KR102169860B1

KR102169860B1 - 촉각 정보 제공 모듈

Info

Publication number: KR102169860B1
Application number: KR1020150141787A
Authority: KR
Inventors: 도승훈; 김형준
Original assignee: 주식회사 씨케이머티리얼즈랩
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2020-10-26
Also published as: KR20160013786A; KR20160013831A; KR101735471B1; KR102130614B1; KR20160013830A

Abstract

본 발명은 촉각 정보 제공 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50)은, 외부로부터 알림 정보를 수신하는 수신부(51); 알림 정보를 촉각 신호로 변환하는 제어부(52); 및 촉각 신호에 따라 사용자에게 촉각 정보를 전달하는 동작부(53)를 포함하고, 동작부(53)는, 자성 입자 및 매트릭스 소재로 구성된 촉각 전달부(1)를 포함하며, 촉각 전달부(1)는 외부 자기장에 의한 변형(10a~10d, 20a~20d)을 통해 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

촉각 정보 제공 모듈 {TACTILE INFORMATION SUPPLY MODULE}

본 발명은 촉각 정보 제공 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 외부에서 수신한 알림 정보를 촉각 신호로 변환하여, 자성 입자 및 매트릭스 소재로 구성된 촉각 전달부의 외부 자기장 인가에 따른 형상 변화로써 촉각 정보를 전달하는 촉각 정보 제공 모듈에 관한 것이다.

햅틱스(Haptics)는 촉감에 관한 기술로서, 구체적으로 전자기기의 사용자가 키보드, 마우스, 조이스틱, 및 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 기존에는 전자기기와 인간이 정보를 주고 받을 때 시각적인 전달이 주를 이루었으나, 최근 들어 더욱 구체적이고 실감나는 정보 전달을 위해 햅틱 기술이 주목 받고 있다.

일반적으로 햅틱 기술을 위한 액츄에이터(Actuator)로는 관성형 액츄에이터, 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 액츄에이터(Electro Active Polymer, EAP), 정전기력 액츄에이터 등이 사용된다. 관성형 액츄에이터는 모터가 회전할 때 발생하는 편심력으로 진동하는 편심 모터, 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액츄에이터(Linear Resonant Actuator, LRA)가 있다. 압전 액츄에이터는 빔(Beam) 형태나 디스크(Disk) 형태를 가지고, 전기장에 의해 순간적으로 크기나 모양이 변하는 압전 소자를 이용해 구동한다. 전기활성 폴리머 액츄에이터는 전기활성 폴리머 필름 위에 질량체를 붙여 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성한다. 정전기력 액츄에이터는 서로 다른 전하가 충전된 두 장의 유리면 사이에서 발생하는 인력과 동일한 종류의 전하가 충전될 때 발생하는 척력을 이용하여 구동한다.

그러나, 위와 같은 종래의 햅틱 기술은 단순한 진동을 전달하는 것에 불과하여, 감성적인 정보 또는 복잡한 문자 정보 등을 전달하기에는 한계가 있다. 따라서, 단순한 진동을 전달하는 것에서 나아가 더욱 감성적인 전달 및 더욱 복잡한 정보를 효과적으로 전달할 수 있는 촉각 정보 전달 구조 및 이를 적용한 장치에 대한 연구가 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 촉각 정보 제공 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 외부로부터 수신한, 알람(Alarm) 등의 단순한 신호뿐 아니라 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보를 적어도 하나의 셀 형태로 구성한 촉감부를 통해 촉각 정보로서 효과적으로 전달할 수 있는 촉각 정보 제공 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기의 목적은, 외부로부터 알림 정보를 수신하는 수신부; 상기 알림 정보를 촉각 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 촉각 신호에 따라 사용자에게 촉각 정보를 전달하는 동작부를 포함하고, 상기 동작부는, 자성 입자 및 매트릭스 소재로 구성된 촉각 전달부를 포함하며, 상기 촉각 전달부는 외부 자기장에 의한 변형을 통해 상기 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 모듈에 의해 달성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 외부로부터 수신한, 알람 등의 단순한 신호뿐 아니라 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보를 적어도 하나의 셀 형태로 구성한 촉감부를 통해 촉각 정보로서 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장에 따른 형상 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 전달부의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 셀을 포함하는 촉감부를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부 및 동작부의 구성을 나타내는 사시도 및 측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부의 동작 과정을 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작부의 동작 과정을 나타내는 도면이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈을 적용한 예를 나타내는 도면이다.

실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50)을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은 수신부(51), 제어부(52) 및 동작부(53)를 포함할 수 있다. 촉각 정보 제공 모듈(50)은 그 자체로 사용되거나, 기존의 장치, 예를 들어 스마트 폰과 같은 이동통신 단말기, 스마트 워치(smart watch)와 같은 웨어러블 장치(wearable device), 팔찌 등에 부착하여 사용할 수 있다.

수신부(51)는 외부로부터 알림 정보를 수신할 수 있으며, 공지의 데이터 수신 장치를 제한없이 사용할 수 있다. 알림 정보는 유무선 통신망을 통해 전달될 수 있는, 문자, 도형, 기호 등의 이미지(image) 정보뿐만 아니라, 단순한 경고, 알람(alarm), 안내 등의 정보까지 포함하는 의미로 이해되어야 한다.

제어부(52)는 수신부(51)가 수신한 알림 정보를 촉각 신호로 변환할 수 있다. 촉각 신호는 동작부(53)의 각 구성을 제어할 수 있는 제어 신호로서, 후술할 촉감부(100)의 복수의 셀(110)에 각각 자기장을 인가/해제하기 위한 제어 신호로 이해되어야 한다.

동작부(53)는 제어부(52)의 촉각 신호에 따라서 사용자에게 촉각 정보를 제공할 수 있다. 여기서 촉각 정보는, 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 기울어짐, 간지럽힘 등의 촉감뿐만 아니라, 촉감을 통해 전해지는 감성, 감정 등[예를 들어, "♡" 형태의 촉감을 통해 "사랑해"의 감정을 전달하거나, "ㅠㅠ" 형태의 촉감을 통해 "슬프다"의 감정을 전달하는 등]까지 포함하는 의미로 이해되어야 한다.

동작부(53)는 촉각 정보 제공 모듈(50)의 표면에 장착되어 사용자에게 직접적으로 촉각 정보를 제공할 수 있고, 촉각 정보 제공 모듈(50)의 내부에 장착되어 사용자에게 간접적으로 진동, 두드림 등의 촉각 정보를 제공할 수도 있다. 도 1에는 동작부(53)가 사용자의 손목 등에 두를 수 있는 시계 형상을 가지고, 사용자와 접촉하는 시계 밴드의 내주면을 통해 촉각 정보를 제공할 수 있는 구성이 도시되어 있다. 물론, 동작부(53)는 시계 밴드의 내주면 전체에 장착될 수도 있고, 내주면의 일부에만 장착될 수도 있다. 이 외에도, 사용자와 일부가 접촉하여 촉각 정보를 제공할 수 있는 목적의 범위내라면 그 형상에 있어서 제한은 없다. 예를 들어, 촉각 정보 제공 모듈(50)은 밴드뿐만 아니라 팔찌, 반지, 링, 장신구, 의류 등과 같은 형태로 제조되어, 사용자와 일부가 접촉하는 부분에서 촉각 정보를 제공할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50', 50")을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 촉각 정보 제공 모듈(50')은 복수의 동작부(53: 53a-53d, 53e-53h)를 포함할 수 있다. 각각의 동작부(53a-53d, 53e-53h)는 각각 다른 위치에 장착될 수 있다. 예를 들어, 손목에 차는 밴드 형태의 촉각 정보 제공 모듈(50')에서 하나의 동작부(53)는 손목 위에, 다른 하나의 동작부(53)는 손목 아래에, 나머지 하나의 동작부(53)는 손목 옆에 접촉하여 촉각 정보를 제공할 수 있다.

또한, 동작부(53a-53d, 53e-53h)는 각각 다른 종류[예를 들어, 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 기울어짐, 간지럽힘 등]의 촉각 정보를 전달할 수 있다.

도 2의 (a)에 도시된, 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50')은, 각각의 동작부(53a, 53b, 53c, 53d)가 각각 다른 형태[예를 들어, 사각형, 삼각형, 원형 등]를 가져 촉각 정보를 다양한 형태로 전달할 수 있다.

도 2의 (b)에 도시된, 다른 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50")은 각각의 동작부(53e, 53f, 53g, 53h)가 알림 정보를 보낸 사람, 또는 그룹에 대응하게 동작할 수 있다. 예를 들어, 동작부(53e)는 아버지, 동작부(53f)는 어머니, 동작부(53g)는 애인, 동작부(53h)는 친구에 대응시킴에 따라 해당 사람 또는 그룹에서 알림 정보를 보냈을 경우에 이에 대응하는 동작부(53e, 53f, 53g, 53h)에서만 촉각 정보를 전달할 수도 있다.

또한, 전화가 왔을 경우에는 동작부(53e), 문자가 왔을 경우에는 동작부(53f), E-mail이 왔을 경우에는(53g), 특정 시간을 알릴 경우에는(53h)에서 촉각 정보를 전달하도록 설정할 수 있다. 이 외에도 각각의 동작부(53: 53a-53d, 53e-53h)가 특정 기능에 대응하도록 다양하게 설정할 수 있을 것이다.

한편, 촉각 정보 제공 모듈(50)이 웨어러블 장치, 이동통신 단말기 등에 결합됨이 없이, 독자적으로 사용될 경우에는 수신부(51), 제어부(52) 및 동작부(53)에 전력을 공급하는 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)이 촉각 정보를 전달하는 구조에 대해서 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장에 따른 형상 변화를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 촉각 전달부(1)는 자성 입자, 예를 들면, 나노 또는 마이크론 크기의 철, 코발트, 니켈 또는 페라이트 입자 등과 매트릭스(Matrix) 소재, 예를 들면, 고무 또는 기타 폴리머 소재 등으로 구성될 수 있다.

또한, 촉각 전달부(1)는 미세돌기 형상(10)[도 4 참조], 내부가 비어있는 원통 형상(20)[도 5 참조], 다면체 형상, 돔(Dome) 형상, 판(plate) 형상(30)[도 9 참조], 판스프링 형상, 시소(seesaw) 형상[도 10 참조] 또는 터널 형상(40)[도 11 참조] 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 촉각 전달부(1)는 촉각 정보를 전달하기 위해 자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE) 재질로 구성될 수 있다. 자기유변탄성체는 외부 자기장에 반응할 수 있는 입자를 포함하는 탄성체 소재로서, 탄성체 소재 내에 외부 자기장에 의해 자화될 수 있는 철(Fe) 등과 같은 자성입자(Magnetic Particle)를 포함하고 있으므로 외부 자기장의 인가에 의해 그 강성(Stiffness), 인장 강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation) 등의 특성이 변화될 수 있다.

촉각 전달부(1)는 외부 자기장의 영향에 따라서 각각 다른 형상을 나타낼 수 있다.

도 3의 (a)를 참조하면, 복수의 촉각 전달부(1)가 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우(Off State), 다시 말해, 후술할 자기장 생성부(200)의 코일 유닛(210)[도 7 참조]에 의한 자기장이 형성되지 않은 경우에, 복수의 촉각 전달부(1)는 제1 형상(10a, 20a)[도 4 및 도 5 참조]를 나타낼 수 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 복수의 촉각 전달부(1)의 일부가 외부 자기장의 영향을 받는 경우(Local On State), 다시 말해, 후술할 자기장 생성부(200)의 코일 유닛(210)[도 7 참조]에 의한 자기장이 형성된 경우에, 복수의 촉각 전달부(1)의 일부는 제2 형상(10b, 20b)[도 4 및 도 5 참조]을 나타낼 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 전달부의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 촉각 전달부(1)는 미세돌기(10) 형상을 가질 수 있다. 미세돌기(10) 형상은 촉각 정보를 세밀하고 감성적으로 전달하기 위해, 양털 등과 유사하도록 약 25㎛ 이하, 또는 인체의 털 등과 유사하도록 약 100㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.

도 4의 (a)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에 미세돌기(10)는 약간 기울어진 형상[또는, 제1 형상(10a)]을 유지할 수 있다. 물론, 기울어짐 없이 수직으로 세워진 미세돌기 형상을 가져도 무방하다. 이어서, 도 4의 (b)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받는 경우에 미세돌기(10)는 더 기울어지거나, 심지어 눕는 형상[또는, 제2 형상(10b)]을 유지할 수 있다. 이어서, 도 4의 (c) 및 도 4의 (d)와 같이, 자기장의 인가가 해제되어 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에, 미세돌기(10)는 제2 형상(10b)에서 제1 형상(10a)으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 미세돌기(10c, 10d)에 의해 스치거나 간지럽히는 듯한 촉각 정보가 전달될 수 있는 것이다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 촉각 전달부(1)는 내부가 비어있는 원통(20), 돔(Dome) 또는 다면체(20')[도 6의 (b) 참조] 형상을 가질 수 있다. 도 5의 (a)는 원통(20) 형상의 촉각 전달부(1)의 사시도, 도 5의 (b)는 원통(20) 형상의 촉각 전달부(1)의 측단면도이다.

외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에, 내부가 비어있는 원통(20)은 ①과 같이 상부면(21)이 편평한 형상[또는, 제1 형상(20a)]를 나타낼 수 있다. 이어서, 외부 자기장의 영향을 받는 경우에, 원통(21)은 ②와 같이 상부면(21)이 비어있는 내부 공간으로 오목하게 들어가는 형상[또는, 제2 형상(20b)]를 나타낼 수 있다. 이어서, 자기장의 인가가 해제되어 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에는, ③ 및 ④와 같이 제2 형상(20b)에서 제1 형상(20a)으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 상부면이 왕복 운동(20c, 20d) 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 원통(20c, 20d)에 의해 두드리는 듯한 촉각 정보가 전달될 수 있는 것이다.

촉각 전달부(1)에서 자기장 생성부(200)[도 7 참조]에 의해 형성되는 자기장/전기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 어느 하나를 제어함에 따라, 제1 형상(10a, 20a)에서 제2 형상(10b, 20b)으로의 변형되는 세기(크기), 방향 또는 주파수 중 적어도 어느 하나를 제어할 수도 있다. 일 예로, 더 강한 자기장을 인가하면, 미세돌기(10)의 기울어진 정도가 커지고, 원통(20) 상부면(21)의 오목하게 들어가는 정도가 커질 것이므로, 더 강하게 촉각 정보가 전달될 수 있다. 또한, 일 예로, 자기장의 주파수를 변화시키면, 미세돌기(10) 또는 원통(20)의 제1 형상(10a, 20a), 제2 형상(10b, 20b) 및 다시 제1 형상(10a, 20a)으로의 변화 속도가 변화하므로, 다양한 느낌의 촉각 정보가 전달될 수 있다.

도 6을 참조하면, 촉각 전달부(1)는 미세돌기(10) 또는 내부가 비어 있는 원통(20), 돔(Dome) 또는 다면체(20') 형상 외에도 여러 가지 형상을 나타낼 수 있다.

(1) 도 6의 (a)는 내부가 비어 있는 원통(20), (2) 도 6의 (b)는 내부가 비어 있는 육면체(20')[또는, 다면체(20')], (3) 도 6의 (c)는 미세 홀(micro hole; 25)이 상부면에 형성되고 내부가 비어 있는 원통(20)으로, 상부면이 왕복 운동(20c, 20d)하는 과정에서 공기가 미세 홀(25)을 통해 원활하게 출입할 수 있도록 하여 촉각 전달부(1)의 내구성을 증가시킬 수 있는 구성이며, (4) 도 6의 (d)는 미세돌기(10)와 내부가 비어 있는 원통(20)을 혼합한 형상, (5) 도 6의 (e)는 도 6의 (d)의 형상에 더하여 복수의 미세 홀(25)을 원통(20) 상부면에 형성한 형상, (6) 도 6의 (f)는 도 5의 (c)의 미세 홀(25)이 복수 개 형성된 형상, (7) 도 6의 (g)는 내부가 비어 있는 원통(20)의 상부면 상에 다양한 구조체(26)[예를 들어, 원통(20)보다 더 작고 내부가 비어 있는 원통]가 결합된 형상, (8) 도 6의 (h)는 내부가 비어 있는 원통(20)의 상부면에 돔(Dome) 형태의 엠보싱 구조(27)가 형성된 형상을 나타낸다.

위와 같이, 본 발명은 촉각 전달부(1)의 형상을 여러 가지로 구성함에 따라, 스침, 간지럽힘, 두드림 등의 다양한 촉각 정보를 복합적으로 전달할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부(53)의 구성을 나타내는 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 셀(110)을 포함하는 촉감부(100)를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부(53)는, 촉감부(100) 및 자기장 생성부(200)를 포함하며, 촉감부(100)에는 적어도 하나의 촉각 전달부(1)가 설치된 것을 특징으로 한다.

촉감부(100)는 실제로 촉각 정보 제공 모듈(50)의 사용자와 접촉하여 촉각 정보를 전달하는 부분이다. 촉감부(100)는 적어도 하나의 셀(Cell; 110)을 포함할 수 있다. 셀(110)의 크기는 촉감부(100)의 크기, 제공하고자 하는 촉각 정보의 해상도(resolution)를 고려하여 적절히 설정될 수 있다.

셀(110)은 적어도 하나의 촉각 전달부(1)를 포함할 수 있다. 셀(110)은 한가지 종류 또는 두 가지 종류 이상의 촉각 전달부(1)를 포함할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 동작부(53')와 같이 각각의 셀(110)이 여러 가지 종류의 촉각 전달부(1), 예를 들어 미세돌기(10), 내부가 빈 원통(20) 등으로 구성될 수도 있다.

자기장 생성부(200)는 자기장을 형성할 수 있으며, 적어도 하나의 코일 유닛(210)을 포함할 수 있다. 자기장 생성부(200)는 촉감부(100)의 하부에 배치되어, 각각의 코일 유닛(210)[또는, 코일 유닛(210)을 포함하는 셀(110')]이 촉감부(100)의 각각의 셀(110)에 대응하도록 함이 바람직하다. 다만, 각각의 코일 유닛(210)이 대응하는 각각의 셀(110)에 자기장을 인가할 수 있는 목적의 범위 내라면, 자기장 생성부(200)가 촉감부(100)의 하부에 위치하지 않고 다른 곳에 위치할 수도 있다.

하나의 코일 유닛(210)에 의해 자기장이 발생함에 따라 그 코일 유닛(210)에 대응하는 셀(110)에 설치된 촉각 전달부(1)는 제1 형상(10a, 20a)에서 제2 형상(10b, 20b)으로 변화될 수 있다. 상기 코일 유닛(210)에 의한 자기장이 소멸하는 경우에는, 그 코일 유닛(210)에 대응하는 셀(110)에 설치된 상기 촉각 전달부(1)가 제2 형상(10b, 20b)에서 제1 형상(10a, 20a)으로 회귀함은 물론이다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부 및 동작부의 구성을 나타내는 사시도 및 측면도이다.

도 9를 참조하면, 촉감부(100)는 판(Plate) 형상의 촉각 전달부(1: 30)와 촉각 전달부(30)의 양측면에 일체로 형성되며 곡면 형태를 가지는 지지체(31)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 10을 참조하면, 촉감부(100)는 판 형상의 촉각 전달부(1: 30)와 촉각 전달부(30)의 양측면에 일체로 형성되며 물결 형태를 가지는 지지체(32)를 포함할 수 있다.

여기서, 지지체(31, 32)는, 촉각 전달부(1: 30)와 자기장 생성부(200) 사이에 더 구비되어 촉각 전달부(1)의 동작 공간이 확보될 수 있는 구성으로 이해될 수 있다. 또한, 지지체(31, 32)는 자기유변탄성체 일 수 있다.

복수의 촉각 전달부(1: 30)와 지지체(31, 32)는 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체(130) 상부에 배치될 수 있다. 자기장 생성부(200)의 코일 유닛(210)은 단층 또는 복층(211, 212)으로 형성될 수 있다.

도 9의 (b)를 참조하면, 자기장 생성부(200)에서 발생된 자기장에 의해 촉각 전달부(30) 및 지지체(31)가 상하로 움직이며, 형상 변화[제1 형상 및 제2 형상]를 하는 왕복 운동을 수행한다. 이러한 형상 변화로 하나의 셀 또는 셀 전체가 움직일 수 있으며, 그에 따라 사용자에게 두드림과 같은 촉감을 제공할 수 있다. 여기서, 촉각 전달부(1)는 판 형상 이외에 판 스프링 형태로 복수의 판이 겹쳐있는 형태가 적용될 수 있다.

도 10의 (b)를 참조하면, 자기장 생성부(200)에서 발생된 자기장에 의해 자기유변 탄성체로 형성된 지지체(32)가 형상 변화하며, 시소(seesaw)와 같이 촉각 전달부(1)의 일단이 자기장 생성부(200)의 중앙 방향으로 기울어 지며[제2 형상], 자기장 생성부(200)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태[제1 형상]로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 진동, 때림, 두드림, 또는 기울어짐 등과 같은 다양한 촉감을 전달할 수 있다.

도 11을 참조하면, 촉감부(100)는 터널 형상을 가지고 내부에 타원형의 공간을 형성하는 촉각 전달부(1: 40)를 포함한다. 자기장 생성부(200)에 의해 자기장이 발생하면, 자기유변 탄성체로 형성된 촉각 전달부(1)가 형상 변화하며, 촉각 전달부(1)의 일단이 자기장 생성부(200)의 중앙 방향으로 이동하며[제2 형상], 자기장 생성부(200)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태[제1 형상]로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 꼬집거나 조이는 듯한 다양한 촉감을 전달할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부(53)의 동작 과정을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 12의 (a)를 참조하면, 촉감부(100) 상의 셀 A1~C3에는 자기장을 인가하지 않은 상태이다. 따라서, 촉감부(100) 상의 모든 미세돌기(10)는 제1 형상(10a)을 유지할 수 있다.

이어서, 도 12의 (b)를 참조하면, 촉감부(100) 상의 셀 A1~C3에 자기장을 인가하여, 촉감부(100) 상의 모든 미세돌기(10)는 제2 형상(10b)을 유지할 수 있다.

이어서, 도 12의 (c)를 참조하면, 셀 A1에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에만 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A1 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다.

이어서, 도 12의 (d)를 참조하면, 셀 A2에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에도 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A2 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 셀 A1 상의 미세돌기(10)는 셀 A2 상의 미세돌기(10)에 비해서는 왕복 운동되는 크기가 약해질 수 있다.

이어서, 도 12의 (e)를 참조하면, 셀 A3에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에도 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A3 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 셀 A2 상의 미세돌기(10)는 셀 A3 상의 미세돌기(10)에 비해서는 왕복 운동되는 크기가 약해질 수 있다. 동시에, 셀 A1에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에 다시 자기장을 인가하여, 셀 A1 상의 미세돌기(10)가 제2 형상(10b)을 유지하도록 할 수 있다.

이처럼 순차적으로, 셀 A1에서 C3까지 자기장을 인가하고 해제하면, 셀 A1에서 C3 상의 미세돌기(10)는 제1 형상(10a), 제2 형상(10b), 제2 형상(10b)에서 제1 형상(10a)으로 회귀하면서 왕복 운동(10c, 10d)하는 과정을 거쳐, 촉각 정보 제공 모듈(50)의 사용자에게 셀 A1에서 C3로 순차적으로 이동하는 촉각 정보를 제공할 수 있다

도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작부(53)의 동작 과정을 나타내는 도면이다. 도 13 및 도 14은 문자 "도"를 촉각 정보로 제공하기 위한 제어부(52) 및 동작부(53)의 동작 과정을 나타내며, 도 15는 기호 "♡"를 촉각 정보로 제공하기 위한 제어부(52) 및 동작부(53)의 동작 과정을 나타낸다.

본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은 외부로부터 수신된 알림 정보(문자 형태)를 촉각 정보로 변환하여 제공할 수 있다. 셀 A1에서 E5까지 5 X 5로 배치된 복수의 셀(110)을 가지는 촉감부(100)를 상정하여 설명한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 외부로부터 문자 형태 "도"의 알림 정보를 수신부(51)가 수신하면, 제어부(52)는 이를 촉각 신호(제어 신호)로 변환할 수 있다. 촉각 신호는 촉감부(100)의 복수의 셀(110)을 제어하기 위한 신호이다. 문자 "도"에 대응하는 촉각 신호는 셀 A2, A3, A4, B2, C2, C3, C4, D3, E2, E3, E4의 제어 신호이다[도 13의 (a)].

제어부(52)는 셀 A2, A3, A4, B2, C2, C3, C4, D3, E2, E3, E4에 상호 대응되는 코일 유닛(210)에 동시에 자기장을 인가/해제하여 셀 A2, A3, A4, B2, C2, C3, C4, D3, E2, E3, E4 상의 촉각 전달부(1)들이 동시에 형상 변화 및 왕복 운동(10a~10d, 20a~20d)하도록 할 수 있다. 따라서, 촉각 정보 제공 모듈(50)은 사용자에게 문자 "도"를 점자와 유사하게 촉감 정보로 제공할 수 있다.

또는, 도 13의 (b) 및 도 14에 도시된 바와 같이, 순차적으로, 셀 A2 -> A3 -> A4 -> A3 -> A2 -> B2 -> C2 -> C3 -> C4 -> C3 ->D3 -> E3 -> E2 -> E3 ->E4까지 자기장을 인가하고 해제하면, 상기 셀 상의 촉각 전달부(1)는 순차적으로 제1 형상(10a, 20a), 제2 형상(10b, 20b), 제2 형상(10b, 20b)에서 제1 형상(10a, 20a)으로 회귀하면서 왕복 운동(10c, 10d; 20c, 20d)하는 과정을 거쳐, 촉각 정보 제공 모듈(50)의 사용자에게 문자 "도"를 마치 손 글씨로 써서 전달하는 듯하게 촉각 정보로 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은 외부로부터 수신된 알림 정보(기호 형태)를 촉각 정보로 변환하여 제공할 수 있다. 셀 A1에서 E5까지 5 X 5로 배치된 복수의 셀(110)을 가지는 촉감부(100)를 상정하여 설명한다.

도 15를 참조하면, 외부로부터 기호 형태 "♡"의 알림 정보를 수신부(51)가 수신할 수 있다. 송신자는 "♡"의 알림 정보를, 기호 "♡"를 직접 입력하거나 "하트" 또는 "사랑해"와 같이 기호 "♡"를 암시할 수 있는 문자를 입력하여 송신할 수 있다. 상기 알림 정보를 제어부(52)는 기호 "♡" 형태의 촉각 신호(제어 신호)로 변환할 수 있다. 기호 "♡"에 대응하는 촉각 신호는 셀 A2, A4, B1, B3, B5, C1, C5, D2, D4, E3의 제어 신호이다[도 15의 (a)]. 다시 말해, 송신자가 기호 "♡"를 직접 입력하지 않더라도, "하트" 또는 "사랑해"를 입력(외부로부터 알림 정보)하고, "하트" 또는 "사랑해"가 제어부(52)에 미리 등록되어 있는 알림 정보와 동일하면, 제어부(52)에서 기호 "♡" 형태의 촉각 신호(제어 신호)로 변환하여 촉각 정보를 제공할 수 있는 것이다.

제어부(52)는 셀 A2, A4, B1, B3, B5, C1, C5, D2, D4, E3에 상호 대응되는 코일 유닛(210)에 동시에 자기장을 인가/해제하여 셀 A2, A4, B1, B3, B5, C1, C5, D2, D4, E3 상의 촉각 전달부(1)들이 동시에 형상 변화 및 왕복 운동(10a~10d, 20a~20d)하도록 할 수 있다. 따라서, 촉각 정보 제공 모듈(50)은 사용자에게 기호 "♡"를 점자와 유사하게 촉감 정보로 제공할 수 있다.

또는, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 순차적으로, 셀 B3 -> A2 -> B5 -> C5 -> D4 -> E3 -> D2 ->C1 -> B1 -> A2까지 자기장을 인가하고 해제하면, 상기 셀 상의 촉각 전달부(1)는 순차적으로 제1 형상(10a, 20a), 제2 형상(10b, 20b), 제2 형상(10b, 20b)에서 제1 형상(10a, 20a)으로 회귀하면서 왕복 운동(10c, 10d; 20c, 20d)하는 과정을 거쳐, 촉각 정보 제공 모듈(50)의 사용자에게 문자 기호 "♡"를 마치 손 글씨로 써서 전달하는 듯하게 촉각 정보로 제공할 수 있다.

이 외에도, 독립적인 앱(App)과 연동하여, 실시간으로 펜으로 그리는 모양을 알림 정보로 수신하여 동일하게 촉각 정보로 구현함에 따라 더욱 복잡한 촉각 정보를 효과적으로 전달할 수 있다.

도 16 내지 도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 모듈(50)을 적용한 예를 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 촉각 정보 제공 모듈(50)을 스마트 워치(smart watch)와 같은 웨어러블 장치(60), 이동통신 단말기 등에 결합할 수 있다. 도 16에는 웨어러블 장치(60)의 밴드(65)의 곡률과 비슷한 곡률을 가지는 촉각 정보 제공 모듈(50')이 도시되어 있다. 촉각 정보 제공 모듈(50')은 본체(61)의 후면에 결합되어 촉각 전달부(1)가 사용자와 접촉할 수 있다. 촉각 정보 제공 모듈(50')은 웨어러블 장치(60)에 일체화되어 결합될 수도 있고, 단자 형태의 수신부(51)가 구비되어 단자를 통해 웨어러블 장치(60)에 결합될 수도 있다. 도 16에는 수신부(51'), 제어부(52'), 동작부(53')가 순차적으로 결합하여 촉각 정보 제공 모듈(50')을 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 구성이 분리되어 웨어러블 장치(60)에 결합될 수 있음은 물론이다.

도 17에는 도 16의 촉각 정보 제공 모듈(50)을 사용하여 커플이 촉각 정보를 주고 받는 예가 도시되어 있다. 남자가 웨어러블 장치(60), 또는 이동통신 단말기의 앱을 통해 "♡"를 입력하면, 여자의 웨어러블 장치(60)에 포함된 수신부(51)에서 기호 형태 "♡"의 알림 정보를 수신하고, 제어부(52)에서 이를 촉각 신호(제어 신호)로 변환하여 "♡"를 점자, 손글씨, 진동 등과 같은 촉각 정보(촉감)로 전달할 수 있다. 여자(수신자)는 웨어러블 장치(60)를 직접적으로 구동하기 어려운 상황, 예를 들어, 혼잡한 대중교통 안이나, 운동 중이라고 하더라도 남자(송신자)가 보낸 알림 정보를 곧바로 제공받을 수 있어 편리한 이점이 있다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은 시각 장애인을 위해 사용될 수 있다. 문자나 전화를 수신하면, 손글씨, 점자 등의 형태로 촉각 정보를 제공받을 수 있다. 또한, 시각 장애인이 길가를 다닐 때, 길 안내 앱과 연동하여, 직진, 좌회전, 우회전, 횡단보도 진입 등의 안내 신호(S)를 제공 받을 수 있다. 이때, 복수의 동작부(53)의 각각에 신호를 대응하면 유용할 것이다. 이 외에도, 위험 신호(S), 경고 신호(S) 등을 강한 진동 등을 통해 촉각 정보로 제공받을 수 있다.

종래의 시각 장애인용 문자 정보 전달 장치는, 무겁고 크기가 크고, 점자 정보만을 전달하며, 정보 인식 또는 작동을 위해 사용자가 장치에 소정의 터치를 행해야 하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은 자성 입자 및 매트릭스 소재 기반이라, 가볍고 유연성을 가지고 있어, 플렉서블(flexible) 기기화 또는 웨어러블 기기화가 가능하고, 점자뿐 아니라 손글씨와 같은 다양한 문자, 도형 등의 정보 전달이 가능하며, 사용자의 터치가 없어도 실시간으로 외부 정보를 촉각 정보로 인식할 수 있는 이점이 있다.

상기 예 외에도, 본 발명의 촉각 정보 제공 모듈(50)은, IT 분야에서 모바일 기기, 터치 스크린, 온라인 게임 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇, 점자 책 등에 적용될 수 있다.

한편, 본 명세서는 촉각 전달부(1)로서 자성입자(2)를 포함하는 소재, 대표적으로 자기유변탄성체를 상정하여 설명하였으나, 촉각 전달부(1)는 전기유변탄성체(Electro-Rheological Elastomer, ERE) 재질을 사용하고, 자기장 생성부(200) 대신 전기장 생성부를 통해 외부 전기장을 인가함으로써 동일하게 구현이 가능함을 밝혀둔다. 전기유변탄성체는 탄성체 소재 내에 분극, 압전 특성을 가지는 입자를 포함하고 있으므로 외부 전기장의 인가에 의해 그 강성 등의 특성이 변화될 수 있으며, 이는 자기유변탄성체와 유사하다.

전기장 생성부(미도시)는 전기장을 형성할 수 있으며, 적어도 하나의 전극 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 전기장 생성부(미도시)는 촉감부(100)의 하부에 배치되어, 각각의 전극 유닛(미도시)이 촉감부(100)의 각각의 셀(110)에 대응될 수 있다. 또는, 촉감부(100)의 하부에 하부 전극(미도시)을 배치하고, 촉감부(100)의 상부 또는 표면에 상부 전극(미도시), 전극 패턴이 형성된 필름 등을 형성할 수도 있다. 이 외에도, 각각의 전극 유닛(미도시)이 대응하는 각각의 셀(110)에 전기장을 인가할 수 있는 목적의 범위 내라면, 전기장 생성부(미도시)의 위치는 다양하게 설정할 수 있다.

위와 같이, 본 발명은, 다양한 촉각 전달부(1)를 통해 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은, 외부로부터 수신한, 알람 등의 단순한 진동과 같은 신호뿐 아니라, 각 셀(110)에 대응되는 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보 등을 셀(110) 형태로 구성한 촉감부(100)를 통해 촉각 정보로서 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 피부와 접촉하는 부위에 문자 정보 등을 제공할 수 있어 보안이 필요한 비밀 정보도 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

1, 10, 20, 30, 40: 촉각 전달부
50: 촉각 정보 제공 모듈
51: 수신부
52: 제어부
53: 동작부
60: 웨어러블 장치
100: 촉감부
110: 셀
200: 자기장 생성부
210: 코일 유닛

Claims

알림 정보를 수신하는 단계;
상기 알림 정보를 촉각 신호로 변환하는 단계; 및
상기 촉각 신호에 따라 촉각 정보를 전달하도록 동작부를 작동시키는 단계
를 포함하고,
상기 동작부는, 전기유변탄성체(Electro-Rheological Elastomer, ERE)로 구성되는 촉각 전달부;
상기 촉각 전달부의 양측을 지지하고, 상기 촉각 전달부의 동작 공간을 제공하는 지지체를 포함하는 촉감부; 및
상기 촉감부에 전기장을 인가하는 전기장 생성부
를 포함하며,
상기 촉각 전달부는 상기 전기장 생성부에서 인가하는 전기장에 의한 변형을 통해, 진동, 때림, 누름, 두드림 중 적어도 하나의 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 촉감부 상에는 적어도 하나의 상기 촉각 전달부가 연결된 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제3항에 있어서,
상기 촉감부는 적어도 하나의 셀을 포함하고,
상기 전기장 생성부는 상기 촉감부의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제4항에 있어서,
상기 전기장 생성부는 상기 셀에 대응하는 적어도 하나의 전극 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제3항에 있어서,
상기 촉각 전달부는, 전기장에 영향을 받지 않을 때에는 제1 형상을 유지하고, 전기장에 영향을 받을 때에는 제2 형상을 유지하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제6항에 있어서,
상기 전기장 생성부에 의해 형성되는 전기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1 형상에서 상기 제2 형상으로의 변형의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
삭제
제6항에 있어서,
상기 촉각 전달부가 상기 제2 형상에서 상기 제1 형상으로 회귀하면서 탄성력에 의한 왕복 운동으로 상기 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제4항에 있어서,
상기 알림 정보는 문자, 도형, 기호, 경고, 알람(alarm) 또는 안내를 포함하고,
상기 촉각 신호에 따라, 상기 동작부에서 각각의 상기 셀에 순차적으로 또는 동시에 전기장의 인가 및 전기장의 인가를 해제하여 상기 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
제1항에 있어서,
복수의 상기 동작부를 포함하며,
복수의 상기 동작부는 각각 다른 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 방법.
삭제
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