KR20120139131A

KR20120139131A - 촉각 생성 장치, 휴대용 기기, 이를 이용한 촉각 생성 방법 및 그 기록매체

Info

Publication number: KR20120139131A
Application number: KR1020110058742A
Authority: KR
Inventors: 양태헌; 권동수
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-27
Also published as: KR101319476B1

Abstract

본 발명은 촉각 생성 장치 및 촉각 생성 방법에 관한 것으로서, 진동감각 또는 저항감을 생성하는 근감각 발생모듈을 이용하여 촉각 피드백을 사용자에게 전달하기 위한 촉각 생성 장치 및 촉각 생성 방법에 관한 것이다. 이를 위해 변환인자를 감지하는 센서수단(100); 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200); 및 전기신호에 대응하여 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300);을 포함하도록 함으로써 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치가 개시된다.

Description

촉각 생성 장치, 휴대용 기기, 이를 이용한 촉각 생성 방법 및 그 기록매체 {Haptically generated apparatus, portable device, method using the same and recording medium thereof}

본 발명은 촉각 생성 장치 및 촉각 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동감각 또는 저항감을 생성하는 근감각 발생모듈을 이용하여 촉각 피드백을 사용자에게 전달하기 위한 촉각 생성 장치 및 촉각 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 촉각이란 물체를 만질 때 사람의 손가락 또는 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 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)이 있다.

이러한 감각수용기를 자극하기 위한 다양한 촉감 제시장치들로, 피에조 액추에이터, 솔레노이드 액추에이터, DC/AC 모터, 서버모터, 초음파 액추에이터, 형상기억합금세라믹 액추에이터, 전기활성폴리머 액추에이터등 다양한 액추에이터들이 있다. 촉감 제시장치의 대표적인 예로는 모바일디바이스에서 터치스크린의 입력에 따라 진동모터로 진동을 발생시켜 고주파/저주파의 진동을 감지하는 파치니언/마이스너 소체를 자극하는 장치가 있다.

진동모터(진동발생 모듈)는 휴대용 기기에 적용되어 소정의 감각을 전달하는 장치로서, 종래의 기술은 사용자가 손가락으로 터치 패널을 터치하면 그에 대한 반응으로 진동감각만을 출력하는 방식이었다.

이러한 종래의 진동발생 모듈은 피부감각만을 자극하는 것으로 실제 물체를 만지는 것과는 달라 현실감이 떨어진다. 사람은 손/팔의 관절을 이용하여 일정 이상의 압력으로 물체를 누르면서 문지르게 되는데 이때, 사람은 물체의 강성도 등을 느껴 같은 거칠기를 갖는 물질이라도 눌리는 정도에 따라 다른 거칠기를 인지하게 된다.

이처럼 사람이 근감각을 이용하여 물체의 강성도 등을 느끼는 것은 감각수용에 있어서 중요하지만, 종래의 진동발생 모듈은 단순한 진동만을 출력하는 방식으로 사용자의 다양한 감각의 욕구(촉각 피드백)를 만족시키는데 한계가 있었다.

따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 휴대용 기기에서도 단순하게 피부에 진동감각만을 출력하는 것에 국한하지 않고 사람의 피부에서 느껴지는 촉감과 근육에서 느껴지는 근감각을 동시에 자극하여 물체의 강성도 및 재질감 등을 복합적이고도 다양하게 느낄 수 있게 하는 촉각 생성 장치의 개발이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 주기적 전기신호를 근감각과 촉감을 동시에 제공하는 장치에 입력함으로써 다양한 촉각 피드백을 사용자에게 전달하는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 변환인자를 감지하는 센서수단(100); 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200); 및 전기신호에 대응하여 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300);을 포함하도록 함으로써 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 변환인자는 근감각 발생모듈(300)의 위치 또는 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)인 것을 특징으로 한다.

또한, 제어수단(200)은 사용자로부터 선택된 어플리케이션 정보에 기초하여 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전기신호는 주기적 신호인 것을 특징으로 한다.

또한, 제어변수는 전기신호의 파형종류, 전기신호의 진폭크기, 및 전기신호의 주파수 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 제어변수는 센서수단(100)의 신호에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어수단(200)은 제어변수를 상호 조합하여 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 촉각 피드백은 촉감 피드백 또는 근감각 피드백인 것을 특징으로 한다.

또한, 촉각 피드백은 근감각 발생모듈(300)에 구비된 유변유체의 댐핑력 변화에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 근감각 피드백은 저항력인 것을 특징으로 한다.

또한, 촉각 피드백은 저항력을 온/오프하는 방식, 저항력을 연속적으로 발생시키는 방식, 및 저항력을 단계별로 발생시키는 방식 중 적어도 어느 하나를 적용함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 저항력을 온/오프하는 방식은 휴대용 기기의 상태정보, 휴대용 기기의 통화 요금정보, 및 휴대용 기기의 작업 중요도에 따른 정보 중 적어도 어느 하나에 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 저항력을 연속적으로 발생시키는 방식은 힘(Fin)에 비해 상대적으로 저항력이 증가하거나, 힘(Fin)에 비해 상대적으로 저항력이 일정하다가 떨어지거나, 또는 힘(Fin)에 비해 상대적으로 저항력이 감소하는 것을 특징으로 한다.

그리고 저항력을 단계별로 발생시키는 방식은 힘(Fin)에 비해 상대적으로 저항력이 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적은 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200), 및 전기신호에 대응하여 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300)을 구비하는 촉각 생성 장치; 및 휴대용 기기(20)에서 실행되는 어플리케이션 또는 터치버튼의 종류에 따라 촉각 피드백을 생성하도록 제어변수를 제어하는 신호를 제어수단(200)에 출력하는 마이크로프로세서(400);를 포함함으로써 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 변환인자를 감지하는 센서수단(100), 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200), 및 전기신호에 대응하여 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300)을 구비하는 촉각 생성 장치; 및 휴대용 기기(20)에 촉각 피드백을 생성하도록 제어변수를 제어하는 신호를 제어수단(200)에 출력하는 마이크로프로세서(400);를 포함함으로써 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 휴대용 기기는 휴대폰, 키보드, 마우스, 테블릿 피씨, 조이스틱, 리모콘, 스타일러스 펜 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서 센서수단(100)이 변환인자인 근감각 발생모듈(300)의 위치 또는 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)을 측정하는 단계(S710); 제어수단(200)이 변환인자에 따라 주기적 전기신호를 출력하는 단계(S720); 및 근감각 발생모듈(300)이 주기적 전기신호에 따라 촉각 피드백을 주기적으로 생성하는 단계(S730);를 포함함으로써 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, S720 단계는 변환인자의 종류를 분석하는 단계; 및 분석된 변환인자의 종류에 따라 전기신호의 파형종류, 전기신호의 진폭크기, 및 전기신호의 주파수 중 적어도 어느 하나를 선택하거나 조합하여 주기적 전기신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서 촉각 생성 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함으로써 달성될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 종래의 근감각 발생모듈에 주기적 전기신호를 입력함으로써 촉감 이외에 근감각을 사용자에게 제공할 수 있는 촉각 피드백 생성의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 전기신호의 파형종류, 진폭크기, 또는 주파수 등을 조합함으로써 다양한 촉각 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 사용자에게 다양한 근감각 피드백을 제공하기 위하여 단계별 저항력을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 연속적으로 저항력을 변화시켜 사용자에게 다양한 근감각 피드백을 제공할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의하면 휴대용 기기를 보지 않고도 휴대용 기기의 상태를 알거나 또는 휴대용 기기의 상태를 설정할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 촉각 생성 장치의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 전기신호의 파형종류, 진폭크기, 및 주파수를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 전기신호의 파형종류, 진폭크기, 및 주파수를 조합하여 나타낸 도면이고,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 파형종류, 진폭크기, 및 주파수에 따라 촉각 피드백이 형성되는 것을 나타낸 도면이고,
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 저항력을 단계별로 발생시키는 것을 나타낸 도면이고,
도 11 내지 도 19는 본 발명에 따른 저항력을 연속적으로 발생시키는 것을 나타낸 도면이고,
도 20은 본 발명에 따른 휴대용 기기의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 21은 본 발명에 따른 휴대용 기기에 촉각 생성 장치가 결합한 사시도이고,
도 22 내지 도 28은 본 발명에 따른 휴대용 기기에 촉각 생성 장치가 적용된 도면이고,
도 29는 본 발명에 따른 촉각 생성 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

<촉각 생성 장치의 구성>

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 촉각 생성 장치는 대략 센서수단(100), 제어수단(200), 및 근감각 발생모듈(300)로 구성할 수 있다. 근감각 발생모듈(300)은 더 자세하게는 자기장발생수단(도면 미도시) 또는 전기장발생수단(도면 미도시) 및 가제어성 유변유체를 구비함으로써 촉각 피드백을 생성할 수 있다.

이때 촉각은 근감각 또는 촉감을 의미하며 근감각은 저항감으로 나타낼 수 있고, 진동감각은 촉감으로 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 근감각 발생모듈(300)은 진동감각 또는 저항감을 생성하였으나 본 발명에 따르면 이러한 진동감각 또는 저항감 외에 추가적으로 촉각 피드백을 생성할 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 19를 참조하여 본 발명에 따른 촉각 생성 장치의 구성 및 기능을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 센서수단(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 근감각 발생모듈(300)에 구비되는 이동수단(도면 미도시)에 가해지는 힘(Fin)이나 또는 가해진 힘(Fin)에 의해 이동수단이 눌려진 깊이(위치, 변위)인 변환인자를 측정한다. 이때 이동수단은 근감각 발생모듈에서는 플랜져일 수 있다.

따라서 센서수단(100)은 힘(Fin)을 측정하기 위한 센서 또는 위치를 측정하기 위한 센서를 근감각 발생모듈(300)에 구비하여야 한다. 상술한 변환인자외에 속도를 변환인자에 포함할 수도 있으나 이때는 위치(변위)를 미분하면 된다.

본 발명에 따른 제어수단(200)은 사용자로부터 선택된 어플리케이션 정보 또는 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 근감각 발생모듈(300)에 출력한다.

이때 어플리케이션 정보는 휴대용 기기에서 실행되는 어플의 종류 또는 휴대용 기기에서 실행되는 프로그램의 종류 등이다. 휴대용 기기는 휴대폰, 노트북, 콘솔게임기 등이다. 또한, 제어변수는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 파형의 종류, 진폭크기, 또는 주파수 중 어느 하나이거나 도 5에 도시된 바와 같이 이들을 조합한 것이다.

따라서, 제어수단(200)은 사용자가 선택한 어플리케이션의 종류 또는 센서수단(100)에서 측정한 힘(Fin)이나 위치(변위)에 따라 다양하게 상술한 제어변수를 조합하여 전기신호를 출력한다. 이때 출력되는 전기신호는 촉각 피드백을 생성하기 위하여 주기적 전기신호인 것이 바람직하다.

도 6 내지 도 7은 상술한 제어변수에 따라 촉각 피드백이 형성되는 것을 나타내는 것으로서, 도 6은 플랜져를 일정한 속도로 누르면서 진폭의 크기가 2v인 사인파를 근감각 발생모듈에 인가하였을 때 나타나는 촉각 피드백이다. 도 7은 도 6에서 진폭의 크기만 4v로 변화시킨 것으로서 촉각 피드백이 도 6에 비해 변화된 것을 알 수 있다.

또한, 도 8은 주파수가 동일하지만(직류) 진폭의 크기를 서로 달리하여 근감각 발생모듈(300)에 전기신호를 인가한 것이다. 이때는 촉각 피드백 중에서도 근감각 피드백이 형성됨을 알 수 있다.

따라서, 도 6 내지 도 8에 의해 제어변수를 다르게 설정하여 전기신호를 근감각 발생모듈(300)에 출력하는 경우 기존의 진동감각 또는 저항감을 생성하는 근감각 발생모듈(300)이 촉각 피드백을 생성할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 제어수단(200)은 MCU, MPU, DSP 등을 사용하여 구현할 수 있으며, 또한 FPGA 또는 ASIC 등의 로직 설계에 의해서도 동일하게 구현할 수 있다. 이러한 제어수단(200)은 근감각 발생모듈(300)에 포함되어 구성될 수도 있으며, 필요에 따라 근감각 발생모듈(300)과 별개로 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 근감각 발생모듈(300)은 제어수단(200)에서 출력되는 다양한 형태의 전기신호(파형형태, 진폭크기, 주파수 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합)에 대응하여 촉각 피드백을 생성함으로써 사용자에게 이를 전달한다. 이때 촉각 피드백은 플랜져에 힘(Fin)이 가해지는 반대 방향으로 촉감 또는 근감각을 사용자에게 전달한다.

상술한 바와 같이 이러한 근감각 발생모듈(300)은 종래에는 진동감각 또는 저항감만을 사용자에게 전달하였으나 본 발명에 따르면 촉각 피드백을 생성할 수 있다. 또한, 촉각 피드백은 사용자에게 저항력을 전달하며, 저항력은 전단력 또는 강성도가 변하는 것일 수 있다.

한편, 근감각 발생모듈(300)은 대략적으로 자기장발생수단(도면 미도시) 또는 전기장발생수단(도면 미도시), 플랜져(도면 미도시), 및 가제어성 유변유체(전기유변유체 또는 자기유변유체)로 구성하는 것이 바람직하다.

이때 자기장발생수단을 이용하는 근감각 발생모듈(300)은 자기유변유체와 자기장을 이용하여 저항력을 생성하게 된다. 구체적으로 자기장발생수단은 제어수단(200)의 전기신호에 따라 자기장의 세기가 다르게 발생하며 이렇게 생성된 자기장을 자기유변유체에 인가하게 된다.

인가된 자기장은 자기유변유체의 저항력(댐핑력) 즉, 전단력 또는 강성도를 변하게 한다. 따라서 사용자는 다양한 촉각 피드백을 받을 수 있다. 이때 자기장을 생성하기 위하여 솔레노이드 코어(도면 미도시) 및 솔레노이드 코일(도면 미도시)이 사용될 수 있다.

한편, 자기장의 세기를 변화시키기 위해서는 아날로그 전압이 필요하게 된다. 따라서 제어수단(200)을 구현한 CPU(도면 미도시)에서 나오는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 DAC(Digital to Analog Converter)(도면 미도시)를 제어하게 되며, DAC에서 출력되는 아날로그 전압을 근감각 발생모듈(300)에 인가함으로써 자기장의 세기를 변화시킬 수 있다.

또한, 전기장발생수단을 이용하는 근감각 발생모듈(300)은 전기유변유체와 전기장을 이용하여 저항력을 생성하게 된다. 구체적으로, 전기장발생수단은 제어수단(200)의 전기신호에 따라 전기장의 세기가 다르게 발생하며 이렇게 생성된 전기장을 전기유변유체에 인가하게 된다.

인가된 전기장은 전기유변유체의 저항력 즉, 전단력 또는 강성도를 변하게 한다. 따라서 사용자는 다양한 촉각 피드백을 받을 수 있다. 이때 전기장을 생성하기 위하여는 전극(+극과 -극)이 사용된다.

한편, 전기장의 세기를 변화시키기 위해, 수 kV의 아날로그 전압이 필요하다. 이러한 아날로그 전압을 얻기 위하여, CPU에서 나오는 PWM 신호를 이용하여 DAC(도면 미도시)를 제어하게 된다. DAC에서 출력되는 아날로그 전압을 DC-DC 컨버터(도면 미도시)에 입력하여 아날로그 전압을 증폭시킨 후 이를 근감각 발생모듈(300)에 인가함으로써 전기장의 세기를 변화시킬 수 있다.

한편, 촉각 피드백은 상술한 전기신호의 제어변수를 선택하거나 조합함으로써 제공되거나 또는 다음과 같은 방식에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는 도 9 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 저항력을 온 또는 오프하는 방식, 저항력을 연속적으로 발생시키는 방식, 또는 저항력을 단계별로 발생시키는 방식을 사용하여 사용자에게 촉각 피드백을 전달하게 된다.

상세하게는, 저항력을 온/오프 하는 방식은 저항력의 세기가 있거나 없는 방법으로 구현할 수 있다. 이러한 방식은 휴대용 기기의 상태정보, 휴대용 기기의 통화요금 정보, 또는 휴대용 기기의 작업 중요도에 따른 정보일 경우 사용하는 것이 바람직하다.

휴대용 기기의 상태정보는 일예로서 부재중 전화, 안테나 수신전파 강도, 배터리 잔류량, 또는 가용 메모리의 상태일 수 있다. 또한, 통화요금 정보는 요금이 비싼 기능(예 : 유료정보, 국제전화)을 사용할 때 일 수 있다. 또한, 휴대용 기기에 포함된 카메라 또는 일반 카메라로 사진을 찍을 때에 있어서 초점 정도에 따라 이용될 수도 있을 것이다.

한편, 저항력을 단계별로 발생시키는 방식은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 저항력을 단계별로 제공하게 된다. 도 9는 근감각 발생모듈(300)이 눌려진 깊이(위치,변위)에 따라 일정한 저항력이 생성되는 것을 나타내며, 도 10은 눌려진 깊이에 따라 단계별로 저항력이 증가되는 것을 나타낸다.

이러한 방식은 일예로서 게임시에 캐릭터, 비행기, 또는 자동차의 속도를 제어할 때 사용되며, 휴대용 기기의 화면을 보지 않고 특정 버튼을 제어하는 경우에 유용하다. 또한, 상술한 휴대용 기기의 상태(예 : 잠금상태)를 알려줄 때도 또한 이용 가능하다.

한편, 저항력을 연속적으로 발생시키는 방식은 도 11 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 저항력을 연속적으로 제공하게 된다. 이러한 방식은 특정버튼을 누를 때 누르는 느낌을 다양하게 제공할 수 있다. 특히 일예로서 레이싱 게임시 언덕, 내리막길, 또는 노면상태에 따라 버튼을 누르는 느낌을 다양하게 제공할 때 사용하는 것이 바람직하다.

저항력을 연속적으로 발생시키는 방식을 좀더 상세히 설명하면 누르는 힘(Fin)에 비해 상대적으로 저항력이 증가하거나, 저항력이 증가하다가 떨어질 수 있으며, 또는 이러한 증감을 반복할 수도 있다. 또한, 저항력이 일정하다가 갑자기 떨어지거나, 저항력이 일정하다가 서서히 떨어질 수도 있다. 한편으로는 최초에 일정 저항력이 작용하고 있다가 서서히 떨어지는 느낌을 전달할 수도 있다.

상술한 촉각 생성 장치는 다양한 촉각 피드백을 필요로 하는 휴대용 기기에 포함되어 구성될 수 있다. 이러한 휴대용기기는 상술한 촉각 생성 장치를 사용함으로써 같은 조작을 위해 메뉴를 클릭해야 하는 횟수를 줄일 수 있으며 다양한 촉각을 사용자에게 전달할 수 있다.

<휴대용 기기의 구성>

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 기기(20)는 대략 촉각생성장치(10)와 휴대용기기(20)의 내부 구성인 마이크로프로세서(400) 및 디스플레이(500)로 구성될 수 있다. 이하에서는 도 20 및 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 기기의 구성을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 촉각 생성 장치(10)는 앞서 설명한 바와 동일하므로 이에 갈음하고, 이러한 촉각 생성 장치(10)는 이하 설명할 휴대용 기기(20)에 포함되어 본 발명의 일실시예를 실시하게 된다.

본 발명에 따른 메모리(도면 미도시)는 어플리케이션을 저장하는 수단으로서, 각종 휴대용 기기(20)에서 실행되는 어플리케이션 프로그램이 저장된다. 또한, 필요에 따라 촉각 생성 장치(10)에서 사용되는 프로그램이 저장될 수도 있다.

한편, 메모리는 EEPROM 또는 플래쉬메모리나 MCU, MPU, DSP 등에 내장된 내부 메모리를 이용하여 구현할 수 있다. 이 경우 메모리는 후술할 마이크로프로세서(400)와 별개로 구현하거나 또는 마이크로프로세서(400)에 그 기능이 포함되어 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 마이크로프로세서(400)는 상술한 메모리에 저장된 어플리케이션을 실행하며, 실행되는 어플리케이션에 따라서 제어수단(200)에 어플리케이션 정보를 출력한다.

어플리케이션 정보는 휴대용 기기(20)에서 실행되는 다양한 종류의 실행 프로그램, 앱, 또는 터치버튼에 관한 정보이다. 제어수단(200)은 어플리케이션 정보에 따라 다양한 방식의 촉각 피드백을 생성하기 때문에 마이크로프로세서(400)로부터 이러한 정보를 필요에 따라 받을 수 있다.

한편, 마이크로프로세서(400)는 플랜져의 위치 또는 플랜져에 가해지는 힘(Fin)을 인식하는 센서수단(100)으로부터 직접 신호를 입력받아 상술한 제어변수를 조절함으로써 다양한 전기신호를 출력할 수도 있다.

따라서, 제어수단(200)과 마이크로프로세서는(400)는 본 발명을 실시하기 위하여 별개로 구현될 필요는 없으며, 제어수단(200) 또는 마이크로프로세서(400) 어느 쪽이든 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.

따라서, 마이크로프로세서(400)는 MCU, MPU, DSP 등을 사용하여 구현할 수 있으며, 또한 FPGA 또는 ASIC 등의 로직 설계에 의해서도 동일하게 구현을 할 수 있다. 이러한 마이크로프로세서(400)는 근감각 발생모듈(300)에 포함되어 구성될 수도 있으며, 필요에 따라 근감각 발생모듈(300)과 별개로 휴대용기기(20)에 포함되어 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 디스플레이(500)는 어플리케이션이 실행되는 상태를 보여주는 수단이다. 이러한 디스플레이(500)는 본 발명에 있어서 디스플레이(500) 없이 구현될 수도 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 휴대용 기기(20)가 스마트폰 또는 태블릿피씨 등인 경우 디스플레이(500)가 필요하나, 콘솔게임기 등의 게임시 사용되는 조이스틱 또는 키보드의 경우에는 필요에 따라 디스플레이(500) 없이 구현될 수도 있다.

한편, 상술한 기능을 갖는 디스플레이(500)는 LCD, OLED, 또는 LED 등을 사용하여 구현할 수도 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않으며 어플리케이션이 실행되는 상태를 보여줄 수 있는 수단이면 어느 것이나 본 발명의 일실시예를 수행하게 된다.

도 21에 도시된 바와 같이, 상술한 기능을 갖는 촉각 생성 장치(10)가 포함된 휴대용 기기(20)는 스마트폰, PDA, 노트북, 태블릿피씨 등에 적용 가능하다. 또한, 콘솔게임기, 키보드, 조이스틱, 리모콘, 또는 스타일러스 펜 등에 응용되어 촉각 피드백을 사용자에게 전달할 수 있다.

이때 도 22에 도시된 바와 같이 휴대폰에 트랙 볼(30)의 형태로 구현할 수 있고, 도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같이 키보드 또는 마우스에 트랙 볼(30)이 부착되는 형태로 구현할 수 있다. 또한, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이 콘솔게임기의 조이스틱 버튼 또는 리모콘의 버튼에 구현할 수 있다.

다만 도 21에 나타난 촉각 생성 장치(10)가 휴대용기기(20)에 장착된 위치는 휴대용 기기(20)에 따라 다양한 위치에 구성될 수 있다.

<촉각 생성 방법>

도 28은 본 발명에 따른 촉각 생성 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 상술한 구성을 가지는 촉각 생성 장치(20)에 의하여 수행될 수 있는 촉각 생성 방법의 일실시예가 도 28에 도시되어 있다.

도 28에 도시된 바와 같이, 본 발명의 촉각 생성 방법은 대략적으로 S710 단계 내지 S730 단계를 포함하여 수행한다. 이하에서는 각 단계별 수행방법을 도 28을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 센서수단(100)이 변환인자인 근감각 발생모듈(300)의 위치 또는 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)을 측정하는 단계(S710)를 수행한다. 센서수단(100)이 변환인자를 측정함으로써 제어수단(200)이 변환인자에 따른 다양한 전기신호를 생성한다.

다음으로, 제어수단(200)이 변환인자에 따라 주기적 전기신호를 출력하는 단계(S720)를 수행한다. 이때 S720 단계는 세부적으로 제어수단(200)이 변환인자의 종류를 분석하는 단계를 수행한다. 변환인자의 종류는 제어수단(200)이 플랜져에 가해지는 힘(Fin) 또는 플랜져의 눌려진 깊이(위치,변위) 중 어느 하나이다.

이때, 제어수단(200)은 변환인자의 종류를 분석하여 이들 중 어느 하나를 선택할 것인지 또는 조합하여 선택할 것인지 판단한다. 즉 힘(Fin)과 위치(position) 모두를 선택하여 조합할 것인지 아니면 이들 중 어느 하나만을 선택할 것인지 판단한다.

다음으로, 제어수단(200)은 분석된 상기 변환인자의 종류에 따라 전기신호의 파형종류, 전기신호의 진폭크기, 및 전기신호의 주파수 중 적어도 어느 하나를 선택하거나 조합하여 주기적 전기신호를 출력한다. 주기적 전기신호가 근감각 발생모듈(300)에 입력됨으로써 사용자에게 다양한 촉각 피드백을 전달한다(S730).

다만, 제어수단(200)은 상술한 센서수단(100)으로부터 신호에 기초하거나 또는 휴대용 기기(20)에서 실행되는 어플리케이션 정보 또는 터치버튼의 종류에 대응하여 전기신호를 생성함으로써 촉각 피드백을 전달할 수도 있다.

일예로서, 어플리케이션 정보 또는 터치버튼의 종류에 대응하는 전기신호는 사용자에게 전달되는 저항력을 온/오프하는 방법, 저항력을 연속적으로 발생시키는 방법, 또는 저항력을 단계별로 발생시키는 방법 중 어느 하나의 방법을 사용함으로써 생성된다.

이러한 촉각 피드백 방법을 결정하기 위해서는 휴대용 기기(20)에서 실행되고 있는 어플리케이션이 어떤 프로그램이냐에 따라서 달라지므로 제어수단(200)이 실행되고 있는 어플리케이션 정보를 입력받으며 이에 따라 촉각 피드백 방법이 달라진다.

마지막으로, 촉각 피드백을 사용자에게 전달하는 단계를 수행하게 된다. 촉각 피드백의 전달은 근감각 발생모듈에 구비된 자기유변유체 또는 전기유변유체의 물성의 변화에 따라 저항력이 변화되며, 이러한 저항력이 플랜져에 전달된다. 플랜져는 사용자의 힘(Fin)에 대응하는 부분으로서 사용자에게 저항력의 변화를 전달할 수 있다.

상술한 촉각 제공방법에 있어서, 제어수단(200)이 모든 기능을 수행하나, 필요에 따라 마이크로프로세서(400)가 그 기능을 분담할 수 있으며, 또는 이러한 기능들이 마이크로프로세서(400)에 의해 수행될 수도 있다.

<기록매체>

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

10 : 촉각 생성 장치
20 : 휴대용 기기
30 : 트랙 볼
100 : 센서수단
200 : 제어수단
300 : 근감각 발생모듈
400 : 마이크로프로세서
500 : 디스플레이

Claims

변환인자를 감지하는 센서수단(100);
상기 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200); 및
상기 전기신호에 대응하여 상기 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300);을 포함하도록 함으로써 상기 근감각 발생모듈(300)이 상기 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 변환인자는 상기 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)에 따라 이동하는 이동수단의 위치 또는 상기 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)인 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어수단(200)은,
사용자로부터 선택된 어플리케이션 정보에 기초하여 상기 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전기신호는 주기적 신호인 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어변수는 전기신호의 파형종류, 전기신호의 진폭크기, 및 전기신호의 주파수 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어변수는 상기 센서수단(100)의 신호에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제어수단(200)은,
상기 제어변수 중 적어도 두 개 이상을 조합하여 상기 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 촉각 피드백은 촉감 피드백 또는 근감각 피드백인 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 촉각 피드백은 상기 근감각 발생모듈(300)에 구비된 유변유체의 댐핑력 변화에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 근감각 피드백은 저항력인 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 촉각 피드백은,
상기 저항력을 온/오프하는 방식, 상기 저항력을 연속적으로 변화시키는 방식, 및 상기 저항력을 단계별로 발생시키는 방식 중 적어도 어느 하나를 적용함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 저항력을 온/오프하는 방식은,
휴대용 기기의 상태정보, 상기 휴대용 기기의 통화 요금정보, 및 상기 휴대용 기기의 작업 중요도에 따른 정보 중 적어도 어느 하나에 적용하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 저항력을 연속적으로 변화시키는 방식은,
힘(Fin)에 비해 상대적으로 상기 저항력이 증가하거나, 상기 힘(Fin)에 비해 상대적으로 상기 저항력이 일정하다가 떨어지거나, 또는 상기 힘(Fin)에 비해 상대적으로 상기 저항력이 감소하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 저항력을 단계별로 발생시키는 방식은,
힘(Fin)에 비해 상대적으로 상기 저항력이 단계적으로 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200), 및 상기 전기신호에 대응하여 상기 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300)을 구비하는 촉각 생성 장치; 및
휴대용 기기(20)에서 실행되는 어플리케이션 또는 터치버튼의 종류에 따라 상기 촉각 피드백을 생성하도록 상기 제어변수를 제어하는 신호를 상기 제어수단(200)에 출력하는 마이크로프로세서(400);를 포함함으로써 상기 근감각 발생모듈(300)이 상기 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
변환인자를 감지하는 센서수단(100), 상기 센서수단(100)의 출력신호에 기초하여 촉각 피드백을 제공하기 위한 전기신호를 제어변수에 따라 출력하는 제어수단(200), 및 상기 전기신호에 대응하여 상기 촉각 피드백을 생성하는 근감각 발생모듈(300)을 구비하는 촉각 생성 장치; 및
휴대용 기기(20)에 상기 촉각 피드백을 생성하도록 상기 제어변수를 제어하는 신호를 상기 제어수단(200)에 출력하는 마이크로프로세서(400);를 포함함으로써 상기 근감각 발생모듈(300)이 상기 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
제 16 항에 있어서,
상기 변환인자는 상기 근감각 발생모듈(300)의 위치 또는 상기 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)인 것을 특징으로 하는 휴대용 기기.
센서수단(100)이 변환인자인 근감각 발생모듈(300)의 위치 또는 상기 근감각 발생모듈(300)에 가해지는 힘(Fin)을 측정하는 단계(S710);
제어수단(200)이 상기 변환인자에 따라 주기적 전기신호를 출력하는 단계(S720); 및
상기 근감각 발생모듈(300)이 상기 주기적 전기신호에 따라 촉각 피드백을 주기적으로 생성하는 단계(S730);를 포함함으로써 상기 근감각 발생모듈(300)이 상기 촉각 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 S720 단계는,
상기 변환인자의 종류를 분석하는 단계; 및
분석된 상기 변환인자의 종류에 따라 전기신호의 파형종류, 전기신호의 진폭크기, 및 전기신호의 주파수 중 적어도 어느 하나를 선택하거나 조합하여 주기적 전기신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 방법.