KR20100073616A

KR20100073616A - 햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법

Info

Publication number: KR20100073616A
Application number: KR1020080132332A
Authority: KR
Inventors: 양태헌; 권동수; 이승섭; 권혁준; 안진웅
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01
Also published as: KR101032305B1

Abstract

본 발명은 햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세돌기를 이용하여 진동을 발생시킴으로써 피부감각을 제공하고 강성의 변화를 이용하여 근감각을 제공하는 햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법에 관한 것이다. 이를 위해, 복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부;와 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부;와 간격조절부로 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단; 내부에 유변유체가 충진된 유연한 재질의 유체관;과 유체관으로 전기를 인가하여 유체관의 강도를 변화시키는 제2전기인가부;를 포함하고, 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및 제1전기인가부와 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써, 사용자에게 근감각과 피부감각을 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치와 제어방법을 제공한다.

햅틱, 피부감각, 근감각, 미세돌기, 강성, 유변유체, 작동유체, 파라핀

Description

햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법{Apparatus for providing haptic feedback and control method thereof}

본 발명은 햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세돌기를 이용하여 진동을 발생시킴으로써 피부감각을 제공하고 강성의 변화를 이용하여 근감각을 제공하는 햅틱피드백 제공장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 물체를 만질때, 사람의 핑거팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각은, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 피드백(Kinesthetic force feedback)이 있다. 본 명세서에서 "햅틱 피드백"은 촉감 피드백과 근감각 피드백을 포괄하는 개념이다.

사람의 감각수용기로서, 기계적 자극의 수용기로는 고주파의 진동을 감지하는 파치니언 소체(Pacinian corpuscle), 저주파의 진동을 감지하는 마이스너 소체(Meissner's corpuscle), 국부적으로 누르는 압력을 감지하는 메르켈 디스크(Merkel's disc)와 피부를 눌려주는 스트레치를 감지하는 루피니 엔딩(Ruffini's ending)가 있다.

이러한 감각을 감각수용기를 자극하기 위한 다양한 촉감제시장치들로, 피에조 액추에이터, 솔레노이드 액추에이터, DC/AC 모터, 서버모터, 초음파 액추에이터, 전기활성폴리머 액추에이터등 다양한 액추에이터들이 있다. 촉감제시장치의 대표적인 예로는 모바일 디바이스에서 터치스크린의 입력에 따라 진동모터로, 진동을 발생시켜 고주파/저주파의 진동을 감지하는 파치니언/마이스너 소체를 자극하는 장치가 있다.

또한, 도 1은 이러한 감각을 제공하는 장치로서, 휴대폰(10)에 적용된 경우를 도시한 것이다. 휴대폰(10)에 적용되어 소정의 감각을 전달하는 장치로서, 종래의 기술은 사용자가 손가락(1)으로 터치하면 그에 대한 반응으로 진동만을 출력하는 방식이었다.

이러한 종래의 감각제공장치는 피부감각만을 자극하는 것으로 실제 물체를 만지는 것과는 달라 현실감이 떨어진다. 사람은 손/팔의 관절을 이용하여 일정이상의 압력으로 물체를 누르면서 문지르게 되는데, 이 때, 사람은 물체의 강성도 등을 느껴 같은 거칠기를 갖는 물질이라도 눌리는 정도에 따라 다른 거칠기를 인지하게 된다. 즉, 피부감각뿐만 아니라 근감각의 종합적인 작용에 의하여 비로소 물체 고유의 촉감을 인지할 수 있게 된다.

그리하여, 단순하게 피부에 소정의 진동을 출력하는 것에 국한되지 않은 실제 인간이 촉감을 느끼는 것과 같은 환경을 제공하는 장치의 개발이 요구되고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피부감각과 근감각을 동시에 제공하여 실제로 물체를 만질때 느끼는 것과 동일한 햅틱 피드백을 제공하는 장치와 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부;와 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부;와 간격조절부로 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

내부에 유변유체가 충진된 유연한 재질의 유체관;과 유체관으로 전기를 인가하여 유체관의 강도를 변화시키는 제2전기인가부;를 포함하고, 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

제1전기인가부와 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써,

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치에 의하여 달성가능하다.

이 경우, 유변유체는 자기유변유체이고, 자기유변유체에 자기장을 인가하기 위하여 상기 유체관 주위에는 코일이 권취되어 있을 수 있다.

또한, 유변유체는 전기유변유체이고, 전기유변유체의 일측에는 상기 전기유변유체와 전기적으로 연결된 전극이 구비될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부 와; 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부와; 간격조절부에 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

케이스, 케이스의 내부에 포함되는 유변유체와, 유변유체에 내재되어 상하이동하는 탄성체가 하부에 구비된 누름판을 포함하는 버튼부;와 버튼부로 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치에 의하여도 달성가능하다.

이 경우, 유변유체는 자기유변유체이고, 버튼부에는 제2전기인가부로부터 전기를 인가받는 권취된 코일이 포함될 수 있다.

그리고, 유변유체는 전기유변유체이고, 버튼부에는 제2전기인가부로부터 전기를 인가받고, 전기유변유체에 전기적으로 연결된 전극이 포함될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부와; 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부와; 간격조절부에 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

내부에 유변유체가 충진되고 일면이 유연한 재질인 촉감부와, 촉감부의 하부에 구비되고 유변유체가 드나들수 있는 유동홀이 형성된 지지부와, 유동홀을 지난 유변유체를 수용하는 수용막을 포함하는 챔버부;와 챔버부에 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

사용자에게 근감각과 피부각중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치에 의하여 달성가능하다.

이 경우, 유변유체는 자기유변유체이고, 챔버부는 중심부분이 관통된 보빈의 주위에 권취되어 상기 유동홀에 자기장을 형성하는 권취된 코일을 포함할 수 있다.

그리고, 유변유체는 전기유변유체이고, 챔버부는 양의 전극과 음의 전극이 유동홀에서 소정의 간격 이격되어 서로 교차되도록 구비되어, 유동홀에 전기장을 형성하는 전극을 포함할 수 있다.

또한, 수용막은 유변유체에 의하여 늘어나거나 복원될 수 있도록 탄력성이 있는 것을 사용한다.

내부에 작동유체 또는 파라핀이 충진되고, 작동유체 또는 파라핀에 열을 공급하는 히터부와 히터부에 의하여 상변화된 작동유체 또는 파라핀을 수용하는 탄력막을 포함하는 케이스부;와 히터부에 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

이 경우, 케이스부는 탄력막이 형성된 부분이 개방된 형상이고, 개방된 면에는 탄력막을 수용할 수 있는 수용홀이 형성된 하부지지판이 더 포함될 수 있다.

그리고, 케이스부와 탄력막은, 작동유체 또는 파라핀을 히터부에 의하여 상변화되기 전의 위치로 복원시키는 복원력을 갖는 것을 사용한다.

본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 간격조절부는 돌기부의 양단 중 적어도 어느 일단에 구비될 수 있다.

이 때, 돌기부의 하부에는, 돌기부와 격자로 구비되어 돌기부의 길이방향과 수직인 방향으로 미세돌기 간의 간격을 변화시키는 수직조절부;가 더 포함될 수 있따.

그리고, 간격조절부는 돌기부의 하부에 부착되어 다수개의 미세돌기 간의 간격을 조절할 수 있다.

또한, 돌기부는 신축성 있는 재질을 사용한다.

그리고, 피부감각수단과 근감각수단 사이에, 사용자의 접촉위치를 감지하여 감지신호를 출력하는 위치감지수단;이 더 포함될 수 있다.

이 때, 제어수단은 감지신호에 기초하여 제1전기인가부와 제2전기인가부를 제어한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서, 위치감지수단이 사용자의 접촉을 감지하여 감지신호를 제어수단으로 출력하는 단계;

감지신호에 기초하여 제어수단이 전기를 인가할 제1전기인가부와 제2전기인가부를 선정하는 단계;

제어수단이 선정된 제1전기인가부와 제2전기인가부에 제어신호를 인가하는 단계;

제어신호를 인가받은 제1전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 간격조절부의 길이가 변하고, 제어신호를 인가받은 제2전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 유변유체의 점성이 변하는 단계; 및

간격조절부의 길이변화에 따라 미세돌기간의 간격이 변화되어 사용자에게 피부감각의 햅틱피드백이 제공되고, 유변유체의 점성변화에 기초한 근감각수단의 강성변화에 기초하여 사용자에게 근감각의 햅틱피드백이 제공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법에 의하여도 달성가능하다.

이 경우, 미세돌기 간의 간격이 본래의 간격상태로 복원되고, 유변유체의 점성이 본래의 점성상태로 복원되는 단계;가 더 포함될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 위치감지수단이 사용자의 접촉을 감지하여 감지신호를 제어수단으로 출력하는 단계;

제어신호를 인가받은 제1전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 간격조절부의 길이가 변하고, 제어신호를 인가받은 제2전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 작동유체 또는 파라핀의 상변화가 유도되는 단계; 및

간격조절부의 길이변화에 따라 미세돌기간의 간격이 변화되어 사용자에게 피부감각의 햅틱피드백이 제공되고, 작동유체의 상변화 또는 파라핀의 상변화에 기초한 근감각수단의 강성변화로서 근감각의 햅틱피드백이 제공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법에 의하여도 달성가능하다.

이 경우, 근감각의 햅틱피드백 제공단계에서, 작동유체의 상변화는 액체에서 기체로의 상변화이다.

그리고, 근감각의 햅틱피드백 제공단계에서, 파라핀의 상변화는 고체에서 액체로의 상변화이다.

또한, 미세돌기 간의 간격이 본래의 간격상태로 복원되고, 작동유체 또는 파라핀의 상이 복원되는 단계;가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 햅틱피드백 제공방법에서, 감지신호는 접촉위치의 좌표 데이터 및 접촉의 궤적 데이터중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 제어수단의 제1전기인가부로의 제어신호 인가와 제2전기인가부로의 제어신호 인가는 서로 독립적이다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 모터를 이용하여 단순한 진동만을 제공하는 종래와는 달리, 미세돌기간의 간격조절로 인한 피부감각자극과 유변유체의 점성변화로 인한 근감각자극을 동시에 제공하여, 실제 인간이 물체를 직접 만졌을 때 느끼는 촉감과 동일한 햅틱 피드백을 제공하는 장점이 있다.

이러한 햅틱 피드백은 촉감을 사용하는 모바일기기산업, 로봇산업 등에 다양 하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

<구성>

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 햅틱피드백 제공장치의 구성에 관하여 설명하도록 한다. 도 2 는 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 개략적인 구성 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 햅틱피드백 제공장치는 위치감지수단(10), 제어수단(20), 피부감각수단(30), 근감각수단(40) 등을 포함한다. 이하에서는 먼저 각 구성을 개략적으로 설명한 후, 실시예에서 그 구체적 구성을 설명하기로 한다.

위치감지수단(10)은 햅틱피드백 제공장치에 접촉한 사용자의 손가락(1) 등의 접촉위치에 관한 감지신호를 출력한다. 이때, 감지신호는 손가락(1)의 접촉위치의 좌표 데이터(예, x-y좌표)로 출력되거나 접촉의 궤적 데이터로 출력될 수 있으며, 이들을 모두 포함하여 출력될 수 있음은 물론이다. 이러한 위치감지수단(10)으로는 유연한 터치스크린이나 유연한 터치패드 등이 사용될 수 있다.

이러한 감지신호는 제어수단(20)의 제1전기인가부(미도시)와 제2전기인가부(미도시)의 제어에 활용될 수 있다. 그 일예로, 획득된 좌표 데이터에 해당하는 피부감각수단(30)과 근감각수단(40)에만 전기를 인가함으로써, 전력의 소모를 최소화하면서 사용자에게는 충분한 피부감각과 근감각을 제공할 수 있다.

피부감각수단(30)은 사용자에게 피부감각을 제공하는 부재로서, 복수개의 미세돌기(102)간의 간격변화를 유도함으로써 미세진동을 발생시켜 피부감각을 제공한 다. 이러한 피부감각수단(30)은 복수개의 미세돌기(102)가 형성된 돌기부(100), 미세돌기(102)간의 간격을 조절하는 간격조절부(110)와 간격조절부(110)에 전기를 인가하는 제1전기인가부 등을 포함한다. 미세돌기(102)간의 간격은 제1전기인가부에서 인가되는 전기에 따라 비례적으로 변화된다.

근감각수단(40)은 유변유체 또는 파라핀, 작동유체를 이용하여 강성도 변화를 유도함으로써 사용자에게 근감각을 제공한다. 근감각수단(40)은 유변유체를 포함하는 유체관(210), 유변유체를 포함하는 버튼부(300)나 챔버부(400)로 구성되거나 파라핀 또는 작동유체를 포함하는 케이스부(500)로 구성된다. 그리고 이들 유체관(210), 버튼부(300), 챔버부(400) 또는 케이스부(500)에 전기를 공급하는 제2전기인가부도 포함된다.

제어수단(20)은 위치감지수단(10)의 감지신호에 기초하여 다수개의 피부감각수단(30)과 다수개의 근감각수단(40)중 미세진동을 발생시킬 피부감각수단(30)과 강성이 변화될 근감각수단(40)을 선별한다. 그 일예로, 다수개의 제1전기인가부와 제2전기인가부중 전기를 인가할 제1전기인가부와 제2전기인가부를 선별하고, 그 선별된 제1,2전기인가부로 제어신호를 전송한다. 이와 같이 선별적으로 제어신호 인가함으로써, 제1전기인가부와 제2전기인가부로 사용할 수 있는 휴대폰, PMP 등의 배터리, 별도의 2차전지 등의 전력소모를 최소화시킬 수 있다. 근감각수단(40)의 강성변화는 제2전기인가부에서 인가되는 전기에 따라 비례적으로 변화될 수 있다.

그리고, 각각의 제1전기인가부와 각각의 제2전기인가부로 인가되는 제어신호는 전기인가정도에 관한 정보를 담고 있으며, 그 전기인가정도는 각각 개별적이다. 제어신호가 개별적으로 인가되면, 다양한 피부감각과 근감각의 조합이 가능하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여, 앞서 언급한 햅틱피드백 제공장치의 구체적 구성에 대하여 실시예별로 살펴본다.

(제1실시예)

도 3은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제1실시예의 사시도이다. 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치는 최상위층에 피부감각수단(30)이 구비되고, 그 하부에는 위치감지수단(10)과 근감각수단(40)이 순서대로 구비된다.

피부감각수단(30)은 사용자의 피부감각을 자극하는 부재로서, 돌기부(100)와 간격조절부(110), 제1전기인가부를 포함한다. 돌기부(100)에는 복수개의 미세돌기(102)가 형성되어 있다. 복수개의 미세돌기(102)간의 간격이 간격조절부(110)에 의하여 변화가능하도록 돌기부(100)는 신축성이 있는 유연한 재질을 사용함이 바람직하다. 일예로, 폴리머 필름, 실리콘, 고무 등이 사용될 수 있다.

간격조절부(110)는 돌기부(100)에 형성된 미세돌기(102)간의 간격을 신장시키거나 수축시키는 역할을 한다. 이러한 간격조절부(110)는 도 4a에 도시된 바와 같이 돌기부(100)의 양단에 구비될 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 돌기부(100)의 하부에 구비될 수 있다.

먼저, 도 4a를 참고하여 간격조절부(110)가 돌기부(100)의 양단중 적어도 어느 일단, 보다 바람직하게는 양단에 구비되는 경우에 대하여 설명한다. 돌기 부(100)의 양단에 형성된 간격조절부(110)는 형상기억합금을 사용할 수 있다. 형상기억합금은 소정의 열이 제공되면 수축하였다가 제공되던 열이 없어지면 다시 본래의 형상으로 복원된다. 따라서, 제1전기인가부의 전기인가에 의하여 열이 발생되면 형상기억합금은 수축하고, 형상기억합금으로된 간격조절부(110)가 수축함에 따라 상대적으로 돌기부(100)는 신장된다. 돌기부(100)의 신장으로 돌기부(100)에 형성된 다수개의 미세돌기(102)간의 간격은 넓어져 사용자에게 종래의 미세돌기(102) 간의 간격에 기초한 미세진동과는 다른 피부감각을 제공한다. 도시되지는 않았으나 형상기억합금에는 제1전기인가부로부터 인가받은 전기에 기초하여 소정의 열을 발생하는 히터부(예, 마이크로 히터)가 포함될 수 있다.

이하에서는, 도 4b를 참고하여 간격조절부(110)가 돌기부(100)의 하부에 구비되는 경우에 대하여 설명한다. 돌기부(100)의 하부에 구비된 간격조절부(110)는 전기에 의하여 활성되는 고분자화합물로써 전기활성 폴리머로 구성할 수 있다. 바람직하게는 전기활성 폴리머 중 유전성 전기활성폴리머(Dielectric EAP)를 사용하며, 유전성 전기활성폴리머 중 적은 전기인가에도 반응속도가 빠르고, 복원속도가 우수한 유전성 탄성체(Dielectric Elastomer)를 사용하는 것이 좋다. 유전성 탄성체로는 폴리우레탄, 아크릴고무 등이 있다.

그리고, 간격조절부(110)에는 제1전기인가부로부터 전기를 공급받는 전극(0114이 형성되어 있고, 전극중 (+)전극과 (-)전극은 간격조절부(110)의 상면과 하면에 각각 구비될 수 있다.

제1전기인가부로부터 전기를 공급받은 간격조절부(110)는 두께방향으로 전기 적 압력을 받아 그 두께가 감소된다. 그러나 간격조절부(110)의 부피는 변하지 않으므로 두께가 감소한 만큼 간격조절부(110)는 평면방향으로 신장된다. 간격조절부(110)가 평면방향으로 신장됨에 따라, 간격조절부(110)의 상부에 고정부착된 돌기부(100)도 신장되어 복수개의 미세돌기(102) 간의 간격이 넓어진다.

피부감각수단(30)과 근감각수단(40)의 사이에 구비된 위치감지수단(10)은 사용자의 접촉위치를 감지한다. 감지된 신호는 제어수단(20)으로 인가된다. 이러한 위치감지수단(10)은 근감각수단(40)의 강성변화를 사용자가 인지할 수 있도록 유연한 재질의 터치스크린이나 유연한 재질의 터치패드로 구성함은 앞서 언급한 바와 같다.

본 실시예에 따른 근감각수단(40)은 유변유체를 이용하여 강성변화를 유도하는 경우로서, 내부에 유변유체(212)가 충진된 유체관(210)과 제2전기인가부 등을 포함한다. 유변유체(212)는 얇은 막의 재질로 이루어진 유체관(210)의 내부에 포함되어 있다. 즉, 내부에 충진된 유변유체(212)의 점성변화에 기초하는 유체관(210) 자체의 강성도 변화를 사용자에게 충분하게 전달할 수 있도록 유체관(210)은 유연한 재질로 구성한다. 유체관(210)의 일예로, 실리콘을 사용할 수 있다. 유변유체(212)로는 자기유변유체(212a) 또는 전기유변유체(212b)를 사용한다.

도 5a는 자기유변유체(212a)가 내부에 충진된 유체관(210a)의 단면이다. 자기유변유체(212a)에 자기장을 형성하기 위한 코일(214)이 유체관(210a)의 외주면을 따라 귄취되어 구비될 수 있다. 권취된 코일(214)은 자기유변유체(212a)의 점성을 변화시키는 자기장을 인가할 수 있는 위치라면 유체관(210a)의 외주면에 한정될 것은 아니다. 코일(214)은 제1전기인가부로부터 전기를 공급받는다.

자기유변유체(212a: Magneto-Rheological Fluid, MRF)는 자기장의 세기에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 자기유변유체(212a)는 자기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 코일(214)에 의하여 자기장에 인가되면 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 자기유변유체(212a)는 인가된 자기장의 영향하에 입자들이 자기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가한다. 자기유변유체(212a)는 인가되는 자기장의 세기에 비례하여 점도가 증가하는 것이다. 자기유변유체(212a)는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차 등의 장점을 가지고 있어서 햅틱 분야에 적용이 적합하다.

자기장의 인가로 인하여 자기유변유체(212a)의 점성이 증가되면 유체관(210a)을 누를 때 눌리는 정도가 달라진다. 즉, 유체관(210a) 자체의 강성도 증가되어, 사용자는 자기장이 인가되기 전과는 다른 딱딱한 느낌의 근감각을 느낄 수 있다.

도 5b는 유변유체중 전기유변유체(212b)가 충진된 유체관(210b)의 단면도이다. 전기유변유체(212b)에 전기장을 형성하기 위한 전극(216)이 유체관(210b)의 일면에 구비될 수 있다. 전극(216)은 전기유변유체(212b)의 점성을 변화시키는 전기장을 인가할 수 있는 위치라면 도 5b와 같은 위치에 한정될 것은 아니다. 전 극(216)은 제1전기인가부로부터 전기를 공급받는다.

전기유변유체(212b: Electro-Rheological Fluid, ERF)는 전기장의 세기에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 전기유변유체(212b)는 절연성의 유체에 분극성이 강한 미립자를 분산시킨 현탁액으로서, 전기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 전극에 의하여 전기장에 인가되면 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 전기유변유체(212b)는 인가된 전기장의 영향하에 입자들이 전기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 전기유변유체(212b)는 인가되는 전기장의 세기에 비례하여 점도가 증가한다. 전기유변유체(212b)는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차 등의 장점을 가지고 있어서 햅틱 분야에 적합하다.

전기장의 인가로 인하여 전기유변유체(212b)의 점성이 증가되면 유체관(210b)을 누를 때 눌리는 정도가 달라진다. 즉, 유체관(210b) 자체의 강성도 증가되어, 사용자는 전기장이 인가되기 전과는 다른 딱딱한 느낌의 근감각을 느낄 수 있다.

(제2실시예)

도 6은 본 실시예에 따른 햅틱피드백 제공장치의 분해 사시도이다. 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치도 최상위층에 피부감각수단(30)이 구비되고, 그 하부에는 위치감지수단(10)과 근감각수단(40)이 순서대로 구비된다.

피부감각수단(30)은 앞서 제1실시예에서 설명한 바와 같이 미세돌기(102)가 형성된 돌기부(100)와 돌기부(100)의 양단 또는 하부에 구비되는 간격조절부(110)와 제1전기인가부 등을 포함한다. 피부감각수단(30)에 대한 상세한 설명은 동일한바 앞서 설명한 내용으로 갈음한다. 또한, 위치감지수단(10)과 제어수단(20)의 역할도 앞서 설명한 제1실시예와 동일하므로 이하에서는 근감각수단(40)을 중심으로 설명한다.

근감각수단(40)은 버튼부(300)가 복수개 구비되고, 각 버튼부(300)에 전기를 인가하는 제2전기인가부를 포함한다. 복수개의 버튼부(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 버튼부(300)는 내부에 유변유체(330)가 포함되는 케이스(320), 하부에 탄성체(314)가 구비된 누름판(310) 등을 포함한다. 본 실시예에서도 유변유체(330)는 전기유변유체(330a)와 자기유변유체(330b)를 사용한다.

도 7a는 전기유변유체(330a)를 포함하는 버튼부(300a)의 단면도이고, 도 7b는 자기유변유체(330b)를 포함하는 버튼부(300b)의 단면도이다. 버튼부(300)는 원통형상의 케이스(320)와 케이스(320)에 포함된 유변유체(330)와 하단에 탄성체(314)가 구비된 누름판(310) 등을 포함한다.

탄성체(314)는 유변유체(330)에 잠겨있는 상태로, 탄성체(314)의 상부에는 누름판(310)이 축(312)에 의하여 연결되어 있다. 즉, 탄성체(314)와 누름판(310)이 축(312)으로 연결되어 있으므로 누름판(310)에 손가락(1) 등에 의한 누름힘이 작용하면 누름판(310), 축(312)과 탄성체(314)는 압축력을 받게 되어 일체로 움직이는 구조이다. 탄성체(314)로는 스프링을 사용할 수 있고, 바람직하게는 압축 코일 스 프링을 사용한다. 탄성체(314)의 일단은 케이스(320)의 하부면에 고정되고, 타단은 누름판(310)과 연결된다.

유변유체(330)로 전기유변유체(330a)를 사용하는 경우, 도 7a에 도시된 바와 같이, 전기유변유체(330a)에 전기장을 인가하기 위한 전극(340)이 구비된다. 제1실시예의 경우와 마찬가지로 제1전기인가부에 의하여 전극(340)으로 전기가 인가되고, 전극(340)에서 전기장이 발생하면 전기유변유체(330a)의 점성이 증가된다. 높은 점성에 의하여 누름판(310)을 눌렀을 때의 눌리는 정도가 달라진다. 즉, 탄성체(314)의 탄성계수가 증가된 것과 같은 효과를 보이므로 사용자는 버튼부(300a)를 누를 때 버튼부(300a) 눌림의 정도에 따라 근감각수단(40)의 강성증가를 느끼게 된다.

유변유체(330)로 자기유변유체(330b)를 사용하는 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이 자기유변유체(330b)에 자기장을 인가하기 위한 코일(350)이 케이스부(320)에 권취된다. 자기장이 인가되면, 자기유변유체(330b)는 자기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열되므로 점도가 증가한다. 고점성상태가 된 자기유변유체(330b)는 탄성체(314)의 탄성변형을 구속하여 탄성계수가 증가하는 효과를 나타낸다. 즉, 탄성체(314)의 탄성계수가 증가된 것과 같은 효과를 보이므로 사용자는 버튼부(300b)를 누를 때 버튼부(300a) 눌림의 정도에 따라 근감각수단(40)의 강성증가를 느끼게 된다.

전기유변유체(330a)와 자기유변유체(330b) 각각에 전기장과 자기장이 인가되지 않거나 앞서 기술한 경우의 전기장 또는 자기장과 비교할 때 상대적으로 세기가 약한 경우, 부드러운 근감각자극을 제공받을 수 있음은 물론이다.

(제3실시예)

도 8은 본 실시예에 따른 햅틱피드백 제공장치의 분해 사시도이다. 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치도 최상위층에 피부감각수단(30)이 구비되고, 그 하부에는 위치감지수단(10)과 근감각수단(40)이 순서대로 구비된다.

근감각수단(40)은 챔버부(400)가 복수개 구비되고, 각 챔버부(400)에 전기를 인가하는 제2전기인가부를 포함한다. 복수개의 챔버부(400)는 도 8에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 챔버부(400)는 내부에 유변유체(420)가 포함되는 촉감부(410), 유변유체(420)가 드나들 수 있는 유동홀(434)이 형성된 지지부(430), 유동홀(434)을 통과한 유변유체(420)를 수용하는 수용막(450)과 수용홀(465)이 형성된 하부지지판(460) 등을 포함한다. 본 실시예에서도 유변유체(420)는 자기유변유체(420a)와 전기유변유체(420b)를 사용한다.

도 9a 및 도 9b는 각각 자기유변유체(420a)와 전기유변유체(420b)가 충진된 경우의 챔버부(400)의 사시도이고, 도 10a는 도 9a의 단면도이고, 도 10b는 도 9b의 단면도이다.

촉감부(410)는 합성수지재, 실리콘 또는 폴리머 등으로 구성되고, 챔버부(400)의 최상면으로 사용자의 손가락이 접촉하도록 구성된다. 촉감부(410)는 상하 방향으로 신축성이 있어서, 손가락으로 눌렀을 때 압축되고, 손가락을 떼었을 때 원래 형상으로 복원된다. 촉감부(410)는 육각면 구조로서 하면이 개방된 형상이고, 내부가 비워 있다. 이러한 촉감부(410)는 원통형이나 기타 다면체 형상으로 변형할 수 있고, 얇은 금속재나 고무 등으로 제작할 수도 있다. 촉감부(410) 상면의 두께는 측면(또는 측벽)의 두께 보다 상대적으로 얇게 구성하여, 손가락(1)으로 상면을 눌렀을 때, 촉감부(410)의 상면이 충분히 아래로 처지도록 할 수 있다.

지지부(430)는 촉감부(410)의 하부에 구비되고, 촉감부(410)의 내부에 포함되는 유변유체(420)가 드나들수 있는 유동홀(434)이 형성되어 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 지지부(430)의 중심에 형성될 수 있으나, 이에 한정될 것은 아니다. 이러한 지지부(430)는 가볍고 딱딱한 소재임이 바람직하다.

촉감부(410)의 내부에는 유변유체(420)가 충진되어 있다. 유변유체(420)로는 자기유변유체(420a) 또는 전기유변유체(420b)를 사용할 수 있으며, 자기유변유체(420a)와 전기유변유체(420b)의 특성에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.

유변유체(420)가 자기유변유체(420a)인 경우, 도 9a에 도시된 바와 같이, 유동홀(434)에 자기장을 형성도록 권취된 코일(432)이 구비된다. 권취된 코일(432)은 전체적으로 원통형 디스크 형상으로 도 10a에 도시된 바와 같이, 보빈(436)이 중심에 형성되어 있으며, 코일(432)은 보빈(436)의 주위에 수회~수십회 권취되어 있다. 보다 바람직하게 유동홀(434)은 보빈(436)의 중심에 형성되어 있다.

유변유체(420)가 전기유변유체(420b)인 경우, 유동홀(434)에 전기장을 형성하여 전기유변유체(420b)의 점성변화를 유도한다. 따라서, 유동홀(434)에 전기장을 형성하기 위하여 전극(442)이 구비된다. 전극(442)은 도 9b에 도시된 바와 같이, 유동홀(434)에서 (+)전극과 (-)전극이 서로 교차되어 마주보도록 소정의 간격 이격되게 구비된다.

수용막(450)은 하부지지판(460)의 상부에 구비된다. 수용막(450)은 풍선과 같이 부풀어 오를 수도 있고, 다시 평면으로 복원될 수 있도록, 얇고 질긴 폴리머 또는 고무로 제작될 수 있다. 이러한 수용막(450)은 촉감부(410)의 하면을 다 덮을 수도 있고, 유동홀(434)주변만을 덮도록 구성할 수도 있다.

하부지지판(460)은 수용막(450)의 하부에 지지되어 고정된다. 하부지지판(460)은 촉감부(410)를 누르는 힘을 지탱하고 적절히 분산시키는 기능을 수행한다. 또한, 보다 바람직하게는 하부지지판(460)중 중앙영역에는 수용홀(465)이 형성되어 있다. 수용홀(465)은 수용막(450)이 부풀어 오를 수 있는 공간적 여부를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 수용홀(465)은 관통되거나 오목한 홈을 형성하여 구현할 수 있다. 이러한 하부지지판(460)은 딱딱하고 가벼운 합성수지재로 제작할 수 있다.

(제4실시예)

도 11은 본 실시예에 따른 햅틱피드백 제공장치의 분해 사시도이다. 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치도 최상위층에 피부감각수단(30)이 구비되고, 그 하부에는 위치감지수단(10)과 근감각수단(40)이 순서대로 구비된다.

근감각수단(40)은 케이스부(500)가 복수개 구비되고, 각 케이스부(500)에 전기를 인가하는 제2전기인가부를 포함한다. 복수개의 케이스부(500)는 도 11에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 케이스부(500)는 내부에 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)가 충진된 촉감부(510), 히터부(570), 상변화된 파라핀(520a) 또는 상변화된 작동유체(520b)를 수용하는 탄력막(530) 등을 포함한다.

촉감부(510)의 내부에는 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)가 포함되어 있다. 촉감부(510)는 상하 방향으로 신축성이 있어서 손가락으로 누를 때 압축이 용이하고 손가락을 떼었을 때 본래의 형상으로 복원가능하다. 따라서, 촉감부(510)의 상면은 햅틱, 근감각을 제공받는 곳으로 유연하게 형성함이 바람직하다. 이러한 촉감부(510)의 일예로는 폴리머, 실리콘, 합성수지재 또는 고무재 등이 있다. 촉감부(510)는 하면이 개방된 형상으로, 내부는 비어있어 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)를 포함한다. 이러한 촉감부(510)는 육각형, 원통형 등 다양한 형상으로 제작할 수 있다.

히터부(570)는 챔버부(500)에 포함되어 있는 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)에 열을 공급하는 부재이다. 히터부(570)로는 마이크로 히터를 사용할 수 있으며, 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)에 열을 공급하는 위치라면, 도 12에 도시된 바와 같이, 제한판(540)의 상부에만 한정할 것은 아니다.

파라핀(520a)은 열에 의하여 고체에서 액체로 상변화된다. 즉, 열의 공급이 없다면 고체상으로 존재하다가 소정의 열이 공급되면 액체로 상변화가 일어난다.

또한, 작동유체(520b: working fluid)는 열에 의하여 상변화 되면서 부피가 변한다. 즉, 작동유체(520b)에 열의 공급이 없다면 액상으로 존재하다가 소정의 열이 공급되면 기화되는 특성을 갖는다. 기화되면서 부피가 팽창하므로 본 발명의 햅틱을 제공하는데 사용된다. 이러한 작동유체(520b)는 비압축성의 특징을 갖는다.

탄력막(530)은 촉감부(510)의 하부에 구비된다. 탄력막(530)은 촉감부(510)가 가압되면서 하부로 눌리는 상변화된 파라핀(520a) 또는 상변화된 작동유체(520b)를 수용하여 늘어나고, 다시 원래의 평면 상태로 복원가능한 탄력성 있는 재질이 바람직하다. 탄력막(530)의 일예로, 얇고 질긴 폴리머, 고무 등이 있다.

하부지지판(550)에는 탄력막(530)의 늘어남을 수용할수 있는 수용홀(555)이 형성되어 있다. 이러한 하부지지판(550)은 딱딱하고 가벼운 재질로 구성가능하다. 하부지지판(550)은 케이스부(500)의 지지체의 역할을 하고, 눌려지는 힘을 분산시키는 역할을 한다. 수용홀(555)은 하부지지판(550)을 관통하거나 오목한 홈을 구성하여 형성될 수 있으며, 수용홀(555)의 크기는 탄력막(530)의 늘어남을 최대한으로 수용할 수 있는 정도로 구성하면 그 형상을 불문한다.

제한판(540)은 하부지지판(550)과 탄력막(530) 사이에 구비된다. 탄력성 있는 재질로 구성된 탄력막(530)과는 달리, 제한판(540)은 소정의 영역이 천공되어, 탄력막(540)의 늘어남을 천공된 영역(545)으로 한정하는 역할을 한다. 즉, 상변화된 파라핀(520a) 또는 상변화된 작동유체(520b)에 의하여 하부로 늘어나는 탄력막(530)을 제한판(540)이 가로막아 제한판(540)에 형성된 천공된 영역(545)을 통해서만 늘어나게 한다. 따라서, 이러한 제한판(540)은 얇고, 딱딱하며 가벼운 재질로 구성함이 바람직하다. 또한, 제한판(540)의 천공된 영역(545)과 하부지지판(550)의 수용홀(555)은 동일한 위치에 형성됨이 바람직하다.

<제어방법>

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 햅틱피드백 제공장치의 제어방법에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제어방법은 근감각의 강성변화를 일으키는 방법으로서, 유변유체를 사용하는 경우와 파라핀 또는 작동유체를 사용하는 경우로 나누어 볼 수 있는 바, 각 실시예에 따른 제어방법을 설명한다.

(제1실시예-유변유체를 사용하는 경우)

도 13은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제어방법에 대한 흐름도로서, 근감각수단(40)이 유변유체(212,330,420)를 사용하는 경우에 대한 것이다. 먼저, 위치감지수단(10)이 사용자 손가락(1)의 접촉을 감지하여 감지신호를 제어수단(20)으로 출력한다(S110). 이 때 위치감지수단(10)이 출력한 감지신호는 사용자의 손가락(1)의 접촉 위치 데이터 또는 손가락(1)이 이동하면서 그린 궤적 데이터를 포함한다.

제어수단(20)은 감지신호에 기초하여, 제1전기인가부와 제2전기인가부중 일부를 선정하여(S120), 선정된 제1전기인가부와 선정된 제2전기인가부로 제어신호를 인가한다(S130). 제어수단(20)의 제1전기인가부와 제2전기인가부의 제어신호 인가는 서로 독립적으로 이루어진다. 즉, 제1전기인가부로의 제어신호인가와 제2전기인가부로의 제어신호인가는 서로 무관하다.

제어신호를 인가받은 제1전기인가부는 간격조절부(110)로 전기를 인가하여, 간격조절부(110)는 수축 또는 신장되면서 길이가 변한다. 이와 동시에, 제어신호를 인가받은 제2전기인가부의 전기인가에 따라 유변유체(212,330,420)의 점성이 변한다(S140). 본 단계를 좀 더상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저,간격조절부(110)의 길이변화(S142)를 설명하면 다음과 같다. 간격조절부(110)가 도 4a에 도시된 바와 같이, 돌기부(100)의 양단중 적어도 일단에 구비되는 경우에는 간격조절부(110a)를 형상기억합금으로 제작함이 좋다. 이 때, 제1전기 인가부의 전기인가에 기초하여 소정의 열이 형상기억합금으로 된 간격조절부(110a)로 인가된다. 따라서, 형상기억합금은 수축하면서 길이가 변화된다. 반대로, 제1전기인가부에 의한 전기공급이 차단되면 형상기억합금으로 공급되던 열의 다시 본래대로 좁아지게 된다. 도 4b와 같이, 간격조절부(110)가 돌기부(100)의 하부에 구비된 경우, 제1전기인가부가 전극(114)으로 전기를 인가하면, 전기활성 폴리머, 특히 유젼성 탄성체로 이루어진 간격조절부(110b)의 상부면과 하부면이 전기적 압력을 받아 신장 또는 수축된다.

다음으로 유변유체(212,330,420)의 점성이 변하는 단계(S144)를 설명하면 다음과 같다. 앞서 언급한 바와 같이, 자기유변유체는 자기장이 없을 때는 낮은 점성상태이다가 자기장에 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 되며, 이러한 변화는 자기장의 세기에 따라 점성의 정도가 달라진다. 전기유변유체도 전기장의 세기에 따라 점성의 정도가 달라짐은 물론이다. 유변유체(212,330,420)의 이러한 특성 때문에, 제2전기인가부의 전기인가에 기초하여 전기장 또는 자기장이 발생되면 유변유체(212,330,420)는 점성이 변한다.

피부감각수단(30)은 돌기부(100)의 양단 또는 하부에 구비되는 간격조절부(110)에 의하여, 미세돌기(102)간의 간격이 변화된다. 미세돌기(102) 간의 간격변화에 기초하여 피부감각수단(30)은 사용자에게 피부감각에 해당하는 햅틱피드백을 제공하고(S152), 근감각수단(40)은 유변유체(212,330,420)의 점성변화에 기초하여 근감각수단(40)의 강성이 변하면서 사용자에게 근감각에 해당하는 햅틱피드백을 제공한다(S154).

미세돌기(102) 간의 간격변화에 의한 피부감각의 햅틱피드백의 제공단계(S152)를 설명하면 다음과 같다. 간격조절부(110)가 돌기부(100)의 양단에 구비된 경우, 제1전기인가부에 의하여 소정의 열이 발생하면 형상기억합금으로 된 간격조절부(110a)가 수축한다. 간격조절부(110a)의 수축에 의하여 돌기부(100)는 신장되므로 미세돌기(102)간의 간격이 간격조절부(110a)의 수축정도에 따라 넓어지고, 미세돌기(102) 간의 간격은 제1전기인가부의 전기인가정도에 따라 달라진다. 미세돌기(102) 간의 간격이 변하면 미세진동의 차이가 발생되므로 사용자는 피부감각의 햅틱피드백을 제공받을 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 간격조절부(110b)가 돌기부(100)의 하부면에 구비된 경우, 제1전기인가부의 전기인가에 의하여 유전성 탄성체가 두께방향으로 전기적 압력을 받아 상대적으로 평면방향으로 길이가 신장된다. 간격조절부(110b)의 상부면에 부착된 돌기부(100)는 간격조절부(110b)가 늘어난 만큼 늘어난다. 따라서 돌기부(100)의 미세돌기(102) 간의 간격도 넓어져 사용자에게 피부감각을 제공한다. 미세돌기(102) 간의 간격은 유전성 탄성체에 가해지는 전기적 압력의 정도가 달라진다. 따라서, 유전성 탄성체에 전기를 인가하는 제2전기인가부를 제어함으로써 조절가능하다.

돌기부(100)의 양단 또는 하부에 구비되는 간격조절부(110)에 인가되던 제1전기인가부의 전기가 끊기면, 간격조절부(110)는 다시 본래의 상태로 복원된다. 따라서, 미세돌기(102) 간의 간격도 본래의 상태로 복원된다(S162).

이하에서는, 근감각수단(40)의 강성이 변화하면서 근감각에 해당하는 햅틱피 드백을 제공하는 단계(S154)와 유변유체의 점성복원단계(S164)에 대하여 앞서 언급한 햅틱피드백 제공장치의 실시예 별로 설명한다.

①제1실시예에 따른 근감각수단의 경우

근감각수단이 복수개의 유체관으로 구성된 경우에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 피부감각수단(30)의 하부에 구비된 다수개의 유체관(210)은 전기가 인가되지 않았기 때문에 유변유체(212)의 점성이 매우 낮아 유연한 상태로서 눌려지게 된다.

그 후, 앞서 언급된 바와 같이 제어신호가 인가되어(S130), 제어신호에 기초하여 제2전기인가부로 전기가 인가되면서 유변유체(212)에 전기장 또는 자기장이 형성되어 유변유체(212)의 점성이 증가한다(S144).

이때, 제어수단(20)의 제2전기인가부의 제어는 위치감지수단(10)의 좌표 데이터에 기초하므로 제어신호는, 좌표 데이터 또는 궤적 데이터에 기초하여 눌려진 위치나 영역에 해당하는 유체관(210)에 전기장 또는 자기장이 인가되도록 소정의 정보를 담고 있다. 즉, 눌려진 위치가 한점일 때는 하나의 유체관(210)에 포함된 유변유체(212)만 점성이 증가되도록 제어신호가 인가되고, 눌려진 영역이 소정의 면적(손가락 면적 정도)을 가질 경우 복수개의 유체관(210)에 포함된 유변유체(212)의 점성이 증가되도록 제어신호가 인가된다.

유체관(210)에 포함된 유변유체(212)의 점성이 증가됨에 따라 유체관(210)은 점점 딱딱해져, 강성이 증가된다. 이러한 상태의 유체관(210)을 누르면 사용자는 유체관(210)을 누를 때 눌리는 정도가 달라짐을 느끼게 된다.

그 다음으로, 제2전기인가부의 전기인가가 중단되면, 전기장 또는 자기장이 형성되지 않기 때문에 고점성상태의 유변유체(212)의 점성은 감소하여 본래의 상태로 복원된다(S164). 즉, 유체관(210)은 다시 부드러운 느낌의 눌림을 제공한다.

②제2실시예에 따른 근감각수단의 경우

근감각수단(40)이 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 버튼부(300)로 구성된 경우를 살펴보면 다음과 같다. 각각의 버튼부(300)에 제2전기인가부에 의한 전기인가가 없는 경우, 사용자가 손가락(1)을 사용하여 버튼부(300)의 최상부 면인 누름판(310)을 누르면, 누름판(310)과 축(312)에 의하여 연결된 탄성체(314), 즉 스프링이 압축되면서 누름판(310)은 부드럽게 눌리게 된다. 이때, 유변유체(330)는 저점성상태이므로 스프링의 압축을 크게 방해하지 않는다.

그 후, 제어신호가 제2전기인가부로 인가되고(S130), 제2전기인가부의 제어신호에 기초한 전기인가로, 유변유체(330)에 전기장 또는 자기장이 형성되면 유변유체(330)의 점성이 증가된다(S144).

고점성상태의 유변유체(330)는 유변유체(330)에 내재된 탄성체(314), 즉 스프링의 압축을 방해한다. 즉, 점성이 증가된 유변유체(330)에 의하여 탄성체(314)의 탄성계수가 증가되는 효과가 나타난다. 따라서, 사용자는 버튼부(300)를 누름에 있어서 종전보다 더 큰 힘을 들여야만 종전과 동일한 변위만큼 버튼부를 누를 수 있다. 즉, 사용자의 눌림에 대하여 버튼부(300)는 종전과는 다른 강성을 지니게 된다. 이러한 증가된 강성은 사용자에게 근감각에 해당하는 햅틱피드백을 제공한다.

이때, 제어수단(20)의 전기제어는 위치감지수단(10)의 좌표 데이터에 기초하 므로 제어신호는, 획득된 좌표 데이터에 기초하여 눌려진 위치나 영역에 해당하는 버튼부(300)에 전기장 또는 자기장이 인가되도록 소정의 정보를 담고 있다. 즉, 눌려진 위치가 한점일 때는 하나의 버튼부(300)에 포함된 유변유체(330)만 점성이 증가되도록 제어신호가 인가되고, 눌려진 영역이 소정의 면적(손가락 면적 정도)을 가질 경우 복수개의 버튼부(300)에 포함된 유변유체(330)의 점성이 증가되도록 제어신호가 인가된다.

그 다음으로, 제2전기인가부의 전기인가가 중단되면, 전기장 또는 자기장이 형성되지 않기 때문에 고점성상태의 유변유체(330)의 점성은 감소하여 본래의 상태로 복원된다(S164). 따라서, 버튼부(300)의 누름판(310)은 다시 부드럽게 눌린다.

③제3실시예에 따른 근감각수단의 경우

근감각수단(40)이 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 챔버부(400)로 구성된 경우를 살펴보면 다음과 같다. 각각의 챔버부(400)에 대한 제2전기인가부에 의한 전기인가가 없는 경우, 사용자가 손가락(1)을 사용하여 햅틱피드백 제공장치를 누르면 유변유체(420)는 액체와 같은 상태이므로 챔버부(400)가 부드럽게 눌린다. 도 14a는 내부에 자기유변유체(420a)가 포함된 경우, 도 14b는 내부에 전기유변유체(420b)가 포함된 경우의 챔버부 단면도이다.

손가락(1)이 촉감부(410)의 상면을 누르면, 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 촉감부(410)의 상면 두께가 얇기 때문에 누르는 힘에 쉽게 변형된다. 이에 따라 촉감부(410)의 내부의 공간이 줄어들면서 유변유체(420)의 내압이 상승한다. 이때 비압축성인 유변유체(420)는 좁은 유동홀(434)을 통해 빠져나가게 된다. 그리고 유동홀(434)을 빠져나간 유변유체(420)는 수용막(450)을 팽창시키면서 수용홀(465)의 공간을 차지하게 된다.

그리고, 촉감부(410)에서 손가락(1)을 뗀 경우, 촉감부(410)의 탄력적 복원력과 수용막(450)의 탄력적 복원력에 의하여 수용홀(465) 내의 유변유체(420)는 다시 유동홀(434)을 지나 촉감부(410) 내부로 복귀하게 된다.

그 후, 앞서 언급된 바와 같이 제어신호가 제2전기인가부로 인가되고(S130), 제어신호에 기초한 제2전기인가부의 전기인가에 의하여 유동홀(434) 주변에 전기장 또는 자기장이 강하게 형성된다. 따라서, 유동홀(434) 주변의 유변유체(420)는 전기장 또는 자기장에 의하여 점성의 증가가 뚜렷하게 나타난다(S144). 즉, 전기장 또는 자기장이 안가되었을 때, 촉감부(410) 내부의 유변유체(420)의 점성도가 다소 증가하지만, 유동홀(434) 내의 유변유체(420)가 강한 전기장 또는 자기장에 의하여 점성이 크게 증가한다. 따라서, 유동홀(434) 내의 유변유체(420)는 고점성으로 인하여 유동저항이 증가하거나 심지어 딱딱해져 유동이 막힐 수 있다. 전극(442)이나 코일(432)에 인가되는 전압이나 전류를 적절히 제어하면 유동홀(434) 내의 유동저항을 비례적(또는 선형적)으로 제어할 수 있다.

유동홀(434)을 통과하던 유변유체(420)의 유동저항의 증가로 인하여, 챔버부(400)를 누르던 사용자는 부드럽게 눌리던 종전과는 달리 딱딱하게 눌리는 느낌을 인지함으로써, 사용자는 근감각에 해당하는 햅틱피드백을 제공받는다(S154).

그 다음으로, 제2전기인가부의 전기인가가 중단되면, 전기장 또는 자기장이 형성되지 않기 때문에 고점성상태의 유변유체(420)의 점성은 감소하여 본래의 상태로 복원된다(S164). 특히, 유동홀(434)을 막고 있었던 유변유체(420)의 유동성이 증가하기 때문에 촉감부(410)에서 손가락(1)을 뗀 경우, 촉감부(410)의 탄력적 복원력과 수용막(450)의 탄력적 복원력에 의하여 수용홀(465) 내의 유변유체(420)는 다시 유동홀(434)을 지나 촉감부(410) 내부로 복귀하게 된다.

(제2실시예-작동유체 또는 파라핀을 사용하는 경우)

도 15는 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제어방법에 대한 흐름도로서, 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)를 사용하여 근감각수단(40)의 강성을 변화시키는 경우에 대한 것이다.

도 16a와 도 16b는 파라핀(520a)이 포함된 케이스부(500a)를 손가락(1)이 누르는 경우로서,파라핀(520a)에 열이 공급되지 않을 때와 열이 공급되는 경우의 단면도이고, 도 17a와 도 17b는 작동유체(520b)가 포함된 케이스부(500b)를 손가락(1)이 누르는 경우로서, 작동유체(520b)에 열이 공급되지 않을 때와 열이 공급되는 경우의 단면도이다. 도 16a 내지 도 17b에서는 설명의 편의를 도모하기 위하여 피부감각수단(30)과 위치감지수단(10)은 생략하였다.

먼저, 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)에 열이 공급되지 않는 상태를 설명한다.

파라핀(520a)을 포함한 케이스부(500a)에 열이 공급되지 않으면, 도 16a에 도시된 바와 같이, 손가락(1)이 케이스부(500a)의 상면을 누르더라도 열공급을 받 지 못한 파라핀(520a)은 고체상태이므로 쉽게 눌리지 않는다.

작동유체(520b)는 열의 공급이 없다면 액상으로 존재하다가 소정의 열이 공급되면 기화되는 특성을 갖는다. 이러한 작동유체(520b)는 변화속도가 빠르고 비압축성이라는 특성을 갖는다. 따라서, 열의 공급이 없는 상태에서 작동유체(520b)를 포함한 케이스부(500b)를 누르면 도 17a에 도시된 바와 같이, 쉽게 변형된다. 케이스부(500b)의 눌려짐에 의하여 케이스부(500b) 내부에 포함된 작동유체(520b)는 가압되고, 도 17a에 도시된 바와 같이, 작동유체(520b)의 하부에 구비된 탄력막(530)이 하부로 팽창(즉, 늘어남)하게 된다. 이는 작동유체(520b)가 비압축성의 성질을 갖기 때문이다..

이 후, 히터부(570)에 의하여 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)에 열이 공급된 경우를 설명한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 위치감지수단(10)이 사용자의 접촉위치를 감지하여 접촉 위치 데이터 또는 궤적 데이터 등의 감지신호를 출력하는 단계(S210), 제어수단(20)이 감지신호에 기초하여 제1전기인가부와 제2전기인가부를 선정하는 단계(S220), 선정된 제1전기인가부와 제2전기인가부로 제어신호를 인가하는 단계(S230)는 앞서 설명한 제어방법의 제1실시예와 동일하므로 앞서 기재한 내용으로 갈음한다. 또한, 피부감각수단(30)의 간격조절부(110)의 길이변화(S242)에 따른 미세돌기(102)간의 간격변화단계(S252)와 미세돌기(102)간의 간격복원단계(S262)는 앞서 설명한 바와 동일한 바 앞서 기재한 내용으로 갈음한다.

이하에서는 파라핀(520a) 또는 작동유체(520b)의 상변화를 이용하여 근감각 수단(40)의 강성변화를 유도하는 제어방법을 중심으로 설명한다.

케이스부(500)의 내부에 파라핀(520a)이 포함된 경우, 제어수단(20)의 제어신호에 기초하여 제2전기인가부가 히터부(570)로 전기를 인가하면, 히터부(570)에서는 소정의 열이 발생한다. 따라서, 파라핀(520a)에 열이 가해지므로 파라핀(520a)은 고체에서 액체로의 상변화가 일어난다(S244). 즉, 파라핀(520a)이 상변화되면서 도 16b에 도시된 바와 같이, 쉽게 눌린다. 케이스부의 상면에 접촉한 손가락(1)은 부드럽게 눌리는 케이스부(500a)의 강성을 인지함으로서 근감각에 해당하는 햅틱피드백을 느낀다.

파라핀(520a)에 공급하는 열을 적게 하면서도 케이스부(500a)의 변화를 효과적으로 유도하기 위하여, 천공된 영역(545)을 구비하는 제한판(540)과 수용홀(555)을 구비한 하부지지판(550)을 적절히 활용할 수 있다. 즉, 천공된 영역(545)과 수용홀(555)의 직경이 크다면 액체의 상태로 상변화된 파라핀(520a)이 눌리면서 늘어난 탄력막(530)을 충분히 수용할 수 있기 때문에 사용자는 더욱 부드러운 느낌의 근감각 햅틱피드백을 인식할 수 있다. 반면에 천공된 영역(545)과 수용홀(555)의 직경이 작다면 사용자가 케이스부(500)의 상면을 조금만 누르더라도, 천공된 영역(545)과 수용홀(555)의 공간을 금방 차지하기 때문에 탄력있는 느낌의 근감각 햅틱피드백을 인식할 수 있다.

그 후, 히터부(570)에 의한 열의 공급이 중단되면, 파라핀(520a)은 액체에서 본래의 고체 상태로 역으로 상변화가 일어나면서, 케이스부(500a)는 본래의 형태로 복원된다(S264).

이하, 케이스부(500b)의 내부에 작동유체(520b)가 포함된 경우를 설명한다. 제어수단(20)의 제어신호에 기초하여 제2전기인가부가 히터부(570)로 전기를 인가하면, 히터부(570)에서는 소정의 열이 발생한다. 따라서, 작동유체(520b)에 열이 가해지므로 작동유체(520b)는 액체에서 기체로의 상변화가 일어나면서 부피가 증가한다(S244).

이 때, 사용자가 손가락(1)으로 케이스부(500b)의 상면을 누르면, 도 17b에 도시된 바와 같이, 작동유체(520b)의 부피증가에 따라 케이스부(500b)의 압력이 증가하여 작동유체(520b)의 하부에 구비되는 탄력막(530)이 팽창하고 케이스부(500b)의 상면도 팽창한다. 팽창에 의하여 케이스부(500b)의 강성은 증가되고, 사용자는 손가락(1)을 통하여 딱딱해진 근감각의 햅틱피드백을 제공받는다(S254).

이러한 작동유체(520b)는 공급되는 열에 비례하여 작동유체(520b)의 기화 정도가 증가하므로 부피증가율도 커지게 된다. 따라서 히터부(570)를 적절히 제어함으로써 작동유체(520b)의 부피증가를 비례적으로 제어가능하다.

또한, 작동유체(520b)에 공급하는 열을 적게 하면서도 케이스부(500b)의 강성변화를 효율적으로 제어하기 위하여는 천공된 영역(545)을 구비하는 제한판(540)과 수용홀(555)에 형성된 하부지지판(550)을 적절히 활용할 수 있다. 즉, 제한판(540)에 형성된 천공된 영역(545)의 직경과 하부지지판(550)의 수용홀(555)을 크게 구성한다면, 기체로 상변화된 작동유체(520b)와 그에 의하여 늘어난 탄력막(530)을 충분히 수용할 수 있기 때문에 케이스부(500b)의 상면의 팽창은 작게 나 타날 수 있다. 그러나 제한판(540)에 형성된 천공된 영역(545)의 직경과 하부지지판(550)의 수용홀(555)을 상대적으로 작게 구성하여 국소적으로 팽창이 이루어지게 한다면, 기체로 상변화된 작동유체(520b)와 그에 의하여 늘어난 탄력막(530)이 수용홀(555)을 모두 차지하고, 심지어 케이스부(500b)의 상면이 볼록하게 팽창하는 등, 팽창이 두드러지게 나타난다. 따라서 케이스부(500b)의 상면에 접한 손가락(1)은 딱딱한 돌을 누르는 것과 같은 느낌을 갖게 된다. 이러한 방식으로 케이스부(500b)의 상면에 접한 손가락(1)으로 다양한 근감각이 발생된다(S254).

그 후, 히터부(570)에 의한 열의 공급이 중단되면, 작동유체(520b)는 기체에서 본래의 액체 상태로 역으로 상변화가 일어나면서, 케이스부(500b)는 본래의 형태로 복원된다(S264).

<변형예>

본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 18에 도시된 바와 같이, 다수개의 돌기부(100)의 하부에는 돌기부(100)와 격자로 구비되는 수직조절부(190)가 더 포함될 수 있다. 수직조절부(190)는 돌기부(100)의 길이변화 방향과 수직인 방향으로 상기 미세돌기(102) 간의 간격을 변화시킨다. 즉, 돌기부(100)와 수직으로 구비되는 수직조절부(190)의 길이가 늘어나면, 돌기부(100)의 하부와 수직조절부(190)의 상부에는 마찰이 일어난다. 이러한 마찰에 의하여 돌기부(100)에 형성된 미세돌기(102)가 수직조절부(190)의 길이변화방향으로 이동하게 된다. 이 때, 수직조절부(190)의 구성은 간격조절부(110)가 양단에 구비된 돌기부(100)의 구성과 동일하게 구성할 수 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정이나 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변형이나 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.

도 1은 휴대폰에 장착되어 햅틱피드백 제공하는 종래의 실시예,

도 2는 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 개략적인 구성 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제1실시예에 따른 분해사시도,

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 피부감각수단의 실시예,

도 5a와 도 5b는 도 3의 근감각수단중 유체관의 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제2실시예에 따른 분해사시도,

도 7a 및 도 7b는 도 6의 근감각수단중 버튼부의 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제3실시예에 따른 분해사시도,

도 9a 와 도 9b는 도 8의 근감각수단중 챔버부의 사시도,

도 10a는 도 9a의 A-A선에 따른 단면도,

도 10b는 도 9b의 B-B선에 따른 단면도,

도 11은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제4실시예에 따른 분해사시도,

도 12는 도 11의 근감각수단중 케이스부의 사시도,

도 13은 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제어방법의 제1실시예에 따른 흐름도,

도 14a와 도 14b는 도 9a와 도 9b에 사용자의 손가락에 의한 누름이 제공될 때의 단면도,

도 15는 본 발명에 따른 햅틱피드백 제공장치의 제어방법의 제2실시예에 따른 흐름도,

도 16a와 도 16b는 도 12의 케이스부에 파라핀이 포함된 경우로서, 사용자의 손가락에 의한 누름이 제공되기 전후의 단면도,

도 17a와 도 17b는 도 12의 케이스부에 작동우체가 포함된 경우로서, 사용자의 손가락에 의한 누름이 제공되기 전후의 단면도,

도 18은 본 발명에 따른 피부감각수단의 또 다른 실시예로서, 수직조절부가 구비된 경우의 분해사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 손가락 5: 휴대폰

10: 위치감지수단 20: 제어수단

30: 피부감각수단 40: 근감각수단

100: 돌기부 102: 미세돌기

110, 110a, 110b; 간격조절부 112: 전기활성 폴리머

114, 340, 442: 전극 190: 수직조절부

210 210a, 210b: 유체관 212, 320, 420: 유변유체

212a, 320b, 420a: 자기유변유체

212b, 320a, 420b: 전기유변유체

300: 버튼부 310: 누름판

312: 축 314: 탄성체

320: 케이스 350, 423; 코일

400: 챔버부 410, 510: 촉감부

430: 지지부 434: 유동홀

436: 보빈 450: 수용막

460: 하부지지판 465: 수용홀

500: 케이스부 520: 작동유체 또는 파라핀

520a: 파라핀 520b: 작동유체

530: 탄력막 540: 제한판

545: 천공된 영역 550: 하부지지판

555: 수용홀

Claims

복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부;와 상기 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부;와 상기 간격조절부로 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

내부에 유변유체가 충진된 유연한 재질의 유체관;과 상기 유체관으로 전기를 인가하여 상기 유체관의 강도를 변화시키는 제2전기인가부;를 포함하고, 상기 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써,

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유변유체는 자기유변유체이고, 그리고,

상기 자기유변유체에 자기장을 인가하기 위하여 상기 유체관 주위에는 코일이 권취된 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유변유체는 전기유변유체이고, 그리고,

상기 전기유변유체의 일측에는 상기 전기유변유체와 전기적으로 연결된 전극이 구비된 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부와; 상기 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부와; 상기 간격조절부에 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

케이스, 상기 케이스의 내부에 포함되는 유변유체와, 상기 유변유체에 내재되어 상하이동하는 탄성체가 하부에 구비된 누름판을 포함하는 버튼부;와 상기 버튼부로 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 상기 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써,

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 4 항에 있어서,

상기 유변유체는 자기유변유체이고, 그리고

상기 버튼부에는 상기 제2전기인가부로부터 전기를 인가받는 권취된 코일이 포함된 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 4 항에 있어서,

상기 유변유체는 전기유변유체이고, 그리고

상기 버튼부에는 상기 제2전기인가부로부터 전기를 인가받고, 상기 전기유변유체에 전기적으로 연결된 전극이 포함된 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부와; 상기 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부와; 상기 간격조절부에 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

내부에 유변유체가 충진되고 일면이 유연한 재질인 촉감부와, 상기 촉감부의 하부에 구비되고 상기 유변유체가 드나들수 있는 유동홀이 형성된 지지부와, 상기 유동홀을 지난 상기 유변유체를 수용하는 수용막을 포함하는 챔버부;와 상기 챔버부에 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 상기 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써,

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 7 항에 있어서,

상기 유변유체는 자기유변유체이고, 그리고

상기 챔버부는 중심부분이 관통된 보빈의 주위에 권취되어 상기 유동홀에 자기장을 형성하는 권취된 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 7 항에 있어서,

상기 유변유체는 전기유변유체이고, 그리고

상기 챔버부는 양의 전극과 음의 전극이 상기 유동홀에서 소정의 간격 이격되어 서로 교차되도록 구비되어, 상기 유동홀에 전기장을 형성하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 7 항에 있어서,

상기 수용막은 상기 유변유체에 의하여 늘어나거나 복원될 수 있도록 탄력성이 있는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
복수개의 미세돌기가 형성되어 있는 돌기부와; 상기 미세돌기간의 간격을 변화시키는 간격조절부와; 상기 간격조절부에 전기를 인가하는 제1전기인가부;를 포함하는 피부감각수단;

내부에 작동유체 또는 파라핀이 충진되고, 상기 작동유체 또는 상기 파라핀에 열을 공급하는 히터부와 상기 히터부에 의하여 상변화된 작동유체 또는 상기 파 라핀을 수용하는 탄력막을 포함하는 케이스부;와 상기 히터부에 전기를 인가하는 제2전기인가부;를 포함하고, 상기 피부감각수단의 하부에 구비되는 근감각수단; 및

상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부를 제어하는 제어수단;을 포함함으로써,

사용자에게 근감각과 피부감각 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 11 항에 있어서,

상기 케이스부는 상기 탄력막이 형성된 부분이 개방된 형상이고,

상기 개방된 면에는 상기 탄력막을 수용할 수 있는 수용영역이 형성된 하부지지판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 11 항에 있어서,

상기 케이스부와 상기 탄력막은,

상기 작동유체 또는 상기 파라핀을 상기 히터부에 의하여 상변화되기 전의 위치로 복원시키는 복원력을 갖는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 간격조절부는 상기 돌기부의 양단 중 적어도 어느 일단에 구비되는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 14 항에 있어서,

상기 돌기부의 하부에는,

상기 돌기부와 격자로 구비되어 상기 돌기부의 길이방향과 수직인 방향으로 상기 미세돌기 간의 간격을 변화시키는 수직조절부;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 간격조절부는 상기 돌기부의 하부에 부착되어 상기 다수개의 미세돌기 간의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 돌기부는 신축성 있는 재질인 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 1 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 피부감각수단과 상기 근감각수단 사이에, 상기 사용자의 접촉위치를 감지하여 감지신호를 출력하는 위치감지수단;이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
제 18 항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 감지신호에 기초하여 상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부를 제어하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공장치.
위치감지수단이 사용자의 접촉을 감지하여 감지신호를 제어수단으로 출력하는 단계;

상기 감지신호에 기초하여 제어수단이 전기를 인가할 제1전기인가부와 제2전기인가부를 선정하는 단계;

상기 제어수단이 선정된 상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부에 제어신호를 인가하는 단계;

상기 제어신호를 인가받은 제1전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 간격조절부의 길이가 변하고, 상기 제어신호를 인가받은 상기 제2전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 유변유체의 점성이 변하는 단계; 및

상기 간격조절부의 길이변화에 따라 미세돌기간의 간격이 변화되어 상기 사용자에게 피부감각의 햅틱피드백이 제공되고, 상기 유변유체의 점성변화에 기초한 상기 근감각수단의 강성변화에 기초하여 상기 사용자에게 근감각의 햅틱피드백이 제공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 20 항에 있어서,

상기 미세돌기 간의 간격이 본래의 간격상태로 복원되고, 상기 유변유체의 점성이 본래의 점성상태로 복원되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
위치감지수단이 사용자의 접촉을 감지하여 감지신호를 제어수단으로 출력하는 단계;

상기 감지신호에 기초하여 제어수단이 전기를 인가할 제1전기인가부와 제2전기인가부를 선정하는 단계;

상기 제어수단이 선정된 상기 제1전기인가부와 상기 제2전기인가부에 제어신호를 인가하는 단계;

상기 제어신호를 인가받은 제1전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 간격조절부의 길이가 변하고, 상기 제어신호를 인가받은 상기 제2전기인가부로부터 인가된 전기에 기초하여 작동유체 또는 파라핀의 상변화가 유도되는 단계; 및

상기 간격조절부의 길이변화에 따라 미세돌기간의 간격이 변화되어 상기 사용자에게 피부감각의 햅틱피드백이 제공되고, 상기 작동유체의 상변화 또는 상기 파라핀의 상변화에 기초한 상기 근감각수단의 강성변화로서 근감각의 햅틱피드백이 제공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 22 항에 있어서,

상기 근감각의 햅틱피드백 제공단계에서, 상기 작동유체의 상변화는 액체에서 기체로의 상변화인 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 22 항에 있어서,

상기 근감각의 햅틱피드백 제공단계에서, 상기 파라핀의 상변화는 고체에서 액체로의 상변화인 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 22 항에 있어서,

상기 미세돌기 간의 간격이 본래의 간격상태로 복원되고, 상기 작동유체 또는 상기 파라핀의 상이 복원되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 20 항 또는 제 22 항에 있어서,

상기 감지신호는 접촉위치의 좌표 데이터 및 접촉의 궤적 데이터중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.
제 20 항 또는 제 22 항에 있어서,

상기 제어수단의 제1전기인가부로의 제어신호 인가와 상기 제2전기인가부로의 제어신호 인가는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 햅틱피드백 제공방법.