KR20090126760A - 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기및 이를 이용한 햅틱 제공방법 - Google Patents

센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기및 이를 이용한 햅틱 제공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 햅틱 제공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기 및 이를 이용한 햅틱 제공방법에 관한 것이다. 이를 위해, 적어도 일방향의 힘 또는 상기 힘에 의한 변형을 감지하는 감지수단; 감지수단과 인접하고, 내부에 유변유체가 충진되어 소정의 유연성을 갖는 유체관(200); 및 감지수단의 출력신호에 기초하여 유체관(200)에 전기를 인가함으로서 유체관(200)의 강성을 변화시키는 제어부(180);를 포함하여, 유체관(200)의 강성 변화를 사용자가 인지하도록 한다.
햅틱, 유변유체, 전기, 자기, 유체관, 피드백, 힘센서, 변형감지부

Description

센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기 및 이를 이용한 햅틱 제공방법{Haptic device using sensors and rheological fluid, electronic device therewith and haptic providing method using thereof}
본 발명은 햅틱 제공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기 및 이를 이용한 햅틱 제공방법에 관한 것이다.
일반적으로 햅틱(haptic)이란 물체를 만질때, 사람의 핑커팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다. 본 명세서에서 "햅틱"이란 이러한 개념으로 사용된다.
이러한 햅틱을 이용한 햅틱 피드백은 가상의 물체(예를 들어, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사람이 만졌을 때, 실제의 물체(실제의 버튼)을 만지는 것과 같은 응답성으로 동적 특성(버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등)을 재생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다. 이러한 햅틱 피드백의 성능 향상을 위하여 지금까지는 모터와 링크 메카니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다.
그러나, 이러한 기계적인 햅틱 피드백은 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 유변유체 또는 전기활성 폴리머 등 스마트 물질(smart material)을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전자기기를 움켜쥐거나 비틀거나 당길 때 사용자에게 적절한 햅틱 피드백을 제공할 수 있는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치, 이를 갖는 전자기기 및 이를 이용한 햅틱 제공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 적어도 일방향의 힘 또는 상기 힘에 의한 변형을 감지하는 감지수단;
감지수단에 인접하고, 내부에 유변유체가 충진되어 소정의 유연성을 갖는 유체관(200); 및
감지수단의 출력신호에 기초하여 유체관(200)에 전기를 인가함으로서 유체관(200)의 강성을 변화시키는 제어부(180);를 포함하여,
유체관(200)의 강성 변화를 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 감지수단은 길이부재이고, 감지수단과 유체관(200)은 평행하게 인접한 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 제어부(180)는 감지수단의 출력강도에 비례하여 전기를 인가하는 것이 더욱 바람직하다.
아울러, 감지수단중 힘을 감지하는 것은 힘센서(150)이고, 힘에 의한 변형을 감지하는 것은 힘센서(150)와 인접한 변형감지부(130)일 수 있다.
그리고, 제어부(180)는 힘센서(150)의 출력신호와 변형감지부(130)의 출력신호에 기초하여 유체관(200)에 전기를 인가할 수 있다.
또한, 변형감지부(130)는 벤딩센서일 수 있다.
아울러, 유체관(200) 내부의 유변유체는 자기유변유체(220) 또는 전기유변유체(240)이다. 선택적으로 유변유체는 자기유변유체(220)이고, 그리고 자기유변유체(220)에 자기장을 인가하기 위하여 유체관(200)의 주위에 코일(230)이 권취된 것이 바람직하다. 또 다른 선택으로서, 유변유체는 전기유변유체(240)이고, 그리고 유체관(200)의 일측에는 전기유변유체(240)와 전기적으로 연결되는 전극(252)이 구비되어 있는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 벤딩센서의 출력신호는 벤딩의 정도, 벤딩의 위치 및 벤딩의 방향에 관한 출력신호들중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 적어도 일방향의 힘 또는 상기 힘에 의한 변형을 감지하도록 전자기기의 적어도 일측에 구비되는 감지수단;
감지수단과 인접하고, 내부에 유변유체가 충진되어 소정의 유연성을 갖는 유체관(200); 및
감지수단의 출력신호에 기초하여 유체관(200)에 전기를 인가함으로서 유체 관(200)의 강성을 변화시키는 제어부(180);를 포함하여,
사용자가 전자기기의 일측에 힘을 가했을 때 유체관(200)의 강성 변화를 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 갖는 전자기기에 의해서도 달성될 수 있다.
그리고, 감지수단과 유체관(200)은 전자기기의 양측에 구비될 수 있고, 이러한 전자기기는 휴대폰, PDA, PMP, 네비게이션, 노트북, 모바일 PC, 타블렛 PC, MP3 플레이어중 어느 하나이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명의 또 다른 카테로리로서, 사용자가 전자기기의 일측에 구비된 감지수단에 힘을 가했을 때 감지수단이 힘 또는 상기 힘에 의한 변형에 감지하여 출력신호를 출력하는 단계;
제어부(180)가 감지수단의 출력신호에 기초하여 유변유체가 충진된 유체관(200)에 전기를 인가하는 단계(S300);
전기가 인가된 유체관(200)내의 유변유체의 점성이 증가하여 유체관(200)의 강성이 증가하는 단계(S400); 및
유체관(200)의 강성이 전자기기의 일측을 통해 사용자에게 전달되어 인지하도록 하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치의 햅틱 제공방법에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 감지수단의 출력신호는 힘의 크기, 힘의 위치, 변형의 크기, 변형의 위치, 변형의 방향중 하나 이상을 포함하는 출력신호이고, 제어부(180)가 유체관(200)에 인가하는 전기는 감지수단의 출력신호에 비례하는 전압 또는 전류이다.
또한, 감지수단의 신호 출력단계는, 변형감지부(130)가 사용자의 힘에 의한 변형을 감지하여 출력하는 단계(S100); 및 변형감지부(130)에 인접한 힘센서(150)가 사용자의 힘을 감지하여 출력하는 힘센서 출력단계(S120)를 더 포함하고, 그리고, 전기 인가단계(S300)는 제어부(180)가 변형감지부(130)와 힘센서(150)의 출력신호에 기초하여 유체관(200)에 전기를 인가하는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 전기 인가단계(S300)는 제어부(180)가 변형감지부(130)의 출력신호와 힘센서(150)의 출력신호의 조합에 기초하여 비틀림 모멘트가 가해졌는지 여부를 판단하는 단계(S220)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 전자기기를 움켜쥐거나 비틀거나 당길 때 사용자에게 적절한 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 이로 인해, 사용자가 휴대폰, PDA, PMP, 네비게이션, 노트북, 모바일 PC, 타블렛 PC, MP3 플레이어 등과 같은 전자기기를 보다 다양한 형태로 사용할 수 있고, 사용시 생동감있는 햅틱 느낌을 받을 수 있다.
이러한 햅틱의 제공은 운영체계, 응용 소프트웨어 혹은 게임, 통신, 채팅 등에서 사용자에게 보다 큰 흥미를 유발하고, 다양한 반작용 느낌을 제공할 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.
(구성)
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치와 이를 갖는 전자기기의 구성에 관하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치가 장착된 휴대형 전자기기(100)의 외관 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 휴대형 전자기기를 손(10)으로 잡고 힘을 가하는 사용상태도이다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전자기기(100)의 전면에는 LCD와 같은 표시부(120)가 구비된다. 전자기기(100)는 대략 얇은 직육면체 형상이고, 길이방향을 따라 양측의 내부에는 유체관(200)이 위치한다. 이러한 전자기기(100)의 일예로는 휴대폰, PDA, PMP, 네비게이션, MP3 플레이어, 모바일 PC 등이 될 수 있고, 노트북, 타블렛 PC 등의 주변기기가 될 수도 있다. 이러한 전자기기(100)는 한손으로 쥘 수 있는 크기이고, 이 때, 양측에서 손(10)으로 힘(110)을 가할 수 있다. 전자기기(100)의 양측으로 가해지는 힘(110)은 마우스의 클릭 이벤트를 대신할 수도 있고, 혹은 게임에서 동작 입력으로 사용될 수 있고, 혹은 사용자에 의해 정의되는 키입력으로 사용될 수 있다.
도 2a는 도 1중 A-A 방향에 따른 단면도의 제 1 실시예이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본체부(140)의 양측에는 햅틱부(170)가 구비되어 있다. 햅틱부(170)의 외면은 고무, 실리콘, 합성수지재 등과 같이 유연부(135)가 둘러싸여 있다. 유연부(135)의 내부에는 유체관(200)이 구비되고, 유체관(200)의 내부에는 유변유체가 충진되어 있다.
감지수단은 변형감지부(130)와 힘센서(150)로 구성된다. 변형감지부(130)는 본체부(140)와 유체관(200) 사이에 끼워져 있다. 변형감지부(130)는 길이부재인 벤딩센서가 대표적으로서, 길고 얇은 띠 형상을 갖추고 있으며 유체관(200)을 따라 위치한다. 변형감지부(130)는 유연부(135)내의 어느 위치에 구비되더라도 무방하며, 유연부(135)와 유체관(200) 사이에 구비될 수도 있다. 이러한 변형감지부(130)는 외부의 힘(110)에 의해 벤딩(굽힘)이 일어났을 때, 벤딩의 정도(많이 구부려졌는가 혹은 적게 구부려졌는가 여부), 벤딩의 위치(센서의 길이방향을 따라 어느 위치에 벤딩이 일어났는지), 벤딩의 방향(오목하게 벤딩되었는지 볼록하게 벤딩되었는지) 등을 전기적 신호(저항이나 전압치)로 출력하는 소자이다.
도 2b는 도 1중 A-A 방향에 따른 단면도의 제 2 실시예이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 햅틱부(170)의 내부에는 변형감지부(130)외에 힘센서(150)가 더 구비되어 있다. 힘센서(150)는 외부에서 가해지는 힘(110)의 정도(큰 압축력인가 혹은 작은 압축력인가 여부)를 전기적 신호(저항이나 전압치)로 출력하는 소자이다. 이러한 힘센서(150)는 복수개를 구비하거나 길이부재(폭이나 두께이 비해 길이가 상대적으로 긴 부재)인 것을 사용하여 힘이 가해지는 위치도 감지하여 출력할 수 있다. 이러한 힘센서(150)는 유연부(135) 내의 어느 위치에 설치되더라도 무방하다. 힘센서(150)의 대표적인 예로는 FSR(Force Sensor Resistor) 등이 인터링크 일렉트로닉스사의 모델번호 402에 의해 공개되어 있다. 힘센서(150)는 외부에서 가해지는 힘(110)이 증가함에 따라 저항이 감소하는 특성으로 구성된다.
도 4는 본 발명에 사용되는 변형감지부(130)의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 변형감지부(130)는 외부의 힘(110)에 의해 벤딩(굽힘)이 일어났을 때, 벤딩의 정도, 위치, 방향 등을 전기적 신호(전압인 경우 0.85 V ~ 2.5 V)로 출력하는 소자이다. 보다 구체적으로, 변형감지부(130)는 일측에 한쌍의 전극(132)이 구비되어 있고, 길이방향을 따라 복수의 센서부(134)가 배열되어 있고, 그리고, 센서부(134)의 일면에는 굽힘을 허용하고 복원하며 배선을 유지하기 위한 유연기판(137)이 구비된다. 각각의 센서부(134)는 사각 형상이고 그 내부에는 스트레인 게이지가 구비되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 햅틱 장치가 장착된 휴대형 전자기기(예: 모바일 PC)에 비틀림 모멘트(300)가 인가되는 상태의 사용상태도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 휴대형 전자기기(100A)의 양측에 구비된 햅틱부(170)를 양손으로 각각 잡고 비틀면 비틀림 모멘트(300)가 가해진다. 이 때, 비틀림의 변위량은 탄성범위내에서 매우 미소하며, 변형감지부(130)의 출력신호와 힘센서(150)의 출력신호를 조합하여 비틀림이 입력된 것을 감지하게 된다. 도 5의 사용양태로서, 양측의 햅틱부(170)를 동시에 구부리거나 움켜쥐거나 하는 등의 동작 입력이 가능하고, 이에 따른 햅틱 반응을 사용자가 감지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 햅틱장치의 개략적인 블럭도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 변형감지부(130)의 출력신호와 힘센서(150)의 출력신호는 제어부(180)로 입력된다. 제어부(180)는 입력된 출력신호들에 기초하여 압축력이 작용했는지, 벤딩이 작용했는지 혹은 비틀림이 작용했는지 여부를 판단하고, 그 힘의 정도(전압치 혹은 저항치)도 판단한다. 제어부(180)는 판단된 결과에 기초하여 햅틱부(170)로 인가할 전기 신호의 정도(전압치 혹은 전류치)를 결정하게 된다.
제어부(180)의 내부에는 PWM신호발생부(미도시)가 포함되어 있다. PWM신호발생부(미도시)는 햅틱부(170)로 인가되는 전원을 가변 펄스 폭의 형태로 출력할 수 있도록 펄스를 생성한다. 이러한 펄스의 폭과 형태에 따라 유체관(200) 내부의 점성도 고저를 반복하게 되고, 따라서, 사용자의 손(10)을 통해 특정 패턴의 진동(예를 들어, 드르륵 드르륵)을 느낄 수 있다.
도 7은 도 1에 적용될 수 있는 자기유변유체를 충진한 유체관(200A)의 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 유체관(200A)의 내부에는 인가되는 전류(혹은 전압)에 따라 점성이 증가하는 자기유변유체(220)가 충진되어 있다. 이러한 유체관(200A) 자체는 내부 유체의 점성 변화에 따른 강성 변화를 반력이나 촉감으로 전달해야 하기 때문에 매우 유연한 재질(예 : 합성수지재, 고무, 실리콘 등)로 성형한다. 이러한 유체관(200)의 내경은 약 0.2 mm ~ 10 mm 정도이고, 길이는 5 cm ~ 20 cm 정도가 가능하다.
유체관(200A)은 양단이 폐쇄된 중공관(210)의 형태이고, 내부에는 자기유변유체(220)가 충진되어 있다. 또한, 중공관(210)의 외면에는 코일(230)이 촘촘하게 권취되어 자기장을 생성한다.
자기유변유체(220)(Magneto-Rheological Fluid, MRF)는 자기장에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 자기유변유체(220)는 자기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 자기장에 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 자기유변유체(220)가 고점성상태가 되었을 때, 유체관(200A)의 강성이 증가하게 된다. 즉, 자기유변유체(220)는 인가된 자기장의 영향하에 입자들이 자기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 자기유변유체(220)는 인가되는 자기장의 세기에 비례하여 점도가 증가하는 것이다. 자기유변유체(220)는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차 등의 장점을 가지고 있어서 햅틱 분야에 적용이 적합하다.
코일(230)은 중공관(210)의 외면에 촘촘하고 균일하게 감겨진다. 따라서, 코일(230)에 전류를 인가하면 자기장이 형성되어 자기유변유체(220)의 점성이 증가하게 된다.
도 8은 도 1에 적용될 수 있는 전기유변유체를 충진한 유체관(200B)의 단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 유체관(200B)은 양단이 폐쇄된 중공관(210)의 형태이고, 내부에는 전기유변유체(240)가 충진되어 있다. 또한, 중공관(210)의 일단에는 한쌍의 전극(252)이 구비된다. 전극(252)은 중공관(210)을 통해 전기유변유체(240)와 접해 있다.
전기유변유체(240)(Electro-Rheological Fluid, ERF)는 전기장에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 전기유변유체(240)는 절연성의 유체에 분극성이 강한 미립자를 분산시킨 현탁액으로서, 전기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 전기장에 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 전기유변유체(240)가 고점성상태가 되었을 때, 유체관(200B)의 강성이 증가하게 된다. 즉, 전기유변유체(240)는 인가된 전기장의 영향하에 입자들이 전기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 전기유변유 체(240)는 인가되는 전기장의 세기에 비례하여 점도가 증가하는 것이다. 전기유변유체(240)는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차 등의 장점을 가지고 있어서 햅틱 분야에 적용이 적합하다.
이러한 전기유변유체(240)의 개략적인 성분은 전도성 입자로서 폴리아닐린/타이타늄 다이옥사이드 복합재로 구성된다. 즉, 전기유변유체(240)는, 전도성 고분자인 폴리아닐린과 유전상수가 높은 타이타늄 다이옥사이드의 유·무기 복합 화합물을 비전도성 용매에 분산시켜서 제조한다. 이 경우, 분극 정도가 높아 전기유변효과를 증대시키며, 전도성 입자로 유·무기 입자를 사용하므로 온도나 외부 환경의 장애요인없이 작동할 수 있는 이점이 있다. 보다 구체적으로는, 전기유변유체(240)는 전도성입자로서 TiO2 입자의 양이 폴리아닐린에 대하여 15 ~ 35 중량% 첨가되어 이루어진 폴리아닐린/TiO2 유·무기 복합재이다.
( 햅틱 제공방법)
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치 및 이를 갖는 전자기기를 이용한 햅틱 제공방법에 관하여 설명하도록 한다. 도 9는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 이용한 햅틱 제공방법의 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 사용자가 손(10)으로 전자기기(100, 100A)의 양측에 구비된 변형감지부(130)에 힘(110)을 가하면(S50) 변형감지부(130)가 출력신호를 출력한다(S100). 이 때, 변형감지부(130)는 힘(110)에 의한 벤딩의 정도, 위치, 방향 등에 비례하는 각각의 전압치를 출력하게 된다.
이와 동시에 변형감지부(130)에 인접한 힘센서(150)가 사용자의 힘(110)을 감지하여 압축력의 위치와 정도를 전기적 신호로 출력한다(S120).
그 다음, 제어부(180)는 변형감지부(130)의 출력신호(벤딩의 정도, 위치, 방향)와 힘센서(150)의 출력신호(압축력의 정도, 압축 위치)에 기초하여 굽힘이 작용했는지 비틀림이 작용했는지 혹은 움켜짐이 작용했는지 여부를 판단하게 된다. 예를 들어, 힘센서(150)에 의한 압축 위치가 여러 곳이고 벤딩 위치가 한 곳이라면 비틀림이 작용한 것을 판단한다. 그러나, 이러한 신호의 조합의 기기의 크기나 센서의 위치 등에 따라 달라질 수 있기 때문에 제작된 전자기기(100)에 굽힘이나 비틀림을 실제로 가해 출력되는 신호를 패턴화하여 메모리에 내장시키는 것이 바람직하다.
그 다음, 제어부(180)는 가해진 힘(110)이나 모멘트(300)의 크기에 비례하는 전기신호를 유변유체가 충진된 유체관(200)에 인가한다(S300). 유체관(200A)이 도 7과 같은 자기유변유체(220)를 가질 경우, 코일(230)에 전류를 인가하여 중공관(210) 내부에 자기장이 형성되도록 한다. 인가되는 전기는 제어부(180) 내의 PWM신호발생부에 의해 펄스 신호로 인가될 수도 있다. 그러면, 자기유변유체(220)가 자기장에 따라 점성이 증가하여 고점성이 된 유체관(200A)은 강성이 증가하여 딱딱해지게 된다(S400). 그러면 손(10)에서는 물렁한 느낌에서 딱딱한 느낌으로 변하는 촉감을 감지하게 된다(S500). 강성의 증가로 인하여 누르는 손(10)이 반력에 의해 다소 후퇴하기도 한다.
유체관(200B)이 도 8과 같은 전기유변유체(240)를 가질 경우, 전극(252)에 직류를 인가하여 중공관(210) 내부에 전기장이 형성되도록 한다. 인가되는 전기는 제어부(180) 내의 PWM신호발생부에 의해 펄스 신호로 인가될 수도 있다. 그러면, 전기유변유체(240)가 전기장에 따라 점성이 증가하고, 고점성이 된 유체관(200B)은 강성이 증가하여 딱딱해진다(S400). 그러면 손(10)에서는 물렁한 느낌에서 딱딱한 느낌으로 변하는 촉감을 감지하게 된다(S500).
도 1은 본 발명에 따른 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치가 장착된 휴대형 전자기기의 외관 사시도,
도 2a는 도 1중 A-A 방향에 따른 단면도의 제 1 실시예,
도 2b는 도 1중 A-A 방향에 따른 단면도의 제 2 실시예,
도 3은 도 1에 도시된 휴대형 전자기기를 손으로 잡고 힘을 가하는 사용상태도,
도 4는 본 발명에 사용되는 변형감지부(130)의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 햅틱 장치가 장착된 휴대형 전자기기(예 : 모바일 PC)에 비틀림 모멘트가 인가되는 상태의 사용상태도,
도 6은 본 발명에 따른 햅틱장치의 개략적인 블럭도,
도 7은 도 1에 적용될 수 있는 자기유변유체를 충진한 유체관(200A)의 단면도,
도 8은 도 1에 적용될 수 있는 전기유변유체를 충진한 유체관(200B)의 단면도,
도 9는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 이용한 햅틱 제공방법의 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 손,
100, 100A : 휴대형 전자기기,
110 : 힘,
120 : 표시부,
130 : 변형감지부,
132 : 전극,
134 : 센서부,
137 : 유연기판,
135 : 유연부,
140 : 본체부,
150 : 힘센서,
170 : 햅틱부,
200, 200A, 200B : 유체관,
210 : 중공관,
220 : 자기유변유체,
230 : 코일,
240 : 전기유변유체,
252 : 전극,
300 : 비틀림 모멘트.

Claims (17)

  1. 적어도 일방향의 힘 또는 상기 힘에 의한 변형을 감지하는 감지수단;
    상기 감지수단에 인접하고, 내부에 유변유체가 충진되어 소정의 유연성을 갖는 유체관(200); 및
    상기 감지수단의 출력신호에 기초하여 상기 유체관(200)에 전기를 인가함으로서 상기 유체관(200)의 강성을 변화시키는 제어부(180);를 포함하여,
    상기 유체관(200)의 강성 변화를 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지수단은 길이부재이고,
    상기 감지수단과 상기 유체관(200)은 평행하게 인접한 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(180)는 상기 감지수단의 출력강도에 비례하여 전기를 인가하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지수단중 상기 힘을 감지하는 것은 힘센서(150)이고,
    상기 힘에 의한 변형을 감지하는 것은 상기 힘센서(150)와 인접한 변형감지부(130)인 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부(180)는 상기 힘센서(150)의 출력신호와 변형감지부(130)의 출력신호에 기초하여 상기 유체관(200)에 전기를 인가하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 변형감지부(130)는 벤딩센서인 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체관(200) 내부의 유변유체는 자기유변유체(220) 또는 전기유변유체(240)인 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유변유체는 자기유변유체(220)이고, 그리고
    상기 자기유변유체(220)에 자기장을 인가하기 위하여 상기 유체관(200)의 주위에 코일(230)이 권취된 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장 치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유변유체는 전기유변유체(240)이고, 그리고
    상기 유체관(200)의 일측에는 상기 전기유변유체(240)와 전기적으로 연결되는 전극(252)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 벤딩센서의 출력신호는 벤딩의 정도, 벤딩의 위치 및 벤딩의 방향에 관한 출력신호들중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치.
  11. 적어도 일방향의 힘 또는 상기 힘에 의한 변형을 감지하도록 전자기기의 적어도 일측에 구비되는 감지수단;
    상기 감지수단과 인접하고, 내부에 유변유체가 충진되어 소정의 유연성을 갖는 유체관(200); 및
    상기 감지수단의 출력신호에 기초하여 상기 유체관(200)에 전기를 인가함으로서 상기 유체관(200)의 강성을 변화시키는 제어부(180);를 포함하여,
    사용자가 상기 전자기기의 일측에 힘을 가했을 때 상기 유체관(200)의 강성 변화를 상기 사용자가 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 갖는 전자기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지수단과 상기 유체관(200)은 상기 전자기기의 양측에 구비되는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 갖는 전자기기.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 전자기기는 휴대폰, PDA, PMP, 네비게이션, 노트북, 모바일 PC, 타블렛 PC, MP3 플레이어중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치를 갖는 전자기기.
  14. 사용자가 전자기기의 일측에 구비된 감지수단에 힘을 가했을 때 상기 감지수단이 상기 힘 또는 상기 힘에 의한 변형에 감지하여 출력신호를 출력하는 단계;
    제어부(180)가 상기 감지수단의 출력신호에 기초하여 유변유체가 충진된 유체관(200)에 전기를 인가하는 단계(S300);
    전기가 인가된 유체관(200)내의 상기 유변유체의 점성이 증가하여 상기 유체관(200)의 강성이 증가하는 단계(S400); 및
    상기 유체관(200)의 강성이 상기 전자기기의 일측을 통해 상기 사용자에게 전달되어 인지하도록 하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서와 유 변유체를 이용한 햅틱 장치의 햅틱 제공방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 감지수단의 출력신호는 힘의 크기, 힘의 위치, 변형의 크기, 변형의 위치, 변형의 방향중 하나 이상을 포함하는 출력신호이고,
    상기 제어부(180)가 상기 유체관(200)에 인가하는 전기는 상기 감지수단의 출력신호에 비례하는 전압 또는 전류인 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치의 햅틱 제공방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 감지수단의 신호 출력단계는,
    변형감지부(130)가 상기 사용자의 힘에 의한 변형을 감지하여 출력하는 단계(S100); 및
    상기 변형감지부(130)에 인접한 힘센서(150)가 상기 사용자의 힘을 감지하여 출력하는 힘센서 출력단계(S120)를 더 포함하고, 그리고,
    상기 전기 인가단계(S300)는 상기 제어부(180)가 상기 변형감지부(130)와 상기 힘센서(150)의 출력신호에 기초하여 상기 유체관(200)에 전기를 인가하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치의 햅틱 제공방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 인가단계(S300)는
    상기 제어부(180)가 상기 변형감지부(130)의 출력신호와 상기 힘센서(150)의 출력신호의 조합에 기초하여 비틀림 모멘트가 가해졌는지 여부를 판단하는 단계(S220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서와 유변유체를 이용한 햅틱 장치의 햅틱 제공방법.
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