KR102280916B1 - Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same - Google Patents

Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR102280916B1
KR102280916B1 KR1020190061194A KR20190061194A KR102280916B1 KR 102280916 B1 KR102280916 B1 KR 102280916B1 KR 1020190061194 A KR1020190061194 A KR 1020190061194A KR 20190061194 A KR20190061194 A KR 20190061194A KR 102280916 B1 KR102280916 B1 KR 102280916B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vibration
signal
arbitrary
arbitrary position
external force
Prior art date
Application number
KR1020190061194A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200134952A (en
Inventor
박준홍
김덕만
장진관
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020190061194A priority Critical patent/KR102280916B1/en
Publication of KR20200134952A publication Critical patent/KR20200134952A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102280916B1 publication Critical patent/KR102280916B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 구조물을 모델링하는 모델링부, 상기 모델링 된 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 진동 특성 해석부, 및 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 상기 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 상기 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시키는 진동 피드백 발생부를 포함한다.An apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of a structure according to an embodiment of the present invention includes a modeling unit for modeling a structure that is a target of vibration by an external force, and for implementing a vibration signal at a virtual position of the modeled structure. A vibration characteristic analysis unit that analyzes vibration characteristics at an arbitrary position of the structure, and a vibration feedback at a virtual position of the structure by having an arbitrary position of the structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position It includes a vibration feedback generator.

Description

임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치 및 방법{APPARATUS FOR IMPLEMENTING VIBRATION FEEDBACK AT ARBITRARY LOCATION AND METHOD FOR THE SAME}Apparatus and method for realizing vibration feedback occurring in an arbitrary position {APPARATUS FOR IMPLEMENTING VIBRATION FEEDBACK AT ARBITRARY LOCATION AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명의 실시예들은 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for implementing vibration feedback that occurs at any location.

자동차 주행 시뮬레이터의 페달 진동, 가상 현실 기반 의료 시뮬레이터, 의료용 원격 수술 로봇, 가상 현실에서 발생하는 진동피드백 등에서 진동 피드백에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.Various studies on vibration feedback are being conducted in pedal vibration of automobile driving simulators, virtual reality-based medical simulators, medical remote surgical robots, and vibration feedback generated in virtual reality.

기본적으로, “On/off 방식의 진동” 이나 “오카무라(Okamura)의 감쇠 정현 파형(decaying sinusoidal waveform)”을 이용하여 디바이스나 인체의 물리적인 특성을 고려하지 않은 단순한 진동 피드백 알고리즘이 사용되고 있다.Basically, a simple vibration feedback algorithm that does not consider the physical characteristics of the device or human body is used using “on/off vibration” or “Okamura’s decaying sinusoidal waveform”.

또한, 진동 피드백이 주어졌을 때 몰입감이나 현실감이 증가하고 사용자의 만족도가 높아진다는 사실은 널리 알려져 있으나, 현재는 진동 피드백을 구현할 때 진동 크기와 감쇠율, 단일 주파수를 변수로 한 알고리즘이 사용되고 있다.In addition, it is widely known that immersion or realism increases and user satisfaction increases when vibration feedback is given, but an algorithm using vibration magnitude, damping rate, and single frequency as variables is currently used when implementing vibration feedback.

이러한 On/Off 방식이나 감쇠 정현파를 이용한 피드백 진동은 물리적인 현상을 구현하는데 한계가 있다. 실제 들어오는 충격성 신호나 대부분의 진동은 모든 주파수 영역의 진동 응답이 포함되기 때문에 단일 주파수의 감쇠 정현파로는 실제 진동 피드백을 구현할 수 없어 사용자의 몰입감과 현실감을 높이는데 한계가 발생한다.Feedback vibration using such an on/off method or a damped sine wave has limitations in realizing a physical phenomenon. Since the actual incoming shock signal or most vibration includes the vibration response of all frequency domains, the actual vibration feedback cannot be implemented with a single frequency damped sine wave, which raises a limit in increasing the user's immersion and realism.

이에 따라, 햅틱 피드백을 현실적으로 구현하기 위해 보다 구체적인 물리적 특성이나 이론적인 기반에 대한 연구가 필요한 실정이다.Accordingly, in order to realistically implement haptic feedback, it is necessary to study more specific physical properties or theoretical foundations.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0939063호(발명의 명칭: 햅틱 피드백 제공장치 및 햅틱 피드백 제공방법, 공고일자: 2010년 1월 28일)가 있다.As a related prior art, there is Republic of Korea Patent Publication No. 10-0939063 (title of the invention: haptic feedback providing apparatus and haptic feedback providing method, announcement date: January 28, 2010).

본 발명의 일 실시예는 임의 위치에서 발생하는 진동의 전달 특성과 이론 모델을 활용하여 진동 피드백 알고리즘으로 구현함으로써 가상 위치에서 진동이 발생하는 것처럼 느낄 수 있도록 하기 위한 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention is an apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary location to feel as if vibration is generated in a virtual location by implementing it as a vibration feedback algorithm using a theoretical model and transmission characteristics of vibration occurring at an arbitrary location. and methods.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and another problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링하는 모델링부, 상기 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 임의 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 진동 특성 해석부, 및 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 상기 임의 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 상기 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시키는 진동 피드백 발생부를 포함할 수 있다.An apparatus for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position according to an embodiment of the present invention includes a modeling unit for modeling an arbitrary structure that is a target of vibration by an external force, and for implementing a vibration signal at a virtual location of the modeled arbitrary structure. A vibration characteristic analysis unit that analyzes vibration characteristics at an arbitrary position of the arbitrary structure, and a vibration feedback at a virtual position of the arbitrary structure by having an arbitrary position of the arbitrary structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position It may include a vibration feedback generator for generating.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모델링부는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In addition, the modeling unit according to an embodiment of the present invention can model a beam-shaped structure having one end fixed to the fixed end and vibrating.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모델링부는 소정 길이를 가지는 빔의 일단이 고정단에 고정되는 부분을 병진 스프링 및 회전 스프링으로 모델링하고, 상기 빔의 임의 위치에서 발생하는 진동을 외력으로 가정하여 상기 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In addition, the modeling unit according to an embodiment of the present invention models a portion in which one end of the beam having a predetermined length is fixed to the fixed end as a translational spring and a rotational spring, and assumes vibration occurring at an arbitrary position of the beam as an external force. Thus, the beam-type structure can be modeled.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모델링부는 빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.Also, the modeling unit according to an embodiment of the present invention may model the beam-type structure based on Equation 1 below regarding the governing equation of the beam.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019053441528-pat00001
Figure 112019053441528-pat00001

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미함.where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성 해석부는 하기 수학식 2에 기초하여 상기 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In addition, the vibration characteristic analysis unit according to an embodiment of the present invention can analyze the vibration characteristics at an arbitrary position of the beam-type structure for realizing the vibration signal at the virtual position of the beam-type structure based on Equation 2 below. there is.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019053441528-pat00002
Figure 112019053441528-pat00002

상기 수학식 2는 가상 위치에서 발생하는 외력(V.F.)인 Virtual Force)에 대한 임의 위치에서 발생하는 외력(A.F.)인 Artificial Force)의 신호를 생성하는 과정을 나타내는 식이다.Equation 2 is an expression representing a process of generating a signal of an artificial force that is an external force (A.F.) generated at an arbitrary position with respect to a virtual force that is an external force (V.F.) generated at a virtual position.

TFACC1 /V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미한다.TF ACC1 / VF is the acceleration sensor of ACC 1 It is the transfer function for VF at the position, and TF ACC1/AF is the acceleration sensor ACC 1 It means the transfer function for AF at position.

Figure 112019053441528-pat00003
은 상기 V.F.에 대한 전달함수 및 A.F.에 대한 전달함수에 대한 부등한 관계를 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00004
는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 전달함수를 풀어낸 식을 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00005
는 상기 두 전달함수에 대한 부등 관계를 풀이하여 나타낸 A.F.를 나타낸 것이다.
Figure 112019053441528-pat00003
is an unequal relationship between the transfer function for VF and the transfer function for AF,
Figure 112019053441528-pat00004
represents the equation for solving the transfer function at the ACC 1 position, which is the acceleration sensor,
Figure 112019053441528-pat00005
shows AF expressed by solving the inequality relationship for the two transfer functions.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성 해석부는 상기 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 생성하는 신호 생성부, 상기 생성된 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 제1 신호 변환부, 상기 임의 위치에서의 외력에 대한 상기 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 상기 푸리에 변환된 신호에 적용하여 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 진동 특성 도출부, 및 상기 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 제2 신호 변환부를 포함할 수 있다.In addition, the vibration characteristic analysis unit according to an embodiment of the present invention is a signal generator for generating a random signal or an impact signal at the arbitrary position, a fourth for Fourier transforming the generated random signal or impact signal into a signal in the frequency domain 1 signal conversion unit, a vibration characteristic deriving unit for deriving vibration characteristics at the arbitrary position by applying a function related to the vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-shaped structure to the external force at the arbitrary position to the Fourier-transformed signal; and a second signal converter configured to inverse Fourier transform the signal to which the function related to the vibration transmission rate is applied into a signal in the time domain.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성 계측부는 경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In addition, the vibration characteristic measuring unit according to an embodiment of the present invention may calculate a stiffness value, a rotational stiffness value, and a loss coefficient that change according to boundary conditions to analyze the vibration characteristic at an arbitrary position of the beam-type structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법은 외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링하는 단계, 상기 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 임의 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 단계, 및 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 상기 임의 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 상기 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.The method for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position according to an embodiment of the present invention comprises the steps of modeling an arbitrary structure that is a target of vibration by an external force, and implementing the vibration signal at a virtual position of the modeled arbitrary structure. Analyzing vibration characteristics at an arbitrary position of an arbitrary structure, and generating vibration feedback at a virtual position of the arbitrary structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position to have the arbitrary position of the arbitrary structure may include.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모델링하는 단계는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In addition, in the modeling according to an embodiment of the present invention, one end may be fixed to a fixed end and a vibrating beam-type structure may be modeled.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모델링하는 단계는 빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In addition, in the modeling according to an embodiment of the present invention, the beam-type structure may be modeled based on Equation 1 below regarding the governing equation of the beam.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019053441528-pat00006
Figure 112019053441528-pat00006

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미함.where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성을 해석하는 단계는 하기 수학식 2에 기초하여 상기 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In addition, the step of analyzing the vibration characteristics according to an embodiment of the present invention is based on the following Equation 2, the vibration characteristics at an arbitrary position of the beam-type structure for realizing the vibration signal at the virtual position of the beam-type structure. can be interpreted

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019053441528-pat00007
Figure 112019053441528-pat00007

상기 수학식 2는 가상 위치에서 발생하는 외력(V.F.)인 Virtual Force)에 대한 임의 위치에서 발생하는 외력(A.F.)인 Artificial Force)의 신호를 생성하는 과정을 나타내는 식이다.Equation 2 is an expression representing a process of generating a signal of an artificial force that is an external force (A.F.) generated at an arbitrary position with respect to a virtual force that is an external force (V.F.) generated at a virtual position.

TFACC1 /V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미한다.TF ACC1 / VF is the acceleration sensor of ACC 1 It is the transfer function for VF at the position, and TF ACC1/AF is the acceleration sensor ACC 1 It means the transfer function for AF at position.

Figure 112019053441528-pat00008
은 상기 V.F.에 대한 전달함수 및 A.F.에 대한 전달함수에 대한 부등한 관계를 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00009
는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 전달함수를 풀어낸 식을 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00010
는 상기 두 전달함수에 대한 부등 관계를 풀이하여 나타낸 A.F.를 나타낸 것이다.
Figure 112019053441528-pat00008
is an unequal relationship between the transfer function for VF and the transfer function for AF,
Figure 112019053441528-pat00009
represents the equation for solving the transfer function at the ACC 1 position, which is the acceleration sensor,
Figure 112019053441528-pat00010
shows AF expressed by solving the inequality relationship for the two transfer functions.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성을 해석하는 단계는 상기 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 단계, 상기 임의 위치에서의 외력에 대한 상기 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 상기 푸리에 변환된 신호에 적용하여 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 단계, 및 상기 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of analyzing the vibration characteristics according to an embodiment of the present invention includes generating a random signal or an impact signal at the arbitrary position, Fourier transforming the generated random signal or impact signal into a signal in a frequency domain Step, applying a function related to a vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-shaped structure to an external force at the arbitrary position to the Fourier-transformed signal to derive vibration characteristics at the arbitrary position, and the vibration transmission rate The method may include inverse Fourier transforming the signal to which the function is applied into a signal in the time domain.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동 특성을 해석하는 단계는 경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In addition, in the analyzing the vibration characteristics according to an embodiment of the present invention, a vibration characteristic at an arbitrary position of the beam-type structure can be analyzed by calculating a stiffness value, a rotational stiffness value, and a loss coefficient that change according to boundary conditions. there is.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and accompanying drawings.

본 발명의 실시예들에 따르면, 임의 위치에서 발생하는 진동의 전달 특성과 이론 모델을 활용하여 진동 피드백 알고리즘으로 구현함으로써 가상 위치에서 진동이 발생하는 것처럼 느끼도록 할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to feel as if vibration occurs in a virtual location by implementing a vibration feedback algorithm using a theoretical model and transmission characteristics of vibration occurring at an arbitrary location.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존에 햅틱 피드백 기술을 사용하고 있는 핸드폰, 모니터, 네비게이션, 가상 현실 게임용 장비와 같은 디바이스에 실제 현상에서 발생하는 물리적 현상을 반영한 알고리즘을 삽입하여 사용자의 몰입감과 만족도를 향상 시킬 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, an algorithm that reflects a physical phenomenon occurring in an actual phenomenon is inserted into a device such as a mobile phone, a monitor, a navigation system, and a device for a virtual reality game using the existing haptic feedback technology, so that the user's sense of immersion and satisfaction can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모델링 되는 구조물을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각각 모델링 되는 구조물에서 진동 피드백이 발생되는 가상 위치 및 임의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 랜덤 신호에 대하여 가상 위치에서의 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 충격성 신호에 대하여 가상 위치에서의 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모델링 된 구조물에 적용하기 위한 경계 조건을 설명하기 위해 도시한 표이다.
도 6b는 도 6a의 경계조건에 따른 진동 특성의 이론 및 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이론적 진동 특성을 해석하기 위해 모델링 된 구조물을 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이론적 진동 특성을 해석한 결과에 따른 주파수 응답을 나타낸 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 실측되는 진동 특성을 해석하기 위해 마련된 실험장치를 도시한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 실측되는 진동 특성을 해석한 결과에 따른 주파수 응답을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of a structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing a structure to be modeled according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating virtual and arbitrary positions at which vibration feedback is generated in a structure to be modeled, respectively, according to an embodiment of the present invention.
4A to 4D are diagrams for explaining a process of analyzing vibration characteristics at an arbitrary position for implementing vibration feedback at a virtual position with respect to a random signal, according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are diagrams illustrating a process of analyzing vibration characteristics at an arbitrary position for implementing vibration feedback at a virtual position with respect to an impact signal according to an embodiment of the present invention.
6A is a table illustrating boundary conditions applied to a modeled structure according to an embodiment of the present invention.
6B is a graph showing the theory and measurement results of vibration characteristics according to the boundary condition of FIG. 6A.
7A is a diagram illustrating a structure modeled to analyze theoretical vibration characteristics according to an embodiment of the present invention.
7B is a graph illustrating a frequency response according to a result of analyzing a theoretical vibration characteristic according to an embodiment of the present invention.
8A is a diagram illustrating an experimental apparatus prepared to analyze the actually measured vibration characteristics according to an embodiment of the present invention.
8B is a graph showing a frequency response according to a result of analyzing the actually measured vibration characteristics according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position in a structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모델링 되는 구조물을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각각 모델링 되는 구조물에서 진동 피드백이 발생되는 가상 위치 및 임의 위치를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of a structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a structure to be modeled according to an embodiment of the present invention. 3A and 3B are diagrams illustrating a virtual position and an arbitrary position in which vibration feedback is generated in a structure to be modeled, respectively, according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 진동의 전파 특성에 대한 이론적인 접근을 기반으로 진동이 발생되는 구조물의 가상 위치에서 원하는 진동을 느낄 수 있도록, 실제 가진 장치가 구비된 임의 위치에서 진동 크기 및 주파수의 특성을 제어하는 진동 피드백 알고리즘을 구현하였다. 이에 따라, 임의 위치에서 발생시킨 진동의 주파수 영역을 분석함으로써 실제 현상에 발생하는 진동 응답을 그대로 구현할 수 있다.In the present invention, based on a theoretical approach to the propagation characteristics of vibration, a vibration that controls the characteristics of the magnitude and frequency of vibration at an arbitrary position with an actual excitation device so that a desired vibration can be felt at a virtual location of a structure where vibration is generated A feedback algorithm is implemented. Accordingly, it is possible to realize the vibration response occurring in the actual phenomenon as it is by analyzing the frequency domain of the vibration generated at an arbitrary position.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 모델링부, 진동 특성 해석부, 진동 피드백 발생부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position in a structure according to an embodiment of the present invention may include a modeling unit, a vibration characteristic analysis unit, and a vibration feedback generation unit.

모델링부는 외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링할 수 있다.The modeling unit may model an arbitrary structure that is a target in which vibration is generated by an external force.

모델링부는 구조물의 진동 응답 특성을 해석할 수 있도록 대상 구조물에 따라 다양한 모델링 기법을 활용할 수 있다. 예컨대, 시트 구조물에 대한 진동 응답 특성을 해석하기 위해서는 3D 구조물 모델을 만들어 SEM(Spectral element method) 기법을 활용할 수 있고, 스틱형의 빔 구조물에 대한 진동 응답 특성을 해석하기 위해서는 빔 이론 모델을 활용할 수 있다.The modeling unit may utilize various modeling techniques depending on the target structure to analyze the vibration response characteristics of the structure. For example, to analyze the vibration response characteristics of a sheet structure, a 3D structure model can be created and the SEM (Spectral element method) technique can be used, and to analyze the vibration response characteristics of a stick-type beam structure, a beam theory model can be used. there is.

본 실시예에서의 모델링부는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링할 수 있다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 모델링부는 소정 길이를 가지는 빔의 일단이 고정단에 고정되는 부분을 병진 스프링 및 회전 스프링으로 모델링하고, 빔의 임의 위치에서 발생하는 진동을 외력으로 가정하여 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.The modeling unit in this embodiment may model a beam-type structure having one end fixed to the fixed end and vibrating. Specifically, referring to FIG. 2 , the modeling unit models a part in which one end of a beam having a predetermined length is fixed to the fixed end as a translational spring and a rotational spring, and assuming that the vibration occurring at an arbitrary position of the beam is an external force, the beam-type structure can be modeled.

예컨대, 도 2를 참조하면, R1의 회전 강성값을 가지는 회전 스프링 및 k1의 강성값을 가지는 병진 스프링을 모델링하여 빔의 일단을 고정단에 고정시키고, 외력(F)이 가해지는 위치를 기준으로 I1 구간에 대한 진동 응답이 w1로, I2 구간에 대한 진동 응답이 w2로 설정되도록 모델링할 수 있다.For example, referring to FIG. 2 , a rotation spring having a rotational stiffness value of R 1 and a translational spring having a stiffness value of k 1 are modeled to fix one end of the beam to the fixed end, and the position where the external force F is applied As a reference, the vibration response for the section I 1 can be set to w 1 and the vibration response for the section I 2 can be set to w 2 .

모델링부는 빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.The modeling unit may model the beam-type structure based on Equation 1 below regarding the governing equation of the beam.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019053441528-pat00011
Figure 112019053441528-pat00011

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미한다.where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.

빔의 지배 방정식에 활용되는 조화해(Harmonic Solution)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.The harmonic solution used in the beam governing equation can be expressed as follows.

Figure 112019053441528-pat00012
Figure 112019053441528-pat00012

이때,

Figure 112019053441528-pat00013
로 정의될 수 있다.At this time,
Figure 112019053441528-pat00013
can be defined as

여기서, w는 변위이고, A는 경계 조건에 의해 결정 되는 상수이고, kb는 wave number이고, x는 위치이고, L은 빔의 길이이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, ω는 각속도이고, D(D=EI)는 빔의 굽힘 강성을 의미한다.where w is the displacement, A is a constant determined by the boundary condition, k b is the wave number, x is the position, L is the length of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, and ω is angular velocity, where D (D = EI) means the bending stiffness of the beam.

여기서, 빔의 지배 방정식에 적용되는 경계 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, the boundary condition applied to the beam governing equation can be expressed as follows.

Figure 112019053441528-pat00014
Figure 112019053441528-pat00014

여기서, M은 모멘트이고, R은 회전 강성이고, V는 전단력이고, D(D=EI)는 빔의 굽힘 강성이고, F는 하중이고, EI는 빔의 굽힘 강성이고, L은 빔의 길이이고, w은 변위이고, x는 위치를 의미한다.where M is the moment, R is the rotational stiffness, V is the shear force, D(D=EI) is the bending stiffness of the beam, F is the load, EI is the bending stiffness of the beam, L is the length of the beam , w is the displacement, and x is the position.

구체적으로,

Figure 112019053441528-pat00015
에 대한 식에 있어서 x1(0)인 지점에서의 모멘트 평형을 의미하고,
Figure 112019053441528-pat00016
에 대한 식에 있어서 x1(0)인 지점에서의 힘의 합력 평형을 의미하고,
Figure 112019053441528-pat00017
에 대한 식에 있어서 x1(L)인 지점과 x2(0)인 지점은 동일한 위치이며 연결된 지점의 변위가 같고 기울기 및 모멘트가 일치함을 의미하고,
Figure 112019053441528-pat00018
에 대한 식에 있어서 x1(L1)인 지점과 x2(0)인 지점에서의 힘의 합력 평형을 의미하고,
Figure 112019053441528-pat00019
에 대한 식에 있어서 x2(L)인 지점에서의 모멘트 평형을 의미하고,
Figure 112019053441528-pat00020
에 대한 식에 있어서 x1(L1)인 지점에서의 힘의 합력 평형을 의미한다.Specifically,
Figure 112019053441528-pat00015
In the equation for x 1 (0) means the moment equilibrium at the point,
Figure 112019053441528-pat00016
In the equation for x 1 (0) means the resultant equilibrium of the forces,
Figure 112019053441528-pat00017
In the expression for x 1 (L) and x 2 (0), the point is the same position, the displacement of the connected point is the same, and the slope and moment are the same,
Figure 112019053441528-pat00018
In the equation for x 1 (L 1 ) and x 2 (0) means the resultant force equilibrium at the point,
Figure 112019053441528-pat00019
In the formula for x 2 (L) means the moment equilibrium at the point,
Figure 112019053441528-pat00020
In the equation for , it means the resultant equilibrium of the forces at the point x 1 (L 1 ).

진동 특성 해석부는 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.The vibration characteristic analyzer may analyze vibration characteristics at an arbitrary position of a structure for realizing a vibration signal at a virtual position of a modeled arbitrary structure.

진동 특성 해석부는 가상 위치에서 발생하는 외력에 대한 진동 응답 특성을 해석하기 위해 진동 전달률의 개념을 사용하여 임의 위치에서의 진동 응답 특성을 해석할 수 있다.The vibration characteristic analyzer may analyze the vibration response characteristic at an arbitrary position by using the concept of the vibration transmission rate in order to analyze the vibration response characteristic to an external force generated at a virtual position.

즉, 대상 구조물의 임의 위치(rF)에서 외력(F)를 인가하고 가상 위치(rp)에서의 진동 응답(w)을 도출할 수 있으며, 이를 진동 전달률(TF)로서 표현하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.That is, it is possible to apply an external force ( F ) at an arbitrary position (r F ) of the target structure and derive a vibration response (w) at a virtual position (r p ), which is expressed as a vibration transmission rate (TF) as follows. can indicate

Figure 112019053441528-pat00021
Figure 112019053441528-pat00021

본 실시예에서는 빔형 구조물에 대하여 가상 위치에 대한 동일 진동 응답을 구현하기 위해 임의 위치를 설정할 수 있다.In this embodiment, an arbitrary position may be set to implement the same vibration response to a virtual position with respect to the beam-shaped structure.

예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이, 진동 피드백을 구현하기 위한 가상 위치를 구조물의 0.6L 가량 되는 Virtual Force라고 표시된 위치라고 가정하며, 도 3b에 도시된 바와 같이, 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치를 구조물의 끝단인 Artificial Force라고 표시된 위치라고 가정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3A , it is assumed that the virtual position for implementing the vibration feedback is a position indicated by Virtual Force equal to about 0.6L of the structure, and as shown in FIG. 3B , an arbitrary position for implementing the vibration feedback It can be assumed that is the position marked Artificial Force, which is the end of the structure.

이때, 도 3a 및 도 3b의 경우 모두 구조물의 0.01L 지점에서 발생되는 외력에 대한 진동 응답률의 주파수 특성을 확인해볼 수 있다.At this time, in the case of FIGS. 3A and 3B, the frequency characteristic of the vibration response rate to the external force generated at the 0.01L point of the structure can be checked.

가상 위치에서 전달되는 진동 전달률은 다음과 같이 나타낼 수 있다.The transmission rate of vibration transmitted in a virtual position can be expressed as follows.

Figure 112019053441528-pat00022
Figure 112019053441528-pat00022

이는, 대상 구조물의 0.6L 지점에 외력(F)을 인가하여 0.01L 지점에서의 진동 응답(w)을 도출할 수 있음을 진동 전달률(TFw0/V.F.)로서 표현한 것이다.This is expressed as a vibration transmission rate (TF w0/VF ) that can derive a vibration response (w) at the 0.01L point by applying an external force (F) to the 0.6L point of the target structure.

임의 위치에서 전달되는 진동 전달률은 다음과 같이 나타낼 수 있다.The transmission rate of vibration transmitted at an arbitrary position can be expressed as follows.

Figure 112019053441528-pat00023
Figure 112019053441528-pat00023

이는, 대상 구조물의 끝단인 1L 지점에 외력(F)을 인가하여 0.01L 지점에서의 진동 응답(w)을 도출할 수 있음을 진동 전달률(TFw0/A.F.)로서 표현한 것이다.This is expressed as a vibration transmission rate (TF w0/AF ) that a vibration response (w) at a point 0.01L can be derived by applying an external force (F) to the point 1L, which is the end of the target structure.

진동 특성 해석부는 하기 수학식 2에 기초하여 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.The vibration characteristic analyzer may analyze the vibration characteristic at an arbitrary position of the beam-type structure for realizing the vibration signal at the virtual position of the beam-type structure based on Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019053441528-pat00024
Figure 112019053441528-pat00024

상기 수학식 2는 가상 위치에서 발생하는 외력(V.F.)인 Virtual Force)에 대한 임의 위치에서 발생하는 외력(A.F.)인 Artificial Force)의 진동 신호를 생성하는 과정을 나타내는 식이다.Equation 2 is an expression representing a process of generating a vibration signal of an artificial force that is an external force (A.F.) generated at an arbitrary position with respect to a virtual force that is an external force (V.F.) generated at a virtual position.

TFACC1 /V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미한다.TF ACC1 / VF is the acceleration sensor of ACC 1 It is a transfer function for VF at the position, and TF ACC1/AF means a transfer function for AF at position ACC 1 , which is an acceleration sensor.

Figure 112019053441528-pat00025
은 상기 V.F.에 대한 전달함수 및 A.F.에 대한 전달함수에 대한 부등한 관계를 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00026
는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 전달함수를 풀어낸 식을 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00027
는 상기 두 전달함수에 대한 부등 관계를 풀이하여 나타낸 A.F.를 나타낸 것이다.
Figure 112019053441528-pat00025
is an unequal relationship between the transfer function for VF and the transfer function for AF,
Figure 112019053441528-pat00026
represents the equation for solving the transfer function at the ACC 1 position, which is the acceleration sensor,
Figure 112019053441528-pat00027
shows AF expressed by solving the inequality relationship for the two transfer functions.

진동 특성 해석부는 랜덤 신호 또는 충격성 신호와 같은 다양한 패턴의 진동 신호를 구현하여 진동 피드백 알고리즘에 적용할 수 있다.The vibration characteristic analyzer may implement a vibration signal of various patterns such as a random signal or an impact signal and apply it to a vibration feedback algorithm.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 랜덤 신호에 대하여 가상 위치에서의 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 충격성 신호에 대하여 가상 위치에서의 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.4A to 4D are diagrams illustrating a process of analyzing vibration characteristics at an arbitrary position for implementing vibration feedback at a virtual position with respect to a random signal in an embodiment of the present invention, and FIG. 5A 5D to 5D are diagrams illustrating a process of analyzing vibration characteristics at an arbitrary position for implementing vibration feedback at a virtual position with respect to an impact signal according to an embodiment of the present invention.

일 실시예로, 진동 특성 해석부는 임의 위치에서의 랜덤 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함할 수 있으며, 도 4a에 도시된 바와 같이 랜덤 신호를 생성할 수 있다.In an embodiment, the vibration characteristic analyzer may include a signal generator that generates a random signal at an arbitrary position, and may generate a random signal as shown in FIG. 4A .

다음으로, 진동 특성 해석부는 생성된 랜덤 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 제1 신호 변환부를 포함할 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 생성된 랜덤 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환할 수 있다.Next, the vibration characteristic analyzer may include a first signal converter that Fourier transforms the generated random signal into a signal in the frequency domain, and performs Fourier transform of the generated random signal into a signal in the frequency domain as shown in FIG. 4B. can

다음으로, 진동 특성 해석부는 임의 위치에서의 외력에 대한 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 푸리에 변환된 신호에 적용하여 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 진동 특성 도출부를 포함할 수 있으며, 도 4c에 도시된 바와 같이 푸리에 변환된 신호에 적용할 수 있다.Next, the vibration characteristic analysis unit may include a vibration characteristic derivation unit that derives vibration characteristics at an arbitrary position by applying a function related to the vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-type structure to an external force at an arbitrary position to the Fourier-transformed signal. and can be applied to a Fourier-transformed signal as shown in FIG. 4C.

다음으로, 진동 특성 해석부는 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 제2 신호 변환부를 포함할 수 있으며, 도 4d에 도시된 바와 같이 역푸리에 변환된 신호에 적용할 수 있다.Next, the vibration characteristic analysis unit may include a second signal conversion unit that inverse Fourier transforms the signal to which the function related to the vibration transmission rate is applied to a signal in the time domain, and applies to the inverse Fourier transformed signal as shown in FIG. 4D. can

다른 실시예로, 진동 특성 해석부는 임의 위치에서의 충격성 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함할 수 있으며, 도 5a에 도시된 바와 같이 충격성 신호를 생성할 수 있다.In another embodiment, the vibration characteristic analyzer may include a signal generator that generates an impact signal at an arbitrary position, and may generate an impact signal as shown in FIG. 5A .

다음으로, 진동 특성 해석부는 생성된 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 제1 신호 변환부를 포함할 수 있으며, 도 5b에 도시된 바와 같이 생성된 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환할 수 있다.Next, the vibration characteristic analysis unit may include a first signal converting unit that Fourier transforms the generated impulse signal into a signal in the frequency domain, and Fourier transforms the generated impulse signal into a signal in the frequency domain as shown in FIG. 5B. can

다음으로, 진동 특성 해석부는 임의 위치에서의 외력에 대한 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 푸리에 변환된 신호에 적용하여 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 진동 특성 도출부를 포함할 수 있으며, 도 5c에 도시된 바와 같이 푸리에 변환된 신호에 적용할 수 있다.Next, the vibration characteristic analysis unit may include a vibration characteristic derivation unit that derives vibration characteristics at an arbitrary position by applying a function related to the vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-type structure to an external force at an arbitrary position to the Fourier-transformed signal. and can be applied to a Fourier-transformed signal as shown in FIG. 5C.

다음으로, 진동 특성 해석부는 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 제2 신호 변환부를 포함할 수 있으며, 도 5d에 도시된 바와 같이 역푸리에 변환된 신호에 적용할 수 있다.Next, the vibration characteristic analysis unit may include a second signal conversion unit that inverse Fourier transforms the signal to which the function related to the vibration transfer rate is applied to a signal in the time domain, and applies to the inverse Fourier-transformed signal as shown in FIG. 5D. can

이러한 일련의 과정을 거쳐, 구조물의 가상 위치에서 진동이 발생하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.Through this series of processes, it is possible to analyze the vibration characteristics at an arbitrary location for vibration to occur at a virtual location of the structure.

진동 특성 계측부는 경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.The vibration characteristic measuring unit may analyze the vibration characteristic at an arbitrary position of the beam-type structure by calculating a stiffness value, a rotational stiffness value, and a loss coefficient that change according to boundary conditions.

다시 말해, 진동 특성 계측부는 경계 조건에 따른 진동 특성을 측정하여 접촉 조건에 따라 변하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 측정할 수 있다.In other words, the vibration characteristic measuring unit may measure the vibration characteristic according to the boundary condition to measure the stiffness value, the rotational stiffness value, and the loss coefficient that change according to the contact condition.

적용되는 경계 조건은 도 6a에 도시된 바와 같이, 빔형 구조물이 고정단에 단단하게 박혀 고정된 경우(Clamped), 고정단에 고무를 이용하여 고정된 경우(Rubber), 별도의 고정단이 아닌 사람의 손으로 느슨하게 쥐어진 경우(Grasp)로 임의 설정하였고, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 경계 조건을 추가로 적용할 수 있다.As shown in Fig. 6a, the applied boundary conditions are, when the beam-type structure is firmly embedded in the fixed end and fixed (Clamped), when the fixed end is fixed using rubber (Rubber), a person who is not a separate fixed end It was arbitrarily set to the case of loosely gripped by the hand (Grasp), but is not limited thereto, and various boundary conditions can be additionally applied.

고정단에 고무를 이용하여 고정된 경우(Rubber)의 경계 조건에서는 강성값(k)이 200kN/m 으로, 회전 강성값(R)이 200Nm으로, 손실계수(η)가 0.05로 측정되었으며, 사람의 손으로 느슨하게 쥐어진 경우(Grasp)의 경계 조건에서는 강성값(k)이 15kN/m 으로, 회전 강성값(R)이 0.2Nm으로, 손실계수(η)가 0.2로 측정되었다.Under the boundary conditions of the fixed end using rubber (Rubber), the stiffness value (k) was measured to be 200 kN/m, the rotational stiffness value (R) was measured to be 200 Nm, and the loss factor (η) was measured to be 0.05, and the In the boundary condition of the loose hand grip (Grasp), the stiffness value (k) was measured to be 15 kN/m, the rotational stiffness value (R) was measured to be 0.2 Nm, and the loss factor (η) was measured to be 0.2.

측정된 값을 토대로 이론적인 진동 전달률과 실제 측정된 진동 전달률은 도 6b에 도시된 바와 같이 동일한 경향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 이론적인 진동 전달률과 실제 측정된 진동 전달률은 모두 경계 조건이 Clamped -> Rubber -> Grasp의 순서로 감소하는 것을 확인할 수 있다.Based on the measured values, it can be confirmed that the theoretical vibration transmission rate and the actual measured vibration transmission rate exhibit the same tendency as shown in FIG. 6B . In other words, it can be confirmed that both the theoretical vibration transmission rate and the actual measured vibration transmission rate decrease in the order of Clamped -> Rubber -> Grasp.

진동 피드백 발생부는 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시킬 수 있다.The vibration feedback generator may generate vibration feedback at a virtual position of the structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position and having the arbitrary position of the structure.

즉, 진동 피드백 발생부는 가상 위치에서의 진동 피드백을 구현하기 위한 임의 위치에서의 진동 특성 결과에 따라, 진동이 가해지는 위치 또는 진동의 크기나 주파수 등을 제어하여 구조물의 임의 위치에 외력을 가함으로써 구조물의 가상 위치에서 진동이 발생하는 착각을 불러일으키게 할 수 있는 것이다.That is, the vibration feedback generator controls the position at which the vibration is applied or the magnitude or frequency of vibration, etc. according to the result of the vibration characteristic at an arbitrary position for realizing the vibration feedback in the virtual position by applying an external force to an arbitrary position of the structure. It can create the illusion that vibrations occur at the virtual location of the structure.

이로써, 본 발명의 실시예들에 따르면, 임의 위치에서 발생하는 진동의 전달 특성과 이론 모델을 활용하여 진동 피드백 알고리즘으로 구현함으로써 가상 위치에서 진동이 발생하는 것처럼 느끼도록 할 수 있다.Accordingly, according to embodiments of the present invention, it is possible to feel as if vibration occurs in a virtual location by implementing a vibration feedback algorithm using a theoretical model and transmission characteristics of vibration occurring at an arbitrary position.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이론적 진동 특성을 해석하기 위해 모델링 된 구조물을 도시한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이론적 진동 특성을 해석한 결과에 따른 주파수 응답을 나타낸 그래프이고, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 실측되는 진동 특성을 해석하기 위해 마련된 실험장치를 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 실측되는 진동 특성을 해석한 결과에 따른 주파수 응답을 나타낸 그래프이다.7A is a diagram illustrating a structure modeled for analyzing the theoretical vibration characteristics according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a frequency according to the result of analyzing the theoretical vibration characteristics according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the response, and FIG. 8A is a view showing an experimental apparatus prepared to analyze the vibration characteristics actually measured in an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is an embodiment of the present invention, actually measured vibration It is a graph showing the frequency response according to the characteristic analysis result.

도 7a을 참조하면, 빔형 구조물에 4개의 가속도 센서(Acc1 내지 Acc4)가 서로 이격되어 배치되도록 모델링하며, 모델링 된 구조물에 진동 피드백을 구현하기 위한 가상 위치 및 임의 위치를 설정하여 끝단에 해당되는 임의 위치가 가진되도록 시뮬레이션 하였다.Referring to FIG. 7A , the four acceleration sensors Acc1 to Acc4 are modeled to be spaced apart from each other in the beam-type structure, and virtual and arbitrary positions are set for realizing vibration feedback in the modeled structure. The position was simulated to be excitation.

도 8a를 참조하면, 실제 빔 구조물에 모델링 된 구조물과 동일하게 4개의 가속도 센서(Acc1 내지 Acc4)를 이격되도록 설치하며, 모델링 된 구조물에 진동 피드백을 구현하기 위한 가상 위치 및 임의 위치를 설정하여 끝단에 해당되는 임의 위치를 가진기(Shaker)를 통해 가진시켰다.Referring to FIG. 8A , four acceleration sensors (Acc1 to Acc4) are installed to be spaced apart from the real beam structure in the same way as the modeled structure, and virtual and arbitrary positions are set for realizing vibration feedback in the modeled structure. It was excited through a shaker at an arbitrary position corresponding to .

그 결과, 도 7a 및 도 7b를 비교하면, 각 가속도 센서의 위치 별 주파수 응답의 경향성이 동일한 것을 알 수 있다.As a result, comparing FIGS. 7A and 7B , it can be seen that the tendency of the frequency response for each location of each acceleration sensor is the same.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position in a structure according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 단계(S110)에서 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링한다.Referring to FIGS. 1, 2 and 9 , the apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of a structure in step S110 models an arbitrary structure that is a target of vibration by an external force.

상기 단계에서는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In the above step, one end is fixed to the fixed end and a vibrating beam-type structure can be modeled.

상기 단계에서는 빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링할 수 있다.In the above step, the beam-type structure may be modeled based on Equation 1 below regarding the governing equation of the beam.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019053441528-pat00028
Figure 112019053441528-pat00028

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미한다.where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.

다음으로, 단계(S120)에서 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 임의 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.Next, in step S120 , the apparatus for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of a structure may analyze vibration characteristics at an arbitrary position of an arbitrary structure for realizing a vibration signal at a virtual position of a modeled arbitrary structure.

상기 단계에서는 하기 수학식 2에 기초하여 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In the above step, based on Equation 2 below, vibration characteristics at an arbitrary position of the beam-shaped structure for realizing a vibration signal at a virtual position of the beam-shaped structure may be analyzed.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019053441528-pat00029
Figure 112019053441528-pat00029

상기 수학식 2는 가상 위치에서 발생하는 외력(V.F.)인 Virtual Force)에 대한 임의 위치에서 발생하는 외력(A.F.)인 Artificial Force)의 신호를 생성하는 과정을 나타내는 식이다.Equation 2 is an expression representing a process of generating a signal of an artificial force that is an external force (A.F.) generated at an arbitrary position with respect to a virtual force that is an external force (V.F.) generated at a virtual position.

TFACC1 /V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미한다.TF ACC1 / VF is the acceleration sensor of ACC 1 It is a transfer function for VF at the position, and TF ACC1/AF means a transfer function for AF at position ACC 1 , which is an acceleration sensor.

Figure 112019053441528-pat00030
은 상기 V.F.에 대한 전달함수 및 A.F.에 대한 전달함수에 대한 부등한 관계를 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00031
는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 전달함수를 풀어낸 식을 나타내는 것이고,
Figure 112019053441528-pat00032
는 상기 두 전달함수에 대한 부등 관계를 풀이하여 나타낸 A.F.를 나타낸 것이다.
Figure 112019053441528-pat00030
is an unequal relationship between the transfer function for VF and the transfer function for AF,
Figure 112019053441528-pat00031
represents the equation for solving the transfer function at the ACC 1 position, which is the acceleration sensor,
Figure 112019053441528-pat00032
shows AF expressed by solving the inequality relationship for the two transfer functions.

상기 단계에서는 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 생성하는 단계, 생성된 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 단계, 임의 위치에서의 외력에 대한 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 푸리에 변환된 신호에 적용하여 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 단계, 및 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 단계를 포함할 수 있다.In the above step, generating a random signal or impulsive signal at an arbitrary position, Fourier transforming the generated random signal or impulsive signal into a signal in a frequency domain, vibration representing the vibration response of the beam-like structure to an external force at an arbitrary position The method may include deriving a vibration characteristic at an arbitrary position by applying a function related to the transmission rate to the Fourier-transformed signal, and inverse Fourier transforming the signal to which the function related to the vibration transmission rate is applied to a signal in the time domain.

상기 단계에서는 경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석할 수 있다.In the above step, it is possible to analyze the vibration characteristics at an arbitrary position of the beam-type structure by calculating the stiffness value, the rotational stiffness value, and the loss coefficient that change according to the boundary condition.

다음으로, 단계(S130)에서 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치는 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 임의 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시킬 수 있다.Next, in step S130 , the device for implementing vibration feedback generated at an arbitrary position of the structure reflects the vibration characteristics at the arbitrary position and has an arbitrary position of the structure, thereby generating vibration feedback at the virtual position of the structure. can

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to the limited examples and drawings, the present invention is not limited to the above examples, which are various modifications and Transformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will fall within the scope of the spirit of the present invention.

110: 모델링부
120: 진동 특성 해석부
130: 진동 피드백 발생부
110: modeling unit
120: vibration characteristic analysis unit
130: vibration feedback generating unit

Claims (13)

외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링하는 모델링부;
상기 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 임의 구조물의 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호에 따른 진동 특성을 해석하는 진동 특성 해석부; 및
상기 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 상기 임의 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 상기 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시키는 진동 피드백 발생부
를 포함하고,
상기 모델링부는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링하고,
상기 진동 특성 해석부는
상기 임의 위치에서 발생되는 외력에 대한 상기 가상 위치에서의 진동 응답을 도출하는 것으로, 하기 수학식 2에 기초하여 상기 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치.
[수학식 2]
Figure 112021049899264-pat00056

여기서, V.F.는 가상 위치에서 발생하는 외력이고, A.F.는 임의 위치에서 발생하는 외력이고, TFACC1/V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미함.
a modeling unit for modeling an arbitrary structure subject to vibration by an external force;
a vibration characteristic analysis unit that analyzes vibration characteristics according to a random signal or an impact signal at an arbitrary position of the arbitrary structure for realizing a vibration signal at a virtual position of the modeled arbitrary structure; and
A vibration feedback generating unit that generates vibration feedback at a virtual position of the arbitrary structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position and having an arbitrary position of the arbitrary structure
including,
The modeling unit models a beam-type structure having one end fixed to the fixed end and vibrating,
The vibration characteristic analysis unit
By deriving the vibration response at the virtual position to the external force generated at the arbitrary position, based on Equation 2 below, at an arbitrary position of the beam-shaped structure for realizing a vibration signal at the virtual position of the beam-shaped structure. An apparatus for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position in a structure, characterized in that it analyzes the vibration characteristics.
[Equation 2]
Figure 112021049899264-pat00056

Here, VF is an external force generated at a virtual position, AF is an external force generated at an arbitrary position, TF ACC1/VF is a transfer function for VF at position ACC 1 , which is an acceleration sensor, and TF ACC1/AF is an acceleration sensor. It means the transfer function for AF at ACC 1 position.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모델링부는
소정 길이를 가지는 빔의 일단이 고정단에 고정되는 부분을 병진 스프링 및 회전 스프링으로 모델링하고, 상기 빔의 임의 위치에서 발생하는 진동을 외력으로 가정하여 상기 빔형 구조물을 모델링하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치.
According to claim 1,
The modeling unit
A portion in which one end of a beam having a predetermined length is fixed to a fixed end is modeled as a translational spring and a rotational spring, and the beam-type structure is modeled by assuming that vibration occurring at an arbitrary position of the beam is an external force. A device that implements vibration feedback that occurs at any location.
제1항에 있어서,
상기 모델링부는
빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치.
[수학식 1]
Figure 112021049899264-pat00033

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미함.
According to claim 1,
The modeling unit
An apparatus for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position of a structure, characterized in that the beam-type structure is modeled based on Equation 1 below regarding the governing equation of the beam.
[Equation 1]
Figure 112021049899264-pat00033

where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 진동 특성 해석부는
상기 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 생성하는 신호 생성부;
상기 생성된 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 제1 신호 변환부;
상기 임의 위치에서의 외력에 대한 상기 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 상기 푸리에 변환된 신호에 적용하여 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 진동 특성 도출부; 및
상기 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 제2 신호 변환부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치.
According to claim 1,
The vibration characteristic analysis unit
a signal generator for generating a random signal or an impulse signal at the arbitrary position;
a first signal converter for Fourier transforming the generated random signal or impulse signal into a signal in a frequency domain;
a vibration characteristic deriving unit for deriving vibration characteristics at the arbitrary position by applying a function related to a vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-shaped structure to the external force at the arbitrary position to the Fourier-transformed signal; and
A second signal converter for inverse Fourier transforming the signal to which the function related to the vibration transmission rate is applied into a signal in the time domain
Vibration feedback implementation device that occurs at any position of the structure, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 진동 특성 해석부는
경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 장치.
According to claim 1,
The vibration characteristic analysis unit
An apparatus for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position of a structure, characterized in that it analyzes vibration characteristics at an arbitrary position of the beam-type structure by calculating a stiffness value, a rotational stiffness value, and a loss coefficient that change according to boundary conditions.
외력에 의해 진동이 발생하는 대상인 임의 구조물을 모델링하는 단계;
상기 모델링 된 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 임의 구조물의 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호에 따른 진동 특성을 해석하는 단계; 및
상기 임의 위치에서의 진동 특성을 반영하여 상기 임의 구조물의 임의 위치를 가진함에 따라, 상기 임의 구조물의 가상 위치에서의 진동 피드백을 발생시키는 단계
를 포함하고,
상기 모델링하는 단계는 일단이 고정단에 고정되어 진동하는 빔형 구조물을 모델링하고,
상기 진동 특성을 해석하는 단계는
상기 임의 위치에서 발생되는 외력에 대한 상기 가상 위치에서의 진동 응답을 도출하는 것으로, 하기 수학식 2에 기초하여 상기 빔형 구조물의 가상 위치에서의 진동 신호를 구현하기 위한 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법.
[수학식 2]
Figure 112021049899264-pat00057

여기서, V.F.는 가상 위치에서 발생하는 외력이고, A.F.는 임의 위치에서 발생하는 외력이고, TFACC1/V.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 V.F.에 대한 전달함수이고, TFACC1/A.F는 가속도 센서인 ACC1 위치에서의 A.F.에 대한 전달함수를 의미함.
modeling an arbitrary structure that is a target in which vibration is generated by an external force;
analyzing vibration characteristics according to a random signal or an impact signal at an arbitrary position of the arbitrary structure to implement a vibration signal at a virtual position of the modeled arbitrary structure; and
generating vibration feedback at the virtual position of the arbitrary structure by reflecting the vibration characteristics at the arbitrary position and having the arbitrary position of the arbitrary structure;
including,
In the modeling step, one end is fixed to a fixed end to model a vibrating beam-type structure,
The step of analyzing the vibration characteristics is
By deriving the vibration response at the virtual position to the external force generated at the arbitrary position, based on Equation 2 below, at an arbitrary position of the beam-shaped structure for realizing a vibration signal at the virtual position of the beam-shaped structure. A method of implementing vibration feedback occurring at an arbitrary location in a structure, characterized in that the vibration characteristics are analyzed.
[Equation 2]
Figure 112021049899264-pat00057

Here, VF is an external force generated at a virtual position, AF is an external force generated at an arbitrary position, TF ACC1/VF is a transfer function for VF at position ACC 1 , which is an acceleration sensor, and TF ACC1/AF is an acceleration sensor. It means the transfer function for AF at ACC 1 position.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 모델링하는 단계는
빔의 지배 방정식에 관한 하기 수학식 1에 기초하여 빔형 구조물을 모델링하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법.
[수학식 1]
Figure 112021049899264-pat00035

여기서, EI는 빔의 굽힘 강성이고, Mb는 빔의 단위 길이당 질량이고, w^(x)는 변위이고, x는 위치이고, t는 시간을 의미함.
9. The method of claim 8,
The modeling step
A method of implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position of a structure, characterized in that the beam-type structure is modeled based on Equation 1 below regarding the beam governing equation.
[Equation 1]
Figure 112021049899264-pat00035

where EI is the bending stiffness of the beam, M b is the mass per unit length of the beam, w^(x) is the displacement, x is the position, and t is the time.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 진동 특성을 해석하는 단계는
상기 임의 위치에서의 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 랜덤 신호 또는 충격성 신호를 주파수 영역의 신호로 푸리에 변환하는 단계;
상기 임의 위치에서의 외력에 대한 상기 빔형 구조물의 진동 응답을 나타내는 진동 전달률에 관한 함수를 상기 푸리에 변환된 신호에 적용하여 상기 임의 위치에서의 진동 특성을 도출하는 단계; 및
상기 진동 전달률에 관한 함수가 적용된 신호를 시간 영역의 신호로 역푸리에 변환하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법.
9. The method of claim 8,
The step of analyzing the vibration characteristics is
generating a random signal or an impulse signal at the arbitrary location;
Fourier transforming the generated random signal or impulse signal into a frequency domain signal;
deriving vibration characteristics at the arbitrary position by applying a function related to a vibration transmission rate representing the vibration response of the beam-shaped structure to the external force at the arbitrary position to the Fourier-transformed signal; and
Inverse Fourier transforming the signal to which the function related to the vibration transmission rate is applied to a signal in the time domain
Vibration feedback implementation method occurring at any position of the structure, characterized in that it comprises a.
제8항에 있어서,
상기 진동 특성을 해석하는 단계는
경계 조건에 따라 변화하는 강성값, 회전 강성값 및 손실 계수를 계산하여 상기 빔형 구조물의 임의 위치에서의 진동 특성을 해석하는 것을 특징으로 하는 구조물의 임의 위치에서 발생하는 진동 피드백 구현 방법.
9. The method of claim 8,
The step of analyzing the vibration characteristics is
A method for implementing vibration feedback occurring at an arbitrary position of a structure, characterized in that the vibration characteristics are analyzed at an arbitrary position of the beam-type structure by calculating a stiffness value, a rotational stiffness value, and a loss coefficient that change according to boundary conditions.
KR1020190061194A 2019-05-24 2019-05-24 Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same KR102280916B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190061194A KR102280916B1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190061194A KR102280916B1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200134952A KR20200134952A (en) 2020-12-02
KR102280916B1 true KR102280916B1 (en) 2021-07-26

Family

ID=73791527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190061194A KR102280916B1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102280916B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10331214B2 (en) * 2015-09-08 2019-06-25 Sony Corporation Information processing device, method, and computer program
CN109478089A (en) * 2016-07-08 2019-03-15 意美森公司 Multi-modal haptic effect

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALLISON M. OKAMURA 외 2인. Reality-Based Models for Vibration Feedback in Virtual Environments. IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, VOL. 6, NO. 3. 245-252 pages. 2001.09. 1부.*
PARK JUNHONG. Transfer function methods to measure dynamic mechanical properties of complex structures. Journal of Sound and Vibration 288 (2005) 57-79 pages. 온라인 공개일 2005.03.11. 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200134952A (en) 2020-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Woodhouse On the “bridge hill” of the violin
JP5986061B2 (en) Overhead / pantograph travel simulation device
JP2008509412A (en) Method for identifying the location of a surface impact and apparatus for implementing the method
Heller et al. Experimental identification of nonlinear dynamic properties of built-up structures
KR101183823B1 (en) Reaction force controlling system and method
KR102280916B1 (en) Apparatus for implementing vibration feedback at arbitrary location and method for the same
Butcher Clearance effects on bilinear normal mode frequencies
Weisheit et al. Squeak noise prediction for systems with dry friction damping
Gómez Araújo et al. Enhanced power spectral density transmissibility matrix for operational modal analysis of structures
Deaner Modeling the nonlinear damping of jointed structures using modal models
KR101420519B1 (en) Device and Method for Measuring dynamic characteristic of air bearing
Wilmshurst et al. Nonlinear vibrations of a stroke-saturated inertial actuator
Mondal et al. An inverse approach for the determination of viscous damping model of fibre reinforced plastic beams using finite element model updating
Dal Borgo Active vibration control using a nonlinear inertial actuator
Ladipo et al. Wideband vibration control in multi degree of freedom system: Experimental verification using labview
Hoffmann et al. Modelling friction characteristics in turbine blade vibrations using a fourier series expansion of a real friction hysteresis
Românu et al. Determination of the Natural Frequencies of Beams Using Sound Pressure
Londono et al. Vibration testing of large scale nonlinear structures
Hwang et al. System identification of structural acoustic system using the scale correction
şi Mecatronică Experimental study of an electromechanical system used to control the mechanical mobility
KR102121191B1 (en) Apparatus for controlling actuator of two-mass inertia system
Hwang et al. Vibration transmissibility reduction module with flexure mechanism for personal tools
Jiang et al. An investigation into the nonlinear vibration response of a beam: PZT stack and proof-mass system
Taghipour et al. Detection of localized nonlinearity in dynamical systems using base excitation experimental results
JP2006071366A (en) Time history response analysis method, device and program

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant