KR102004371B1 - 스마트 글러브 장치 및 이를 이용한 스마트 글러브 제어 방법 - Google Patents

스마트 글러브 장치 및 이를 이용한 스마트 글러브 제어 방법 Download PDF

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KR102004371B1
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temperature
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command signal
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김민경
박진하
정하형
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(주)코어센스
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Abstract

실시 예는, 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 진동 제어 신호에 따라 진동하는 진동부, 상기 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 온도 제어 신호에 따라 온도가 변화하는 온도변화부, 그리고 상기 글러브를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 상기 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 상기 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하고, 상기 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 상기 온도 제어 신호를 생성하며, 상기 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 상기 진동 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 스마트 글러브 장치를 개시한다.

Description

스마트 글러브 장치 및 이를 이용한 스마트 글러브 제어 방법{SMART GLOVE APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SMART GLOVE USING THE SAME}
실시 예는 스마트 글러브 장치 및 이를 이용한 스마트 글러브 제어 방법에 관한 것이다.
가상현실 기술은 ICT 기반으로 실제와 유사한 가상의 환경과 상황을 구현하여 인간의 감각과 인지를 활용하는 기술로서, 게임, 스포츠 트레이닝, 가상치료, 전투훈련, 주행시뮬레이션, 실감실험 등 다양한 분야와 융합하여 발전하고 있다.
가상현실 구현에 있어 필요한 세 가지 요소는 3차원 공간성, 실시간 상호작용, 그리고 몰입성이다. 각 요소 구현을 위해서는 컴퓨터 그래픽 기술, 네트워크 통신 기술, 그리고 HMD(Head Mounted Display) 등 오감을 자극하는 다수의 입출력 장치들이 필요하다.
특히, 오감을 자극하는 입출력 장치의 경우 사용자에게 현실감 있는 가상환경을 제공하고 가상현실과 사용자간 상호작용을 높이기 위한 중요한 요소에 해당한다.
하지만, 현재 가상현실 콘텐츠의 발전속도에 비추어 입출력 장치들의 개발속도는 미흡하다. 예를 들어, 사용자가 손에 착용하는 스마트 글러브의 경우 아직 사용자의 손동작을 측정하여 가상현실 공간에 반영하는 수준에 머물러 있다.
가상현실 콘텐츠 이용자에게 더욱 현실감 있는 가상현실 환경을 제공하기 위해서는 스마트 글러브가 오감에 기반한 출력 및 콘텐츠를 제어할 수 있는 수단을 사용자에게 제공할 필요가 있다.
실시 예는 오감의 자극을 통해 현실감 있는 가상현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 스마트 글러브 장치 및 이를 이용한 스마트 글러브 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치는 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 진동 제어 신호에 따라 진동하는 진동부, 상기 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 온도 제어 신호에 따라 온도가 변화하는 온도변화부, 그리고 상기 글러브를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 상기 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 상기 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하고, 상기 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 상기 온도 제어 신호를 생성하며, 상기 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 상기 진동 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 글러브의 검지 손가락 부위 근위마디에 배치되며, 사용자에 의해 터치되면 연동된 어플리케이션에 대한 제어 신호를 생성하는 입력버튼부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 상기 온도변화부가 상기 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출하며, 상기 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 상기 온도차를 최소온도차로 설정하고, 상기 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 상기 온도차를 최대온도차로 설정할 수 있다.
상기 진동 명령 신호는, 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함하며, 상기 진동데이터세트는 진동 강도와 상기 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 진동 강도의 범위를 상기 진동부의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 상기 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 상기 진동주파수가 대응하는 상기 진동 유지 시간만큼 유지되는 상기 진동 제어 신호를 생성할 수 있다.
스마트 글러브 장치를 이용한 스마트 글러브 제어 방법에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 제어 방법은 상기 스마트 글러브 장치를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 제어부가 상기 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 상기 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하는 단계, 상기 제어부가 상기 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 온도 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 제어부가 상기 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 진동 제어 신호를 생성하는 단계, 그리고, 상기 제어부가 상기 온도 제어 신호 및 상기 진동 제어 신호에 따라 상기 스마트 글러브 장치의 손가락 및 손바닥 부위에 부착된 온도변화부 및 진동부의 온도 및 진동을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 스마트 글러브 장치는, 상기 글러브의 검지 손가락 부위 근위마디에 배치된 입력버튼부를 포함하며, 상기 입력버튼부가 사용자에 의해 터치되면 연동된 어플리케이션에 대한 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 상기 온도변화부가 상기 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출하며, 상기 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 온도 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 상기 온도차를 최소온도차로 설정하고, 상기 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 상기 온도차를 최대온도차로 설정할 수 있다.
상기 진동 명령 신호는, 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함하며, 상기 진동데이터세트는 진동 강도와 상기 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함할 수 있다.
상기 진동 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 진동 강도의 범위를 상기 진동부의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 상기 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 상기 진동주파수가 대응하는 상기 진동 유지 시간만큼 유지되는 상기 진동 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 콘텐츠 내 가상물체에 따라 사용자에게 상이한 진동 및 온도를 제공할 수 있으므로, 사용자는 더욱 실감나는 콘텐츠 체험이 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, 별도의 입력수단을 제공하므로, 사용자가 콘텐츠를 제어할 수 있는 다양한 입력을 할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치에 포함된 각 구성요소의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력버튼부이 배치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입력버튼부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 제어 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 1 내지 도 4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치의 구성에 대해 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치에 포함된 각 구성요소의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)는 진동부(110), 온도변화부(120), 제어부(130) 및 입력버튼부(140)를 포함할 수 있다.
먼저, 진동부(110)는 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 진동 제어 신호에 따라 진동한다.
진동부(110)는 진동 모터로 구현될 수 있다. 진동 모터는 보이스 코일 모터(voice coil motor), 바이브로모터(vibromotor) 등을 포함할 수 있다.
그리고, 온도변화부(120)는 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 온도 제어 신호에 따라 온도가 변화한다.
온도변화부(120)는 제베크 효과(seebeck effect) 및 펠티어 효과(peltier effect)를 가지는 열전 소자(thermoelement)로 구현될 수 있다.
진동부(110) 및 온도변화부(120)는 도 2에 나타난 바와 같이, 5개의 손가락 부위와 손바닥 부위에 각각 부착될 수 있으며, 하나의 진동부(110)에 하나의 온도변화부(120)가 대응하여 부착될 수 있다.
진동부(110)와 온도변화부(120)는 자세측정센서(IMU, Inertial Measurement Unit)와 연결될 수 있으며, 자세측정센서(IMU)는 사용자 손의 자세 측정뿐만 아니라, 진동부(110)와 온도변화부(120)에 신호를 전달하거나 정보를 전송받는 역할을 할 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는 글러브를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하고, 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 온도 제어 신호를 생성하며, 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 진동 제어 신호를 생성한다.
구체적으로, 제어부(130)는 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 온도변화부(120)가 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출하고, 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출하며, 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성할 수 있다.
진동 명령 신호는, 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함하며, 진동데이터세트는 진동 강도와 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함할 수 있다.
제어부(130)는 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 온도차를 최소온도차로 설정하고, 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 온도차를 최대온도차로 설정할 수 있다.
제어부(130)는 진동 강도의 범위를 진동부(110)의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 진동주파수가 대응하는 진동 유지 시간만큼 유지되는 진동 제어 신호를 생성할 수 있다.
입력버튼부(140)는 글러브의 검지 손가락 부위 근위마디에 배치되며, 사용자에 의해 터치되면 연동된 어플리케이션에 대한 제어 신호를 생성한다.
입력버튼부(140)는 버튼의 형상의 스위치로 구현될 수 있으며, 터치 센서와 같은 센싱 장치로 구현될 수도 있다. 이외에도 버튼의 터치, 눌림 등 물리적 행위에 의해 신호를 생성할 수 있는 장치로 구현될 수 있으며, 이는 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.
구체적으로, 입력버튼부(140)는 사용자에 의해 터치 시간이나 터치 강도, 터치 패턴에 따라 다른 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 입력버튼부(140)에 일정 강도 이상의 터치가 발생한 경우, 선택을 취소하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
아래에서, 도 3 및 도 4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 입력버튼부(140)에 대해 상세하게 살펴보도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력버튼부이 배치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 입력버튼부(140)는 글러브의 검지 손가락에 배치된다. 검지 손가락은 원위지절간(DIP, distal interphalangeal) 관절, 근위지절간(PIP, proximal interphalangeal) 관절 및 중수지절간(MCP, metacarpal phalangea) 관절을 포함하는 3개의 관절과 근위마디, 중간마디 및 말단마디의 3개 마디를 포함한다. 이 중 근위마디는 손등뼈와 연결되는 근위지절간 관절과 근위지절간 관절 다음에 위치하는 중수지절간 관절 사이의 손가락 마디에 해당한다. 근위마디를 손바닥과 연장되는 1면, 손등과 연장되는 2면, 중지 손가락 측면에 위치하는 3면 및 엄지 손가락 측면에 위치하는 4면으로 구성된다고 가정하면, 도 3의 (a)에서와 같이, 입력버튼부(140)는 엄지 손가락 측면에 위치하면 4면에 배치될 수 있다.
이와 같이, 입력버튼부(140)가 검지손가락의 근위마디에 배치되면, 사용자가 엄지 손가락을 이용하여 입력버튼부(140)를 동작시키기 용이하다는 장점이 있다. 또한, 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 상태에서 손을 펴거나 주먹을 쥐더라도 입력버튼부(140)가 노출될 수 있어, 사용자는 언제든지 입력버튼부(140)를 이용하여 제어신호를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입력버튼부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
사용자에 의해 입력버튼부(140)가 터치되면, 입력버튼부(140)는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)와 연동된 어플리케이션에 대한 제어신호를 생성한다. 어플리케이션의 어떠한 입력에 대한 제어신호를 생성할 것인지는 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.
예를 들어, 도 4에서와 같은 어플리케이션과 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)가 연동되었다고 가정한다. 사용자는 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 손을 움직여 어플리케이션이 제공하는 콘텐츠를 검색할 수 있다. 이때, 사용자는 원하는 콘텐츠를 찾으면, 해당 콘텐츠를 가리킨 후 입력버튼부(140)를 터치하여 해당 콘텐츠를 선택한다는 제어신호를 생성할 수 있다. 콘텐츠 선택을 위한 제어신호는 어플리케이션으로 전송되고, 어플리케이션은 제어신호에 따라 해당 콘텐츠를 실행할 수 있다.
다른 실시예로, 게임 콘텐츠에서 이용이 가능하다. 게임 콘텐츠가 서바이벌 슈팅 게임인 경우, 도 3의 (b)에서와 같이, 사용자는 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 손이 총과 같은 형상을 취하도록 하여 게임 콘텐츠 내 표적을 조준한 후 입력버튼부(140)를 터치하여 발사 입력을 제어신호로 생성할 수 있다. 게임 콘텐츠가 레이싱 게임인 경우, 도 3의 (a)에서와 같이, 사용자는 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 손이 핸들을 쥔 형상을 취하도록 하여 게임 콘텐츠 내 탈것을 조종하면서, 입력버튼부(140)를 터치하여 브레이크 기능을 제어신호로 생성할 수 있다.
종래 스마트 글러브의 경우, 스마트 글러브를 착용한 손의 동작만을 고려하여 제어를 수행하므로 스마트 글러브 만으로 입력을 제어할 수 없다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)는 글러브에 별도의 물리적 입력버튼을 배치하고 있으므로, 연동된 어플리케이션에 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 통해 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)를 이용한 스마트 글러브 제어 방법에 대해 상세하게 살펴보도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 제어 방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 제어부(130)는 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신한다(S510).
콘텐츠 내 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호는 어플리케이션 내에 기 설정될 수 있으며, 스마트 글러브 장치(100)를 통해 수집한 정보(손의 동작 속도 등) 등에 의해 설정될 수 있다.
예를 들어, 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 사용자의 손이 콘텐츠 내 뜨거운 냄비에 부딛쳤다고 가정한다. 그러면, 어플리케이션은 콘텐츠 내 뜨거운 냄비에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 제어부(130)로 전송할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 온도 제어 신호를 생성한다(S520). 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 제어부(130)는 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 온도변화부(120)가 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 아래의 수학식 1을 이용하여 온도변화부(120)가 목표 온도에 도달하기 위한 열량(Q)을 산출할 수 있다.
Figure 112018048410011-pat00001
여기서, Tr은 현재 온도를 의미하고, Tc는 목표 온도를 의미한다. Tr 및 Tc의 단위는 °C 일 수 있다. K는 온도변화부(120)의 열전도율을 의미하고, K의 단위는 W/m·K 일 수 있다. S는 온도변화부(120)의 표면적을 의미하고, S의 단위는 m2일 수 있다. T는 온도변화부(120)의 두께를 의미하고, T의 단위는 m일 수 있다. 그리고, 열전도율(K), 표면적(S) 및 두께(T)는 온도변화부(120)에 따라 기 설정될 수 있다. 수학식 1에 따라, 온도변화부(120)가 목표 온도에 도달하기 위한 열량(Q)과 현재 온도와 목표 온도의 차이값(ΔT) 사이의 관계를 그래프의 형태로 표시하면 도 6과 같은 그래프로 표시될 수 있다.
한편, 제어부(130)는 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 온도차를 최소온도차로 설정하고, 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 온도차를 최대온도차로 설정할 수 있다.
온도차가 너무 크게 되면, 스마트 글러브 장치(100)를 착용한 사용자가 동상이나 화상을 입을 수 있고, 온도차가 너무 작으면 사용자가 온도차를 느낄 수 없을 수 있다. 그러므로, 어플리케이션으로부터 수신한 온도 제어 명령에 기초하여 산출된 온도차를 안전 범위 내로 제한할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 글러브 장치(100)는 일정 범위 내에서 온도차가 설정될 수 있도록 제어를 수행한다.
예를 들어, 도 6에서와 같이, 최소온도차가 5도, 최대온도차가 20도로 설정될 수 있다. 이때, 온도차가 3도로 산출된 경우, 제어부(130)는 온도차를 최소온도차인 5도로 설정한다. 온도차가 40도로 산출된 경우, 제어부(130)는 온도차를 최대온도차인 20도로 설정한다. 온도차가 15도로 산출된 경우, 제어부(130)는 산출된 온도차를 그대로 이용한다.
그리고, 제어부(130)는 산출된 열량에 기초하여, 산출된 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 온도변화부(120)가 열전소자로 구현된 경우, 제어부(130)는 열전소자의 흡열량 또는 발열량에 대응하는 전류량 정보를 통해 전류량을 산출할 수 있다. 이때, 동일한 열량이라고 하더라도 현재 온도와 목표 온도 사이의 차이값에 따라 서로 다른 전류값이 산출될 수 있으며, 온도차가 클수록 동일한 열량에 대비한 전류값이 크게 산출될 수 있다.
그러면, 제어부(130)는 산출된 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 진동 제어 신호를 생성한다(S530).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 제어 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
진동 명령 신호는 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함할 수 있다. 진동데이터세트는 진동 강도와 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함할 수 있다.
예를 들어, 진동 명령 신호가 [(10,1) (5,0.5) (3,0.3) (2,0.2)]과 같은 4개의 진동데이터세트를 포함하고 있다고 가정한다. 이는, 도 7의 (a)에서와 같이, 처음 1초동안은 10의 진동 강도로, 다음 0.5초 동안은 5의 진동 강도로, 다음 0.3초는 3의 진동 강도로, 다음 0.2초는 2의 진동 강도로 동작하라는 진동 명령 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 진동데이터세트로 구성된 진동 명령 신호를 통해 진동부(110)를 제어하므로, 진동이 점점 사라지는 효과와 같이 다양한 진동 효과를 구현할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 진동 강도의 범위를 진동부(110)의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 진동주파수가 대응하는 진동 유지 시간만큼 유지되는 진동 제어 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 진동 강도의 범위가 0에서 100이고, 동작 주파수의 범위가 0에서 300Hz라고 가정한다. 두 범위를 스케일링하면, 진동 강도 1당 동작 주파수 3Hz가 된다. 즉, 진동 강도 50인 경우, 동작 주파수는 150Hz가 된다.
다른 예로, 진동 명령 신호가 [(10,1) (5,0.5) (3,0.3) (2,0.2)]과 같은 4개의 진동데이터세트를 포함하고 있다고 가정하면, 진동 제어 신호는 [(30Hz, 1sec) (15Hz, 0.5sec) (9Hz, 0.3sec) (6Hz, 0.2sec)]가 될 수 있다. 이를 그래프의 형태로 나타내면 도 7의 (b)와 같이 표현될 수 있다.
그러면, 제어부(130)는 온도 제어 신호 및 진동 제어 신호에 따라 스마트 글러브 장치(100)의 손가락 및 손바닥 부위에 부착된 온도변화부(120) 및 진동부(110)의 온도 및 진동을 제어한다(S540).
본 발명의 실시예에 따르면, 콘텐츠 내 가상물체에 따라 사용자에게 상이한 진동 및 온도를 제공할 수 있으므로, 사용자는 더욱 실감나는 콘텐츠 체험이 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, 별도의 입력수단을 제공하므로, 사용자가 콘텐츠를 제어할 수 있는 다양한 입력을 할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 스마트 글러브 장치 110 : 진동부
120 : 온도변화부 130 : 제어부
140 : 입력버튼부

Claims (12)

  1. 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 진동 제어 신호에 따라 진동하는 진동부,
    상기 글러브의 손가락 및 손바닥 부위에 부착되며, 온도 제어 신호에 따라 온도가 변화하는 온도변화부,
    상기 글러브를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 상기 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 상기 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하고, 상기 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 상기 온도 제어 신호를 생성하며, 상기 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 상기 진동 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고
    상기 글러브의 검지 손가락 부위 근위마디에 배치되며, 사용자에 의해 터치되면 연동된 어플리케이션에 대한 제어 신호를 생성하는 입력버튼부를 포함하며,
    상기 진동 명령 신호는, 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함하며,
    상기 진동데이터세트는 진동 강도와 상기 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 상기 온도변화부가 상기 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출하며, 상기 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성하며,
    상기 제어부는,
    상기 진동 강도의 범위를 상기 진동부의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 상기 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 상기 진동주파수가 대응하는 상기 진동 유지 시간만큼 유지되는 상기 진동 제어 신호를 생성하는 스마트 글러브 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 상기 온도차를 최소온도차로 설정하고, 상기 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 상기 온도차를 최대온도차로 설정하는 스마트 글러브 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 스마트 글러브 장치를 이용한 스마트 글러브 제어 방법에 있어서,
    상기 스마트 글러브 장치를 착용한 사용자가 콘텐츠 내 가상물체를 터치하면, 제어부가 상기 콘텐츠의 어플리케이션으로부터 상기 가상물체에 대응하는 온도 명령 신호 및 진동 명령 신호를 수신하는 단계,
    상기 제어부가 상기 온도 명령 신호에 기초한 전류량을 산출하여 온도 제어 신호를 생성하는 단계,
    상기 제어부가 상기 진동 명령 신호에 기초한 진동주파수를 산출하여 진동 제어 신호를 생성하는 단계,
    상기 제어부가 상기 온도 제어 신호 및 상기 진동 제어 신호에 따라 상기 스마트 글러브 장치의 손가락 및 손바닥 부위에 부착된 온도변화부 및 진동부의 온도 및 진동을 제어하는 단계, 그리고
    상기 스마트 글러브 장치의 검지 손가락 부위 근위마디에 배치된 입력버튼부가 사용자에 의해 터치되면 연동된 어플리케이션에 대한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 진동 명령 신호는, 적어도 하나 이상의 진동데이터세트를 포함하며,
    상기 진동데이터세트는 진동 강도와 상기 진동 강도에 대응하는 진동 유지 시간을 포함하고,
    상기 온도 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 온도 명령 신호에 포함된 목표 온도와 현재 온도 사이의 온도차에 기초하여 상기 온도변화부가 상기 목표 온도에 도달하기 위한 열량을 산출하고, 상기 열량을 생성하기 위한 전류량을 산출하며, 상기 전류량에 따른 온도 제어 신호를 생성하고,
    상기 진동 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 진동 강도의 범위를 상기 진동부의 동작 주파수에 범위에 스케일링하여 상기 진동 강도에 대응하는 진동주파수를 산출하고, 상기 진동주파수가 대응하는 상기 진동 유지 시간만큼 유지되는 상기 진동 제어 신호를 생성하는 스마트 글러브 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 온도 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 온도차가 기 설정된 최소온도차보다 작으면 상기 온도차를 최소온도차로 설정하고, 상기 온도차가 기 설정된 최대온도차보다 크면 상기 온도차를 최대온도차로 설정하는 스마트 글러브 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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