어 손에 착용시 개폐될 수 있다. 상기 손등 착용부(10)와 상기 손바닥 착용부(20)사이에는 손이 통과할 수 있도록 소정의 공간이 형성된다. The palm-wearing portion 20 is formed so as to be worn on the palm of the user. The palm wearing part 20 is rotatably coupled to the back frame part 11 and can be opened or closed when the palm wearing part 20 is worn on the hand. A predetermined space is formed between the hand wearing portion 10 and the palm wearing portion 20 so that the hand can pass through.

상기 손등 착용부(10)와 상기 손가락 착용부(50)는 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)에 의해 연결된다. The hand-held portion 10 and the finger-wearing portion 50 are connected to each other by the first link 30 and the second link 40, respectively.

상기 제1링크(30)는, 상기 손등 프레임부(11)에 회전가능하게 결합된다. The first link (30) is rotatably coupled to the back frame part (11).

도 3a를 참조하면, 상기 제1링크(30)의 일단은 상기 손등 프레임부(11)에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러(60)에 결합된다. 상기 제1링크(30)는, 상기 제1링크 하부분(31)과 상기 제1링크 상부분(32)으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 3A, one end of the first link 30 is coupled to the back frame 11 and the other end is coupled to the first coupler 60. The first link 30 may be divided into the first link lower portion 31 and the first link upper portion 32.

상기 제1링크 하부분(31)은, 상기 손등 프레임부(11)에 결합되고 상기 손등 착용부(10)로부터 상방향으로 길게 형성된다. 상기 제1링크 하부분(31)은, 상기 손등 착용부(10)에 제8회전축(88)에 의해 결합된다. The first link lower portion 31 is coupled to the back frame portion 11 and is formed long in the upward direction from the back of the hand wearing portion 10. The first link lower portion 31 is coupled to the back of the hand wearing portion 10 by an eighth rotary shaft 88.

상기 제1링크 상부분(32)은, 상기 제1링크 하부분(31)에서 연장 형성되되 상기 제1링크 하부분(31)으로부터 상기 손가락을 향한 방향으로 미리 설정된 제1설정각도(α)로 기울어지고 상향 경사지게 형성되어 상기 제1커플러(60)에 결합된다. 상기 제1설정각도(α)는, 상기 제1링크 하부분(31)과 상기 제2링크 상부분(32)의 길이나 손가락의 길이에 따라 다르게 설정된다. The first link upper part (32) extends from the first link lower part (31) and extends from the first link lower part (31) toward the finger at a predetermined first set angle And is inclined upwardly to be inclined upward and coupled to the first coupler 60. The first setting angle alpha is set differently depending on the lengths of the first link lower portion 31 and the second link upper portion 32 or the finger length.

상기 제2링크(40)는, 상기 제1링크(30)와 상기 손가락 착용부(50)를 연결한다. The second link (40) connects the first link (30) and the finger wearing section (50).

상기 제2링크(40)는, 상기 제1링크(30)의 움직임이나 손가락의 움직임에 따라 움직일 수 있다. 상기 제2링크(40)의 일단은 상기 제2커플러(70)에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러(60)에 결합된다. 상기 제2링크(40)는, 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제1링크 상부분(42)으로 구분될 수 있다. The second link 40 can move according to the movement of the first link 30 or the movement of the finger. One end of the second link 40 is coupled to the second coupler 70 and the other end is coupled to the first coupler 60. The second link 40 may be divided into the second link lower portion 41 and the first link upper portion 42.

상기 제2링크 하부분(41)은, 상기 제2커플러(70)에 결합되고, 상기 제2커플러(70)로부터 상방향으로 길게 형성된다. 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제2커플러(70)는 피동 조인트(passive joint)로 결합된다.The second link lower portion 41 is coupled to the second coupler 70 and formed upwardly from the second coupler 70. The second link lower portion 41 and the second coupler 70 are coupled by a passive joint.

상기 제2링크 상부분(42)은, 상기 제2링크 하부분(41)에서 연장 형성되고, 상기 제2링크 하부분(41)으로부터 상기 손등을 향한 방향으로 미리 설정된 제2설정각도(β)로 기울어지고 상향 경사지게 형성되어 상기 제1커플러(60)에 결합된다. 상기 제2링크 상부분(42)과 상기 제1커플러(60)는 피동 조인트로 결합된다. 상기 제2설정각도(β)는, 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제2링크 상부분(42)의 길이나 손가락의 길이에 따라 다르게 설정된다. The second link upper part (42) extends from the second lower link part (41) and is provided with a second set angle (?) Preset in the direction toward the back of the hand from the second lower link part (41) And is coupled to the first coupler 60. The first coupler 60 is connected to the first coupler 60, The second link upper portion 42 and the first coupler 60 are coupled by a driven joint. The second setting angle beta is set differently depending on the lengths of the second link lower portion 41 and the second link upper portion 42 or the finger length.

도 3b를 참조하면, 상기 제1링크 하부분(31)과 상기 제1링크 상부분(32)이 상기 제1설정 각도(α)를 이루고, 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제2링크 상부분(42)이 상기 제2설정 각도(β)를 이루도록 형성됨으로써, 상기 손가락을 구부리는 동작시 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)가 상기 손가락에 닿지 않을 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 제1링크(30)가 적어도 한번 절곡되어 상기 제1링크 하부분(31)과 상기 제1링크 상부분(32)으로 구분되고, 상기 제2링크(40)가 적어도 한번 절곡되어 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제2링크 상부분(42)으로 구분됨으로써, 상기 손가락을 구부리는 동작시 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)가 상기 손가락에 닿지 않을 수 있다. 3B, the first link lower part 31 and the first link upper part 32 form the first set angle?, And the second link lower part 41 and the second The link upper portion 42 is formed to form the second set angle? So that the first link 30 and the second link 40 may not touch the fingers in the bending operation of the fingers . That is, in the present embodiment, the first link 30 is bent at least once to be divided into the first link lower portion 31 and the first link upper portion 32, and the second link 40 The first link 30 and the second link 40 are bent at least once to be divided into the second link lower portion 41 and the second link upper portion 42, It may not touch the finger.

한편, 도 3c는 본 발명의 실시예인 도 3b와 비교하기 위한 도면이다. 도 3c는 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)가 각각 직선 형태로 형성될 경우를 나타낸다. 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)가 각각 직선 형태로 형성될 경우, 상기 손가락을 구부리는 동작시 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)가 상기 손가락에 닿게 되므로, 손가락의 움직임에 제약이 따르게 된다. FIG. 3C is a view for comparison with FIG. 3B, which is an embodiment of the present invention. 3C shows a case where the first link 30 and the second link 40 are formed in a straight line shape. When the first link 30 and the second link 40 are formed in a straight line shape, the first link 30 and the second link 40 move in the direction of bending the finger, The movement of the finger is restricted.

도 4는 도 1에서 A부분을 확대 도시한 도면이다. 4 is an enlarged view of a portion A in Fig.

도 4를 참조하여, 상기 검지 손가락과 상기 중지손가락에 대응되는 링크를 중심으로 설명한다.Referring to FIG. 4, the index finger and the link corresponding to the stop finger will be mainly described.

상기 제1커플러(60)는, 일단은 상기 제1링크(30)에 결합되고, 타단은 상기 제2링크(40)에 결합된다. 즉, 상기 제1커플러(60)는, 상기 제1링크(30)와 상기 제2링크(40)사이에 구비되어, 상기 제2링크(40)가 상기 제1링크(30)로부터 2자유도를 갖도록 형성된다.The first coupler 60 has one end coupled to the first link 30 and the other end coupled to the second link 40. That is, the first coupler 60 is provided between the first link 30 and the second link 40 so that the second link 40 has two degrees of freedom from the first link 30 .

상기 제1커플러(60)의 일단은 상기 제1회전축(81)을 중심으로 회전가능하도록 결합된다. 상기 제1회전축(81)은, 상기 손가락의 내외전 방향(y)으로 길게 배치되어, 상기 제1링크(30)는 상기 제1회전축(81)을 중심으로 회전가능하다. 상기 제1커플러(60)의 일단은 상기 제1회전축(81)에 의해 상기 제1링크(30)와 결합되도록 원통형의 부시 형상으로 형성된다. One end of the first coupler (60) is coupled to be rotatable about the first rotation shaft (81). The first rotation axis 81 is long in the inner and outer direction y of the finger and the first link 30 is rotatable about the first rotation axis 81. One end of the first coupler 60 is formed into a cylindrical bush shape so as to be coupled to the first link 30 by the first rotation shaft 81.

상기 제1커플러(60)의 타단은, 상기 제2링크(40)에 결합되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 제2회전축(82)을 중심으로 회전가능하도록 구비된다. 상기 제2회전축(82)은 상기 손등에 수직한 방향(z)에서 소정각도 범위로 기울어진 방향으로 배치되나, 상기 소정각도는 매우 작다고 가정하여 상기 제2회전축(82)은 상기 손등에 수직한 방향(z)으로 길게 배치된 것으로 설명한다.The other end of the first coupler 60 is coupled to the second link 40 and is rotatable around the second rotation shaft 82 by the movement of the finger. The second rotation axis 82 is arranged in a direction tilted by a predetermined angle in a direction (z) perpendicular to the back of the hand, but assuming that the predetermined angle is very small, the second rotation axis 82 is perpendicular to the hand Direction z as shown in Fig.

도 5는 도 1에서 B부분을 확대 도시한 도면이고, 도 6은 도 1에서 C부분을 확대 도시한 도면이다.FIG. 5 is an enlarged view of a portion B in FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged view of a portion C in FIG.

도 5와 도 6은 상기 제2커플러(70)에 대해 설명하기 위한 것인 바, 상기 제2커플러(70)는, 상기 제2링크(40)와 손가락 착용부(50)사이에서 2자유도를 갖도록 결합되는 2자유도 커플러(710)와 3자유도를 갖도록 결합되는 3자유도 커플러(720) 중 하나가 선택되어 사용될 수 있다. 5 and 6 illustrate the second coupler 70. The second coupler 70 has two degrees of freedom between the second link 40 and the fingers 50 And a three-degree-of-freedom coupler 720 coupled to have three degrees of freedom can be selected and used.

본 실시예에서는 상기 검지 손가락과 상기 중지 손가락에 결합되는 부분에는 상기 2자유도 커플러(710)를 구비하고, 상기 엄지 손가락에 결합되는 부분에 해당하는 3자유도 커플러(720)를 구비하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 엄지 손가락 외에 다른 손가락에도 3자유도 커플러(720)를 구비하는 것도 물론 가능하다. In this embodiment, the three-degree-of-freedom coupler 720 having the two-degree-of-freedom coupler 710 coupled to the index finger and the stop finger, . However, the present invention is not limited to this, and it is of course possible to provide a 3-degree-of-freedom coupler 720 in other fingers other than the thumb.

도 5를 참조하면, 상기 2자유도 커플러(710)는, 제1회전부(711)와 제2회전부(712)를 포함하여, 2자유도를 갖는다. 5, the two-degree-of-freedom coupler 710 includes a first rotating portion 711 and a second rotating portion 712, and has two degrees of freedom.

상기 2자유도 커플러(710)의 제1회전부(711)는, 상기 손가락 착용부(50)에서 돌출 형성된 지지대(711a)와, 상기 지지대(711a)와 결합되는 한 쌍의 브래킷(712a)과, 상기 지지대(711a)와 상기 브래킷(712a)을 관통하는 제3회전축(83)을 포함한다. 상기 제3회전축(83)은 상기 손가락의 내외전 방향(y)으로 길게 배치된다. 따라서 상기 제1회전부(711)는, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제3회전축(83)을 중심으로 회전할 수 있다. The first rotating portion 711 of the two-degree-of-freedom coupler 710 includes a support base 711a protruding from the finger wearing portion 50, a pair of brackets 712a engaged with the support base 711a, And a third rotation shaft 83 passing through the support 711a and the bracket 712a. The third rotary shaft 83 is arranged long in the inner and outer direction y of the finger. Accordingly, the first rotation part 711 can rotate about the third rotation axis 83 by the movement of the finger.

상기 2자유도 커플러(710)의 상기 제2회전부(712)는, 상기 브래킷(712a)과 상기 제2링크(40)를 제4회전축(84)으로 결합시킨다. 본 실시예에서는, 상기 제2링크(40)의 길이방향이 상기 손등에 수직한 방향(z)인 것으로 설명하므로, 상기 제4회전축(84)은 상기 손등에 수직한 방향(z)인 것으로 설명한다. The second rotation part 712 of the two-degree-of-freedom coupler 710 couples the bracket 712a and the second link 40 with the fourth rotation shaft 84. [ In this embodiment, since the longitudinal direction of the second link 40 is the direction (z) perpendicular to the back of the hand, the fourth rotational shaft 84 is described as being in a direction (z) do.

도 6을 참조하면, 상기 3자유도 커플러(720)는, 제1회전부(721)와 제2회전부(722)와 제3회전부(723)를 포함하여, 3자유도를 갖는다.Referring to FIG. 6, the three-degree-of-freedom coupler 720 includes a first rotating portion 721, a second rotating portion 722, and a third rotating portion 723, and has three degrees of freedom.

상기 3자유도 커플러(720)의 제1회전부(721)는, 상기 손가락 착용부(50)에서 돌출 형성된 지지대(721a)와, 상기 지지대(721a)와 결합되는 한 쌍의 브래킷(721b)과, 상기 지지대(721a)와 상기 브래킷(721b)을 관통하는 제5회전축(85)을 포함한다. 상기 제5회전축(85)은 상기 손등에 수직한 방향(z)으로 길게 배치된다. 따라서 상기 제1회전부(721)는, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제5회전축(85)을 중심으로 회전할 수 있다. The first rotation portion 721 of the 3-degree of freedom coupler 720 includes a support base 721a protruding from the finger wearing portion 50, a pair of brackets 721b engaged with the support base 721a, And a fifth rotary shaft 85 passing through the support 721a and the bracket 721b. The fifth rotation axis 85 is disposed long in a direction (z) perpendicular to the back of the hand. Therefore, the first rotation part 721 can rotate about the fifth rotation axis 85 by the movement of the finger.

상기 3자유도 커플러(720)의 제2회전부(722)는, 제6회전축(86)을 중심으로 회전하도록 구비된다. 상기 제6회전축(86)은, 상기 손가락의 길이 방향(x)에서 소정각도 범위로 기울어진 방향으로 배치되나, 상기 소정각도는 매우 작다고 가정하여, 상기 제6회전축(86)은 상기 손가락의 길이방향(x)으로 길게 배치된 것으로 설명한다. 따라서 상기 제2회전부(722)는, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제6회전축(86)을 중심으로 회전할 수 있다.The second rotation part 722 of the three-degree-of-freedom coupler 720 is provided to rotate around the sixth rotation shaft 86. The sixth rotation axis 86 is arranged in a direction inclined to a predetermined angle range in the longitudinal direction x of the finger, but assuming that the predetermined angle is very small, Direction (x). Accordingly, the second rotation part 722 can rotate about the sixth rotation axis 86 by the movement of the finger.

상기 3자유도 커플러(720)의 제3회전부(723)는, 제7회전축(87)을 중심으로 회전하도록 구비된다. 상기 제7회전축(87)은, 상기 손가락의 내외전 방향(y)으로 길게 배치된다. 따라서 상기 제3회전부(723)는, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제7회전축(87)을 중심으로 회전할 수 있다. The third rotation part 723 of the three-degree-of-freedom coupler 720 is provided so as to rotate about the seventh rotation axis 87. [ The seventh rotary shaft 87 is arranged long in the inner and outer direction y of the finger. Therefore, the third rotation part 723 can rotate about the seventh rotation axis 87 by the movement of the finger.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 손가락 착용부의 개폐부재를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an opening / closing member of a finger wearing section according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 손가락 착용부(50)는, 손가락 홀더(51), 손가락 홀더 개폐부재(520) 및 탄성부재(53)를 포함한다.5 and 7, the finger wearing section 50 includes a finger holder 51, a finger holder opening and closing member 520, and an elastic member 53. [

상기 손가락 홀더(51)는, 상기 손가락의 단부에 끼워지도록 링 형상으로 형성되고 일측이 개구된 개구부가 형성된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 손가락 홀더(51)는 상기 손가락의 단부를 끼울 수 있는 형상이라면 어느 것이나 가능하다. The finger holder 51 is formed in an annular shape so as to be fitted to an end portion of the finger and has an opening with one side opened. However, the present invention is not limited to this, and the finger holder 51 can be any shape as long as it can fit the end portion of the finger.

상기 손가락 홀더(51)는 상기 제2커플러(70)에 고정 결합된 고정부(51a)와, 상기 고정부(51a)에 회전가능하게 결합된 회전부(51b)를 포함한다. 상기 고정부(51a)와 상기 회전부(51b)는 각각 반원 형상으로 형성된다. 상기 고정부(51a)와 상기 회전부(51b)는 제1힌지축(55)으로 결합된다. The finger holder 51 includes a fixed portion 51a fixedly coupled to the second coupler 70 and a rotation portion 51b rotatably coupled to the fixed portion 51a. The fixing portion 51a and the rotation portion 51b are each formed in a semicircular shape. The fixing portion 51a and the rotation portion 51b are coupled to each other by a first hinge shaft 55.

상기 손가락 홀더 개폐부재(520)는, 사용자의 손가락의 크기에 따라 상기 손가락 홀더(51)의 크기를 조절가능하도록 상기 손가락 홀더(51)를 개폐시킬 수 있다.The finger holder opening and closing member 520 can open and close the finger holder 51 so that the size of the finger holder 51 can be adjusted according to the size of the user's finger.

상기 손가락 홀더 개폐부재(520)는, 제1체결 돌기(521), 제1걸쇠(522), 제1가이드 슬릿(522b), 제1가이드 돌기(523) 및 제1손잡이용 돌기(525)를 포함한다.The finger holder opening and closing member 520 includes a first fastening protrusion 521, a first latch 522, a first guide slit 522b, a first guide protrusion 523, and a first handle protrusion 525 .

상기 제1체결 돌기(521)는 상기 고정부(51a)에서 돌출 형성된다. 상기 제1체결 돌기(521)는, 단면이 직각 삼각형 형상으로 형성되어 후술하는 제1걸림턱들(522a)에 일방향으로 걸림된다. 상기 제1체결 돌기(521)는 상기 고정부(51a)의 외주면에서 동일한 높이에서 상기 고정부(51a)의 축방향이자 상기 손가락의 길이방향(x)으로 서로 소정간격 이격되게 2개가 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. The first fastening protrusion 521 protrudes from the fixing portion 51a. The first fastening protrusions 521 are formed in a right triangle shape in cross section, and are engaged with the first fastening tabs 522a described later in one direction. The first fastening protrusions 521 are formed at the same height on the outer circumferential surface of the fixing portion 51a so as to be spaced apart from each other in the axial direction of the fixing portion 51a and in the longitudinal direction x of the finger .

상기 제1걸쇠(522)는, 상기 회전부(51b)에서 상기 고정부(51a)를 향한 방향으로 연장 형성되어 상기 고정부(51a)에 걸어진다. 즉, 상기 제1걸쇠(522)의 일단은 상기 회전부(51b)의 외주면에 고정되고, 타단은 상기 고정부(51a)의 외주면에 대향되도록 형성된다. 상기 제1걸쇠(522)는, 상기 제1체결 돌기(521)가 일방향으로 걸림되도록 복수의 제1걸림턱들(522a)이 형성된다.The first latch 522 extends from the rotation part 51b toward the fixing part 51a and is hooked on the fixing part 51a. That is, one end of the first latch 522 is fixed to the outer circumferential surface of the rotation part 51b, and the other end is formed to face the outer circumferential surface of the fixing part 51a. The first latch 522 has a plurality of first latching protrusions 522a for latching the first latching protrusion 521 in one direction.

상기 제1걸림턱들(522a)은 복수개가 형성되어, 상기 제1체결 돌기(521)가 상기 복수의 제1걸림턱들(522a) 중 어느 하나에 걸림되면서 상기 손가락 홀더(51)의 크기가 조절될 수 있다. 상기 제1걸림턱들(522a)은 상기 제1체결 돌기(521)의 형상에 대응되어 상기 제1체결 돌기(521)가 끼워질 수 있도록 단면이 직각 삼각형 형상인 홈이다. 상기 제1걸림턱들(522a)은 상기 2개의 제1체결 돌기들이 각각 걸림되도록 2열로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 2열 이상으로 형성되는 것도 물론 가능하다. A plurality of first locking protrusions 522a are formed so that the first locking protrusions 521 are engaged with any one of the plurality of first locking protrusions 522a so that the size of the finger holder 51 Lt; / RTI > The first locking protrusions 522a are grooves having a right-angled triangular cross-section so that the first locking protrusions 521 can be fitted in correspondence with the shape of the first locking protrusions 521. The first latching protrusions 522a are formed in two rows so that the two first fastening protrusions are hooked, respectively. However, the present invention is not limited thereto.

상기 제1가이드 슬릿(522b)은, 상기 제1걸쇠(522)에 형성된다. 본 실시예에서는 상기 2열의 제1걸림턱들(522a)사이에 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1가이드 슬릿(522b)은, 상기 제1걸쇠(522)의 길이방향을 따라 길게 형성된다.The first guide slit 522b is formed in the first latch 522. In the present embodiment, for example, it is formed between the two first latching tabs 522a. The first guide slit 522b is formed to be long along the longitudinal direction of the first latch 522.

상기 제1가이드 돌기(523)는, 상기 고정부(51a)에서 돌출되어 상기 제1가이드 슬릿(522b)에 끼워진다. 상기 제1가이드 돌기(523)는 상기 제1가이드 슬릿(522b)에 끼워져서, 상기 제1걸쇠(522)를 상기 제1체결 돌기(521)에 착탈시 상기 고정부(51a)와 상기 회전부(52b)가 분리되는 것을 방지하는 역할을 한다. The first guide protrusion 523 protrudes from the fixing portion 51a and is fitted to the first guide slit 522b. The first guide protrusion 523 is fitted to the first guide slit 522b so that when the first latch 522 is attached to or detached from the first fastening protrusion 521, 52b are separated from each other.

상기 제1가이드 돌기(523)는, 상기 2개의 제1체결 돌기(521)사이에 돌출 형성된다. 상기 제1가이드 돌기(523)는 상기 제1체결 돌기(521)보다 더 높게 돌출되어서 상기 제1체결 돌기(521)가 상기 제1걸림턱(522a)에서 빠져나오더라도 상기 제1가이드 돌기(523)는 상기 제1가이드 슬릿(522b)에 끼워진 상태를 유지할 수 있다. The first guide protrusion 523 is protruded between the two first fastening protrusions 521. The first guide protrusion 523 protrudes higher than the first engagement protrusion 521 so that even if the first engagement protrusion 521 comes out of the first engagement protrusion 522a, the first guide protrusion 523 Can be held in the first guide slit 522b.

상기 제1손잡이용 돌기(525)는, 상기 제1걸쇠(522)의 단부에서 외측으로 돌출 형성되어 사용자가 잡고 당길 수 있도록 형성된다. 상기 제1손잡이용 돌기(525)는, 사용자가 상기 제1걸쇠(522)가 열리는 방향으로 밀고 당기는 것이 용이하도록 외측으로 돌출되다가 상향 절곡된 형상으로 형성된다. The first knob protrusion 525 is protruded outward from an end of the first knob 522 so that the knob protrusion 525 can be pulled by the user. The first knob protrusion 525 protrudes outwardly so that the user can push and pull the first knob 522 in the direction in which the first knob 522 is opened.

상기 탄성부재(53)는, 상기 손가락 홀더(51)의 내주면에 구비되어, 착용감을 향상시킬수 있다. 상기 탄성부재(53)는 폼보드, 실리콘 등이 사용될 수 있다. The elastic member 53 is provided on the inner circumferential surface of the finger holder 51, so that the feeling of fit can be improved. The elastic member 53 may be a foam board, silicone, or the like.

한편, 상기 손등 프레임부(11)와 상기 손바닥 착용부(20)사이에도 상기 개폐부재가 적용될 수 있다. Meanwhile, the opening / closing member may be applied between the back frame part 11 and the palm wearing part 20.

또한, 손목에 착용할 수 있도록 손목 착용부를 더 포함하고, 상기 손목 착용부에도 상기 개폐부재가 적용될 수 있다.In addition, the portable terminal further includes a wrist attachment portion for worn on the wrist, and the opening and closing member may be applied to the wrist attachment portion.

한편, 도 1을 참조하면, 상기 손 트레커(100)는, 상기 손등 하우징부(12)의 상측에 결합된다.Referring to FIG. 1, the hand trekker 100 is coupled to the upper portion of the hand-held housing portion 12.

상기 손 트레커(100)는, 바이브 트레커(VIVE tracker)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 손 트레커(100)는, 손의 3차원 움직임을 측정할 수 있다. 상기 손 트레커(100)에서 측정된 3차원 움직임에 대한 정보는 상기 제어부(미도시)로 전송된다.The hand trekker 100 uses a VIVE tracker as an example. The hand trekker 100 can measure the three-dimensional motion of the hand. The information about the three-dimensional motion measured by the hand trekker 100 is transmitted to the controller (not shown).

상기 손 트레커(100)는 별도의 카메라(미도시)와 연동되도록 구비된다. 예를 들어, 상기 손 트레커(100)에서 측정된 3차원 움직임에 대한 정보는 상기 카메라와 연결된 컴퓨터에 전달되어, 상기 카메라에서 촬영한 영상과 함께 가상 현실 게임 등에 함께 적용될 수 있다. The hand trekker 100 is provided to be interlocked with a separate camera (not shown). For example, the information about the three-dimensional motion measured by the hand tracker 100 may be transmitted to a computer connected to the camera, and may be applied to a virtual reality game together with the video shot by the camera.

한편, 도 2를 참조하면, 상기 관성센서(200)는, 상기 손등 프레임부(11)에 장착된 제어보드(201)에 구비된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 관성센서(200)는 상기 손등 프레임부(11)에 구비되고 상기 제어보드(201)와 연결되는 것도 물론 가능하다. Referring to FIG. 2, the inertial sensor 200 is provided on the control board 201 mounted on the back frame 11. However, the present invention is not limited thereto. It is also possible that the inertial sensor 200 is provided in the back frame 11 and is connected to the control board 201.

상기 관성센서(200)는, 상기 손등에서 3차원의 회전각도를 측정한다. 상기 관성센서(200)는, 사용자의 손의 움직임에 따라 x축을 중심으로 회전하는 회전각도(pitch), y축을 중심으로 회전하는 회전각도(roll), z축을 중심으로 회전하는 회전각도(yaw)를 측정하는 센서이다. The inertial sensor 200 measures the three-dimensional rotation angle in the hand lamp. The inertial sensor 200 includes a rotation angle that rotates about the x axis, a rotation angle that rotates about the y axis, a rotation angle yaw that rotates about the z axis, .

한편, 상기 진동 발생기(300)는, 상기 손가락 착용부(50)의 내측 하부에 구비되어 상기 손가락의 단부에 진동을 전달한다. Meanwhile, the vibration generator 300 is provided at an inner lower portion of the finger wearer 50 to transmit vibration to the end portion of the finger.

본 실시예에서는, 상기 진동 발생기(300)는, 상기 탄성부재(53)에 형성된 홈에 끼워져 결합되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 진동 발생기(300)는 상기 손가락 홀더(51)의 어느 곳에나 장착 가능하다. In the present embodiment, the vibration generator 300 will be described as being inserted into the groove formed in the elastic member 53, for example. However, the present invention is not limited to this, and the vibration generator 300 may be mounted anywhere on the finger holder 51. [

상기 진동 발생기(300)는 소형의 진동 모터를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 진동 발생기(300)는, 진동의 세기를 복수의 단계로 조절가능한 모터이다. 상기 진동 발생기(300)는 상기 제어보드(201)와 전선에 의해 연결되어, 상기 제어부(미도시)에 의해 작동 및 진동 발생 정도가 제어될 수 있다.The vibration generator 300 uses a small vibration motor as an example. The vibration generator 300 is a motor capable of adjusting the intensity of vibration in a plurality of stages. The vibration generator 300 is connected to the control board 201 by electric wires, and the control unit (not shown) controls the operation and the vibration generation degree.

또한, 상기 손 움직임 측정 시스템은, 상기 손등 프레임부(11)에 구비되어, 외부 단말기와 무선 통신하는 무선 통신부(400)를 더 포함한다.The hand movement measuring system further includes a wireless communication unit 400 provided in the handgrip frame unit 11 and wirelessly communicating with an external terminal.

상기 외부 단말기는 상기 카메라나 별도의 컴퓨터, 스마트 폰 등을 포함할 수 있다. 상기 무선 통신은 블루투스 통신을 포함한다. The external terminal may include the camera, a separate computer, a smart phone, or the like. The wireless communication includes Bluetooth communication.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 단부 위치를 구하기 위한 변수를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a variable for obtaining a position of a finger end in a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 8a를 참조하면, 상기 제1홀센서(미도시)는, 상기 제1링크(30)의 하단에 구비되어, 상기 제1링크 하부분(31)의 회전각도(θ1)를 측정한다. Referring to FIG. 8A, the first Hall sensor (not shown) is provided at a lower end of the first link 30 to measure a rotation angle? 1 of the first link lower portion 31.

상기 제2홀센서(미도시)는, 상기 제1커플러(60)의 일단에 구비되어, 상기 제1링크 상부분(32)의 회전각도(θ2)를 측정한다. The second Hall sensor (not shown) is provided at one end of the first coupler 60 to measure a rotation angle? 2 of the first link portion 32.

도 8c를 참조하면, 상기 제3홀센서(미도시)는, 상기 제1커플러(60)의 타단에 구비되어, 상기 제2링크 상부분(42)의 회전각도(θ3)를 측정한다. Referring to FIG. 8C, the third Hall sensor (not shown) is provided at the other end of the first coupler 60 to measure a rotation angle? 3 of the second link upper portion 42.

또한, 손가락 움직임의 정확한 측정을 위해 손가락의 관절 각도를 측정하기 위한 센서들이 구비될 수 있으며, 이 센서들은 상기 제1커플러(60)나 상기 제2커플러(70)의 일단이나 타단에 구비될 수 있다.
In addition, sensors for measuring the joint angle of the finger may be provided for accurate measurement of the finger movement, and these sensors may be provided at one end or the other end of the first coupler 60 or the second coupler 70 have.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 위치와 손의 움직임을 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of measuring a position of a finger and a movement of a hand in the hand movement measuring system according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

먼저, 상기 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 단부의 위치를 계산하는 방법은 다음과 같다. First, the method of calculating the position of the end of the finger in the hand motion measurement system is as follows.

도 8을 참조하면, l1은 상기 제1링크 하부분(31)의 길이, l2는 상기 제1링크 상부분(32)의 길이, l3은 상기 제1커플러(60)의 길이, l4는 상기 제2링크 상부분(42)의 길이, l5는 상기 제2링크 하부분(41)의 길이를 나타낸다. l1 내지 l5는 상기 손 움직임 측정 시스템의 구조 정보로부터 미리 얻을 수 있는 값이다.8, l 1 is the length of the first link lower portion 31, l 2 is the length of the first link upper portion 32, l 3 is the length of the first coupler 60, l 4 denotes the length of the second link upper part 42, and 5 denotes the length of the second link lower part 41. [ l 1 to l 5 are values that can be obtained in advance from the structure information of the hand motion measurement system.

θ1은 상기 제1링크 하부분(31)이 상기 손등에 대해 회전한 각도이고, θ2는 상기 제1링크 상부분(32)의 회전각도(θ2)이고, θ3은 상기 제2링크 상부분(42)의 회전각도(θ3)이다. θ1 내지 θ3은 상기 제1,2,3홀 센서(미도시)로부터 측정할 수 있는 값이다.θ 1 is the first link and part 31 is an angle of rotation with respect to the back of the hand, θ 2 is the angle of rotation (θ 2) of the first-shape portion (32), θ 3 is the second link And the rotation angle? 3 of the phase portion 42. and θ 1 to θ 3 are values that can be measured from the first, second, and third Hall sensors (not shown).

α는 상기 제1링크 하부분(31)과 상기 제1링크 상부분(32)이 이루는 각도이며, β는 상기 제2링크 하부분(41)과 상기 제2링크 상부분(42)이 이루는 각도를 나타낸다. α,β는 상기 손 움직임 측정 시스템의 구조 정보로부터 미리 얻을 수 있는 값이다.alpha is an angle formed by the first link lower portion 31 and the first link upper portion 32 and? is an angle formed by the second link lower portion 41 and the second link upper portion 42 . alpha and beta are values that can be obtained in advance from the structure information of the hand motion measurement system.

도 8에 도시된 기구학 모델을 이용해 수학식 1 내지 수학식 3을 구할 수 있으며, 수학식 1 내지 수학식 3을 통해 손가락의 단부 위치(Px, Py, Pz)를 구할 수 있다. Equations (1) to (3) can be obtained using the kinematic model shown in FIG. 8, and the position (Px, Py, Pz) of the fingertip can be obtained from Equations (1) to (3).

이 때, 상기 손가락 단부의 위치와 상기 손가락 착용부(50)사이의 거리에 따른 오차는 매우 작다고 가정하여, 상기 손가락 단부의 위치와 상기 손가락 착용부(50)의 위치를 동일하다고 가정한다.Here, it is assumed that the position of the finger end portion and the position of the finger wearing portion 50 are the same, assuming that the error according to the position of the finger end portion and the distance between the finger wearing portion 50 is very small.

Figure 112017052598540-pat00001
Figure 112017052598540-pat00001

Figure 112017052598540-pat00002
Figure 112017052598540-pat00002

Figure 112017052598540-pat00003
Figure 112017052598540-pat00003

상기 수학식 1 내지 수학식 3을 참조하여, 상기 손가락의 단부 위치(Px, Py, Pz)를 구할 수 있다. (Px, Py, Pz) of the finger can be obtained by referring to Equations (1) to (3).

한편, 상기 손가락의 단부 위치를 알면, 상기 수학식 2를 통해 상기 손가락의 내외전 각도(θA)를 구할 수 있다. On the other hand, if the end position of the finger is known, the inside and outside angles? A of the finger can be obtained through Equation (2).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락의 내외전 각도를 구하기 위한 모델을 나타낸 도면이다. FIG. 9 is a diagram illustrating a model for obtaining the inner and outer angles of a finger in the hand motion measurement system according to the embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 손가락의 내외전 각도(θA)는 상기 손가락이 좌우방향으로 움직인 각도이다. 도 9는, 상기 손가락의 단부 위치를 상기 내외전 각도(θA)에 따라 회전하는 프레임으로 나타낸 것이다. Referring to FIG. 9, the inner and outer angles? A of the fingers are angles in which the fingers are moved in the left and right directions. Fig. 9 shows a frame in which the end position of the finger is rotated in accordance with the inside / outside front angle [theta] A.

상기 내외전 각도(θA)에 대한 식은 수학식 4와 같다.The equation for the inner / outer front angle &thetas; A is shown in Equation (4).

Figure 112017052598540-pat00004
Figure 112017052598540-pat00004

수학식 4로부터 구한 상기 내외전 각도에 따라 회전하는 상기 손가락의 단부 위치를 구할 수 있다. 이하, 상기 내외전 각도에 따라 회전하는 상기 손가락의 단부 위치를 상기 손가락의 단부 회전위치(Px', Py', Pz')라 칭한다. The end position of the finger rotating according to the inside / outside front angle obtained from the equation (4) can be obtained. Hereinafter, the end position of the finger rotating according to the inside / outside front angle is referred to as the end rotational position (Px ', Py', Pz ') of the finger.

상기 손가락의 단부 회전위치(Px', Py', Pz')는 수학식 5로 표현될 수 있다.The end rotational positions (Px ', Py', Pz ') of the fingers can be expressed by Equation (5).

Figure 112017052598540-pat00005
Figure 112017052598540-pat00005

상기 손가락의 단부 회전위치(Px', Py', Pz')를 알면, 후술하는 수학식들을 통해 손가락 관절 각도를 구할 수 있다. Knowing the end rotational positions (Px ', Py', Pz ') of the fingers, the finger joint angle can be obtained through the following equations.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 손 움직임 측정 시스템에서 손가락 관절 각도를 구하기 위한 기구학 모델을 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing a kinematic model for obtaining a finger joint angle in a hand motion measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 10a는 손가락이 펴진 상태를 기구학 모델로 나타낸 것이다. 10A shows a state in which the fingers are spread out in a kinematic model.

도 10a에서, 손가락의 길이를 10f라고 가정할 경우, 각 마디의 길이 비율은 2.5f, 2.5f, 5f로 나타낸다. 또한, 기구학 모델로 나타내기 위해 상기 제1링크 하부분(31)의 단부와 상기 손가락의 중수지절관절(MCP) 사이의 거리는 상기 제2링크 하부분(41)의 단부와 상기 손가락 단부 사이의 거리와 비슷하여 무시할 수 있다고 가정한다. In Fig. 10A, assuming that the length of the finger is 10f, the length ratio of each node is expressed as 2.5f, 2.5f, and 5f. In addition, the distance between the end of the first lower link portion 31 and the middle finger joint MCP of the finger for indicating the kinematic model is smaller than the distance between the end of the second lower link portion 41 and the finger end And can be ignored.

한편, 도 10b는 손가락을 구부릴 경우 손가락 관절의 각도를 x'-z'평면상에 나타낸 것이다.On the other hand, FIG. 10B shows the angle of the finger joint on the x'-z 'plane when the finger is bent.

도 10b에서, θM은 중수지절관절(MCP, Metacarpophalangeal joint)의 각도이다. θP는 근위지절간관절(PIP, Proximal interphalangeal joint)의 각도이다. θD는 원위지절간관절(DIP, distal interphalangeal joint)의 각도이다.In Fig. 10B,? M is the angle of the metacarpophalangeal joint (MCP). θ P is the angle of the proximal interphalangeal joint (PIP). θ D is the angle of the distal interphalangeal joint (DIP).

여기서, θP와 θD는 같다고 가정한다. 즉, 손가락을 구부리는 동작시 상기 근위지절간관절의 각도(θP)와 상기 원위지절간관절의 각도(θD)의 차이는 오차범위내에 있으므로, θP와 θD는 같다고 가정한다.Here, it is assumed that? P and? D are the same. That is, it is assumed that θ P and θ D are equal to each other because the difference between the angle θ P of the near-interdental joint and the angle θ D of the distal interphalangeal joint in the finger bending operation is within the error range.

상기 손가락의 단부 회전위치(Px', Py', Pz')를 알기 때문에, 도 10b로부터 L1의 길이를 수학식 6으로 나타낼 수 있다. Since the end rotational positions (Px ', Py', Pz ') of the fingers are known, the length of L 1 from FIG. 10B can be expressed by Equation (6).

Figure 112017052598540-pat00006
Figure 112017052598540-pat00006

또한, 수학식 6과 도 10b의 기구학 모델을 이용해 상기 손가락의 관절 각도인 상기 θP, θD, θM을 구할 수 있다. Further, the joint angles? P ,? D , and? M of the finger can be obtained using the kinematic model of Equations (6) and (10b).

상기 θP, θD, θM에 대한 식은 수학식 7과 수학식 8로 나타낸다. The above equations for? P ,? D , and? M are expressed by Equations (7) and (8).

Figure 112017052598540-pat00007
Figure 112017052598540-pat00007

Figure 112017052598540-pat00008
Figure 112017052598540-pat00008

상기와 같이, 상기 손가락의 단부 회전 위치(P')를 알면, 상기 손가락의 관절 각도(θP, θD, θM)을 계산할 수 있다.As described above, when the end rotational position P 'of the finger is known, the joint angles? P ,? D ,? M of the finger can be calculated.

상기와 같은 방법을 이용하면, 상기 손가락의 단부 회전 위치(P')와 상기 손가락의 관절 각도(θP, θD, θM)를 이용하여 상기 손가락의 움직임을 추정할 수 있다.Using the above-described method, the motion of the finger can be estimated using the end rotation position P 'of the finger and the joint angles? P ,? D ,? M of the finger.

또한, 상기 손 트레커(100)와 상기 관성센서(200)를 이용해서 손 자체의 움직임을 측정할 수 있다.In addition, the movement of the hand itself can be measured using the hand trekkers 100 and the inertial sensor 200. [

상기 손 트레커(100)는 공간에서 상기 손 자체의 3차원 위치를 측정하고, 상기 관성센서(200)는 상기 손 자체의 3차원 회전 각도를 측정한다.The hand trekker 100 measures a three-dimensional position of the hand itself in a space, and the inertial sensor 200 measures a three-dimensional rotational angle of the hand itself.

따라서, 상기 제어부(미도시)는, 상기 손가락의 단부 회전 위치(P'), 상기 손가락의 관절 각도(θP, θD, θM), 상기 손의 3차원 위치 및 상기 손의 3차원 회전 각도를 바탕으로 상기 진동 발생기(300)의 작동을 제어한다. Accordingly, the control unit (not shown) may be configured to calculate the position of the finger based on the rotation position P 'of the finger, the joint angles? P ,? D ,? M of the finger, And controls the operation of the vibration generator 300 based on the angle.

상기 제어부(미도시)는, 상기 진동 발생기(300)의 진동 세기를 단계별로 제어함으로써, 단단한 물체, 부드러운 물체 등과 같은 다양한 물체에서 발생하는 역감을 변화시켜 전달할 수 있다. The control unit (not shown) controls the vibration intensity of the vibration generator 300 in steps so that it can transmit a variety of inversions generated from various objects such as hard objects, soft objects, and the like.

상기와 같이 구성된 손 움직임 측정 시스템은, 손가락의 단부의 위치 뿐만 아니라 손 자체의 3차원 위치, 3차원 회전각도를 모두 측정할 수 있으므로, 보다 정확하게 손의 움직임을 확인할 수 있다.The hand motion measurement system configured as described above can measure not only the position of the end portion of the finger but also the three-dimensional position of the hand itself and the three-dimensional rotation angle, thereby more accurately confirming the movement of the hand.

또한, 손가락 홀더에 진동 발생기를 부착하여 손가락의 단부에 진동을 단계별로 전달할 수 있기 때문에, 구조가 간단하면서도 손가락에 역감을 전달하기 용이하다.Further, since the vibration generator can be attached to the finger holder and the vibration can be transmitted to the end portion of the finger step by step, it is easy to transmit the reverse feeling to the finger while the structure is simple.

또한, 손등에 장착되기 때문에 손가락을 구부리는 동작이 용이하다. In addition, since it is mounted on the back of the hand, it is easy to bend the finger.

또한, 검지 손가락과 중지 손가락은 5자유도(A1~A5)를 가지도록 구성되고, 엄지 손가락은 6자유도(B1~B6)를 갖기 때문에, 손을 쥐고 펴는 동작, 손가락의 내전, 외전 등과 같은 움직임을 방해하지 않는다.
Since the index finger and the stop finger are configured to have five degrees of freedom (A1 to A5), and the thumb has six degrees of freedom (B1 to B6), the finger Do not interfere with movement.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 손등 착용부 20: 손바닥 착용부
30: 제1링크 40: 제2링크
50: 손가락 착용부 60: 제1커플러
70: 제2커플러 100: 손 트레커
200: 관성센서 300: 진동 발생기
520: 손가락 홀더 개폐부재10: a hand wearing part 20: a palm wearing part
30: first link 40: second link
50: fingers 60: first coupler
70: second coupler 100: hand trekker
200: inertia sensor 300: vibration generator
520: finger holder opening / closing member

Claims (12)

손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제1링크는,
일단은 상기 손등 착용부에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러에 결합되어,
상기 손등 착용부로부터 상방향으로 길게 형성되다가 상기 손가락을 향한 방향으로 미리 설정된 제1설정각도로 기울어져서 상기 제1커플러에 결합되게 형성된 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
Wherein the first link comprises:
One end is coupled to the hand wearing portion, and the other end is coupled to the first coupler,
Wherein the finger is formed to be elongated in the upward direction from the hand wearing portion and tilted to a predetermined first predetermined angle in a direction toward the finger to be coupled to the first coupler. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제2링크는,
일단은 상기 제2커플러에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러에 결합되어,
상기 제2커플러로부터 상방향으로 길게 형성되다가 상기 손등을 향한 방향으로 미리 설정된 제2설정각도로 기울어져서 상기 제1커플러에 결합되게 형성된 손 움직임 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second link comprises:
One end coupled to the second coupler and the other end coupled to the first coupler,
Wherein the first coupler is elongated in an upward direction from the second coupler, and is inclined at a second predetermined angle in a direction toward the back of the hand so as to be coupled to the first coupler. 손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제1커플러는,
일단은 상기 제1링크에 결합되고, 상기 손가락의 내외전방향으로 배치된 제1회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합되고,
타단은 상기 제2링크에 결합되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손등에 수직한 방향으로 배치된 제2회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합되는 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
Wherein the first coupler includes:
One end being coupled to the first link so as to be rotatable about a first rotation axis disposed inward and outward of the finger,
And the other end is coupled to the second link so as to be rotatable about a second rotation axis disposed in a direction perpendicular to the back of the hand by the movement of the finger. 손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제2커플러는,
상기 손가락 착용부에 결합되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손가락의 내외전방향으로 배치된 제3회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제1회전부와;
상기 제1회전부에 상향 돌출되게 구비되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손가락의 길이방향으로 배치된 제4회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제2회전부와;
상기 제2회전부와 상기 제2링크를 결합시키고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제2링크의 길이방향으로 배치된 제5회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제3회전부를 포함하는 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
Wherein the second coupler comprises:
A first rotation part coupled to the finger wearing part and coupled to be rotatable about a third rotation axis disposed inward and outward directions of the finger by the movement of the finger;
A second rotation part protruding upward from the first rotation part and coupled to be rotatable about a fourth rotation axis disposed in the longitudinal direction of the finger by the movement of the finger;
And a third rotating part coupled to the second rotating part and the second link so as to be rotatable about a fifth rotating axis disposed in the longitudinal direction of the second link by the movement of the finger, . 손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 손가락 착용부는,
상기 손가락의 단부에 끼워지도록 링 형상으로 형성되고, 일측이 개구되게 형성된 손가락 홀더를 포함하는 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
Wherein the finger-
And a finger holder which is formed in a ring shape so as to be fitted to the end portion of the finger and is formed so that one side is opened. 청구항 6에 있어서,
상기 손가락 착용부는,
상기 손가락 홀더의 개구된 부분을 개폐시키는 개폐부재를 더 포함하는 손 움직임 측정 시스템.The method of claim 6,
Wherein the finger-
And an opening / closing member for opening / closing an opened portion of the finger holder. 청구항 6에 있어서,
상기 진동 발생기는, 상기 손가락 홀더의 내주면 하부에 구비된 손 움직임 측정 시스템.The method of claim 6,
Wherein the vibration generator is provided below the inner circumferential surface of the finger holder. 청구항 1에 있어서,
상기 손등 착용부에 구비되어, 외부 단말기와 무선 통신하는 무선 통신부를 더 포함하는 손 움직임 측정 시스템.The method according to claim 1,
And a wireless communication unit provided in the hand wearing unit and wirelessly communicating with the external terminal. 손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 손등 착용부에 구비되어, 외부 단말기와 무선 통신하는 무선 통신부를 더 포함하고,
상기 외부 단말기는, 상기 손의 움직임을 촬영하는 카메라를 더 포함하는 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
And a wireless communication unit provided in the hand wearing unit and performing wireless communication with the external terminal,
Wherein the external terminal further comprises a camera for capturing a motion of the hand. 손등에 착용하는 손등 착용부와;
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 2자유도 이상을 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 회전각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고,
상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 진동 발생기를 제어하여, 상기 손가락에 전달되는 진동의 세기를 복수의 단계로 조절하는 손 움직임 측정 시스템.A hand wearing portion to be worn on the back of the hand;
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by a second coupler so as to have two degrees of freedom or more and worn on an end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing portion and measuring a three-dimensional rotation angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
Calculating an end position of the finger according to the rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and the rotation angle of the second link measured by the third hall sensor,
And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to an end position of the finger, a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
Wherein,
And controls the vibration generator to adjust the intensity of vibration transmitted to the finger in a plurality of steps. 손등에 착용하는 손등 착용부와
상기 손등 착용부에 회전가능하게 결합되는 제1링크와;
상기 제1링크에 2자유도를 갖도록 제1커플러에 의해 결합된 제2링크와;
상기 제2링크에 3자유도를 갖도록 제2커플러에 의해 결합되고, 손가락의 단부에 착용되는 손가락 착용부와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 위치를 측정하는 손 트레커(tracker)와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 상기 손의 움직임에 따른 상기 손의 3차원 각도를 측정하는 관성센서와;
상기 손가락 착용부에 구비되어, 상기 손가락의 단부에 진동을 전달하는 진동 발생기와;
상기 제1링크에 구비되어, 상기 제1링크의 하단의 회전각도를 측정하는 제1홀센서와;
상기 제1커플러의 일단에 구비되어, 상기 제1링크의 상단의 회전각도를 측정하는 제2홀센서와;
상기 제1커플러의 타단에 구비되어, 상기 제2링크의 회전각도를 측정하는 제3홀센서와;
상기 손등 착용부에 구비되어, 외부 단말기와 무선 통신하는 무선 통신부와;
상기 제1,2홀센서에서 측정한 상기 제1링크의 회전각도와 상기 제3홀센서에서 측정한 상기 제2링크의 회전각도에 따라 상기 손가락의 단부 위치를 계산하고, 상기 손가락의 단부 위치, 상기 손 트레커에서 측정된 상기 손의 3차원 위치, 상기 관성센서에서 측정된 상기 손의 3차원 각도에 따라 상기 진동 발생기의 진동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제1링크는, 일단은 상기 손등 착용부에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러에 결합되어, 상기 손등 착용부로부터 상방향으로 길게 형성되다가 상기 손가락을 향한 방향으로 미리 설정된 제1설정각도로 기울어져서 상기 제1커플러에 결합되게 형성되고,
상기 제2링크는, 일단은 상기 제2커플러에 결합되고, 타단은 상기 제1커플러에 결합되어, 상기 제2커플러로부터 상방향으로 길게 형성되다가 상기 손등을 향한 방향으로 미리 설정된 제2설정각도로 기울어져서 상기 제1커플러에 결합되게 형성되고,
상기 제1커플러는, 일단은 상기 제1링크에 결합되고, 상기 손가락의 내외전방향으로 배치된 제1회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합되고, 타단은 상기 제2링크에 결합되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손등에 수직한 방향으로 배치된 제2회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합되고,
상기 제2커플러는, 상기 손가락 착용부에 결합되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손가락의 내외전방향으로 배치된 제3회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제1회전부와, 상기 제1회전부에 상향 돌출되게 구비되고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 손가락의 길이방향으로 배치된 제4회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제2회전부와, 상기 제2회전부와 상기 제2링크를 결합시키고, 상기 손가락의 움직임에 의해 상기 제2링크의 길이방향으로 배치된 제5회전축을 중심으로 회전가능하도록 결합된 제3회전부를 포함하고,
상기 손가락 착용부는, 상기 손가락의 단부에 끼워지도록 링 형상으로 형성되고, 일측이 개구되게 형성된 손가락 홀더를 포함하고,
상기 진동 발생기는, 상기 손가락 홀더의 내주면 하부에 구비된 손 움직임 측정 시스템.The back of the hand wearing the back of the hand
A first link rotatably coupled to the back of the hand;
A second link coupled to the first link by a first coupler to have two degrees of freedom;
A finger attaching portion coupled to the second link by the second coupler so as to have three degrees of freedom, and being worn on the end portion of the finger;
A hand tracker provided on the back of the user's hand for measuring a three-dimensional position of the hand according to movement of the hand;
An inertial sensor provided in the hand wearing unit and measuring a three-dimensional angle of the hand according to the movement of the hand;
A vibration generator provided in the finger wearing unit and transmitting vibration to an end of the finger;
A first hall sensor provided on the first link for measuring a rotation angle of a lower end of the first link;
A second Hall sensor provided at one end of the first coupler for measuring a rotation angle of an upper end of the first link;
A third hall sensor provided at the other end of the first coupler for measuring a rotation angle of the second link;
A wireless communication unit provided in the hand wearing unit and wirelessly communicating with an external terminal;
Calculating an end position of the finger according to a rotation angle of the first link measured by the first and second hall sensors and a rotation angle of the second link measured by the third hall sensor, And a controller for controlling the vibration of the vibration generator according to a three-dimensional position of the hand measured by the hand trekker, and a three-dimensional angle of the hand measured by the inertial sensor,
The first link is coupled to the hand-held portion at one end and is coupled to the first coupler at the other end. The first link is elongated in the upward direction from the hand- The second coupler being inclined to be coupled to the first coupler,
The second link is connected at one end to the second coupler and at the other end to the first coupler so as to be upwardly extended from the second coupler. The second link is connected to the second coupler at a second predetermined angle The second coupler being inclined to be coupled to the first coupler,
Wherein the first coupler is coupled to the first link at one end and coupled to be rotatable about a first rotational axis disposed in the inward and outward directions of the finger and at the other end to the second link, A second rotary shaft disposed in a direction perpendicular to the back of the hand by movement,
The second coupler includes a first rotating portion coupled to the finger wearing portion and coupled to be rotatable about a third rotating shaft disposed in the forward and inward directions of the finger by the movement of the finger, A second rotation part provided so as to protrude upward and coupled to be rotatable about a fourth rotation axis disposed in the longitudinal direction of the finger by the movement of the finger; and a second rotation part coupled to the second rotation part and the second link, And a third rotary part coupled to be rotatable about a fifth rotary shaft disposed in the longitudinal direction of the second link by the movement of a finger,
Wherein the finger wearing section includes a finger holder formed in a ring shape to be fitted to an end of the finger and formed with one side opened,
Wherein the vibration generator is provided below the inner circumferential surface of the finger holder.
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