KR102320745B1 - 촉각 정보 제공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촉각 정보 제공 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 촉각 정보 제공 장치는, 복수의 셀을 포함하는 촉감부를 포함하고, 상기 복수의 셀의 각 셀은 촉각 전달부를 포함하며, 상기 촉각 전달부는 자성 입자(magnetic particles) 또는 분극 가능한 입자(polarizable particles)를 포함하며, 외부 자기장 또는 전기장의 인가에 의해, 상기 복수의 셀 중 적어도 두개의 셀이 순차적으로 동작하여 촉각 정보를 제공하고, 상기 촉각 정보는 알람, 문자, 도형 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

Description

촉각 정보 제공 장치 {TACTILE INFORMATION SUPPLY DEVICE}
본 발명은 촉각 정보 제공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기유변탄성체 또는 전기유변탄성체의 외부 자기장 또는 외부 전기장 인가에 따른 형상 변화로써 촉각 정보를 전달하는 촉각 정보 제공 장치에 관한 것이다.
햅틱스(Haptics)는 촉감에 관한 기술로서, 구체적으로 전자기기의 사용자가 키보드, 마우스, 조이스틱, 및 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 기존에는 전자기기와 인간이 정보를 주고 받을 때 시각적인 전달이 주를 이루었으나, 최근 들어 더욱 구체적이고 실감나는 정보 전달을 위해 햅틱 기술이 주목 받고 있다.
일반적으로 햅틱 기술을 위한 액츄에이터(Actuator)로는 관성형 액츄에이터, 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 액츄에이터(Electro Active Polymer, EAP), 정전기력 액츄에이터 등이 사용된다. 관성형 액츄에이터는 모터가 회전할 때 발생하는 편심력으로 진동하는 편심 모터, 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액츄에이터(Linear Resonant Actuator, LRA)가 있다. 압전 액츄에이터는 빔(Beam) 형태나 디스크(Disk) 형태를 가지고, 전기장에 의해 순간적으로 크기나 모양이 변하는 압전 소자를 이용해 구동한다. 전기활성 폴리머 액츄에이터는 전기활성 폴리머 필름 위에 질량체를 붙여 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성한다. 정전기력 액츄에이터는 서로 다른 전하가 충전된 두 장의 유리면 사이에서 발생하는 인력과 동일한 종류의 전하가 충전될 때 발생하는 척력을 이용하여 구동한다.
그러나, 위와 같은 종래의 햅틱 기술은 단순한 진동을 전달하는 것에 불과하여, 감성적인 정보 또는 복잡한 문자 정보 등을 전달하기에는 한계가 있다. 따라서, 단순한 진동을 전달하는 것에서 나아가 더욱 감성적인 전달 및 더욱 복잡한 정보를 효과적으로 전달할 수 있는 촉각 정보 전달 구조에 대한 연구가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 촉각 정보 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 셀 형태로 촉감부를 구성함으로써, 알람(Alarm) 등의 단순한 신호뿐 아니라 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보를 촉각 정보로서 효과적으로 전달할 수 있는 정보 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 복수의 셀을 포함하는 촉감부를 포함하고, 상기 복수의 셀의 각 셀은 촉각 전달부를 포함하며, 상기 촉각 전달부는 자성 입자(magnetic particles) 또는 분극 가능한 입자(polarizable particles)를 포함하며, 외부 자기장 또는 전기장의 인가에 의해, 상기 복수의 셀 중 적어도 두개의 셀이 순차적으로 동작하여 촉각 정보를 제공하고, 상기 촉각 정보는 알람, 문자, 도형 중 적어도 하나인, 촉각 정보 제공 장치에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 셀 형태로 촉감부를 구성함으로써, 알람 등의 단순한 신호뿐 아니라 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보를 촉각 정보로서 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장/전기장에 따른 형상 변화를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장/전기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부의 외부 자기장/전기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 전달부의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 셀을 포함하는 촉감부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 격벽이 형성된 촉감부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 유닛의 배치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 유닛의 배치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치의 동작 과정을 나타내는 도면이다.
실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE) 또는 전기유변탄성체(Electro-Rheological Elastomer, ERE)는 외부 자기장 또는 외부 전기장에 반응할 수 있는 입자를 포함하는 탄성체 소재로서, 특히 자기유변탄성체는 탄성체 소재 내에 외부 자기장에 의해 자화될 수 있는 철(Fe) 등과 같은 자성입자(Magnetic Particle)를 포함하고 있으므로 외부 자기장의 인가에 의해 그 강성(Stiffness), 인장 강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation) 등의 특성이 변화될 수 있다.
또한, 전기유변탄성체도 탄성체 소재 내에 분극 가능한 입자를 포함하고 있으므로 외부 전기장의 인가에 의해 그 강성 등의 특성이 변화될 수 있으며, 이는 자기유변탄성체와 유사하다. 따라서, 이하 본 명세서에서는 자기유변탄성체가 상정되어 설명되나, 전기유변탄성체에도 동일한 원리가 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장/전기장에 따른 형상 변화를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 촉각 전달부(1: 10, 20)는 촉각 정보를 전달하기 위해 자기유변탄성체 또는 전기유변탄성체 재질로 구성될 수 있다. 또한, 촉각 전달부(1: 10, 20)는 외부 자기장/전기장의 영향에 따라서 각각 다른 형상을 나타낼 수 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 복수의 촉각 전달부(1)가 외부 자기장/전기장의 영향을 받지 않는 경우(Off State), 다시 말해, 후술할 자기장 생성부(200)의 코일 유닛(210)[도 5 참조] 또는 전기장 생성부(미도시)의 전극 유닛(미도시)에 의한 자기장/전기장이 형성되지 않은 경우에, 복수의 촉각 전달부(1)는 제1 형상(10a, 20a)[도 2 및 도 3 참조]를 나타낼 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 복수의 촉각 전달부(1)의 일부가 외부 자기장/전기장의 영향을 받는 경우(Local On State), 다시 말해, 후술할 자기장 생성부(200)의 코일 유닛(210)[도 5 참조] 또는 전기장 생성부(미도시)의 전극 유닛(미도시)에 의한 자기장/전기장이 형성된 경우에, 복수의 촉각 전달부(1)의 일부는 제2 형상(10b, 20b)[도 2 및 도 3 참조]을 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장/전기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 전달부(1)의 외부 자기장/전기장에 따른 촉각 정보 제공 과정을 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 전달부의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 촉각 전달부(1)는 미세돌기(10) 형상을 가질 수 있다. 미세돌기(10) 형상은 촉각 정보를 세밀하고 감성적으로 전달하기 위해, 양털 등과 유사하도록 약 25㎛ 이하, 또는 인체의 털 등과 유사하도록 약 100㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
도 2의 (a)와 같이, 외부 자기장/전기장의 영향을 받지 않는 경우에 미세돌기(10)는 약간 기울어진 형상[또는, 제1 형상(10a)]을 유지할 수 있다. 물론, 기울어짐 없이 수직으로 세워진 미세돌기 형상을 가져도 무방하다. 이어서, 도 2의 (b)와 같이, 외부 자기장/전기장의 영향을 받는 경우에 미세돌기(10)는 더 기울어지거나, 심지어 눕는 형상[또는, 제2 형상(10b)]을 유지할 수 있다. 이어서, 도 2의 (c) 및 도 2의 (d)와 같이, 자기장/전기장의 인가가 해제되어 외부 자기장/전기장의 영향을 받지 않는 경우에, 미세돌기(10)는 제2 형상(10b)에서 제1 형상(10a)으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 미세돌기(10c, 10d)에 의해 스치거나 간지럽히는 듯한 촉각 정보가 전달될 수 있는 것이다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 촉각 전달부(1)는 내부가 비어있는 원통(20), 돔(Dome) 또는 다면체(20')[도 4의 (b) 참조] 형상을 가질 수 있다. 도 3의 (a)는 원통(20) 형상의 촉각 전달부(1)의 사시도, 도 3의 (b)는 원통(20) 형상의 촉각 전달부(1)의 측단면도이다.
외부 자기장/전기장의 영향을 받지 않는 경우에, 내부가 비어있는 원통(20)은 ①과 같이 상부면(21)이 편평한 형상[또는, 제1 형상(20a)]를 나타낼 수 있다. 이어서, 외부 자기장/전기장의 영향을 받는 경우에, 원통(21)은 ②와 같이 상부면(21)이 비어있는 내부 공간으로 오목하게 들어가는 형상[또는, 제2 형상(20b)]를 나타낼 수 있다. 이어서, 자기장/전기장의 인가가 해제되어 외부 자기장/전기장의 영향을 받지 않는 경우에는, ③ 및 ④와 같이 제2 형상(20b)에서 제1 형상(20a)으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 상부면이 왕복 운동(20c, 20d) 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 원통(20c, 20d)에 의해 두드리는 듯한 촉각 정보가 전달될 수 있는 것이다.
촉각 전달부(1)에서 자기장 생성부(200)[도 6 참조]/전기장 생성부(미도시)에 의해 형성되는 자기장/전기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 어느 하나를 제어함에 따라, 제1 형상(10a, 20a)에서 제2 형상(10b, 20b)으로의 변형되는 세기(크기), 방향 또는 주파수 중 적어도 어느 하나를 제어할 수도 있다. 일 예로, 더 강한 자기장/전기장을 인가하면, 미세돌기(10)의 기울어진 정도가 커지고, 원통(20) 상부면(21)의 오목하게 들어가는 정도가 커질 것이므로, 더 강하게 촉각 정보가 전달될 수 있다. 또한, 일 예로, 자기장/전기장의 주파수를 변화시키면, 미세돌기(10) 또는 원통(20)의 제1 형상(10a, 20a), 제2 형상(10b, 20b) 및 다시 제1 형상(10a, 20a)으로의 변화 속도가 변화하므로, 다양한 느낌의 촉각 정보가 전달될 수 있다.
도 4를 참조하면, 촉각 전달부(1)는 미세돌기(10) 또는 내부가 비어 있는 원통(20), 돔(Dome) 또는 다면체(20') 형상 외에도 여러 가지 형상을 나타낼 수 있다.
(1) 도 4의 (a)는 내부가 비어 있는 원통(20), (2) 도 4의 (b)는 내부가 비어 있는 육면체(20')[또는, 다면체(20')], (3) 도 4의 (c)는 미세 홀(micro hole; 25)이 상부면에 형성되고 내부가 비어 있는 원통(20)으로, 상부면이 왕복 운동(20c, 20d)하는 과정에서 공기가 미세 홀(25)을 통해 원활하게 출입할 수 있도록 하여 촉각 전달부(1)의 내구성을 증가시킬 수 있는 구성이며, (4) 도 4의 (d)는 미세돌기(10)와 내부가 비어 있는 원통(20)을 혼합한 형상, (5) 도 4의 (e)는 도 4의 (d)의 형상에 더하여 복수의 미세 홀(25)을 원통(20) 상부면에 형성한 형상, (6) 도 4의 (f)는 도 4의 (c)의 미세 홀(25)이 복수 개 형성된 형상, (7) 도 4의 (g)는 내부가 비어 있는 원통(20)의 상부면 상에 다양한 구조체(26)[예를 들어, 원통(20)보다 더 작고 내부가 비어 있는 원통]가 결합된 형상, (8) 도 5의 (h)는 내부가 비어 있는 원통(20)의 상부면에 돔(Dome) 형태의 엠보싱 구조(27)가 형성된 형상을 나타낸다.
위와 같이, 본 발명은 촉각 전달부(1)의 형상을 여러 가지로 구성함에 따라, 스침, 간지럽힘, 두드림 등의 다양한 촉각 정보를 복합적으로 전달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치(50)의 구성을 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 셀(110)을 포함하는 촉감부(100)를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치(50)는, 촉감부(100) 및 자기장 생성부(200)[촉각 전달부(1)가 자기유변탄성체 재질인 경우]/전기장 생성부(미도시)[촉각 전달부(1)가 전기유변탄성체 재질인 경우]를 포함하며, 촉감부(100)에는 적어도 하나의 촉각 전달부(1)가 설치된 것을 특징으로 한다.
촉감부(100)는 실제로 촉각 정보 제공 장치(50)의 사용자와 접촉하여 촉각 정보를 전달하는 부분이다. 촉감부(100)는 적어도 하나의 셀(Cell; 110)을 포함할 수 있다. 셀(110)의 크기는 촉감부(100)의 크기, 제공하고자 하는 촉각 정보의 해상도(resolution)를 고려하여 적절히 설정될 수 있다.
셀(110)은 적어도 하나의 촉각 전달부(1)를 포함할 수 있다. 셀(110)은 한가지 종류 또는 두 가지 종류 이상의 촉각 전달부(1)를 포함할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 촉각 정보 제공 장치(50')와 같이 각각의 셀(110)이 여러 가지 종류의 촉각 전달부(1), 예를 들어 미세돌기(10), 내부가 빈 원통(20) 등으로 구성될 수도 있다.
자기장 생성부(200)는 자기장을 형성할 수 있으며, 적어도 하나의 코일 유닛(210)을 포함할 수 있다. 자기장 생성부(200)는 촉감부(100)의 하부에 배치되어, 각각의 코일 유닛(210)[또는, 코일 유닛(210)을 포함하는 셀(110')]이 촉감부(100)의 각각의 셀(110)에 대응하도록 함이 바람직하다. 다만, 각각의 코일 유닛(210)이 대응하는 각각의 셀(110)에 자기장을 인가할 수 있는 목적의 범위 내라면, 자기장 생성부(200)가 촉감부(100)의 하부에 위치하지 않고 다른 곳에 위치할 수도 있다.
전기장 생성부(미도시)는 전기장을 형성할 수 있으며, 적어도 하나의 전극 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 전기장 생성부(미도시)는 촉감부(100)의 하부에 배치되어, 각각의 전극 유닛(미도시)이 촉감부(100)의 각각의 셀(110)에 대응하도록 함이 바람직하다. 또는, 촉감부(100)의 하부에 하부 전극(미도시)을 배치하고, 촉감부(100)의 상부 또는 표면에 상부 전극(미도시), 전극 패턴이 형성된 필름 등을 형성할 수도 있다. 이 외에도, 각각의 전극 유닛(미도시)이 대응하는 각각의 셀(110)에 전기장을 인가할 수 있는 목적의 범위 내라면, 전기장 생성부(미도시)의 위치는 다양하게 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 격벽(120)이 형성된 촉감부(100)를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 촉감부(100)에는 셀 격벽(120)이 형성될 수 있다. 셀 격벽(120)은 각각의 셀(110)의 둘레를 따라 형성되어 촉각 전달부(1: 10, 20)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 촉각 전달부(1)가 보호되면서 동시에 효율적으로 촉각 정보를 제공할 수 있도록, 셀 격벽(120)은 촉각 전달부(1)보다 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 미세돌기(10)를 포함하는 셀(110)로 구성된 촉감부(100)를 상정하면, 촉각 정보 제공 장치(50)의 사용자가 촉각 정보를 전달받는 과정에서, 너무 세게 미세돌기(10)를 누르는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 미세돌기(10)가 완전히 누워버려 미세돌기(10)가 파손되거나, 내구성이 현저히 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 미세돌기(10)보다 낮게 셀 격벽(120)을 형성하면 사용자가 어느 정도의 힘을 가해서 미세돌기(10)를 눌러도 미세돌기(10)가 완전히 눕는 현상을 방지할 수 있으므로, 미세돌기(10)를 보호할 수 있는 이점이 있다. 그리고, 미세돌기(10)가 최소한 셀 격벽(120)의 높이만큼은 움직일 수 있으므로, 촉각 정보를 사용자의 피부에 충분히 전달할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 6과 같이 각각의 셀(110)이 미세돌기(10)와 내부가 빈 육면체(20)로 다양하게 설치되는 경우 또는 하나의 셀(110)에 미세돌기(10)와 내부가 빈 육면체(20)가 혼합되어 설치되는 경우에는 내부가 빈 육면체(20)가 미세돌기(10)의 높이보다 낮게 형성됨으로써 별도의 셀 격벽(120)을 설치하지 않아도 상기 셀 격벽(120)과 유사한 역할을 할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 유닛(210)의 배치를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 유닛(210: 211, 212)의 배치를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치(50)는 3 X 3으로 배치된 복수의 셀(110)을 가지는 촉감부(100)와 3 X 3으로 배치된 복수의 코일 유닛(210)을 가지는 자기장 생성부(200)를 포함할 수 있다. 물론, 범위 L1 내에 있는 셀(110)과 코일 유닛(210)이 상호 대응하여, 셀(110)의 개수와 코일 유닛(210)의 개수가 동일할 수 있다. 코일 유닛(210)은 자기장 생성부(200) 내부에서 단층[도 8의 경우]으로 형성되거나, 복층[도 9의 경우]으로 형성될 수 있다. 촉감부(100)의 하나의 셀(110)은 3 X 3으로 배치된 복수의 미세돌기(10)를 포함할 수 있다.
도 8의 촉각 정보 제공 장치(50)에서, 하나의 코일 유닛(210)에 의해 자기장이 발생함에 따라 그 코일 유닛(210)에 대응하는 셀(110)에 설치된 적어도 하나의 미세돌기(10)는 제1 형상(10a)에서 제2 형상(10b)으로 변화될 수 있다. 상기 코일 유닛(210)에 의한 자기장이 소멸하는 경우에는, 그 코일 유닛(210)에 대응하는 셀(110)에 설치된 상기 미세돌기(10)가 제2 형상(10b)에서 제1 형상(10a)으로 회귀함은 물론이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치(50)는 자기장 생성부(200) 내부에서 코일 유닛(210)이 복층(211, 212)으로 형성될 수 있다. 실선으로 표시된 가상의 범위 L1 내에 있는 3 X 3의 셀(111)과 3 X 3의 코일 유닛(211)은 상호 대응하고, 점선으로 표시된 가상의 범위 L2 내에 있는 3 X 3의 셀(112)과 3 X 3의 코일 유닛(212)는 상호 대응할 수 있다. 촉감부(100)의 하나의 셀(110) 상에는 3 X 3의 미세돌기(10)가 형성될 수 있다.
도 9의 촉각 정보 제공 장치(50)는, 코일 유닛(211)은 실선으로 표시된 가상의 범위 L1 내에 있는 셀(111) 상의 미세돌기(10)의 구조를 변화시킬 수 있고, 코일 유닛(212)는 점선으로 표시된 가상의 범위 L2 내에 있는 셀(112) 상의 미세돌기(10)의 구조를 변화시킬 수 있으므로, 범위 L1 및 L2 내에 중첩되어 포함된 미세돌기(10)의 경우 복수의 코일 유닛(211, 212)에 의해 그 형상이 변화될 수 있어 더욱 미세한 조절이 가능하다. 이로써, 도 8의 촉각 정보 제공 장치(50)보다 높은 해상도(resolution)를 가지게 되고, 보다 세밀한 촉각 정보를 제공하기 용이한 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 장치(50)의 동작 과정을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 10의 (a)를 참조하면, 촉감부(100) 상의 셀 A1~C3에는 자기장을 인가하지 않은 상태이다. 따라서, 촉감부(100) 상의 모든 미세돌기(10)는 제1 형상(10a)을 유지할 수 있다.
이어서, 도 10의 (b)를 참조하면, 촉감부(100) 상의 셀 A1~C3에 자기장을 인가하여, 촉감부(100) 상의 모든 미세돌기(10)는 제2 형상(10b)을 유지할 수 있다.
이어서, 도 10의 (c)를 참조하면, 셀 A1에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에만 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A1 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다.
이어서, 도 10의 (d)를 참조하면, 셀 A2에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에도 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A2 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 셀 A1 상의 미세돌기(10)는 셀 A2 상의 미세돌기(10)에 비해서는 왕복 운동되는 크기가 약해질 수 있다.
이어서, 도 10의 (e)를 참조하면, 셀 A3에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에도 자기장의 인가를 해제하면, 셀 A3 상의 미세돌기(10)만이 제1 구조(10a)로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동(10c, 10d) 할 수 있다. 셀 A2 상의 미세돌기(10)는 셀 A3 상의 미세돌기(10)에 비해서는 왕복 운동되는 크기가 약해질 수 있다. 동시에, 셀 A1에 대응하는 곳에 위치한 코일 유닛(210)에 다시 자기장을 인가하여, 셀 A1 상의 미세돌기(10)가 제2 형상(10b)을 유지하도록 할 수 있다.
이처럼 순차적으로, 셀 A1에서 C3까지 자기장을 인가하고 해제하면, 셀 A1에서 C3 상의 미세돌기(10)는 제1 형상(10a), 제2 형상(10b), 제2 형상(10b)에서 제1 형상(10a)으로 회귀하면서 왕복 운동(10c, 10d)하는 과정을 거쳐, 촉각 정보 제공 장치(50)의 사용자에게 셀 A1에서 C3로 순차적으로 이동하는 촉각 정보를 제공할 수 있다.
위와 같이, 본 발명은, 다양한 촉각 전달부(1)를 통해 다양한 촉각 정보를 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은, 셀(110) 형태로 촉감부(100)를 구성함으로써, 알람 등의 단순한 진동과 같은 신호뿐 아니라, 각 셀(110)에 대응되는 문자, 도형 등의 더욱 복잡한 정보 등을 촉각 정보로서 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 피부와 접촉하는 부위에 문자 정보 등을 제공할 수 있어 보안이 필요한 비밀 정보도 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 촉각 정보 제공 장치(50)는, IT 분야에서 모바일 기기, 터치 스크린, 온라인 게임 등에서 실시간 촉각 전달에 적용될 수 있고, 자동차 산업에서 차선이탈 경고 시스템, 전면 추돌 방지 시스템, 과속방지 시스템 등 운전 보조 정보 피드백 시스템에 적용될 수 있으며, 의료 분야에서도 맥진기, 사람 이의 압력 분포 측정, 수술용 로봇, 점자 책 등에 적용될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
1, 10, 20: 촉각 전달부
50: 촉각 정보 제공 장치
100: 촉감부
110, 111, 112: 셀
120: 셀 격벽
200: 자기장 생성부
210, 211, 212: 코일 유닛
L1, L2: 가상의 셀 범위

Claims (10)

  1. 복수의 셀을 포함하는 촉감부를 포함하고,
    상기 복수의 셀의 각 셀은 촉각 전달부를 포함하며,
    상기 촉각 전달부는 자기유변 탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE) 또는 전기유변 탄성체(Electro-Rheological Elastomer, ERE)를 포함하며,
    외부 자기장 또는 전기장의 인가에 의해, 상기 복수의 셀 중 적어도 두개의 셀이 순차적으로 동작하여 촉각 정보를 제공하고,
    상기 촉각 정보는 알람, 문자, 도형 중 적어도 하나인,
    촉각 정보 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는 외부 자기장에 의한 변형을 통해 촉각 정보를 제공하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는 외부 전기장에 의한 변형을 통해 촉각 정보를 제공하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀에 자기장을 인가하는 자기장 생성부를 더 포함하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자기장 생성부는 상기 셀에 대응하는 적어도 하나의 코일 유닛을 포함하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는, 자기장에 영향을 받지 않을 때에는 제1 형상을 유지하고, 자기장에 영향을 받을 때에는 제2 형상을 유지하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    자기장 생성부에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 상기 제1 형상에서 상기 제2 형상으로의 변형의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 촉각 전달부는 미세돌기 형상, 내부가 비어있는 원통, 돔(Dome), 다면체 또는 이들이 결합된 형상을 갖는,
    촉각 정보 제공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 셀 중 적어도 두개의 셀이 문자 또는 도형에 대응되는 형태를 나타내도록 동작하여 촉각 정보를 제공하는,
    촉각 정보 제공 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 촉각 전달부가 상기 제2 형상에서 상기 제1 형상으로 회귀하면서 탄성력에 의한 왕복 운동으로 촉각 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 정보 제공 장치.
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