KR101960842B1 - 밀착형 촉각 전달 장치 및 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법 - Google Patents

밀착형 촉각 전달 장치 및 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

밀착형 촉각 전달 장치 및 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법이 제공된다. 밀착형 촉각 전달 장치는 고정부를 이용하여, 힘을 전달하는 힘 전달부에 오브젝트가 밀착되도록 함으로써, 감지기에서 감지된 힘을 보다 직관적으로 인지할 수 있게 한다.

Description

밀착형 촉각 전달 장치 및 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법{CONTACT TYPE TACTILE FEEDBACK APPARATUS AND METHOD OF OPERATING CONTACT TYPE TACTILE FEEDBACK APPARATUS}
감지된 힘을 물리적인 움직임으로 표현하여 오브젝트(예컨대, 사용자 손가락)로 전달하는 기술에 관한 것이다.
촉각, 힘을 느끼게 하는 기술로서, 햅틱 피드백에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 햅틱 피드백은 예컨대, 원거리의 로봇 또는 가상공간 내의 물체를 직관적으로 조작하기 위해, 사람의 손이나 팔에 실제로 물체를 조작할 때 느껴지는 감각을 인위적으로 생성하여 전달하는 것이다. 일례로, 햅틱 피드백 장치는 사람이 조종간과 같은, 특수하게 설계된 기구를 이용하여 원거리의 로봇이나 가상공간 내의 물체를 조작하면, 기구를 조작할 때 느껴지는 부하(load)의 정도를 조절하는 방식으로 피드백을 제공할 수 있다.
한편, 신체 중 손가락에 촉각이 상대적으로 많이 분포 됨에 따라, 사용자는 손가락을 이용하여 물체를 정교하게 조작할 뿐 아니라, 조작에 따른 힘의 세기를 용이하게 인지할 수 있다. 따라서, 로봇을 이용하여 물체를 정교하게 조작하기 위해서는 로봇의 손가락에 작용하는 힘(또는, 로봇이 물체에 가하는 힘)을 사용자의 손가락에 전달하여, 사용자가 힘을 직관적으로 인지하도록 함으로써, 인지한 힘에 기초하여 조작하는 힘을 정교하게 제어하도록 하는 기술이 필요하다.
감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 이동하는 힘 전달부와, 상기 힘 전달부에 접촉하는 오브젝트가 밀착되도록, 상기 힘 전달부와의 간격을 조정하는 고정부를 포함하는 밀착형 촉각 전달 장치가 제공된다.
상기 힘 전달부는 상기 오브젝트의 상면과 접촉하는 제1 접촉부를 하방으로부터 지지하는 n개(상기 n은 자연수)의 제1 구동부를 포함하는 제1 힘 전달부와, 상기 제1 힘 전달부를 수납하고, 상기 제1 힘 전달부의 측면에서 서로 다른 방향으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시키는 m개(상기 m은 자연수)의 제2 구동부를 포함하는 제2 힘 전달부를 포함할 수 있다.
상기 힘 전달부는 상기 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여 상기 n개의 제1 구동부에 의한 상기 제1 접촉부의 지지 높이를 결정하고, 상기 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 상기 m개의 제2 구동부에 의한 제1 힘 전달부의 이동 거리를 결정하는 하단 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제1 힘 전달부는 상기 제1 구동부에 의한 지지 높이에 따라, Z축 방향(상-하)으로 이동하고, 상기 제2 힘 전달부는 상기 제2 구동부에 의한 이동 거리에 따라, X축 또는 Y축 방향(좌-우)으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시킬 수 있다.
상기 고정부는 상기 오브젝트의 상면과 접촉하는 제2 접촉부를, 하방(아랫방향)으로 압박하는 p개(상기 p은 자연수)의 압박 구동부를 포함할 수 있다.
상기 고정부는 상기 조정된 간격에 기초하여 상기 p개의 압박 구동부에 의한 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정하는 상단 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 밀착형 촉각 전달 장치는 상기 조정된 간격을 유지하면서 상기 힘 전달부와 상기 고정부를 체결하는 체결구를 더 포함할 수 있다.
힘 전달부에 오브젝트가 접촉되는 단계와, 상기 힘 전달부에 접촉하는 오브젝트가 밀착되도록, 상기 힘 전달부와 고정부 간의 간격을 조정하는 단계와, 감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 상기 힘 전달부를 이동하는 단계를 포함하는 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법이 제공된다.
밀착형 촉각 전달 장치는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 이동하는 힘 전달부를 이용하여, 감지기에서 감지된 힘을 3차원의 물리적인 움직임으로 표현 함으로써, 힘 전달부에 접촉되는 오브젝트(예컨대, 사용자 손가락)로 상기 힘을 용이하게 전달할 수 있다.
밀착형 촉각 전달 장치는 힘 전달부와의 간격을 조정하는 고정부를 이용하여, 힘 전달부에 오브젝트가 밀착되도록 함으로써, 감지기에서 감지된 힘을 보다 직관적으로 인지할 수 있게 한다.
또한, 밀착형 촉각 전달 장치는 수술로봇과 같이, 민감한 조직(예컨대, 인체)이나 물체를 조작하는 로봇에 적용되어, 로봇 말단이 조직과 접촉하는 힘을 사용자에게 전달 함으로써, 전달된 힘에 기초하여 조작하는 힘을 정교하게 제어하도록 하여, 로봇을 이용한 작업의 효율성과 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 밀착형 촉각 전달 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 밀착형 촉각 전달 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 고정부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 제1 힘 전달부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 제2 힘 전달부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트를 고정시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트에 수직 방향의 힘 전달 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트에 수평 방향의 힘 전달 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 밀착형 촉각 전달 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치(100)는 힘 전달부(101), 고정부(103), 제어부(105) 및 체결구(107)를 포함한다.
힘 전달부(101)는 감지기(도시하지 않음)에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 이동하여, 감지기에서 감지된 힘을 3차원의 물리적인 움직임으로 표현 함으로써, 힘 전달부(101)에 접촉되는 오브젝트(object, 예컨대, 사용자 손가락)로 상기 힘을 전달할 수 있다. 여기서, 힘 전달부(101)는 수직 방향의 힘과 연관된 제1 힘 전달부 및 수평 방향의 힘과 연관된 제2 힘 전달부를 포함한다.
제1 힘 전달부는 오브젝트의 하면과 접촉하는 제1 접촉부를 하방으로부터 지지하는 n개(상기 n은 자연수)의 제1 구동부를 포함할 수 있다. 제1 힘 전달부는 하단 제어부에 의해 결정된, 제1 접촉부의 지지 높이에 따라, 수직 방향(예컨대, Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 여기서, 제1 접촉부는 예컨대, 탄성부재일 수 있고, 제1 구동부에 포함되는 공압실로의 공기 유입 또는 공압실로부터의 공기 유출에 따라 움직임(예컨대, 높낮이 변화)으로써, 제1 구동부에 의한 지지 높이의 조정을 가능하게 하여, 수직 방향의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
즉, 제1 힘 전달부는 제1 구동부에 의해 제1 접촉부로 주입되는 공기의 양을 증가시켜, 제1 접촉부를 부풀어 오르게 함으로써, 상부 방향(+Z축 방향)으로 이동하여, 수직 상승 방향의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다. 반면, 제1 힘 전달부는 제1 구동부에 의해 제1 접촉부로 주입되는 공기의 양을 감소시켜, 제1 접촉부의 부풀어 오름 정도를 낮게 하여, 하부 방향(-Z축 방향)으로 이동하여, 수직 하강 방향의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
제2 힘 전달부는 상기 제1 힘 전달부를 수납하고, 상기 제1 힘 전달부의 측면에서 서로 다른 방향으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시키는 m개(상기 m은 자연수)의 제2 구동부를 포함할 수 있다. 제2 힘 전달부는 상기 하단 제어부에 의해 결정된, 제1 힘 전달부의 이동 거리에 따라, 수평 방향(예컨대, X축 또는 Y축 방향)으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시켜, 제1 힘 전달부의 제1 접촉부를 통해, 수평 방향의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
즉, 제2 힘 전달부는 예컨대, 마주보며 쌍으로 위치하는 4개의 제2 구동부 중에서, X축 선상에 위치하는 2개의 제2 구동부_#1 및 제2 구동부_#3 중 제2 구동부_#1에 포함되는 공압실에서 공기가 주입되는 경우, 제2 구동부_#1의 반대 방향으로 제1 힘 전달부를 이동시켜, 수평 방향(+X축 또는 -X축 방향)의 힘을 오브젝트로 전달하고, Y축 선상에 위치하는 2개의 제2 구동부_#2 및 제2 구동부_#4 중 제2 구동부_#2에 포함되는 공압실에서 공기가 주입되는 경우, 제2 구동부_#2의 반대 방향으로 제1 힘 전달부를 이동시켜, 수평 방향(+Y축 또는 -Y축 방향)의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
여기서, 제1 구동부 및 제2 구동부는 예컨대, 공압벌룬 구동부일 수 있으며, 공기의 양에 의거한 공기의 압력으로, 제1 접촉부의 지지 높이 및 제1 힘 전달부의 이동 거리를 각각 조정할 수 있다.
고정부(103)는 힘 전달부(101)에 접촉하는 오브젝트가 밀착되도록, 힘 전달부(101)와의 간격을 조정할 수 있다. 이때, 고정부(103)는 오브젝트가 힘 전달부(101)에 밀착되도록, 입력 신호에 비례하여 힘 전달부(101)와의 간격을 조정할 수 있다. 즉, 고정부(103)는 발생기(도시하지 않음)에서 생성되는 입력 신호에 비례하여 힘 전달부(101)에 접근하거나 또는 이격되어, 힘 전달부(101)와의 간격을 조정 함으로써, 오브젝트 두께와 무관하게 오브젝트를 힘 전달부(101)에 밀착시킬 수 있다. 여기서, 입력 신호는 힘 전달부(101)에 접촉되는 오브젝트의 두께에 비례하여, 고정부(103) 및 힘 전달부(101) 간의 간격을 결정하는 신호이다.
이러한 고정부(103)는 상기 오브젝트의 상면과 접촉하는 제2 접촉부를 하방으로 압박하는 p개(상기 p은 자연수)의 압박 구동부를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 접촉부는 예컨대, 탄성부재일 수 있고, 압박 구동부에 포함되는 공압실로의 공기 유입 또는 공압실로부터의 공기 유출에 따라 움직임으로써, 압박 구동부에 의한 압박 깊이의 조정을 가능하게 하여, 힘 전달부(101)와의 간격을 조정할 수 있게 한다.
압박 구동부는 예컨대, 공압벌룬 구동부일 수 있으며, 공기의 양에 의거한 공기의 압력으로, 제2 접촉부의 압박 깊이를 조정할 수 있다.
즉, 고정부(103)는 상단 제어부에 의해 결정된 압박 깊이에 따라, p개의 압박 구동부에 의해, 제2 접촉부를 수직 방향(Z축 방향)으로 움직임으로써, 고정부(103)와 힘 전달부(101) 간의 간격을 조정할 수 있다.
예컨대, 고정부(103)는 상단 제어부(105-1)에 의해, 상대적으로 큰 압박 깊이가 결정될 경우, 압박 구동부에 의해 제2 접촉부로 주입되는 공기의 양을 증가시켜, 제2 접촉부를 부풀어 오르게 함으로써, 제2 접촉부를 하부 방향(-Z축 방향)으로 움직임으로써, 고정부(103)와 힘 전달부(101) 간의 간격을 상대적으로 좁게 할 수 있다. 반면, 고정부(103)는 상단 제어부(105-1)에 의해, 상대적으로 작은 압박 깊이가 결정될 경우, 압박 구동부에 의해 제2 접촉부로 주입되는 공기의 양을 감소시켜, 제2 접촉부의 부풀어 오름 정도를 낮게 함으로써, 제2 접촉부를 상부 방향(+Z축 방향)으로 움직임으로써, 고정부(103)와 힘 전달부(101) 간의 간격을 상대적으로 넓게 할 수 있다.
제어부(105)는 상단 제어부(105-1) 및 하단 제어부(105-2)를 포함할 수 있다. 여기서, 상단 제어부(105-1) 및 하단 제어부(105-2)는 고정부(103) 및 힘 전달부(101) 내부에 각각 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 외부에 위치하여 각각 제어할 수 있다.
상단 제어부(105-1)는 고정부(103)에서 조정된 간격에 기초하여 상기 p개의 압박 구동부에 의한 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정할 수 있다. 이때, 상단 제어부(105-1)는 오브젝트의 두께와 연관된 상기 입력 신호에 기초하여, 상기 p개의 압박 구동부에 의한 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정할 수 있다. 여기서, 상단 제어부(105-1)는 하단 제어부(105-2)에서 감지 신호를 입력 받기 전에, 입력 신호를 먼저 입력 받아, 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정할 수 있다. 즉, 상단 제어부(105-1)는 감지 신호에 따라 힘 전달부(101)가 이동하기 전에, 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정 함으로써, 힘 전달부(101)가 디폴트인 상태(즉, 감지기에서 힘이 감지되지 않음에 따라, 하나 이상의 방향으로 이동하지 않고, 설정된 간격으로 고정부와 이격된 상태)에서, 고정부(103)와 힘 전달부(101) 간의 간격을 조정할 수 있게 한다.
하단 제어부(105-2)는 상기 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여 상기 n개의 제1 구동부에 의한 상기 제1 접촉부의 지지 높이를 결정하고, 상기 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 상기 m개의 제2 구동부에 의한 제1 힘 전달부의 이동 거리를 결정할 수 있다.
체결구(107)는 고정부(103)와 힘 전달부(101) 간의 조정된 간격을 유지하면서 힘 전달부(101)와 고정부(103)를 체결할 수 있다. 즉, 체결구(107)는 힘 전달부(101)와 고정부(103)의 각 일측을 상기 조정된 간격을 유지하도록 연결할 수 있다.
도 2는 밀착형 촉각 전달 장치의 일례를 도시한 도면이다. 여기서, (a)는 밀착형 촉각 전달 장치의 사시도이고, (b)는 밀착형 촉각 전달 장치의 분해도이다.
도 2를 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치(200)는 힘 전달부(201) 및 고정부(203)를 포함할 수 있다.
힘 전달부(201)는 감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 이동하여, 힘 전달부(201)에 접촉되는 오브젝트로 상기 힘을 전달할 수 있다. 여기서, 힘 전달부(201)는 수직 방향의 힘과 연관된 제1 힘 전달부(201-1) 및 수평 방향의 힘과 연관된 제2 힘 전달부(201-2)를 포함할 수 있다.
힘 전달부(201)의 상부에 위치하는 고정부(203)는 힘 전달부(201)와 체결구(207)를 통해 일부가 연결되고, 오브젝트가 힘 전달부(201)에 밀착되도록, 힘 전달부(201)와의 간격을 조정할 수 있다.
도 3은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 고정부를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치 내 고정부(203)는 고정 프레임(예컨대, 아치형의 형태의 프레임) 하부에 위치하는 복수 개의 공압실(301) 및 제2 접촉부(303)를 포함할 수 있다. 또한, 고정부(203)는 고정 프레임에, 힘 전달부와의 체결을 위한 제1 체결구(예컨대, 나사 구멍, 305)를 더 포함할 수 있다.
공압실(301)은 예컨대, 상기 고정 프레임 외부에 위치하는 공기 유입구(307)를 통해, 압박 구동부에서 주입하는 공기의 양에 따라, 상기 공기의 양에 비례하여 하부 방향으로 부풀어오른다.
공압실(301)의 하층에 위치하여 부착된, 제2 접촉부(303)는 예컨대, 탄성부재일 수 있고, 공압실(301)의 크기 변화에 연동하여, 함께 움직일 수 있다. 여기서, 제2 접촉부(303)는 예컨대, 공압실(301)의 크기 변화에 연동하여, 하부 방향으로 부풀어오를 경우, 접촉되는 오브젝트의 상면을 눌러, 오브젝트가 접촉되는 힘 전달부에 오브젝트를 밀착시킬 수 있다.
도 4는 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 제1 힘 전달부를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치 내 제1 힘 전달부(201-1)는 제1 힘 전달 프레임(예컨대, T형태의 프레임) 상부에 위치하는 복수 개의 공압실(401) 및 제1 접촉부(403)를 포함할 수 있다.
공압실(401)은 예컨대, 제1 힘 전달 프레임 측면에 위치하는 공기 유입구(405)를 통해, 제1 구동부에서 주입하는 공기의 양에 따라, 상기 공기의 양에 비례하여 상부 방향으로 부풀어오른다.
공압실(401)의 상층에 위치하여 부착된, 제1 접촉부(403)는 예컨대, 탄성부재일 수 있고, 공압실(401)의 크기 변화에 연동하여, 함께 움직일 수 있다. 여기서, 제1 접촉부(403)는 예컨대, 공압실(401)의 크기 변화에 연동하여, 상부 방향으로 부풀어오를 경우, 접촉되는 오브젝트로 수직 상승 방향의 힘을 전달할 수 있다. 또한, 제1 접촉부(403)는 예컨대, 공압실(401)의 크기 변화에 연동하여, 부풀어 오름 정도가 낮아지는 경우, 접촉되는 오브젝트로 수직 하강 방향의 힘을 전달할 수 있다.
도 5는 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치 내 제2 힘 전달부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치 내 제2 힘 전달부(201-2)는 제2 힘 전달 프레임 내부 측면에 위치하는 복수 개의 공압실(501) 및 이동 전달부(503)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 힘 전달부(201-2)는 고정부와의 체결을 위한 제2 체결구(예컨대, 나사 구멍, 507)을 더 포함할 수 있다.
공압실(501)은 예컨대, 제2 힘 전달 프레임 외부 측면에 위치하는 복수 개의 공기 유입구(505)를 통해, 제1 구동부에서 주입하는 공기의 양에 따라, 상기 공기의 양에 비례하여 좌우 방향으로 부풀어오른다.
공압실(501)의 측면에 위치하여 부착된, 이동 전달부(503)는 예컨대, 사각 기둥 형태로서, 탄성부재일 수 있고, 공압실(501)의 크기 변화에 연동하여, 함께 움직일 수 있다. 예컨대, 이동 전달부(503)는 공압실(501)의 크기 변화에 연동하여, 측면 방향으로 부풀어오를 경우, 부풀어오르는 공압실의 위치에 따라, 제2 힘 전달부(201-2)에 수납되는 제1 힘 전달부를 좌우 방향으로 이동시켜, 제1 힘 전달부에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향의 힘을 전달할 수 있다.
도 6은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트를 고정시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치(600)는 힘 전달부(601) 및 고정부(603)가 디폴트인 상태(즉, 입력 신호 및 감지 신호를 입력 받지 않음에 따라 고정부와 힘 전달부 간에 설정된 간격으로 이격된 상태)에서, 오브젝트가 삽입되면, 오브젝트가 힘 전달부(601)에 밀착되도록 고정부(603) 및 힘 전달부(601) 간의 간격을 조정할 수 있다. 여기서, 입력 신호는 오브젝트의 두께에 비례하여, 고정부(603) 및 힘 전달부(601) 간의 간격을 결정하는 신호이다.
이때, 밀착형 촉각 전달 장치(600)는 오브젝트가 힘 전달부(601)에 밀착되도록, 입력 신호에 비례하여 고정부(603) 및 힘 전달부(601) 간의 간격을 조정할 수 있다. 예컨대, 밀착형 촉각 전달 장치는 고정부(603) 내 제2 접촉부(605)를 상기 입력 신호에 기초하여 결정된 압박 깊이에 따라, 하부 방향으로 부풀어오르게 함으로써, 힘 전달부(601)에 접촉되는 오브젝트의 상면을 눌러, 힘 전달부(601)에 오브젝트를 밀착시킬 수 있다.
도 7은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트에 수직 방향의 힘 전달 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치(700)는 고정부(703) 제어를 통해, 오브젝트를 힘 전달부(701)에 밀착시킨 상태에서, 힘 전달부(701)로부터 감지기에서 생성되는 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
즉, 밀착형 촉각 전달 장치(700)는 제1 힘 전달부(701-1)를 이동시킴으로써, 수직 방향의 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
예컨대, (a)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치(700)는 제1 힘 전달부(701-1) 내 제1 접촉부(705)를, 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여 결정된 지지 높이에 따라, 상부 방향으로 부풀어오르게 함으로써, 제1 힘 전달부(701-1)에 접촉되는 오브젝트로 수직 상승 방향의 힘을 전달할 수 있다. 또한, (b)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치(700)는 제1 힘 전달부(701-1) 내 제1 접촉부(705)의 부풀어 오름 정도를, 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여 결정된 지지 높이에 따라, 낮게 제어하여, 제1 힘 전달부(701-1)에 접촉되는 오브젝트로 수직 하강 방향의 힘을 전달할 수 있다.
도 8은 도 2의 밀착형 촉각 전달 장치에 삽입되는 오브젝트에 수평 방향의 힘 전달 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, (a), (b)는 도 5의 X 축을 따라 절단한 단면도이고, (c), (d)는 도 5의 Y 축을 따라 절단한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 밀착형 촉각 전달 장치(800)는 고정부(803) 제어를 통해, 오브젝트를 힘 전달부(801)에 밀착시킨 상태에서, 힘 전달부(801)로부터 감지기에서 생성되는 힘을 오브젝트로 전달할 수 있다.
즉, 밀착형 촉각 전달 장치(800)는 제2 힘 전달부(801-2)를 제어하여, 제2 힘 전달부(801-2)에 수납된 제1 힘 전달부(801-1)를 이동시켜, 제1 힘 전달부(801-1)에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향의 힘을 전달할 수 있다. 여기서, 제2 힘 전달부(801-2)는 예컨대, 제2 힘 전달 프레임 내부 측면에 위치하는 사각 기둥 형태의 이동 전달부를 포함할 수 있다. 이동 전달부는 사각 기둥 측면에 각각 위치하는 제1 내지 제 4 이동 전달부(805-1, 805-2, 805-3, 805-4)로 구성될 수 있다.
예컨대, (a)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치는 제2 힘 전달부(801-2) 내 제1 이동 전달부(805-1)를 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 결정된 이동 거리에 따라, 예컨대, 우측 방향(807)으로 부풀어오르게 하여, 제2 힘 전달부(801-2)에 수납된 제1 힘 전달부(801-1)를 우측 방향으로 이동시킴으로써, 제1 힘 전달부(801-1)에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향(예컨대, +X축 방향)의 힘을 전달할 수 있다.
(b)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치는 제2 힘 전달부(801-2) 내 제3 이동 전달부(805-3)를 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 결정된 이동 거리에 따라, 예컨대, 좌측 방향(809)으로 부풀어오르게 하여, 제2 힘 전달부(801-2)에 수납된 제1 힘 전달부(801-1)를 좌측 방향으로 이동시킴으로써, 제1 힘 전달부(801-1)에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향(예컨대, -X축 방향)의 힘을 전달할 수 있다.
(c)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치는 제2 힘 전달부(801-2) 내 제2 이동 전달부(805-2)를 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 결정된 이동 거리에 따라, 예컨대, 좌측 방향(811)으로 부풀어오르게 하여, 제2 힘 전달부(801-2)에 수납된 제1 힘 전달부(801-1)를 좌측 방향으로 이동시킴으로써, 제1 힘 전달부(801-1)에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향(예컨대, +Y축 방향)의 힘을 전달할 수 있다.
또한, (d)에 도시된 바와 같이, 밀착형 촉각 전달 장치는 제2 힘 전달부(801-2) 내 제4 이동 전달부(805-4)를 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 결정된 이동 거리에 따라, 예컨대, 우측 방향(813)으로 부풀어오르게 하여, 제2 힘 전달부(801-2)에 수납된 제1 힘 전달부(801-1)를 우측 방향으로 이동시킴으로써, 제1 힘 전달부(801-1)에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향(예컨대, -Y축 방향)의 힘을 전달할 수 있다.
도 9는 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 단계 901에서, 밀착형 촉각 전달 장치는 힘 전달부에 오브젝트(예컨대, 사용자 손가락)가 접촉된다. 이때, 밀착형 촉각 전달 장치는 힘 전달부 및 힘 전달부와 연결되는 고정부가 설정된 간격으로 유지된 상태에서, 힘 전달부 및 고정부 간의 사이로 오브젝트가 삽입되어, 고정부 하부에 위치하는 힘 전달부에 오브젝트가 접촉될 수 있다.
단계 903에서, 밀착형 촉각 전달 장치는 오브젝트가 힘 전달부에 밀착되도록, 상기 힘 전달부와 상기 고정부 간의 간격을 조정한다. 이때, 밀착형 촉각 전달 장치는 오브젝트의 두께와 연관된 입력 신호에 비례하여, 힘 전달부와 고정부 간의 간격을 조정할 수 있다. 구체적으로, 밀착형 촉각 전달 장치는 입력 신호에 기초하여 결정된 압박 깊이에 따라, 압박 구동부에 의해, 오브젝트의 상면과 접촉하는 고정부 내 제2 접촉부를 하방으로 압박하여, 상기 힘 전달부와 상기 고정부 간의 간격을 조정할 수 있다.
이후, 밀착형 촉각 전달 장치는 오브젝트가 상기 힘 전달부에 밀착되도록, 조정된 상기 힘 전달부와 상기 고정부 간의 간격을 유지한다. 즉, 밀착형 촉각 전달 장치는 힘 전달부와 고정부를 체결하여, 힘 전달부와 고정부 간에 조정된 간격을 유지할 수 있게 한다.
단계 905에서, 밀착형 촉각 전달 장치는 감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 상기 힘 전달부를 이동하여, 상기 힘 전달부에 접촉되는 오브젝트로, 감지기에서 감지된 힘을 전달할 수 있다.
구체적으로, 밀착형 촉각 전달 장치는 상기 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여, 상기 힘 전달부를 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로, 밀착형 촉각 전달 장치는 제1 감지 신호에 기초하여 결정된 지지 높이에 따라, 힘 전달부 내 제1 힘 전달부에 위치하는 제1 구동부에 의해, 오브젝트가 접촉되는 힘 전달부 내 제1 힘 전달부를 Z축 방향으로 이동하여, 오브젝트로 수직 방향의 힘을 전달할 수 있다.
또한, 밀착형 촉각 전달 장치는 상기 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여, 상기 힘 전달부를 X축 또는 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로, 밀착형 촉각 전달 장치는 제2 감지 신호에 기초하여 결정된 이동 거리에 따라, 힘 전달부 내 제2 힘 전달부에 위치하는 제2 구동부에 의해, 제2 힘 전달부에 수납되는 제1 힘 전달부를 X축 또는 Y축 방향으로 이동하여, 제1 힘 전달부에 접촉되는 오브젝트로 수평 방향의 힘을 전달할 수 있다.
즉, 밀착형 촉각 전달 장치는 오브젝트를 상기 힘 전달부에 밀착시킨 상태에서, 감지기에서 감지된 힘을 3차원의 물리적인 움직임으로 표현 함으로써, 힘 전달부에 접촉되는 오브젝트에서 상기 힘을 직관적으로 인지할 수 있게 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 밀착형 촉각 전달 장치
101: 힘 전달부
103: 고정부
105: 제어부
107: 체결구

Claims (10)

  1. 감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 이동하는 힘 전달부; 및
    오브젝트(object)의 두께와 연관된 입력 신호에 따라 상기 힘 전달부에 접촉하는 상기 오브젝트가 밀착되도록, 상기 힘 전달부와의 간격을 조정하는 고정부
    를 포함하는 밀착형 촉각 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 힘 전달부는, 상기 오브젝트의 하면과 접촉하는 제1 접촉부를 하방으로부터 지지하는 n개(상기 n은 자연수)의 제1 구동부를 포함하는 제1 힘 전달부; 및
    상기 제1 힘 전달부를 수납하고, 상기 제1 힘 전달부의 측면에서 서로 다른 방향으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시키는 m개(상기 m은 자연수)의 제2 구동부를 포함하는 제2 힘 전달부
    를 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 힘 전달부는,
    상기 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여 상기 n개의 제1 구동부에 의한 상기 제1 접촉부의 지지 높이를 결정하고, 상기 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여 상기 m개의 제2 구동부에 의한 제1 힘 전달부의 이동 거리를 결정하는 하단 제어부
    를 더 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 힘 전달부는,
    상기 제1 구동부에 의한 지지 높이에 따라, Z축 방향으로 이동하고,
    상기 제2 힘 전달부는,
    상기 제2 구동부에 의한 이동 거리에 따라, X축 또는 Y축 방향으로 상기 제1 힘 전달부를 이동시키는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 오브젝트의 상면과 접촉하는 제2 접촉부를, 하방으로 압박하는 p개(상기 p는 자연수)의 압박 구동부
    를 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 조정된 간격에 기초하여 상기 p개의 압박 구동부에 의한 제2 접촉부의 압박 깊이를 결정하는 상단 제어부
    를 더 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조정된 간격을 유지하면서 상기 힘 전달부와 상기 고정부를 체결하는 체결구
    를 더 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치.
  8. 힘 전달부에 오브젝트가 접촉되는 단계;
    상기 오브젝트의 두께와 연관된 입력 신호에 따라 상기 힘 전달부에 접촉하는 상기 오브젝트가 밀착되도록, 상기 힘 전달부와 고정부 간의 간격을 조정하는 단계; 및
    감지기에서 생성되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 방향으로 상기 힘 전달부를 이동하는 단계
    를 포함하는 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 힘 전달부를 이동하는 단계는,
    상기 감지기에서 생성되는 제1 감지 신호에 기초하여, 상기 힘 전달부를 Z축 방향으로 이동하는 단계; 및
    상기 감지기에서 생성되는 제2 감지 신호에 기초하여, 상기 힘 전달부를 X축 또는 Y축 방향으로 이동하는 단계
    를 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 힘 전달부와 상기 고정부 간의 상기 조정된 간격을 유지하는 단계
    를 더 포함하는, 밀착형 촉각 전달 장치의 동작 방법.
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