KR102215304B1 - 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템 - Google Patents

햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 상기 PC시뮬레이터가 기 저장된 햅틱 피드백의 제1 진동 특성을 상기 집중키에 송신하는 단계; 상기 집중키가 상기 제1 진동 특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출하는 단계; 상기 지그 및 상기 집중키가 햅틱 파라미터에 의해 동작하고, 상기 집중키가 상기 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석 하는 단계; 상기 집중키가 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한 경우, 상기 집중키가 종료 신호를 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 및 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 상기 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 를 포함하는 햅틱 파라미터 튜닝 방법을 개시한다.

Description

햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TUNING OF HAPTIC FEEDBACK}
본 발명은 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 PC시뮬레이터와 지그를 이용한 차량용 집중키의 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템에 관한 것이다.
햅틱 피드백은 사용자에게 압력, 진동 등의 촉감을 제공하는 기술을 의미한다. 햅틱 피드백을 이용하면 사용자에게 촉감을 통해 정보를 전달할 수 있기 때문에, 차량 운전자가 운전에 대한 집중을 유지하면서도 추가적인 정보를 받아들이기 쉽고, 나아가 촉감을 이용하여 더 직관적이고 명료하게 기기를 조작할 수 있다.
한편, 차량의 집중키는 자동차 AVN(Audio Video Navigation)시스템의 제어장치로서 차량의 센터페시아에 위치하는 각종 스위치들이 배치되어있는 유닛이다. 집중키에 햅틱 피드백을 적용 시, 마스터 제품을 정하여 마스터 제품의 조작을 통해 햅틱 피드백을 테스트함으로써, 마스터 제품으로부터 햅틱 파라미터 값을 추출하고 그 값을 테스트가 이루어지지 않은 다른 집중키 제품에 주입하는 과정이 요구된다.
종래에는, 마스터 제품에서 추출한 햅틱 파라미터를 다른 집중키 제품에 그대로 주입할 경우, 기구적인 오차 또는 기타 환경 요인에 의해 마스터 제품의 경우와 동일한 햅틱 피드백 효과를 얻지 못하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1117327호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 집중키의 개별적인 기구적인 오차 및 기타 환경 요인을 고려하여 집중키가 자체적으로 햅틱 파라미터를 튜닝함으로써, 개별 집중키마다 정확한 햅틱 피드백이 구현될 수 있는 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법은, PC시뮬레이터와 지그를 이용한 집중키의 햅틱 파라미터 튜닝 방법에 있어서, 상기 PC시뮬레이터가 기 저장된 햅틱 피드백의 제1 진동 특성을 상기 집중키에 송신하는 단계; 상기 집중키가 상기 제1 진동 특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출하는 단계; 상기 지그 및 상기 집중키가 햅틱 파라미터에 의해 동작하고, 상기 집중키가 상기 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석 하는 단계; 상기 집중키가 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한 경우, 상기 집중키가 종료 신호를 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 및 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 상기 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 진동 특성을 분석하는 단계는, 상기 집중키가 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 상기 PC시뮬레이터가 상기 요청을 수신하고, 상기 지그에 동작 명령을 송신하는 단계; 상기 지그가 상기 동작 명령을 수신하고, 상기 지그 및 상기 집중키가 햅틱 파라미터에 의한 1-사이클(1-cycle) 동작을 수행하는 단계; 및 상기 집중키가 상기 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하는 단계; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키가 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하는 단계는, 상기 집중키가 상기 1-사이클 동작에서 획득한 X축, Y축 및 Z축의 진동 특성 데이터를 각각 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석하는 단계일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 지그의 동작 요청을 PC시뮬레이터에 송신하는 단계는; 집중키에 인가된 전압에 1V를 더하여 입력 전압을 산출하는 단계; 상기 산출된 입력 전압에 상응하는 햅틱 파라미터를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 햅틱 파라미터에 의해 상기 PC시뮬레이터에 상기 지그의 동작 요청을 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 파라미터를 산출하는 단계 이후에, 상기 산출된 햅틱 파라미터에 온도 보정값을 더하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템은, PC시뮬레이터와 지그를 이용한 집중키의 햅틱 파라미터 튜닝 시스템에 있어서, 기 저장된 햅틱 피드백의 제1 진동 특성을 상기 집중키에 송신하는 PC시뮬레이터; 상기 PC시뮬레이터로부터 수신한 상기 제1 진동 특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출하는 집중키; 및 상기 집중키로부터 지그 동작 요청을 수신한 상기 PC시뮬레이터가 지그 동작 명령을 송신하고, 상기 동작 명령을 수신하여 햅틱 파라미터에 의해 상기 집중키와 1-사이클(1-cycle) 동작을 수행하는 지그; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키는, 상기 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하여 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단하되, 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한 경우, 종료 신호를 상기 PC시뮬레이터에 송신하고, 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키는, 상기 1-사이클 동작에서 획득한 X축, Y축 및 Z축의 진동 특성을 각각 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키는, 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 집중키에 인가된 전압에 1V를 더하여 입력 전압을 산출하고, 상기 산출된 입력 전압에 상응하는 햅틱 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 햅틱 파라미터에 의해 상기 PC시뮬레이터에 상기 지그의 동작 요청을 송신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 집중키는, 상기 산출된 햅틱 파라미터에 온도 보정값을 더할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 햅틱 파라미터 튜닝 방법 및 시스템은, 집중키의 개별적인 기구적인 오차 및 기타 환경 요인을 고려하여 개별 집중키가 자체적으로 햅틱 파라미터를 튜닝함으로써, 집중키마다 정확한 햅틱 피드백이 구현될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템의 집중키의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제3 파라미터가 발생시킨 신호 및 집중키의 햅틱 모터에 흐르는 전류를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 및 집중키가 동작하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 집중키가 제2 진동 특성을 분석한 것을 예시적으로 나타낸 도면으로서, 도 6a는 진동 특성을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 도시한 도면이며, 도 6b는 도 6a의 X축의 진동 특성을 고속 푸리에 변환한 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 지그의 동작 요청을 PC시뮬레이터에 송신하는 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터의 전압 특성을 나타낸 그래프이다.
전술한, 그리고 추가적인 발명의 태양들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 그러나 이하에서 기술하는 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 기술된 실시예들로만 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 또는 실시예 상호 간에 다양한 조합이 가능할 수 있다.
그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소들과는 상관없이 이 구성요소를 반드시 포함한다는 의미이지 다른 구성요소들의 포함 가능성을 배제하고자 하는 것이 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 명세서 전체에서 신호는 전압이나 전류 등의 전기량을 의미한다.
또한, 도면에서 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 순서에 불과하며, 다른 단계들이 더 추가되거나 일부 단계들이 삭제될 수 있음은 물론이다.
또한, 명세서에서 기술한 부란, "하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록"을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템(10)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 햅틱 파라미터 튜닝 시스템(10)은 PC시뮬레이터(100), 집중키(200) 및 지그(300)를 포함할 수 있다.
PC시뮬레이터(100)는 메모리, 제어부, 통신부 및 디스플레이를 포함하는 장치로서, 집중키(200)의 햅틱 파라미터 튜닝 과정을 모니터링할 수 있다. PC시뮬레이터(100)는 집중키(200) 및 지그(300)와 햅틱 파라미터 튜닝을 위한 데이터 송수신을 할 수 있고, 마스터 제품의 햅틱 피드백 진동 특성(이하, 제1 진동특성이라 한다.)을 저장할 수 있다.
한편, 제1 진동 특성은 마스터 제품의 작동에 의해 측정된 햅틱 피드백 진동 특성 결과로서, 마스터 제품의 진동 센서가 측정한 X축, Y축 및 Z축의 진동 특성 데이터를 각각 고속 푸리에 변환(Fast Fourier transform: FFT)을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석한 결과이다.
집중키(200)는 자동차 AVN(Audio Video Navigation)시스템의 제어장치로서, 운전자 정보 시스템(Driver Information System: DIS) 스위치로도 불린다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템(10)의 집중키(200)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 집중키(200)는 메모리(210), 로터리(rotary)(220), 전원(230), 온도 센서(240), 진동 센서(250), 제어부(260), 비교기(270) 및 햅틱 모터(280)를 포함할 수 있다.
메모리(210)는 PC시뮬레이터(100)로부터 수신한 제1 진동 특성을 저장할 수 있고, 햅틱 파라미터 튜닝 과정에서, 저장된 제1 진동특성을 제어부(260)에 송신할 수 있다. 메모리(210)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static RAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치와, ROM(Read Only Memory), MROM(Mask ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable ROM), EEPROM(Electrically Erasable ROM), FRAM(Ferromagnetic ROM), PRAM(Phase change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다.
로터리(220)는 회전형 버튼으로서, 회전(rotation), 터치(touch) 또는 푸쉬(push) 등의 동작에 의해 집중키(200)를 조작할 수 있다. 또한, 로터리(220)는 햅틱 모터(280)에 의해 발생한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
전원(230)은 집중키(200)에 전압 또는 전류를 공급하는 장치이며, 제어부(260)는 전원(230)의 입력 전압을 조절하여 햅틱 파라미터를 튜닝할 수 있다.
온도 센서(240)는 집중키(200)의 내부 또는 외부의 온도를 측정하여 제어부(260)에 송신할 수 있다. 햅틱 파라미터는 온도에 의해 영향을 받으므로, 온도 센서(240)가 측정한 집중키(200)의 내부 또는 외부의 온도는 햅틱 파라미터의 온도 보정식에 이용될 수 있다.
진동 센서(250)는 로터리(220)의 진동을 감지하는 센서로서 가속도 센서를 포함할 수 있다. 진동 센서(250)는 후술할 바와 같이 로터리(220)가 1-사이클(1-cycle) 동작하는 과정에서 진동 특성 데이터를 X축, Y축 및 Z축의 관점에서 측정할 수 있다. 진동 센서(250)는 측정된 진동 특성 데이터를 제어부(260)에 송신할 수 있다.
제어부(260)는 집중키(200)의 구동을 제어하고, 본 발명의 일 실시예에서 햅틱 파라미터를 자체적으로 튜닝할 수 있다. 제어부(260)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 포함할 수 있다.
비교기(270)는 후술할 제3 파라미터가 (-)단자로 입력되고, 햅틱 모터(280)의 출력 단자 중 하나가 비교기의 (+)단자로 입력되어, 상기 두 입력을 비교함으로써, 햅틱 모터(280)에 입력되는 전류의 최댓값을 제어할 수 있다.
햅틱 모터(280)는 로터리(220)의 동작을 입력받고, 이에 따른 햅틱 피드백을 다시 로터리(220)에 전달할 수 있다. 햅틱 모터(280)는 편심모터, 선형 공진모터, 압전계열 모터, 전기활성 폴리며계열 모터 또는 정전기적 모터 등으로 구현될 수 있다.
집중키(200)의 각 구성의 역할은, 이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법을 설명하면서 구체화 될 것이다.
지그(jig)(300)는 집중키(200)의 햅틱 피드백 진동 특성의 측정을 위해, 집중키(200)가 실제 자동차에 장착되었을 때의 환경과 동일한 환경을 인위적으로 구성한 시스템이다.
지그(300)의 동작에 의하여 집중키의 로터리(220)가 회전(rotation), 터치(touch) 또는 푸쉬(push) 등의 동작을 할 수 있다.
한편, 지그(300)는 PC시뮬레이터(100)로부터 동작 명령을 수신하며, 상기 동작 명령에 따라 지그(300)와 집중키(200)가 함께 1-사이클 동작을 수행할 수 있다.
집중키(200)는 마스터 제품과 동일한 하드웨어 로직(Logic)을 바탕으로 기구적인 결합을 하지만, 기구적인 오차 또는 외부 환경으로 인하여 햅틱 피드백이 마스터 제품과 상이하게 출력될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법은 집중키(200)가 자체적으로 햅틱 파라미터를 튜닝하여 마스터 제품과 동일한 햅틱 피드백이 출력 되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법은 집중키(200)가 PC시뮬레이터(100)로부터 햅틱 파라미터 튜닝 실행 명령을 수신하는 경우 또는 집중키(200)가 자체적으로 햅틱 피드백이 마스터 제품과 상이하다고 판단된 경우 실행될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 시스템(10)의 각 구성이 수행하는 햅틱 파라미터 튜닝 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, PC시뮬레이터(100)는 PC시뮬레이터(100)에 저장된 마스터 제품의 제1 진동 특성을 집중키(200)에 송신할 수 있다(S410).
이 때, PC시뮬레이터(100)와 집중키(200)는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)를 이용하여 데이터 송수신을 할 수 있다. UART는 병렬 데이터의 형태를 직렬 방식으로 전환하여 데이터를 전송하는 하드웨어의 일종으로서, 일반적으로 UART는 EIA RS-232, RS-422 및 RS-485의 통신 표준과 함께 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 집중키(200)는 PC시뮬레이터(100)로부터 제1 진동 특성을 수신하여 메모리(210)에 저장할 수 있고, 제어부(260)는 메모리(210)로부터 제1 진동특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출할 수 있다(S420).
다시 도 2를 참조하면, 햅틱 모터(280)를 제어하는 파라미터는 제1 파라미터(a1), 제2 파라미터(a2) 및 제3 파라미터(a3)를 포함할 수 있다.
제1 파라미터(a1)는 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스 폭 변조)신호를 발생시켜 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류의 양을 조절하는 파라미터이고, 제2 파라미터(a2)는 제1 파라미터(a1)의 PWM신호를 ON/OFF 제어하는 파라미터이며, 제3 파라미터(a3)는 비교기(270)의 기준 전압을 설정하여 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류의 최대값을 설정하는 파라미터이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제3 파라미터가 발생시킨 신호 및 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제2 파라미터(a2)가 발생시킨 ON신호에 의하여 제1 파라미터(a1)의 PWM신호가 발생하며, 제2 파라미터(a2)의 PWM신호에 의하여 햅틱 모터(280)에 전류가 흐른다. 한편, 비교기의 (-)단자에는 제3 파라미터(a3)에 의한 기준 전압 신호가 입력되어, 제1 파라미터(a1)에 의해 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류가 최대값으로 제한된다. 제3 파라미터(a3)에 의해 전류가 최대값으로 제한 될 때, 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류는 안정 구간으로 진입한다. 집중키(200)는 일정한 햅틱 피드백을 출력하기 위하여 햅틱 모터(280)에는 안정 구간에서 일정한 전류가 흘러야 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 파라미터 튜닝 방법에서 제2 파라미터(a2) 및 제3 파라미터(a3) 값은 제1 진동 특성의 값으로 고정되므로, 본 명세서에서 사용되는 '햅틱 파라미터'는 제1 파라미터(a1)를 의미한다.
지그(300) 및 집중키(200)는 제1 진동 특성으로부터 추출한 햅틱 파라미터에 의해 동작하고, 집중키(200)는 상기 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석할 수 있다(S430). 또한, 지그(300) 및 집중키(200)는 후술할 튜닝된 햅틱 파라미터에 의해서도 동작할 수 있다(S430).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그(300) 및 집중키(200)가 동작하는 단계(S430)를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 집중키(200)가 지그(300)의 동작 요청을 PC시뮬레이터(100)에 송신하고(S430-1), PC시뮬레이터(100)는 상기 요청을 수신하여 지그(300)에 동작 명령을 송신할 수 있다(S430-2).
지그(300)는 PC시뮬레이터(100)로부터 동작 명령을 수신하고, 지그(300) 및 집중키(200)는 제1 진동 특성으로부터 추출한 햅틱 파라미터 또는 후술할 튜닝된 햅틱 파라미터에 의해 1-사이클 동작을 수행할 수 있다(S430-3). 1-사이클 동작은 상술한 햅틱 파라미터에 의해 로터리(220)가 동작하여 햅틱 피드백이 출력되는 동작이다.
1-사이클 동작에 의해 로터리(220)가 동작함에 따라 진동을 발생하고, 집중키(200)의 진동 센서(250)는 로터리가 발생한 햅틱 피드백의 진동 특성의 데이터를 측정할 수 있다. 진동 특성의 데이터는 시간의 흐름에 따른 중력가속도의 변화를 포함할 수 있다.
집중키(200)의 제어부(260)는 상기 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 진동 특성(이하, 제2 진동 특성이라 한다.)을 진동 센서(250)로부터 획득하고 상기 제2 진동 특성을 분석할 수 있다(S430-4).
제어부(260)는 1-사이클 동작에서 진동 센서(250)가 측정한 X축, Y축 및 Z축의 제2 진동 특성의 데이터를 각각 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 집중키(200)의 제어부(260)가 제2 진동 특성을 분석한 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 진동 센서(250)는 시간의 흐름에 따른 중력 가속도를 X축, Y축 및 Z축의 관점에서 각각 측정할 수 있다. 도 6b를 참조 하면, 제어부(260)는 진동 센서(250)가 측정한 진동 특성의 데이터를 고속 푸리에 변환하고, 특정 주파수(
Figure 112020002607258-pat00001
)의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석할 수 있다.
다시 도3을 참조하면, 집중키(200)의 제어부(260)는 제1 진동 특성과 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단할 수 있다(S440).
제어부(260)는 상술한 S430-4단계에서 분석한 제2 진동 특성의 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼과, PC시뮬레이터(100)로부터 수신한 제1 진동 특성을 비교하여 진동 특성이 동일한지 여부를 판단할 수 있다.
다시 도 6b를 참조하면, 제어부(260)가 분석한 특정 주파수(
Figure 112020002607258-pat00002
)의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼과 제1 진동 특성의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 서로 비교하여 진동 특성이 동일한지 여부를 판단할 수 있다.
S440단계에서 제1 진동 특성과 제2 진동 특성이 동일한 것으로 판단된 경우, 집중키(200)와 마스터 제품의 햅틱 피드백 효과가 동일하다고 판단된 것이므로, 햅틱 파라미터의 튜닝은 불필요하며 집중키(200)는 종료 신호를 PC시뮬레이터(100)에 송신할 수 있다(S450).
S440단계에서 제1 진동 특성과 제2 진동 특성이 상이하다고 판단된 경우, 집중키(200)와 마스터 제품의 햅틱 피드백 효과가 기구적인 오차 또는 기타 환경 요인에 의하여 상이하다고 판단된 것이므로, 햅틱 파라미터의 튜닝 과정이 필요하다.
따라서, 제1 진동 특성과 제2 진동 특성이 상이하다고 판단된 경우, 집중키(200)는 햅틱 파라미터를 튜닝하고 튜닝된 햅틱 파라미터에 의하여 지그(300)의 동작 요청을 다시 PC시뮬레이터(100)에 송신할 수 있다(S460).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 집중키(200)가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 지그(300)의 동작 요청을 PC시뮬레이터(100)에 송신하는 단계(S460)를 나타낸 흐름도이다.
도7을 참조하면, 제어부(260)는 전원(230)에 의해 인가된 전압에 1V를 더하여 전원(230)의 입력 전압을 다시 산출할 수 있고(S460-1), 산출된 입력 전압에 상응하는 햅틱 파라미터를 산출할 수 있다(S460-2).
도 8은 S460-1단계 및 S460-2 단계에 따른 햅틱 파라미터의 전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조할 때, S460단계에서 제어부(260)가 전원(230)의 입력 전압을 증가시키면 햅틱 파라미터의 값은 감소하는 특성을 나타낸다
한편, 제어부(260)는 햅틱 파라미터의 온도에 따른 보정을 위하여 입력 전압에 의하여 산출된 햅틱 파라미터에 온도 보정값을 더할 수 있다(S430-3). 또한, 햅틱 모터(280)에 흐르는 전류는 입력 전압에 의해서 영향을 받지만, 온도 변화에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 제어부(260)는 입력 전압에 의해 산출한 햅틱 파라미터를 회귀분석(regression analysis)을 이용하여 다항식을 도출하고, 온도 센서(240)가 측정한 온도를 이용하여 상기 다항식에 보정 값을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로, 햅틱 파라미터의 온도 보정식은 [수학식 1]에 의하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020002607258-pat00003
상기 [수학식 1]에서
Figure 112020002607258-pat00004
은 햅틱 모터(280)의 실측 저항이고,
Figure 112020002607258-pat00005
는 햅틱 모터(280)의 기준 저항이며,
Figure 112020002607258-pat00006
는 온도 센서(240)가 측정한 온도이다.
제어부(260)는 상술한 S460-1 내지 S460-3 단계에 의하여 튜닝된 햅틱 파라미터를 이용하여, PC시뮬레이터(100)에 지그(300)의 동작 요청을 송신할 수 있다(S460-4). 지그(300) 및 집중키(200)는 튜닝된 햅틱 파라미터를 이용하여 다시 1-사이클 동작을 반복할 수 있다.
햅틱 파라미터 튜닝 과정을 반복하면서, 제어부(260)는 S460-1단계에서 전원(230)의 입력 전압을 9V에서 시작하여 16V까지 증가시키면서 제1 진동 특성과 제2 진동 특성이 동일할 때까지 상술된 과정을 반복 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 햅틱 파라미터 튜닝 시스템
100: PC시뮬레이터
200: 집중키
210: 메모리
220: 로터리
230: 전원
240: 온도 센서
250: 진동 센서
260: 제어부
270: 비교기
280: 햅틱 모터
300: 지그

Claims (10)

  1. PC시뮬레이터와 지그를 이용한 집중키의 햅틱 파라미터 튜닝 방법에 있어서,
    상기 PC시뮬레이터가 기 저장된 햅틱 피드백의 제1 진동 특성을 상기 집중키에 송신하는 단계;
    상기 집중키가 상기 제1 진동 특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출하는 단계;
    상기 지그 및 상기 집중키가 햅틱 파라미터에 의해 동작하고, 상기 집중키가 상기 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석 하는 단계;
    상기 집중키가 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한 경우, 상기 집중키가 종료 신호를 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계; 및
    상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 상기 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계;
    를 포함하는, 햅틱 파라미터 튜닝 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 진동 특성을 분석 하는 단계는,
    상기 집중키가 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 단계;
    상기 PC시뮬레이터가 상기 요청을 수신하고, 상기 지그에 동작 명령을 송신하는 단계;
    상기 지그가 상기 동작 명령을 수신하고, 상기 지그 및 상기 집중키가 햅틱 파라미터에 의한 1-사이클 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 집중키가 상기 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하는 단계;
    를 포함하는, 햅틱 파라미터 튜닝 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 집중키가 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하는 단계는,
    상기 집중키가 상기 1-사이클 동작에서 획득한 X축, Y축 및 Z축의 진동 특성 데이터를 각각 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석하는 단계인, 햅틱 파라미터 튜닝 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집중키가 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 지그의 동작 요청을 PC시뮬레이터에 송신하는 단계는;
    집중키에 인가된 전압에 1V를 더하여 입력 전압을 산출하는 단계;
    상기 산출된 입력 전압에 상응하는 햅틱 파라미터를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 햅틱 파라미터에 의해 상기 PC시뮬레이터에 상기 지그의 동작 요청을 송신하는 단계;
    를 포함하는, 햅틱 파라미터 튜닝 방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 햅틱 파라미터를 산출하는 단계 이후에,
    상기 산출된 햅틱 파라미터에 온도 보정값을 더하는 단계를 더 포함하는, 햅틱 파라미터 튜닝 방법.
  6. PC시뮬레이터와 지그를 이용한 집중키의 햅틱 파라미터 튜닝 시스템에 있어서,
    기 저장된 햅틱 피드백의 제1 진동 특성을 상기 집중키에 송신하는 PC시뮬레이터;
    상기 PC시뮬레이터로부터 수신한 상기 제1 진동 특성에 매칭되는 햅틱 파라미터를 추출하는 집중키; 및
    상기 집중키로부터 지그 동작 요청을 수신한 상기 PC시뮬레이터가 지그 동작 명령을 송신하고, 상기 동작 명령을 수신하여 햅틱 파라미터에 의해 상기 집중키와 1-사이클 동작을 수행하는 지그; 를 포함하는,
    햅틱 파라미터 튜닝 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집중키는,
    상기 1-사이클 동작에 의하여 발생한 햅틱 피드백의 제2 진동 특성을 분석하여 상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한지 여부를 판단하되,
    상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 동일한 경우, 종료 신호를 상기 PC시뮬레이터에 송신하고,
    상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우, 햅틱 파라미터를 튜닝하고 다시 상기 지그의 동작 요청을 상기 PC시뮬레이터에 송신하는 것을 특징으로 하는,
    햅틱 파라미터 튜닝 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 집중키는,
    상기 1-사이클 동작에서 획득한 X축, Y축 및 Z축의 진동 특성을 각각 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수의 진폭 레벨 및 주파수 대역의 스펙트럼을 분석하는 것을 특징으로 하는,
    햅틱 파라미터 튜닝 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 집중키는,
    상기 제1 진동 특성과 상기 제2 진동 특성이 상이한 경우,
    집중키에 인가된 전압에 1V를 더하여 입력 전압을 산출하고, 상기 산출된 입력 전압에 상응하는 햅틱 파라미터를 산출하고,
    상기 산출된 햅틱 파라미터에 의해 상기 PC시뮬레이터에 상기 지그의 동작 요청을 송신하는 것을 특징으로 하는,
    햅틱 파라미터 튜닝 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 집중키는,
    상기 산출된 햅틱 파라미터에 온도 보정값을 더하는 것을 특징으로 하는,
    햅틱 파라미터 튜닝 시스템.
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