KR102234430B1 - Mre와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터로서, 솔레노이드 코일이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석; 상기 전자석의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 상기 전자석에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer); 및 상기 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 근감각 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 자기장의 유무에 따라 변화되는 강도로 부드러운 느낌과 딱딱한 느낌의 근감각을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 물성 강도가 근감각으로 사용됨으로써, 근감각 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 근감각 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 솔레노이드 코일의 자기장이 사라지더라도 전자영구자석의 자기장은 그대로 유지됨에 따라 근감각 발생을 위한 근감각 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 근감각 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 자기장의 유무에 따라 변화되는 강도로 부드러운 느낌과 딱딱한 느낌의 근감각을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 물성 강도가 근감각으로 사용됨으로써, 근감각 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 근감각 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 솔레노이드 코일의 자기장이 사라지더라도 전자영구자석의 자기장은 그대로 유지됨에 따라 근감각 발생을 위한 근감각 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있다.
Description
본 발명은 근감각 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)와 전자석(EPM)을 이용한 근감각 액추에이터에 관한 것이다.
노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 정보통신 단말기나 비디오 게임 콘솔, 리모트 컨트롤 등의 전자기기가 발달함에 따라, 최근에는 이들 기기를 이용하여 사용자에게 보다 다양한 사용자 경험(UX)을 제공하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 예를 들어 기존의 사용자 단말기가 2차원의 평면적 화면을 보여주고, 화면에 보이는 내용에 맞추어 소리를 들려주는 단순한 수준의 시청각 피드백을 제공하는 데에 머물렀다면, 최근의 사용자 단말기는 3차원의 입체감 있는 화면을 제공하고, 제공되는 화면 내용과 함께 사용자에게 힘, 운동감, 질감 등의 근감각을 함께 느끼게 하는 더욱 복잡한 시각 피드백과 햅틱 피드백을 제공할 수 있게 되었다.
이러한 햅틱은 물체를 만질 때 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백 및 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백을 포괄한다.
최근, 햅틱 효과를 제공하기 위하여 전기 활성 고분자에 대한 연구가 진행됨에 따라 화학, 기계, 전기, 의학, 재료, 식품 등 다양한 분야에서 전기활성 고분자의 활용에 대한 기대가 증가하고 있다. 전기 활성 고분자는 차세대 마이크로 로봇, 초소형 비행체 등과 같은 분야뿐 아니라, 인공근육 액추에이터 등의 다양한 산업분야에서도 활용될 수 있다.
전기 활성 고분자를 이용한 액추에이터의 경우, 고분자 유전체의 상면 및 하면에 배치된 유연 전극에 고전압이 인가될 때 고분자 유전체가 압축 및 팽창되는 현상을 이용하여 햅틱 효과를 제공하게 된다. 이러한 전기 활성 고분자를 이용한 액추에이터는 충분한 햅틱 효과를 주기 위해 과도한 고전압이 인가됨에 따라 사용자 안전 문제와 함께 물리적 손상이 쉽게 발생될 수 있는 문제가 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 근감각 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 자기장의 유무에 따라 변화되는 강도로 부드러운 느낌과 딱딱한 느낌의 근감각을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 물성 강도가 근감각으로 사용됨으로써, 근감각 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 근감각 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 솔레노이드 코일의 자기장이 사라지더라도 전자영구자석의 자기장은 그대로 유지됨에 따라 근감각 발생을 위한 근감각 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있도록 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터는,
MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터로서,
솔레노이드 코일이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석;
상기 전자석의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원으로 상기 전자석에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer); 및
상기 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전자석은,
상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 전자석은,
상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되되, 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원을 끊으면 솔레노이드 코일의 자력은 사라지나, 상기 전자석의 자력은 미리 설정된 시간동안 계속 유지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)는,
원래의 부드러운 상태의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지고 딱딱해지는 상태의 자기유변탄성체로서 평평한 플레이트 형상 구조로 구성되고, 상기 전자석에서 형성되어 인가되는 자기장에 의해 딱딱해진 상태에서 접촉하는 사용자에게 근감각을 제공할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 전원 공급부는,
상기 MRE의 근감각 발생을 위한 전원을 상기 전자석의 솔레노이드 코일에 공급하되, 상기 전자석의 솔레노이드 코일에 공급되는 전원의 크기로 상기 MRE의 근감각 세기를 조절할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 근감각 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 자기장의 유무에 따라 변화되는 강도로 부드러운 느낌과 딱딱한 느낌의 근감각을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 물성 강도가 근감각으로 사용됨으로써, 근감각 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 근감각 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에 따르면, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 솔레노이드 코일의 자기장이 사라지더라도 전자영구자석의 자기장은 그대로 유지됨에 따라 근감각 발생을 위한 근감각 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 미인가 되어 MRE가 부드러운 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 인가되어 MRE가 딱딱한 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 미인가 되어 MRE가 부드러운 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 인가되어 MRE가 딱딱한 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 미인가 되어 MRE가 부드러운 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 인가되어 MRE가 딱딱한 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터(100)는, 전자석(110), MRE(120), 및 전원 공급부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
전자석(110)은, 솔레노이드 코일(111)이 감겨지며, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 구성이다. 이러한 전자석(110)은 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성될 수 있다. 여기서, 전자석(110)은 NS 극성을 갖는 영구자석으로, 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 전환되는 특성을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 전자석(110)은 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되되, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원을 끊으면 솔레노이드 코일(111)의 자력은 사라지고, 전자석(110)의 자력은 미리 설정된 시간동안 계속 유지될 수 있다. 즉, 전자석(110)은 솔레노이드 코일(111)의 자력이 사라지더라도 전자영구자석으로 구성되는 전자석(110)은 이전 상태, 즉 자력을 그대로 유지하게 된다.
MRE(120)는, 전자석(110)의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원으로 전자석(110)에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 구성이다. 이러한 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는 원래의 부드러운 상태의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지고 딱딱해지는 상태의 구조를 갖는 자기유변탄성체로서 평평한 플레이트 형상 구조로 구성된다. 또한, MRE(120)는 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장에 의해 딱딱해진 상태에서 접촉하는 사용자에게 근감각을 제공하게 된다.
또한, MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장에 대응하여 압축되어 크기가 작아지고 딱딱해짐으로써, 접촉하는 사용자에게 근감각을 제공할 수 있게 된다.
또한, MRE(120)는 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장의 세기에 따라 압축되는 강도가 달라지고, 그에 따른 근감각의 세기가 조절될 수 있으며, 인가되는 자기장의 세기가 클수록 더욱 딱딱해질 수 있다.
전원 공급부(130)는, 전자석(110)에 감겨진 솔레노이드 코일(111)에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 구성이다. 이러한 전원 공급부(130)는 MRE(120)의 근감각 발생을 위한 전원을 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 공급하되, 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 공급되는 전원의 크기로 MRE(120)의 근감각 세기를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터의 개략적인 구성의 구조를 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 근감각 액추에이터(100)는 솔레노이드 코일(111)이 감긴 전자석(110)이 전자석 고정 하우징(미도시)의 내부로 배치 고정되고, 전자석(110)의 상부로 MRE(120)가 배치되며, MRE(120)는 근감각 제공을 위한 패널(미도시)에 고정되는 구조로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 미인가 되어 MRE가 부드러운 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 나타내고 있다. 즉, 도 3은 MRE(120)에 자기장이 미인가된 부드러운 상태에서 사용자가 접촉하여 누름에 따라 부드럽게 눌리는 근감감을 제공하는 동작 상태를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터에서, 자기장이 인가되어 MRE가 딱딱한 상태에서 근감각을 제공하는 구성을 나타내고 있다. 즉, 도 4는 MRE(120)에 자기장이 인가되어 딱딱하게 된 상태에서 사용자가 접촉하여 누름에 따라 쉽게 눌리지 않는 빡빡한 느낌의 근감감을 제공하는 동작 상태를 나타내고 있다.
즉, 본 발명에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터(100)는 도 3의 자기장 미인가 상태와 도 4의 자기장 인가 상태에 따라 MRE(120)의 상태가 부드럽거나 또는 딱딱한 상태가 되어 사용자가 접촉하여 누름에 따라 그에 상응하는 근감각을 제공할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터는, 솔레노이드 코일에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석과, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE와, 전자석에 감겨진 솔레노이드 코일에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하여 구성함으로써, 얇고 유연하며 내구성이 강한 소형의 근감각 액추에이터의 구현이 가능하고, MRE에 인가되는 자기장의 유무에 따라 변화되는 강도로 부드러운 느낌과 딱딱한 느낌의 근감각을 효과적으로 생성하여 전달할 수 있고, 특히, 솔레노이드 코일에 감긴 전자석에서 발생하는 자기장을 통해 MRE의 물성 강도가 근감각으로 사용됨으로써, 근감각 액추에이터의 간단한 구조 및 소형화가 가능하고, 근감각 발생의 구동 제어가 용이하며, 다기능화로 소형화되는 스마트기기에 최적화된 적용이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 자기장을 형성하는 전자석을 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석으로 구성함으로써, 솔레노이드 코일의 자기장이 사라지더라도 전자영구자석의 자기장은 그대로 유지됨에 따라 근감각 발생을 위한 근감각 액추에이터의 소비되는 전력을 줄여줄 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 근감각 액추에이터
110: 전자석
111; 솔레노이드 코일
120: MRE(Magneto-Rheological Elastomer)
130: 전원 공급부
110: 전자석
111; 솔레노이드 코일
120: MRE(Magneto-Rheological Elastomer)
130: 전원 공급부
Claims (5)
- MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터(100)로서,
솔레노이드 코일(111)이 감겨지며, 상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 자기장을 형성하는 전자석(110);
상기 전자석(110)의 상부에 배치되며, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 원래의 부드러운 상태를 유지하고, 상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원으로 상기 전자석(110)에서 형성하는 자기장이 인가되는 상태에서는 딱딱한 상태로 변화되는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120); 및
상기 전자석(110)에 감겨진 솔레노이드 코일(111)에 자기장 형성을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(130)를 포함하되,
상기 전자석(110)은,
상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되는 전자영구자석(Electro-permanent Magnet)으로 구성되고,
상기 전자석(110)은,
상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원에 의해 NS 극성이 가변되되, 상기 솔레노이드 코일(111)에 인가되는 전원을 끊으면 솔레노이드 코일(111)의 자력은 사라지나, 상기 전자석(110)의 자력은 미리 설정된 시간동안 계속 유지되며,
상기 MRE(120)는,
상기 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장의 세기에 따라 압축되는 강도가 달라지고, 그에 따른 근감각의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 MRE(Magneto-Rheological Elastomer)(120)는,
원래의 부드러운 상태의 크기에서 인가되는 자기장에 의해 압축되어 크기가 작아지고 딱딱해지는 상태의 자기유변탄성체로서 평평한 플레이트 형상 구조로 구성되고, 상기 전자석(110)에서 형성되어 인가되는 자기장에 의해 딱딱해진 상태에서 접촉하는 사용자에게 근감각을 제공하는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터. - 제4항에 있어서, 상기 전원 공급부(130)는,
상기 MRE(120)의 근감각 발생을 위한 전원을 상기 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 공급하되, 상기 전자석(110)의 솔레노이드 코일(111)에 공급되는 전원의 크기로 상기 MRE(120)의 근감각 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는, MRE와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터.
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| KR1020190034981A KR102234430B1 (ko) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Mre와 전자석을 이용한 근감각 액추에이터 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101554289B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2015-09-18 | 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 | 촉각 제공 장치 |
| KR101680265B1 (ko) | 2015-08-24 | 2016-11-28 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 촉각 발생 장치 |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101032306B1 (ko) * | 2009-01-19 | 2011-05-06 | 한국과학기술원 | 햅틱피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱피드백 제공방법 |
| KR101745020B1 (ko) * | 2011-12-13 | 2017-06-21 | 현대자동차주식회사 | 자기유변 효과를 증진시키기 위한 이방성 자기유변 탄성체 제조용 전자석 장치 |
| US10049536B2 (en) * | 2016-10-04 | 2018-08-14 | Immersion Corporation | Haptic actuator incorporating electropermanent magnet |
-
2019
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101554289B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2015-09-18 | 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 | 촉각 제공 장치 |
| KR101735745B1 (ko) | 2015-01-13 | 2017-05-29 | 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 | 웨어러블 장치 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| T. Pössinger 외 3인. Influence of interfacial adhesion on the mechanical response of magneto-rheological elastomers at high strain. Microsyst Technol (2014) 20. 803-814페이지. 온라인 공개일: 2013.12.19. 1부.* |
| 박성철 편집. 내일을 여는 스마트 소재 전문 기업 ㈜씨케이머티리얼즈랩. IBK가 만드는 중소기업 CEO REPORT. 2018년09월호. Vol. 163. 20-23페이지. IBK 경제 연구소. 온라인 공개일: 2018.08.31. 1부.* |
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