KR102233746B1 - Apparatus for measuring for 3d external force using soft tactile sensor and method for 3d position, direction and magnitude of external force using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치 및 이를 이용한 외력의 3차원 위치와 방향 및 크기 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단순한 구조의 탄성체를 이용하여 촉각 센서를 형성하고, 이와 같은 탄성체에 반사되는 광의 변화를 이용하여 탄성체에 작용되는 접촉 힘의 방향과 크기 등을 측정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional external force measuring apparatus using a soft tactile sensor and a method for measuring the three-dimensional position, direction, and size of an external force using the same, and more particularly, to form a tactile sensor using an elastic body having a simple structure, and The present invention relates to a technique for measuring the direction and magnitude of a contact force applied to an elastic body by using a change in light reflected by the same elastic body.
최근, 사용자의 동작에 대한 인식을 위해서, 터치패드 등과 같이 사용자와의 접촉에 의해 동작을 인식하는 장치 또는 모션 인식 시스템과 같이 카메라 등으로 인식되는 사용자의 동작을 3차원 분석하여 인식하는 장치 등이 용되고 있으며, 이와 같이 사용자의 동작에 대한 직접 인식과 관련된 기술이 증가하고 있는 추세이다.Recently, for recognition of a user's motion, a device that recognizes a motion by contact with a user, such as a touch pad, or a device that analyzes and recognizes a user's motion recognized by a camera, such as a motion recognition system, in 3D In this way, the technology related to direct recognition of the user's motion is increasing.
다만, 상기와 같은 최근 개발 연구 되고 있는 입력 장치에서, 2차원으로 인식되는 위치 좌표는 기존에 정전용량 방식, 피에조 저항 방식 등을 이용하여 가압과 관련된 정보를 전기적 신호로 변화하였으나 다양한 정보를 구현하는데 한계가 있고, 3차원으로 인식되는 좌표는 영상처리 또는 자계의 변화를 이용하여 인식하였으나 인식률이 낮다는 문제점이 있다.However, in the input device that has been recently developed and studied as described above, the position coordinates recognized as two dimensions have been changed into electrical signals for information related to pressurization using the conventional capacitance method, piezo resistance method, etc. There is a limitation, and coordinates recognized as 3D are recognized using image processing or a change in magnetic field, but there is a problem in that the recognition rate is low.
대한민국 등록특허 제10-1839444호(발명의 명칭: 힘 측정 장치 및 상기 힘 측정 장치를 포함하는 로봇 팔)에서는, 축 방향을 갖는 파이프 형태의 몸체, 및 상기 몸체의 표면에 부착되어 상기 몸체의 인장 및 압축을 적어도 3개의 방향을 따라 측정하는 광섬유형 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 여기서, 광섬유형 스테레인 게이지는 상기 몸체의 표면에 부착되어 있으며 상기 몸체의 축 방향을 따라 연장된 적어도 3개의 광섬유 격자소자, 각각의 광섬유 격자 소자에 광을 제공하는 광원, 및 각각의 광섬유 격자 소자에서 반사된 광 또는 각각의 광섬유 격자 소자를 투과한 광을 감지하는 광검출기를 포함하는 힘 측정 장치가 개시되어 있다.In the Republic of Korea Patent Registration No. 10-1839444 (name of the invention: a force measuring device and a robot arm including the force measuring device), a pipe-shaped body having an axial direction, and a body in the form of a pipe are attached to the surface of the body to tension the body. And an optical fiber type strain gauge that measures compression along at least three directions. Here, the optical fiber type strain gauge is attached to the surface of the body and extends along the axial direction of the body, at least three optical fiber grating elements, a light source providing light to each optical fiber grating element, and each optical fiber grating element A force measurement device including a photodetector for detecting light reflected from or transmitted through each optical fiber grating element is disclosed.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 부드러운 재질로 형성되는 간단한 구조의 탄성체를 이용하여 촉각 센서를 형성하고, 이와 같은 촉각 센서를 이용하여 장치와 사용자의 접촉에 따른 힘 작용점의 위치, 힘의 방향 및 외력 크기를 측정하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to form a tactile sensor using an elastic body of a simple structure formed of a soft material, and the position of the force action point according to the contact between the device and the user by using such a tactile sensor. , To measure the direction of the force and the magnitude of the external force.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 하면이 평면의 형상으로 형성되고, 탄성을 구비하여 외력에 의해 형상 변형되는 탄성부; 상기 탄성부의 하면으로부터 이격되어 상기 탄성부의 하면 하부에 형성되는 기판부; 상기 기판부의 상면에 형성되고, 상기 탄성부의 하면을 향해 광을 조사하는 발광부; 및 상기 기판부의 상면에 형성되고, 상기 발광부의 주위에 배치되며, 상기 발광부로부터 조사되어 상기 탄성부의 하면에 반사된 광을 감지하는 복수 개의 광량센서;를 포함하고, 상기 탄성부의 변형에 따라 상기 복수 개의 광량센서 각각에서 측정되는 광량은 변화하며, 상기 복수 개의 광량센서 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 형성된 그래프인 커브 그래프를 이용하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향을 측정하는 것을 특징으로 한다. The configuration of the present invention for achieving the above object, the lower surface is formed in the shape of a plane, and has elasticity to the shape deformed by an external force; A substrate portion spaced apart from the lower surface of the elastic portion and formed under the lower surface of the elastic portion; A light emitting unit formed on an upper surface of the substrate and irradiating light toward a lower surface of the elastic unit; And a plurality of light-amount sensors formed on the upper surface of the substrate part, disposed around the light-emitting part, and detecting light reflected from the lower surface of the elastic part by being irradiated from the light-emitting part. The amount of light measured by each of the plurality of light-amount sensors varies, and the position and direction of the three-dimensional action of the external force are measured using a curve graph, which is a graph formed using data of the amount of light detected by each of the plurality of light-amount sensors. do.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 탄성부에 대한 상기 외력의 3차원 작용 위치 또는 방향 변화에 따라 상기 커브 그래프의 형상이 변화할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the shape of the curve graph may change according to a change in the position or direction of the three-dimensional action of the external force on the elastic part.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커브 그래프의 형상을 분석하고 상기 외력의 3차원 작용 위치와 방향을 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may further include a control unit that analyzes the shape of the curve graph and determines a three-dimensional action position and direction of the external force.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 커브 그래프의 형상을 분석하여 상기 탄성부에 제공되는 외력 크기를 판단할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control unit may determine the magnitude of an external force applied to the elastic unit by analyzing the shape of the curve graph.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 커브 그래프를 학습하도록 딥러닝을 수행하고, 딥러닝을 통해 상기 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기를 인식할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller may perform deep learning to learn the curve graph, and recognize the 3D action position and direction of the external force, and the magnitude of the external force through deep learning.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 탄성부는, 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the elastic part may be formed in the shape of a cylinder.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 발광부는 상기 기판부의 중앙에 위치하고, 상기 발광부를 기준으로 상기 광량센서가 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the light emitting part may be located in the center of the substrate part, and the light amount sensor may be disposed based on the light emitting part.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 탄성부의 외력 작용점에 대한 외력의 의해 상기 탄성부가 변형되는 제1단계; 상기 탄성부가 변형되는 동안, 상기 발광부로부터 조사된 광이 상기 탄성부의 하면에 반사되어 상기 광량센서에 의해 반사광의 광량이 측정되는 제2단계; 상기 복수 개의 광량센서 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 형성된 그래프인 상기 커브 그래프가 형성되는 제3단계; 및 제어부가, 상기 커브 그래프와 상기 제어부에 저장된 레퍼런스 그래프를 매칭시키고, 상기 커브 그래프를 분석하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기를 판단하는 제4단계;를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes: a first step in which the elastic portion is deformed by an external force with respect to an external force acting point of the elastic portion; A second step in which the light irradiated from the light emitting part is reflected on the lower surface of the elastic part while the elastic part is deformed, and the amount of reflected light is measured by the light amount sensor; A third step of forming the curve graph, which is a graph formed using data of the amount of light detected by each of the plurality of light sensor; And a fourth step in which the control unit matches the curve graph with the reference graph stored in the control unit, analyzes the curve graph, and determines the three-dimensional action position and direction of the external force and the magnitude of the external force.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 사용자와 접촉하는 탄성체를 간단한 구조로 형성하고 스펀지와 같은 부드러운 재질로 형성하여 촉각 센서를 형성하므로, 단순한 구조로 내구성이 증대되는 소프트 촉각 센서를 형성할 수 있다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is to form a tactile sensor by forming an elastic body in contact with the user into a simple structure and forming a soft material such as a sponge, so that a soft tactile sensor that increases durability with a simple structure can be formed. I can do it.
그리고, 본 발명의 효과는, 광이 탄성체에 반사되어 형성되고 탄성체의 변형에 의해 변화하는 반사광을 측정하고, 이와 같은 반사광을 이용한 그래프를 이용하여 탄성체에 작용되는 외력을 분석하므로, 외력의 수치 정보의 정확성이 향상된다는 것이다.In addition, the effect of the present invention is to measure the reflected light that is formed by reflecting light on the elastic body and changes due to the deformation of the elastic body, and analyzes the external force acting on the elastic body using a graph using such reflected light, so that numerical information of the external force Is that the accuracy of the product is improved.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치의 일부 구성에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광부와 광량센서의 배치에 대한 모식도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치에 대한 이미지이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광량센서에 감지된 반사광의 변화에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치를 이용한 실험에 대한 데이터 표이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성부에 대한 누름 깊이에 따라 광량센서에서 측정된 반사광의 광량 변화에 대한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a partial configuration of a 3D external force measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an arrangement of a light emitting unit and a light amount sensor according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are images of a 3D external force measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 and 6 are graphs of changes in reflected light sensed by a light amount sensor according to an embodiment of the present invention.
7 is a data table for an experiment using a 3D external force measuring device according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a change in the amount of reflected light measured by a light amount sensor according to a pressing depth of an elastic part according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the exemplary embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치의 일부 구성에 대한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광부(400)와 광량센서(110)의 배치에 대한 모식도이다. 그리고, 도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치에 대한 이미지이다. 여기서, 도 3의 (a)는 기판부(300) 상 설치된 발광부(400)와 광량센서(110)에 대한 이미지이고, 도 3의 (b)는 탄성부(200)에 대한 이미지이다. 그리고, 도 4는 기판부(300)와 탄성부(200)가 결합된 상태인 본 발명의 3차원 외력 측정 장치에 대한 이미지이다. 1 is a schematic diagram of a partial configuration of a 3D external force measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an arrangement of a
도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 3차원 외력 측정 장치는, 하면이 평면의 형상으로 형성되고, 탄성을 구비하여 외력에 의해 형상 변형되는 탄성부(200); 탄성부(200)의 하면으로부터 이격되어 탄성부(200)의 하면 하부에 형성되는 기판부(300); 기판부(300)의 상면에 형성되고, 탄성부(200)의 하면을 향해 광을 조사하는 발광부(400); 및 기판부(300)의 상면에 형성되고, 발광부(400)의 주위에 배치되며, 발광부(400)로부터 조사되어 탄성부(200)의 하면에 반사된 광을 감지하는 복수 개의 광량센서(110);를 포함한다. 그리고, 탄성부(200)의 변형에 따라 복수 개의 광량센서(110) 각각에서 측정되는 광량은 변화하며, 복수 개의 광량센서(110) 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 커브 그래프를 형성하고, 커브 그래프를 이용하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향을 측정할 수 있다. 여기서, 외력은 사용자의 손가락 등 신체 일부위를 탄성부(200)에 접촉시킨 후 힘을 제공하여 생성되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 탄성부(200)에 가해지는 모든 외력을 포함할 수 있다. 외력 작용점은 탄성부(200)에서 외력이 작용되는 지점일 수 있다. 그리고, 탄성부(200), 기판부(300), 발광부(400) 및 복수 개의 광량센서(110)의 결합에 의해 소프트 촉각 센서가 형성될 수 있다.As shown in Figures 1 to 4, the three-dimensional external force measuring apparatus of the present invention, the lower surface is formed in a planar shape, and has elasticity, the
발광부(400)는 LED로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 균일한 광을 사방으로 조사할 수 있는 발광체는 모두 이용될 수 있다. 탄성부(200)가 변형되면 탄성부(200)의 하면의 형상도 변형되고, 이에 따라 탄성부(200)의 하면 각 부위에서의 반사광 반사각도 변화되게 되어, 탄성부(200)의 하면의 형상 변화에 따라 각각의 광량센서(110)로 전달되는 반사광의 광량이 가변될 수 있다.The light-emitting
탄성부(200)는, 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 탄성부(200)가 원기둥의 형상이라고 설명하고 있으나, 탄성부(200)의 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 탄성부(200)는 다각형 기둥 형상 또는 구 형상 등의 다양한 형상으로 형성될 수도 있다. 그리고, 탄성부(200)의 하부는 원기둥과 같은 기둥의 형상이고 탄성부(200)의 상부는 반구 형상으로 형성될 수도 있다. 다만, 이하 설명에서는 탄성부(200)가 원기둥인 경우에 대해 기술하기로 한다. The
기판부(300)는, 하부를 형성하는 기판베이스(310)의 가장 자리를 따라 벽 형상으로 형상되는 기판측벽(320)이 형성될 수 있으며, 기판베이스(310)는 탄성부(200)의 하부와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는, 기판베이스(310)가 원판의 형상으로 형성될 수 있다.The
그리고, 도 2와 도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 발광부(400)는 기판부(300)의 중앙에 위치하고, 발광부(400)를 기준으로 광량센서(110)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 2에서 보는 바와 같이, 기판의 중심과 발광부(400)의 중심을 통과하는 2축 방향(x축 방향과 y축 방향)을 따라 균일한 간격으로 광량센서(110)가 배치되고, x축 방향과 y축 사이에 형성되는 축 방향을 따라 균일한 간격으로 광량센서(110)가 배치될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 2 and 3 (a), the light-emitting
또는, 도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 복수 개의 광량센서(110)가 결합되어 하나의 광량센서부(100)를 형성하고, 각각의 광량센서부(100)가 x축 방향과 y축 방향에 대해 4방향으로 발광부(400)의 중심으로부터 동일한 간격으로 배치될 수도 있다.Alternatively, as shown in (a) of FIG. 3, a plurality of
발광부(400)의 위치와 광량센서(110)의 위치가 상기와 같이 한정되지 않아도 본 발명의 3차원 외력 측정 장치에 의해 복수 개의 커브 그래프가 형성되나, 각각의 광량센서(110)에서의 감지 효율을 균일화시킴으로써 복수 개의 커브 그래프 각각의 오차 비율을 감소시키기 위해서는 상기와 같이 발광부(400)와 광량센서(110)를 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 기판베이스(310)의 형상에 따라 발광부(400)를 기준으로 광량센서(110)가 상기와 같이 배치되기에 용이하지 않은 경우에는, 복수 개의 광량센서(110)가 다른 형상으로 배치될 수 있다.Although the position of the light-emitting
탄성부(200)는 기판측벽(320)에 끼워맞춤되면서 기판부(300)와 결합될 수 있고, 이와 같은 경우 탄성부(200)와 기판측벽(320) 간 접촉면에 접착제가 도포되어 탄성부(200)와 기판부(300)가 접착 결합될 수 있다. 이에 따라, 탄성부(200)에 외력이 작용되더라도 탄성부(200)의 변형만 수행될 뿐, 기판부(300)로부터 탄성부(200)가 이탈되는 현상은 방지될 수 있다. 그리고, 기판부(300)는 복수 개의 전선부(500)와 결합될 수 있으며, 하나의 전선부(500)는 광량센서(110)로 전기를 공급함과 동시에 광량센서(110)의 신호를 제어부로 전달할 수 있다. 그리고, 다른 전선부(500)는 발광부(400)로 전기를 공급할 수 있다.The
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광량센서(110)에 감지된 반사광의 변화에 대한 그래프이다. 여기서, 도 5의 (a)는, 도 2내지 도 4의 x축 방향으로 외력이 제공되는 경우에, 외력의 크기 변화에 따라 제1광량센서(111)에 의해 측정되는 반사광의 광량 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5의 (b)는, 도 2내지 도 4의 y축 방향으로 외력이 제공되는 경우에, 외력의 크기 변화에 따라 제1광량센서(111)에 의해 측정되는 반사광의 광량 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 6은, 도 4의 z축 방향으로 외력이 제공되는 경우에, 외력의 크기 변화에 따라 제1광량센서(111)에 의해 측정되는 반사광의 광량 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, 축 방향은 화살표 방향을 의미할 수 있다. 도 5와 6에서, 세로축은 광량(광도, Light intensity(lux))을 나타내고, 가로축은 외력의 크기(force(N))를 나타낼 수 있다.5 and 6 are graphs of changes in reflected light sensed by the
도 5와 도 6에서 보는 바와 같이, x, y 및 z축 방향으로 각각 외력이 작용하는 경우, 각각의 외력 작용에 의해 생성되는 각각의 반사광을 측정하여 외력의 변화에 따른 반사광의 광량 변화에 대한 커브 그래프를 생성할 수 있다. 즉, 탄성부(200)에 대한 외력의 3차원 작용 위치 또는 방향 변화에 따라 복수 개의 커브 그래프 각각의 형상이 변화할 수 있다.As shown in Figs. 5 and 6, when external forces are applied in the x, y, and z-axis directions, each reflected light generated by each external force is measured to determine the change in the amount of reflected light according to the change of the external force. You can create a curve graph. That is, the shape of each of the plurality of curve graphs may change according to a change in the position or direction of the three-dimensional action of the external force on the
구체적으로, 도 2와 도 5에서 보는 바와 같이, 도 2와 같이 발광부(400)와 광량센서(110)가 배치되고 x축 방향과 y축 방향 각각의 외력에 대해 제1광량센서(111)에서 반사광 광량 변화가 측정되는 경우, x축 방향 외력의 작용 방향과 y축 방향 외력의 작용 방향이 제1광량센서(111)에 대해 동일하게 형성되어, 각각의 외력 변화에 대한 도 5의 (a)의 커브 그래프와 도 5의 (b)의 커브 그래프에서 보는 바와 같이, 각각의 커브 그래프 형상이 거의 유사하거나 동일하게 형성될 수 있다. 그리고, x축 방향과 y축 방향 각각의 외력에 대해 제2광량센서(112)에서 반사광 광량 변화가 측정되는 경우, x축 방향 외력의 방향과 y방향 외력의 방향이 제2광량센서(112)에 대해 상이하게 형성되어 각각의 외력 변화에 대한 각각의 커브 그래프의 형상이 상이하게 형성될 수 있다.Specifically, as shown in Figs. 2 and 5, as shown in Fig. 2, the
또한, 이와 같은 사항은, 외력의 작용 방향 뿐만 아니라, 외력의 작용 방향이 동일하더라도 외력의 작용 위치가 다른 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 구체적으로, 2개의 외력이 a방향으로 순차적으로 작용되면서 하나의 외력은 탄성부(200)의 상단부에 작용되고, 다른 외력은 탄성부(200)의 하단부에 작용될 수 있으며, 이와 같은 경우에는 각각의 외력 변화에 의한 반사광의 광량 변화 그래프가 상이하게 형성될 수 있다.In addition, such matters may be applied equally to the case where the external force acts differently even if the external force acts in the same direction as well as the direction in which the external force acts. Specifically, as two external forces are sequentially applied in the a direction, one external force is applied to the upper end of the
상기와 같은 원리에 따라, 제어부는, 복수 개의 커브 그래프 각각의 형상을 분석하고 외력의 3차원 작용 위치와 방향을 판단할 수 있으며, 동시에, 복수 개의 커브 그래프 각각의 형상을 분석하여 외력 작용점에 제공되는 외력 크기를 판단할 수 있다. According to the above principle, the control unit can analyze the shape of each of the plurality of curve graphs and determine the three-dimensional action position and direction of the external force, and at the same time, analyze the shape of each of the plurality of curve graphs and provide it to the external force action point. It is possible to determine the magnitude of the external force.
먼저, 커브 그래프를 이용하여 외력의 외력 크기를 측정할 수 있다. 구체적으로, 도 5에서 보는 바와 같이, x축 방향과 y축 방향의 외력에 의한 제1광량센서(111)의 커브 그래프에서는, 각각의 외력의 크기 증가에 따라 반사광의 광량이 증가하고 있으며, 이에 따라, 제어부는 반사광의 광량에 따라 외력의 크기를 판단할 수 있다. 다만, 도 5의 (a)의 커브 그래프와 같이 커브 그래프의 수렴 후 감소 구간이 발생할 수 있으며, 이는 탄성부(200)의 형상 변화에 따라 반사광의 광량이 감소되어 발생하는 것일 수 있으며, 제어부는 이와 같은 사항도 판단의 데이터로 이용할 수 있다. 또한, 도 6에서 보는 바와 같이 z축 방향의 외력에 의한 제1광량센서(111)의 커브 그래프에서는, 외력의 크기 증가에 따라 반사광의 광량이 감소하고 있으며, 이에 따라, 제어부는 반사광의 광량에 따라 외력의 크기를 판단할 수 있다.First, it is possible to measure the magnitude of the external force by using a curve graph. Specifically, as shown in FIG. 5, in the curve graph of the first
그리고, 커브 그래프를 이용한 외력의 3차원 작용 위치와 방향의 판단에 대해 설명하기로 한다. 도 5의 (a)와 (b)에서 보는 바와 같이, x축 방향의 외력과 y축 방향으로 외력이 작용되는 경우, x축 방향의 외력과 y축 방향의 외력에 대해 유사한 커브 그래프가 생성되므로, 제어부는 제2광량센서(112)에 의한 커브 그래프 등을 이용하여 x축 방향의 외력과 y축 방향의 외력을 구분하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향을 판단할 수 있다.In addition, the determination of the position and direction of a three-dimensional action of an external force using a curve graph will be described. As shown in (a) and (b) of Fig. 5, when an external force in the x-axis direction and an external force in the y-axis direction are applied, a similar curve graph is generated for the external force in the x-axis direction and the external force in the y-axis direction. , The controller may determine the three-dimensional action position and direction of the external force by dividing the external force in the x-axis direction and the external force in the y-axis direction using a curve graph or the like by the second
그리고, 다른 실시 예로써 도 2 내지 도 4의 x축 방향의 반대 방향 또는 y축 방향의 반대 방향으로 외력이 작용하는 경우, 외력의 변화에 따라 제3광량센서(113)에 도 5의 (a)와 (b)와 같은 커브 그래프가 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우 제어부는 제3광량센서(113)에 의한 커브 그래프를 분석하여 x축 방향의 반대 방향 또는 y축 방향의 반대 방향으로 외력이 작용하는 것으로 판단할 수 있다. 상기와 같이 다른 광량센서(110)에 의한 커브 그래프를 분석하여 x축 방향의 반대 방향인지 또는 y축 방향의 반대 방향인지 여부에 대한 판단을 수행할 수 있다.And, as another embodiment, when an external force acts in a direction opposite to the x-axis direction of FIGS. 2 to 4 or in the direction opposite to the y-axis direction, the third
그리고, 도 2 내지 도 4의 z축 방향으로 외력이 작용하는 경우, 외력의 변화에 따라 제1광량센서(111)에서 도 6에서 보는 바와 같은 커브 그래프가 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우 제어부는 제1광량센서(111)에 의한 커브 그래프를 분석하여 z축 방향으로 외력이 작용하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, when an external force acts in the z-axis direction of FIGS. 2 to 4, a curve graph as shown in FIG. 6 may be formed by the first
상기와 같은 원리는, 축 방향이 동일하더라도 외력 작용점의 위치가 상이한 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.The same principle as described above can be applied equally even if the axial direction is the same, even if the position of the external force acting point is different.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 외력 측정 장치를 이용한 실험에 대한 데이터 표이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성부(200)에 대한 누름 깊이(mm)에 따라 광량센서(110)에서 측정된 반사광의 광량 변화에 대한 그래프이다. 구체적으로, 도 7과 도 8의 데이터와 그래프는, 탄성부(200)의 상면에서 z축 방향과 평행한 방향으로 제1광량센서(111)의 위치에 대응되는 지점인 누름 지점을 누르는 경우에 대한 광량 변화 데이터와 이를 이용한 레퍼런스 그래프일 수 있으며, 도 7에서 보는 바와 같이 누름 지점을 누르는 깊이(mm)를 달리하여 실험을 수행하고, 이와 같은 실험을 12회 수행한 경우에 대한 광량 변화 데이터와 레퍼런스 그래프일 수 있다. 도 8의 그래프에서 세로축은 광량(광도, Light intensity(lux))을 나타내고, 가로축은 누름 깊이(mm)를 나타낼 수 있다.7 is a data table for an experiment using a 3D external force measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a pressing depth (mm) for the
도 8과 같이 복수 회의 실험에 의해 하나의 커브 그래프가 생성될 수 있으며, 이와 같이 복수 회의 실험에 의해 생성된 커브 그래프인 레퍼런스 그래프는 사전에 제어부에 저장되어 있을 수 있으며, 제어부는 복수 개의 레퍼런스 그래프와 각각의 광량센서(110)에 의한 각각의 커브 그래프를 비교 분석하여 외력 작용점의 3차원 위치와 외력의 방향 및 크기를 판단할 수 있다. 여기서, 레퍼런스 그래프는, 복수 회의 실험에 의한 각각의 누름 지점의 누름 깊이에 대한 광량 데이터의 평균 값에 의해 형성될 수 있다.As shown in FIG. 8, one curve graph may be generated by a plurality of experiments, and a reference graph, which is a curve graph generated by a plurality of experiments, may be previously stored in the control unit, and the control unit is a plurality of reference graphs. By comparing and analyzing each curve graph by each
상기와 같이 레퍼런스 그래프는, 외력의 외력 크기가 0인 경우부터 최대인 경우까지를 나타낼 수 있으며, 커버 그래프는 레퍼런스 그래프와 동일한 외력 힘 범위에서 형성되거나, 또는, 커버 그래프가 레퍼런스 그래프의 외력 힘 범위의 일부 범위에서 형성됨으로써 커버 그래프는 레퍼런스 그래프의 일부 형상을 구비할 수도 있다. 구체적으로, 외력의 작용에 의한 탄성부(200)의 변형은 연속적으로 수행되므로, 탄성부(200)가 초기 형상에서 하나의 형상으로 변형되는 경우에는 외력의 외력 크기가 0인 경우부터 소정의 힘까지의 범위에서 커버 그래프를 형성하고, 탄성부(200)가 상기된 하나의 형상에서 다른 형상으로 변형되는 경우에는 상기된 하나의 형상에 대응되는 외력 크기로부터 다른 형상에 대응되는 외력 크기까지의 범위에서 커버 그래프가 형성될 수 있다.As described above, the reference graph can represent the case where the external force of the external force is 0 to the maximum, and the cover graph is formed in the same external force range as the reference graph, or the cover graph is the external force range of the reference graph. The cover graph may have a partial shape of the reference graph by being formed in a partial range of. Specifically, since the deformation of the
제어부는, 커버 그래프와 레퍼런스 그래프를 비교한 다음 커버 그래프와 매칭된 레퍼런스 그래프를 선택하고, 매칭된 레퍼런스 그래프를 이용하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기에 대한 분석 및 판단을 수행할 수 있다.The controller may compare the cover graph and the reference graph, then select a reference graph matched with the cover graph, and perform analysis and determination on the 3D action position and direction of the external force and the magnitude of the external force using the matched reference graph. have.
도 5와 도 6에서 각각의 커브 그래프도, 외력 크기를 변경시키면서 복수 회의 외력 작용에 대한 광량의 평균 값을 도출하여 형성되는 그래프이며, 설명의 편의를 위해 광량센서(110)의 반사광 광량 측정에 의한 그래프로 설명하였다. 구체적으로, 도 5와 도 6에서 실선은 레퍼런스 그래프를 나타낼 수 있으며, 점선은 레퍼런스 그래프의 오차 범위 10% 내에 대한 그래프 선일 수 있다. 여기서, 외력의 작용에 의해 형성되는 커브 그래프가 레퍼런스 그래프 대비 오차 범위 10% 내에 위치하는 경우, 제어부는 해당 커브 그래프가 레퍼런스 그래프와 동일한 패턴을 형성한다고 파악하고, 레퍼런스 그래프를 기준으로 외력 작용점의 3차원 위치와 외력의 방향 및 크기를 판단할 수 있다. 상기에서는 오차 범위를 10%로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 오차 범위는 변경할 수 있다.Each curve graph in FIGS. 5 and 6 is a graph formed by deriving an average value of the amount of light for a plurality of times of external force action while changing the magnitude of the external force. For convenience of explanation, the amount of reflected light of the
상기에서는, 복수 개의 광량센서(110) 중 제1광량센서(111) 내지 제3광량센서(113) 각각에서 측정되는 커브 그래프를 이용하여 제어부에서 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기를 측정하는 사항에 설명하고 있으나, 제어부는 모든 광량센서(110)에 의한 모든 커브 그래프를 이용하여 3차원 위치와 방향 및 외력 크기를 판단하며, 원리는 상기된 사항과 동일할 수 있다. 그리고, 제어부는 복수 개의 광량센서(110)에 의한 복수 개의 커브 그래프를 종합적으로 분석하며, 이를 위해 제어부는 커브 그래프를 학습하도록 딥러닝을 수행하고, 딥러닝을 통해 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 크기를 인식할 수 있다.In the above, the control unit measures the three-dimensional action position and direction of the external force, and the magnitude of the external force by using a curve graph measured by each of the first to the third
도 5의 (a)와 (b) 및 도 6에서, 내부가 색으로 채워진 도트인 측정점은 각각의 축(x축, y축 또는 z축) 방향 외력에 대한 반사광 광량의 실제 측정 데이터(Measured X-data, Measured Y-data 및 Measured Z-data)를 나타내고, 내부가 색으로 채워지지 않은 시험점은 실제 측정 전 시험적으로 실제 측정과 동일한 방법으로 각각의 축(x축, y축 또는 z축) 방향 외력에 대한 반사광 광량의 시험 측정 데이터(Test X-data, Test Y-data 및 Test Z-data)를 나타낼 수 있다.In FIGS. 5A and 6B and 6, the measurement point, which is a dot filled with color, is the actual measurement data of the amount of reflected light relative to the external force in each axis (x-axis, y-axis, or z-axis) direction (Measured X -data, Measured Y-data and Measured Z-data), and test points that are not filled with color are tested for each axis (x-axis, y-axis, or z-axis) in the same way as the actual measurement before the actual measurement. ) Test measurement data (Test X-data, Test Y-data, and Test Z-data) of the amount of reflected light relative to the external force in the direction can be displayed.
도 5와 도 6의 측정점 분포에서 보는 바와 같이, 실제 측정 값은 래퍼런스 그래프의 오차 범위 이상으로 형성될 수 있으며, 제어부는 실제 측정 값이 반영되는 커브 그래프를 형성함에 있어서, 커브 그래프에서 소정의 오차 범위 이상으로 벗어나는 실제 측정 값은 커브 그래프 형성에서 제외시킬 수 있으며, 이와 같은 실제 측정 값은 제외는 딥러닝을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 탄성부(200)에 대한 하나의 외력 작용에 의해 형성되는 복수 개의 커브 그래프 각각은 오차 범위 내에서 일정한 그래프 패턴을 형성하게 되고, 제어부는 이에 대한 데이터를 학습할 수 있다. 그리고, 이와 같은 복수 개의 커브 그래프가 일정한 그래프 패턴을 형성하는 경우, 하나의 광량센서(110)에 의한 하나의 커브 그래프는 하나의 레퍼런스 그래프와 매칭될 수 있다.As shown in the distribution of measurement points in FIGS. 5 and 6, the actual measurement value may be formed beyond the error range of the reference graph, and the control unit forms a curve graph reflecting the actual measurement value. The actual measured values outside the range may be excluded from the curve graph formation, and the actual measured values may be excluded through deep learning. Specifically, each of the plurality of curve graphs formed by the action of one external force on the
여기서, 제어부는 이와 같은 일정한 그래프 패턴을 벗어나는 어느 하나의 커브 그래프를 선택할 수 있으며, 선택된 커브 그래프를 형성함에 있어서 매칭된 레퍼런스 그래프의 경향성과 상이한 경향성을 유발하는 실제 측정 값은 제외시켜 실제 측정 값의 오차를 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기 측정 오차를 현저히 감소시킬 수 있다. 딥러닝 알고리즘은 심층 신경망, 합성곱 신경망 또는 순환 신경망 중 어느 하나일 수 있다.Here, the control unit can select any one curve graph that deviates from such a certain graph pattern, and in forming the selected curve graph, the actual measured value that causes a tendency different from the trend of the matched reference graph is excluded. The error can be minimized. Accordingly, it is possible to significantly reduce the measurement error of the three-dimensional action position and direction of the external force and the magnitude of the external force. The deep learning algorithm may be any one of a deep neural network, a convolutional neural network, or a recurrent neural network.
상기와 같은 구성의 본 발명의 3차원 외력 측정 장치를 구비한 컴퓨터가 제조되어, 사용자는 본 발명의 3차원 외력 측정 장치에 외력을 제공하면서 조작을 수행하여, 컴퓨터 프로그램 상 동작 수행의 대상이 되는 동작대상의 위치 변경, 이동 속도 등을 조작할 수 있다. 여기서, 동작대상의 위치 변경을 위한 이동은 탄성부(200)에 대한 외력의 3차원 작용 위치와 방향과 관련되고, 동작대상의 이동 속도는 탄성부(200)에 대한 외력 크기와 관련될 수 있다.A computer having the three-dimensional external force measuring device of the present invention having the above configuration is manufactured, and the user performs an operation while providing an external force to the three-dimensional external force measuring device of the present invention, It is possible to change the position of the object to be moved, and to manipulate the moving speed. Here, the movement for changing the position of the motion object is related to the three-dimensional action position and direction of the external force on the
이하, 본 발명의 3차원 외력 측정 장치를 이용한 외력의 3차원 위치와 방향 및 크기 측정 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of measuring a three-dimensional position, direction, and size of an external force using the three-dimensional external force measuring apparatus of the present invention will be described.
제1단계에서, 외력에 의해 탄성부(200)가 변형될 수 있다. 다음으로, 제2단계에서, 탄성부(200)가 변형되는 동안, 발광부(400)로부터 조사된 광이 탄성부(200)의 하면에 반사되어 광량센서(110)에 의해 반사광의 광량이 측정될 수 있다. 그리고, 제3단계에서, 복수 개의 광량센서(110) 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 커브 그래프가 형성될 수 있다. 그 후, 제4단계에서, 제어부가, 커브 그래프와 제어부에 저장된 레퍼런스 그래프를 매칭시키고, 커브 그래프를 분석하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기를 판단할 수 있다.In the first step, the
상기와 같은 구성에 의해, 사용자와 접촉하는 탄성부(200)를 간단한 구조로 형성하고 스펀지와 같은 부드러운 재질로 형성하여 소프트 촉각 센서를 형성하므로, 단순한 구조로 내구성이 증대되는 촉각 센서를 형성할 수 있다. 그리고, 광이 탄성부(200)에 반사되어 형성되고 탄성부(200)의 변형에 의해 변화하는 반사광을 광량센서(110)를 이용하여 측정하고, 이와 같은 반사광을 이용한 커브 그래프를 이용하여 탄성부(200)에 작용되는 외력을 분석하므로, 외력의 수치 정보의 정확성이 향상될 수 있다.With the above configuration, since the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 광량센서부
110 : 광량센서
111 : 제1광량센서
112 : 제2광량센서
113 : 제3광량센서
200 : 탄성부
300 : 기판부
310 : 기판베이스
320 : 기판측벽
400 : 발광부
500 : 전선부 100: light amount sensor unit
110: light amount sensor
111: first light intensity sensor
112: second light intensity sensor
113: third light intensity sensor
200: elastic part
300: substrate portion
310: substrate base
320: substrate side wall
400: light emitting part
500: electric wire part
Claims (9)
상기 탄성부의 하면으로부터 이격되어 상기 탄성부의 하면 하부에 형성되는 기판부;
상기 기판부의 상면에 형성되고, 상기 탄성부의 하면을 향해 광을 조사하는 발광부;
상기 기판부의 상면에 형성되고, 상기 발광부의 주위에 배치되며, 상기 발광부로부터 조사되어 상기 탄성부의 하면에 반사된 광을 감지하는 복수 개의 광량센서; 및
상기 복수 개의 광량센서로부터 신호를 전달받고, 상기 복수 개의 광량센서 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 복수 개의 커브 그래프를 형성하며, 상기 복수 개의 커브 그래프의 형상을 종합적으로 분석하는 제어부;를 포함하고,
상기 탄성부의 변형에 따라 상기 복수 개의 광량센서 각각에서 측정되는 광량은 변화하며,
상기 제어부는, 상기 복수 개의 커브 그래프 각각과 사전에 저장된 복수 개의 레퍼런스 그래프 각각을 비교하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력의 크기를 판단하고,
하나의 광량센서에 의한 하나의 커브 그래프는 하나의 레퍼런스 그래프와 매칭되고, 상기 하나의 커브 그래프에서 상기 하나의 레퍼런스 그래프의 경향성과 상이한 경향성을 유발하는 실제 측정 값이 제외됨으로써,
상기 복수 개의 커브 그래프 각각의 오차가 최소화되고, 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력의 크기 각각에 대한 측정 오차가 감소되는 것을 특징으로 하는 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치.
An elastic portion having a lower surface formed in a planar shape, having elasticity, and being deformed in shape by an external force;
A substrate portion spaced apart from the lower surface of the elastic portion and formed under the lower surface of the elastic portion;
A light emitting unit formed on an upper surface of the substrate and irradiating light toward a lower surface of the elastic unit;
A plurality of light-quantity sensors formed on the upper surface of the substrate, disposed around the light-emitting part, and sensing light reflected from the light-emitting part and reflected on the lower surface of the elastic part; And
And a controller configured to receive signals from the plurality of light-amount sensors, form a plurality of curve graphs using data of the amount of light detected by each of the plurality of light-amount sensors, and comprehensively analyze the shapes of the plurality of curve graphs; and,
The amount of light measured by each of the plurality of light amount sensors changes according to the deformation of the elastic part,
The control unit compares each of the plurality of curve graphs with each of a plurality of reference graphs stored in advance to determine the three-dimensional action position and direction of the external force, and the magnitude of the external force,
One curve graph by one light amount sensor is matched with one reference graph, and the actual measured values causing a tendency different from the tendency of the one reference graph are excluded from the one curve graph,
3D external force measurement apparatus using a soft tactile sensor, characterized in that errors in each of the plurality of curve graphs are minimized, and measurement errors for each of the three-dimensional action position and direction of the external force and the magnitude of the external force are reduced.
상기 탄성부에 대한 외력의 3차원 작용 위치 또는 방향 변화에 따라 상기 커브 그래프의 형상이 변화하는 것을 특징으로 하는 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치.
The method according to claim 1,
3D external force measuring apparatus using a soft tactile sensor, characterized in that the shape of the curve graph changes according to a change in the position or direction of the 3D action of the external force on the elastic part.
상기 제어부는 상기 커브 그래프를 학습하도록 딥러닝을 수행하고, 딥러닝을 통해 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 크기를 인식하는 것을 특징으로 하는 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치.
The method according to claim 1,
The control unit performs deep learning to learn the curve graph, and recognizes the position, direction, and magnitude of the three-dimensional action of the external force through deep learning.
상기 탄성부는, 원기둥의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치.
The method according to claim 1,
The elastic part is a three-dimensional external force measuring device using a soft tactile sensor, characterized in that formed in the shape of a cylinder.
상기 발광부는 상기 기판부의 중앙에 위치하고, 상기 발광부를 기준으로 상기 광량센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 소프트 촉각 센서를 이용한 3차원 외력 측정 장치.
The method according to claim 1,
The 3D external force measuring apparatus using a soft tactile sensor, characterized in that the light emitting part is located in the center of the substrate part, and the light amount sensor is disposed based on the light emitting part.
A computer equipped with a three-dimensional external force measurement device using a soft tactile sensor according to any one of claims 1 and 2 and 5 to 7.
외력에 의해 상기 탄성부가 변형되는 제1단계;
상기 탄성부가 변형되는 동안, 상기 발광부로부터 조사된 광이 상기 탄성부의 하면에 반사되어 상기 광량센서에 의해 반사광의 광량이 측정되는 제2단계;
상기 복수 개의 광량센서 각각에서 감지된 광량의 데이터를 이용하여 상기 커브 그래프가 형성되는 제3단계; 및
제어부가, 상기 커브 그래프와 상기 제어부에 저장된 레퍼런스 그래프를 매칭시키고, 상기 커브 그래프를 분석하여 외력의 3차원 작용 위치와 방향 및 외력 크기를 판단하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외력의 3차원 위치와 방향 및 크기 측정 방법. In the method for measuring the three-dimensional position, direction, and size of an external force using a three-dimensional external force measuring device using the soft tactile sensor of claim 1,
A first step in which the elastic portion is deformed by an external force;
A second step in which the light irradiated from the light emitting part is reflected on the lower surface of the elastic part while the elastic part is deformed, and the amount of reflected light is measured by the light amount sensor;
A third step of forming the curve graph using data of the amount of light detected by each of the plurality of light amount sensors; And
And a fourth step of the control unit matching the curve graph with the reference graph stored in the control unit and analyzing the curve graph to determine the three-dimensional action position and direction of the external force and the magnitude of the external force. 3D position, orientation and size measurement method.
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