KR20110039118A - Apparatus and method for generating tactile feedback with vibrators - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진동자를 이용하여 촉각 피드백을 생성하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 진동자를 서로 다른 진동주파수로 진동시켜 저주파수의 진동자극을 생성함으로써 다양한 촉감을 구현할 수 있는 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백 생성장치 및 이를 이용한 촉각 피드백의 생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to generating a tactile feedback using a vibrator, and more particularly, to generate a tactile feedback by vibrating a plurality of vibrators at different vibration frequencies, thereby generating a low frequency vibration stimulus. A feedback generating device and a method of generating tactile feedback using the same.
일반적으로 햅틱 피드백(haptic feedback)은 키보드와 마우스, 조이스틱, 터치스크린 등과 같은 입력장치를 통해 촉감과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술이다. 특히, 피부가 느끼는 촉감을 이용하는 촉각 피드백에 관한 기술은 비교적 구현하기가 용이하기 때문에 핸드폰, PDA 등과 같은 휴대기기의 터치컨트롤 인터페이스에 널리 적용되고 있다. 또한, 촉각 피드백은 기기의 조작감을 향상시키며 사용자에게 현실감과 몰입감을 제공하는 이점이 있어 다양한 느낌의 촉감을 구현할 수 있는 기술이 개발되고 있다. In general, haptic feedback is a technology that allows a user to feel haptic, power, and athletic through input devices such as a keyboard, a mouse, a joystick, and a touch screen. In particular, the technology related to haptic feedback using the sensation of the skin is relatively easy to implement, and thus has been widely applied to touch control interfaces of mobile devices such as mobile phones and PDAs. In addition, the tactile feedback improves the operation feeling of the device and has the advantage of providing realism and immersion to the user, so that a technology for realizing a variety of feelings has been developed.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 일반적인 촉각 피드백의 생성방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 일반적인 소형 진동모터를 이용하는 방법이 있다. 즉, 모터 구동부가 일정전압의 구동신호를 진동모터에 인가하면 진동모터의 편심 질량체가 회전하게 되고, 이를 통해 발생된 진동자극이 휴대기기 사용자에게 전달됨으로써 이루어진다. 이때, 진동자극은 사인파 형태로 통상 100Hz ~ 500Hz의 진동주파수를 갖는다. 1A and 1B are conceptual views illustrating a method of generating a general tactile feedback according to the prior art. As shown in FIG. 1A, there is a method using a general small vibration motor. That is, when the motor driving unit applies a driving signal of a predetermined voltage to the vibration motor, the eccentric mass of the vibration motor is rotated, and the vibration stimulus generated through this is transmitted to the user of the portable device. At this time, the vibration stimulus has a vibration frequency of 100 Hz to 500 Hz in the form of a sine wave.
또한, 도 1b에 도시된 바와 같이 진동모터의 공진을 이용하는 방법이 있다. 즉, 모터 구동부가 진동모터의 공진주파수에 해당하는 사각파 형태의 구동신호를 진동모터에 인가하면 진동자극의 세기가 커져서 사용자에게 전달된다. In addition, there is a method using the resonance of the vibration motor as shown in Figure 1b. That is, when the motor driving unit applies a driving signal having a square wave shape corresponding to the resonant frequency of the vibration motor to the vibration motor, the strength of the vibration stimulus is increased and transmitted to the user.
또한, 종래기술에 따른 촉각 피드백의 생성방법은 진동모터의 회전속도를 변환시키거나 일정시간 동안 반복하여 on-off하는 방식으로 여러 형태의 진동패턴을 구현한다. In addition, the method of generating the tactile feedback according to the prior art implements various types of vibration patterns by converting the rotational speed of the vibration motor or repeatedly on-off for a predetermined time.
그러나, 상술된 바와 같은 종래기술에 따른 촉각 피드백의 생성방법은 진동모터의 진동패턴이 단순하여 다양한 느낌의 촉감을 구현하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 진동모터의 진동주파수를 100Hz 이하로 하여 진동시키는 경우 휴대기기 사용자가 느끼는 진동자극의 세기가 극히 미미하였기 때문에 100Hz 이하의 비교적 저주파수의 진동자극을 구현하기가 어려운 문제점이 있다. 종합하면, 종래기술에 따른 촉각 피드백의 생성방법은 다양한 주파수대역의 진동자극을 자유자재로 구현할 수 없는 기술적인 한계가 있다.However, the method of generating the tactile feedback according to the prior art as described above has a problem that it is difficult to implement the sensation of various feelings because the vibration pattern of the vibration motor is simple. In particular, when the vibration frequency of the vibration motor is less than 100Hz, the vibration stimulus felt by the user of the portable device is extremely small, and thus, it is difficult to realize a vibration stimulus having a relatively low frequency of 100 Hz or less. In summary, the method of generating tactile feedback according to the related art has technical limitations in that vibration stimulation of various frequency bands cannot be implemented freely.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 원하는 저주파수의 촉감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 느낌의 진동자극을 구현할 수 있는 촉각 피드백 생성장치 및 이를 이용한 촉각 피드백의 생성방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a haptic feedback generating device and a method of generating a tactile feedback using the same can not only implement the desired low-frequency tactile feel, but also can implement a variety of vibration stimulation To provide.
상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 구동신호를 생성하여 출력하는 진동자 구동부(100); 구동신호들중 하나를 인가받아 제1 진동주파수(f1)로 진동하는 제1 진동자(210); 및 구동신호들중 다른 하나를 인가받아 제2 진동주파수(f2)로 진동하는 제2 진동자(220);를 포함하고, 그리고 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)가 다른 경우 제1 진동자(210)의 진동과 제2 진동자(220)의 진동이 합성되어 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)에 비해 상대적으로 저주파수의 진동자극을 촉각 피드백으로 생성하는 것을 특징으로 하는 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백 생성장치에 의하여 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above is to generate a plurality of drive signals and output the
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 구동신호를 생성하여 출력하는 진동자 구동부(100); 및 구동신호를 인가받아 일정한 주파수 차이(Δf) 또는 일정한 주파수 차이(Δf)의 배수로 점진되는 진동주파수로 각각 진동하는 3개 이상의 진동자;를 포함하고, 그리고 진동자들의 진동이 합성되어 일정한 주파수 차이(Δf) 의 주파수를 갖는 진동이 증폭되어 발현된 진동자극을 촉각 피드백으로 생성하는 것을 특징으로 하는 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백 생성장치에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object of the present invention as described above, the oscillator driver 100 for generating and outputting a plurality of drive signals; And three or more vibrators each receiving a driving signal and vibrating at a vibration frequency gradually incremented by a multiple of a constant frequency difference Δf or a constant frequency difference Δf. The vibrations of the vibrators are synthesized to produce a constant frequency difference Δf. It can also be achieved by a haptic feedback generating device using a plurality of vibrators, characterized in that the vibration having a frequency of) amplified to generate a vibratory stimulus expressed by the tactile feedback.
또한, 진동자들은 선형 진동자이다. 그리고, 진동자들은 진동자 구동부(100)의 구동신호가 가변됨에 따라 진동주파수가 가변될 수 있다.The vibrators are also linear vibrators. The vibrators may vary in frequency as the driving signal of the
그리고, 본 발명의 촉각 피드백 생성장치는 사용자의 접촉이 전달되는 입력부(10); 및 접촉을 감지하고, 소정의 제어신호를 전달하여 진동자 구동부(100)를 가동시키는 제어부(20);를 더 포함한다. 이때, 입력부(10) 하부에 진동자들이 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 입력부(10)는 터치 스크린, 터치 패드 또는 조이스틱이다.In addition, the tactile feedback generating device of the present invention includes an
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 진동자를 이용하여 햅틱장치 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 방법에 있어서, 진동자 구동부(100)가 소정의 구동신호를 제1 진동자(210)와 제2 진동자(220)에 각각 인가하는 제1 단계(S100); 제1 진동자(210)와 제2 진동자(220)가 서로 다른 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)로 각각 진동하는 제2 단계(S200); 및 제1 진동자(210)의 진동과 제2 진동자(220)의 진동이 합성되어 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)에 비해 저주파수의 진동자극이 생성되는 제3 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백의 생성방법에 의해서도 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention as described above in the method for providing haptic feedback to the user of the haptic device using a vibrator, the
그리고, 저주파수의 진동자극은 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2) 차이의 절대값(|f1-f2|)을 갖는 주파수의 진동과, 제1 진동주파수(f1)와 제2 진 동주파수(f2)의 평균값((f1+f2)/2)을 갖는 주파수의 진동의 합으로써 나타난다. 이때, 저주파수의 진동자극은 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)의 차이의 절대값(|f1-f2|)이 10Hz 이내의 범위를 갖는 경우에 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)의 차이의 절대값(|f1-f2|)을 갖는 주파수의 진동이 증폭되어 발현됨으로써 생성된다.The low frequency oscillation stimulus includes vibrations of a frequency having an absolute value (| f1-f2 |) of a difference between the first oscillation frequency f1 and the second oscillation frequency f2, and the first oscillation frequency f1 and the second. It is represented by the sum of vibrations of frequencies with an average value of vibration frequency f2 ((f1 + f2) / 2). At this time, the low frequency oscillation stimulus is the first oscillation frequency f1 when the absolute value | f1-f2 | of the difference between the first oscillation frequency f1 and the second oscillation frequency f2 has a range within 10 Hz. Is generated by amplifying and expressing a vibration of a frequency having an absolute value (| f1-f2 |) of the difference between the second vibration frequency f2 and the second vibration frequency f2.
그리고, 제1 단계(S100)와 상기 제2 단계(S200)는 진동자 구동부(100)가 동일한 구동신호를 인가하여 제1 및 제2 진동자(210, 220)가 제1 진동주파수(f1)로 각각 진동한 이후에, 제2 진동자(220)에 인가되는 구동신호를 변경함으로써 제2 진동자(220)가 제2 진동주파수(f2)로 진동될 수 있는 것이 바람직하다.In addition, in the first step S100 and the second step S200, the
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은 진동자를 이용하여 햅틱장치 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 방법에 있어서, 진동자 구동부(100)가 복수의 구동신호를 3개 이상의 진동자들에 각각 인가하는 제1 단계(S100"); 진동자들이 일정한 주파수 차이(Δf) 또는 일정한 주파수 차이(Δf)의 배수로 점진되는 진동주파수로 각각 진동하는 제2 단계(S200"); 및 진동자들의 진동이 합성되어 일정한 주파수 차이(Δf)의 주파수를 갖는 진동이 증폭되어 발현된 진동자극이 생성되는 제3 단계(S300");를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백의 생성방법에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object of the present invention as described above in the method for providing haptic feedback to the user of the haptic device using a vibrator, the first step of the
그리고, 제3 단계(S300, S300") 이후에 저주파수의 진동자극 또는 일정한 주파수 차이(Δf)의 주파수를 갖는 진동이 증폭되어 발현된 진동자극이 햅틱장치 사용자에게 전달되는 제4 단계(S400, S400");를 더 포함한다.After the third step (S300, S300 "), a fourth step (S400, S400) in which the vibration stimulus having a low frequency or a vibration having a frequency of a predetermined frequency difference Δf is amplified and delivered to the haptic device user. "); Further includes.
또한, 진동자들은 100Hz ~ 500Hz의 진동주파수로 진동하는 것이 바람직하다.In addition, the vibrators preferably vibrate at a vibration frequency of 100 Hz to 500 Hz.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 진동자를 이용한 촉각 피드백 생성장치 및 이를 이용한 촉각 피드백의 생성방법은 복수의 진동자를 서로 다른 진동주파수로 진동시켜 비교적 저주파수의 새로운 진동자극을 생성할 수 있고, 이를 통해 다양한 촉감을 구현할 수 있다. As described above, the tactile feedback generating device using the plurality of vibrators and the method of generating the tactile feedback using the same according to the present invention may generate a new vibration stimulus having a relatively low frequency by vibrating the plurality of vibrators at different vibration frequencies, This can realize a variety of touch.
특히, 2개의 진동자를 이용하는 경우 진동자들의 진동주파수 차이를 10Hz 이내로 하여 맥놀이 현상에 의한 10Hz 이하의 저주파수의 느낌을 갖는 촉감을 구현할 수 있다. 또한, 3개 이상의 진동자를 이용하는 경우에도 일정한 주파수 차이만큼의 다양한 저주파수 느낌의 촉감을 구현할 수 있다. In particular, in the case of using two vibrators, the vibration frequency difference between the vibrators may be set within 10 Hz, so that a feeling having a low frequency of 10 Hz or less due to the beat phenomenon may be realized. In addition, even when three or more vibrators are used, various low-frequency feelings can be realized by a certain frequency difference.
나아가, 진동자의 진동주파수를 다양하게 변환하고, 복수의 진동자들의 진동을 다양하게 조합함으로써 기존에는 불가능하였던 전혀 새로운 형태의 진동패턴을 구현할 수 있는 이점이 있다. 이를 통해 햅틱장치 사용자에게 보다 실감나고 재미있는 경험을 제공할 수 있다.Furthermore, by varying the vibration frequency of the vibrator, and by combining the vibration of the plurality of vibrators in a variety of ways there is an advantage that can implement a vibration pattern of a completely new type that was previously impossible. This can provide a more realistic and fun experience for haptic device users.
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.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is obvious that all modifications fall within the scope of the appended claims.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same reference numerals are used for the same components as much as possible even though they are shown in different drawings.
[촉각 피드백 생성장치][Tactile Feedback Generator]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치의 개략적인 구성도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 입력부(10), 제어부(20), 진동자 구동부(100), 제1 진동자(210), 제2 진동자(220)로 구성된다. 본 발명은 핸드폰, PDA, 게임기 등과 같은 휴대기기일 수 있고, 기타 이동성이 없는 거치형 전자제품일 수도 있다.2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for generating tactile feedback according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the tactile
입력부(10)는 터치 스크린, 터치 패드 또는 조이스틱에 해당하고, 사용자의 접촉이 이루어진다. 도 2에는 터치 스크린이 도시되어 있다.The
제어부(20)는 입력부(10)와 연결되어 사용자의 접촉을 감지하고, 접촉의 세기, 지속시간 등에 따른 소정의 제어신호를 진동자 구동부(100)에 전달한다.The
진동자 구동부(100)는 제어부(20)의 제어신호를 전달받아 가동된다. 그리고, 진동자 구동부(100)는 제1 진동자(210)와 제2 진동자(220)에 각각 연결되어 소정의 구동신호를 독립적으로 인가할 수 있다. 또한, 진동자 구동부(100)는 구동신호의 세기 또는 주파수 등을 가변시킬 수 있다.The
제1 및 제2 진동자(210, 220)는 진동자 구동부(100)의 구동신호가 가변됨에 따라 진동주파수가 가변되는 전자기 구동방식의 진동체(예를 들어, 선형 진동자)일 수 있다. 그리고, 진동자들(210, 220)은 100Hz ~ 500Hz 범위의 진동주파수(f1, f2)로 각각 진동한다.The first and
한편, 제1 및 제2 진동자(210, 220)는 입력부(10) 하부에 위치한다. 한편, 제1 및 제2 진동자(210, 220)에 의해 생성된 진동자극은 입력부(10) 또는 케이스를 통하여 사용자에게 전달된다.Meanwhile, the first and
제1 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치(1)는 제1 및 제2 진동자(210, 220)가 서로 다른 진동주파수로 진동하여 저주파수의 느낌을 주는 진동자극을 생성할 수 있고, 이를 통해 다양한 촉감을 구현할 수 있다. 특히, 진동자들(210, 220)의 진동주파수 차이를 10Hz 이하로 하면 맥놀이 현상에 의한 10Hz 이하의 저주파수의 느낌을 갖는 촉감을 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.In the tactile
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치의 개략적인 구성도이다. 본 실시예의 촉각 피드백 생성장치(1")는 도 3에 도시된 바와 같이 입력부(10), 제어부(20), 진동자 구동부(100) 및 3개 이상의 진동자로 구성된다. 도 3에서는 4개의 진동자(210, 220, 230, 240)가 도시되어 있다. 각 구성들에 대한 내용은 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.3 is a schematic configuration diagram of an apparatus for generating tactile feedback according to a second embodiment of the present invention. The haptic
제2 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치(1")는 진동자들(210, 220, 230, 240)을 일정한 주파수 차이(Δf) 또는 일정한 주파수 차이(Δf)의 배수로 점진되는 진동주파수로 각각 진동시킴으로써 일정한 주파수 차이(Δf) 만큼의 저주파수의 느낌을 주는 촉감을 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 후술된다.The tactile
[촉각 피드백의 생성방법][How to generate tactile feedback]
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백의 생성방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 개념도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백의 생성방법은 다음에서 설명하는 것과 같이 1단계(S100)에서 제4 단계(S400)까지의 과정을 거치게 된다. 4 is a flowchart illustrating a method of generating tactile feedback according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of the present invention. The method of generating the tactile feedback according to the first embodiment of the present invention goes through a process from step S100 to step S400 as described below.
제1 단계(S100)는 도 5에 도시된 바와 같이 진동자 구동부(100)가 소정의 구동신호를 제1 진동자(210)와 제2 진동자(220)에 각각 인가하게 된다. 이때, 구동신호는 일정전압의 신호일 수 있고, 사각파 또는 사인파 형태의 신호일 수 있다.In the first step S100, as shown in FIG. 5, the
제2 단계(S200)는 제1 진동자(210)와 제2 진동자(220)가 서로 다른 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)로 각각 진동하게 된다. 이때, 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)는 각각 100Hz ~ 500Hz의 범위를 갖는다. 그리고, 제1 및 제2 진동자(210, 220)는 일정한 진동주파수(f1, f2)를 갖는 진동체일 수 있고, 진동자 구동부(100)의 구동신호에 따라 제1 진동주파수(f1)과 제2 진동주파수(f2)가 일정한 범위에서 가변되는 전자기 구동방식의 진동체(예를 들어, 선형 진동자)일 수 있다. In the second step S200, the
한편, 제1 단계(S100)와 제2 단계(S200)는 진동자 구동부(100)가 동일한 구동신호를 인가하여 제1 및 제2 진동자(210, 220)가 제1 진동주파수(f1)로 각각 진동한 이후에, 제2 진동자(220)에 인가되는 구동신호를 변경함으로써 제2 진동자(220)가 제2 진동주파수(f2)로 진동할 수 있다. 이는 상술된 가변 진동체(force reactor)를 사용하는 경우이다.Meanwhile, in the first step S100 and the second step S200, the
제3 단계(S300)는 제1 진동자(210)의 진동과 제2 진동자(220)의 진동이 합성된다. 이때, 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)가 같은 경우에는 후술될 저주파수의 진동자극이 생성되지 않고, 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)와 같은 느낌의 보다 센 진동자극이 발생된다. 그리고, 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)가 서로 다른 경우에는 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)에 비해 비교적 저주파수의 진동자극이 생성되게 된다. In the third step S300, the vibration of the
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 있어서 2개의 진동자에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT(Fast Fourier Transform)출력 그래프이다. FFT출력 그래프는 x축에 진동의 진동주파수가 표시되고, y축에 진동의 진폭(세기)이 표시된다. 도 6에서 제1 및 제2 진동자(210, 220)의 제1 및 제2 진동주파수(f1, f2)는 점선으로 나타나 있고, 제1 및 제2 진동자(210, 220)에 의해 발생되는 진동자극(사용자가 실제로 느끼는 촉감)이 실선으로 나타나 있다.FIG. 6 is a graph showing a fast fourier transform (FFT) output showing the combined vibration generated by the two vibrators in the first embodiment of the present invention. The FFT output graph shows the vibration frequency of vibration on the x-axis and the amplitude (strength) of the vibration on the y-axis. In FIG. 6, the first and second vibration frequencies f1 and f2 of the first and
제1 및 제2 진동자(210, 220)의 합성 진동은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2) 차이의 절대값(|f1-f2|)을 갖는 주파수의 진동과, 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)의 평균값((f1+f2)/2)을 갖는 주파수의 진동의 합으로 나타난다. 예를 들면, 제1 진동주파수(f1)가 200Hz이고, 제2 진동주파수(f2)가 300Hz인 경우 50Hz의 진동과 250Hz의 진동이 합해진 형태의 진동자극이 발생된다. 이는, 200Hz와 300Hz 각각의 진동보다 저주파수의 느낌을 주는 진동자극이다. As shown in FIG. 6, the synthesized vibration of the first and
한편, 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)의 차이의 절대값(|f1-f2|)이 10Hz 이내의 범위를 갖는 경우에는 맥놀이 현상에 의해 제1 진동주파수(f1)와 제2 진동주파수(f2)의 차이의 절대값(|f1-f2|)을 갖는 주파수의 진동이 증폭되어 발현된다. 즉, 10Hz 이하의 주파수 차이는 맥놀이 주파수(beat frequency)에 해당하게 되고, 도 5에 도시된 바와 같이 두 주파수의 차에 해당하는 주파수로 진동하는 포괄형(Envelope)이 발생하게 된다. 이로 인해 합성 진동은 포괄형의 진동주파수를 갖게 되는 것이다. 예를 들면 제1 진동자(210)가 250Hz로 진동하고, 제2 진동자(220)가 254Hz로 진동하는 경우 합성 진동은 4Hz(254Hz-250Hz)를 갖게 되어 기존의 진동모터가 구현할 수 없는 저주파수 느낌의 진동자극을 생성할 수 있다.On the other hand, when the absolute value (| f1-f2 |) of the difference between the first vibration frequency f1 and the second vibration frequency f2 has a range within 10 Hz, the first vibration frequency f1 and The vibration of the frequency having an absolute value || f1-f2 | of the difference between the second vibration frequencies f2 is amplified and expressed. That is, a frequency difference of 10 Hz or less corresponds to a beat frequency, and as shown in FIG. 5, an envelope that vibrates at a frequency corresponding to a difference between two frequencies occurs. As a result, the synthetic vibration has a comprehensive vibration frequency. For example, when the
제4 단계(S400)는 저주파수의 진동자극이 햅틱장치 사용자에게 전달된다. 이때, 진동자들(210, 220)의 진동주파수는 다양한 값을 갖을 수 있고, 이에 따라 넓은 주파수대의 합성 진동이 생성될 수 있다. 이를 통해 햅틱장치 사용자는 다양한 형태의 촉감을 느낄 수 있다.In the fourth step S400, the low frequency vibration stimulus is transmitted to the haptic device user. In this case, the vibration frequencies of the
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백의 생성방법에 관한 실험값을 나타낸 그래프이다. 실험은 제1 진동자(210)에 250Hz의 진동주파수로, 제2 진동자(220)는 253 ~ 257Hz의 진동주파수로 하여 1초간 진동시켜 사용자가 1초 동안에 몇 번의 자극을 느낄 수 있는지에 관한 것이다. 평면상으로 표시된 수는 맥놀이 주파수이고, 수직으로 표시된 수는 1초 동안 느낀 자극의 수이다. 이 실험에 의하면 사용자가 저주파의 진동을 느낄 수 있다는 것을 알 수 있다.7 is a graph showing an experimental value of a method of generating tactile feedback according to a first embodiment of the present invention. The experiment relates to how many times the user can feel the stimulus for 1 second by vibrating for 1 second with the vibration frequency of 250 Hz to the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3개 이상의 진동자를 이용한 촉각 피드백의 생성방법을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of generating tactile feedback using three or more vibrators according to a second embodiment of the present invention.
제1 단계(100")는 진동자 구동부(100)가 소정의 구동신호를 3개 이상의 진동자들(210, 220, 230, 240)에 각각 인가하게 된다.In the
제2 단계(200")는 진동자들(210, 220, 230, 240)이 일정한 주파수 차이(Δf) 또는 일정한 주파수 차이(Δf)의 배수로 점진되는 진동주파수(f1, f2, f3, f4)로 각각 진동하게 된다. 예를 들면 100Hz, 120Hz, 140Hz, 160Hz의 20Hz 차로 점진되는 진동주파수일 수 있다. 또한, 100Hz, 120Hz, 160Hz, 200Hz로 진동하여 20Hz 및 40Hz로 점진되는 진동주파수일 수 있다.The
제3 단계(300")는 진동자들의 진동이 합성되어 일정한 주파수 차이(Δf)의 주파수를 갖는 진동이 증폭되어 발현된 진동자극이 생성된다. In the
도 9a는 본 발명의 제2 실시예에 있어서 진동자들에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT출력 그래프의 일례이다. 즉, 도 9a에 도시된 바와 같이 진동자들(210, 220, 230, 240)이 일정한 주파수 차이(Δf)로 점진되는 진동주파수(f1, f2, f3, f4)로 각각 진동하는 경우 합성 진동의 주파수는 Δf를 갖게 된다. 예를 들면, 진동자들(210, 220, 230, 240)이 각각 100Hz, 120Hz, 140Hz, 160Hz로 진동하는 경우 20Hz(Δf)의 진동이 증폭되어 발현된다. 이는 진동자들(210, 220, 230, 240)의 합성 진동이 맥놀이 현상과 유사하게 발현되기 때문이다.9A is an example of the FFT output graph showing the synthesized vibration generated by the vibrators in the second embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 9A, when the
도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 있어서 진동자들에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT 그래프의 다른 예이다. 즉, 도 9b에 도시된 바와 같이 3개의 진 동자(210, 220, 230)가 일정한 주파수 차이(Δf)로 점진되는 진동주파수(f1, f2)와, 일정한 주파수 차이(Δf)의 배수로 점진되는 진동주파수(f3)로 진동하는 경우 합성 진동의 주파수는 Δf를 갖게 된다. 예를 들면 진동자들(210, 220, 230)이 각각 100Hz, 120Hz, 160Hz로 진동하는 경우 20Hz(Δf)의 진동이 증폭되어 발현된다. 그 이유는 도 9b에 도시된 바와 같이 진동주파수들(f1, f2, f3) 사이에서 (f1+f2)/2, (f1+f3)/2 및 (f2+f3)/2의 진동주파수를 갖는 진동들이 발생되고, 이들이 일정한 주파수 차이(Δf)로 진동하는 효과가 생기기 때문이다. FIG. 9B is another example of an FFT graph showing synthesized vibration generated by vibrators in the second exemplary embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 9B, the oscillation frequencies f1 and f2 at which the three
제4 단계(400")는 일정한 주파수 차이(Δf)의 주파수를 갖는 진동자극이 최종적으로 햅틱장치 사용자에게 전달된다.In a
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 일반적인 촉각 피드백의 생성방법을 설명하기 위한 개념도.1A and 1B are conceptual views illustrating a method of generating a general tactile feedback according to the prior art.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치의 개략적인 구성도.2 is a schematic structural diagram of a tactile feedback generating device according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각 피드백 생성장치의 개략적인 구성도.3 is a schematic structural diagram of a tactile feedback generating device according to a second embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백의 생성방법을 나타내는 흐름도.4 is a flowchart illustrating a method of generating tactile feedback according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 개념도.5 is a conceptual diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 있어서 2개의 진동자에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT(Fast Fourier Transform)출력 그래프.6 is a fast fourier transform (FFT) output graph showing synthesized vibration generated by two vibrators in a first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각 피드백의 생성방법에 관한 실험값을 나타낸 그래프.7 is a graph showing experimental values of a method of generating tactile feedback according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3개 이상의 진동자를 이용한 촉각 피드백의 생성방법을 나타낸 흐름도.8 is a flowchart illustrating a method of generating tactile feedback using three or more vibrators according to a second embodiment of the present invention.
도 9a는 본 발명의 제2 실시예에 있어서 진동자들에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT출력 그래프의 일례.Fig. 9A is an example of an FFT output graph showing synthesized vibration generated by vibrators in the second embodiment of the present invention.
도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 있어서 진동자들에 의해 발생되는 합성 진동을 나타낸 FFT 그래프의 다른 예.FIG. 9B is another example of an FFT graph showing synthesized vibration generated by vibrators in a second embodiment of the present invention. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1, 1" : 촉각 피드백 생성장치1, 1 ": Tactile Feedback Generator
10 : 입력부10: input unit
20 : 제어부20: control unit
100 : 진동자 구동부100: vibrator drive unit
210 : 제1 진동자210: first vibrator
220 : 제2 진동자220: second vibrator
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