KR20110036142A - Apparatus utilizing electromagnetic induction based on reaction upon external force for providing passive haptic feedback, module providing passive haptic feedback using the same, portable unit using the same and control method therewith - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치, 이를 이용한 햅틱제공모듈, 이를 이용한 휴대단말기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누름판과 연결된 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 발생한 제 2 자력발생수단 내의 전기적 신호를 이용하여 외력의 세기를 감지할 수 있게 됨으로써 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있고, 햅틱제공장치의 저전력 소모를 구현할 수 있으며, 햅틱제공장치의 구성이 단순화됨에 따라 소형화에 기여할 수 있고, 제작이 용이한 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치, 이를 이용한 햅틱제공모듈, 이를 이용한 휴대단말기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an external force-responsive haptic providing device using an electromagnetic induction phenomenon, a haptic providing module using the same, a portable terminal using the same, and a control method thereof, and more particularly, electromagnetic according to the reciprocation of the first magnetic force generating means connected to the pressing plate. It is possible to detect the strength of the external force by using the electrical signal in the second magnetic force generating means generated by the induction phenomenon, to provide the user with haptic feedback corresponding to the strength of the external force, and to realize low power consumption of the haptic providing device. The present invention relates to an external force response haptic providing device using electromagnetic induction phenomena that can be easily miniaturized by simplifying the configuration of the haptic providing device, a haptic providing module using the same, a portable terminal using the same, and a control method thereof. .
근래에는 휴대단말기의 터치스크린에 햅틱 피드백을 제공하기 위해 소형의 햅틱제공장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 손가락 끝으로 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. 이러한 햅틱 피드백을 구현하기 위해 지금까지는 모터와 링크 메커니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다. 그러나 이러한 기계적인 햅틱제공장치는 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다. Recently, in order to provide haptic feedback to a touch screen of a mobile terminal, development of a small haptic providing device has been actively made. Here, haptic is a tactile sensation that can be felt at the tip of a human finger when touching an object. Tactile feedback, which is felt when the skin touches the surface of the object, and muscles, which are felt when the movement of joints and muscles is disturbed. This concept encompasses kinesthetic force feedback. To implement such haptic feedback, mechatronics equipment using a motor and a link mechanism has been used. However, such a mechanical haptic providing device is expensive, has a complicated link structure, is difficult to miniaturize, and it is difficult to realize a quick response speed due to inertia.
이를 극복하기 위해 유변유체 또는 전자석 등을 이용한 햅틱제공장치가 개발되었다. 그러나 이러한 유변유체 또는 전자석 등을 이용한 햅틱제공장치는 사용자에게 단순히 설정된 일방향 진동 또는 강성을 제공하기 때문에 다양한 햅틱 피드백의 제공이 불가능하였다. 이를 보완한 것이 햅틱제공장치에 별도의 힘센서를 구비함으로써 사용자는 가해진 외력에 기초한 다양한 햅틱 피드백을 제공받을 수 있었다. 하지만, 별도의 힘센서의 구비는 별도의 전력을 필요로 하고 배선이 복잡해지며 소형화 추세에 반하는 문제점이 있었다. 이러한 당면한 문제점에도 불구하고 저전력으로 구동되고 간단한 구성을 통해 소형화에 부응가능한 햅틱제공장치의 개발은 요원한 실정이다.In order to overcome this problem, a haptic providing device using a rheological fluid or an electromagnet is developed. However, since the haptic providing device using such a rheological fluid or an electromagnet provides a unidirectional vibration or rigidity to a user, it is impossible to provide various haptic feedback. Complementing this by providing a separate force sensor in the haptic providing device was able to receive a variety of haptic feedback based on the external force applied. However, the provision of a separate force sensor requires a separate power, the wiring is complicated and there was a problem contrary to the miniaturization trend. In spite of these problems, the development of a haptic providing device that can be driven at low power and can be miniaturized through a simple configuration is difficult.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 누름판과 연결된 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 발생한 제 2 자력발생수단 내의 전기적 신호를 이용하여 외력의 세기를 측정할 수 있게 됨으로써 측정된 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치, 이를 이용한 햅틱제공모듈, 이를 이용한 휴대단말기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above problems, and measures the intensity of the external force using an electrical signal in the second magnetic force generating means generated by the electromagnetic induction phenomenon caused by the reciprocation of the first magnetic force generating means connected to the pressing plate. It is possible to provide a haptic feedback device using an electromagnetic induction phenomenon that can provide haptic feedback to the user corresponding to the measured external force strength, a haptic providing module using the same, a mobile terminal using the same and a control method thereof There is.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제 2 자력발생수단이 힘센서의 역할과 진동 및 강성 햅틱 피드백의 구동부 역할을 겸함으로써 본 발명에 따른 햅틱제공장치의 구성이 단순화됨에 따라 소형화에 기여할 수 있고 제작이 용이한 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치, 이를 이용한 햅틱제공모듈, 이를 이용한 휴대단말기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.Further, another object of the present invention is that the second magnetic force generating means acts as a force sensor and a driving part of vibration and rigid haptic feedback, thereby contributing to miniaturization and manufacturing as the configuration of the haptic providing apparatus according to the present invention is simplified. An external force-responsive haptic providing device using this easy electromagnetic induction phenomenon, a haptic providing module using the same, a portable terminal using the same and a control method thereof.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제 1, 제 2 자력발생수단에 인가되는 전원의 제어를 통해 사용자에게 다양한 진동 또는 강성 햅틱 피드백을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 버튼 클릭감을 구현할 수 있는 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치, 이를 이용한 햅틱제공모듈, 이를 이용한 휴대단말기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a variety of vibration or stiff haptic feedback to the user through the control of the power applied to the first and second magnetic force generating means as well as the electromagnetic induction that can implement a button click feeling An external force-responsive haptic providing apparatus, a haptic providing module using the same, a portable terminal using the same, and a control method thereof are provided.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 명확해질 것이 다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become apparent from the following detailed description and the preferred embodiments described in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은, 외관을 형성하고 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 하우징의 상부에 구비되고, 외력이 작용하는 누름판; 누름판의 하부와 연결되어, 외력의 세기에 따라 하우징 내에서 일방향으로 왕복하며 자력을 발생하는 제 1 자력발생수단; 누름판 및 제 1 자력발생수단 사이에 구비되어, 누름판에 탄성력을 제공하는 탄성제공수단; 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 생성하고, 제 1 자력발생수단과 인력 또는 척력이 작용할 수 있도록 하우징 내부에 구비되어 자력을 발생하는 제 2 자력발생수단; 제 2 자력발생수단과 연결되어, 생성된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정하는 측정수단; 및 측정수단, 제 1 및 제 2 자력발생수단과 연결되어, 제 1, 제 2 자력발생수단에 제공되는 전원을 제어하는 제어수단;을 포함하여, 제어수단이 외력의 세기에 기초하여 제 1, 제 2 자력발생수단 간에 작용하는 인력 또는 척력을 조절함으로써 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치인 것을 특징으로 한다.Means for achieving the object of the present invention, the housing is formed in the appearance and provided with a receiving space therein; A pressing plate provided at an upper portion of the housing and acting on an external force; First magnetic force generating means connected to the lower part of the pressing plate and reciprocating in one direction in the housing according to the strength of the external force and generating magnetic force; Elastic providing means provided between the pressing plate and the first magnetic force generating means to provide an elastic force to the pressing plate; Second magnetic force generating means for generating an electrical signal by an electromagnetic induction phenomenon according to the reciprocation of the first magnetic force generating means and being provided inside the housing so that the first magnetic force generating means and the attraction force or the repulsive force act; Measuring means connected to the second magnetic force generating means and receiving the generated electrical signal to measure the strength of the external force; And control means connected to the measuring means and the first and second magnetic force generating means to control the power supplied to the first and second magnetic force generating means, the control means being based on the strength of the external force. It is characterized in that the external force response haptic providing device using the electromagnetic induction phenomenon to provide a haptic feedback to the user by adjusting the attraction force or repulsive force acting between the second magnetic force generating means.
또한, 제 1 자력발생수단은 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 한다.In addition, the first magnetic force generating means is characterized in that the permanent magnet or electromagnet.
또한, 탄성제공수단은 연질의 탄성을 갖는 고무막, 합성수지막 또는 나선형 구조의 판스프링인 것을 특징으로 한다.In addition, the elasticity providing means is characterized in that the rubber spring, a synthetic resin film or a spiral spring having a soft elasticity.
또한, 제 2 자력발생수단은 제 1 자력발생수단이 제 2 자력발생수단의 중심영역에 삽출 가능하도록 하우징의 내측면을 따라 형성된 코일로 이루어진 것을 특 징으로 한다.In addition, the second magnetic force generating means is characterized by consisting of a coil formed along the inner surface of the housing so that the first magnetic force generating means can be inserted into the central region of the second magnetic force generating means.
또한, 제 2 자력발생수단의 코일은, 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 발생하는 외력감지용 코일; 및 제 1 자력발생수단과 인력 또는 척력이 작용할 수 있도록 자력을 발생하는 자력발생용 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the coil of the second magnetic force generating means, the external force sensing coil for generating an electrical signal by the electromagnetic induction phenomenon according to the reciprocation of the first magnetic force generating means; And a magnetic force generating coil for generating magnetic force so that the first magnetic force generating means and the attraction force or the repulsive force can act.
또한, 제어수단은, 사용자에게 진동 햅틱 피드백을 제공하기 위해, 제 1, 제 2 자력발생수단 중 하나에 직류전원을 일정하게 인가하고 나머지 하나에 주기를 갖는 펄스 전원을 인가하여 제 1, 제 2 자력발생수단 간에 인력 또는 척력이 작용하도록 함으로써 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the control means, in order to provide a vibration haptic feedback to the user, by applying a constant DC power to one of the first, second magnetic force generating means and a pulse power having a period to the other, the first, second It is characterized in that the vibration is generated by the attraction or repulsive force between the magnetic force generating means.
또한, 제어수단은, 측정된 외력의 세기에 따라 제 1 및 제 2 자력발생수단에 제공되는 전원을 독립적으로 제어하여 외력에 대한 저항력인 강성을 구현하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control means, by independently controlling the power supplied to the first and second magnetic force generating means in accordance with the measured strength of the external force to implement a rigidity which is a resistance to the external force.
또한, 본 발명을 이용한 장치로, 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치를 복수 개로 배열하여 사용자가 데이터를 입력할 수 있고, 입력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 햅틱제공모듈인 것을 특징으로 한다.In addition, the device using the present invention, by arranging a plurality of external force response haptic providing device using the electromagnetic induction phenomenon, the user can input the data, the haptic providing module that can provide the user with haptic feedback corresponding to the input It is characterized by that.
또한, 햅틱제공모듈은, 외력이 작용하는 복수 개의 누름판; 누름판의 하부와 연결되어, 외력의 세기에 따라 일방향으로 왕복하고 자력을 발생하며 누름판의 개수와 동일한 개수로 구비된 제 1 자력발생수단; 복수 개의 누름판 및 제 1 자력발생수단 사이에 각각 구비되어, 누름판에 탄성력을 제공하는 탄성제공수단; 제 1 자력발생수단 간의 자력의 간섭을 줄이기 위해 제 1 자력발생수단을 각각 수용할 수 있는 수용홈을 형성한 판형상의 세퍼레이터; 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 생성하고, 제 1 자력발생수단과 인력 또는 척력이 작용할 수 있도록 수용홈 내측면에 구비되어 자력을 발생하는 제 2 자력발생수단; 제 2 자력발생수단과 연결되어, 생성된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정하는 측정수단; 및 측정수단, 제 1 및 제 2 자력발생수단과 연결되어, 측정된 외력의 세기에 기초하여 제 1, 제 2 자력발생수단에 제공되는 전원을 제어하는 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the haptic providing module, a plurality of pressing plate that the external force acts; First magnetic force generating means connected to the lower part of the pressing plate and reciprocating in one direction according to the strength of the external force, generating magnetic force, and having the same number as the number of pressing plates; Elastic providing means provided between the plurality of pressing plates and the first magnetic force generating means, respectively, to provide an elastic force to the pressing plate; A plate-shaped separator having receiving grooves for accommodating the first magnetic force generating means, respectively, to reduce the interference of the magnetic force between the first magnetic force generating means; Second magnetic force generating means for generating an electrical signal by electromagnetic induction according to the reciprocation of the first magnetic force generating means, and being provided on the inner side of the receiving groove so that the attraction force or the repulsive force can act on the first magnetic force generating means; Measuring means connected to the second magnetic force generating means and receiving the generated electrical signal to measure the strength of the external force; And control means connected to the measuring means, the first and second magnetic force generating means, and controlling the power supplied to the first and second magnetic force generating means based on the measured intensity of the external force.
또한, 누름판, 제 1 자력발생수단, 탄성제공수단, 수용홈 및 제 2 자력발생수단은 각각 2개 내지 4개로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the pressing plate, the first magnetic force generating means, the elasticity providing means, the receiving groove and the second magnetic force generating means is characterized in that each consisting of two to four.
또한, 본 발명을 이용한 장치로, 햅틱제공모듈을 버튼부로 구비하여, 사용자가 데이터를 입력할 수 있고 입력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 휴대용단말기인 것을 특징으로 한다.In addition, the device using the present invention, characterized in that the portable terminal having a haptic providing module as a button unit, the user can input data and can provide the user with haptic feedback corresponding to the input.
또한, 본 발명을 이용한 장치로, 햅틱제공모듈을 지문이 형성된 손가락 종단과 대응하는 장갑 내부 일측에 각각 구비하여, 사용자가 데이터를 입력할 수 있고, 입력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 장갑형 사용자입력장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the device using the present invention, by providing a haptic providing module to each side of the glove corresponding to the finger-fingered finger end, the user can input data, can provide the user with haptic feedback corresponding to the input Characterized in that the armored user input device.
또한, 본 발명의 다른 카테고리로, 누름판에 외력이 가해져 누름판 및 제 1 자력발생수단이 일방향으로 이동하는 단계; 제 2 자력발생수단이 제 1 자력발생수단의 이동에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 발생하는 단계; 측정수단이 발생된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정하는 단계; 및 제어수단이 측정된 외력의 세기에 기초하여 제 1 자력발생수단 및 제 2 자력발생수단에 제공하는 전원을 독립적으로 제어하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 단계;로 이루어지는 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법인 것을 특징으로 한다.In addition, according to another category of the present invention, an external force is applied to the pressing plate to move the pressing plate and the first magnetic force generating means in one direction; Generating, by the second magnetic force generating means, an electrical signal by an electromagnetic induction phenomenon caused by the movement of the first magnetic force generating means; Measuring the strength of the external force by receiving the electrical signal generated by the measuring means; And independently controlling the power provided to the first magnetic force generating means and the second magnetic force generating means based on the measured intensity of the external force to provide haptic feedback to the user. External force response using the electromagnetic induction phenomenon It is characterized in that the control method of the type haptic providing device.
또한, 햅틱 피드백의 제공 단계는, 사용자에게 진동 햅틱 피드백을 제공하기 위해, 제 1, 제 2 자력발생수단 중 하나에 직류전원을 일정하게 인가하고 나머지 하나에 주기를 갖는 펄스 전원을 인가하여 제 1, 제 2 자력발생수단 간에 인력 또는 척력이 반복 작용하도록 함으로써 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of providing haptic feedback, in order to provide a vibration haptic feedback to the user, by applying a constant DC power to one of the first, second magnetic force generating means and a pulse power having a period to the other one of the first It characterized in that the vibration is generated by the repetitive action of the attraction force or repulsive force between the second magnetic force generating means.
또한, 햅틱 피드백의 제공 단계는, 측정된 외력의 세기에 따라 제 1, 제 2 자력발생수단에 제공되는 전원을 독립적으로 제어하여 외력에 대한 저항력인 강성을 구현하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of providing haptic feedback, characterized in that to independently control the power supplied to the first and second magnetic force generating means according to the measured strength of the external force to implement a rigidity which is a resistance to the external force.
또한, 강성이 구현되는 경우의 저항력은, 탄성제공수단의 탄성력에, 제 1, 제 2 자력발생수단 간의 척력을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the resistance when the rigidity is implemented, characterized in that it further comprises a repulsive force between the first, second magnetic force generating means, the elastic force of the elastic providing means.
또한, 제어수단이 누름판의 초기 위치로의 복원속도를 조절하기 위해, 제 1, 제 2 자력발생수단에 인가되는 전원을 각각 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control means for controlling the power applied to the first and second magnetic force generating means, respectively, in order to adjust the recovery speed to the initial position of the pressing plate; characterized in that it further comprises.
또한, 누름판에 외력이 가해져 누름판 및 제 1 자력발생수단이 소정깊이까지 일방향으로 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 1 단계; 누름판 및 제 1 자력발생수단이 외력에 의해 소정깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 소정깊이에서 작용한 저항력보다 작은 크기로 일정하게 유지되는 제 2 단계; 및 누름판 및 제 1 자력발생수단이 외력에 의해 저항력이 일정하게 유지되는 깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 증대되는 제 3 단계;로 이루어져, 사용자에게 버튼 클릭감의 햅틱을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first step of increasing the resistance while the pressing plate and the pressing plate and the first magnetic force generating means is moved in one direction to a predetermined depth; A second step in which the resistive force is constantly maintained at a size smaller than the resistive force acting at the predetermined depth while the pressing plate and the first magnetic force generating means are moved further in one direction by the external force; And a third step of increasing the resistive force while the pressing plate and the first magnetic force generating means move in one direction more than the depth at which the resistive force is kept constant by an external force, wherein the haptic of the button click feeling is provided to the user. do.
본 발명에 따르면 누름판과 연결된 제 1 자력발생수단의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 발생한 제 2 자력발생수단 내의 전기적 신호를 이용하여 외력의 세기를 측정할 수 있게 됨으로써 측정된 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention it is possible to measure the intensity of the external force by using the electrical signal in the second magnetic force generating means generated by the electromagnetic induction phenomenon in accordance with the reciprocation of the first magnetic force generating means connected to the pressing plate corresponding to the measured intensity of the external force There is an effect that can provide haptic feedback to the user.
또한, 별도의 힘센서를 구비하지 않고도 외력의 세기에 대응한 햅틱 피드백을 제공할 수 있게 됨에 따라 햅틱제공장치의 저전력 소모를 구현할 수 있는 효과가 있다. 특히, 제 2 자력발생수단이 힘센서의 역할과 진동 및 강성 햅틱 피드백의 구동부 역할을 겸함으로써 본 발명에 따른 햅틱제공장치의 구성이 단순화됨에 따라 소형화에 기여할 수 있고 제작이 용이한 효과가 있다.In addition, since it is possible to provide haptic feedback corresponding to the strength of the external force without providing a separate force sensor, there is an effect of realizing low power consumption of the haptic providing apparatus. In particular, since the second magnetic force generating means serves as a force sensor and a driving part of vibration and rigid haptic feedback, the configuration of the haptic providing apparatus according to the present invention can be simplified and contribute to miniaturization, and the manufacturing is easy.
또한, 제 1, 제 2 자력발생수단에 인가되는 전원의 제어를 통해 사용자에게 다양한 진동 또는 강성 햅틱 피드백을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 버튼 클릭감을 구현할 수 있는 효과가 있다. In addition, through the control of the power applied to the first and second magnetic force generating means, it is possible not only to provide various vibration or rigid haptic feedback to the user but also to realize a button click feeling.
특히, 제 2 자력발생수단이 외력감지용 코일과 자력발생용 코일로 각각 분리형성된 코일의 조합으로 이루어져 구동되는 경우, 사용자가 가한 외력에 대하여 신속하고 정확한 진동 및 강성 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다. Particularly, when the second magnetic force generating means is driven by a combination of an external force sensing coil and a coil separately formed as a magnetic force generating coil, the second magnetic force generating means can provide the user with quick and accurate vibration and rigid haptic feedback on the external force applied by the user. It has an effect.
그리고 누름판에 가해진 외력에 따라 제 2 자력발생수단에 유도되는 전기적 신호가 변하는 임의의 시점을 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점으로 설정할 수 있어 키보드 또는 마우스 등의 다양한 사용자 입력장치에 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, an arbitrary time point at which the electrical signal induced to the second magnetic force generating means changes according to the external force applied to the pressing plate can be set as the input processing point of data or command by the user, and thus can be applied to various user input devices such as a keyboard or a mouse. It has an effect.
<< 햅틱제공장치의Of haptic providing device 구성> Configuration>
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)의 구성에 관하여 상세하게 설명한다. 먼저, 도 1은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 결합사시도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the configuration of the external force-responsive
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)는 대략 하우징(10), 누름판(20), 제 1 자력발생수단(30), 탄성제공수단(40), 제 2 자력발생수단(50), 측정수단(60) 및 제어수단(70) 등을 포함하여 이루어진다. 이러한 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)는 휴대용단말기 등의 버튼부에 적용될 수 있도록 소형으로 제작하는데 일례로서, 가로, 세로, 높이가 각각 5mm×5mm×3mm인 원통 또는 직육면체 형상 등으로 형성할 수 있다.As shown in Figure 1 and 2, the external force response haptic providing
도 3a은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 단면사시도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 본 발명에 따른 전자 기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)의 외관을 형성하는 구성요소로, 제 1 자력발생수단(30) 및 제 2 자력발생수단(50)이 수용될 수 있는 공간을 구비한 적어도 일측이 개방된 상자형상으로 제작할 수 있다. 이러한 하우징(10)은 길이방향을 기준으로 한 횡단면을 원형, 타원형 또는 다각형 등으로 형성할 수 있다. 이때, 하우징(10)은 외력 반응형 햅틱제공장치(1)가 복수 개로 인접하여 사용될 경우 발생할 자기장의 간섭을 방지하기 위해 합성수지 등의 비자성체로 형성하는 것이 바람직하다.Figure 3a is a cross-sectional perspective view of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention. As shown in FIG. 3A, the
누름판(20)은 사용자 등에 의해 발생한 외력이 직접 가해지는 구성요소로, 하우징(10)의 상부에 구비되어 후술할 제 1 자력발생수단(30)과 연결된다. 이때, 누름판(20)은 판형상으로 제작되고 그 하부면 중심영역에는 돌출봉이 형성되어 제 1 자력발생수단(30)과 연결될 수 있다. The
이렇게 제 1 자력발생수단(30)과 연결되는 누름판(20)의 형상은 외부로부터 가해지는 힘을 하우징(10) 내부에 구비된 제 1 자력발생수단(30)에 적절히 전달할 수 있는 형상이라면, 사용양태에 따라 어떠한 형상으로도 변형가능하다.Thus, if the shape of the
제 1 자력발생수단(30)은 기본적으로 자기장 형성을 통해 자력을 발생하고, 동시에 하우징(10) 내부의 자기장 변화를 유발하기 위한 구성요소로, 누름판(20)의 하부와 연결된다. 누름판(20)의 하부와 연결된 제 1 자력발생수단(30)은 누름판(20)에 가해진 외력에 따라 하우징(10) 내에서 일방향으로 왕복하게 된다. 여기서 제 1 자력발생수단(30)은 막대형상 또는 판형상 등의 다양한 형상으로 제작될 수 있음은 물론이다. 하지만, 후술할 제 2 자력발생수단(30)의 중심영역에 삽출 가 능하도록 막대형상으로 제작하는 것이 바람직하다.The first magnetic force generating means 30 is basically a component for generating a magnetic force through the formation of a magnetic field, and at the same time inducing a magnetic field change in the
이러한 제 1 자력발생수단(30)은 구체적으로 영구자석 또는 전자석으로 구현될 수 있다. 영구자석으로 제 1 자력발생수단(30)을 구현하는 경우, 추가적인 전원의 제공을 요하지 않아 구조 및 배선을 단순화시킬 수 있어 소형화에 도움을 줄 수 있다. 한편, 전자석으로 제 1 자력발생수단(30)을 구현하는 경우, 본 발명에 따른 햅틱제공장치(1)의 배선이 복잡해지고 전력소모가 증대되는 문제가 있는 반면, 전자석을 형성하기 위해 권취되는 도선 수 및 인가되는 전류의 세기를 증대함으로써 다양한 크기의 진동 및 강성을 갖는 햅틱을 구현할 수 있는 이점이 있다.The first magnetic force generating means 30 may be specifically implemented as a permanent magnet or an electromagnet. When the first magnetic force generating means 30 is implemented as a permanent magnet, it is not necessary to provide an additional power source, so that the structure and the wiring can be simplified, which can help miniaturization. On the other hand, in the case of implementing the first magnetic force generating means 30 with the electromagnet, the wiring of the haptic providing
탄성제공수단(40)은 누름판(20)에 탄성력을 제공하는 구성요소로, 누름판 및 제 1 자력발생수단(30) 사이에 고정되는데, 탄성제공수단(40)의 중심영역의 상면 및 하면에 각각 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)을 접착하는 방식으로 고정할 수 있다. 또한, 탄성제공수단(40)은 누름판(20)과 제 1 자력발생수단(30)을 연결한 후 삽결하여 고정하는 방식 등으로 변형가능하다.The elastic providing means 40 is a component for providing an elastic force to the
이렇게 고정된 탄성제공수단(40)의 외곽은 하우징(10)에 고정결합된다. 이로 인해 탄성제공수단(40)의 중심영역은 누름판(40)에 가해진 외력에 따라 하부로 눌려지면서 형태가 변형되고 이로 인해 누름판(40)에 탄성력을 제공할 수 있다.The outside of the fixed elastic providing means 40 is fixedly coupled to the housing (10). As a result, the central region of the elastic providing means 40 is pressed downward according to the external force applied to the
한편, 탄성제공수단(40)은 연질의 탄성을 갖는 고무막 또는 합성수지막 등의 막형상으로 제작할 수 있다. 또한, 판스프링(42)이 사용될 수 있는데 이는 판스프링(42)의 외곽에서 중심영역을 향해 나선형으로 돌아들어 가는 구조를 이룬다. 이때 판스프링(42)으로 이루어진 탄성제공수단(40)은 양단이 개방된 상태이기 때문에 제 1 자력발생수단(30)의 왕복에 의한 자기장 변화로 인해 유도전류인 전기적 신호가 발생하지 않는다. 이러한 탄성제공수단(40)은 본 발명에 따른 햅틱제공장치(1)가 사용되는 용도 및 목적에 따라 다양하게 변형가능하다. On the other hand, the elastic providing means 40 can be produced in the form of a film, such as a rubber film or a synthetic resin film having a soft elasticity. In addition, a
제 2 자력발생수단(50)은 제 1 자력발생수단(30)의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 생성하고, 제 1 자력발생수단(30)과 인력 또는 척력이 작용할 수 있도록 자력을 발생하는 구성요소이다. 이에 대하여 분설하면 다음과 같다.The second magnetic force generating means 50 generates an electrical signal by the electromagnetic induction phenomenon according to the reciprocation of the first magnetic force generating means 30, and generates a magnetic force so that the attraction force or repulsive force can act with the first magnetic force generating means 30. It is a component that occurs. If this is divided, it is as follows.
우선, 제 2 자력발생수단(50)은 하우징(10) 내부에 구비된다. 본 발명의 실시예에서의 제 2 자력발생수단(50)은 제 2 자력발생수단(50)의 중심영역에 제 1 자력발생수단(30)이 삽출 가능하도록 하우징(10)의 내측면을 따라 보빈 없는 코일(공심형)을 형성함으로써 이루어진다. 이를 통해 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)의 소형화(높이 축소)와 햅틱제공장치(1)의 진동 및 강성을 구현할 수 있다. First, the second magnetic force generating means 50 is provided inside the
여기서 제 2 자력발생수단(50)은 자기장을 형성한 제 1 자력발생수단(30)의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 별도의 전원이 인가되지 않음에도 전기적 신호를 생성한다. 이는 탄성제공수단(40)의 중심영역에 구비된 제 1 자력발생수단(30)이 일방향 왕복하면서 하우징(10) 내의 자기장을 변화시키기 때문이다.Here, the second magnetic force generating means 50 generates an electrical signal even when no separate power is applied by the electromagnetic induction phenomenon caused by the reciprocation of the first magnetic force generating means 30 that forms the magnetic field. This is because the first magnetic force generating means 30 provided in the central region of the elastic providing means 40 changes the magnetic field in the
이때, 생성되는 전기적 신호의 세기는 단위 시간당 자속(자기력선)의 변화율로 취급할 수 있는 외력의 세기(누르는 속도)에 비례한다. 따라서 이러한 전기적 신호의 세기를 측정함으로써 외력의 세기를 알 수 있어 결국 제 2 자력발생수 단(50)을 힘센서로 활용할 수 있다.At this time, the intensity of the generated electrical signal is proportional to the intensity (pressing speed) of the external force which can be treated as the rate of change of magnetic flux (magnetic force line) per unit time. Therefore, the strength of the external force can be known by measuring the strength of the electrical signal, and thus, the second magnetic force generating means 50 can be used as the force sensor.
또한, 이렇게 유도되는 전기적 신호의 세기는 하우징(10)의 내측면을 따라 권취된 도선 수에 비례한다. 따라서 후술할 측정수단(60)을 통해 넓은 범위에서 정밀하게 전기적 신호의 세기를 측정하기 위해서는 동일한 크기의 코일일 경우, 코일을 형성하는 도선의 굵기를 얇게 하여 단위길이의 코일에 권취된 도선 수를 증대하는 것이 바람직하다.In addition, the intensity of the electrical signal thus induced is proportional to the number of conductors wound along the inner surface of the
다음으로, 제 2 자력발생수단(50)은 외부 전원이 인가되는 경우 자기장을 형성하여 제 1 자력발생수단(30)이 형성한 자기장과 상호 작용(인력 또는 척력)을 한다. 이때, 제 2 자력발생수단(50)의 자력의 세기는 인가되는 전류의 세기 및 코일을 형성하기 위해 권취되는 도선 수에 비례한다. 따라서, 저전력을 구현하기 위해서는 얇은 도선을 사용하여 권취되는 도선 수를 증대하는 것이 바람직하다.Next, when the external power source is applied, the second magnetic force generating means 50 forms a magnetic field to interact with the magnetic field formed by the first magnetic force generating means 30 (human or repulsive force). At this time, the strength of the magnetic force of the second magnetic force generating means 50 is proportional to the strength of the applied current and the number of conductors wound to form the coil. Therefore, in order to realize low power, it is desirable to increase the number of wires wound using thin wires.
이와 같이 상술한 유도전류인 전기적 신호 및 제 2 자력발생수단(50)의 자력발생과 관련한 기재내용은 패러데이 법칙에 명시된 내용을 참조 내지 응용하여 설명가능하다.As described above, descriptions relating to the generation of the magnetic signal of the induced current and the second magnetic force generating means 50 described above can be described by referring to and applying the contents specified in the Faraday Law.
한편, 전기적 신호는 코일을 이루는 도선의 양측 종단에 각각 형성된 단자핀(52)이 후술할 측정수단(60)과 도선에 의해 연결됨으로써 측정수단(60)에 전송될 수 있다. 그리고 제 2 자력발생수단(50)에 제공되는 전원 또한 단자핀(52)이 후술할 제어수단(70)과 도선에 의해 연결됨으로써 제 2 자력발생수단(50)에 제공될 수 있다.On the other hand, the electrical signal may be transmitted to the measuring means 60 by connecting the terminal pins 52 formed at both ends of the conductive wire constituting the coil by the measuring means 60 and the conductive wire which will be described later. In addition, a power source provided to the second magnetic force generating means 50 may also be provided to the second magnetic force generating means 50 by connecting the
도 3b는 제 2 자력발생수단이 외력감지용 코일 및 자력발생용 코일로 이루어 진 경우의 단면도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서의 제 2 자력발생수단(50)은 외력감지용 코일(54)과 자력발생용 코일(56)로 각각 분리형성된 코일의 조합으로 이루어질 수 있다. 이때, 외력감지용 코일(54)은 제 1 자력발생수단(30)의 왕복에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 발생한다. 그리고 자력발생용 코일(56)은 제 1 자력발생수단(30)과 인력 또는 척력이 작용할 수 있도록 자력을 발생한다. 이때, 외력감지용 코일(54)의 양측 종단은 측정수단(50)과 연결되고 자력발생용 코일(56)은 제어수단(70)과 연결된다. 이는 외력감지용 코일(54)에서 생성된 전기적 신호에 기초하여 측정수단(60)을 통해 외력의 세기를 측정함과 동시에 제어수단(70)을 통해 자력발생용 코일(56)에 전원을 제공할 수 있도록 하기 위함이다.3B is a cross-sectional view when the second magnetic force generating means consists of an external force detecting coil and a magnetic force generating coil. As shown in FIG. 3B, the second magnetic force generating means 50 in the embodiment of the present invention may be formed by a combination of coils separately formed as the external
이러한 외력감지용 코일(54)과 자력발생용 코일(56)은 둘 중 어느 하나가 하우징(10)의 내측면을 따라 보빈 없는 코일을 형성하고, 나머지 하나가 이렇게 형성된 코일의 내측면을 따라 보빈 없는 코일을 다시 형성하는 방식으로 제작될 수 있다. 이때, 외력감지용 코일(54)과 자력발생용 코일(56) 사이에는 상호 간에 발생할 수 있는 자력의 간섭을 방지하기 위해 자력차폐물질(58)을 삽입하는 것이 바람직하다. The external
측정수단(60)은 제 2 자력발생수단(50)에서 생성된 전기적 신호를 전송받아 누름판(20)에 가해진 외력의 세기를 측정하는 구성요소로, 제 2 자력발생수단(50)을 이루는 도선의 양측 종단에 각각 형성된 단자핀(52)과 절연된 얇은 도선으로 연결된다. 이때, 측정수단(60)은 단자핀(52)을 통해 전송받은 전기적 신호의 세기와 외력의 세기 사이의 상관관계(비례관계)를 고려하여 외력의 세기를 측정할 수 있다. 이때, 전기적 신호의 세기는 시간 축을 따라 연속적인 증감을 갖는 함수의 형태를 나타내기 때문에 외력의 세기 측정의 기준이 되는 전기적 신호는 전기적 신호가 최초 발생한 시점에서 전기적 신호가 최대일 때의 구간에서의 평균값으로 정할 수 있다. Measuring means 60 is a component for measuring the strength of the external force applied to the
이렇게 전기적 신호의 세기를 기초로 하여 측정수단(60)을 통해 측정된 외력의 세기 값은 후술할 제어수단(70)에 전송된다.The intensity value of the external force measured through the measuring means 60 on the basis of the strength of the electrical signal is transmitted to the control means 70 to be described later.
한편, 사용자의 외력에 의해 일방향으로 이동하던 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)이 더 이상 이동하지 않는 경우(주변 자기장의 변화가 없게 되는 경우), 제 2 자력발생수단(50) 내의 유도전류인 전기적 신호는 서서히 감소하여 결국 전기적 신호를 더 이상 생성하지 않게 된다. On the other hand, when the
이때, 측정수단(60)은 전기적 신호가 생성된 이후 서서히 감소하여 더 이상 생성되지 않는 시점을 사용자가 데이터 또는 커맨드를 입력한 시점으로 취급하여 입력처리 요청정보를 생성할 수 있다. 이러한 사용자에 의한 데이터 또는 커맨드의 입력처리시점은 전기적 신호가 최초 발생한 시점 또는 전기적 신호의 세기가 최대인 시점 등 다양한 시점으로 변경가능함은 물론이다.In this case, the measuring means 60 may generate the input processing request information by treating the point of time at which the user inputs the data or the command when the electric signal is gradually decreased and is no longer generated. The input processing time of the data or command by the user may be changed to various time points such as the time when the electric signal is first generated or the time when the intensity of the electric signal is maximum.
여기서 입력처리 요청정보는 사용자가 누른 누름판(20)의 햅틱제공장치(1)에 대응하는 입력 값의 처리를 요청하는 정보(예: 키보드 방향키를 누르는 입력에 따른 해당 방향으로의 커서 이동명령)로, 마이컴을 통해 처리된 후 모니터와 같은 출력장치를 통해 출력될 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 외력 반응형 햅틱제공장 치(1)는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자입력장치로 활용될 수 있다.The input processing request information is information for requesting processing of an input value corresponding to the haptic providing
한편, 측정수단(60)을 통해 외력의 세기를 측정하는 또 다른 방식으로, 우선, 측정수단(60)이 제 2 자력발생수단(50)에 일정한 전원을 인가하여 전류가 일정하게 흐르도록 한다. 이러한 상태에서, 사용자가 누름판(20)에 외력을 가하면, 제 2 자력발생수단(50)에 흐르던 전류는 제 1 자력발생수단(30)에 의한 자기장 변화로 인해 전류 값이 변하게 된다. 이때, 사용자에 의한 외력의 세기와 제 2 자력발생수단(50)에 흐르던 전류 값의 변화는 일정한 상관관계(비례관계)를 갖게 된다. 이러한 외력의 세기와 제 2 자력발생수단(50)에 흐르던 전류 값의 변화 사이의 일정한 상관관계를 고려하여 측정수단(60)은 외력의 세기를 측정할 수 있다.On the other hand, as another method of measuring the strength of the external force through the measuring means 60, first, the measuring means 60 applies a constant power to the second magnetic force generating means 50 so that the current flows constantly. In this state, when the user exerts an external force on the
제어수단(70)은 전술한 측정수단(60)을 통해 측정된 외력의 세기 값에 기초하여 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 작용하는 인력 또는 척력을 구현하고자하는 햅틱 피드백 모드에 따라 적절히 조절하기 위한 구성요소이다. 이러한 제어수단(70)에 의한 인력 또는 척력의 조절은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 제공되는 전원을 제어함으로써 이루어진다. 이때, 제어수단(70)은 측정수단(60), 제 1 및 제 2 자력발생수단(30,50)과 각각 절연된 얇은 도선 또는 기판에 프린팅된 배선 등으로 연결될 수 있다. 여기서 전원을 제어한다는 것은 전원의 세기(전류 또는 전압의 세기), 인가되는 시간, 주기(펄스 전원이 인가된 경우) 등을 제어하여 전원을 인가함을 말한다.The control means 70 is a haptic feedback mode to implement the attraction force or repulsive force acting between the first and second magnetic force generating means 30,50 based on the intensity value of the external force measured by the measuring means 60 described above. It is a component for adjusting accordingly. The adjustment of the attraction force or the repulsive force by the control means 70 is made by controlling the power supplied to the first and second magnetic force generating means (30, 50). At this time, the control means 70 may be connected to the measuring means 60, the first and second magnetic force generating means 30, 50 by a thin conductive wire or a wire printed on the substrate, respectively. Here, controlling the power source means applying power by controlling the intensity (current or voltage intensity), the time to be applied, and the period (when pulse power is applied).
특히, 제어수단(70)은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)를 통해 사용자에게 진동 햅틱 피드백을 제공하기 위해 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 중 하나에 직류전원을 일정하게 인가하고 나머지 하나에 주기를 갖는 펄스 전원을 인가할 수 있다. 이로 인해 직류전원이 인가된 쪽은 일정한 자기장을 형성하여 극성(N극 또는 S극)이 고정되나, 주기를 갖는 펄스 전원이 인가된 쪽은 극성이 펄스 전원의 주기에 따라 반복적으로 변하게 된다. 따라서, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에는 인력과 척력이 교대로 작용함으로써 진동을 발생시키게 된다.In particular, the control means 70 is the first and second magnetic force generating means (30, 50) to provide a vibration haptic feedback to the user through the external force response haptic providing
또한, 제어수단(70)은 측정수단(60)을 통해 측정된 외력의 세기에 따라 제 1 및 제 2 자력발생수단(30,50)에 제공되는 전원을 독립적으로 제어하여 외력에 대한 저항력인 강성을 구현할 수 있다. 일례로, 사용자에 의해 외력이 약하게 가해진 경우, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 약한 척력이 작용하도록 전원을 각각 인가하여 외력에 비례한 강성을 구현할 수 있다. 이와 반대로, 사용자에 의해 외력이 강하게 가해진 경우, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 강한 척력이 작용하도록 전원을 각각 인가하여 외력에 비례한 강성을 구현할 수 있음은 물론이다. 전술한 일례 이외에도 제어수단(70)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간의 극성 변화 및 작용하는 자력의 세기를 적절히 조절함으로써 다양한 느낌의 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the control means 70 independently controls the power provided to the first and second magnetic force generating means (30, 50) according to the strength of the external force measured by the measuring means 60, the rigidity which is resistance to external force Can be implemented. For example, when the external force is weakly applied by the user, the power may be applied to the first and second magnetic force generating means 30 and 50 so that the weak repulsive force acts, respectively, to achieve rigidity proportional to the external force. On the contrary, when an external force is strongly applied by the user, power may be applied to the first and second magnetic force generating means 30 and 50 so that a strong repulsive force may be applied, respectively, to realize stiffness proportional to the external force. In addition to the above-described example, the control means 70 may provide the user with haptic feedback of various feelings by appropriately adjusting the polarity change between the first and second magnetic force generating means 30 and 50 and the intensity of the applied magnetic force.
한편, 제어수단(70)은 전술한 측정수단(60)의 기능을 통합한 하나의 임베디드 시스템으로 구현할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the control means 70 can be implemented in one embedded system incorporating the functions of the above-described measuring means 60, of course.
<< 햅틱제공모듈의Of haptic provision module 구성 및 이를 이용한 장치> Composition and Devices Using the Same>
이하에서는 본 발명에 따른 햅틱제공모듈(100)을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 4는 본 발명에 따른 햅틱제공모듈의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 햅틱제공모듈의 결합사시도이다.Hereinafter, the haptic providing
본 발명에 따른 햅틱제공모듈(100)은 전술한 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)를 통전 가능한 배선이 프린팅된 기판 등에 단순히 복수 개로 배열 장착한 후 측정수단(60) 및 제어수단(70)과 연결함으로써 형성될 수 있다. 이때, 제어수단(70)은 복수 개의 외력 반응형 햅틱제공장치(1)를 독립적으로 제어할 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 햅틱제공모듈(100)은 휴대용단말기 등의 버튼부, 키보드 또는 마우스 등과 같은 사용자입력장치에 다양하게 활용될 수 있다. The haptic providing
이하에서는 햅틱제공모듈(100)의 구체적 구성, 햅틱제공모듈(100)이 휴대용단말기(200)에 활용된 예 및 햅틱제공모듈(100)이 장갑형 사용자입력장치(300)로 활용된 예를 순서대로 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a specific configuration of the haptic providing
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 햅틱제공모듈(100)은 대략 복수 개의 누름판(20), 이와 동일한 수의 제 1 자력발생수단(30), 이와 동일한 수의 탄성제공수단(40), 세퍼레이터(80), 제 2 자력발생수단(50), 측정수단(60) 및 제어수단(70) 등을 포함하여 이루어진다. 이때, 누름판(20)의 개수와 동일한 수로 구비되는 제 1 자력발생수단(30), 탄성제공수단(40), 세퍼레이터(80)의 수용홈(82) 및 제 2 자력발생수단(50)의 개수는 활용될 버튼부의 버튼 개수에 따라 증감이 가능하다. 하지만, 각각 2개 내지 12개를 구비하여 휴대폰 등의 음량조절버튼(2개), 방향 버튼(4개: 도 6 참조), 숫자 및 특수기호 버튼(12개) 등으로 활용하는 것이 바람직하다.As shown in Figure 4 and 5, the haptic providing
본 발명에 따른 햅틱제공모듈(100)의 전체적인 구성은 복수 개의 외력 반응형 햅틱제공장치(1)로 이루어진 경우와 거의 동일하다. 따라서 이하에서는 중복되는 구성 이외의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다.The overall configuration of the haptic providing
햅틱제공모듈(100)의 누름판(20), 제 1 자력발생수단(30), 탄성제공수단(40), 제 2 자력발생수단(50), 측정수단(60) 및 제어수단(70)에 대한 구체적 기술은 전술한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)에서의 기재내용으로 갈음한다.For the
세퍼레이터(80)는 서로 인접하는 제 1 자력발생수단(30)과 제 2 자력발생수단(50) 간의 자력의 간섭을 줄이기 위한 구성요소로, 제 1 자력발생수단(30) 및 제 2 자력발생수단(50)을 각각 수용할 수 있는 수용홈(82)이 형성된 판형상으로 제작될 수 있다. 이때, 수용홈(82)은 탄성제공수단(40)의 일방향 왕복시 변형을 고려하여 간섭이 발생하지 않는 크기로 형성함이 바람직하다. 그리고 이러한 세퍼레이터(80)는 각각의 외력 반응형 햅틱제공장치(1)가 상호 간의 자력의 간섭없이 정확한 작동을 할 수 있도록 자력차폐물질로 제작하는 것이 바람직하다.The
햅틱제공모듈(100)의 제어수단(70)은 측정수단(60)을 통해 측정된 외력의 세기에 기초하여 복수 개의 제 1, 제 2 자력발생장치(30,50)에 제공되는 전원을 각각 독립적으로 제어하도록 구현하는 것이 바람직하다. 이를 통해 사용자는 누르는 위치에 대응한 국부적인 햅틱 피드백을 제공받을 수 있다.The control means 70 of the haptic providing
도 6은 본 발명에 따른 햅틱제공모듈이 휴대용단말기의 버튼부로 사용된 경 우의 사용상태도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용단말기(200)의 버튼부(210)에는 사용자가 데이터를 입력할 수 있는 입력장치로 사용될 수 있고, 이러한 사용자의 입력에 대응한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 햅틱제공모듈(100)이 구비될 수 있다.6 is a state diagram when the haptic providing module according to the present invention is used as a button unit of a portable terminal. As shown in FIG. 6, the
도 7은 본 발명에 따른 햅틱제공모듈이 장갑형 사용자입력장치에 사용된 경우의 사용상태도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장갑형 사용자입력장치(300)는 장갑(310), 햅틱제공모듈(100) 및 위치센서(미도시) 등을 포함하여 이루어진다. 이때, 장갑형 사용자입력장치(300)는 지문이 형성된 손가락 종단에 대응하는 장갑 내부 일측에 햅틱제공모듈(100)을 각각 구비하고, 위치센서를 장갑(310) 일측에 구비함으로써 사용자가 데이터를 입력할 수 있는 마우스와 같은 입력장치로 사용될 수 있다. 또한, 사용자의 입력에 대응한 햅틱 피드백을 햅틱제공모듈(100)을 통해 사용자의 손가락 종단에 제공할 수 있다.7 is a state diagram when the haptic providing module according to the present invention is used in the armored user input device. As shown in FIG. 7, the glove-type
<헵틱제공장치의 제어방법><Control Method of Heptic Providing Device>
이하에서는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 8은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법에 따른 순서도이고, 도 9a는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치에 외력이 작용한 경우의 작동상태도이며, 도 9b는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법에 따라 진동이 발생하는 상태를 나타내는 작동상태도이고, 도 9c는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법에 따라 강성이 구현되는 상태를 나타내는 작동상태도이다. Hereinafter, a control method of an external force response haptic providing apparatus using electromagnetic induction according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, Figure 8 is a flow chart according to the control method of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention, Figure 9a is an external force acting on the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention. Figure 9b is an operating state diagram, Figure 9b is an operating state diagram showing a state in which vibration occurs in accordance with the control method of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention, Figure 9c is an electromagnetic induction according to the present invention It is an operating state diagram showing a state in which the rigidity is implemented according to the control method of the external force response haptic providing apparatus using the phenomenon.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)의 제어방법은 대략 총 5단계로 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 8, the control method of the external force-responsive haptic providing
이러한 햅틱제공장치(1)의 제어방법은 설명의 편의를 위해 제 1 자력발생수단(30)이 영구자석이고 탄성제공수단(40)은 판스프링(42)인 경우를 기준으로 설명하기로 한다. 그리고 외력의 세기 측정은 햅틱제공장치(1)의 구성에서 전술한 유도전류인 전기적 신호와의 상관관계를 이용한 측정방식을 기준으로 설명한다.The control method of the haptic providing
먼저, 누름판(20)에 외력이 가해져 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)이 일방향으로 이동한다. 이 단계에서는 도 10a에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락(2)을 통해 가해진 외력에 따라 제 1 자력발생수단(30)은 최초 위치에서 하방(도 9a 기준)으로 이동한다. 이때, 나선형 구조의 판스프링(42)은 외력에 의해 형태가 변형되어 누름판(20)에 탄성력(F탄)을 작용하게 된다(S100).First, an external force is applied to the
다음으로, 제 2 자력발생수단(50)이 제 1 자력발생수단(30)의 이동에 따른 전자기유도현상에 의해 전기적 신호를 발생한다. 이 단계에서는 제 1 자력발생수단(30)인 영구자석이 이동함에 따라 하우징(10) 내부의 자기장은 변하게 된다. 이로 인해, 제 1 자력발생수단(30) 하부에 위치한 제 2 자력발생수단(50)에는 별도의 전원이 인가되지 않음에도 전자기유도현상에 의해 유도전류인 전기적 신호를 발생시키게 된다. 이는 햅틱제공장치(1)의 구성에서 전술한 바와 같이, 제 2 자력발생 수단(50)이 코일의 형태로 이루어졌기 때문이다. 이렇게 제 2 자력발생수단(50)에서 생성된 전기적 신호는 코일의 양단에 위치한 단자핀(52)과 연결된 측정수단(60)에 전송된다. 이때 나선형 구조의 판스프링(42)으로 이루어진 탄성제공수단(40)은 개방된 상태이기 때문에 제 1 자력발생수단(30)의 왕복에 의한 자기장 변화로 인해 유도전류가 발생하지 않는다.Next, the second magnetic force generating means 50 generates an electrical signal by the electromagnetic induction phenomenon caused by the movement of the first magnetic force generating means (30). In this step, the magnetic field inside the
한편, 햅틱제공장치(1)의 구성에서 전술한 바와 같이, 이러한 전기적 신호가 넓은 범위에서 정밀하게 측정될 수 있도록 동일한 크기의 제 2 자력발생수단(50)인 경우, 제 2 자력발생수단(50)의 형성을 위해 권취된 도선의 굵기를 얇게 하여 단위길이의 코일에 권취된 도선 수를 증대하는 것이 좋다(S200).On the other hand, as described above in the configuration of the haptic providing
다음으로, 측정수단(60)이 제 2 자력발생수단(50)에서 생성된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정한다. 이 단계에서 측정수단(60)은 제 2 자력발생수단(50)에 별도의 전원이 인가되지 않은 상태에서 전자기유도현상에 따라 생성된 전기적 신호와 외력 사이의 상관관계(비례관계)를 고려하여 외력을 측정한다. Next, the measuring means 60 receives the electrical signal generated by the second magnetic force generating means 50 to measure the strength of the external force. In this step, the measuring means 60 takes into account the external force in consideration of the correlation (proportionality) between the electrical signal generated according to the electromagnetic induction phenomenon and the external force in a state where a separate power source is not applied to the second magnetic force generating means 50. Measure
한편, 제 2 자력발생수단(50)에 일정한 전원을 인가하여 전류가 일정하게 흐르도록 한 후, 사용자가 누름판(20)에 외력을 가하면, 제 2 자력발생수단(50)에 흐르던 전류는 제 1 자력발생수단(30)에 의한 자기장 변화로 인해 전류 값이 변하게 된다. 이때, 이러한 외력의 세기와 제 2 자력발생수단(50)에 흐르던 전류 값의 변화 사이의 일정한 상관관계를 고려하여 측정수단(60)은 외력의 세기를 측정할 수 있다.On the other hand, after applying a constant power to the second magnetic force generating means 50 so that the current flows constantly, when the user applies an external force to the
또한, 측정수단(60)은 제 2 자력발생수단(50)이 외력감지용 코일(54)과 자력 발생용 코일(56)로 각각 분리형성된 코일의 조합으로 이루어진 경우, 외력감지용 코일(54)에서 생성된 전기적 신호를 전송받아 외력의 세기를 측정하게 된다(S300).In addition, the measuring means 60, when the second magnetic force generating means 50 is made of a combination of the coil formed separately from the external
다음으로, 제어수단(70)은 측정된 외력의 세기에 기초하여 제 1 자력발생수단(30) 및 제 2 자력발생수단(50)에 제공하는 전원을 독립적으로 제어하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공한다. Next, the control means 70 independently controls the power provided to the first magnetic force generating means 30 and the second magnetic force generating means 50 based on the measured intensity of the external force to provide haptic feedback to the user. .
이 단계에서는 제어수단(70)에 의한 햅틱 피드백의 제공과 함께 앞서 기술한 측정수단(60)에 의한 입력처리 요청정보의 생성이 이루어질 수 있다. 이를 통해 사용자가 누른 누름판(20)의 햅틱제공장치(1)에 대응하는 입력 값이 마이컴(미도시)을 통해 처리된 후 모니터와 같은 출력장치를 통해 출력될 수 있고, 동시에 사용자에게 햅틱 피드백이 제공될 수 있다. In this step, the generation of the input processing request information by the measuring means 60 may be performed together with the provision of the haptic feedback by the control means 70. Through this, an input value corresponding to the haptic providing
그리고 이 단계에서는 진동 햅틱 피드백을 제공하는 방식과 외력에 대한 저항력인 강성 햅틱 피드백을 제공하는 방식으로 구분할 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이를 각각 설명한다. In this step, the vibration haptic feedback may be divided into a method of providing rigid haptic feedback, which is a resistance to external force. Hereinafter, these will be described with reference to the accompanying drawings.
첫째, 도 9b에 도시된 바와 같이, 진동 햅틱 피드백은 일정한 자기장을 형성(상부가 S극, 하부가 N극, 도 9b 기준)한 제 1 자력발생수단(30)인 영구자석과 인력 또는 척력이 반복 작용하도록 제어수단(70)이 제 2 자력발생수단(50)에 주기를 갖는 펄스 전원을 인가함으로써 사용자에게 제공될 수 있다.First, as shown in FIG. 9B, the vibration haptic feedback has a permanent magnet and attraction or repulsive force as the first magnetic force generating means 30 having a constant magnetic field (upper S pole, lower N pole, based on FIG. 9B). The control means 70 may be provided to the user by applying a pulsed power source having a period to the second magnetic force generating means 50 to repeat the action.
한편, 제 1 자력발생수단(30)이 전자석인 경우, 제어수단(70)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 중 하나에 직류전원을 일정하게 인가하고 나머지 하나에 주기를 갖는 펄스 전원을 인가하여 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 인력 또는 척 력이 반복 작용하도록 함으로써 사용자에게 진동 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.On the other hand, in the case where the first magnetic force generating means 30 is an electromagnet, the control means 70 constantly applies DC power to one of the first and second magnetic force generating means 30 and 50 and has a period in the other one. By applying pulsed power, the haptic feedback may be provided to the user by causing the attraction force or the repulsive force to repeatedly act between the first and second magnetic force generating means 30 and 50.
이때, 펄스 전원의 주기를 조절하여 햅틱제공장치(1)의 진동수를 증감할 수 있음은 물론이다. 그리고 제 2 자력발생수단(50)이 외력감지용 코일(54)과 자력발생용 코일(56)로 각각 분리형성된 코일의 조합으로 이루어진 경우, 제어수단(70)은 자력발생용 코일(56)에 제공되는 전원을 제어하게 된다.At this time, the frequency of the haptic providing
둘째, 도 9c에 도시된 바와 같이, 강성 햅틱 피드백은 제어수단(70)이 일정한 자기장을 형성(상부가 S극, 하부가 N극, 도 9c 기준)한 제 1 자력발생수단(30)인 영구자석과 척력(F척)이 작용하도록 제 2 자력발생수단(50)에 적절한 직류전원을 인가함으로써 사용자에게 제공될 수 있다. 이때, 측정수단(60)을 통해 측정된 외력의 세기가 크면, 제 2 자력발생수단(50)에 제공되는 직류전원의 세기를 증대하여 척력을 강하게 발생시킴으로써 외력에 대응한 강한 강성의 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. Second, as shown in FIG. 9C, the rigid haptic feedback is permanent as the first magnetic force generating means 30 in which the control means 70 forms a constant magnetic field (upper S pole, lower N pole, based on FIG. 9C). It can be provided to the user by applying an appropriate DC power source to the second magnetic force generating means 50 to act the magnet and the repulsive force (F chuck). At this time, if the intensity of the external force measured by the measuring means 60 is large, by increasing the strength of the DC power provided to the second magnetic force generating means 50 to generate a repulsive force to generate a strong haptic feedback corresponding to the external force Can be provided to the user.
이렇게 사용자의 손가락(2)에 의한 외력(F)이 작용하는 경우, 이를 저지하기 위한 저항력인 강성은 기본적으로 판스프링(42)에 의한 탄성력(F탄)과 제 1 자력발생수단(30)인 영구자석 및 제 2 자력발생수단(30) 사이의 척력(F척)에 의해 구현될 수 있다. 이때, 척력(F척)의 적절한 제어를 통해 저항력의 세기를 조절함으로써 사용자는 딱딱한 느낌 또는 부드러운 느낌의 강성 햅틱 피드백을 제공받을 수 있다.When the external force (F) by the user's finger (2) acts in this way, the stiffness, which is a resistance force for preventing it, is basically the elastic force (F shot) by the
한편, 제 1 자력발생수단(30)이 전자석인 경우, 제어수단(70)은 제 1 자력발생수단(30)과 제 2 자력발생수단(50) 간에 척력이 적절히 작용하도록 각각 제공되는 전원을 독립적으로 제어함으로써 사용자에게 다양한 크기의 강성 햅틱 피드백을 제공할 수 있다(S400).On the other hand, when the first magnetic force generating means 30 is an electromagnet, the control means 70 is independent of the power provided respectively so that the repulsive force acts properly between the first magnetic force generating means 30 and the second magnetic force generating means 50. By controlling the control to the user can provide a rigid haptic feedback of various sizes (S400).
마지막으로, 제어수단(70)이 누름판(20)의 초기 위치로의 복원속도를 조절하기 위해, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 인가되는 전원을 각각 제어한다. Finally, the control means 70 controls the power applied to the first and second magnetic force generating means 30 and 50, respectively, in order to adjust the restoration speed of the
이러한 복원속도의 조절을 위해 기본적으로 판스프링(42)의 탄성력(복원력)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 작용하는 최대 인력 또는 최대 척력보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이는 누름판(20)의 복원을 위해 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 인가된 전원을 모두 제거하면, 누름판(20)이 판스프링(42)의 탄성력에 의해 초기 위치로 복원됨은 물론 누름판(20)이 눌려진 위치에서 정지 및 정지 해제할 수 있도록 하기 위함이다.In order to control the recovery speed, the elastic force (restoration force) of the
일례로, 사용자의 외력에 의해 누름판(20)이 눌려진 후 제어수단(70)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 적절한 척력이 작용하도록 전원을 제어함으로써 누름판(20)을 초기 위치로 빠르게 복원시킬 수 있다. For example, after the
또한, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 적절한 인력이 작용하도록 전원을 제어하거나 인가된 전원을 제거함으로써 누름판(20)을 초기 위치로 천천히 복원시킬 수 있다. 이때, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 인력은 복원력인 판스프링(42)의 탄성력보다 작게 작용하도록 제어한다.In addition, the
한편, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에 인력을 강하게 형성하면, 누름판(20)을 초기 위치로 복원하려는 판스프링(42)의 탄성력에도 불구하고 누름판(20)은 눌려진 상태로 있을 수 있게 된다. 이러한 누름판(20)의 정지 및 정지 해제 기능은 휴대용단말기(200)의 버튼부(210) 중 작동 버튼(예: MP3 플레이 버튼, MP3 정 지 버튼 등) 등에 유용하게 사용될 수 있다.On the other hand, if a strong attraction force is formed between the first and second magnetic force generating means (30, 50), despite the elastic force of the
이렇게 제어수단(70)의 제어를 통해 누름판(20)이 초기 위치로 복원되면, 이와 연결된 제 1 자력발생수단(30)도 본래의 위치로 복원된다. 그리고 누름판(20)과 제 1 자력발생수단(30) 사이에 구비된 판스프링(42)은 변형된 상태에서 평평한 상태로 복원된다(S500).When the
(버튼 클릭감의 제어방법)(Control method of button click feeling)
이하에서는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)를 이용하여 버튼 클릭감의 햅틱을 구현하기 위한 제어방법을 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 10은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치를 이용하여 버튼 클릭감을 구현하기 위한 순서도이고, 도 11은 버튼 클릭 시 누르는 깊이와 힘의 관계를 나타낸 그래프이다.Hereinafter, a control method for implementing a haptic of a button click feeling using the external force response type haptic providing
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치(1)를 이용하여 버튼 클릭감의 햅틱을 구현하기 위한 제어방법은 대략 총 3단계로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 10, the control method for implementing the haptic of the button click feeling using the external force response haptic providing
먼저, 제 1 단계는 누름판(20)에 외력이 가해져 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)이 소정깊이까지 일방향으로 이동하는 동안 저항력이 증대되는 단계이다. 이 단계에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 누름판(20)의 이동에 따른 저항력의 증대는 누름판(20)의 하방이동에 따라 변형이 증대되는 판스프링(42)의 탄성력만으로도 충분히 이루어질 수 있다. 그러나 필요에 따라서, 제어수단(70)은 제 1 자력 발생수단(30)인 영구자석과 제 2 자력발생수단(50) 사이에 척력이 작용하도록 제 2 자력발생수단(50)에 전원을 제공함으로써 저항력을 더욱 증대할 수 있다. 한편, 제 1 자력발생수단(30)이 전자석인 경우, 전자석과 제 2 자력발생수단(50)에 척력이 작용하도록 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 적절한 전원을 제공할 수 있다(S1000).First, an external force is applied to the
다음으로, 제 2 단계는 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)이 외력에 의해 소정깊이(A)보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 소정깊이(A)에서 작용한 저항력보다 작은 크기로 일정하게 유지되는 단계이다. 이를 위해 제어수단(70)은 일례로서, 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 제공되는 전원을 제거하거나 약간의 인력이 작용하도록 함으로써 전체적인 저항력을 감소시킬 수 있다. Next, the second step is a size smaller than the resistance force acting at the predetermined depth (A) while the
다만, 일정한 저항력을 유지하기 위해서는 누름판(20)이 하방으로 이동함에 따른 변형에 의해 증대되는 판스프링(42)의 탄성력을 상쇄시켜야 한다. 이를 위해 제어수단(70)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 사이에 약간의 인력이 작용하도록 전원을 인가하고 인가된 전원의 세기를 점차 증대하여 인력을 증대시킴으로써 판스프링(42)의 증대되는 탄성력을 상쇄할 수 있다(S2000).However, in order to maintain a constant resistance force, the
마지막으로, 제 3 단계는 누름판(20) 및 제 1 자력발생수단(30)이 외력에 의해 상기 저항력이 일정하게 유지되는 깊이보다 일방향으로 더 이동하는 동안 저항력이 증대되는 단계이다. 이 단계에서는 누름판(20)이 저항력이 일정하게 유지되는 깊이(B)를 넘어서 하방으로 이동하는 경우 제어수단(70)은 급격히 증대된 저항력이 발생하도록 제어한다. 일례로, 제어수단(70)은 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간 에 척력이 작용하도록 인가가능한 최대 전원을 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50)에 인가할 수 있다. 이로 인해 제 1, 제 2 자력발생수단(30,50) 간에는 최대 척력이 작용하여 사용자의 외력에 강하게 저항하는 강성을 구현하게 된다(S3000). Finally, the third step is a step in which the resistance force is increased while the
이러한 3 단계 과정을 통해 사용자는 딸각하는 버튼 클릭감의 햅틱을 제공받을 수 있다.Through this three-step process, the user can be provided with a haptic of clicking buttons.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 권리범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구범위의 의미 및 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meanings and equivalent concepts of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention, and therefore, the present invention is limited only to the matters described in the drawings. It should not be interpreted.
도 1은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of an external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 결합사시도.Figure 2 is a perspective view of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 3a은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 단면사시도.Figure 3a is a cross-sectional perspective view of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 3b는 제 2 자력발생수단이 외력감지용 코일 및 자력발생용 코일로 이루어진 경우의 단면도.3B is a cross-sectional view when the second magnetic force generating means consists of an external force detecting coil and a magnetic force generating coil.
도 4는 본 발명에 따른 햅틱제공모듈의 분해사시도.Figure 4 is an exploded perspective view of the haptic providing module according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 햅틱제공모듈의 결합사시도.5 is a combined perspective view of the haptic providing module according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 햅틱제공모듈이 휴대용단말기의 버튼부로 사용된 경우의 사용상태도.6 is a state diagram used when the haptic providing module according to the present invention is used as a button unit of a portable terminal.
도 7은 본 발명에 따른 햅틱제공모듈이 장갑형 사용자입력장치에 사용된 경우의 사용상태도.Figure 7 is a state of use when the haptic providing module according to the invention is used in the armored user input device.
도 8은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치 의 제어방법에 따른 순서도.8 is a flow chart according to the control method of the external force-responsive haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 9a는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치에 외력이 작용한 경우의 작동상태도.Figure 9a is an operating state when the external force acts on the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 9b는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법에 따라 진동이 발생하는 상태를 나타내는 작동상태도.Figure 9b is an operating state diagram showing a state in which vibration occurs in accordance with the control method of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 9c는 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치의 제어방법에 따라 강성이 구현되는 상태를 나타내는 작동상태도.Figure 9c is an operating state showing the state in which the rigidity is implemented in accordance with the control method of the external force response haptic providing apparatus using the electromagnetic induction phenomenon according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치를 이용하여 버튼 클릭감을 구현하기 위한 순서도.10 is a flow chart for implementing a button click feeling using an external force response haptic providing apparatus using electromagnetic induction according to the present invention.
도 11은 버튼 클릭 시 누르는 깊이와 힘의 관계를 나타낸 그래프.11 is a graph showing the relationship between the depth and the force pressed when the button is clicked.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 본 발명에 따른 전자기유도현상을 이용한 외력 반응형 햅틱제공장치1: External force response haptic providing apparatus using electromagnetic induction phenomenon according to the present invention
2: 손가락2: finger
10: 하우징10: housing
20: 누름판20: pressure plate
30: 제 1 자력발생수단30: first magnetic force generating means
40: 탄성제공수단40: elastic providing means
42: 판스프링42: leaf spring
50: 제 2 자력발생수단50: second magnetic force generating means
52: 단자핀52: terminal pin
54: 외력감지용 코일54: coil for external force detection
56: 자력발생용 코일56: magnetic coil
58: 자력차폐물질58: magnetic shielding material
60: 측정수단60: measuring means
70: 제어수단70: control means
80: 세퍼레이터80: separator
82: 수용홈82: receiving home
100: 햅틱제공모듈100: haptic provision module
200: 휴대용단말기200: portable terminal
210: 버튼부210: button part
300: 장갑형 사용자입력장치300: armored user input device
310: 장갑310: gloves
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