KR20090048215A - Thin type device for tactile feedback - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박형 촉감장치에 관한 것으로서, 사용자의 피부가 접근되는 상부판과, 강자성체로 이루어진 하부판을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 상기 하우징의 내측으로 그 선단이 몰입 시 상기 하부판에 근접 또는 부착되는 영구자석이 후단에 구비된 터치핀; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착되어 상기 터치핀의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단; 및 상기 탄성수단의 표면에 구비되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착됨에 따라 상기 탄성수단과 함께 변형되고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 선단이 상기 상부판으로부터 돌출되도록 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판으로부터 멀어지게 상기 탄성수단과 함께 복원되는 리니어 액츄에이션 수단;을 포함한다. The present invention relates to a thin tactile device, comprising: a housing having an upper plate to which a user's skin is accessed, and a lower plate made of ferromagnetic material; The permanent magnet is mounted so as to be protruded inside the housing, and the front end of the housing is in contact with the user's skin when protruding from the upper plate, and the front end of the housing is proximate or attached to the lower plate when the tip is immersed into the housing. Touch pins provided at the rear end; It is mounted between the upper plate and the lower plate, and fixedly penetrates with some of the plurality of touch pins, fluidly penetrates with the rest of the plurality of touch pins, the permanent magnet of the fixedly penetrated touch pin is the lower plate Elastic means having elastic energy when elastically deformed when the touch pin is immersed; And provided on the surface of the elastic means, and when the current is not applied, the permanent magnet of the touch pin is deformed together with the elastic means by being close to or attached to the lower plate, and when the current is applied, the tip of the touch pin protrudes from the upper plate. And linear actuating means for restoring the elastic magnets together with the elastic means so that the permanent magnets of the touch pin are separated from the lower plate.

박형, 촉감, 터치핀, 탄성수단 Thin, touch, touch pin, elastic means

Description

박형 촉감장치{Thin type device for tactile feedback}Thin type device for tactile feedback

본 발명은 박형 촉감장치에 관한 것으로, 특히 사용자의 피부를 자극하여 사용자에게 실감 있는 촉감을 주기 위한 박형 촉감장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin tactile device, and more particularly, to a thin tactile device for stimulating the user's skin to give the user a realistic feel.

일반적으로, 햅틱장치(Haptic Device)는 가상현실, 시뮬레이션(Simulation), 착용용 컴퓨터(Wearable Computers), 로보틱스(Robotics), 의료용 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 햅틱인터페이스(Haptic Interface)라고도 한다. In general, a haptic device is used in various fields such as virtual reality, simulation, wearable computers, robotics, and medical, and is also called a haptic interface.

이러한 햅틱장치는 근육, 관절에 물리적인 힘을 전달해 주는 역감장치(Force Feedback Device)와, 피부에 접촉되어 있는 기계수용체(Mechano Receptor)를 통하여 질감, 온도, 압력, 진동, 통증 등과 같은 피부 자극을 전달하는 촉감장치(또는 촉감제시장치(Tactile Display)로 구분된다. These haptic devices use skin feedback mechanisms that transmit physical forces to muscles and joints, and mechanical receptors that come into contact with the skin to stimulate skin irritation such as texture, temperature, pressure, vibration, and pain. It is divided into a tactile device (or a tactile display).

여기서, 촉감장치는 피부 자극에 의하여 사용자에게 실제 물체의 질감과 같은 사실적인 힘(Realistic Force)을 구현하는 촉감기술(Tactile Technology)을 구비하는 것이 중요하며, 이상적인 촉감의 인지를 위해 피부를 자극하는 포인트(Point)들 사이의 간격을 1.3mm 이하로 배열하는 것이 유리하다고 알려져 있다. Here, it is important that the haptic device has a tactile technology that realizes a realistic force such as the texture of an actual object to the user by stimulating the skin, and it is important to stimulate the skin to recognize the ideal touch. It is known to arrange the spacing between the points below 1.3 mm.

촉감장치의 일례로 미국 특허출원공개 제2006/0012576A1호의 다층 터치 디스 플레이 장치(Multi-layer Touch Display Device)가 개시되어 있다. As an example of a tactile device, a multi-layer touch display device of US Patent Application Publication No. 2006 / 0012576A1 is disclosed.

이 특허 문헌의 다층 터치 디스플레이 장치는 터치플레이트(Touch Plate), 자력을 갖는 복수개의 촉감 변경 구성요소(Tactile Sensation Modification Component)들과 복수개의 코일(Coil)들로 구성된다.The multi-layer touch display device of this patent document is composed of a touch plate, a plurality of tactile sensation modification components with magnetic force, and a plurality of coils.

상술한 촉감 변경 구성요소들은 터치플레이트에 작동할 수 있도록 장착되고, 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 진동되며, 터치플레이트의 진동에 의하여 사용자의 손 또는 손가락이 자극됨에 따라 사용자는 스크린에 표시되는 물체의 촉감을 느낄 수 있다. The above-described tactile change components are mounted to operate on the touch plate, are vibrated according to the direction of the current applied to the coil, and the user is displayed on the screen as the user's hand or finger is stimulated by the vibration of the touch plate. You can feel the touch of an object.

그러나 상기한 특허 문헌의 촉감장치는 촉감 변경 구성요소들의 블레이드(Blade)가 그 기구적인 구조에 의하여 큰 면적으로 제작되고 있으므로, 피부를 자극하는 포인트들의 간격이 멀게 떨어져 실감 있는 촉감을 구현하는데 미흡한 문제가 있다. However, the tactile device of the above-mentioned patent document is made of a large area by the mechanical structure of the tactile change components, so the distance between the points stimulating the skin is far from the distance is insufficient to realize a realistic touch There is.

특히, 코일과 블레이드의 하면에 장착되어 있는 자석으로 구성되는 전자기 장치가 차지하는 면적에 의하여 소형화가 매우 곤란한 문제가 있다. In particular, there is a problem that miniaturization is very difficult due to the area occupied by an electromagnetic device composed of a magnet mounted on the lower surface of the coil and the blade.

또한, 블레이드는 아암(Arm)들에 의하여 터치플레이트에 지지되어 있고, 전자기 장치의 코일이 평판형으로 구성되어 있기 때문에 구현할 수 있는 변위와 힘에 많은 제약을 받는 단점이 있다. In addition, the blade is supported on the touch plate by the arms (Arms), and since the coil of the electromagnetic device is configured in a flat form, there is a disadvantage in that a lot of limitations in the displacement and force that can be realized.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전류인가 여부에 따라 터치핀이 출몰되도록 변형 또는 복원되는 리니어 액츄에이션 수단과 탄성수단의 연동 구조에 의하여 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 촉감장치의 전체적인 두께를 획기적으로 줄임에 따라 소형 전자장치에 내장될 수 있고, 제어성을 향상시킬 수 있으며, 저전력 및 고출력의 박형 촉감장치를 제공함에 있다. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a realistic touch by the interlocking structure of the linear actuating means and the elastic means that is deformed or restored so that the touch pin is retracted depending on whether the current is applied. In addition, as the overall thickness of the haptic device is dramatically reduced, it can be embedded in a small electronic device, improve controllability, and provide a low power and high output thin tactile device.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 박형 촉감장치는, 사용자의 피부가 접근되는 상부판과, 강자성체로 이루어진 하부판을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 상기 하우징의 내측으로 그 선단이 몰입 시 상기 하부판에 근접 또는 부착되는 영구자석이 후단에 구비된 터치핀; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착되어 상기 터치핀의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단; 및 상기 탄성수단의 표면에 구비되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착됨에 따라 상기 탄성수단과 함께 변형되고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 선단이 상 기 상부판으로부터 돌출되도록 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판으로부터 멀어지게 상기 탄성수단과 함께 복원되는 리니어 액츄에이션 수단;을 포함한다. In order to achieve this technical problem, the thin tactile device of the present invention, the housing having a top plate and a bottom plate made of a ferromagnetic material to the user's skin; The permanent magnet is mounted so as to be protruded inside the housing, and the front end of the housing is in contact with the user's skin when protruding from the upper plate, and the front end of the housing is proximate or attached to the lower plate when the tip is immersed into the housing. Touch pins provided at the rear end; It is mounted between the upper plate and the lower plate, and fixedly penetrates with some of the plurality of touch pins, fluidly penetrates with the rest of the plurality of touch pins, the permanent magnet of the fixedly penetrated touch pin is the lower plate Elastic means having elastic energy when elastically deformed when the touch pin is immersed; And provided on the surface of the elastic means, and when the current is not applied, the permanent magnet of the touch pin is deformed together with the elastic means as the proximal or attached to the lower plate, and when the current is applied, the tip of the touch pin is removed from the upper plate. And linear actuation means for restoring together with the elastic means so that the permanent magnet of the touch pin is protruded away from the lower plate so as to protrude.

바람직하게, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 형상기억합금(SMA, shape memory alloy)으로 구성된다. Preferably, the linear actuating means is made of a shape memory alloy (SMA).

바람직하게, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 전기작동 폴리머(EAP, electro active polymer)로 구성된다. Preferably, the linear actuation means is composed of an electro active polymer (EAP).

바람직하게, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 전류 인가 시 부피가 줄어드는 물질 또는 전류 인가 시 휘는 물질로 구성된다. Preferably, the linear actuating means is composed of a material which decreases in volume when a current is applied or a material that bends when a current is applied.

바람직하게, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 피에조 물질(piezo material)로 구성된다. Preferably, the linear actuation means is composed of a piezo material.

바람직하게, 상기 탄성수단은, 플레이트형상으로서, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적 관통을 위한 고정홀과, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적 관통을 위한 유동홀이 형성되고, 상기 고정홀의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯이 형성된다.Preferably, the elastic means has a plate shape, a portion of the plurality of touch pins and a fixed hole for fixed penetration, the remaining of the plurality of touch pins and a flow hole for fluid penetration is formed, the periphery of the fixing hole Slots are formed in the elastic deformation.

이때, 상기 다수의 터치핀 중 나머지는, 상기 유동홀 또는 상기 슬롯을 통해 유동적으로 관통될 수 있다. In this case, the rest of the plurality of touch pins may be fluidly penetrated through the flow hole or the slot.

한편, 상기 탄성수단은, 복수개가 적층되고, 상기 복수개의 탄성수단들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서가 각각 개재된다. On the other hand, a plurality of elastic means is stacked, the main spacer for maintaining the spacing between the plurality of elastic means, respectively.

또한, 상기 각각의 탄성수단은, 상기 슬롯의 형성에 의하여 상기 고정홀의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부가 형성되고, 상기 각각의 고정홀을 중심으로 상 기 탄성변형부가 등간격을 이루도록 형성된다. In addition, each of the elastic means, by the formation of the slot is formed an elastic deformation portion is supported around the fixing hole, the elastic deformation portion is formed so as to form an equal interval around each of the fixing holes.

바람직하게, 상기 하우징의 상부판은, 상기 터치핀들이 통과될 수 있는 관통홀이 형성된다. Preferably, the upper plate of the housing is formed with a through hole through which the touch pins can pass.

바람직하게, 상기 터치핀의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 리니어모션 가이드를 더 구비하고, 상기 리니어모션 가이드는 상기 터치핀이 안내되도록 끼워지는 가이드홀이 형성된다. Preferably, the apparatus further includes a linear motion guide mounted inside the housing to guide the movement of the touch pin in a linear motion, and the linear motion guide is formed with a guide hole into which the touch pin is guided.

바람직하게, 상기 리니어 액츄에이션 수단의 복원력은, 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접되는 근접력 또는 부착되는 부착력보다 크도록 구성된다. Preferably, the restoring force of the linear actuating means is configured such that the permanent magnet of the touch pin is larger than the proximity force attached to the lower plate or the attachment force.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 전류인가 여부에 따라 터치핀이 출몰되도록 변형 또는 복원되는 리니어 액츄에이션 수단과 탄성수단의 연동 구조에 의하여 터치핀들이 사용자의 피부를 자극하여 촉감을 구현할 수 있다. According to the present invention as described above, the touch pins by the interlocking structure of the linear actuating means and the elastic means that is deformed or restored so that the touch pins appear in accordance with the application of the current can be implemented to touch the user's skin.

또한, 촉감장치의 전체적인 두께를 획기적으로 줄임에 따라 소형 전자장치에 내장될 수 있다는 이점이 있다. In addition, as the overall thickness of the haptic device is dramatically reduced, there is an advantage that it can be embedded in a small electronic device.

또한, 다수의 터치핀 간의 간격을 줄여 조밀하게 배열함으로써 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있다. In addition, by densely arranged by reducing the distance between the plurality of touch pins can realize a realistic touch.

또한, 탄성수단의 탄성 에너지가 터치핀의 운동력을 증폭시켜 리니어 액츄에이션 수단의 저전력 및 고출력 구동이 가능하고, 간편하게 소형화할 수 있으며, 터치핀의 제어성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the elastic energy of the elastic means amplifies the kinetic force of the touch pin to enable low-power and high output driving of the linear actuation means, can be easily downsized, and can improve the controllability of the touch pin.

또한, 다수의 터치핀 간의 간격을 줄여 조밀하게 배열함으로써 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있다. In addition, by densely arranged by reducing the distance between the plurality of touch pins can realize a realistic touch.

본 실시예의 촉감장치는, 크게, 하우징(100), 터치핀(200), 탄성수단(300), 리니어 액츄에이션 수단(400)을 포함하여 구성된다. The haptic device of the present embodiment is largely configured to include a housing 100, a touch pin 200, an elastic means 300, and a linear actuation means 400.

상기 하우징(100)은, 촉감장치의 전체적인 외관을 이루는 부분으로서, 상기 터치핀(200), 상기 탄성수단(300), 상기 리니어 액츄에이션 수단(400)을 수용하며, 사용자의 피부(10)가 접근되는 상부판(110)과, 강자성체로 이루어진 하부판(130)이 구비된다. The housing 100 is a part forming the overall appearance of the haptic device, and accommodates the touch pin 200, the elastic means 300, and the linear actuation means 400, and the skin 10 of the user The upper plate 110 and the lower plate 130 made of a ferromagnetic material is provided.

상기 터치핀(200)은, 사용자의 피부(10)에 직접적으로 접촉되어 사용자로 하여금 촉각을 느낄 수 있도록 하는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 내측에 출몰할 수 있도록 장착된다. The touch pin 200 is a part for directly contacting the skin 10 of the user and allowing the user to feel the tactile sense, and is mounted to be protruded inside the housing 100.

상기 탄성수단(300)은, 후술하는 리니어 액츄에이션 수단(400)에 의한 상기 터치핀(200)의 돌출을 효과적으로 작동시키기 위한 부분으로서, 상기 하우징(100)의 상부판(110)과 상기 하부판(130)의 사이에 장착된다. The elastic means 300 is a part for effectively operating the protrusion of the touch pin 200 by the linear actuation means 400 to be described later, the upper plate 110 and the lower plate (of the housing 100) 130 is mounted between.

상기 리니어 액츄에이션 수단(400)은, 상기 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 상기 터치핀(200)의 선단(202)이 출몰되도록 작동시키기 위한 부분으로서, 상기 탄성수단(300)의 표면에 구비된다. The linear actuating means 400 is a part for operating the tip 202 of the touch pin 200 from the top plate 110 of the housing 100 so as to be set out, and the surface of the elastic means 300. Is provided.

먼저, 하우징(100)에 대하여 설명하도록 한다. First, the housing 100 will be described.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 터치핀(200), 탄성수단(300), 리니어 액츄에이션 수단(400) 등을 내측에 수용하되, 촉감장치의 전체적인 외관을 이루는 부분으로서, 본체(120), 상부판(110), 하부판(130)으로 구성된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the housing 100 accommodates the touch pin 200, the elastic means 300, the linear actuation means 400, and the like, while forming the overall appearance of the tactile device. As the main body 120, the upper plate 110, the lower plate 130 is composed of.

본체(120)의 횡단면은 속이 빈 공간(120a)을 갖는 육각형으로 형성되어 있으며, 일단과 타단은 개방되어 있으며, 일단에는 상부판(110)이 장착되고, 타단에는 하부판(130)이 장착되어, 본체(120)의 빈 공간(120a)이 폐쇄될 수 있다. The cross section of the main body 120 is formed in a hexagon having a hollow space (120a), one end and the other end is open, one end is mounted on the upper plate 110, the other end is mounted on the lower plate 130, The empty space 120a of the main body 120 may be closed.

본체(120)의 횡단면은 육각형으로 형성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 다각형, 타원형, 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. Although the cross section of the main body 120 is illustrated and described that it is formed in a hexagon, this is an exemplary one, of course, may be formed in a variety of shapes, such as polygons, ellipses, circles.

한편, 본체(120)의 일단에 장착된 상부판(110)에는 터치핀(200)들이 통과될 수 있도록 다수의 관통홀(112)이 형성되어 있으며, 사용자의 피부(10), 예컨대 손가락을 상부판(110)에 접촉시키면 관통홀(112)을 통해 돌출되는 터치핀(200)을 통해 촉감을 느낄 수 있게 된다. Meanwhile, a plurality of through holes 112 are formed in the upper plate 110 mounted at one end of the main body 120 to allow the touch pins 200 to pass therethrough. When contacted to the plate 110 can be felt through the touch pin 200 protruding through the through-hole (112).

또한, 본체(120)의 타단에 장착된 하부판(130)은 강철과 같이 자석이 쉽게 부착되는 강자성체로 이루어지며, 이는, 후술하게 될 터치핀의 후단에 구비된 영구자석과의 연동을 위함이며, 이에 대해서는 터치핀의 작동에 대한 설명시 함께하도록 한다. In addition, the lower plate 130 mounted on the other end of the main body 120 is made of a ferromagnetic material that is easily attached to a magnet, such as steel, for the purpose of interworking with the permanent magnet provided on the rear end of the touch pin to be described later, This will be included in the description of the operation of the touch pin.

본체(120)의 외면에는 커넥터(122)가 구비되며, 이 커넥터(122)는 리니어 액츄에이션 수단(400)에 인가되는 전류를 제어하는 제어수단으로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 컴퓨터 등과 연결되어 있다. A connector 122 is provided on an outer surface of the main body 120, and the connector 122 is a control means for controlling a current applied to the linear actuation means 400 and is connected to a controller, a microprocessor, a computer, and the like.

상술한 바와 같이, 하우징(100)은 소정의 빈 공간(120a)을 제공함에 따라 터치핀(200), 탄성수단(300), 리니어 액츄에이션 수단(400) 등의 구성요소가 내측에 수용될 수 있게 된다. As described above, as the housing 100 provides a predetermined empty space 120a, components such as the touch pin 200, the elastic means 300, and the linear actuation means 400 may be accommodated therein. Will be.

다음으로, 터치핀(200)에 대하여 설명하도록 한다. Next, the touch pin 200 will be described.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)은 상술한 하우징(100)의 내측에 구비되어 있으며, 하우징(100)의 상부판(110)에 형성된 관통홀(112)을 통해 상부판(110)으로부터 그 선단(202)이 돌출되거나 하우징(100)의 내측으로 몰입되도록 장착된다. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the touch pin 200 is provided inside the housing 100, and the upper portion of the touch pin 200 is formed through the through hole 112 formed in the upper plate 110 of the housing 100. The front end 202 protrudes from the plate 110 or is mounted to be immersed into the housing 100.

즉, 상부판(110)에 형성된 관통홀(112)을 통해 상부판(110)으로부터 돌출되는 일부 또는 전체의 터치핀(200)의 선단(202)이 사용자의 피부(10)에 접촉됨에 따라 사용자는 촉감을 느낄 수 있게 되는 것이다. 한편, 터치핀(200)의 후단(204)에는 하우징(100)의 하부판(130)과 부착되거나 이탈되며 후술하는 탄성수단(300)과 리니어 액츄에이션 수단(400)과의 연동을 위한 영구자석(210)이 구비된다. That is, as the front end 202 of the part or the entirety of the touch pin 200 protruding from the upper plate 110 through the through hole 112 formed in the upper plate 110 comes into contact with the user's skin 10. Will feel the touch. On the other hand, the rear end 204 of the touch pin 200 is attached to or detached from the lower plate 130 of the housing 100 and the permanent magnet for interworking with the elastic means 300 and the linear actuation means 400 to be described later ( 210 is provided.

도 3a에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)의 선단(202)이 하우징(100)의 내측으로 몰입된 상태에서는 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1)에 위치하게 되고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)의 선단(202)이 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출된 상태에서는 터치핀(200)의 선단(202)이 제2위치(P2)에 위치하게 된다. As shown in FIG. 3A, in a state where the front end 202 of the touch pin 200 is immersed inside the housing 100, the front end 202 of the touch pin 200 is positioned at the first position P1. 3B, when the tip 202 of the touch pin 200 protrudes from the top plate 110 of the housing 100, the tip 202 of the touch pin 200 is in the second position. It is located at (P2).

이때, 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1) 또는 제2위치(P2)로 위치되는 것은 탄성수단(300)과 리니어 액츄에이션 수단(300)에 의해 이루어지며, 이러한 터치핀(200)의 동작에 대해서는 탄성수단(300)과 리니어 액츄에이션 수단(400)에 대한 설명 시 함께하도록 한다. In this case, the tip 202 of the touch pin 200 is positioned at the first position P1 or the second position P2 by the elastic means 300 and the linear actuation means 300. Regarding the operation of the pin 200, the elastic means 300 and the linear actuation means 400 will be described together.

상술한 바와 같이 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 동작하는 경우에, 터치핀(200)의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있는 리니어모션 가이드(320)가 구비된다. As described above, when the tip 202 of the touch pin 200 operates between the first position P1 and the second position P2, the movement of the touch pin 200 may be guided by a linear movement. The linear motion guide 320 is provided.

리니어모션 가이드(320)는 하우징(100)의 내측에 장착되어 있으며, 터치핀(200)의 후단(204), 상세하게는 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)이 관통되도록 끼워지는 다수의 가이드홀(322)이 형성된다. The linear motion guide 320 is mounted inside the housing 100, and the permanent magnet 210 is provided at the rear end 204 of the touch pin 200, in detail, the rear end 204 of the touch pin 200. A plurality of guide holes 322 are inserted to be inserted therethrough.

리니어모션 가이드(320)의 횡단면은 하우징(100)의 내측에서 회전이 방지되도록 하우징(100)의 횡단면과 일치되는 육각형으로 형성되며, 하우징(100)의 횡단면이 다각형, 타원형, 원형 등으로 변형되면, 그에 따라 동일한 횡단면을 갖도록 형성된다. The cross-section of the linear motion guide 320 is formed in a hexagon that matches the cross-section of the housing 100 to prevent rotation inside the housing 100, if the cross-section of the housing 100 is deformed into a polygon, oval, circular, etc. , And thus are formed to have the same cross section.

이처럼 하우징(100)의 내측에 회전이 방지되도록 장착된 리니어모션 가이드(320)의 다수의 가이드홀(322)에 각각 터치핀(200)이 끼워지므로, 터치핀(200)은 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 직선운동으로 안내될 수 있게 된다. As described above, since the touch pins 200 are inserted into the plurality of guide holes 322 of the linear motion guide 320 mounted inside the housing 100 to prevent rotation, the touch pins 200 are in the first position P1. And can be guided in a linear motion between the second position (P2).

상술한 바와 같이, 터치핀(200)은 하우징(100)의 내측에 구비되어 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출 또는 몰입됨에 따라 사용자의 피부(10)에 접촉되어 사용자로 하여금 촉감을 느끼도록 할 수 있다. As described above, the touch pin 200 is provided inside the housing 100 and protrudes or immerses from the top plate 110 of the housing 100 to be in contact with the skin 10 of the user to make the user feel. You can feel it.

다음으로, 탄성수단(300)에 대하여 설명하도록 한다. Next, the elastic means 300 will be described.

도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 탄성수단(300)은 하우징(100)의 내측으로 터치핀(200)이 몰입된 경우에 탄성변형되어 탄성 에너지(elastic energy)를 갖는 구성요소로서, 하우징(100)의 상부판(110)과 하부판(130) 사이에 장착된다. As shown in Figure 4a to 4f, the elastic means 300 is a component having elastic energy is elastically deformed when the touch pin 200 is immersed into the housing 100, the housing It is mounted between the upper plate 110 and the lower plate 130 of the (100).

탄성수단(300)은 하나 이상의 탄성플레이트로 구성되어 있으며, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)과 고정적으로 관통되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지 터치핀(200)과 유동적으로 관통될 수 있도록 구성된다. The elastic means 300 is composed of one or more elastic plates, and fixedly penetrates through some of the touch pins 200 of the plurality of touch pins 200, and the remaining touch pins 200 of the plurality of touch pins 200. It is configured to penetrate with fluid.

상세하게는, 상술한 탄성수단(300)은, 플레이트형상으로서, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)과 고정적 관통을 위한 고정홀(302)이 형성되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지 터치핀(200)과 유동적 관통을 위한 유동홀(304)이 형성되며, 상기 고정홀(302)의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯(306)이 형성된다. 한편, 탄성수단(300)은 합성고무, 탄성력을 갖는 플라스틱, 스프링 판 등으로 제조될 수 있다. In detail, the elastic means 300 described above has a plate shape, and a plurality of touch pins 200 and fixing holes 302 for fixed penetration are formed, and a plurality of touch pins. A flow hole 304 for fluid penetration and the remaining touch pins 200 of 200 is formed, and a slot 306 for elastic deformation is formed around the fixing hole 302. On the other hand, the elastic means 300 may be made of synthetic rubber, plastic having an elastic force, a spring plate and the like.

예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이, 탄성수단(300)의 일부분에는 하나의 터치핀(200)이 고정적으로 관통되는 하나의 고정홀(302)이 형성되고, 이 고정홀(302)의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯(306)이 나선형으로 형성되며, 이 슬롯(306)의 주변으로 고정홀(302)에 고정적으로 관통된 하나의 터치핀(200)을 제외한 나머지 터치핀(200)이 유동적으로 관통될 수 있는 다수의 유동홀(304)이 형성된다. For example, as shown in FIG. 4A, a portion of the elastic means 300 is provided with a fixing hole 302 through which one touch pin 200 is fixedly formed, and around the fixing hole 302. A slot 306 for elastic deformation is formed in a spiral shape, and the remaining touch pins 200 except for one touch pin 200 that are fixedly penetrated through the fixing hole 302 are circumferentially formed around the slot 306. A plurality of flow holes 304 are formed that can be penetrated.

이와 같은 탄성수단(300)은, 도 4b 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 고정 홀(302)의 위치 및 갯수, 슬롯(306)의 형성 형태, 유동홀(304)의 위치 및 갯수를 다르게 하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다. Such elastic means 300, as shown in Figures 4b to 4f, by varying the position and number of the fixing holes 302, the form of the slot 306, the position and number of the flow holes 304 It can be formed in various shapes.

한편, 탄성수단(300)은, 슬롯(306)의 형성에 의하여 고정홀(302)의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부(308)가 형성되고, 각각의 고정홀(302)을 중심으로 탄성변형부(308)가 등간격을 이루도록 형성된다. On the other hand, the elastic means 300, by the formation of the slot 306, the elastic deformation portion 308 that is supported at one point around the fixing hole 302 is formed, the elastic deformation around each fixing hole 302 The portions 308 are formed to have equal intervals.

즉, 도 4a 및 도 4b의 탄성수단(300)은 하나의 고정홀(302) 주위에 일점 지지되는 탄성변형부(308)가 등간격을 이루도록 형성되고, 도 4c 및 도 4d의 탄성수단(300)은 두개의 고정홀(302) 주위에 이점 지지되는 탄성변형부(308)가 등간격을 이루도록 형성되며, 도 4e 및 도 4f의 탄성수단(300)은 세개의 고정홀(302) 주위에 삼점 지지되는 탄성변형부(308)가 등간격을 이루도록 형성되어 있다. That is, the elastic means 300 of FIGS. 4A and 4B are formed such that elastic deformation parts 308 supported at one point around one fixing hole 302 are formed at equal intervals, and the elastic means 300 of FIGS. 4C and 4D are equally spaced apart. ) Is formed such that the elastic deformation portion 308, which is advantageously supported around the two fixing holes 302, is equally spaced, and the elastic means 300 of FIGS. 4E and 4F have three points around the three fixing holes 302. Supported elastic deformation portion 308 is formed to form an equal interval.

상술한 탄성수단(300)은, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 간격을 두고 복수개가 적층되어 있으며, 복수개의 탄성플레이트들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서(310)가 각각 개재되어 있다. 2 and 6, the plurality of elastic means 300 is stacked at intervals, and the main spacer 310 for maintaining the interval between the plurality of elastic plates are interposed therebetween, respectively. have.

메인스페이서(310)는 탄성수단(300)의 고정홀(302), 유동홀(304), 슬롯(306)과 대응되는 부분이 개구되어 탄성수단(300)의 가장자리를 지지하는 링 형태의 부재로서, 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)의 탄성변형을 허용할 수 있는 두께를 갖는다. The main spacer 310 is a ring-shaped member in which portions corresponding to the fixing hole 302, the flow hole 304, and the slot 306 of the elastic means 300 are opened to support the edge of the elastic means 300. The elastic deformation of the elastic means 300 has a thickness that allows the elastic deformation.

상술한 탄성수단(300), 메인스페이서(310)는 본체(120)의 공간에 억지끼워맞춤되거나 고정수단, 예를 들어 접착제 에폭시수지(expoxy resin)에 의하여 고정될 수 있다. The elastic means 300 and the main spacer 310 described above may be fitted to the space of the main body 120 or fixed by a fixing means, for example, an adhesive epoxy resin.

한편, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)은 고정홀(302)에 고정적으로 관통되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지의 터치핀(200)은 유동홀(304)에 고정적으로 관통된다고 하였으나, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 터치핀(200) 중 나머지의 터치핀(200)은 탄성수단(300)의 슬롯(306)을 통해 유동적으로 관통될 수도 있다. Meanwhile, some of the touch pins 200 of the plurality of touch pins 200 are fixedly penetrated through the fixing holes 302, and the remaining touch pins 200 of the plurality of touch pins 200 are flow holes 304. 5A through 5C, the remaining touch pins 200 of the plurality of touch pins 200 fluidly penetrate through the slots 306 of the elastic means 300. May be

즉, 도 5a와 같이 제1탄성수단(300a), 제2탄성수단(300b), 제3탄성수단(300c)이 배열된 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1터치핀(200a)이 제1탄성수단(300a)의 제1고정홀(302a)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제2탄성수단(300b)의 제2슬롯(306b) 및 제3탄성수단(300c)의 제3슬롯(306c)에 유동적으로 관통되어, 도 5c와 같이 구성될 수 있다. 이때, 제2터치핀(200b)은 제2탄성수단(300b)의 제2고정홀(302b)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제1탄성수단(300a)의 제1슬롯(306a) 및 제3탄성수단(300c)의 제3슬롯(306c)에 유동적으로 관통되고, 제3터치핀(200c)은 제3탄성수단(300c)의 제3고정홀(302c)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제1탄성수단(300a)의 제1슬롯(306a) 및 제2탄성수단(300b)의 제2슬롯(306b)에 유동적으로 관통된다. That is, in a state in which the first elastic means 300a, the second elastic means 300b, and the third elastic means 300c are arranged as shown in FIG. 5A, the first touch pin 200a as shown in FIG. 5B. The second slot 306b of the second elastic means 300b and the third slot 306c of the third elastic means 300c are fixedly penetrated through the first fixing hole 302a of the first elastic means 300a. Can be flexibly penetrated and configured as shown in FIG. 5C. At this time, the second touch pin 200b is fixedly penetrated through the second fixing hole 302b of the second elastic means 300b and at the same time, the first slot 306a and the third elastic means of the first elastic means 300a. Fluidly penetrating the third slot 306c of 300c, the third touch pin 200c is fixedly penetrating the third fixing hole 302c of the third elastic means 300c and at the same time the first elastic means (3). It penetrates fluidly through the first slot 306a of 300a and the second slot 306b of the second elastic means 300b.

상술한 바와 같이, 탄성수단(300)은 하우징(100)의 상부판(110)과 솔레노이드(300)의 사이에 장착되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 탄성수단(300)을 조합하여 구성됨에 따라 후술하는 리니어 액츄에이션 수단(400)의 작동에 의해 터치핀(200)이 하우징의 상부판으로부터 돌출 시 터치핀의 운동력을 증폭시키는 수단으로 활용된다. As described above, the elastic means 300 is mounted between the upper plate 110 and the solenoid 300 of the housing 100, as shown in Figure 6, combining the various means of the elastic means 300 The touch pin 200 is used as a means for amplifying the movement force of the touch pin when the touch pin 200 protrudes from the upper plate of the housing by the operation of the linear actuation means 400 which will be described later.

다음으로, 리니어 액츄에이션 수단(400)에 대하여 설명하도록 한다. Next, the linear actuation means 400 will be described.

리니어 액츄에이션 수단(400)은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)이 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 운동되게 하는 구성요소로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 탄성수단(300)의 표면에 구비된다. 상세하게는, 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)의 표면을 따라 구비된다. The linear actuation means 400 is a component that causes the touch pin 200 to be moved between the first position P1 and the second position P2, as shown in FIGS. 3A and 3B. As shown in, is provided on the surface of the elastic means (300). In detail, it is provided along the surface of the elastic deformation portion 308 of the elastic means (300).

상술한 리니어 액츄에이션 수단(400)은 전류 인가 시 부피가 줄어드는 물질 또는 전류 인가 시 휘는 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 예컨대, 형상기억합금(SMA, shape memory alloy)이나 전기작동 폴리머(EAP, electro active polymer), 또는 피에조 물질(piezo material)로 구성할 수 있다. Preferably, the linear actuation means 400 is made of a material which decreases in volume when a current is applied or a material that bends when a current is applied. For example, the shape memory alloy (SMA) or an electrically operated polymer (EAP, electro) active polymer, or piezo material.

형상기억합금은 저온에서 변형한 다음 가열에 의해서 원상태로 복원되는데, 다시 냉각될 때에는 형상의 변화가 없다. 이러한 현상을 일방향 형상기억효과 (one-way shape memory effect)라 한다. The shape memory alloy is deformed at low temperature and then restored to its original state by heating, but when cooled again, there is no change in shape. This phenomenon is called a one-way shape memory effect.

한편, 고온에서의 형상과 저온에서의 형상을 모두 기억하여 형상이 바뀌는 현상은 이방향 형상기억효과(two-way shape memory effect) 또는 가역 형상기억효과 (reversible shape memory effect)라고 한다. On the other hand, the phenomenon of changing the shape by storing both the shape at high temperature and the shape at low temperature is called a two-way shape memory effect or a reversible shape memory effect.

이와 같은 형상기업합금이 변형된 상태에서 전류를 인가하면 열이 발생되고, 이에 따라 형상기억합금이 가열되어 원상태로 복원될 수 있다. When current is applied in a state in which the shape enterprise alloy is deformed, heat is generated, and thus the shape memory alloy may be heated and restored to its original state.

전기작동 폴리머는 넓은 범위의 물리적, 전기적 특성을 잘 나타내도록 제조되고 처리되는 폴리머의 일종으로서, 전류를 인가하여 활성화되면, 일반적으로 왜 곡이라고 불리는 상당한 이동 또는 변형을 이룰 수 있다. 이러한 변형은, 재료의 길이, 폭, 두께, 반지름 방향 등에 따라 다르게 할 수 있으며, 10%에서 최대 50%까지의 변형도 가능한 것으로 알려져 있다. Electrically operated polymers are a type of polymer that is manufactured and processed to exhibit a wide range of physical and electrical properties, and when activated by the application of a current, they can achieve significant movement or deformation, commonly called distortion. Such deformation may vary depending on the length, width, thickness, radius, etc. of the material, and it is known that deformations of 10% up to 50% are possible.

이 탄력적인 왜곡의 크기는 3% 이내의 변형률을 갖는 피에조(piezo)와 비교하여 볼 때 매우 특이한 것이며, 적절한 전기 시스템에 따라서 완전한 제어가 가능하다는 점에서 매우 큰 장점이 있다. The magnitude of this elastic distortion is very unusual compared to piezo having a strain of less than 3%, and has a great advantage in that complete control is possible according to an appropriate electrical system.

상기 전기작동 폴리머는 작고, 제어가 용이하고, 저전력이며, 고속 응답 속도를 지니고, 또한 그 잠재적인 비용 또한 그리 높지 않다. 현재 전기작동 폴리머는 인공 근육 분야에서 채택되어 그 연구가 활발히 진행되고 있다. The electrically operated polymers are small, easy to control, low power, have a high response speed, and their potential cost is not so high. Currently, electrically operated polymers have been adopted in the field of artificial muscle, and the research is being actively conducted.

상기 전기작동 폴리머는, 외부로부터 물리적 변형이 가해지면, 이에 대응되는 전기 신호를 출력하기 때문에, 센서로도 사용될 수 있다. 대부분의 전기작동 폴리머에 이용되는 재료는 전기적으로 측정한 전위차를 발생하므로, 힘, 위치, 속도, 가속도, 압력 등의 센서로서 사용하는 것이 가능하다. 대부분의 전기작동 폴리머는 이와 같이 양방향 성질을 나타내기 때문에, 센서 또는 액츄에이터로 모두 사용이 가능하다. The electro-operated polymer may be used as a sensor because it outputs an electrical signal corresponding thereto when physical deformation is applied from the outside. Since the material used for most of the electrically operated polymers generates an electrically measured potential difference, it can be used as a sensor such as force, position, speed, acceleration, pressure, and the like. Since most electrically operated polymers exhibit this bi-directional nature, they can be used either as sensors or actuators.

피에조 물질은 전류를 가하면 인장 또는 수축하는 물질을 의미한다. Piezo material means a material that stretches or shrinks when an electric current is applied.

상술한 바와 같이, 전류의 인가에 따라 가열되어 그 형상이 복원되는 형상기억합금이나 전류의 인가에 따라 활성화되어 변형되는 전기작동 폴리머 또는 피에조 물질과 같이 전류 인가 시 부피가 줄어드는 물질 또는 전류 인가 시 휘는 물질로 구성된 리니어 액츄에이션 수단(400)은, 탄성수단(300)의 탄성변형부(308) 표면에 구비되되, 전류 미인가 시 터치핀(200)의 영구자석(210)이 하우징(100)의 하부판(130)에 근접 또는 부착됨에 따라 탄성수단(300)과 함께 변형되고, 전류 인가 시 터치핀(200)의 선단(202)이 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출되도록 터치핀(200)의 영구자석(210)이 하우징(100)의 하부판(130)으로부터 멀어지게 탄성수단과 함께 복원된다. As described above, the material is reduced in volume when the current is applied, such as a shape memory alloy that is heated upon application of an electric current or an electrically operated polymer or piezo material that is activated and deformed when the current is applied. The linear actuation means 400 made of a material is provided on the surface of the elastic deformation portion 308 of the elastic means 300, and the permanent magnet 210 of the touch pin 200 is the lower plate of the housing 100 when no current is applied. Deformed together with the elastic means 300 as close to or attached to the 130, the touch pin 200 so that the tip 202 of the touch pin 200 protrudes from the upper plate 110 of the housing 100 when a current is applied. ) Permanent magnet 210 is restored with the elastic means away from the lower plate 130 of the housing (100).

즉, 도 3a의 상태에서 리니어 액츄에이션 수단(400)의 양극부(402)와 음극부(404)를 통해 전류를 인가하면, 전류에 의해 발생되는 열 또는 전류에 의한 활성화를 통해, 도 3b의 상태와 같이, 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 터치핀(200)이 돌출되도록 형상이 복원되는 것이다. That is, when the current is applied through the positive electrode portion 402 and the negative electrode portion 404 of the linear actuating means 400 in the state of FIG. 3A, through activation by heat or current generated by the current, As the state, the shape is restored so that the touch pin 200 protrudes from the upper plate 110 of the housing 100.

상세하게는, 리니어 액츄에이션 수단(400)이 원래의 형태로 복원되려는 복원력과, 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)는 탄성 에너지에 의한 복원력이 동시에 작용하여 터치핀이 돌출되도록 한다. In detail, the restoring force of the linear actuation means 400 to be restored to its original form, and the elastic deformation portion 308 of the elastic means 300 act at the same time so that the touch pin protrudes.

여기서, 도 2 내지 도 6에 도시된 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)의 표면에 리니어 액츄에이션 수단(400)가 도시되지 않고 생략되어 있지만, 모든 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)의 표면에는, 도 7과 같이, 탄성변형부(308)의 표면에 리니어 액츄에이션 수단(400)이 구비되어 있다. Here, although the linear actuation means 400 is not shown and omitted on the surface of the elastic deformation portion 308 of the elastic means 300 shown in Figures 2 to 6, the elastic deformation portion of all the elastic means 300 On the surface of 308, as shown in FIG. 7, the linear actuation means 400 is provided in the surface of the elastic deformation part 308. As shown in FIG.

마지막으로, 본 실시예의 촉감장치의 작동에 대하여 설명하도록 한다. Finally, the operation of the haptic device of this embodiment will be described.

하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 리니어 액츄에이션 수단(400)에 전류가 인가되던 전류가 차단되면, 터치핀(200)들의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)이 하우징(100)의 하부판(130)에 부착됨에 따라 하우징(100)의 상부판(110)의 관통홀(112)을 통하여 하우징(100)의 내측으로 터치핀(200)이 몰입하게 된다.When the current applied to the linear actuation means 400 is blocked through the connector 122 provided outside the housing 100, the permanent magnet 210 provided at the rear end 204 of the touch pins 200 is blocked. As the attachment to the lower plate 130 of the housing 100, the touch pin 200 is immersed into the housing 100 through the through-hole 112 of the upper plate 110 of the housing 100.

이때, 터치핀(200)의 상단이 제2위치(P2)에서 제1위치(P1)로 위치되어 하우징(100)의 내측으로 몰입됨에 따라 각 터치핀(200)과 고정적으로 관통된 탄성수단(300)들이 도 3a와 같이 탄성변형되어 탄성 에너지를 보유한다. 또한, 리니어 액츄에이션 수단(400)은 탄성수단(300)의 탄성변형과 함께 변형된다. At this time, the upper end of the touch pin 200 is located in the first position (P1) from the second position (P2) and immersed in the interior of the housing 100, the elastic means fixedly penetrated with each touch pin 200 ( 300 are elastically deformed as shown in FIG. 3A to retain elastic energy. In addition, the linear actuation means 400 is deformed together with the elastic deformation of the elastic means 300.

하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 솔레노이드(300)에 전류가 인가되면, 리니어 액츄에이션 수단(400)에는 원래의 형태로 복원되려는 복원력이 발생하게 된다. When a current is applied to the solenoid 300 through the connector 122 provided on the outside of the housing 100, the linear actuation force 400 generates a restoring force to restore to its original form.

이때, 리니어 액츄에이션 수단(400)이 원래의 형태로 복원되려는 복원력은 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)과 하우징(100)의 하부판(130) 간의 부착력보다 크게 작용하게 된다. At this time, the restoring force to restore the linear actuation means 400 to its original form is greater than the adhesion between the permanent magnet 210 provided at the rear end 204 of the touch pin 200 and the lower plate 130 of the housing 100. Will work.

따라서, 리니어 액츄에이션 수단(400)이 원래의 형태로 복원되려는 복원력에 의하여 터치핀(200)의 상단이 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 위치되어 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출하게 된다.Therefore, the upper end of the touch pin 200 is positioned from the first position P1 to the second position P2 by the restoring force to restore the linear actuation means 400 to its original form, and thus the upper plate of the housing 100. Protrudes from 110.

이때, 터치핀(200)의 직선운동과 연동되어 탄성수단(300)의 탄성변형부(308)는 탄성 에너지에 의하여 복원되면서 터치핀(200)의 운동력을 증폭시킨다. At this time, in conjunction with the linear motion of the touch pin 200, the elastic deformation portion 308 of the elastic means 300 is restored by the elastic energy while amplifying the kinetic force of the touch pin 200.

이와 같이, 리니어 액츄에이션 수단(400)의 복원력과 탄성수단(300)의 탄성 에너지에 의하여 터치핀(200)의 운동력이 증폭되므로, 솔레노이드(300)의 저전력 구동이 가능하다. As such, since the kinetic force of the touch pin 200 is amplified by the restoring force of the linear actuation means 400 and the elastic energy of the elastic means 300, the low power driving of the solenoid 300 is possible.

또한, 리니어 액츄에이션 수단(400)의 저전력 구동에 의해서도 터치핀(200)의 고출력이 가능하므로, 본 발명의 촉감장치를 간편하게 소형화할 수 있다.In addition, since the high power of the touch pin 200 is also possible by the low power driving of the linear actuation means 400, the haptic device of the present invention can be easily downsized.

터치핀(200)의 선단(202)이 제2위치(P2)에 도달되면, 터치핀(200)의 선단(202)은 하우징(100)의 상부판(110)의 관통홀(112)을 통하여 돌출되어 사용자의 피부(10)에 접촉되며, 이에 따라 사용자는 터치핀(200)에 의한 피부(10)의 자극으로부터 촉감을 느낄 수 있다. When the tip 202 of the touch pin 200 reaches the second position P2, the tip 202 of the touch pin 200 passes through the through hole 112 of the upper plate 110 of the housing 100. It protrudes and contacts the skin 10 of the user, whereby the user can feel the touch from the stimulation of the skin 10 by the touch pin 200.

리니어 액츄에이션 수단(400)과 탄성수단(300)의 연동에 의해서는 터치핀(200)의 운동력에 대한 분해능을 높여 터치핀(200)의 제어성을 향상시킬 수 있고, 하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 인가되는 전류의 주기와 세기를 제어하여 사용자에게 실감 있는 촉감을 느끼게 할 수 있다. By interlocking the linear actuation means 400 and the elastic means 300, the resolution of the movement force of the touch pin 200 can be increased to improve controllability of the touch pin 200, and the exterior of the housing 100 can be improved. By controlling the period and the intensity of the current applied through the connector 122 provided in the can make the user feel a realistic touch.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박형 촉감장치의 구성을 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing the configuration of a thin tactile device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박형 촉감장치의 구성을 나타내는 분해사시도.Figure 2 is an exploded perspective view showing the configuration of a thin tactile device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 터치핀의 작동을 나타내는 구성도. 3a and 3b is a block diagram showing the operation of the touch pin in the haptic device according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 탄성수단의 구성을 부분적으로 나타내는 평면도. Figures 4a to 4f is a plan view partially showing the configuration of the elastic means in the haptic device according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 터치핀과 탄성수단이 조립된 상태를 나타내는 사시도. 5a to 5c are perspective views showing a state in which the touch pin and the elastic means are assembled in the tactile device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성수단의 적층을 예시적으로 도시한 사시도. Figure 6 is a perspective view showing an example of the stacking of the elastic means according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성수단의 표면에 리니어 액츄에이션 수단이 구비된 상태를 나타내는 사시도. 7 is a perspective view showing a state in which the linear actuation means is provided on the surface of the elastic means according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100:하우징 110:상부판100: housing 110: upper plate

112:관통홀 130:하부판112: through hole 130: bottom plate

200:터치핀 202:선단200: Touch pin 202: Tip

204:후단 210:영구자석204: Rear 210: Permanent magnet

300:탄성수단 302:고정홀300: elastic means 302: fixed hole

304:유동홀 306:슬롯304: flow hole 306: slot

308:탄성변형부 310:메인스페이서308: elastic deformation part 310: main facer

320:리니어모션 가이드 322:가이드홀320: linear motion guide 322: guide hole

400:리니어 액츄에이션 수단400: linear actuation means

Claims (12)

사용자의 피부가 접근되는 상부판과, 강자성체로 이루어진 하부판을 갖는 하우징; A housing having an upper plate to which the user's skin is accessed and a lower plate made of ferromagnetic material; 상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 상기 하우징의 내측으로 그 선단이 몰입 시 상기 하부판에 근접 또는 부착되는 영구자석이 후단에 구비된 터치핀; The permanent magnet is mounted so as to be protruded inside the housing, and the front end of the housing is in contact with the user's skin when protruding from the upper plate, and the front end of the housing is proximate or attached to the lower plate when the tip is immersed into the housing. Touch pins provided at the rear end; 상기 상부판과 상기 하부판 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착되어 상기 터치핀의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단; 및 It is mounted between the upper plate and the lower plate, and fixedly penetrates with some of the plurality of touch pins, fluidly penetrates with the rest of the plurality of touch pins, the permanent magnet of the fixedly penetrated touch pin is the lower plate Elastic means having elastic energy when elastically deformed when the touch pin is immersed; And 상기 탄성수단의 표면에 구비되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접 또는 부착됨에 따라 상기 탄성수단과 함께 변형되고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 선단이 상기 상부판으로부터 돌출되도록 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판으로부터 멀어지게 상기 탄성수단과 함께 복원되는 리니어 액츄에이션 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. It is provided on the surface of the elastic means, and when the current is not applied, the permanent magnet of the touch pin is deformed with the elastic means as close to or attached to the lower plate, so that the tip of the touch pin protrudes from the upper plate when the current is applied And thin actuation means for restoring the permanent magnet of the touch pin together with the elastic means away from the lower plate. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 형상기억합금(SMA, shape memory alloy)인 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. And said linear actuating means is a shape memory alloy (SMA). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 전기작동 폴리머(EAP, electro active polymer)인 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. And said linear actuating means is an electroactive polymer (EAP). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 전류 인가 시 부피가 줄어드는 물질 또는 전류 인가 시 휘는 물질인 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. The linear actuating means is a thin tactile device, characterized in that the material is reduced in volume when the current is applied or the material bent when the current is applied. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리니어 액츄에이션 수단은, 전류를 인가하면 인장 또는 수축하는 피에조 물질(piezo material)인 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. And said linear actuating means is a piezo material which is stretched or shrunk upon application of an electric current. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탄성수단은, The elastic means, 플레이트형상으로서, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적 관통을 위한 고정홀과, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적 관통을 위한 유동홀이 형성되고, 상기 고정홀의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. A plate shape, a portion of the plurality of touch pins and a fixed hole for fixed penetration, the remaining hole of the plurality of touch pins and a flow hole for fluid penetration is formed, a slot for elastic deformation around the fixing hole is formed Thin tactile device, characterized in that. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 다수의 터치핀 중 나머지는, The rest of the plurality of touch pins, 상기 유동홀 또는 상기 슬롯을 통해 유동적으로 관통되는 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. The thin tactile device, characterized in that penetrates through the flow hole or the slot fluidly. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 탄성수단은, The elastic means, 복수개가 적층되고, 상기 복수개의 탄성수단들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서가 각각 개재된 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. A plurality of stacked, the thin tactile device, characterized in that the main spacer for maintaining the gap between the plurality of elastic means, respectively. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 각각의 탄성수단은, Each of the elastic means, 상기 슬롯의 형성에 의하여 상기 고정홀의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부가 형성되고, 상기 각각의 고정홀을 중심으로 상기 탄성변형부가 등간격을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. A thin tactile device, wherein the elastic deformation portion is formed around the fixing hole by the formation of the slot, and the elastic deformation portions are formed at equal intervals around the fixing holes. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하우징의 상부판은, The upper plate of the housing, 상기 터치핀들이 통과될 수 있는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. Thin touch device, characterized in that the through-holes through which the touch pins are formed. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 터치핀의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 리니어모션 가이드를 더 구비하고, 상기 리니어모션 가이드는 상기 터치핀이 안내되도록 끼워지는 가이드홀이 형성된 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. Further comprising a linear motion guide mounted on the inner side of the housing to guide the movement of the touch pin in a linear motion, the linear motion guide is thin, characterized in that the guide hole is inserted to guide the touch pin is formed Tactile device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리니어 액츄에이션 수단의 복원력은, 상기 터치핀의 영구자석이 상기 하부판에 근접되는 근접력 또는 부착되는 부착력보다 큰 것을 특징으로 하는 박형 촉감장치. The restoring force of the linear actuating means is a thin tactile device, characterized in that the permanent magnet of the touch pin is larger than the proximity force to which the lower plate is proximate or attached to the lower plate.
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