KR102646498B1 - Controller capable of inducing tactile sensation and control method of the controller - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 신체 일부에 비접촉식으로 촉감을 유도할 수 있는 컨트롤러, 그리고 이러한 컨트롤러를 제어하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 상기 컨트롤러에 내장된 자기장 발생 수단을 이용하여 컨트롤러를 쥐고 있는 사용자의 손 등에 비접촉식으로 촉감을 유도할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a controller capable of inducing a sense of touch to a part of the user's body in a non-contact manner, and a method of controlling such a controller. More specifically, it relates to a device that can induce a sense of touch in a non-contact manner to the user's hand holding the controller using a magnetic field generating means built into the controller.

Description

촉감 유도가 가능한 컨트롤러 및 상기 컨트롤러의 제어 방법{CONTROLLER CAPABLE OF INDUCING TACTILE SENSATION AND CONTROL METHOD OF THE CONTROLLER}Controller capable of inducing tactile sensation and control method of the controller {CONTROLLER CAPABLE OF INDUCING TACTILE SENSATION AND CONTROL METHOD OF THE CONTROLLER}

본 발명은 사용자의 신체 일부에 비접촉식으로 촉감을 유도할 수 있는 컨트롤러, 그리고 이러한 컨트롤러를 제어하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 상기 컨트롤러에 내장된 자기장 발생 수단을 이용하여 컨트롤러를 쥐고 있는 사용자의 손 등에 비접촉식으로 촉감을 유도할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a controller capable of inducing a sense of touch to a part of the user's body in a non-contact manner, and a method of controlling such a controller. More specifically, it relates to a device that can induce a sense of touch in a non-contact manner to the user's hand holding the controller using a magnetic field generating means built into the controller.

근래 가상현실(virtual reality) 및 증강현실(augmented reality) 구현을 위한 기술들에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 위와 같은 가상현실, 증강현실의 실감도를 높이기 위해 사람의 피부 상에 촉감을 유발할 수 있는 방법론에 대해서도 더불어 활발한 연구가 이루어지고 있다.Recently, research has been actively conducted on technologies for implementing virtual reality and augmented reality. Active research is also being conducted on possible methodologies.

한편, 최근에는 로봇팔(robot arm)을 이용한 원격 수술과 같이 반드시 가상현실이나 증강현실이 아니더라도 실제 손으로 수술을 하고 있는 것과 같은 환경을 구현해 내고자 하는 노력이 이어지고 있으며, 이 중에는 컨트롤러를 조작하는 사용자가 실제 수술을 하는 것과 같은 느낌을 가질 수 있도록, 다시 말해 사용자가 임의의 촉감을 느낄 수 있도록 환경을 제공하고자 하는 부분도 포함되어 있다.Meanwhile, recently, efforts have been made to create an environment similar to performing surgery with actual hands, even if it is not necessarily virtual reality or augmented reality, such as remote surgery using a robot arm, and among these, the user operating the controller It also includes an attempt to provide an environment so that the user can feel the same as performing an actual surgery, that is, so that the user can feel arbitrary tactile sensations.

또는, 게임을 조작하기 위한 게임용 컨트롤러에 있어서도 게임 컨텐츠 상에서 출력되는 다양한 효과들을 더 실감나게 전달하기 위하여 컨트롤러에 다양한 효과 표출 수단들이 구비되어 가고 있다.Alternatively, in game controllers for operating games, various effect expression means are being provided in the controller in order to more realistically convey various effects displayed on game content.

그러나 위와 같은 컨트롤러 장치 분야에서는 아직까지도 특별히 촉감을 제공하지 않거나 제공하더라도 단순히 진동자를 활성화 시켜 간단한 진동패턴 만을 발생시킴으로써 사용자에게 진동감을 제공하고 있을 뿐, 실제 다양한 종류의 촉감을 제공하기 위한 수준에는 이르지 못한 실정이다. 즉 종래의 기술에 의하면 사용자에게 제공 가능한 느낌, 촉감의 종류가 매우 제한적이어서 가상현실이나 증강현실 상에서의 다양한 촉감들을 구현해 내기에는 한계가 있어 왔다. However, in the field of controller devices such as the above, they do not yet provide a special sense of touch, or even if they do, they only provide a sense of vibration to the user by simply activating a vibrator to generate a simple vibration pattern, and have not reached the level of providing actual various types of touch. This is the situation. In other words, according to conventional technology, the types of feelings and tactile sensations that can be provided to users are very limited, so there are limitations in realizing various tactile sensations in virtual reality or augmented reality.

본 발명은 위와 같은 한계점을 해소시키기 위한 것으로 사용자에 의해 조작이 가능한 컨트롤러 분야에서 자기장을 촉감 유도를 위한 매개로 사용하는 방법론을 제시하고자 한다. 또한 본 발명은 단순히 자기장을 이용한 촉감 유도 방법론을 제시하는 것뿐만 아니라 특정 파라미터를 어느 범위에서 제어하였을 때 사용자로 하여금 어떤 촉감을 느끼게 할 수 있는지에 대한 구체적인 제어 방법론까지 제시하고자 한다.The present invention is intended to solve the above limitations and proposes a methodology that uses magnetic fields as a medium for inducing tactile sensation in the field of controllers that can be operated by the user. In addition, the present invention not only proposes a tactile sensation induction methodology using a magnetic field, but also a specific control methodology for determining what kind of tactile sensation a user can feel when a specific parameter is controlled to a certain range.

본 발명은 이와 같이 종래의 촉감 유도 방식에 존재하던 문제점에 착안하여 도출된 것으로, 이상에서 살핀 기술적 문제점을 해소시킬 수 있음은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.The present invention was derived by focusing on the problems that existed in the conventional tactile induction method, and not only can solve the technical problems discussed above, but also solve problems that cannot be easily invented by those skilled in the art. It was invented to provide additional technical elements.

공개특허공보 제10-1581763호 (2015.12.24. 등록)Public Patent Publication No. 10-1581763 (registered on December 24, 2015)

본 발명은 자기장을 매개로 사용자의 촉감을 유도할 수 있는 비접촉식 촉감 유도가 가능한 컨트롤러, 그리고 이러한 컨트롤러를 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a controller capable of inducing a non-contact tactile sensation that can induce a user's tactile sensation through a magnetic field, and a method of controlling such a controller.

특히 본 발명은 수술용 로봇암을 제어할 수 있는 컨트롤러, 그리고 게임용 컨트롤러 상에서 이를 조작하는 사용자가 촉감을 느낄 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, the purpose of the present invention is to provide a controller that can control a surgical robot arm and a game controller that allows the user who operates it to feel the sense of touch.

또한 본 발명은 위 컨트롤러를 조작하게 될 사용자가 여러 종류의 촉감들 중 자신이 선호하는 촉감을 선택하여 설정할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. Additionally, the purpose of the present invention is to enable the user who will operate the above controller to select and set his or her preferred tactile sensation among various types of tactile sensations.

한편, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자에 대한 비접촉식 촉감 유도가 가능한 컨트롤러는, 수급되는 전력에 따라 자기장을 발생시키는 코일; 상기 코일에 전력을 공급하는 전원공급부; 및 소정의 두께를 가지는 것으로서, 상기 사용자에 의해 조작 가능한 제어수단들을 구비하고, 내부에 상기 코일 및 전원공급부가 구비될 수 있는 공간이 형성된 하우징;을 포함하고, 상기 사용자에 대한 비접촉식 촉감 유도는, 상기 자기장에 의하여 상기 사용자의 피부에 유도된 전기장이 상기 사용자의 신경 세포들을 활성화 시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The present invention is intended to solve the above problems. According to an embodiment of the present invention, a controller capable of inducing a non-contact tactile sensation for a user includes a coil that generates a magnetic field according to supplied power; A power supply unit that supplies power to the coil; and a housing having a predetermined thickness, including control means operable by the user, and having a space therein in which the coil and the power supply can be installed. The non-contact tactile induction for the user includes, It may be characterized in that the electric field induced on the user's skin by the magnetic field activates the user's nerve cells.

또한, 상기 컨트롤러는 있어서 상기 코일로 공급되는 전력을 제어함으로써 상기 코일에 의해 발생되는 자기장의 파라미터를 조절하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the controller may further include a control unit that adjusts the parameters of the magnetic field generated by the coil by controlling the power supplied to the coil.

또한, 상기 컨트롤러는 로봇 수술 장치의 로봇암을 제어하기 위한 용도의 것이고, 상기 컨트롤러는, 상기 로봇암에 의해 감지된 신호에 따라 상기 코일에 전력 수급이 이루어지도록 하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the controller is used to control the robot arm of the robotic surgery device, and the controller generates a magnetic field by supplying power to the coil according to a signal detected by the robot arm. You can.

또한, 상기 컨트롤러는 게임 조작용 컨트롤러이고, 상기 컨트롤러는, 게임 컨텐츠와 연동되어 상기 코일에 전력 수급이 이루어짐으로써 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the controller may be a controller for operating a game, and the controller may generate a magnetic field by supplying power to the coil in conjunction with game content.

또한, 상기 컨트롤러는 사용자에게 유도되는 촉감의 종류를 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.Additionally, the controller may be capable of arbitrarily setting the type of tactile sensation induced by the user.

또한, 상기 컨트롤러에 있어서 상기 제어부에 의해 조절 가능한 파라미터는 10Hz 내지 50Hz 범위 내에서의 자기장 주파수이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리는 10cm 내지 30cm 인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the controller, the parameter adjustable by the control unit is the magnetic field frequency within the range of 10 Hz to 50 Hz, and the separation distance from the coil to the user's stimulation point may be 10 cm to 30 cm.

또한, 상기 컨트롤러에 있어서 상기 제어부에 의해 조절 가능한 파라미터는 60Hz 내지 200Hz 범위 내에서의 자기장 주파수이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리는 10cm 내지 30cm인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the controller, the parameter adjustable by the control unit is the magnetic field frequency within the range of 60 Hz to 200 Hz, and the separation distance from the coil to the user's stimulation point may be 10 cm to 30 cm.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비접촉식 촉감 유도가 가능한 컨트롤러를 제어하는 방법에 있어서, 상기 컨트롤러는 수급되는 전력에 따라 자기장을 발생시키는 코일; 상기 코일에 전력을 공급하는 전원공급부; 및 소정의 두께를 가지는 것으로서, 상기 사용자에 의해 조작 가능한 제어수단들을 구비하고, 내부에 상기 코일 및 전원공급부가 구비될 수 있는 공간이 형성된 하우징; 를 포함하고, 상기 컨트롤러를 제어하는 방법은, 상기 코일에 전력 공급이 이루어지게 하여 자기장을 발생시킴으로써 상기 사용자의 자극지점 - 상기 자극지점은, 상기 사용자의 피부 중 적어도 일부임 - 에 촉감을 유도하는 단계;를 포함할 수 있다.Meanwhile, in a method of controlling a controller capable of non-contact tactile induction according to another embodiment of the present invention, the controller includes a coil that generates a magnetic field according to supplied power; A power supply unit that supplies power to the coil; and a housing having a predetermined thickness, including control means operable by the user, and having a space therein in which the coil and the power supply unit can be installed. A method of controlling the controller includes: inducing a sense of touch to a stimulation point of the user - the stimulation point being at least a portion of the user's skin - by supplying power to the coil to generate a magnetic field. Step; may include.

또한, 상기 컨트롤러 제어 방법에 있어서 상기 컨트롤러는, 상기 코일로 공급되는 전력을 제어함으로써 상기 코일에 의해 발생되는 자기장의 파라미터들을 조절하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 컨트롤러 제어 방법은 상기 자기장의 파라미터들 중 적어도 하나의 파라미터를 변경하여 상기 사용자의 자극지점에 촉감을 유도하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the controller control method, the controller further includes a control unit that adjusts the parameters of the magnetic field generated by the coil by controlling the power supplied to the coil, and the controller control method further includes a control unit that adjusts the parameters of the magnetic field generated by the coil. It may further include a step of inducing a tactile sensation at the user's stimulation point by changing at least one parameter.

또한, 상기 컨트롤러 제어 방법은 상기 사용자에 의해 선택된 촉감과 대응되는 자기장 파라미터들을 구동 파라미터로 설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the controller control method may further include setting magnetic field parameters corresponding to the tactile sensation selected by the user as driving parameters.

본 발명에 따르면 컨트롤러를 조작하는 사용자가 단순 진동감 외에 더 다양한 촉감을 느낄 수 있게 되는 효과가 있다.According to the present invention, a user operating a controller has the effect of being able to feel a variety of tactile sensations other than a simple vibration sensation.

또한 본 발명에 따르면 자기장 파라미터 제어를 통해 촉감의 종류 및 강도를 조절할 수 있게 되며, 이에 따라 사용자가 원하는 촉감을 설정하여 컨트롤러를 조작할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to adjust the type and intensity of tactile sensation through magnetic field parameter control, which has the effect of allowing the user to set the desired tactile sensation and operate the controller.

또한 본 발명에 따르면 종래 레이저, 또는 물리적 접촉에 의한 촉감 유도 방식에 비해 피부 손상의 위험이 낮으므로 안전한 사용이 가능하게 되는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, the risk of skin damage is lower compared to the conventional laser or tactile induction method through physical contact, thereby enabling safe use.

한편, 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 로봇팔을 이용하여 외과 수술이 가능한 시스템을 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러를 도시한 것이다.
도 3은 자기장을 매개로 인체 피부에 촉감이 유도되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자극의 일 예시를 도시한 것이다.
도 5는 로봇팔에 구비되어 있는 압력센서와 컨트롤러가 연동하여 작동하는 예시를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 컨트롤러를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 컨트롤러의 각 구성들을 일반화 하여 촉감 유도 시스템을 구현한 모습을 도시한 것이다.
도 8은 도 7에서의 서포터가 복수 개의 서포팅 부재들에 의해 구성된 모습을 도시한 것이다.
도 9는 촉감 유도 및 유도된 촉감의 종류를 결정하는 방법을 도시한 것이다.
도 10은 저주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때 사용자가 느낄 수 있는 촉감의 종류 및 각 촉감에 대해 사용자가 느낀 정도를 점수화 한 것을 도시한 것이다.
도 11은 저주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때 자극의 강도 또는 자기장 주파수 별로 사용자가 촉감을 느낀 정도를 점수화 한 것을 그래프로 나타낸 것이다.
도 12는 저주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때, 사용자가 느끼는 정도가 강한 것으로 분류되는 촉감들에 대한 실험결과를 도시한 것이다.
도 13은 고주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때 사용자가 느낄 수 있는 촉감의 종류 및 각 촉감에 대해 사용자가 느낀 정도를 점수화 한 것을 도시한 것이다.
도 14는 고주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때 자극의 강도 또는 자기장 주파수 별로 사용자가 촉감을 느낀 정도를 점수화 한 것을 그래프로 나타낸 것이다.
도 15는 고주파 범위에서의 자극이 주어졌을 때, 사용자가 느끼는 정도가 강한 것으로 분류되는 촉감에 대한 실험결과를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 컨트롤러 제어 방법의 일 실시예를 도시한 것이다.
Figure 1 shows a system capable of performing surgical operations using a robotic arm, and Figure 2 shows a controller according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram to explain the process by which touch is induced on human skin through a magnetic field.
Figure 4 shows an example of stimulation.
Figure 5 is to explain an example in which the pressure sensor provided in the robot arm and the controller operate in conjunction.
Figure 6 shows a controller according to a second embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the implementation of a tactile guidance system by generalizing each configuration of the controller according to the present invention.
FIG. 8 shows the supporter in FIG. 7 composed of a plurality of supporting members.
Figure 9 shows a method for inducing tactile sensation and determining the type of induced tactile sensation.
Figure 10 shows the types of tactile sensations that a user can feel when stimulation in the low-frequency range is given and the scoring of the degree to which the user feels each tactile sensation.
Figure 11 is a graph showing the score of the degree to which the user felt the sense of touch according to the intensity of the stimulus or magnetic field frequency when stimulation in the low-frequency range was given.
Figure 12 shows the results of an experiment on tactile sensations that are classified as strongly felt by the user when stimulation in the low-frequency range is given.
Figure 13 shows the types of tactile sensations that a user can feel when stimulation in the high frequency range is given and the scoring of the degree to which the user feels each tactile sensation.
Figure 14 is a graph showing the score of the degree to which the user felt the tactile sensation according to the intensity of the stimulus or magnetic field frequency when stimulation in the high frequency range was given.
Figure 15 shows the results of an experiment on the tactile sensation that is classified as strong to the user when stimulation in the high frequency range is given.
Figure 16 shows an embodiment of the controller control method according to the present invention.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.Details regarding the purpose and technical configuration of the present invention and its operational effects will be more clearly understood by the following detailed description based on the drawings attached to the specification of the present invention. Embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.The embodiments disclosed herein should not be construed or used as limiting the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that the description, including embodiments, of this specification has various applications. Accordingly, any embodiments described in the detailed description of the present invention are illustrative to better explain the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention to the embodiments.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.The functional blocks shown in the drawings and described below are only examples of possible implementations. Other functional blocks may be used in other implementations without departing from the spirit and scope of the detailed description. Additionally, although one or more functional blocks of the present invention are shown as individual blocks, one or more of the functional blocks of the present invention may be a combination of various hardware and software components that perform the same function.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.Additionally, the expression including certain components is an “open” expression and simply refers to the presence of the components and should not be understood as excluding additional components.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. Furthermore, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it should be understood that although it may be directly connected or connected to the other component, other components may exist in between. do.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)를 설명하기 위한 것으로, 도 1에는 로봇팔을 이용하여 외과 수술이 가능한 수술용 시스템이 도시되어 있으며, 도 2에는 로봇팔을 구동시키기 위해 사용자가 조작하게 되는 컨트롤러(10)를 도시한 것이다. Figures 1 and 2 are for explaining the controller 10 according to the first embodiment of the present invention. Figure 1 shows a surgical system capable of performing a surgical operation using a robotic arm, and Figure 2 shows a robotic arm. This shows the controller 10 that the user operates to operate.

도 1의 수술용 시스템은 대표적으로 두 개의 구성을 포함할 수 있는데, 하나는 사용자, 즉 의사가 손으로 쥔 채 조작이 가능한 컨트롤러(10), 그리고 다른 하나는 실제 환자에 대한 침습 구동 등을 할 수 있는 로봇팔(15)이다. 상기 컨트롤러(10) 및 로봇팔(15)은 당연히 네트워크로 연결되어 상호 연동되며, 컨트롤러(10)에서의 입력 신호에 따라 로봇팔(15)이 구동되도록 구현되어 있을 수 있다.The surgical system of FIG. 1 may typically include two configurations: one is a controller 10 that can be operated while held by the user, that is, a doctor, and the other is capable of invasive operation on an actual patient. It is a robot arm (15) that can The controller 10 and the robot arm 15 are naturally connected to each other through a network and may be implemented so that the robot arm 15 is driven according to an input signal from the controller 10.

본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)는 로봇팔(15)을 이용하여 외과 수술을 하는 의사로 하여금 환자의 몸에 수술용 도구가 닿을 때 적어도 그 수술용 도구가 환자의 몸에 닿았음을 인지할 수 있도록 임의의 촉감을 유도하고자 한 것이다. 종래의 로봇팔을 이용한 외과 수술은 의사가 컨트롤러를 쥔 채 모니터를 통해 보이는 로봇팔의 구동 상태를 눈으로 확인하면서 이루어져 왔는데, 이러한 형태의 수술은 외과 수술 시 손으로 느낄 수 있는 감각들이 배제될 수 밖에 없었기에 수술의 난도가 더 높을 수 밖에 없는 어려움이 있었으며, 의사들의 입장에서도 감각의 부재에 따른 불편함 내지 이질감을 느껴지는 점, 어떤 돌발 상황이 발생하였을 때 감각에 의존한 신속한 대처가 어려운 점 등 여러 문제점들이 있어 그 동안에는 로봇팔을 이용한 수술 방식이 많은 장점들에도 불구하고 선호되지 못한 사정이 있었다. The controller 10 according to the first embodiment of the present invention allows a doctor performing a surgical operation using the robot arm 15 to ensure that the surgical tool at least touches the patient's body when the surgical tool touches the patient's body. The goal was to induce random tactile sensations so that sounds could be recognized. Conventional surgical operations using a robotic arm have been performed with the doctor holding a controller and visually checking the operating status of the robotic arm on a monitor. However, in this type of surgery, the senses that can be felt with the hand during surgical surgery may be excluded. Because there was no other option, the difficulty of the surgery was bound to be higher, and from the doctors' perspective, they felt discomfort or a sense of alienation due to the absence of senses, and when an unexpected situation occurred, it was difficult to respond quickly based on senses, etc. Due to various problems, the surgical method using a robotic arm was not preferred despite its many advantages.

본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)는 위와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 사용자, 즉 의사가 손으로 쥐었을 때 컨트롤러(10)로 하여금 사용자의 손에 임의의 촉감을 유도하게 함으로써 의사가 종래에 비해 더 익숙한 환경에서 수술에 임할 수 있게 한 것이다. The controller 10 according to the first embodiment of the present invention is intended to solve the above problems by causing the controller 10 to induce a random tactile sensation in the user's hand when held by the user, that is, the doctor. This allows doctors to perform surgery in a more familiar environment than before.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)를 확대하여 도시한 것으로, 여기에는 조작부(101), 코일(110), 전원공급부(120), 제어부(130), 및 하우징(140)이 포함될 수 있다.Figure 2 is an enlarged view of the controller 10 according to the first embodiment of the present invention, which includes an operation unit 101, a coil 110, a power supply unit 120, a control unit 130, and a housing 140. ) may be included.

각 구성들에 대한 본격적인 설명을 하기에 앞서, 먼저 도 3을 참고하여 본 발명이 어떻게 사용자의 피부 상에 촉감을 유도할 수 있는지 그 원리에 대해 간략히 설명하기로 한다. 배경기술에서도 언급하였든 본 발명은 자기장을 매개로 사용자로 하여금 촉감을 느낄 수 있게 하는 것을 기본 원리로 한다. 즉, 본 발명에서는 시간에 따라 그 크기가 변할 수 있는 시변 자기장(Time-varying magnetic field)을 발생시키며, 시변 자기장이 자극으로 인체에 전달되면 인체 내에서 유도 전류(Induced current)가 발생되어 궁극적으로 사용자가 임의 종류의 촉감을 느낄 수 있게 되는 것을 기본 원리로 한다. 도 3은 이와 같은 원리를 설명하기 위한 것으로, 자극 발생부(S)에서 임의 주파수 및 임의 크기의 시변 자기장을 발생시키면, 원거리에 떨어져 있는 사용자(P) 손에 촉감이 유도될 수 있음을 도시한 것이다. 이 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 가장 먼저 자극 발생부(S)에 전원이 공급되고, 공급된 전원에 의해 시변 자기장이 생성되며, 생성된 시변 자기장에 의해 사용자의 피부 중 특정 조직(tissue)에 자기장을 매개로 에너지가 전달된다. 상기 특정 조직에 자기장에 의한 에너지가 전달되면 상기 특정 조직 내부에서 유도 전류가 발생되는데, 이렇게 발생된 유도 전류에 의해 상기 특정 조직 내에 존재하는 신경 세포들이 활동 전위(Action potential)를 갖게 된다. 결과적으로, 상기 활동 전위에 의하여 생체 감수기(Receptor)들이 활성화될 수 있으며 이에 따라 사용자에 임의의 촉감이 유도될 수 있는데, 본 발명은 바로 이 과정에 관한 기술적 사상에 관한 것이다. Before giving a full explanation of each component, we will first briefly explain the principle of how the present invention can induce a sense of touch on the user's skin with reference to FIG. 3. As mentioned in the background art, the basic principle of the present invention is to enable the user to feel the sense of touch through a magnetic field. In other words, the present invention generates a time-varying magnetic field whose size can change with time, and when the time-varying magnetic field is transmitted to the human body as a stimulus, an induced current is generated within the human body, ultimately The basic principle is that the user can feel any kind of tactile sensation. Figure 3 is intended to explain this principle, and shows that when the stimulation generator (S) generates a time-varying magnetic field of arbitrary frequency and size, a sense of touch can be induced in the hand of a user (P) located at a distance. will be. Looking at this process in more detail, first, power is supplied to the stimulation generator (S), a time-varying magnetic field is generated by the supplied power, and a magnetic field is applied to a specific tissue of the user's skin by the generated time-varying magnetic field. Energy is transmitted through the medium. When energy by a magnetic field is delivered to the specific tissue, an induced current is generated inside the specific tissue. The induced current causes nerve cells within the specific tissue to have an action potential. As a result, biological receptors can be activated by the action potential, and thus a random sense of touch can be induced in the user. The present invention relates to the technical idea of this process.

다시 도 2를 참고하여 각 세부구성들에 대해 설명하기로 한다.Referring again to FIG. 2, each detailed configuration will be described.

가장 먼저 조작부(101)는 사용자가 로봇팔(15)을 제어하기 위하여 일련의 입력을 할 수 있는 구성으로 이해될 수 있으며, 상기 조작부(101)는 사용자에 의해 어떤 입력이 이루어질 수 있는 구조로 되어 있다면 그 구현 방식에는 제한이 없다 할 것이다. 참고로 도 2에는 사용자가 2개 또는 3개의 손가락으로 힘을 가하여 입력할 수 구조로 조작부(101)가 구현되어 있음을 확인할 수 있으며, 이 때 상기 로봇팔(15)은 사용자의 미세한 손가락 조작에 의해 제어 및 구동될 수 있다. First of all, the manipulation unit 101 can be understood as a configuration that allows the user to make a series of inputs to control the robot arm 15, and the manipulation unit 101 has a structure in which any input can be made by the user. If so, there are no restrictions on the implementation method. For reference, it can be seen in Figure 2 that the manipulation unit 101 is implemented in a structure that allows the user to input by applying force with two or three fingers, and at this time, the robot arm 15 responds to the user's subtle finger manipulation. It can be controlled and driven by

다음으로 코일(110)은 도 3에서의 자극 발생부(S)와 같은 역할을 하는 구성으로, 외부로부터 전원이 인가되었을 때 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장을 생성할 수 있는 수단은 더 다양한 것이 존재할 수도 있겠으나, 본 상세한 설명에서는 자기장이 코일(110)에 의해 발생되는 것을 전제로 설명하기로 하며, 후술하게 될 파라미터들을 논할 때에도 그 전제는 자기장이 상기 코일(110)에 의해 발생된 것임을 이해한다. 상기 코일(110)은 금속으로 형성됨이 바람직하나 반드시 그 소재를 한정하지는 않는다. 또한, 코일(110)의 크기나 형태 역시 특별히 제한이 없다 할 것이나, 바람직하게는 그 단면이 직사각형인 구리선(copper wire)을 스파이럴 형태로 형상화 한 것일 수 있다. 또한, 그 크기는 10cm~14cm의 지름, 더 바람직하게는 12.8cm 의 지름을 가지도록, 그리고 코일(110)의 두께는 8mm~10mm, 더 바람직하게는 9mm가 되도록 형성될 수 있다. Next, the coil 110 is configured to play the same role as the magnetic pole generator (S) in FIG. 3 and can generate a magnetic field when power is applied from the outside. Although there may be more diverse means for generating a magnetic field, this detailed description will be explained on the premise that the magnetic field is generated by the coil 110, and even when discussing parameters to be described later, the premise is that the magnetic field is It is understood that it is generated by the coil 110. The coil 110 is preferably made of metal, but the material is not necessarily limited. Additionally, there is no particular limitation on the size or shape of the coil 110, but preferably, it may be a copper wire with a rectangular cross-section shaped into a spiral shape. Additionally, the size may be formed to have a diameter of 10 cm to 14 cm, more preferably 12.8 cm, and the thickness of the coil 110 may be 8 mm to 10 mm, more preferably 9 mm.

참고로 도 2에 도시되어 있는 코일(110)의 구비 위치는 하나의 예시로 나타낸 것일 뿐, 코일(110)의 구비 위치는 상기 조작부(101)를 쥔 사용자 손에 자기장 에너지를 전달할 수 있는 위치에 있는 이상 특별히 제한되지 않는다. 또한, 도 2에는 코일(110)이 한 개만 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 코일(110)의 개수는 복수 개일 수 있으며, 각각의 코일(110)들은 사용자가 조작부(101)를 조작하기 위해 필요한 손가락의 개수와 동일한 개수가 구비되어 각각이 하나의 손가락에 자기장 에너지를 전달하도록 구현될 수도 있다. For reference, the location of the coil 110 shown in FIG. 2 is only shown as an example, and the location of the coil 110 is at a location that can transmit magnetic field energy to the user's hand holding the operation unit 101. There are no particular restrictions as long as there are. In addition, FIG. 2 shows that only one coil 110 is provided, but the number of coils 110 may be plural, and each coil 110 is necessary for the user to operate the operation unit 101. The same number of fingers may be provided, and each finger may be implemented to transmit magnetic field energy to one finger.

전원공급부(120)는 상기 코일(110)에 전원을 공급하는 구성이다. 엄밀하게는 전원공급부(120)는 전선(121)을 통해 상기 코일(110) 측에 전력을 제공하며, 그 과정에서 상기 코일(110)에는 전류가 공급될 수 있다. 또한 전원공급부(120)는 상기 코일(110)에 전력을 공급할 수 있는 한 해당 구성의 구현 방식에는 제한이 없다 할 것이다. 도 2에는 전원공급부(120)가 컨트롤러(10)의 하우징(140)외부에 존재하는 것처럼 도시되어 있긴 하나, 이는 하나의 실시예에 불과할 뿐 상기 전원공급부(120)는 하우징(140) 내부에 구비되도록 구현할 수도 있다. The power supply unit 120 supplies power to the coil 110. Strictly speaking, the power supply unit 120 provides power to the coil 110 through the wire 121, and in the process, current may be supplied to the coil 110. Additionally, as long as the power supply unit 120 can supply power to the coil 110, there will be no restrictions on the implementation method of the configuration. In Figure 2, the power supply unit 120 is shown as if it exists outside the housing 140 of the controller 10, but this is only one embodiment and the power supply unit 120 is provided inside the housing 140. It can be implemented as much as possible.

또한 상기 전원공급부(120)는 후술하게 될 제어부(130)와 연결될 수 있으며, 상기 제어부(130)로부터의 제어명령에 따라 상기 코일(110)로 공급되는 전력 또는 전류를 조절할 수 있다. 특히 상기 전원공급부(120)로부터 코일(110)로 공급되는 전류는 시변 자기장의 다양한 파라미터들을 조절하는 데에 큰 역할을 하는 것으로, 전류의 크기, 전류의 주파수, 전류 파형, 펄스의 간격, 위상 등 전류가 가지는 파라미터들은 시변 자기장의 물리적 속성을 결정하는 데에 큰 영향을 미친다. Additionally, the power supply unit 120 may be connected to the control unit 130, which will be described later, and may adjust the power or current supplied to the coil 110 according to control commands from the control unit 130. In particular, the current supplied from the power supply unit 120 to the coil 110 plays a large role in controlling various parameters of the time-varying magnetic field, such as current size, current frequency, current waveform, pulse interval, phase, etc. The parameters of the current have a great influence in determining the physical properties of the time-varying magnetic field.

다음으로 제어부(130)는 상기 코일(110)을 통해 자기장을 생성하기 위한 제어명령, 그리고 생성되는 자기장의 주파수 등과 같이 시변 자기장의 속성을 조절하기 위한 제어명령을 제공하는 구성이다. 상기 제어부(130)는 중앙처리유닛 및 메모리를 갖춘 연산수단일 수 있으며, 이 때 중앙처리유닛은 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 또한 중앙처리유닛은 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있는데, 하드웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing device), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array) 등으로, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 위와 같은 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있다. 또한, 메모리는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래쉬(flash) 메모리, SRAM(Static RAM), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다. 또 다른 한편, 상기 제어부(130)는 사용자로부터 임의의 입력을 수신할 수 있는 입력수단, 그리고 사용자에게 임의의 정보를 표시하기 위한 출력수단과도 연결될 수 있다. 입력수단의 종류에는 키보드, 마우스, 및/또는 조이스틱 등이 포함될 수 있으며, 또한 터치 감응형 표면을 구비하고 있는 디스플레이 역시 입력수단의 한 종류로 포함될 수도 있다. 출력수단에는 임의의 텍스트, 이미지, 영상 등을 출력할 수 있는 디스플레이라면 제한 없이 포함될 수 있다. Next, the control unit 130 is configured to provide control commands for generating a magnetic field through the coil 110 and control commands for adjusting the properties of the time-varying magnetic field, such as the frequency of the generated magnetic field. The control unit 130 may be an operation means equipped with a central processing unit and memory. In this case, the central processing unit may also be a controller, microcontroller, microprocessor, microcomputer, etc. It can be called Additionally, the central processing unit may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof. When implemented using hardware, an application specific integrated circuit (ASIC) or a digital signal processor (DSP) is used. , DSPD (digital signal processing device), PLD (programmable logic device), FPGA (field programmable gate array), etc., if implemented using firmware or software, a module, procedure or function that performs the above functions or operations. The firmware or software may be configured to include. In addition, memory includes ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), flash memory, SRAM (Static RAM), It can be implemented with HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), etc. On the other hand, the control unit 130 may be connected to an input means for receiving arbitrary input from the user and an output means for displaying arbitrary information to the user. Types of input means may include a keyboard, mouse, and/or joystick, and a display having a touch-sensitive surface may also be included as a type of input means. The output means may include any display capable of outputting arbitrary text, images, videos, etc., without limitation.

한편, 상기 제어부(130)의 기능과 관련하여, 제어부(130)는 사용자로부터 입력을 받아 상기 전원공급부(120)를 제어하기 위한 제어명령을 송신할 수 있으며, 전원공급부(120)는 상기 제어명령에 따라 상기 코일(110)로 인가되는 전류의 속성을 조절하도록 구현될 수 있다. 즉, 코일(110)에 의해 발생되는 시변 자기장은 전원공급부(120)에 의해 공급되는 전력, 전류에 의해 그 속성들이 결정될 수 있으므로, 제어부(130)로 하여금 전원공급부(120)에 대한 제어명령을 내리게 함으로써 시변 자기장의 속성을 조절할 수 있게 한 것이다.Meanwhile, in relation to the function of the control unit 130, the control unit 130 may receive input from the user and transmit a control command to control the power supply unit 120, and the power supply unit 120 may receive the control command. It can be implemented to adjust the properties of the current applied to the coil 110 according to. That is, since the properties of the time-varying magnetic field generated by the coil 110 can be determined by the power and current supplied by the power supply unit 120, the control unit 130 may issue a control command to the power supply unit 120. By lowering it, it is possible to control the properties of the time-varying magnetic field.

참고로 도 4에는 전원공급부(120)에 의해 인가되는 전류 신호의 일 예시가 도시되어 있는데, 전류 신호의 경우 바람직하게는 기 설정된 시간 동안의 비활성 구간, 그리고 기 설정된 시간 동안의 활성 구간으로 이루어질 수 있으며, 더 바람직하게는 10초의 비활성 구간, 그리고 0.1초의 활성 구간이 반복됨으로써 하나의 전류 신호를 구성할 수 있다. 활성 구간과 관련하여, 본 발명이 비록 사용자 피부 상에 직접적으로 레이저를 조사하거나 물리적 접촉을 가하는 것이 아니고 자기장을 매개로 에너지를 전달하는 것이긴 하나, 본 발명이 어디까지나 인체를 대상으로 한 에너지 전달을 목적으로 하는 것이기에 안전성에 만전을 기할 필요가 있다 할 것이다. 따라서 본 발명에서는 가능한 한 인체에 데미지를 주지 않을 정도의 에너지 전달을 하여야 할 필요성을 고려하여 활성 구간을 1초 미만의 시간으로 정하기로 하며, 바람직하게는 0.1초의 활성 구간만 두기로 한다. For reference, Figure 4 shows an example of a current signal applied by the power supply unit 120. The current signal may preferably consist of an inactive section for a preset time and an active section for a preset time. More preferably, one current signal can be formed by repeating an inactive section of 10 seconds and an active section of 0.1 seconds. Regarding the active section, although the present invention does not directly irradiate a laser or apply physical contact to the user's skin, but rather transmits energy through a magnetic field, the present invention is limited to energy transfer to the human body. Since this is for the purpose, it is necessary to make every effort to ensure safety. Therefore, in the present invention, considering the need to transmit energy as little as possible to cause damage to the human body, the active section is set to less than 1 second, and preferably, only the active section is 0.1 second.

특기할 만한 사항으로, 여기서 언급되는 제어부(130)란 상기 코일(110)에 공급되는 전류 신호, 즉 전원공급부(120)에 의해 공급되는 전류 신호를 조절하기 위한 용도의 것인 것을 전제로 하며, 상기 조작부(101)의 입력을 받아 처리하기 위한 용도의 제어 수단은 별도로 존재하는 것을 전제로 한다. 다만, 전류 신호를 조절하기 위한 제어부(130)와 조작부(101) 입력을 처리하기 위한 제어 수단은 반드시 2개의 독립된 구성으로 존재하여야만 하는 것은 아니며, 상기 조작부(101) 입력의 처리 또한 제어부(130) 상에서 이루어지게 하는 등 설계자 의도에 따라 변경 설계될 수 있음을 이해한다. As a matter of special note, it is assumed that the control unit 130 mentioned here is intended to adjust the current signal supplied to the coil 110, that is, the current signal supplied by the power supply unit 120, It is assumed that a separate control means for receiving and processing input from the operation unit 101 exists. However, the control unit 130 for adjusting the current signal and the control means for processing the input from the manipulation unit 101 do not necessarily have to exist as two independent components, and the processing of the input from the manipulation unit 101 is also performed by the control unit 130. It is understood that the design can be changed according to the designer's intention, such as having it done from the top.

다음으로 하우징(140)은 소정의 두께를 가지는 것으로서, 상기 사용자에 의해 조작 가능한 제어 수단들이 구비되고, 그 내부에는 코일, 전원공급부 등이 구비될 수 있는 공간이 형성된 구조체일 수 있다. 하우징(140)의 소재는 금속, 플라스틱, 그 밖에 유기물 기반의 고분자 물질 등 제한이 없다 할 것이며, 하우징(140)의 소재는 내부에 구비된 코일(110)에 의해 생성된 자기장 에너지가 통과할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다.Next, the housing 140 has a predetermined thickness and may be a structure equipped with control means that can be operated by the user and a space formed therein where a coil, a power supply, etc. can be installed. The material of the housing 140 is not limited to metal, plastic, or other organic-based polymer materials, and the material of the housing 140 allows the magnetic field energy generated by the coil 110 provided inside to pass through. There is no particular limitation as long as there is.

이상 도 2를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)의 세부구성들에 대해 살펴 보았다. With reference to FIG. 2, the detailed configuration of the controller 10 according to the first embodiment of the present invention has been looked at.

도 5는 컨트롤러(10)와 로봇팔(15)이 서로 연동하여 구동되는 실시예를 설명하기 위한 것이다. 컨트롤러(10)는 그 자체로도 코일(110)에 전력 또는 전류가 공급되게 함으로써 사용자 피부에 촉감을 유도하게 할 수도 있겠으나, 로봇팔(15)과 연동하여 촉감을 유도하도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 로봇팔(15)의 말단에는 환자 피부 또는 내부 장기에 닿았을 때 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비될 수 있으며, 이 때 압력센서에 의해 측정된 압력 값은 제어부(130) 측에 전달되어 상기 제어부(130)로 하여금 자기장 파라미터를 조절하게 할 수 있다. 다시 말해, 로봇팔(15)이 환자를 대상으로 침습 구동을 할 때에 말단의 압력센서가 환자의 신체 부위 또는 장기 등에 닿을 때에는 압력 값이 획득될 수 있는데, 이 값과 비례하여 컨트롤러(10)에서는 사용자 촉감을 유도시키기 위한 자기장 파라미터의 크기를 증가시킴으로써 사용자에게 압력의 정도를 느낄 수 있게 한 것이다. Figure 5 is for explaining an embodiment in which the controller 10 and the robot arm 15 are driven in conjunction with each other. The controller 10 itself may induce a sense of touch on the user's skin by supplying power or current to the coil 110, but may also be implemented to induce a sense of touch in conjunction with the robot arm 15. For example, the end of the robot arm 15 may be equipped with a pressure sensor to measure pressure when it touches the patient's skin or internal organs. At this time, the pressure value measured by the pressure sensor is transmitted to the control unit 130. It can be transmitted to the control unit 130 to adjust the magnetic field parameters. In other words, when the robot arm 15 performs an invasive operation on a patient, a pressure value can be obtained when the pressure sensor at the end touches the patient's body part or organ, and the controller 10 is proportional to this value. By increasing the size of the magnetic field parameter to induce the user's tactile sensation, the user can feel the degree of pressure.

또 다른 한편 상기 컨트롤러(10)에서는, 상기 로봇팔(15)에 구비된 압력센서가 감지한 압력 값의 범위에 따라 상이한 촉감이 유도되도록 제어될 수도 있다. 예를 들어, 압력 값의 크기가 작은 순서대로 제1 범위<제2 범위< 제3 범위의 기 설정된 압력 값 범위들이 존재할 때, 제1 범위 내 포함되는 압력 값이 감지된 경우에는 컨트롤러(10)로 하여금 간지러운 촉감을 유도하도록, 제2 범위 내 포함되는 압력 값이 감지된 경우에는 두드리는 촉감을 유도하도록, 제3 범위 내 포함되는 압력 값이 감지된 경우에는 따끔한 촉감을 유도하도록 할 수 있다. On the other hand, the controller 10 may be controlled to induce different tactile sensations depending on the range of pressure values detected by the pressure sensor provided in the robot arm 15. For example, when there are preset pressure value ranges of 1st range < 2nd range < 3rd range in order of decreasing size of the pressure value, and a pressure value included in the first range is detected, the controller 10 It can induce a tickling touch sensation, a tapping sensation when a pressure value within the second range is detected, and a tingling sensation when a pressure value within the third range is detected.

한편, 자기장 파라미터 제어를 통해 촉감의 종류를 다양화 할 수 있는 특징에 대해서는 잠시 설명을 미뤄두기로 하며, 아래에서는 도 6을 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 컨트롤러(20)에 대해 살펴보기로 한다.Meanwhile, we will postpone the description of the features that can diversify the types of tactile sensations through magnetic field parameter control for a while. Below, we will look at the controller 20 according to the second embodiment of the present invention with reference to FIG. 6. Let's take a look.

도 6은 게임 컨텐츠를 즐기기 위해 필요한 컨트롤러(20)를 도시한 것이며, 더 구체적으로는 게임 패드, 조이스틱 등과 같이 사용자에 의해 손에 쥐어질 수 있으면서 게임 컨텐츠 진행을 위해 필요한 입력들을 수신할 수 있는 장치인 것으로 이해될 수 있다. Figure 6 shows a controller 20 required to enjoy game content, and more specifically, a device such as a game pad, joystick, etc. that can be held in the hand by the user and can receive inputs necessary to progress game content. It can be understood that it is.

제2 실시예에 따른 컨트롤러(20) 역시 기본 구성은 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 컨트롤러(10)와 크게 다르지 않으며, 코일(110), 전원공급부(120), 제어부(130) 등을 포함할 수 있다. The basic configuration of the controller 20 according to the second embodiment is also not significantly different from the controller 10 according to the first embodiment described above, and may include a coil 110, a power supply unit 120, a control unit 130, etc. You can.

특기할 만한 사항으로, 컨트롤러(20) 내에는 코일(110)이 복수 개 구비될 수 있는데, 사용자의 왼쪽 손을 기준으로 사용자가 컨트롤러(20)를 파지하기 위해 잡은 손바닥 부분을 향해 자기장 에너지를 발생시키기 위한 코일(110), 그리고 조작을 위해 조작부(101) 위에 놓일 수 있는 엄지 손가락, 검지손가락을 향해 자기장 에너지를 발생시키기 위한 코일(110)이 별도로 나뉘어 구비될 수 있다. As a matter of note, a plurality of coils 110 may be provided within the controller 20, which generates magnetic field energy toward the palm portion held by the user to hold the controller 20 based on the user's left hand. A coil 110 for generating magnetic field energy and a coil 110 for generating magnetic field energy toward the thumb and index finger that can be placed on the manipulation unit 101 for manipulation may be provided separately.

또한, 제2 실시예에 따른 컨트롤러(20)는 사용자로 하여금 다양한 촉감을 느낄 수 있게 하기 위해 자기장 파라미터를 바꾸어 발생시킬 수 있으며, 경우에 따라 상기 사용자로 하여금 직접 원하는 종류의 촉감을 설정할 수 있도록 상기 컨트롤러(20)와 연동되는 디스플레이를 통해 설정 환경을 제공할 수도 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.In addition, the controller 20 according to the second embodiment can change and generate magnetic field parameters to enable the user to feel various tactile sensations, and in some cases, allows the user to directly set the desired type of tactile sensation. A setting environment can also be provided through a display linked to the controller 20. This will be described later.

이하에서는 자기장을 매개로 사용자의 촉감을 유도할 시 어떤 환경에서 어떤 종류의 촉감이 유도될 수 있는지에 대해 설명하기로 한다. Below, we will explain what type of tactile sensation can be induced in what environment when a user's tactile sensation is induced using a magnetic field.

도 7은 다양한 촉감이 유도될 수 있는 환경, 다시 말해 임의의 촉감 유도 시스템을 도시한 것으로, 여기에는 앞선 제1 컨트롤러(10), 제2 컨트롤러(20)를 설명할 때에 언급되었던 구성들이 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 도 7의 촉감 유도 시스템에는 코일(110), 전원공급부(120), 제어부(130), 그리고 하우징(140)에 대비될 수 있는 서포터(145)가 포함될 수 있으며, 부수적으로 전원공급부(120)로부터 코일(110)까지를 연결하는 전선(121)이 더 포함될 수 있다. Figure 7 shows an environment in which various tactile sensations can be induced, that is, an arbitrary tactile sensation induction system, which includes the configurations mentioned when explaining the first controller 10 and the second controller 20 above. You can confirm that it exists. That is, the tactile induction system of FIG. 7 may include a coil 110, a power supply unit 120, a control unit 130, and a supporter 145 that can be compared to the housing 140, and additionally the power supply unit 120. ) may further include a wire 121 connecting the coil 110.

참고로 서포터(145)는 사용자의 피부면이 놓일 수 있도록 배치된 것이자 코일(110)과 자극지점(사용자의 피부면 중 촉감이 유도되는 지점) 사이의 거리를 조절하기 위한 것일 수 있다. 거리의 조절은 도 8에서와 같이 복수 개의 서포팅 부재들(141 내지 143)을 조합함으로써 이루어질 수 있으며, 예를 들어 2cm, 3cm, 5cm, 10cm 등의 두께를 가지는 서포팅 부재들을 임의로 조합함으로써 코일(110)과 자극지점 사이의 거리를 원하는 대로 조절할 수 있다. 또한, 도 7에서의 서포터(145)는 앞선 실시예들에서의 하우징(140)과 대응될 수 있는 것이며, 이를 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)에 적용시킬 때에 각 컨트롤러의 하우징(140)은 후술하게 될 환경에서의 서포터(145) 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있는 것임을 이해한다.For reference, the supporter 145 may be arranged so that the user's skin surface can be placed and may be used to adjust the distance between the coil 110 and the stimulation point (the point where touch is induced on the user's skin surface). The distance can be adjusted by combining a plurality of supporting members 141 to 143 as shown in FIG. 8. For example, the coil 110 can be adjusted by arbitrarily combining supporting members having a thickness of 2 cm, 3 cm, 5 cm, 10 cm, etc. ) and the stimulation point can be adjusted as desired. In addition, the supporter 145 in FIG. 7 may correspond to the housing 140 in the previous embodiments, and when applying it to the first controller 10 or the second controller 20, the supporter 145 of each controller It is understood that 140 can be formed to have the same thickness as the supporter 145 in an environment that will be described later.

도 9는 도 7의 촉감 유도 시스템을 이용하여 사용자에게 촉감 유도를 하였을 때, 사용자에게 유도된 촉감의 종류를 결정하는 방법을 순서에 따라 나열한 것으로, 후술하게 될 조건들(자기장 파라미터의 주파수, 이격거리(강도))이 앞서 설명한 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)에서도 동일하게 적용될 경우 동일 유사한 종류의 촉감이 사용자에게 유도될 수 있음을, 그리고 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)의 사용자는 도 9의 촉감 종류 결정 방법과 유사한 과정을 거쳐 사용자 자신이 선호하는 촉감이 유도될 수 있도록 환경설정이 가능함을 염두에 두기로 한다.FIG. 9 lists in order the method of determining the type of tactile sensation induced to the user when tactile sensation is induced to the user using the tactile induction system of FIG. 7, under conditions to be described later (frequency and separation of magnetic field parameters). If the distance (strength)) is applied equally to the first controller 10 or the second controller 20 described above, the same and similar type of tactile sensation can be induced to the user, and the first controller 10 or the second controller 20 It should be noted that the user of the controller 20 can set the environment so that the user's preferred tactile sensation can be induced through a process similar to the method of determining the tactile type of FIG. 9.

도 9를 참고할 때, 촉감 유도 및 유도된 촉감의 종류를 결정하는 방법은 크게 세 단계로 구성될 수 있으며, 여기에는 자기장을 발생시키는 단계(S101), 사용자로부터 촉감종류를 선택입력 받는 단계(S103), 그리고 상기 사용자에 의해 선택된 촉감종류를 특정 파라미터에 대응되는 촉감으로 분류하는 단계(S105)가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 9, the method of inducing tactile sensation and determining the type of induced tactile sensation can be largely comprised of three steps, which include generating a magnetic field (S101) and receiving a selection input of the type of tactile sensation from the user (S103). ), and a step (S105) of classifying the tactile type selected by the user into a tactile sensation corresponding to a specific parameter may be included.

가장 먼저 자기장을 발생시키는 단계(S101)는 사용자의 피부가 상기 촉감 유도 시스템의 서포터(145) 상에 놓인 상태에서 전원공급부(120) 및 코일(110)을 구동시켜 임의의 속성을 가지는 자기장을 발생시키는 단계이다. 참고로, 상기 자기장의 임의 속성 중에는 자기장 주파수가 포함될 수 있으며, 제어부(130)를 통해서는 상기 자기장 주파수를 0~200 Hz 범위에서 10 Hz 단위로 조절이 가능할 수 있다. 또한, 상기 자기장의 임의 속성 중에는 자기장 강도가 더 포함될 수 있으며, 실제 자기장 강도는 코일(110)에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터(미도시)의 충전 전압 크기와 비례하나, 도 7의 시스템 환경에서는 보다 안정적이고 객관적인 파라미터 확보를 위해 자기장 강도 대신 이격거리, 즉 코일(110)과 자극지점(사용자 피부) 사이의 거리를 자기장 파라미터의 하나로 대신하기로 한다. 정리하면, 도 9에 따른 촉감 유도 및 촉감 결정 방법에서는 촉감의 종류를 결정하기 위해 적어도 두 가지의 파라미터들, 즉 자기장 주파수, 및 코일(110)로부터 자극지점(사용자 피부)까지의 이격거리를 조절하였음을 이해하며, 이하에서도 이 두 가지의 파라미터들을 기초로 다양한 종류의 촉감들이 결정 내지 정의될 수 있음을 이해한다.The first step of generating a magnetic field (S101) is to generate a magnetic field with arbitrary properties by driving the power supply unit 120 and the coil 110 while the user's skin is placed on the supporter 145 of the tactile induction system. This is the step to do it. For reference, the magnetic field frequency may be included among the arbitrary properties of the magnetic field, and the magnetic field frequency may be adjusted in 10 Hz increments in the range of 0 to 200 Hz through the control unit 130. In addition, the arbitrary properties of the magnetic field may further include magnetic field intensity, and the actual magnetic field intensity is proportional to the magnitude of the charging voltage of a capacitor (not shown) electrically connected to the coil 110, but in the system environment of FIG. In order to secure stable and objective parameters, it is decided to replace the magnetic field intensity with the separation distance, that is, the distance between the coil 110 and the stimulation point (user's skin), as one of the magnetic field parameters. In summary, in the tactile sensation induction and tactile sensation determination method according to FIG. 9, at least two parameters are adjusted to determine the type of tactile sensation, namely, the magnetic field frequency and the separation distance from the coil 110 to the stimulation point (user's skin). We understand that this has been done, and in the following, we understand that various types of tactile sensations can be determined or defined based on these two parameters.

S101단계 후에는 상기 자기장에 의해 촉감을 느낀 사용자로부터 촉감종류를 선택입력 받는 단계(S103)가 실행될 수 있다. 본 단계는, 예를 들어 촉감 유도 시스템의 출력수단(모니터) 상에 다수 개의 미리 정의된 촉감종류들이 표시된 상태에서 사용자가 입력수단을 이용해 특정 촉감종류 또는 촉감종류들을 선택하게 하는 방식으로 실행될 수 있다. After step S101, a step (S103) of receiving a selection input of the type of touch from the user who feels the touch by the magnetic field may be performed. This step can be performed, for example, by having a user select a specific tactile type or tactile types using an input means while a plurality of predefined tactile types are displayed on the output means (monitor) of the tactile induction system. .

이 때, 상기 출력수단에 표시될 수 있는 촉감종류들에는 “누르는 느낌", "툭툭치는 느낌", "뭉툭한 느낌", "뻐근한 느낌", "툭툭치는 느낌", "부드러운 느낌", "시큰한 느낌", "간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "얼얼한 느낌", "까칠한 느낌", "둔탁한 느낌", "얇은 느낌", "빳빳한 느낌", "찌르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", 및 "두드리는 느낌" 중 적어도 하나의 것이 포함될 수 있으며, 사용자는 이렇게 기 정의되어 있는 촉감종류들 중 자신이 느꼈다고 생각한 촉감의 종류를 적어도 하나 선택할 수 있다. 또한 이 때, 상기 출력수단에 표시되는 촉감종류들은 환경의 객관성을 위해 상기 출력수단 상에서 무작위로 배열되어 표시되게 할 수 있다. At this time, the types of tactile sensations that can be displayed on the output means include “pressing feeling,” “tapping feeling,” “blunt feeling,” “stiff feeling,” “tapping feeling,” “soft feeling,” and “chilling feeling.” feeling", "tickling feeling", "quivering feeling", "tingling feeling", "gritty feeling", "dull feeling", "thin feeling", "stiff feeling", "poking feeling", "tingling feeling", At least one of a “tingling feeling” and a “tapping feeling” may be included, and the user can select at least one type of touch that he or she thinks he or she felt among these predefined types of touch. Also, at this time, the output The tactile types displayed on the means may be randomly arranged and displayed on the output means for objectivity of the environment.

한편, 상기 S103단계에서는 사용자로부터 특정 촉감종류 또는 촉감종류들을 선택한 입력을 수신하는 것 외에 그 선택한 촉감이 얼마나 뚜렷하게 느껴졌는지에 대한 정도에 대해서도 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 촉감의 정도가 매우 뚜렷하게 느껴졌을 경우에는 5, 촉감의 정도가 거의 느껴지지 않았을 경우에는 1의 입력을 수신하게 할 수 있으며, 정도에 따라 2 내지 4의 입력도 수신하게 할 수 있다. 그리고 아무런 느낌이 없었을 경우에는 0까지 입력하게 할 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 촉감 유도 방법에서는 사용자로부터 상기 자기장에 의한 자극이 있었을 시 어떤 종류의 촉감을 얼마나 잘 느꼈는지를 함께 입력하도록 할 수 있다. Meanwhile, in step S103, in addition to receiving an input for selecting a specific tactile type or types of tactile sensations from the user, an input regarding how clearly the selected tactile sensation was felt can also be received. For example, if the degree of tactile sensation was very clearly felt, an input of 5 could be received, and if the degree of tactile sensation was barely felt, an input of 1 could be received. Depending on the degree, inputs of 2 to 4 could also be received. . And if there is no feeling, you can input up to 0. In this way, in the tactile sensation induction method according to the present invention, the user can input what type of tactile sensation and how well he or she felt it when stimulated by the magnetic field.

S103 단계 후에는 상기 사용자의 입력을 수신한 것을 기초로 촉감종류를 특정 파라미터에 대응되는 촉감으로 분류하는 단계(S105)가 실행될 수 있다. 본 단계는 실제로는 상기 사용자에 의해 특정 촉감종류가 선택되었을 때 상기 자기장 발생 환경을 정의하는 파라미터와 함께 매칭시켜 상기 촉감종류를 데이터베이스(미도시)에 저장하는 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어 [자기장 주파수: 20Hz; 이격거리: 20cm; 촉감종류: 툭툭치는 느낌; 정도: 3], [자기장 주파수: 100Hz; 이격거리: 40cm; 촉감종류: 시큰한 느낌; 정도: 5]와 같은 정보들을 포함하는 임의 포맷의 데이터가 데이터베이스 내에 저장될 수 있다. After step S103, a step (S105) of classifying the tactile sensation type into a tactile sensation corresponding to a specific parameter may be performed based on receiving the user's input. In practice, this step can be implemented by storing the tactile type in a database (not shown) by matching it with parameters defining the magnetic field generation environment when a specific tactile type is selected by the user. For example [magnetic field frequency: 20Hz; Separation distance: 20cm; Type of touch: Tapping feeling; Degree: 3], [Magnetic field frequency: 100Hz; Separation distance: 40cm; Type of touch: sore feeling; Data in any format, including information such as [Level: 5], can be stored in the database.

한편, 상기 S101단계 내지 S103단계는 여러 차례에 걸쳐, 그리고 여러 사용자들에 대해 반복적으로 이루어질 수 있으며, 단계들이 반복될 때에는 자기장 주파수 및 이격거리 중 적어도 하나의 파라미터가 변경된 채 진행될 수 있다. 이러한 방식을 거쳐 파라미터(들)와 특정 촉감종류가 대응된 상태의 데이터들이 누적된 이후에는, 특정 촉감종류를 유도하기 위해 필요한 파라미터(들)가 정의될 수 있으며, 이렇게 정의된 파라미터(들) 정보들은 사용자에게 특정 촉감을 유도해 내는 데에 활용될 수 있다. Meanwhile, steps S101 to S103 may be repeated several times and for several users, and when the steps are repeated, at least one parameter of the magnetic field frequency and the separation distance may be changed. After data corresponding to the parameter(s) and a specific tactile type is accumulated through this method, the parameter(s) necessary to induce a specific tactile type can be defined, and the parameter(s) information defined in this way They can be used to induce a specific tactile sensation in the user.

도 10은 상기 S101 단계 내지 S103 단계를 반복함으로써 얻은 파라미터들과 특정 촉감종류가 대응된 데이터들의 평균값 및 표준편차를 나타낸 표이다. 더 구체적으로, 도 10은 3가지 종류(10cm, 20cm, 30cm)의 이격거리, 그리고 4가지 종류(10Hz, 20Hz, 30Hz, 50Hz; 저주파)의 자기장 주파수라는 파라미터들로 정의되는 시스템 환경에서 사용자들이 느낀 촉감종류 및 그 정도를 이원반복측정변량분석(Repeated two-way ANOVA) 한 결과를 나타낸 것이다. Figure 10 is a table showing the average value and standard deviation of data corresponding to parameters and specific tactile types obtained by repeating steps S101 to S103. More specifically, FIG. 10 shows users in a system environment defined by parameters of three types of separation distance (10 cm, 20 cm, and 30 cm) and four types of magnetic field frequencies (10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 50 Hz; low frequency). This shows the results of repeated two-way ANOVA on the type and degree of tactile sensation felt.

도 10을 참고할 때, 자기장 주파수가 10Hz 내지 50Hz 내의 범위에 있을 때, 그리고 코일(110)로부터 자극지점(사용자 피부)까지의 이격거리가 1 내지 30cm일 때(도 10의 표에서는 이격거리가 10cm일 때를 Lev 3으로, 20cm일 때를 Lev 2로, 30cm 일 때를 Lev1로 표시함) 사용자에게 유도될 수 있는 촉감의 종류에는 "간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "누르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", "두드리는 느낌", "툭툭 치는 느낌", "뭉툭한 느낌", "뻐근한 느낌", 또는"찌르는 느낌" 중 어느 하나임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 10, when the magnetic field frequency is in the range of 10Hz to 50Hz, and the separation distance from the coil 110 to the stimulation point (user's skin) is 1 to 30cm (in the table of FIG. 10, the separation distance is 10cm (Level 3 is indicated as Lev 3, 20cm is indicated as Lev 2, and 30cm is indicated as Lev1) Types of tactile sensations that can be induced by the user include “tickling sensation,” “trembling sensation,” “pressing sensation,” It can be confirmed that it is one of the following: “tingling feeling,” “tingling feeling,” “knocking feeling,” “tapping feeling,” “blub feeling,” “stiff feeling,” or “poking feeling.”

한편, 도 11(a)에는 "부르르 떠는 느낌", "툭툭 치는 느낌", "저릿한 느낌", "찌르는 느낌", "따끔한 느낌", "뻐근한 느낌", 및 "두드리는 느낌"이 이격거리(또는 자기장 강도)에 따라 유의미한 차이를 보임을 알 수 있는 그래프가 도시되어 있다. 이에 따를 때, 언급된 위 촉감들은 사용자들에 의해 이격거리에 따라 촉감을 느끼는 정도의 차이가 비교적 큰 것임을 알 수 있다. 또한, 도 11(b)에는 "부르르 떠는 느낌", 및 "툭툭 치는 느낌"이 자기장 주파수에 따라 유의미한 차이를 보임을 알 수 있는 그래프가 도시되어 있다. Meanwhile, in Figure 11(a), "trembling feeling", "tapping feeling", "tingling feeling", "poking feeling", "tingling feeling", "stiff feeling", and "knocking feeling" are separated by the separation distance ( A graph showing a significant difference depending on (or magnetic field strength) is shown. According to this, it can be seen that the difference in the degree to which users feel the tactile sensations according to the separation distance between the above-mentioned tactile sensations is relatively large. In addition, FIG. 11(b) shows a graph showing that the “trembling feeling” and “tapping feeling” show significant differences depending on the magnetic field frequency.

도 12에는 "부르르 떠는 느낌"과 "툭툭 치는 느낌"과 관련하여 이격거리 및 자기장 주파수가 사용자가 느끼는 촉감의 정도와 어떤 상관관계를 보이는지를 확인하기 위한 그래프가 도시되어 있다. 데이터들을 참고할 때, "부르르 떠는 느낌"의 경우 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 30Hz일 때 사용자가 느끼는 촉감의 정도는 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 10Hz일 때의 사용자가 느끼는 촉감의 정도와 상대적으로 큰 차이를 보였으며, 이격거리가 20cm(Lev2)이고 주파수가 30Hz일 때 및 이격거리고 30cm(Lev1)이고 주파수가 30Hz일 때와도 모두 큰 차이를 보임을 알 수 있다. 이로부터 "부르르 떠는 느낌"은 적어도 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 30Hz일 때에 사용자에 의해 비교적 분명하게 인지됨을 확인할 수 있으며, 이를 통해 위와 같은 파라미터 조건에서는 사용자에게 "부르르 떠는 느낌"을 유도해 낼 수 있음을 알 수 있다.FIG. 12 shows a graph to check how the separation distance and magnetic field frequency relate to the degree of tactile sensation felt by the user in relation to the “trembling feeling” and “tapping feeling.” When referring to the data, in the case of "quivering feeling", the degree of tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 30Hz is the tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 10Hz. There was a relatively large difference with the degree of, and it can be seen that there was a large difference both when the separation distance was 20cm (Lev2) and the frequency was 30Hz and when the separation distance was 30cm (Lev1) and the frequency was 30Hz. From this, it can be confirmed that the “quivering feeling” is relatively clearly perceived by the user when the separation distance is at least 10cm (Lev3) and the frequency is 30Hz. Through this, under the above parameter conditions, the “quivering feeling” is induced in the user. You can see that it can be done.

한편, "툭툭 치는 느낌"의 경우, 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 10Hz일 때 사용자가 느끼는 촉감의 정도는 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 50Hz일 때의 사용자가 느끼는 촉감의 정도와 상대적으로 큰 차이를 보였으며, 나아가 이격거리가 30cm(Lev1)이고 주파수가 10Hz일 때와도 큰 차이를 보임을 확인할 수 있다. 이로부터 "툭툭 치는 느낌"은 적어도 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 10Hz일 때 사용자에 의해 비교적 분명하게 인지됨을 확인할 수 있으며, 이를 통해 위와 같은 파라미터 조건에서는 사용자에게 "툭툭 치는 느낌"을 유도해 낼 수 있음을 알 수 있다.Meanwhile, in the case of "tap feeling", the degree of tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 10Hz is the degree of tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 50Hz. It can be seen that there is a relatively large difference compared to when the separation distance is 30cm (Lev1) and the frequency is 10Hz. From this, it can be seen that the “tap-tap feeling” is relatively clearly perceived by the user when the separation distance is at least 10 cm (Lev3) and the frequency is 10 Hz. Through this, under the above parameter conditions, the “tap-tap feeling” is induced in the user. You can see that it can be done.

도 13은 앞서 설명한 도 10과 유사한 표이나, 도 13의 표는 3가지 종류(10cm, 20cm, 30cm)의 이격거리, 그리고 5가지 종류(80Hz, 100Hz, 130Hz, 160Hz, 200Hz; 고주파)의 자기장 주파수라는 파라미터들로 정의되는 시스템 환경에서 사용자들이 느낀 촉감종류 및 그 정도를 분석한 결과라는 점에서 일부 차이가 있다. Figure 13 is a table similar to Figure 10 described above, but the table in Figure 13 shows three types of separation distances (10cm, 20cm, 30cm) and five types of magnetic fields (80Hz, 100Hz, 130Hz, 160Hz, 200Hz; high frequency). There are some differences in that it is the result of analyzing the type and degree of tactile sensation felt by users in a system environment defined by parameters called frequency.

도 13을 참고할 때, 자기장 주파수가 80Hz 내지 200Hz 내 범위에 있을 때, 그리고 코일(110)로부터 자극지점까지의 이격거리가 10 내지 30cm 일 때 사용자에게 유도될 수 있는 촉감의 종류에는 "툭툭치는 느낌", "부드러운 느낌", "시큰한 느낌", "간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "얼얼한 느낌", "까칠한 느낌", "둔탁한 느낌", "얇은 느낌", "빳빳한 느낌", "찌르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", 또는 "두드리는 느낌"중 어느 하나임을 알 수 있다.Referring to FIG. 13, when the magnetic field frequency is in the range of 80 Hz to 200 Hz and the separation distance from the coil 110 to the stimulation point is 10 to 30 cm, the types of tactile sensation that can be induced to the user include "tapping feeling" ", "soft feeling", "chilling feeling", "tickling feeling", "quivering feeling", "tingling feeling", "gritty feeling", "dull feeling", "thin feeling", "stiff feeling", " You can tell that it is one of the following: “a stinging feeling,” a “tingling feeling,” a “tingling feeling,” or a “knocking feeling.”

한편, 도 14(a)에는 "얼얼한 느낌", "부드러운 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", "툭툭 치는 느낌", "까칠한 느낌", "둔탁한 느낌", "찌르는 느낌"이 이격거리에 따라 유의미한 차이를 보이는 것을 알 수 있는 그래프가 도시되어 있다. 이에 따를 때, 위 촉감들은 사용자들에 의해 이격거리에 따라 촉감을 비교적 뚜렷하게 인지되고 있음을 알 수 있다. 또한 도 14(b)에는 "얼얼한 느낌" 및 "부드러운 느낌"이 자기장 주파수에 따라 유의미한 차이를 보임을 알 수 있는 그래프가 도시되어 있다. Meanwhile, in Figure 14(a), "tingling feeling", "soft feeling", "tingling feeling", "tingling feeling", "prickling feeling", "gritty feeling", "dull feeling", and "piercing feeling". A graph showing a significant difference depending on the separation distance is shown. According to this, it can be seen that the above tactile sensations are perceived relatively clearly by users depending on the separation distance. Additionally, Figure 14(b) shows a graph showing that “tingling sensation” and “soft sensation” show significant differences depending on the magnetic field frequency.

도 15에는 "얼얼한 느낌"과 관련하여 이격거리 및 자기장 주파수가 사용자가 느끼는 촉감의 정도와 어떤 상관관계를 보이는지를 보여주는 그래프가 도시되어 있다. 데이터들을 참고할 때, "얼얼한 느낌"의 경우 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 200Hz일 때 사용자가 느끼는 촉감의 정도는 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 80Hz일 때, 그리고 130Hz 일 때 사용자가 느끼는 촉감의 정도와 상대적으로 큰 차이를 보였으며, 이격거리가 20cm(Lev2)이고 주파수가 200Hz일 때 및 이격거리가 30cm(Lev1)이고 주파수가 200Hz일 때와도 모두 큰 차이를 보임을 알 수 있다. 이로부터 "얼얼한 느낌"은 적어도 이격거리가 10cm(Lev3)이고 주파수가 200Hz일 때 사용자에 의해 분명하게 인지됨을 확인할 수 있으며, 이를 통해 위와 같은 파라미터 조건에서는 사용자에게 "얼얼한 느낌"을 유도해 낼 수 있음을 알 수 있다. FIG. 15 shows a graph showing how the separation distance and magnetic field frequency relate to the degree of tactile sensation felt by the user in relation to the “tingling sensation.” When referring to the data, in the case of "tingling sensation", the degree of tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 200Hz is the degree of tactile sensation felt by the user when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 80Hz, and when the separation distance is 10cm (Lev3) and the frequency is 80Hz, and when the frequency is 130Hz. There was a relatively large difference in the degree of tactile sensation felt, and there was a large difference both when the separation distance was 20cm (Lev2) and the frequency was 200Hz and when the separation distance was 30cm (Lev1) and the frequency was 200Hz. You can. From this, it can be confirmed that the “tingling feeling” is clearly perceived by the user when the separation distance is at least 10cm (Lev3) and the frequency is 200Hz. Through this, under the above parameter conditions, a “tingling feeling” can be induced in the user. You can see that there is.

참고로, 앞서 도 10 및 도 13의 표는 각각 10Hz 내지 50Hz의 저주파 범위에서 이격거리가 10cm 내지 30cm일 때, 80Hz 내지 200Hz의 고주파 범위에서 이격거리가 10cm 내지 30cm일 때의 반복된 촉감 유도 방법을 통해 획득된 데이터들인데, 상기 기준이 되는 이격거리의 범위 및 주파수의 범위 내 특정 주파수들은 도 9에서 설명한 단계들 이전에, 더 정확하게는 S101단계 이전에 선행적으로 이루어진 실험 단계들에 의해 결정될 수 있다. For reference, the tables in FIGS. 10 and 13 are a method of inducing repeated tactile sensation when the separation distance is 10 cm to 30 cm in the low frequency range of 10 Hz to 50 Hz, and when the separation distance is 10 cm to 30 cm in the high frequency range of 80 Hz to 200 Hz, respectively. These are data obtained through, and the specific frequencies within the standard separation distance range and frequency range will be determined by experimental steps performed prior to the steps described in FIG. 9, more precisely, before step S101. You can.

예를 들어 상기 이격거리의 범위는, 저주파 범위 중 가장 큰 값의 주파수인 50Hz를 기준으로, 임의의 사용자들을 대상으로 제1 이격거리로부터 점차 이격거리 값을 낮춤으로써 처음 촉감을 인지하기 시작한 값을 최대 이격거리(가장 멀리 떨어져 있는 상태의 이격거리)고, 그리고 사용자들이 통증으로 인지하기 시작한 값을 최소 이격거리(가장 가까이 근접한 상태의 이격거리)로 정의함으로써 정해질 수 있다. 이 때, 상기 사용자들이 촉감을 인지하기 시작한 시점, 또는 통증으로 인지하기 시작한 시점은 촉감 유도 시스템 중 입력수단을 통해 사용자로부터 입력을 받을 수 있을 것이다.For example, the range of the separation distance is based on 50Hz, which is the highest frequency in the low frequency range, and the value of the separation distance is gradually lowered from the first separation distance for random users to the value at which the first sense of touch begins to be perceived. It can be determined by defining the maximum separation distance (distance in the farthest state) and the value that users begin to perceive as pain as the minimum separation distance (distance in the closest state). At this time, the point in time when the users begin to perceive the sense of touch or the point in time when they begin to perceive it as pain will be able to receive input from the user through an input means in the tactile induction system.

다른 한편, 저주파 범위 내 특정 주파수들의 값은 사용자들의 자극지점이 코일로부터 최소 이격거리에 있음을 전제로 10Hz 부터 50Hz까지의 범위를 10Hz 간격으로 나눈 5가지 주파수 중에서 사용자들이 명확하게 촉감의 차이를 구분하는 주파수들로 결정될 수 있다. 예를 들어, 실제 선행실험 결과 다수의 사용자들이 40Hz를 제외한 10Hz, 20Hz, 30Hz, 50Hz에서 타 주파수들과의 촉감 차이가 인지된 것으로 파악이 되었다면, 해당 선행실험 결과에 따라 40Hz를 제외한 나머지 4가지 주파수들이 상기 도 9의 촉감 유도 방법 내지 유도된 촉감의 종류를 결정하는 방법을 수행하는 데에 활용될 수 있다.On the other hand, the values of specific frequencies within the low-frequency range allow users to clearly distinguish differences in tactile sensation among five frequencies in the range from 10Hz to 50Hz divided into 10Hz intervals, assuming that the user's stimulation point is at the minimum distance from the coil. It can be determined by the frequencies that do. For example, if, as a result of the actual prior experiment, it was determined that many users perceived tactile differences from other frequencies at 10Hz, 20Hz, 30Hz, and 50Hz excluding 40Hz, according to the results of the prior experiment, the remaining four frequencies excluding 40Hz Frequencies can be used to perform the tactile sensation induction method of FIG. 9 or the method of determining the type of induced tactile sensation.

한편, 선행실험은 고주파 범위에서도 이루어질 수 있는데, 예를 들어 이격거리의 범위는, 고주파 범위 중 가장 큰 값의 주파수인 200Hz를 기준으로 앞서 설명한 것과 같은 방식으로 정해질 수 있다. 즉, 사용자들이 처음 촉감을 인지하기 시작한 값을 최대 이격거리로, 그리고 사용자들이 통증으로 인지하기 시작한 값을 최소 이격거리고 결정할 수 있다. Meanwhile, prior experiments can also be conducted in the high frequency range. For example, the range of the separation distance can be determined in the same manner as described above based on 200 Hz, the highest frequency in the high frequency range. In other words, the value at which users first begin to perceive a sense of touch can be determined as the maximum separation distance, and the value at which users begin to perceive pain can be determined as the minimum separation distance.

또한, 고주파 범위 내 특정 주파수들의 값 역시 같은 방식으로 결정할 수 있는데, 실제 선행실험 결과 다수의 사용자들이 60Hz부터 200Hz 사이의 범위를 10Hz간격으로 나눈 주파수들 중 80Hz, 100Hz, 130Hz, 160Hz, 200Hz에서 타 주파수들과의 촉감 차이가 느껴졌다고 입력수단을 통해 입력한 경우 위 5가지 주파수들이 상기 도 9의 촉감 유도 방법 내지 유도된 촉감 종류 결정 방법을 수행하는 데에 활용될 수 있다. In addition, the values of specific frequencies within the high frequency range can also be determined in the same way. As a result of actual prior experiments, many users found that the range between 60Hz and 200Hz was divided into 10Hz intervals at 80Hz, 100Hz, 130Hz, 160Hz, and 200Hz. If a difference in tactile sensation between frequencies is felt and input through the input means, the above five frequencies can be used to perform the tactile sensation induction method or the induced tactile type determination method of FIG. 9.

이상 도 9 내지 도 15를 참고하여 촉감 유도 시스템을 통해 다양한 종류의 촉감들이 유도될 수 있음을 살펴 보았다. With reference to FIGS. 9 to 15 , we have seen that various types of tactile sensations can be induced through the tactile induction system.

한편, 앞서에서는 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)의 사용자가 자신이 선호하는 촉감이 유도될 수 있도록 환경설정 할 수 있다는 점에 대해 언급하였는데, 도 16은 사용자가 직접 촉감의 종류를 설정하는 방법을 순서에 따라 도시한 것이다. Meanwhile, previously, it was mentioned that the user of the first controller 10 or the second controller 20 can set the environment so that the user's preferred tactile sensation can be induced. Figure 16 shows that the user can directly select the type of tactile sensation. The method of setting is shown in order.

도 16을 참고할 때, 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)를 포함하는 촉감 유도 시스템은 사용자로부터 촉감 설정 입력을 수신(S201)할 수 있다. 이 때 촉감 설정 입력은 사용자가 상기 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)에 구비된 버튼을 누르는 것, 또는 상기 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)와 연동된 디스플레이 화면(모니터 등)을 통해서 촉감 설정 메뉴를 누르는 것에 의해 입력될 수 있다. Referring to FIG. 16, the tactile guidance system including the first controller 10 or the second controller 20 may receive a tactile setting input from the user (S201). At this time, the tactile setting input is when the user presses a button provided on the first controller 10 or the second controller 20, or a display screen linked to the first controller 10 or the second controller 20. It can be entered by pressing the tactile settings menu through (monitor, etc.).

S201 단계 이후, 상기 촉감 유도 시스템은 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)로 하여금 자기장을 발생시키도록, 다시 말해 코일(110)에 전력 공급이 이루어지게 함으로써 자기장을 발생시키도록 제어할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 자극지점 상에 임의의 촉감이 유도(S202)되게 할 수 있다. After step S201, the tactile guidance system controls the first controller 10 or the second controller 20 to generate a magnetic field, that is, to generate a magnetic field by supplying power to the coil 110. Through this, a random tactile sensation can be induced on the user's stimulation point (S202).

S202단계 이후, 상기 촉감 유도 시스템은 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)를 제어하여 앞선 단계와 상이한 파라미터의 자기장을 발생시키도록 제어(S203)할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉감 유도 시스템은 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)의 제어부(130)로 하여금 인가되는 신호의 크기 또는 주파수를 변경하게 함으로써 상이한 값의 주파수, 상이한 값의 강도를 가지는 자기장이 생성되게 할 수 있다. 한편, 이렇게 파라미터들 값이 변경된 자기장이 생성될 경우 사용자의 자극지점에는 앞서 살펴본 것과 같은 서로 다른 종류의 촉감들이 유도될 수 있을 것이다. After step S202, the tactile guidance system may control the first controller 10 or the second controller 20 to generate a magnetic field with parameters different from those of the previous step (S203). For example, the tactile guidance system allows the control unit 130 of the first controller 10 or the second controller 20 to change the size or frequency of the applied signal, thereby providing different values of frequency and different values of intensity. Branches can cause magnetic fields to be generated. Meanwhile, when a magnetic field with changed parameter values is generated, different types of tactile sensations as discussed above may be induced at the user's stimulation point.

참고로 본 단계는 사용자가 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)에 구비되어 있는 버튼을 누름으로써, 또는 위 컨트롤러들과 연동된 디스플레이 화면을 통해 임의의 촉감 버튼을 누름으로써 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 컨트롤러에 구비된 버튼을 누를 때마다 기 설정된 파라미터(들)를 가진 자기장이 생성되도록 할 수 있으며, 또는 디스플레이 화면 상에 "촉감1", "촉감2", "촉감3" 등의 메뉴버튼을 표시한 후 사용자가 어느 한 메뉴버튼을 누를 때마다 그에 대응되는 파라미터의 자기장이 생성되도록 할 수 있다. For reference, this step is performed repeatedly by the user pressing a button provided on the first controller 10 or the second controller 20, or by pressing any tactile button through a display screen linked to the above controllers. It can be. For example, a magnetic field with preset parameter(s) can be generated every time the user presses a button provided on the controller, or "Tactile 1", "Tactile 2", and "Tactile 3" can be displayed on the display screen. After displaying the menu buttons, etc., it is possible to generate a magnetic field of the corresponding parameter whenever the user presses a menu button.

S203단계 이후에는, 상기 사용자로부터 임의의 촉감 선택 입력을 수신할 수 있으며, 선택된 촉감과 대응되는 자기장 파라미터들이 구동 파라미터로서 설정될 수 있다. 즉, 본 단계는 제1 컨트롤러(10) 또는 제2 컨트롤러(20)가 구동될 때에 사용자가 원하는 촉감을 느낄 수 있도록 파라미터를 설정하는 단계로 이해될 수 있다. After step S203, an arbitrary tactile selection input can be received from the user, and magnetic field parameters corresponding to the selected tactile sensation can be set as driving parameters. In other words, this step can be understood as a step of setting parameters so that the user can feel the desired tactile sensation when the first controller 10 or the second controller 20 is driven.

이러한 일련의 과정을 통하여 사용자는 자신이 원하는 종류의 촉감이 유도될 수 있도록 컨트롤러를 설정할 수 있다. Through this series of processes, the user can set the controller to induce the type of tactile sensation he or she wants.

이상 비접촉식으로 촉감 유도가 가능한 컨트롤러, 그리고 이러한 컨트롤러를 제어하는 방법에 대해 살펴보았다. 한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.We have looked at controllers that can induce tactile sensation in a non-contact manner and how to control these controllers. Meanwhile, the present invention is not limited to the specific embodiments and application examples described above, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, it is possible, but these modified implementations should not be understood separately from the technical idea or outlook of the present invention.

10, 20 컨트롤러
101 조작부
110 코일
120 전원공급부 121 전선
130 제어부
140 하우징
145 서포터
141~143 서포팅 부재
10, 20 controller
101 control panel
110 coil
120 Power supply 121 Electric wire
130 control unit
140 housing
145 supporter
141~143 Absence of support

Claims (10)

사용자에 대한 비접촉식 촉감 유도가 가능하고, 로봇 수술 장치의 로봇암을 제어하기 위한 컨트롤러에 있어서,
수급되는 전력에 따라 자기장을 발생시키는 코일;
상기 코일에 전력을 공급하는 전원공급부;
상기 코일로 공급되는 전력을 제어함으로써 상기 코일에 의해 발생되는 자기장의 파라미터를 조절하는 제어부; 및
소정의 두께를 가지는 것으로서, 상기 사용자에 의해 조작 가능한 제어수단들을 구비하고, 내부에 상기 코일 및 전원공급부가 구비될 수 있는 공간이 형성된 하우징;
을 포함하고,
상기 사용자에 대한 비접촉식 촉감 유도는,
상기 자기장에 의하여 상기 사용자의 피부에 유도된 전기장이 상기 사용자의 신경 세포들을 활성화 시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 제어부에 의해 조절 가능한 파라미터는 자기장 주파수를 포함하고,
상기 자기장 주파수가 10Hz 내지 50 Hz 범위 내이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리가 10cm 내지 30 cm 일 때 상기 자기장 주파수 및 상기 이격거리에 대응되어 유도되는 촉감종류는,
"간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "누르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", "두드리는 느낌", "툭툭치는 느낌", "뭉툭한 느낌", "뻐근한 느낌", 및 "찌르는 느낌"을 포함하며,
상기 로봇암의 말단에는 압력센서가 구비되고, 상기 제어부는, 상기 로봇암의 압력센서에 의해 측정된 압력 값에 비례하여 상기 자기장 파라미터의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하고,
또한 상기 컨트롤러는, 사용자에게 유도되는 촉감의 종류를 상기 사용자가 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 하되, 상기 사용자가 촉감의 종류를 설정하는 방법은,
상기 컨트롤러를 포함하는 촉감 유도 시스템이 상기 사용자로부터 촉감 설정 입력을 수신하는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이 상기 컨트롤러의 코일에 전력을 공급함으로써 상기 사용자의 자극지점 상에 임의의 촉감이 유도되도록 하는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이, 상기 사용자가 상기 컨트롤러에 구비된 버튼을 누를 때마다 기 설정된 파라미터를 가지는 자기장을 생성시키는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이, 상기 사용자로부터 촉감 선택 입력이 수신되면, 상기 사용자에 의해 선택된 촉감과 대응되는 자기장 파라미터들을 구동 파라미터로 설정하는 단계;
를 포함하는,
컨트롤러.
In a controller capable of inducing non-contact tactile sensations for a user and controlling the robot arm of a robotic surgical device,
A coil that generates a magnetic field according to the power supplied;
A power supply unit that supplies power to the coil;
a control unit that adjusts the parameters of the magnetic field generated by the coil by controlling the power supplied to the coil; and
A housing having a predetermined thickness, equipped with control means operable by the user, and having a space formed therein where the coil and the power supply unit can be installed;
Including,
Non-contact tactile induction for the user,
Characterized in that the electric field induced on the user's skin by the magnetic field activates the user's nerve cells,
Parameters adjustable by the controller include magnetic field frequency,
When the magnetic field frequency is in the range of 10 Hz to 50 Hz and the separation distance from the coil to the user's stimulation point is 10 cm to 30 cm, the type of tactile sensation induced in response to the magnetic field frequency and the separation distance is,
“Tickling feeling,” “Ringling feeling,” “Pressing feeling,” “Tingling feeling,” “Tingling feeling,” “Tapping feeling,” “Putting feeling,” “Blubby feeling,” “Aching feeling,” and “ Contains “a stinging sensation”;
A pressure sensor is provided at the end of the robot arm, and the control unit increases the size of the magnetic field parameter in proportion to the pressure value measured by the pressure sensor of the robot arm,
In addition, the controller is characterized in that the user can arbitrarily set the type of tactile sensation induced to the user, and the method for the user to set the type of tactile sensation is:
A tactile guidance system including the controller receiving a tactile setting input from the user;
allowing the tactile induction system to induce a random tactile sensation on a stimulation point of the user by supplying power to a coil of the controller;
generating, by the tactile guidance system, a magnetic field having preset parameters each time the user presses a button provided on the controller;
When the tactile guidance system receives a tactile selection input from the user, setting magnetic field parameters corresponding to the tactile sensation selected by the user as driving parameters;
Including,
controller.
제1항에 있어서,
상기 자기장 주파수가 60Hz 내지 200Hz 범위 내이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리가 10cm 내지 30cm 일 때 상기 자기장 주파수 및 상기 이격거리에 대응되어 유도되는 촉감종류는,
"툭툭치는 느낌", "부드러운 느낌", "시큰한 느낌", "간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "얼얼한 느낌", "까칠한 느낌", "둔탁한 느낌", "얇은 느낌", "빳빳한 느낌", "찌르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", 및 "두드리는 느낌"을 포함하는,
컨트롤러.
According to paragraph 1,
When the magnetic field frequency is in the range of 60 Hz to 200 Hz and the separation distance from the coil to the user's stimulation point is 10 cm to 30 cm, the type of tactile sensation induced in response to the magnetic field frequency and the separation distance is,
“Tapping feeling”, “Soft feeling”, “Stinging feeling”, “Tickling feeling”, “Ringling feeling”, “Tingling feeling”, “Rough feeling”, “Dull feeling”, “Thin feeling”, “Stiff feeling” including “feeling”, “stinging feeling”, “tingling feeling”, “tingling feeling”, and “knocking feeling”;
controller.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
사용자에게 유도되는 촉감의 종류를 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 하는,
컨트롤러.
According to paragraph 1,
The controller is,
Characterized in that the type of tactile sensation induced by the user can be arbitrarily set,
controller.
삭제delete 삭제delete 사용자에 대한 비접촉식 촉감 유도가 가능하고, 로봇 수술 장치의 로봇암을 제어하기 위한 컨트롤러를 제어하는 방법에 있어서,
상기 컨트롤러는
수급되는 전력에 따라 자기장을 발생시키는 코일;
상기 코일에 전력을 공급하는 전원공급부;
상기 코일로 공급되는 전력을 제어함으로써 상기 코일에 의해 발생되는 자기장의 파라미터들을 조절하는 제어부; 및
소정의 두께를 가지는 것으로서, 상기 사용자에 의해 조작 가능한 제어수단들을 구비하고, 내부에 상기 코일 및 전원공급부가 구비될 수 있는 공간이 형성된 하우징;
를 포함하고,
상기 컨트롤러를 제어하는 방법은,
상기 자기장의 파라미터들 중 적어도 하나의 파라미터를 조절하고 상기 코일에 전력 공급이 이루어지게 하여 자기장을 발생시킴으로써 상기 사용자의 자극지점 - 상기 자극지점은, 상기 사용자의 피부 중 적어도 일부임 - 에 촉감을 유도하는 단계;
를 포함하고
상기 제어부에 의해 조절 가능한 파라미터는 자기장 주파수를 포함하고,
상기 자기장 주파수가 10Hz 내지 50 Hz 범위 내이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리가 10cm 내지 30 cm 일 때 상기 자기장 주파수 및 상기 이격거리에 대응되어 유도되는 촉감종류는,
"간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "누르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", "두드리는 느낌", "툭툭치는 느낌", "뭉툭한 느낌", "뻐근한 느낌", 및 "찌르는 느낌"을 포함하며,
상기 로봇암의 말단에는 압력센서가 구비되고, 상기 제어부는, 상기 로봇암의 압력센서에 의해 측정된 압력 값에 비례하여 상기 자기장 파라미터의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하고,
또한 상기 컨트롤러는, 사용자에게 유도되는 촉감의 종류를 상기 사용자가 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 하되, 상기 사용자가 촉감의 종류를 설정하는 방법은,
상기 컨트롤러를 포함하는 촉감 유도 시스템이 상기 사용자로부터 촉감 설정 입력을 수신하는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이 상기 컨트롤러의 코일에 전력을 공급함으로써 상기 사용자의 자극지점 상에 임의의 촉감이 유도되도록 하는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이, 상기 사용자가 상기 컨트롤러에 구비된 버튼을 누를 때마다 기 설정된 파라미터를 가지는 자기장을 생성시키는 단계;
상기 촉감 유도 시스템이, 상기 사용자로부터 촉감 선택 입력이 수신되면, 상기 사용자에 의해 선택된 촉감과 대응되는 자기장 파라미터들을 구동 파라미터로 설정하는 단계;
를 포함하는,
컨트롤러 제어 방법.
In a method of controlling a controller that enables non-contact tactile guidance for a user and controls a robot arm of a robotic surgery device,
The controller is
A coil that generates a magnetic field according to the power supplied;
A power supply unit that supplies power to the coil;
a control unit that adjusts parameters of a magnetic field generated by the coil by controlling power supplied to the coil; and
A housing having a predetermined thickness, equipped with control means operable by the user, and having a space formed therein where the coil and the power supply unit can be installed;
Including,
How to control the controller:
Inducing a sense of touch to the user's stimulation point - the stimulation point being at least a part of the user's skin - by adjusting at least one parameter of the magnetic field parameters and supplying power to the coil to generate a magnetic field. steps;
includes
Parameters adjustable by the controller include magnetic field frequency,
When the magnetic field frequency is in the range of 10 Hz to 50 Hz and the separation distance from the coil to the user's stimulation point is 10 cm to 30 cm, the type of tactile sensation induced in response to the magnetic field frequency and the separation distance is,
“Tickling feeling,” “Ringling feeling,” “Pressing feeling,” “Tingling feeling,” “Tingling feeling,” “Tapping feeling,” “Putting feeling,” “Blubby feeling,” “Aching feeling,” and “ Contains “a stinging sensation”;
A pressure sensor is provided at the end of the robot arm, and the control unit increases the size of the magnetic field parameter in proportion to the pressure value measured by the pressure sensor of the robot arm,
In addition, the controller is characterized in that the user can arbitrarily set the type of tactile sensation induced to the user, and the method for the user to set the type of tactile sensation is:
A tactile guidance system including the controller receiving a tactile setting input from the user;
allowing the tactile induction system to induce a random tactile sensation on a stimulation point of the user by supplying power to a coil of the controller;
generating, by the tactile guidance system, a magnetic field having preset parameters each time the user presses a button provided on the controller;
When the tactile guidance system receives a tactile selection input from the user, setting magnetic field parameters corresponding to the tactile sensation selected by the user as driving parameters;
Including,
Controller control method.
제8항에 있어서,
상기 자기장 주파수가 60Hz 내지 200Hz 범위 내이고, 상기 코일로부터 상기 사용자의 자극지점까지의 이격거리가 10cm 내지 30cm 일 때 상기 자기장 주파수 및 상기 이격거리에 대응되어 유도되는 촉감종류는,
"툭툭치는 느낌", "부드러운 느낌", "시큰한 느낌", "간지러운 느낌", "부르르 떠는 느낌", "얼얼한 느낌", "까칠한 느낌", "둔탁한 느낌", "얇은 느낌", "빳빳한 느낌", "찌르는 느낌", "저릿한 느낌", "따끔한 느낌", 및 "두드리는 느낌"을 포함하는,
컨트롤러 제어 방법.
According to clause 8,
When the magnetic field frequency is in the range of 60 Hz to 200 Hz and the separation distance from the coil to the user's stimulation point is 10 cm to 30 cm, the type of tactile sensation induced in response to the magnetic field frequency and the separation distance is,
“Tapping feeling”, “Soft feeling”, “Stinging feeling”, “Tickling feeling”, “Ringling feeling”, “Tingling feeling”, “Rough feeling”, “Dull feeling”, “Thin feeling”, “Stiff feeling” including “feeling”, “stinging feeling”, “tingling feeling”, “tingling feeling”, and “knocking feeling”;
Controller control method.
제8항에 있어서,
상기 사용자에 의해 선택된 촉감과 대응되는 자기장 파라미터들을 구동 파라미터로 설정하는 단계;
를 더 포함하는,
컨트롤러 제어 방법.
According to clause 8,
Setting magnetic field parameters corresponding to the tactile sensation selected by the user as driving parameters;
Containing more,
Controller control method.
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