KR102108048B1 - Device for force feedback and the method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 역감 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 고몰입 멀티 모달리티 제공을 위한 감각자극형 가상증강 기기를 제공하는 역감 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inverse control device and method, and more particularly, to an inverse control device and method for providing a sensory stimulation type virtual enhancement device for providing high immersion multi-modality.
확장 현실(XR : Extended Reality)은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 기술을 넘어 가상공간과 현실공간 사이의 상호작용과 가상감각 센서기반의 초실감, 고몰입, 공간감을 제공하여 가상의 공간을 현실의 공간으로 표현할 수 있는 기술이다.Extended Reality (XR) goes beyond Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), and Mixed Reality (MR) technologies, and the interaction between the virtual space and the real space and virtual sensor-based ultra-reality, high immersion, It is a technology that can express a virtual space as a real space by providing a sense of space.
또한, 역감 전달 시스템이란 가상 현실에서 가상의 물체에서 발생하는 힘을 손가락에 전달하여 가상 물체와 상호작용 하기 위한 시스템이다. 역감 전달 시스템에서는 손의 자연스러운 움직임이 가능하면서도 가상의 물체에서 발생하는 힘을 사용자의 손에 정확하게 전달할 수 있어야 한다.In addition, the inverse transmission system is a system for interacting with a virtual object by transmitting a force generated from a virtual object to a finger in virtual reality. In the inverse transmission system, natural movement of the hand is possible, but the force generated from the virtual object must be accurately transmitted to the user's hand.
한편, 손에 외부 로봇을 이용하여 힘을 전달하는 역감 전달 시스템의 경우, 손에 착용하는 형태가 아니기 때문에 사용자가 팔을 자유롭게 움직일 수 없으며, 크기가 커서 사용자의 이동성이 제약된다.On the other hand, in the case of the inverse transmission system that transmits power using an external robot to the hand, the user cannot freely move the arm because it is not worn on the hand, and the user's mobility is limited due to the large size.
따라서, 확장 현실에서 보다 자유롭고 고몰입감을 선사하기 위한 시스템이 필요로 되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a system for providing a more immersive and more immersive experience in the expanded reality.
본 발명은 초실감 제공을 위한 확장현실 기반의 가상감각 멀티 모달리티 피드백 제공이 가능하여, 체험형 상품의 맞춤형 재현을 실시할 수 있는 역감 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention is capable of providing virtual reality multi-modality feedback based on augmented reality for providing ultra-reality, and provides an inverse control device and method capable of performing customized reproduction of an experiential product.
본 발명은 가상공간에서 감각의 생성, 재현, 전달 기술을 통해 초실감 가상감각 자극 가상증강 기기의 실현을 위한 역감 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention provides an inverse control device and a method for realizing a virtual sensory device for stimulating a virtual sensory sensation through a technology for generating, reproducing, and delivering a sense in a virtual space.
본 발명의 일실시예에 따른 역감 제어 장치는, 가상공간의 사물에 대한 물성, 사이즈, 공간좌표를 연산 처리하는 가상콘텐츠 서버부, 상기 가상콘텐츠 서버부와 센서를 통해 수신한 정보를 기반으로 사용자에게 역감을 제시하는 통신처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The inverse control apparatus according to an embodiment of the present invention is a virtual content server unit for calculating and processing physical properties, sizes, and spatial coordinates of objects in a virtual space, and a user based on information received through the virtual content server unit and a sensor. It characterized in that it comprises a communication processor for presenting a sense of inverse.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 통신처리부는 감각 및 모션을 인식하는 글로브 센서를 포함하고, 상기 글로브 센서는, 관성 측정장치를 기반으로 하는 센서 처리부, 상기 글로브 센서의 일단에 마련되어 감각을 제시하는 육감 처리부, 가상공간의 사물에 대한 연산을 통해 사용자에게 역감을 제시하는 역감 처리부, 상기 통신처리부의 제어를 수행하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the communication processing unit includes a globe sensor that recognizes senses and motions, and the globe sensor is provided on one end of the sensor processing unit based on the inertial measurement device and the globe sensor to present a sense. Characterized in that it comprises a sixth processing unit, a reverse processing unit for presenting the user's backlash through operations on objects in the virtual space, and a control unit for controlling the communication processing unit.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 역감 처리부는, 내부에 공간이 마련되는 케이스부, 상기 케이스부 내에 중심축을 중심으로 지지되는 권취릴, 상기 권취릴에 회동가능하도록 감겨지며 탄성을 가지는 판스프링, 상기 케이스부 내에서 길이방향으로의 이동이 가능한 스토퍼, 상기 스토퍼와 연결된 스토퍼 리미터를 이동하기 위한 동력을 부여하는 모터, 상기 권취릴의 일측에 마련되고, 상기 스토퍼의 일단을 수용 가능하게 마련되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the sensation processing unit, the case portion is provided with a space therein, a winding reel supported around a central axis in the case portion, wound to be rotatable on the winding reel, a spring having elasticity, A stopper capable of moving in the longitudinal direction within the case portion, a motor providing power for moving a stopper limiter connected to the stopper, a holder provided on one side of the winding reel, and a holder provided to accommodate one end of the stopper It characterized in that it comprises.
본 발명의 일실시예에 따른 역감 제어 방법은 상기 가상공간의 사물에 대한 물성, 사이즈, 공간좌표를 연산처리하는 단계, 글로브 센서를 통해 가상공간에서의 움직임에 대한 방향을 감지하고, 상기 연산처리한 가상 공간의 사물에 대한 정보를 기반으로 사용자에게 감각 및 역감을 제시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The inverse control method according to an embodiment of the present invention includes calculating and processing physical properties, sizes, and spatial coordinates of an object in the virtual space, detecting a direction of movement in the virtual space through a globe sensor, and processing the computation It is characterized by including the step of presenting a sense and a sense of opposition to the user based on the information about the object in a virtual space.
본 발명은 초실감 제공을 위한 확장현실 기반의 가상감각 멀티 모달리티 피드백 제공이 가능하여, 체험형 상품의 맞춤형 재현을 실시할 수 있는 역감 제어 장치 및 그 방법이 제공된다.The present invention is capable of providing virtual reality multi-modality feedback based on augmented reality for providing ultra-reality, and there is provided an inverse control device and method capable of performing custom reproduction of experience-type products.
본 발명은 가상공간에서 감각의 생성, 재현, 전달 기술을 통해 초실감 가상감각 자극 가상증강 기기의 실현을 위한 역감 제어 장치 및 그 방법이 제공 된다.The present invention provides an inverse control device and a method for realizing an ultra-realistic virtual sensory stimulation virtual augmentation device through a technology for generating, reproducing, and delivering a sense in a virtual space.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치를 나타내는 블록도.
도 2 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치의 글로브 센서를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 글로브 센서의 역감 처리부를 나타내는 도면.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 방법을 나타내는 순서도. 1 is a block diagram showing an inverse control device according to an embodiment of the present invention.
2 to 3 are views showing an inverse control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a globe sensor of the inverse control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a sensation processing unit of a globe sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a method for controlling inverse in accordance with an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치를 나타내는 블록도, 도 2 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치를 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 장치의 글로브 센서를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 글로브 센서의 역감 처리부를 나타내는 도면, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 역감 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram showing an inverse control device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 3 are views showing an inverse control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an inverse control device according to an embodiment of the present invention 5 is a view showing a glove sensor, FIG. 5 is a view showing a reverse sensor processing unit of a glove sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flow chart showing a method for controlling backgammon according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 역감 제어 장치(1000)는 가상공간의 사물에 대한 물성, 사이즈, 공간좌표를 연산 처리하는 가상콘텐츠 서버부(1100), 상기 가상콘텐츠 서버부(1000)와 센서를 통해 수신한 정보를 기반으로 사용자에게 역감을 제시하는 통신처리부(1200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 가상공간의 사물에 대한 정보를 디바이스(디스플레이부)를 통해 전달받으며 콘텐츠 내에서의 음향 재생 등과 함께 초실감 감각을 재생받고, 역감을 전달받을 수 있도록 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 2 to 3, a user can receive information about an object in a virtual space through a device (display unit) and reproduce a sense of super sense with sound reproduction in content, and receive backlash. Can be configured.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 통신처리부(1200)는 감각 및 모션을 인식하는 글로브 센서(1210)를 포함하고, 상기 글로브 센서(1210)는 관성 측정장치를 기반으로 하는 센서 처리부(1211), 상기 글로브 센서의 일단에 마련되어 감각을 제시하는 육감 처리부(1212), 가상공간의 사물에 대한 연산을 통해 사용자에게 역감을 제시하는 역감 처리부(1213) 및 상기 통신처리부의 제어를 수행하는 컨트롤부(1214)를 포함할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the
일례로, 헤드 마운트 디스플레이(Head mounted display) 등을 이용하여 가상콘텐츠 서버부(1100)를 통해 초실감 입체 콘텐츠를 제공받고, 상기 글로브 센서(1210)의 센서처리부(1211), 육감 처리부(1212) 및 역감 처리부(1213)를 통해 통각·압각·진동 피드백, 냉·온각 피드백, 바람 피드백, 습각 피드백을 포함하는 육감 피드백 및 역감 피드백을 전달 받을 수 있다.For example, a super-realistic stereoscopic content is provided through the virtual
상기 관성 측정장치(IMU 센서)를 기반으로 하는 센서 처리부(1211)는 손가락의 방향과 속도를 감지하여 통신처리부(1200)로 신호를 전달한다.The
상기 육감 처리부(1212)는 사용자에게 글로브 센서(1210)에 의한 육감 피드백을 전달하며, 이러한 육감 피드백은 햅틱 피드백 모듈에 의해 수행될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 햅틱 피드백은, 미세전류·저주파 센서 기반 통각 햅틱 피드백, 마이크로 열소자 어레이 냉온감각(냉·온각) 햅틱 피드백, 소형 팬소자 및 에어튜브 기반 바람 생성 햅틱 피드백, 마이크로 진동 모터기반 진동 햅틱 피드백, 압전(Piezo) 액추에어터를 이용한 진동 햅틱 피드백, 초음파 가습기 진동자 및 에어튜브 기반 습각(습기) 햅틱 피드백, 3축 및 2축 소형모터 엑추에이터 및 디스크 와이어 기반 압각 햅틱 피드백, 마이크로 진동모터, 압전센서 소자 어레이 진동 감각전달 압력 감지, 압력 센서 기반 포스 피드백 모듈에 의해 수행될 수 있다.The
상기 역감 처리부(1213)는 사용자에게 글로브 센서(1210)에 의한 역감 피드백을 전달한다.The
도 5a를 참고하면, 상기 역감 처리부(1213)는 내부에 공간이 마련되는 케이스부(1213a), 상기 케이스부(1213a) 내에 중심축을 중심으로 지지되는 권취릴(1213b), 상기 권취릴(1213b)에 회동가능하도록 감겨지며 탄성을 가지는 판스프링(1213c), 상기 케이스부(1213a) 내에서 길이방향으로의 이동이 가능한 스토퍼(1213d), 상기 스토퍼(1213d)와 연결된 스토퍼 리미터(1213e)를 이동하기 위한 동력을 부여하는 모터(1213f), 상기 권취릴(1213b)의 일측에 마련되고 상기 스토퍼의 일단을 수용 가능하게 마련되는 홀더(1213g)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the
보다 상세하게는, 상기 모터(1213f)를 통해 스토퍼 리미터(1213e)를 움직이면 상기 스토퍼 리미터(1213e)와 연결된 스토퍼(1213d)가 좌우로 움직이면서 판스프링(1213c)을 고정 또는 해제한다.More specifically, when the
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 판스프링(1213c)이 상기 스토퍼(1213d)에 의해 상기 홀더(1213g)에 고정될 경우 판스프링(1213c)의 움직임이 제한됨에 따라 손가락 상단에 위치한 판스프링(1213c)의 반발력에 의해 손가락의 굽힘 운동이 제한된다. 손가락의 굽힘 운동이 제한됨에 의해, 가상 공간에서 마치 사물을 잡은 듯한 역감을 제시할 수 있다.As shown in FIG. 5B, when the
또 다른 방법으로는, 상기 권취릴(1213b)에 소형 모터를 부착하여 역으로 감아 당겨지게 함으로써 역감을 제시할 수 있다.As another method, a small motor may be attached to the take-
또한, 상기 스토퍼 리미터(1213e)는 가반하중 용도에 따라서 다양한 형상으로 설계하여, 가상 공간에서 공과 같은 물체를 느낄 수 있도록 할 수 있다.In addition, the
도 6을 참고하면, 본 발명의 역감 제어 장치을 이용한 역감 제어 방법은 가상공간의 사물에 대한 물성, 사이즈, 공간좌표를 연산처리하는 단계 및 글로브 센서를 통해 가상공간에서의 움직임에 대한 방향을 감지하고, 상기 연산처리한 가상 공간의 사물에 대한 정보를 기반으로 사용자에게 감각 및 역감을 제시하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 6, the inverse control method using the inverse control device of the present invention calculates the physical property, size, and spatial coordinates of an object in a virtual space and detects a direction of movement in the virtual space through a globe sensor and And presenting a sense and a sense of inversion to the user based on the information on the object in the virtual space that has been processed.
이와 같은 방식으로, 초실감 제공을 위한 확장현실 기반의 가상감각 멀티 모달리티 피드백 제공이 가능하여, 체험형 상품의 맞춤형 재현을 실시할 수 있다.In this way, it is possible to provide virtual reality multi-modality feedback based on extended reality to provide ultra-reality, so that it is possible to perform customized reproduction of experience-type products.
이상과 같이 본 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although one embodiment of the present invention has been described by a limited embodiment and drawings, one embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is a general knowledge in the field to which the present invention pertains. Various modifications and variations can be made by those who have this description. Accordingly, one embodiment of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will be said to fall within the scope of the spirit of the present invention.
1000. 역감 제어 장치 1100. 가상콘텐츠 서버부
1200. 통신처리부 1210. 글로브 센서
1211. 센서 처리부 1212. 육감 처리부
1213. 역감 처리부 1213a. 케이스부
1213b. 권취릴 1213c. 판스프링
1213d. 스토퍼 1213e. 스토퍼 리미터
1213f. 모터 1213g. 홀더1000.
1200. Communication processing unit 1210. Globe sensor
1211.
1213.
1213b.
1213d.
1213f.
Claims (4)
상기 가상콘텐츠 서버부와 센서를 통해 수신한 정보를 기반으로 사용자에게 역감을 제시하는 통신처리부;를 포함하고,
상기 통신처리부는,
감각 및 모션을 인식하는 글로브 센서를 포함하고,
상기 글로브 센서는,
관성 측정장치를 기반으로 하는 센서 처리부;
상기 글로브 센서의 일단에 마련되어 감각을 제시하는 육감 처리부;
가상공간의 사물에 대한 연산을 통해 사용자에게 역감을 제시하는 역감 처리부; 및
상기 통신처리부의 제어를 수행하는 컨트롤부;를 포함하고,
상기 역감 처리부는,
내부에 공간이 마련되는 케이스부;
상기 케이스부 내에 중심축을 중심으로 지지되는 권취릴;
상기 권취릴에 회동가능하도록 감겨지며 탄성을 가지는 판스프링;
상기 케이스부 내에서 길이방향으로의 이동이 가능한 스토퍼;
상기 스토퍼와 연결된 스토퍼 리미터를 이동하기 위한 동력을 부여하는 모터; 및
상기 권취릴의 일측에 마련되고, 상기 스토퍼의 일단을 수용 가능하게 마련되는 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역감 제어 장치A virtual content server unit for calculating and processing physical properties, sizes, and spatial coordinates of objects in the virtual space; And
It includes; the virtual content server unit and a communication processing unit for presenting a backlash to the user based on the information received through the sensor;
The communication processing unit,
Includes a globe sensor that recognizes sensory and motion,
The glove sensor,
A sensor processing unit based on the inertial measurement device;
A sixth sense processing unit provided at one end of the globe sensor to present a sense;
An inverse processing unit that presents an inverse to a user through operations on objects in a virtual space; And
Includes; a control unit for performing control of the communication processing unit,
The inverse processing unit,
A case part in which a space is provided inside;
A winding reel supported around a central axis in the case portion;
A plate spring wound around the winding reel so as to be rotatable and having elasticity;
A stopper capable of moving in the longitudinal direction within the case portion;
A motor that provides power to move the stopper limiter connected to the stopper; And
It is provided on one side of the winding reel, a holder provided to accommodate one end of the stopper; reverse control device comprising a
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|---|---|---|---|---|
| WO2023219563A3 (en) * | 2022-05-13 | 2023-12-21 | National University Of Singapore | Force control module and wearable device comprising the same |
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2018
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