KR102214417B1 - 레이다-기반의 힘 감지 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 레이더-기반 힘-감지를 사용하는 기술과 디바이스를 설명한다. 이러한 기술과 디바이스를 사용하면 광범위한 힘을 측정할 수 있다. 또한 레이더-기반 힘-감지 기능을 통해 이들 힘들이 디바이스를 사용, 제어 및 상호작용하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 레이다-기반의 힘 감지(forece sensing)에 관한 발명이다.
힘 센서(force sensor)는 로봇, 중량 저울, 개발 및 제조 공정, 안전성 시험, 성능 시험 등을 포함하는 다양한 디바이스들 및 산업 분야에서 사용된다. 많은 경우에 있어서, 장기(long-term) 신뢰성 및 높은 감도를 제공하는 힘 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
선행 기술의 문헌 번호들
미국 특허출원공개번호 US2007/0051591 A1
미국 특허출원공개번호 US2016/0378255 A1
선행 기술의 문헌 번호들
미국 특허출원공개번호 US2007/0051591 A1
미국 특허출원공개번호 US2016/0378255 A1
일반적으로, 종래의 힘 센서들은 동작 환경 및 측정될 힘의 유형에 기초하여 선택된다. 이는 서로 다른 정격 용량들(rated capacities)(예를 들어, 최대 측정가능한 힘) 및 온도, 습도, 압력, 전력 변화 및 무선 주파수 간섭을 포함하는 환경 의존성을 갖는 다양한 서로 다른 힘 센서들을 야기한다.
또한, 이러한 종래의 힘 센서들은 구조물과 동일한 힘을 경험하기 위해 구조물에 물리적으로 접속된다. 이는 종래의 힘 센서의 설치를 어렵게 할 수 있으며 특히, 특히 넓은 지역에 걸쳐서 또는 작은 구조물들 내에서 힘을 측정할 때에 더욱 그러하다. 또한, 종래의 힘 센서는 기본 축(principal axis)을 따라 힘을 측정하는 것으로 제한되며, 이는 가해진 전체 힘의 방향과 일치하지 않을 수도 있다. 따라서, 서로 다른 힘 방향들을 측정하기 위해서는 다수의 힘 센서들이 필요할 수 있으며, 이는 힘 감지 시스템의 사이즈 및 복잡도를 증가시킨다.
본 명세서는 레이더-기반의 힘 감지를 위한 기술들 및 시스템들을 서술한다. 이러한 기술들 및 디바이스들은 반사 표면에 가해지는 힘을 정확하게 특징화할 수 있다. 레이더-기반 힘 감지는 다양한 동작 환경들에서 크기와 방향이 변화하는 다양한 힘들을 측정할 수 있습니다. 이들 특징화는 컴퓨팅 디바이스에 힘 데이터를 제공하는데 사용될 수 있다. 일부 양상들에서, 힘 데이터는 컴퓨팅 디바이스를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 요약은 레이더-기반 힘 감지에 관한 간략화된 개념들을 도입하기 위해 제공되며, 레이더-기반 힘 감지는 발명의 상세한 설명 부분에서 상술될 것이다. 본 요약은 청구되는 본 발명의 주제의 핵심 피처들을 식별하도록 의도된 것이 아니며, 본 발명의 청구범위를 결정하는데 사용되도록 의도된 것도 아니다.
레이더-기반 힘 감지를 위한 기술들 및 디바이스들의 실시예들은 다음의 도면들을 참조하여 설명된다. 유사한 피처들 및 컴포넌트들을 참조하기 위해 도면들 전체에서 동일한 번호가 사용된다.
도 1은 레이더-기반 힘-감지가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 도시한다.
도 2는 레이더-기반 힘-감지 시스템을 상세히 예시한다.
도 3은 레이더-기반 힘-감지 시스템의 예시적인 구성을 도시한다.
도 4는 레이더-기반 힘-감지 시스템이 측정할 수 있는 예시적인 힘들을 보여준다.
도 5 는 레이더-기반 힘-감지 시스템이 측정할 수 있는 이동력(moving force)의 예를 보여준다.
도 6은 힘 측정을 교정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 7은 힘을 보다 잘 인식할 수 있게 하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 8은 레이더-기반 힘-감지를 가능하게 하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 9는 레이더-기반 힘-감지의 사용을 가능하게 하는 기술들이 구현되거나 구체화될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
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도 3은 레이더-기반 힘-감지 시스템의 예시적인 구성을 도시한다.
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도 8은 레이더-기반 힘-감지를 가능하게 하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 9는 레이더-기반 힘-감지의 사용을 가능하게 하는 기술들이 구현되거나 구체화될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
본 문서는 레이더-기반 힘-감지를 가능케하는 기술들 및 디바이스들을 서술한다. 이들 기술들 및 디바이스들은 광범위한 힘들 및 이러한 힘들의 사용, 가령, 스마트 폰에서 냉장고에 이르기까지 다양한 디바이스들을 사용, 제어 및 상호작용하는 힘 등을 가능케한다. 상기 기술들 및 디바이스들은 비교적 작은 레이더 시스템들, 심지어 작은 디바이스 내에 포함될 수 있는 시스템들을 사용하여 힘을 감지할 수 있는 레이더 필드를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 힘들은 많은 양의 전력, 시간이 지남에 따라 마모될 수 있는 하드웨어 또는 특정 동작 환경이 없이도 정확하게 측정될 수 있다.
이제 본 문헌은 예시적인 환경으로 전환되며 이후에 예시적인 레이더-기반 힘-감지 시스템, 예시적인 방법들, 및 예시적인 컴퓨팅 시스템이 설명된다.
예시적인 환경
도 1은 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 포함하는 장치가 구현될 수 있는 예시적인 환경(100)을 도시한다. 환경(100)은 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 사용하기 위한 3 개의 디바이스 및 기술을 포함한다. 제 1 예에서, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 키보드(106-1) 및 컴퓨터 마우스(106-2)와 같은 주변 디바이스에 내장되며, 주변 디바이스에 가해지는 힘이 데스크탑 컴퓨터(104-1)와 상호작용할 수 있게 한다. 제 2 예에서, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 태블릿(104-2)의 외부에 가해지는 힘이 태블릿(104-2)과 상호작용할 수 있게 한다.
키보드(106-1) 및 컴퓨터 마우스(106-2)는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)과 연관되고 이들 디바이스는 데스크탑 컴퓨터(104-1)와 사용자의 상호 작용을 개선하기 위해 함께 작동한다. 키보드(106-1) 및 컴퓨터 마우스(106-2)의 외부는 종래의 키 또는 버튼이 존재하는 영역을 나타내는 그래픽으로 부드럽고 유연하며 연속적일 수 있다. 키보드(106-1) 및 컴퓨터 마우스(106-2) 내부에서, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 키보드(106-1) 및 컴퓨터 마우스(106-2) 외부의 반사 표면(112)에서 반사하는 레이더 필드(108)를 제공한다.
사용자는(112) 반사 표면에 힘(110)을 인가함으로써 데스크톱 컴퓨터(104-1)과 상호작용한다. 인가된 힘(110)은 변형(deformation)(114)을 야기하며, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 이러한 변형을 탐지 및 이용하여 상기 힘(110)의 특징들(예컨대, 크기, 위치, 방향, 움직임)을 측정한다. 이후, 이러한 힘 특징들은 사용자 입력과 연관되고 그리고 데스크탑 컴퓨터(104-1)로 통신된다. 이러한 방식으로, 사용자는 키보드(106-1) 상의 상이한 영역들을 누름으로써 타이핑할 수 있으며 또는 컴퓨터 마우스(106-2)를 가로질러 손가락을 움직임으로써 스크롤할 수 있다.
힘 특징들은 사용자가 데스크탑 컴퓨터(104-1)과 상호 작용하기 위해 제공할 수 있는 입력들의 유형들을 확장한다. 예를 들어, 키보드(106-1) 상의 더 강한 힘(예를 들어, 더 강한 탭)은 타이핑된 문자를 자동으로 대문자로 만들도록 사용될 수 있다. 컴퓨터 마우스(106-2) 상에서, 표면 위의 손가락의 수평 움직임은 데스크탑 컴퓨터(104-1)가 문서를 수평으로 스크롤하거나 커서를 이동하게 할 수 있다. 컴퓨터 마우스(106-2)는 또한 데스크탑 컴퓨터(104-1)에서 커서를 이동시키거나 줌 설정을 조정하는 방향으로 기울어질 수 있다. 일부 경우에, 키보드(106-1)는 트랙 마우스 또는 드로잉 패드와 같은 다수의 기능을 제공할 수 있다.
힘들은 각 사용자에 대해 커스터마이즈될 수 있다. 다른 사이즈들의 손을 가진 사용자들은 반사 표면(112) 상의 다른 위치들을 다른 키들과 연관시킴으로써 인체 공학적으로 편안하도록 키보드(106-1)를 커스터마이즈할 수 있다. 더 가벼운 터치를 갖는 사용자는 더 작은 크기의 힘이 적용될 수 있도록 키보드(106-1)의 감도를 커스터마이즈할 수 있다. 또한, 사용자가 오른 손잡이 또는 왼손잡이 사용자를 위해 컴퓨터 마우스(106-2)를 커스터마이즈할 수 있게하는 것과 같이, 상이한 제어 입력들에 대해 동일한 힘이 사용될 수 있다.
이와 유사하게, 변형될 수 있는 디스플레이 스크린 및/또는 케이스를 포함하는 태블릿(104-2)의 외관을 고려하자. 반사 표면(112)은 내부 표면 또는 태블릿(104-2)의 외부 아래의 별도의 층일 수 있다. 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 이러한 변형을 감지할 수 있도록 태블릿(104-2) 내부에 내장될 수 있으며 따라서, 물리적 버튼이나 종래의 터치 스크린 기술 없이도 태블릿(104-2)을 제어할 수 있다. 태블릿(104-2)에 가해지는 힘을 감지하고 측정함으로써, 레이더-기반 힘-감지 시스템은 사용자가 존재하는지 여부 및 태블릿(104-2)을 잡고있는지를 검출할 수 있다. 또한, 태블릿(104-2)의 물리적 배향은 사용자가 잡고있는 표면들에 기초하여 또는 또 다른 반사 표면을 변형시키는 증거 질량(proof mass)을 야기하는 중력을 측정함으로써 결정될 수 있다. 많은 양상들에서, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 카메라, 자이로 스코프 및 가속도계를 포함하여, 이러한 피처들을 제공하는 다양한 상이한 센서들을 대체할 수 있다.
레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 컴퓨팅 디바이스(104)의 어플리케이션 또는 운영 체제와 상호작용할 수 있거나 또는, 측정된 힘과 관련된 입력을 전송함으로써 통신 네트워크를 통해 원격으로 상호작용할 수 있다. 힘들은 다양한 어플리케이션 및 디바이스에 매핑될 수 있으며, 따라서 많은 디바이스 및 어플리케이션들을 제어할 수 있습니다. 작고, 크고, 연속적이고, 이산적이고, 동적인, 정적인, 단일 위치에서, 그리고 여러 위치에 걸쳐있는 힘들을 포함하여, 수 많은 복잡하여 고유한 힘들이 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)에 의해 인식될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(104)와 통합되거나, 컴퓨팅 능력을 갖거나, 컴퓨팅 능력이 거의없는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 각각 다양한 디바이스 및 어플리케이션과 상호작용하기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 레이더-기반 힘-감지 시스템이 도 1에 도시되어 있으며, 사용자는 자신의 몸, 손가락, 손가락들, 손 또는 손들(또는 스타일러스와 같은 디바이스)을 이용하여 복잡한 또는 단순한 힘을 제공하여, 반사 표면(112)이 변형되게 한다. 예시적인 힘들은, 스와이프, 두-손가락 핀치(two-finger pinch), 펼치기(spread), 회전, 탭 등과 같은 현재의 터치-감지 디스플레이에 사용할 수 있는 많은 힘들을 포함한다. 복잡하거나 단순하지만 3 차원인 다른 힘들도 또한 가능하다. 일례들은, 반사 표면(112) 상에 쓰기(writing) 또는 드로잉(drawing)에 의해 야기되는 비-정지력(non-stationary forces), 반사 표면(112)을 가볍게 또는 강하게 가압함으로써 야기되는 상이한 크기의 힘들, 및 반사 표면(112)을 하나의 손가락 또는 손 전체를 눌러서 발생하는 상이한 크기의 힘들을 포함한다. 사용자에 의해 야기된 힘 이외에도, 레이더-기반 힘-감지 시스템은 중력, 음파 및 기계적 진동에 의해 발생되는 힘을 측정할 수 있다. 하지만, 이러한 힘들은 사용자를 인증하고, 사용자의 존재를 감지하고, 디바이스를 턴온하고(예컨대, 기상), 피트니스 어플리케이션을 위해 탐지된 여러 물리적 단계들을 제공하고, 그리고 디바이스의 방향을 탐지하기 위한, 감지될 수 있을 뿐만 아니라 특정 디바이스들 또는 어플리케이션들에 매핑될 수 있는 수 많은 힘들 중 일부에 지나지 않는다.
더욱 상세하게는, 컴퓨팅 디바이스(104)의 일부로서 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 도시한 도 2를 고려하자. 컴퓨팅 디바이스(104)는 데스크톱 컴퓨터(104-1), 테블릿(104-2), 랩탑(104-3), 스마트 폰(104-4), 저울(104-5), 컴퓨팅 워치(104-6), 전자 렌지(104-7) 및 비디오 게임 컨트롤러(104-8)를 포함하는 다양한 비-제한적인 예시적인 디바이스로 도시된다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(104)는 잡음 제거 필드를 결정하기 위한 환경에서 잡음으로 인한 진동을 측정하기 위해 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 사용하는 잡음 제거 헤드폰(104-9)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(104)는 로봇(104-10)을 포함할 수 있는바, 로봇은 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 사용하여 파지력을 측정하고 로봇이 인가하는 힘의 양을 제어하기 위해 피드백을 제공한다. 이러한 방식으로 로봇은 객체를 부수거나 떨어뜨리지 않고 객체를 잡을 수 있다. 또한, 햅틱 장갑, 텔레비전, 전자 피아노 키보드, 의인화 테스트 디바이스(예: 차량 충돌 테스트 인형), 트랙 패드, 드로잉 패드, 넷북, 전자책 리더기, 타이어 압력 센서, 가속도계, 홈-오토메이션 및 제어 시스템, 다른 홈 어플라이언스들, 보안 시스템 및 테스트 시스템과 같은 다른 디바이스들도 사용될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(104)는 웨어러블, 비-웨어러블, 모바일 또는 상대적으로 움직이지 않을 수 있다(예를 들어, 데스크탑 및 어플라이언스).
레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 독립형 힘 센서로서 사용되거나 또는 다른 많은 컴퓨팅 디바이스들 또는 주변 장치들과 함께, 또는 내장되어 사용될 수 있는바, 가령 홈 어플라이언스 및 시스템을 제어하는 제어 패널들에서, 자동차에서 내부 기능(예 : 볼륨, 크루즈 컨트롤 또는 자동차 운전)을 제어하거나, 랩톱 상의 컴퓨팅 어플리케이션들을 제어하는 랩톱 컴퓨터의 부착물로서 사용될 수 있다,
컴퓨팅 디바이스(104)는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서(202) 및 메모리 매체 및 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체(204)를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 명령으로 구현되는 어플리케이션 및/또는 운영 체제(미도시)는 본 명세서에 기술된 기능 중 일부를 제공하기 위해 컴퓨터 프로세서(202)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체(204)는 또한 힘-대-제어(force-to-control) 맵핑(208)을 구현할 수 있는 힘-감지 관리자(206)를 포함한다. 힘-대-제어 맵핑(208)은 적용된 힘(110)을 인식하고 적용된 힘(110)을 컴퓨팅 디바이스(104) 상의 어플리케이션과 관련된 사전 구성된 제어 입력에 맵핑할 수 있다. 힘-감지 관리자(206)는 또한 다양한 제어 입력에 대한 힘을 커스터마이징하는 능력을 사용자에게 제공할 수 있으며, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 교정하는 능력을 제공할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(104)는 유선, 무선, 또는 광 네트워크를 통해 데이터를 통신하기 위한 네트워크 인터페이스(210)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(210)는 근거리 통신망(LAN), 무선 근거리 통신망(WLAN), 개인 영역 네트워크(PAN), 광역 네트워크(WAN), 인트라넷, 인터넷, 피어-투-피어 네트워크, 포인트-투-포인트 네트워크, 메시 네트워크 등을 통해 데이터를 통신할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(104)는 또한 디스플레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(104), 또는 컴퓨팅 디바이스(104)와 관련된 다른 디바이스는 반사 표면(112)을 포함하며, 인가된 힘들이 반사 표면(112)을 통해 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)에 의해 감지될 수 있다. 반사 표면(112)은 고무, 폴리에틸렌, 텍스타일, 알루미늄, 스틸, 유리 및 목재 등과 같은 임의 유형의 물질로 제조될 수 있다. 레이더 필드(108)를 쉽게 반사시키지 않는 물질의 경우, 반사성 물질(예를 들어, 알루미늄, 구리, 금, 은 또는 이들의 조합)이 반사 표면(112)에 적용(예를 들어, 코팅, 스퍼터링, 성형, 제직)될 수 있다. 일부 양상들에서는, 반사 표면(112)을 가로지르는 특정 포인트들에서 반사 물질이 구성되거나, 또는 반사 물질이 없게 구성되어, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 이들 포인트를 추적하고 이들 포인트에 기초하여 변형(114)을 검출할 수 있다. 사용자에게 터치감을 제공하기 위해, 가요성 또는 신축성 재료가 반사 표면(112)에 사용될 수 있다. 인가된 힘(110)에 기초하여 이동되도록 다수의 강성 세그먼트들이 또한, 결합 및 구성될 수 있다. 반사 표면(112)은 또한, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)에 의해 작은 힘도쉽게 검출될 수 있도록 변형을 과장할 수 있다.
레이더 필드에 투명한 호환층(compliant layer)이 반사 표면(112)과 레이더-기반 힘-감지 시스템(102) 사이에 위치될 수 있다. 상기 호환층은 공기, 공기 주머니, 실리콘, 폼(foam), 등각형 격자 구조 및/또는 스프링을 포함할 수 있다. 호환층은 반사 표면(112)이 변형될 수 있도록 반사 표면(112)과 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 분리하도록 구성될 수 있다.
어플리케이션에 따라, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 반사 표면(112) 보다 상당히 아래쪽에 위치되어, 레이더 필드(108)를 도 1에 도시된 바와 같이, 반사 표면(112)을 향해 위쪽으로 투영할 수 있다. 도 3은 또 다른 구성(302)을 도시하며, 상기 구성(302)에서 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 반사 표면(112)의 측면에 위치한다. 이러한 방식으로, 레이더 필드(108)는 상기 반사 표면(112)을 가로질러 투영된다. 상기 구성은 수신된 반사들에서 도플러 주파수 편이를 측정함으로써, 인가된 힘(110)의 움직임을 직접 측정하는데 사용될 수 있다. 일부 양상들에서, 반사 표면(112) 대신에, 용이하게 변형되지 않는 강성 표면(304)이 레이더-기반 힘-감지 시스템(102) 위에 위치될 수 있다. 도 3은 추가적인 구성(306)을 포함하며, 상기 구성(306)에서 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 다중 반사 표면(314, 316 및 318) 상의 다중 힘들(308, 310, 312)을 측정하기 위해 모든 방향으로 레이더 필드(108)를 투영하는 전 방향성 레이더이다.
이제 도 2를 참조하면, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 안테나(212) 및 레이더 필드(108)를 제공하는 송수신기(214)를 포함한다(예를 들어, 레이다 신호를 송수신하는). 레이더 필드(108)는 인접 필드 또는 빔-스캐닝 필드, 조향 또는 비조향 필드, 넓거나 좁은 필드, 또는 형상 필드(예를 들어, 반구, 큐브, 팬, 원뿔, 실린더)일 수 있다. 필드의 형상 및 조향은 디지털 빔 포밍 기술을 사용하여 달성될 수 있고, 반사 표면(112)의 크기 또는 변형(114)의 추정된 위치에 기초하여 구성될 수 있다. 따라서, 레이더-기반 힘-감지 시스템은 넓은 영역 또는 별도의 영역들에 걸쳐(예를 들어, 디바이스의 두 개의 대향하는 면들) 힘들을 용이하게 검출할 수 있다. 일부 양상들에서, 다수의 안테나들 및 트랜시버들은 상이한 영역들 또는 동일한 영역을 관찰하기 위해 상이한 위치들에 위치될 수 있다.
레이더-기반 힘-감지 시스템(102)의 범위는 가령, 1 mm 내지 30m 사이와 같이, 반사 표면(112)까지의 거리에 기초하여 구성될 수 있다. 또한, 이러한 거리는 변형(114)에 의해 손상됨이 없이 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 변형(114)을 검출할 수 있음을 보장하도록 구성되는 반사 표면(112)의 양이 더 기초할 수 있다.
레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 연속파 또는 펄스 레이다 동작을 위해 구성될 수 있다. 선형 주파수 변조(FM), 계단형 주파수 변조 및 위상 변조를 포함한 다양한 변조들이 사용될 수 있습니다. 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 레이더 필드(108)를 제공하기 위해 1 GHz 내지 300 GHz 범위, 3 GHz 내지 100 GHz 범위 및 57 GHz 내지 63 GHz와 같은 더 좁은 대역에서 마이크로파 방사선을 방출하도록 구성될 수 있다. 반사 표면(112)의 반사 특성에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다. 또한, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 상대적으로 빠른 업데이트 속도를 갖도록 구성될 수 있는바, 이는 변형(114)의 액티브 형성 뿐만 아니라 단기간의 힘을 검출하는데 도움을 줄 수 있다. 변조 및 디지털 빔 포밍 기법을 이용함으로써, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 반사 표면에 인가되는 작은 힘들을 측정하는 고역 해상도 및 높은 교차 범위 분해능(예: 높은 감도 제공)을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 미터 내지 마이크로 미터 정도의 변형을 검출할 수 있다.
또한, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 하나 이상의 시스템 프로세서(216) 및 시스템 매체(218)(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체)를 포함할 수 있다. 시스템 매체(218)는 수신된 반사를 프로세싱할 수 있는 시스템 관리자(220)를 포함한다. 시스템 관리자(220)는 변형(114)을 검출하고 그리고 검출된 변형(114)에 기초하여 가해진 힘(110)을 특징짓는 힘 데이터를 생성할 수 있다(이하에 더 상세히 설명됨). 힘 데이터는 최소 프로세싱된 동위상 및 직교 데이터(in-phase and quadrature data), 범위-도플러 맵, 및/또는 적용된 힘(110)의 측정된 특성(예를 들어, 위치, 크기, 방향, 움직임)의 형태일 수 있다. 레이더 탐색 및 추적 기술은 또한 변형(114)을 검출하기 위해 시스템 관리자(220)에 의해 구현될 수 있다. 일부 양상들에서, 시스템 관리자(220)는 명령들을 트랜시버에 전송함으로써 레이더 필드(108)의 특성들을 제어할 수 있다. 또한, 이들 명령들은, 힘 감지 관리자(206)가 사용자가 컴퓨팅 디바이스(104)의 제어를 커스터마이즈하도록 힘을 제공할 수 있게하는 경우와 같이, 컴퓨팅 디바이스(104)로부터 수신된 정보에 기초할 수 있다.
또한, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 원격 디바이스로 힘 데이터를 전송하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함한다(비록, 이는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 컴퓨팅 디바이스(104)에 통합되는 경우에는 필요하지 않을 수도 있지만). 포함되는 경우, 힘 데이터는, 상기 특징들이 레이더-기반 힘-감지 시스템(102) 또는 컴퓨팅 디바이스(104)에 의해 결정되지 않은 경우에 인가된 힘(110)의 특징들을 원격 컴퓨팅 디바이스가 충분히 측정할 수 있는, 원격 컴퓨팅 디바이스에 의해 이용가능한 포맷으로 제공될 수 있다.
도 4는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 측정할 수 있는 예시적인 힘들을 예시한다. 설명을 위해, 도시된 힘은 반사 표면(112)이 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)을 향하여 안쪽으로 변형되게 한다. 반사 표면(112)이 바깥쪽으로 변경되게하거나, 구부러지고, 비틀리고, 신장되고 및 압축되게 하는 다른 힘들이 또한 측정될 수 있다. 또한, 도시된 변형은 예시를 위해 과장된다.
도 4에서, 반사 표면의 대응하는 맵들과 함께 예시적인 힘과 변형(112)이 도시된다. 반사된 레이다 신호를 분석하고 그리고 서로 다른 방위각 및 고도 영역에 걸쳐 반사 표면(112)의 거리(예컨대, 범위)를 측정함으로써, 상기 맵들은 시스템 관리자(220)에 의해 생성될 수 있다. 상기 맵은 반사 표면(112)의 평면(예를 들어, X 및 Y) 및 수직(예를 들어, Z) 치수를 도시하며, 그리드 라인들은 반사 표면(112)의 서브-영역을 나타낸다. 맵의 음영은 레이더-기반 힘-감지 시스템과 관련하여 이들 서브-영역에서의 반사 표면(112)의 거리(예컨대 범위)를 나타내며, 더 근접한 거리는 더 어두운 음영으로 표시되고 더 먼 거리는 더 밝은 음영으로 표시된다. 또한, 반사 표면(112)이 팽창 또는 수축하게하는 힘을 측정하도록, 반사 표면(112)의 길이 및 폭이 맵을 통해 측정 및 예시될 수 있다.
맵(402)은 그 어떤 외력도 반사 표면(112)에 인가되지 않을 때의 기준선을 예시한다. 이러한 기준선은 반사 표면(112)의 불완전함 및 자연적인 변형을 측정하는데 사용될 수 있으며 따라서, 시스템 관리자(220) 또는 힘 감지 매니저(206)는 나중에-수집되는 힘 데이터에 대해 이들을 고려할 수 있다. 도시된 바와 같이, 맵(402)은 수직 치수의 변화가 없는(예를 들어, 반사 표면(112)의 깊이의 변화가 없음) 평탄한 반사 표면(112)을 도시한다.
맵(404)은 서브 영역(406)의 반사 표면(112)의 깊이의 변동을 도시한다. 상기 변동은 힘(410)에 의해 야기되는 변형(408)과 관련된다. 변형(408)의 최대 깊이는 힘(410)의 크기와 연관되며, 이는 시스템 관리자(220)가 힘(410)의 크기를 결정할 수 있게 한다. 이러한 크기는 종래의 측정 단위(예를 들어, 뉴턴, 파운드, 그램)의 관점에서 크기를 제공하기 위해, 교정 정보에 기초하여 추가로 결정될 수 있다. 부가적으로, 이러한 크기는 서브 영역(406)에서의 최대 깊이와 가령, 공칭 깊이 또는 반사 표면(112) 상의 동일한 서브 영역에 대해 미리 측정된 깊이(예컨대, 맵 402을 이용하여)와 같은 기준 깊이 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.
맵(412)는 서브 영역(414)에서 반사 표면(112)의 깊이 변동을 도시한다. 상기 변동은 힘(418)에 의해 야기되는 변형(416)과 관련된다. 맵(412)은 힘(418)의 크기를 측정하는 것 이외에도, 반사 표면(112)을 가로지르는 깊이의 변화를 분석함으로써 힘(110-2)의 방향(예를 들어, 반사 표면 112에 대한 각도)이 측정될 수 있음을 예시한다. 맵(404)에서 볼 수 있듯이, 깊이의 변화는 406에서의 최대 깊이를 중심으로 대칭적이다. 이와 달리, 맵(412)은 414에서의 최대 깊이로부터 왼쪽을 향하여 점진적으로 감소하는 깊이를 보여준다. 깊이가 변화하는 경사가 이용되어, 힘(418)의 각도(예컨대, 45도)를 측정할 수 있다.
맵(420)은 힘(424)에 의해 야기되는 변형(422)와 연관된 힘 데이터를 도시한다. 맵(420)을 맵(404, 412)을 비교하면, 힘(424)의 크기는 힘(410)의 크기 및 힘(418)의 크기보다 더 큰데, 왜냐하면 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)과 변형(422) 사이의 거리가 더 작기 때문이다. 또한, 상기 힘(424)의 다른 측정된 특성은 상기 힘이 인가되는 반사 표면(112) 상의 영역의 크기이다. 맵(420)에서, 변형(422)의 크기는 맵(404 및 412)에 비해 더 큰데, 왜냐하면 힘(424)이 더 큰 영역에 적용되기 때문이다.
도 5는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 측정할 수 있는 예시적인 움직이는 힘들(moving forces)을 나타낸다. 502에서, 힘(504) 및 변형(506)은 반사 표면(112)을 가로질러 오른쪽으로 이동한다. 레이더-기반 힘 감지 시스템은 상이한 시간들에서 맵(508) 및 맵(510)을 생성할 수 있다. 시간 변화에 따른 거리 상의 변화(예컨대, 맵 508 및 맵 510의 최대 깊이의 위치에서의 차이)로서, 힘의 속도(504)가 측정될 수 있다.
512에서, 힘(514)은 크기가 증가하며, 변형(516)의 깊이를 증가시키게 할 수 있다. 시간에 따른 깊이의 변화를 측정함으로써 전술한 기술을 사용하여 힘(514)이 증가하는 속도가 측정될 수 있다. 또한, 레이더-기반 힘-감지 시스템은 수신된 반사 신호들에서 도플러 주파수 편이를 측정하여 힘(514)의 크기가 변하는 속도를 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 서로 다른 인가된 힘들 또는 인가된 힘들의 변화들의 시간 경과를 예시하는 다수의 맵들을 제공할 수 있다. 이러한 힘 데이터는 오프-라인 분석을 위해 저장될 수 있으며 또는 실시간 비디오 피드백을 사용자에게 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 이들 기술들은 반사 표면(112)의 변동들을 측정하기 위해서 뿐만 아니라 인가된 힘의 발생 빈도를 결정하는데 이용될 수 있다.
예시적인 방법들
도 6 내지 도 8은 레이더-기반 힘 감지를 가능하게하는 방법을 도시한다. 인가된 힘의 측정을 교정하기 위해 방법(600)이 수행될 수 있다. 인가된 힘의 후속 인식을 보다 양호하게 가능케하기 위해 방법(700)이 수행될 수 있다. 방법(800)은 힘 감지를 가능하게 하며 그리고, 방법(600) 및 방법(700)과 함께 전체적으로 또는 부분적으로 통합되어 수행될 수 있다. 이들 방법 및 다른 방법은 본 명세서에서 수행되는 동작들(또는 행동들)의 세트로서 도시되지만, 동작들이 여기에 도시된 순서 혹은 조합으로 반드시 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나 이상의 동작들의 임의의 동작이 추가적인 및/또는 대안적인 방법들의 어레이를 제공하도록 반복, 조합, 재구성, 또는 링크될 수 있다. 다음의 논의의 일부에서, 도 1의 환경(100) 및 도 2에 상세히 설명된 엔티티가 참조될 수 있으며, 참조는 단지 일례일 뿐이다. 이 기술은 하나의 엔티티 또는 하나의 디바이스에서 작동하는 여러 엔티티에 의한 성능으로 제한되지 않는다.
방법(600)은 레이더-기반 힘 감지를 위한 교정을 가능하게한다. 이러한 교정은 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 뉴턴, 파운드 및 그램과 같은 종래의 단위로 적용된 힘을 측정할 수 있게 한다. 또한, 교정 정보는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)이 서로 다른 반사 표면들, 반사 표면에서의 결함 또는 자연적 변형 및/또는 레이더 필드 내의 다른 객체들의 존재에 대해 조정될 수 있게 한다.
602에서, 인가된 힘과 관련된 교정 정보가 수신된다. 힘-감지 관리자(206)는 사용자를 프롬프트하여, 텍스트와 같은 교정 정보, 가령, "무게 입력"를 제공하게 할 수 있다. 대안적으로, 교정 정보는 컴퓨터 판독가능 매체(204)에 저장되고 힘 감지 관리자(206)에 의해 판독될 수 있다.
선택적으로, 604에서, 추가적인 힘이 반사 표면(112)에 인가되지 않을 때, 기준선 힘 데이터가 생성될 수 있다. 힘-감지 관리자(206)는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)에게 명령하여, 기준선 힘 데이터를 측정할 수 있다. 기준선 힘 데이터는, 반사 표면(112)의 결함 및 자연적 변형이 후속-측정된 힘 데이터에서 고려될 수 있게함으로써 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)의 정확도를 향상시킨다. 기준선 수집 동안, 레이더-기반 힘-감지 시스템은 또한 관심은 없지만 레이더 필드(108) 내에 존재하는 객체를 검출할 수 있다. 이러한 객체들은 클러터 앱에 추가되어, 레이더-기반 힘-감지 시스템이 이러한 객체들을 구별하고 그리고 이들 객체들이 힘 데이터 상에 미치는 영향을 완화시키는 제약들 및 임계값들(예컨대, 최소 도플러, 최소 범위, 물리적 영역)을 자동으로 결정하게 할 수 있다. 또한, 이러한 제약들 및 임계값들은 미리 결정될 수 있으며 그리고 설치 동안 또는 교정 프로세스 동안 레이더-기반 힘-감지 시스템에 제공될 수도 있다. 힘-감지 관리자(206)는 후속 참조를 위해 기준선 힘 데이터를 기록할 수 있다.
606에서, 인가된 힘과 관련된 힘 데이터가 수신된다. 다음으로, 이러한 힘 데이터는 후속 수신된 힘 데이터를 교정 정보에 매핑하는 것을 개선시키는 보조 정보(aid)로서 기록될 수 있는바, 왜냐하면 물질의 유형(예컨대, 가요성인지 단단한지), 동작 환경(예컨대, 온도 또는 대기), 또는 반사 표면(112) 상의 영역(예컨대, 중간 또는 가장자리)에 따라 반사 표면(112)이 변형되는 방식이 변할 수 있기때문이다. 힘-감지 관리자(206)는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)으로 하여금, 레이더 필드를 제공하고, 가해진 힘에 의해 야기된 변형을 갖는 반사 표면으로부터 반사를 수신하고, 검출된 변형에 기초하여 힘 데이터를 생성하게 할 수 있다.
608에서, 수신된 힘 데이터가 교정 정보와 매핑된다. 이러한 매핑은 측정된 힘 특성을 보정 정보에 매핑하는 룩-업 테이블처럼 매운 간단할 수 있다. 예를 들어, 변형의 깊이는 반사 표면 상의 물체의 무게에 매핑될 수 있다. 또한, 상기 매핑은, 측정 정확도를 추정하고 그리고 신호 대 잡음비 및 노이즈 레벨 등과 같은 단기 변동을 보상하는데 사용될 수 있는 추가 정보를 포함할 수 있다. 맵핑은 최소로 프로세싱된 힘 데이터(예를 들어,도 3 및 도 4에 도시된 반사 표면(112)의 맵, 동위상 및 직교 데이터, 범위-도플러 맵) 또는 힘의 측정된 특성들(예를 들어, 위치, 크기, 방향, 움직임)을 포함할 수 있다.
610에서, 힘 데이터 및 교정 정보의 맵핑은 추후 사용을 위해 기록된다. 반사 표면의 완전한 맵 또는 교정 정보와 관련된 가해진 힘의 몇몇 측정된 특성들과 같은 힘 데이터의 전부 또는 일부가 맵핑을 위해 기록될 수 있다. 이러한 기록은 나중에 인가되는 힘을 교정 정보와 연관시킬 수 있다. 예를 들어, 나중에 인가되는 힘의 크기는, 변형 깊이에 대해 측정되더라도, 파운드 단위로 측정될 수 있다.
612에서, 교정 정보는 나중에 인가된 힘의 측정에 응답하여 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 저울(104-5)은 측정된 변형 깊이 및 나중에 적용되는 힘을 교정 정보에 관련시키는 맵핑에 기초하여 반사 표면(112)이 변형되게 하는 물체의 측정된 중량을 디스플레이할 수 있다.
상기 동작들은 다른 힘 데이터를 다른 교정 정보에 관련시키는 복수의 참조들을 제공하기 위해 반복될 수 있다. 힘 감지 관리자(206)는 나중에 인가되는 힘과 관련된 교정 정보를 추정하기 위해 외삽법(extrapolation) 또는 내삽법(interpolation)을 위한 다수의 기준들을 사용할 수 있다. 추가적으로, 물질의 유형(예컨대, 가요성인지 단단한지), 동작 환경(예컨대, 온도 또는 대기), 또는 반사 표면(112) 상의 영역(예컨대, 중간 또는 가장자리)에 따라 반사 표면(112)이 변형되는 방식이 변할 수 있기 때문에, 서로 다른 힘 데이터를 동일한 교정 정보를 연관시키도록 동작들이 반복될 수 있다. 이러한 방식으로, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)은 반사 표면 및 다양한 작동 환경에 대해 교정될 수 있다.
전술한 교정 프로세스는 복잡한 모델링 또는 고급 시뮬레이션 없이, 반사 표면(112)의 다양한 변형 특성들을 직접적으로 설명하는데 사용할 수 있는 힘 데이터를 생성함으로써, 레이더-기반 힘-감지 시스템의 정확도를 향상시킨다. 다른 교정 기술들이 또한 사용되어, 레이더-기반 힘-감지 시스템이 상이한 변형 깊이들 및 힘 크기들 사이의 직접 매핑을 제공하는 것과 같이, 힘의 특징들을 통상적인 단위들로 측정하게 할 수 있다.
방법(700)은 나중에 인가되는 힘에 대한 인식을 개선시킬 수 있다. 702에서, 컴퓨팅 디바이스를 제어하도록 허가된 사람이 인증된다. 이러한 인증은, 인증 자격 증명을 수신하고 이러한 자격 증명이 사람과 일치하는지를 확인하는 것과 같은, 일반적으로 사람을 인증하기 위해 해당 업계에 알려진 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
그러나, 몇몇 경우에, 컴퓨팅 디바이스를 제어하는 것이 허용된 사람을 인증하는 것은, 인가된 힘에 기초하여 상기 사람을 인증할 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 관리자(206)는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)으로 하여금, 레이더 필드를 제공하고, 반사 표면에서의 변형을 검출하고, 인가된 힘의 특성을 측정하고, 상기 특성이 컴퓨팅 디바이스를 제어하도록 허용된 사람에 대해 이전에 기록된 특성과 매칭하는지를 확인하게 할 수 있다. 인가된 힘은 사용자가 심볼을 그리는 것과 같이 움직이는 하나의 힘, 또는 사용자가 반사 표면 상의 다른 위치들을 두드리는 것과 같은 연속적인 힘들의 시퀀스일 수 있다. 또한, 위치, 깊이, 속도 및 방향과 같은 기록된 특성과 일치하도록, 인가된 힘의 다수의 특징들이 확인될 수 있다.
선택적으로는 704에서, 추가적인 힘이 반사 표면(112)에 인가되지 않는 때 도 6의 604와 유사하게, 정확도를 더욱 높이기 위해, 기준선 힘 데이터가 생성된다.
706에서, 인가된 힘과 관련된 힘 데이터가 수신된다. 인가된 힘에 대해 인증된 사람을 프롬프트하는 것에 응답하여 힘 데이터가 수신된다. 힘-감지 관리자(206)는, 힘 및 그것의 대응 제어 입력. 가령, "아래로 누르고 원을 추적하라" 라는 텍스트 혹은 힘에 대한 애니메이션 혹은 비디오를 제시할 수 있으며, 또는 인증된 사람에 의해 인가된 힘을 수신할 수 있다. 다음으로, 이러한 힘 데이터는 인식을 개선하기 위한 보조 자료(aid)로 기록될 수 있는데, 왜냐하면 그 힘이 이루어지는 방식은 사람마다 다를 수 있기 때문이다. 그렇게하기 위해, 힘 감지 관리자(206)는 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)으로 하여금, 레이더 필드를 제공하고, 변형을 검출하고, 검출된 변형에 기초하여 힘 데이터를 생성하고, 힘 데이터를 힘-감지 관리자(206)에게 전달하게 할 수 있다. 힘-감지 관리자(206)는 힘 데이터를 후속 참조를 위해 컴퓨터 판독가능 매체(204)에 힘 데이터를 기록할 수 있다.
또한, 힘 데이터는 하나 이상의 제어 입력을 제시하고 그리고 이러한 제어로서 사용하고자 하는 힘을 측정함에 응답하여 수신될 수 있다. 이를 통해 사용자는 이러한 제어를 위해 사용할 힘을 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 매체 또는 문서의 페이지를 전진시키기 위해 반사 표면(112) 상의 두 손가락 스와이프와 관련된 힘을 사용하고자 할 수 있다. 이 경우, 힘 데이터는 힘이 가해지는 영역의 사이즈(두 손가락의 사용을 특징짓기 위한) 및 힘의 움직임(스와이프를 특징짓기 위한)을 포함할 수 있다. 다른 일례로서, 사용자는 컨텐츠를 선택하기 위해 반사 표면(112) 상에서 하나의 하드 핑거 프레스를 사용하기를 원할 수 있다. 이 경우, 연관된 힘 데이터는 단일 손가락의 사용을 특징짓는 힘이 가해지는 영역의 크기, 손가락을 얼마나 세게 누르는지를 특징짓는 힘의 크기 및 손가락을 얼마나 오랫동안 눌렀는지를 특징짓는 지속 시간을 포함할 수 있다. 다른 측정들, 가령 반사 표면(112)상의 힘의 위치가 사용되어 힘과 제어 입력을 매핑할 수 있다.
708에서, 수신된 힘 데이터는 제어 입력에 매핑된다. 이것은 제시된 힘과 이미 연관된 제어 입력이거나, 제어 입력에 매핑되도록 선택된 새로운 힘, 기타 등등일 수 있다. 이러한 매핑은 예를 들어, 개인 설정(personalized)이든 사용자 지정(custom)이든 룩업 테이블처럼 간단할 수 있다. 룩업 테이블은 수신된 힘 데이터를 제어 입력에 연관시킬 수 있다. 일부 양상들에서, 룩업 테이블은 가해진 힘(110)의 측정된 특성들과 같은, 측정된 힘 데이터를 포함할 수 있다. 다른 양상들에서, 룩업 테이블은 동위상 및 직교 데이터, 범위-도플러 맵들 및/또는 반사 표면(112)의 맵들과 같은, 제어 입력에 대한 힘 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체(204) 내의 위치에 대한 참조들을 포함할 수 있다.
710에서, 인가된 힘 및 제어 입력의 매핑이 기록된다. 이러한 매핑은 인증된 사람 또는 컴퓨팅 디바이스의 사용자와 연관될 수 있어, 나중에 수신되는 힘이 컴퓨팅 디바이스를 제어하도록 허용된 사람과 연관된 제어 입력에 매핑될 수 있게 한다.
방법(800)은 레이더-기반 힘 감지를 가능케한다. 802에서, 레이더 신호가 반사 표면으로 전송되며, 반사 표면은 가해진 힘에 기초하여 변형되도록 구성된다. 일부 양상들에서, 시스템 관리자(220)는 트랜시버(214)로 하여금 전술한 레이더 필드들 중 하나를 제공(예를 들어, 프로젝트, 방출, 전송)하게할 수 있다.
804에서, 반사 표면으로부터 반사된 레이더 신호가 수신된다. 레이더 신호는 트랜시버(214)에 의해 수신될 수 있다. 반사된 레이더 신호를 수신하는 것의 일부로서, 레이더 신호는 시스템 관리자(220)에 의해 프로세싱된다. 시스템 관리자(220)는 반사 표면(112)의 치수 및 움직임을 나타내는 반사 표면의 맵을 생성할 수 있다.
806에서, 가령, 범위 임계값(예를 들어, 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)으로부터 변형까지의 범위), 반사 표면(112)의 깊이에서의 최소 변화 및/또는 최소 도플러 주파수 임계값과 같은 임계값에 기초하여 시스템 관리자(220)에 의해 반사 표면의 변형이 검출될 수 있다. 일부 경우, 임계값은 반사 표면(112) 상의 위치 또는 영역과 관련될 수 있는바, 따라서 식별된 위치에서의 변형만이 효과적으로 검출될 수 있다. 또한, 반사 표면(112)의 현재의 맵과 추가적인 힘이 가해지지 않은 기준선 맵을 비교함으로써, 변형이 검출될 수 있다.
808에서, 인가된 힘의 특성이 검출된 변형에 기초하여 측정된다. 전술한 바와 같이, 상기 특성은 위치, 크기, 방향, 이동, 힘이 가해지는 영역의 크기 및/또는 가해진 힘의 발생 빈도를 포함할 수 있다. 특성은 또한 동위상 및 직교 데이터, 범위-도플러 맵 및/또는 반사 표면의 맵을 통해 측정될 수 있습니다. 부가적으로, 인가된 힘의 특성에 대한 통상적인 측정을 제공하기 위하여, 상기 특성은 교정 정보와 또한 연관될 수 있다.
810에서, 인가된 힘이 측정된 특성에 기초하여 인식된다. 일부 양상들에서, 인가된 힘은 직접 인식될 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 관리자(206)는 태핑 힘(tapping force) 또는 유지력(holding force)을 인식하기 위하여, 인가된 힘의 측정된 지속 시간을 사용할 수 있다. 다른 예로서, 힘 감지 관리자(206)는 정지력(stationary force) 또는 이동력(moving force)을 인식하기 위해 측정된 도플러 또는 속도를 사용할 수 있다.
다른 양상에서, 힘 감지 관리자(206)는 측정된 특성과 이전에 기록된 힘의 특성을 연관시킴으로써, 인가된 힘을 인식할 수 있다. 힘 감지 관리자(206)는 컴퓨터 판독가능 매체(204)에 저장된 기록된 힘 데이터의 데이터베이스에 액세스할 수 있으며 그리고 인가된 힘과 가장 관련이있는 기록된 힘 데이터를 결정할 수 있다. 인가된 힘를 인식하기 위하여, 기록된 힘 데이터 및 인가된 힘의 측정된 특성이 직접적으로 상관될 수 있다. 또한, 기록된 힘 데이터 및 인가된 힘의 측정된 특성은 동위상 및 직교 데이터, 레인지-도플러 맵 및/또는 반사 표면(112)의 맵을 통해 간접적으로 상관될 수도 있다. 또한, 여러 개의 측정된 특성을 사용하여, 인가된 힘을 인식하고 상관 관계를 개선할 수 있다.
812에서, 상기 인식된 힘과 관련된 제어 입력이 결정된다. 인식된 제스처와 관련된 제어 입력을 결정하는 것은, 측정된 힘들과 이전에 관련된 제어 입력 또는 다수의 제어 입력들과 인식된 힘을 매핑하는 것에 기초할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블은 인식된 힘과 관련된 제어 입력을 결정하는데 사용될 수 있다. 만일, 인식된 힘에 매핑된 하나 이상의 제어 입력이 존재한다면, 힘 감지 관리자(206)는 다른 인자에 기초하여 인식된 힘을 연관시킬 제어 입력을 결정할 수 있다. 이러한 다른 인자들은 현재 실행중인 프로그램과 관련된 제어 입력, 사람으로부터 최근에 제어 입력을 수신한 디바이스, 사용자가 제어할 수 있는 가장 일반적인 어플리케이션 또는 디바이스, 다양한 다른 이력 데이터 등을 포함할 수 있다.
814에서, 결정된 제어 입력은 엔티티로 제공되어, 엔티티를 효과적으로 제어할 수 있다. 언급한 바와 같이, 엔티티는 컴퓨팅 디바이스(104)와 관련된 운영 체제 또는 어플리케이션일 수 있지만, 이것은 레이더-기반 힘-감지 시스템(102)으로부터 또는 컴퓨팅 디바이스(104)를 통해 원격 디바이스로 직접 전달될 수도 있다.
전술한 논의는 레이더 기반의 힘 센서에 관한 방법들을 설명한다. 이들 방법들의 양상들은 하드웨어(예를 들어, 고정 논리 회로), 펌웨어, 소프트웨어, 수동 프로세싱 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 이들 기술들은 도 1, 도 2 및 도 9(아래의 도 9에 설명된 컴퓨팅 시스템 900)에 도시된 하나 이상의 엔티티에서 구현될 수 있는바 이들은 더 분할되거나 결합될 수 있다. 따라서, 이들 도면은 설명된 기술을 이용할 수 있는 많은 가능한 시스템 또는 디바이스 중 일부를 도시한다. 이들 도면의 엔티티는 일반적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 전체 디바이스 또는 네트워크 또는 이들의 조합을 나타낸다.
예시적인 컴퓨팅 시스템
도 9는 레이더-기반 힘-감지를 구현하기 위해 도 1 내지 도 8을 참조하여 서술된 임의 유형의 클라이언트, 서버, 및/또는 컴퓨팅 디바이스로서 구현되는 예시적인 컴퓨팅 시스템(900)의 다양한 구성 요소를 도시한다.
컴퓨팅 시스템(900)은 디바이스 데이터(904)(수신된 데이터, 수신중인 데이터, 브로드캐스팅될 데이터, 상기 데이터의 데이터 패킷들 등)의 유선 및/또는 무선 통신을 가능케하는 통신 디바이스(902)를 포함한다. 디바이스 데이터(904) 또는 다른 디바이스 컨텐츠는 디바이스의 구성 설정들, 디바이스 상에 저장된 미디어 컨텐츠 및/또는 디바이스의 사용자와 관련된 정보(예를 들어, 힘을 가하는 행위자의 신원)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)에 저장된 미디어 컨텐츠는 임의의 유형의 오디오, 비디오 및/또는 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 이를 통해 임의 유형의 데이터, 매체 콘텐츠, 및/또는 입력들이 수신될 수 있는 하나 이상의 데이터 입력들(906)을 포함하는바, 가령, 인간의 육성, 힘 데이터, 사용자 선택가능 입력들(명시적 또는 암시적), 메시지, 음악, 텔레비전 미디어 컨텐츠, 기록된 비디오 컨텐츠, 및 임의의 콘텐츠 및/또는 데이터 소스로부터 수신된 임의의 다른 유형의 오디오, 비디오 및/또는 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(900)은 또한 통신 인터페이스(908)를 포함하고, 통신 인터페이스(908)는 하나 이상의 임의의 직렬 및/또는 병렬 인터페이스, 무선 인터페이스, 네트워크 인터페이스, 모뎀 또는 임의의 다른 유형의 통신 인터페이스로 구현될 수 있다. 통신 인터페이스(908)는 컴퓨팅 시스템(900)과 통신 네트워크 사이의 연결 및/또는 통신 링크를 제공하며, 이를 통해 다른 전자, 컴퓨팅 및 통신 디바이스가 컴퓨팅 시스템(900)과 데이터를 통신할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(900)은 하나 이상의 프로세서(910)(예를 들어, 마이크로 프로세서, 콘트롤러 등)를 포함하고, 이는 레이더-기반 힘 감지를 위한 컴퓨팅 시스템(900)의 동작을 제어하고, 레이더-기반 힘 감지를 구현할 수 있는 기술을 가능케하는 다양한 컴퓨터-실행 가능 명령을 프로세싱한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 컴퓨팅 시스템(900) 은 일반적으로 912로 식별되는 프로세싱 및 제어 회로와 관련하여 구현되는 하드웨어, 펌웨어 또는 고정 논리 회로의 임의의 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 컴퓨팅 시스템(900)은 디바이스 내 다양한 구성 요소들을 연결하는 시스템 버스 또는 데이터 전송 시스템을 포함한다. 시스템 버스는 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변 디바이스 버스, 범용 직렬 버스 및/또는 다양한 버스 아키텍처 중 하나를 사용하는 프로세서 또는 로컬 버스와 같은 상이한 버스 구조들의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 시스템(900)은 영속적인 및/또는 비일시적인 데이터 저장(즉, 단순한 신호 전송과는 다른)을 가능하게 하는 하나 이상의 메모리 디바이스들과 같은 컴퓨터 판독가능 매체(914)를 포함하며, 이들의 일례들은, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM(read-only memory), 플래시 메모리, EPROM, EEPROM 등 중 하나 이상) 및 디스크 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 디스크 저장 디바이스는 하드 디스크 드라이브, 기록 가능 및/또는 재기록 가능 컴팩트 디스크(CD), 임의의 유형의 디지털 다목적 디스크(DVD) 등과 같은 임의의 유형의 자기 또는 광 저장 디바이스로서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(900)은 또한 대용량 저장 매체 디바이스(저장 매체)(916)를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독가능 매체(914)는 디바이스 데이터(904) 뿐만 아니라 다양한 디바이스 어플리케이션(918) 및 컴퓨팅 시스템(900)의 동작 양태와 관련된 임의의 다른 유형의 정보 및/또는 데이터를 저장하는 데이터 저장 메커니즘을 제공한다. 예를 들어, 운영 시스템(920)은 컴퓨터 판독가능 매체(914)를 이용하여 컴퓨터 어플리케이션으로서 유지될 수 있고 프로세서(910)상에서 실행될 수 있다. 디바이스 어플리케이션(918)은 임의의 형태의 제어 어플리케이션, 소프트웨어 어플리케이션, 신호 처리 및 제어 모듈, 특정 디바이스에 고유한 코드, 특정 디바이스의 하드웨어 추상화 계층과 같은 디바이스 관리자를 포함할 수 있다.
디바이스 어플리케이션(918)은 또한 임의의 레이더 기반 힘 감지를 구현하는 시스템 구성 요소, 엔진, 또는 관리자를 포함한다. 이 예에서, 디바이스 어플리케이션(918)은 힘 감지 관리자(206) 및 시스템 관리자(220)를 포함한다.
결론
사용된 기술들 및 장치들을 포함하여, 레이더-기반 힘 감지가 피처 및/또는 방법에 특화된 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 주제는 반드시 특정한 피처들에 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 오히려, 특정 피처들 및 방법들은 레이더-기반 힘-감지의 예시적인 구현으로서 서술된다.
Claims (21)
- 장치로서,
반사 표면: 및
레이더-기반 힘-감지 시스템을 포함하고,
상기 반사 표면은,
인가된 힘에 기초하여 변형되고;
레이더 신호를 반사하도록 구성되며;
상기 레이더-기반 힘-감지 시스템은,
상기 레이더 신호를 상기 반사 표면으로 전송하고;
상기 반사 표면에 의해 반사된 레이더 신호를 수신하고;
상기 수신된 레이더 신호에 기초하여 반사 표면 상의 변형을 검출하고;
검출된 변형에 기초하여 상기 인가된 힘의 특성을 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 레이더-기반 힘-감지 시스템은 또한,
측정된 특성에 기초하여 인가된 힘을 인식하고;
인식된 힘과 관련된 제어 입력을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서,
상기 레이더-기반 힘-감지 시스템은 또한,
상기 장치와 연관된 엔티티를 제어하기 위해 상기 결정된 제어 입력을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서,
상기 장치는 인가된 힘에 기초하여 상기 반사 표면이 변형되게 하는 외부를 갖는 키보드를 포함하고;
상기 측정된 특성은 반사 표면 상에 인가된 힘의 위치를 포함하고;
상기 인가된 힘의 위치와 관련된 제어 입력은 상기 키보드의 문자 키이고;
상기 결정된 제어 입력을 전달하면 상기 엔티티가 상기 문자 키를 디스플레이하는 것을
것을 특징으로 하는 장치. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이더-기반 힘-감지 시스템은 또한, 상기 장치를 제어하기 위해 상기 결정된 입력을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제5항에 있어서,
상기 장치는 인가된 힘에 기초하여 상기 반사 표면이 변형되게 하는 외부를 갖는 디스플레이 스크린을 포함하고;
상기 측정된 특성은 반사 표면을 가로지르는 인가된 힘의 움직임을 포함하고;
상기 인가된 힘의 움직임과 관련된 제어 입력은 상기 디스플레이 스크린에 디스플레이되는 커서의 움직임을 포함하고;
상기 결정된 제어 입력을 전달하면 상기 인가된 힘의 움직임을 따라 상기 디스플레이된 커서가 이동하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제5항에 있어서,
상기 장치는 인가된 힘에 기초하여 상기 반사 표면이 변형되게 하는 외부를 갖는 텔레비전을 포함하고;
상기 측정된 특성은 상기 인가된 힘에 의해 야기되는 상기 반사 표면의 진동의 주파수를 포함하고;
상기 진동의 주파수와 관련된 제어 입력은 기상 피처(waking feature)를 포함하고;
상기 결정된 제어 입력을 전달하면 상기 텔레비전이 턴온되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제5항에 있어서,
상기 장치는 인가된 힘에 기초하여 상기 반사 표면이 변형되게 하는 외부를 갖는 로봇을 포함하고;
상기 측정된 특성은 상기 반사 표면 상에 인가된 힘의 크기를 포함하고;
상기 인가된 힘의 크기와 관련된 제어 입력은 상기 로봇의 그립(grip)에 대한 조정을 포함하고;
상기 결정된 제어 입력을 전달하면 상기 로봇은 상기 인가된 힘의 크기를 변경하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서.
상기 변형은 상기 반사 표면의 푸시, 풀(pull), 비틀림, 구부림 또는 물리적인 진동에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는 장치. - 방법으로서,
레이더 시스템을 이용하여, 인가된 힘에 기초하여 변형되도록 구성된 반사 표면으로 레이더 신호를 전송하는 단계;
상기 레이더 시스템을 통해, 상기 반사 표면으로부터 반사된 레이더 신호를 수신하는 단계;
상기 레이더 시스템을 통해 그리고 상기 반사된 레이더 신호에 기초하여, 상기 반사 표면의 변형, 상기 인가된 힘에 의해 야기되는 변형을 검출하는 단계; 및
검출된 변형에 기초하여 상기 인가된 힘의 특성을 측정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성을 컴퓨팅 디바이스의 입력에 매핑하는 단계; 및
상기 입력에 기초하여 상기 컴퓨팅 디바이스를 제어하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 반사 표면 상에 인가된 힘의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 반사 표면을 가로지르는 상기 인가된 힘의 움직임을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 인가된 힘의 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 인가된 힘에 기초하여 상기 반사 표면 상에서 변형된 영역의 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 인가된 힘의 발생 빈도를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성은, 상기 인가된 힘의 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 방법으로서,
레이더 필드를 제공하는 단계;
제공된 레이더 필드를 통해, 인가된 힘에 의해 야기된 변형을 갖는 반사 표면으로부터 반사를 수신하는 단계;
수신된 반사를 통해, 상기 반사 표면 상의 변형을 검출하는 단계;
검출된 변형에 기초하여 상기 인가된 힘의 특성을 측정하는 단계;
상기 인가된 힘과 관련된 교정 정보를 수신하는 단계; 및
나중에 인가되는 힘의 특성이 상기 교정 정보와 연관될 수 있도록, 상기 인가된 힘의 특성을 상기 교정 정보에 매핑하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제18항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성을 상기 교정 정보에 매핑함으로써, 상기 교정 정보가 상기 나중에 인가되는 힘에 대해서 추정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 인가된 힘의 특성을 상기 교정 정보에 매핑함으로써, 상기 나중에 인가되는 힘의 크기가 측정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 명령들이 저장된 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령들은 프로세서에 의해서 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 제10항 또는 제18항에 따른 방법을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
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