KR20140000800A - Apparatus for generating tactile sensation, dielectricpolymer high-perpormance driver, actuator, interfacing apparatus, apparatus for providing tactile feedback using the same - Google Patents

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KR20140000800A KR1020120068087A KR20120068087A KR20140000800A KR 20140000800 A KR20140000800 A KR 20140000800A KR 1020120068087 A KR1020120068087 A KR 1020120068087A KR 20120068087 A KR20120068087 A KR 20120068087A KR 20140000800 A KR20140000800 A KR 20140000800A
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Abstract

The present invention relates to a high polymer dielectric based driver and a tactual sensation generating device using the same for easily delivering the sensations of a multi-channel to a user by using a driver providing a tactile sensation and kinaesthesia. The present invention comprises a kinaesthesia generating means (110) providing kinaesthesia corresponding to the touch of the user on a control panel and generating a signal sensing a position or a direction corresponding to the touch of the user; and a tactile sensation generating means (120) generating the tactile sensation to be expressed based on the signal of the kinaesthesia generating means. Therefore, disclosed is the tactual sensation generating device capable of delivering the sensations of the multi-channel.

Description

촉각 생성장치, 고분자 유전체 기반 구동기, 이를 이용한 촉각 액추에이터, 촉감 액추에이터, 인터페이스 장치, 촉각 피드백 제공장치{Apparatus for generating tactile sensation, dielectricpolymer high-perpormance driver, actuator, interfacing apparatus, apparatus for providing tactile feedback using the same}Apparatus for generating tactile sensation, dielectric polymer high-perpormance driver, actuator, interfacing apparatus, apparatus for providing tactile feedback using the same }

본 발명은 고분자 유전체 기반 구동기 및 이를 이용한 촉각 생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉감과 근감각을 제공하는 구동기를 이용하여 사용자에게 멀티 채널의 감각을 쉽게 전달하기 위한 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer dielectric-based driver and a haptic apparatus using the same, and more particularly, to an invention for easily transmitting a multi-channel sense to a user by using a driver that provides a tactile sense and muscle sensation.

일반적으로 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 핑거팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다.
In general, haptic is a tactile sensation that can be felt by a human finger tip (fingertip or stylus pen) when touching an object. It is a concept encompassing kinesthetic force feedback that is felt when movement is disturbed.

한편, 최근에는 차량에 HUD 디스플레이(head-up display)인 사용자 인터페이스가 탑재되고 있으며, 인터페이스에 입력 기능을 제공하기 위한 마우스의 사용이 더욱 절실히 요구되고 있다. 그러나 일반적인 마우스의 경우에는(일예로서 트랙볼 마우스) 자동차처럼 운전하며 집중하기 힘든 상황속에서 협소한 공간에 사용하기에 햅틱 피드백이 없어 불편하고 안전운전에 심각한 지장을 초래하는 문제점이 있다.
On the other hand, in recent years, a vehicle is equipped with a user interface that is a head-up display (HUD display), the use of a mouse for providing an input function to the interface is more urgently required. However, in the case of a general mouse (for example, a trackball mouse), there is a problem that there is no haptic feedback for use in a narrow space in a situation where it is difficult to concentrate on driving like a car, which causes inconvenience and serious problems for safe driving.

따라서, 촉감 및 근감각을 동시에 제공함으로써 직관적으로 터치패드처럼 스트로크 또는 터치에 의해 입력하거나 사용자에게 촉각을 전달하여 사용자와 의사소통을 할 수 있는 인터페이스 장치의 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, there is a demand for the development of an interface device capable of communicating with the user by providing a tactile sense and a sense of muscle at the same time, by intuitively inputting a stroke or a touch like a touch pad or by transmitting a tactile sense to the user.

이러한 촉감 디스플레이 장치에 대한 일예로 2007년 4월 25일자로 공개된 대한민국 등록 특허 제718896호는 고분자 유전체(1)의 외각을 고정하는 프레임을 설치하여 구동방향을 제시하는 데 있어 선장력 방식이 아닌 구동필름의 형태 변형을 통한 제시방법에 대해 기재하고 있다. As an example of such a tactile display device, the Republic of Korea Patent No. 718896 published on April 25, 2007 provides a frame for fixing the outer shell of the polymer dielectric 1 to provide a driving direction. It describes the method of presentation through the deformation of the driving film.

선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-718896호(발명의 명칭 : 유연한 구동기 및 그를 이용한 촉각제시장치)에 따르면 고분자 유전체(1)의 외각을 고정하는 프레임을 설치하여 구동방향을 제시하는데 있어 선장력 방식이 아닌 구동필름의 형태 변형을 통한 제시방법에 대해 기재하고 있다.According to Korean Patent Publication No. 10-718896 (Invention: Flexible Driver and Tactile Presenting Device Using the Same), which is a prior art document, it is recommended to provide a driving direction by installing a frame fixing the outer shell of the polymer dielectric 1. It describes the presenting method through the deformation of the driving film rather than the tension method.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 자극의 간격과 자극의 강도를 조절하여 촉감과 근감각을 동시에 제공함으로써 멀티 채널의 감각전달이 가능한 햅틱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a haptic device capable of transmitting multi-channel sensations by simultaneously providing touch and muscle sensations by controlling intervals of stimuli and intensity of stimuli. There is this.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 제어패널 상에서 사용자의 터치에 대응하는 근감각을 제공하며, 사용자의 터치에 상응하는 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 근감각 생성수단(110); 및 근감각 생성수단(110)의 신호에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 촉감 생성수단(120);을 포함함으로써 멀티 채널의 감각전달이 가능한 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.The above-described object of the present invention provides a muscle sensation corresponding to a user's touch on a control panel, and generates muscle sensation means 110 for generating a signal for detecting a position or a direction corresponding to the user's touch; And a tactile sense generating means for generating a tactile sense to be expressed on the basis of the signal of the near sensation generating means 110, which can be achieved by providing a tactile generating device characterized in that the multi-channel sense transmission is possible. have.

또한, 근감각 생성수단(110)은 댐퍼이고, 촉감 생성수단(120)은 전기활성폴리머에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.In addition, the muscle sensation generating means 110 is a damper, the tactile sensation generating means 120 is characterized in that it is implemented by an electroactive polymer.

또한, 댐퍼는, 솔레노이드의 임피던스 변화에 따른 변위를 감지하고, 변위에 따른 사용자의 터치 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the damper is characterized in that for detecting the displacement according to the impedance change of the solenoid, and generating a signal for detecting the user's touch position or direction according to the displacement.

또한, 촉감 생성수단(120)은, 사용자의 터치 위치 또는 방향에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the tactile generating means 120 is characterized by generating a tactile feeling to be expressed based on the user's touch position or direction.

한편, 본 발명의 목적은 제어패널 상에서 사용자의 터치에 대응하는 근감각을 제공하며, 사용자의 터치 또는 스트로크에 상응하는 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 복수의 근감각 생성수단; 및 근감각 생성수단의 신호에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 복수의 촉감 생성수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 액추에이터를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is to provide a sense of muscle corresponding to the user's touch on the control panel, a plurality of means of generating the sense of sense to generate a signal for detecting a position or direction corresponding to the user's touch or stroke; And a plurality of tactile sensation generating means for generating tactile sensations to be expressed based on the signals of the tactile sensation generating means.

또한, 복수의 촉감 생성수단은 굴곡면에 구비되며, 근감각 생성수단(110)의 상부에 구비되어 촉감을 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of haptic generating means is provided on the curved surface, it is characterized in that it is provided on the upper portion of the muscle sensation generating means 110 to generate a tactile sense.

또한, 복수의 근감각 생성수단은 사용자의 스트로크에 따라 변위를 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of muscle sensation generating means is characterized in that for detecting the displacement in accordance with the user's stroke.

또한, 사용자의 스트로크에 대응하여 생성되는 일측 근감각 생성수단과 타측 근감각 생성수단의 변위값에 따라 사용자의 스트로크에 상응하는 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the direction corresponding to the user's stroke is detected according to the displacement values of the one side of the sensory sense generating means and the other side of the sensory generating means generated in response to the user's stroke.

한편, 본 발명의 목적은 제어 대상체의 위치제어를 좁은 범위에서 미세하게 제어하며, 촉감 및 근감각을 생성하는 입출력수단(210); 및 미세 제어수단(210)에 비해 상대적으로 넓은 범위에서 제어 대상체의 위치제어를 하는 입력수단(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is to finely control the position control of the control object in a narrow range, the input and output means 210 for generating a tactile sense and muscle sense; And it can be achieved by providing a holistic interface device comprising a; input means 220 for controlling the position of the control object in a relatively wide range compared to the fine control means (210).

또한, 입력수단(220)은, 광센서 또는 엔코더를 이용한 마우스인 것을 특징으로 한다.In addition, the input means 220 is characterized in that the mouse using an optical sensor or encoder.

또한, 입력수단(220)은, 가속도센서 및 자이로센서 중 적어도 어느 하나를 이용한 3차원 마우스인 것을 특징으로 한다.In addition, the input means 220 is characterized in that the three-dimensional mouse using at least one of the acceleration sensor and the gyro sensor.

또한, 입력수단(220)은, 압력감지 또는 정전용량 감지를 이용한 터치패드인 것을 특징으로 한다.In addition, the input means 220 is characterized in that the touch pad using pressure sensing or capacitive sensing.

또한, 입출력수단(210)은, 복수의 근감각 생성수단을 구비하고, 사용자의 스트로크에 대응하여 생성되는 일측 근감각 생성수단과 타측 근감각 생성수단의 변위값에 따라 사용자의 스트로크에 상응하는 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the input / output means 210 is provided with a plurality of muscle sensation generating means, the direction corresponding to the user's stroke in accordance with the displacement value of the one side sense generating means and the other side sense generating means generated corresponding to the user's stroke It is characterized by detecting.

또한, 입출력수단(210) 및 입력수단(220) 중 어느 하나의 입력기능이 동작중인 경우에는 다른 하나의 입력 기능은 중지되는 것을 특징으로 한다.
In addition, when the input function of any one of the input and output means 210 and the input means 220 is in operation, the other input function is characterized in that the stop.

한편, 본 발명의 목적은 홀리스틱 인터페이스 장치의 이동 또는 터치를 감지하여 상응하는 신호를 생성하는 감지수단; 이동 또는 터치에 따라 제어하고자 하는 제어 대상체를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어수단; 및 제어 대상체의 위치 또는 제어 대상체에 의해 선택된 영역에 대응하는 촉각정보 신호를 입력받아 홀리스틱 인터페이스 장치에 출력하는 출력수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 제공 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is to detect the movement or touch of the holistic interface device to generate a corresponding signal; Control means for generating a control signal for controlling a control object to be controlled according to movement or touch; And output means for receiving a tactile information signal corresponding to the position of the control object or the area selected by the control object and outputting the tactile information signal to the holistic interface device.

또한, 제어수단은, 제어 대상체의 위치 또는 제어 대상체에 의해 선택된 영역에 대응하는 촉각정보가 근감각 및 촉감 중 어느 것인지를 판단하여 출력수단에 상응하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.The control means may determine whether the tactile information corresponding to the position of the control object or the area selected by the control object is one of muscle sense and touch to output a signal corresponding to the output means.

또한, 홀리스틱 인터페이스 장치는, 촉각정보 신호에 기초하여 촉감 및 근감각 중 적어도 어느 하나의 촉각을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 한다.In addition, the holistic interface device may be configured to transmit the tactile sense of at least one of the tactile sense and the muscular sense to the user based on the tactile information signal.

한편, 본 발명의 목적은 전기장에 의해 평면방향으로 인장되고 수직방향으로 압축되는 고분자유전체(311)와 전기장을 형성하도록 하는 전극층(313)이 다층으로 이루어진 압축력 생성수단(310), 그리고 압축력 생성수단을 적어도 일측 방향에서 지지함으로써 복원력을 생성하는 복원력 생성수단(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유전체 기반 구동기를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is a compressive force generating means 310 of the polymer dielectric 311 is stretched in the plane direction by the electric field and compressed in the vertical direction and the electrode layer 313 to form an electric field in a multilayer, and the compressive force generating means It can be achieved by providing a polymer dielectric-based driver comprising a; restoring force generating means 320 for generating a restoring force by supporting in at least one direction.

또한, 복원력 생성수단(320)은 탄성을 가지는 스프링으로서, 압축력 생성수단(310)을 양측에서 수직 방향으로 지지하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the restoring force generating means 320 is a spring having elasticity, characterized in that for supporting the compressive force generating means 310 in the vertical direction from both sides.

한편, 본 발명의 목적은 전기장에 의해 평면방향으로 인장되고 수직방향으로 압축되는 고분자유전체(311)와 전기장을 형성하도록 하는 전극층(313)이 다층으로 이루어진 압축력 생성수단(310)을 포함하고, 그리고 전극층(313)에 인가되는 펄스열의 간격 및 펄스 횟수 중 적어도 어느 하나를 제어하고, 펄스 횟수는 사람이 촉감을 인지할 수 있는 시간 분해능 이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉감 액추에이터를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention includes a polymer dielectric 311 is tensioned in the planar direction by the electric field and compressed in the vertical direction and the compressive force generating means 310 of the electrode layer 313 to form an electric field in a multilayer, and By controlling at least one of the interval and the number of pulses of the pulse train applied to the electrode layer 313, the number of pulses can be achieved by providing a tactile actuator, characterized in that the time resolution is less than the time resolution can be perceived by the human. .

또한, 펄스열의 간격에 의해 촉감의 간격을 제어하여 햅틱감각을 제공하고, 펄스 횟수를 제어하여 촉감의 강도를 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the haptic sensation is provided by controlling the tactile interval by the interval of the pulse train, and the intensity of tactile sensation is provided by controlling the number of pulses.

또한, 압축력 생성수단을 적어도 일측 방향에서 지지함으로써 복원력을 생성하는 복원력 생성수단(320);을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the restoring force generating means for generating a restoring force by supporting the compressive force generating means in at least one side direction; characterized in that it comprises a.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 자극의 간격과 자극의 강도를 조절하여 촉감과 근감각을 동시에 제공함으로써 멀티 채널의 감각전달이 가능한 효과가 있다.According to the present invention as described above by controlling the interval between the stimulus and the intensity of the stimulus to provide a sense of touch and muscles at the same time there is an effect capable of multi-channel sensory transmission.

또한, 본 발명에 의하면 사용자의 스트로크 또는 터치에 의한 입력 기능과 사용자에게 촉각을 제공할 수 있는 출력기능을 동시에 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention has an effect that can simultaneously provide an input function by the user's stroke or touch and an output function that can provide the user with tactile sensation.

그리고, 본 발명에 의하면 고분자 유전체에 의한 수직 방향의 힘을 생성할 수 있으며, 응답속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to generate a force in the vertical direction by the polymer dielectric, and there is an effect of improving the response speed.

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 근감각 생성수단의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 촉감 생성수단의 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 촉각 액추에이터의 단면도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 포인팅 오브젝터가 왼쪽 및 오른쪽으로 스트로크 하는 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 촉각 액추에이터가 부착된 광마우스이고,
도 7은 본 발명에 따른 촉각 액추에이터가 부착된 광마우스의 이동영역을 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 촉각 액추에이터가 부착된 공간마우스이고,
도 9는 본 발명에 따른 고분자 유전체 기반 구동기에 전압이 인가되지 않은 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 고분자 유전체 기반 구동기에 전압이 인가된 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 고분자 유전체 기반 구동기가 매트릭스 형태로 도시된 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 촉감 액추에이터를 이용하여 사용자에게 촉감을 전달하도록 하는 제어 주기에 관한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional view of the muscle sensation generating means according to the present invention,
2 is a cross-sectional view of the haptic generating means according to the present invention,
3 is a cross-sectional view of the tactile actuator according to the present invention,
4 and 5 is a view that the pointing object according to the invention stroke left and right,
6 is an optical mouse to which the tactile actuator is attached according to the present invention,
7 is a view showing a moving region of the optical mouse with a tactile actuator according to the present invention,
8 is a space mouse attached with a tactile actuator according to the present invention,
9 is a view where no voltage is applied to the polymer dielectric based driver according to the present invention;
10 is a diagram in which a voltage is applied to a polymer dielectric based driver according to the present invention;
11 is a diagram illustrating a polymer dielectric-based driver in a matrix form according to the present invention;
12 is a view of a control cycle for transmitting the tactile sense to the user using the tactile actuator according to the present invention.

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.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

<촉각 생성 장치의 구성><Configuration of the tactile generating device>

본 발명에 따른 촉각 생성 장치는 촉감과 근감각(필요에 따라 진동감각 제공)을 동시에 제공할 수 있는 멀티 채널의 홀리스틱 촉각 생성 장치이다. 이하에서는 이러한 촉각(촉감과 근감각)을 동시에 제공할 수 있는 근감각 생성수단(110)과 촉감 생성수단(120)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
The haptic generating device according to the present invention is a multi-channel holistic tactile generating device capable of simultaneously providing a tactile sense and a sense of muscle (providing a vibration sense as needed). Hereinafter, the muscle sensation generating means 110 and the tactile sensation generating means 120 which can simultaneously provide such tactile sensations (feel and sense of sense) will be described in detail.

(( 근감각Muscle sense 생성수단) Generation means)

본 발명에 따른 근감각 생성수단(110)은 사용자의 터치 또는 스트로크에 반응하여 근감각을 생성하고, 또한 제어패널 상에서 사용자의 터치 또는 스트로크가 가해진 경우 사용자의 터치 위치 또는 스트로크의 방향을 감지하여 이를 출력한다.
The muscle sensation generating means 110 according to the present invention generates the muscle sensation in response to the user's touch or stroke, and also detects the direction of the user's touch position or stroke when the user's touch or stroke is applied on the control panel. Output

근감각 생성수단(110)이 생성하는 근감각은 저항감 또는 진동감일 수 있다. 이러한 저항감 또는 진동감을 생성하기 위해 근감각 생성수단(110)은 댐퍼로 구현될 수 있으며, 댐퍼의 구현은 다양한 구성으로 구체화될 수 있다.
The muscle sensation generated by the muscle sensation generating means 110 may be a sense of resistance or vibration. In order to generate a sense of resistance or vibration, the near sense generating means 110 may be implemented as a damper, and the implementation of the damper may be embodied in various configurations.

댐퍼의 일예로서 본 출원의 발명자가 대한민국에 기 출원한 출원번호 10-2012-0048736(발명의 명칭 : 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가 센싱하는 방법), 특허등록번호 1036626(발명의 명칭 : 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성구현 장치, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 초소형 이동체 및 그 제어방법), 출원번호 10-2010-0049402(발명의 명칭 : 자기유변유체를 이용한 외력 반응형 강성발생 장치 및 그를 이용한 햅틱제공 장치), 출원번호 10-2012-0049150(유체를 이용한 멀티 모드의 근감각-촉각 발생기 및 그의 설계방법, 근감각-촉각 발생기를 이용한 댐퍼장치 및 휴대용 기기, 저항력 발생방법 및 그 기록매체) 등이 있다.
As an example of a damper, the inventor of the present application has previously filed in the Republic of Korea Application No. 10-2012-0048736 (Invention name: Actuator using self-sensing fluid and impedance sensing method), Patent Registration No. 1036626 (Invention) Name: External force response stiffness implementation device using magnetorheological fluid, Haptic provision device using the same, Micro mobile device using the same and control method thereof, Application No. 10-2010-0049402 (Invention name: External force reaction using magnetorheological fluid) Type stiffness generating device and haptic providing device using the same, Application No. 10-2012-0049150 (multi-mode muscle sensation-tactile generator and its design method, damper device and portable device using muscle-sensation-tactile generator, resistance Generation method and its recording medium).

본 발명에서 설명되는 댐퍼의 일실시예는 출원번호 10-2012-0048736에 기재된 내용을 기초로 하여 설명하기로 하며, 이에 대한 도면이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 이동수단(111)이 사용자의 터치 또는 스트로크에 의해 힘을 받는 경우 하우징(113) 내부에서 왕복 이동하면서 하우징에 수용된 유체(일예로 자기유변유체)의 유동에 의해 저항력을 받게 되며 사용자에게 저항감이 전달된다.
One embodiment of the damper described in the present invention will be described on the basis of the contents described in the application number 10-2012-0048736, the figure is shown in FIG. As shown in FIG. 1, when the moving means 111 receives a force by a user's touch or stroke, a resistance force is generated by the flow of a fluid (for example, a magnetorheological fluid) contained in the housing while reciprocating in the housing 113. And resistance to the user.

상·하부경사유체이동로(114,115)는 이동수단(111)의 상부의 상면 및 하부의 외면과, 하우징(113)의 내벽 사이에 형성되고, 이동수단(111)이 왕복 이동하는 동안 상·하부경사유체이동로(114,115)를 통해 자기유변유체가 이동하게 된다. 이때, 상·하부경사유체이동로(114,115)에서는 플로우모드, 전단모드, 및 스퀴즈모드 등 다양한 모드에 의해 다양한 저항감을 사용자에게 전달할 수 있다.
The upper and lower inclined fluid moving paths 114 and 115 are formed between the upper and lower outer surfaces of the upper part of the moving means 111 and the inner wall of the housing 113, and the upper and lower parts while the moving means 111 reciprocate. The magnetorheological fluid is moved through the inclined fluid moving paths 114 and 115. In this case, the upper and lower inclined fluid movement paths 114 and 115 may transmit various resistances to the user by various modes such as a flow mode, a shear mode, and a squeeze mode.

자기장인가수단(112)은 바람직하게는 솔레노이드 코일에 의해 구체화될 수 있다. 솔레노이드 코일을 사용하는 경우에는 이동수단(111)의 이동 깊이에 따른 솔레노이드 임피던스 변화를 감지할 수 있어 이동수단(111)의 변위를 측정할 수 있다.
The magnetic field applying means 112 may preferably be embodied by a solenoid coil. In the case of using the solenoid coil, it is possible to detect the change in the solenoid impedance according to the moving depth of the moving means 111 to measure the displacement of the moving means 111.

(촉감 생성수단)(Touch generation means)

본 발명에 따른 촉감 생성수단(120)은 바람직하게는 굴곡면에 구비되며, 근감각 생성수단(110)의 상부에 구비되어 촉감을 생성한다. 촉감 생성수단(120)이 굴곡면에 구비되는 경우에는 사용자에 의해 터치 또는 스트로크 되는 접촉 면적이 증가되어 사용자에게 더 많은 촉감을 전달할 수 있다.
The tactile sense generating means 120 according to the present invention is preferably provided on a curved surface, and is provided on the upper side of the muscular sensation generating means 110 to generate a tactile sense. When the tactile generating means 120 is provided on the curved surface, the contact area touched or stroked by the user is increased to transmit more tactile feeling to the user.

촉감 생성수단(120)은 상술한 근감각 생성수단(110)의 신호에 기초하여 촉감을 사용자에게 전달한다. 즉, 사용자는 촉각정보가 위치한 영역까지 제어패널 상에 구비된 근감각 생성수단(110)을 이용하여 이동하고, 표현하고자 하는 촉각정보가 위치한 영역에서 근감각 생성수단(110)의 스트로크 방향 또는 위치정보에 따라 촉감 생성수단(120)이 촉감을 사용자에게 전달한다.
The tactile generation means 120 transmits the tactile sense to the user based on the above-described signal of the sensation generating means 110. That is, the user moves to the area where the tactile information is located by using the near-sensation generating means 110 provided on the control panel, and the stroke direction or position of the near-sensation generating means 110 in the area where the tactile information to be expressed is located. According to the information, the touch generating means 120 transmits the touch to the user.

촉감 생성수단(120)의 구현은 다양한 구성으로 구체화될 수 있으며, 일예로서 전기활성폴리머(electro-active polymer)로 구현될 수 있다. 이때, 촉감 생성수단(120)의 일예로서 본 출원의 출원인이 대한민국에 기 출원한 출원번호 10-2012-0023562, 출원번호 10-2012-0027243, 출원번호 10-2012-0024962, 출원번호 10-2012-0024354 등이 있다.
Implementation of the haptic generating means 120 may be embodied in various configurations, for example, may be implemented as an electro-active polymer (electro-active polymer). At this time, as an example of the haptic generating means 120, the applicant No. 10-2012-0023562, the application number 10-2012-0027243, the application number 10-2012-0024962, the application number 10-2012 -0024354 and the like.

본 발명에서 설명되는 전기활성폴리머를 이용한 촉감 생성수단(120)의 일실시예는 출원번호 10-2012-0023562에 기재된 내용을 기초로 하여 설명하기로 하며, 이에 대한 도면이 도 2에 도시되어 있다.
An embodiment of the haptic generating means 120 using the electroactive polymer described in the present invention will be described based on the contents described in the application number 10-2012-0023562, the figure is shown in FIG. .

고분자 유전체(121)는 인가되는 전압에 의해 평면방향으로 인장되고 수직방향으로 압축되며, 고분자 유전체(121)의 상부면과 하부면에 각각 설치되어 전압을 제공하는 전극층(122)이 있다. 전극층(122)에 전압이 인가되면 압축력 생성부(128)가 압축되면서 컨택터(125)가 상부로 돌출되어 촉감을 사용자에게 전달한다. 전압 인가가 제거되면 컨택터(125)는 다시 제자리로 복귀한다.
The polymer dielectric 121 is stretched in the planar direction and compressed in the vertical direction by an applied voltage, and has an electrode layer 122 provided on the top and bottom surfaces of the polymer dielectric 121 to provide a voltage. When a voltage is applied to the electrode layer 122, the compressive force generating unit 128 is compressed and the contactor 125 protrudes upward to transmit a touch to the user. When the voltage application is removed, the contactor 125 returns to its original position.

<촉각 액추에이터의 구성><Configuration of Tactile Actuator>

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 촉각 액추에이터는 바람직하게는 적어도 3개 이상의 근감각 생성수단(110)과 제어패널 상에서 사용자에게 촉감을 제공하는 복수의 촉감 생성수단(120)으로 구성된다.
As shown in FIG. 3, the tactile actuator according to the present invention is preferably composed of at least three or more sense-sensing means generating means 110 and a plurality of sensation generating means 120 providing a touch to the user on the control panel.

근감각 생성수단(110)은 본 발명이 적용되는 휴대용 장치의 좌측 하우징(20)과 우측 하우징(30) 사이에 위치되고, 촉감 생성수단(120)의 하부에 적어도 3개 이상으로 구비되어 사용자에게 근감각을 제공하며 구체화된 실시예는 상술한 댐퍼에 의해 구현될 수 있다.
The muscle sensation generating means 110 is located between the left housing 20 and the right housing 30 of the portable device to which the present invention is applied, and is provided at least three or more under the tactile generating means 120 to the user. Embodiments that provide muscle sensations and may be implemented by the dampers described above.

촉감 생성수단(120)은 사용자에게 더 많은 촉감을 전달하도록 굴곡면(10) 상에 필요에 따라 적절한 개수의 촉감 생성수단(120)이 구비된다. 바람직하게는 사용자에게 접촉면적을 넓히기 위해 굴곡면을 사용하는 것이 좋으나 필요에 따라 굴곡면이 아닌 면도 적용될 수 있다. 촉감 생성수단(120)의 구체화된 실시예는 상술한 전기활성폴리머 등을 이용한 장치에 의해 구현될 수 있다.
The tactile generating means 120 is provided with the appropriate number of tactile generating means 120 on the curved surface 10 as necessary to deliver more tactile feeling to the user. Preferably, it is preferable to use a curved surface to increase the contact area to the user, but if necessary, the surface may be applied instead of the curved surface. Specific embodiments of the tactile generating means 120 may be implemented by a device using the electroactive polymer described above.

도 4에 도시된 바와 같이 포인팅 오브젝터(50)(일예로 사용자의 손가락)가 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하는 경우 근감각 생성수단(110b)의 변위는 점차 원상태로 복귀하고(변위량 감소) 근감각 생성수단(110a)의 변위는 점차 사용자의 손가락에 의한 힘을 받아 변위량이 증가하게 된다. 따라서, 사용자가 일측에서 타측으로 스트로크를 가한 경우 변위량의 감지에 의해 스트로크의 방향을 인식할 수 있으며, 또한, 사용자가 어느 한 지점을 터치한 경우 근감각 생성수단이 변위를 감지함으로써 제어패널 상의 터치 지점의 위치를 인식할 수 있다.
As shown in FIG. 4, when the pointing object 50 (for example, the user's finger) moves from right to left, the displacement of the muscle sensation generating means 110b gradually returns to its original state (reduced displacement), and generates a muscle sensation. The displacement of the means 110a is gradually increased by the force of the user's finger. Therefore, when the user applies a stroke from one side to the other side, the direction of the stroke can be recognized by the detection of the displacement amount, and when the user touches any point, the muscle sense generating means senses the displacement, thereby touching the control panel. The location of the point can be recognized.

터치 지점의 인식은 일예로서 근감각 생성수단이 직사각형 형상의 마우스 패드 상의 네 모서리 부근에 위치하고 있는 경우 사용자에 의해 좌측 상단 또는 좌측 하단의 힘이 가해져 근감각 생성수단의 변위가 바뀐 경우 터치 지점을 인식할 수 있다.
Recognition of the touch point is an example of the case where the muscle sensation generating means is located near the four corners on the rectangular mouse pad, when the displacement of the muscle sensation generating means changes due to the force applied at the upper left or lower left by the user. can do.

도 5는 사용자의 스트로크가 왼쪽에서 오른쪽으로 가해진 경우이며 도 4와 같은 원리에 의해 스트로크 방향 및 터치 지점을 인식할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 사용자가 왼쪽 또는 오른쪽으로 스트로크를 가한 경우 사용자의 손가락 표면에 접촉되는 촉감 생성수단(120)의 컨택터(125)의 돌출에 의한 자극으로 사용자에게 스트로크 시 표면 자극을 전달할 수 있다.
FIG. 5 illustrates a case in which a user's stroke is applied from left to right, and the stroke direction and the touch point may be recognized by the same principle as in FIG. 4. As shown in FIGS. 4 and 5, when the user applies the stroke to the left or the right, the surface upon stroke to the user due to the stimulation of the contactor 125 of the tactile generating means 120 contacting the user's finger surface Can transmit stimuli;

<< 홀리스틱Holistic 인터페이스 장치의 구성> Configuration of Interface Devices>

홀리스틱 인터페이스 장치는 전체론적 제사장치란 용어로서 사용자에게 촉감과 근감각을 동시에 제공하여 멀티 채널의 감각전달이 가능한 인터페이스 장치를 일컫는다.
The holistic interface device is a term of a holistic sacrifice device and refers to an interface device capable of providing multi-channel sensory transmission by simultaneously providing a user with tactile and sensation.

도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 홀리스틱 인터페이스 장치는 일예로서 기존의 엔코더를 이용한 마우스, 광센서를 이용한 광마우스 또는 3차원 공간 마우스에 촉각 액추에이터를 부착하여 구체화될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나 압력감지 또는 정전용량 감지를 이용한 터치패드에 촉각 액추에이터를 부착할 수도 있다. 이 경우에는 일예로서 스마트 폰 등에 본 발명에 따른 촉각 액추에이터가 부착된다.
As illustrated in FIGS. 6 and 8, the holistic interface device according to the present invention may be embodied by attaching a tactile actuator to a mouse using an existing encoder, an optical mouse using an optical sensor, or a three-dimensional space mouse. Further, although not shown in the drawings, a tactile actuator may be attached to the touch pad using pressure sensing or capacitive sensing. In this case, as an example, the tactile actuator according to the present invention is attached to a smart phone or the like.

한편, 입력수단(220)은 종래의 광마우스 또는 공간 마우스에 의해 구체화될 수 있으며 이하에서는 입력수단(220)을 광마우스 또는 공간 마우스로 가정하여 설명한다. 광마우스는 왼쪽 또는 오른쪽 클릭버튼이 있으며 드래그에 의한 영역 설정의 경우에는 왼쪽 클릭버튼을 누르면서 마우스를 이동하는 경우 원하는 영역의 설정이 가능하다. 이외에 종래의 광마우스는 다양한 클릭버튼을 측면에 구비하고 있을 수도 있다.
Meanwhile, the input means 220 may be embodied by a conventional optical mouse or a space mouse. Hereinafter, the input means 220 is assumed to be an optical mouse or a space mouse. The optical mouse has a left or right click button, and in case of area setting by dragging, a desired area can be set when moving the mouse while pressing the left click button. In addition, the conventional optical mouse may be provided with various click buttons on the side.

종래의 광마우스(220)에 도 6에 도시된 바와 같이 촉각 액추에이터가 구비된 입출력수단(210)이 광마우스의 상측 중간영역에 구비될 수 있다. 따라서, 사용자는 도 7에 도시된 바와 같이 이미지상에서 넓은 영역(공간)에 걸쳐, 즉 제1지점(60)에서 제2지점(70)으로 마우스 커서를 제어하고자 하는 경우에는 종래의 광마우스를 이동시켜 제어한다. 그리고 좁은 영역(제3영역(80))에 걸쳐 미세하게 제어하고 싶은 경우에는 촉각 액추에이터가 구비된 입출력수단(210)의 터치패드 상에서 터치패드의 터치 또는 스트로크에 의해 제어할 수 있다. 이때 근감각 생성수단의 변위에 의해 터치 지점 또는 터치 방향을 인식할 수 있다. 마우스 커서를 움직이기 위해서는 좌·우·아래·위 방향으로 스트로크를 가하거나 또는 어느 하나의 근감각 생성수단을 계속 누름에 의해 움직이고자 하는 방향으로 구현할 수 있다.
As shown in FIG. 6, the input / output means 210 having the tactile actuator in the conventional optical mouse 220 may be provided in the upper middle region of the optical mouse. Therefore, the user moves the conventional optical mouse when the user wants to control the mouse cursor over a large area (space) on the image, that is, from the first point 60 to the second point 70 as shown in FIG. 7. To control. In addition, when it is desired to finely control over a narrow area (third area 80), the touch pad may be controlled by touch or stroke of the touch pad on the touch pad of the input / output means 210 having the tactile actuator. In this case, the touch point or the touch direction may be recognized by the displacement of the muscle sensation generating means. In order to move the mouse cursor, a stroke may be applied in a direction to be moved by applying a stroke in the left, right, down and up directions or by continuously pressing one of the muscle-sensing generating means.

도 8에 도시된 바와 같이 종래의 3차원 공간 마우스에 본 발명에 따른 촉각 액추에이터가 부착된 입출력수단(210)이 구체화되어 마우스 커서의 넓은 범위의 영역 이동에서는 종래의 공간 마우스를 이동시켜 이동하고, 좁은 범위의 마우스 커서 이동시에는 입출력수단(210)을 사용하여 이동한다. 이때, 공간 마우스에는 자이로센서 또는 가속도센서 등이 내장되어 있어 공간상에서의 마우스 움직임을 감지하여 마우스 커서의 이동을 제어할 수 있다.
As illustrated in FIG. 8, the input / output means 210 having the tactile actuator according to the present invention is embodied in the conventional three-dimensional space mouse, and the conventional space mouse is moved by moving the conventional space mouse in a wide range of area movement of the mouse cursor. When the mouse cursor moves in a narrow range, it moves using the input / output means 210. At this time, the space mouse has a gyro sensor or an acceleration sensor, so that the movement of the mouse cursor can be controlled by detecting the movement of the mouse in space.

<촉각 피드백 제공장치의 구성><Configuration of Tactile Feedback Providing Device>

본 발명에 따른 촉각 피드백 제공장치는 도 6 및 도 8에 도시된 홀리스틱 인터페이스 장치(200)와 제어 대상체의 일실시예 중 하나인 마우스 커서 등이 표현되는 LED 디스플레이 장치(도면 미도시) 및 LED 디스플레이 장치에 그래픽 정보를 전달하는 컴퓨터(도면 미도시) 등에 의해 구체화될 수 있다. 이하에서 사용자에게 촉각을 전달하는 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
According to the present invention, the tactile feedback providing apparatus includes an LED display device (not shown) and an LED display in which the holistic interface device 200 shown in FIGS. 6 and 8 and a mouse cursor, etc., which is one embodiment of a control object are represented. It may be embodied by a computer (not shown) or the like for transmitting graphic information to the device. Hereinafter, a method of transmitting a tactile sense to a user will be described in detail.

사용자는 LED 디스플레이 상에서 전달받고자 하는 촉감이 있는 위치 즉, 제3영역(80)까지 이동하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 마우스 커서의 넓은 범위의 이동은(제1지점(60)->제2지점(70)으로 이동) 종래의 광마우스를 이용하여 이동한다.
The user moves a wide range of mouse cursors (first point 60-> second) as shown in FIG. 7 to move to a tactile position on the LED display, that is, to the third area 80. Move to point 70) using a conventional optical mouse.

넓은 범위의 이동이 완료된 경우, 사용자는 미세 제어 및 좁은 범위의 영역을 제어하기 위해 촉각 액추에이터가 구비된 입출력수단(210)을 이용한다. 입출력수단(210)에 구비된 근감각 생성수단(110)에 의해 사용자의 스트로크 위치 또는 방향을 감지하고 이에 따라 마우스의 위치가 제어된다. 마우스 커서의 위치에 상응하는 제3영역(80)의 공룡 이미지에 대한 촉감 정보가 그래픽 엔진에 의해 인식되어 홀리스틱 인터페이스 장치로 전달되어 촉감정보가 표시된다.
When a wide range of movement is completed, the user uses the input / output means 210 provided with the tactile actuator to control the fine control and the narrow range. The muscle sense generating means 110 provided in the input / output means 210 senses the stroke position or direction of the user and accordingly the position of the mouse is controlled. Tactile information on the dinosaur image of the third region 80 corresponding to the position of the mouse cursor is recognized by the graphic engine and transmitted to the holistic interface device to display the tactile information.

만약, 제3영역 전부에 대한 촉감 정보를 표시하고자 하는 경우에는 광마우스 등에 구비된 좌측 클릭버튼과 드래그를 이용하여 제3영역을 선택할 수 있으며, 제3영역에 상응하는 촉감정보가 홀리스틱 인터페이스 장치로 전달되어 촉감이 구현된다.
If the user wants to display the tactile information of all the third regions, the third region may be selected using the left click button and the drag provided on the optical mouse, and the tactile information corresponding to the third region may be transferred to the holistic interface device. It is delivered and the feel is realized.

한편, 상술한 설명은 홀리스틱 인터페이스 장치가 외부 그래픽 표현 장치가 분리된 경우를 설명하였으나 스마트폰 등에 홀리스틱 인터페이스 장치가 함께 구현될 수도 있다. 즉, 스마트폰의 터치패드가 본 발명에 따른 입력수단(220)이 될 수 있으며, 스마트폰의 디스플레이 장치가 상술한 LED 디스플레이 장치가 될 수 있고, 컴퓨터가 스마트폰의 어플리케이션 프로세서 등의 회로가 될 수 있다.
Meanwhile, the above description has been made in the case where the external graphic representation device is separated from the holistic interface device, but the holistic interface device may be implemented together with the smart phone. That is, the touch pad of the smartphone may be the input means 220 according to the present invention, the display device of the smartphone may be the LED display device described above, and the computer may be a circuit such as an application processor of the smartphone. Can be.

스마트폰에 구현이 된 경우에는 홀리스틱 인터페이스 장치의 이동 또는 터치 감지는 홀리스틱 인터페이스 장치내에 구현될 수도 있고 또는 홀리스틱 인터페이스 장치의 근감각 생성수단은 변위에 따른 신호만을 생성하여 어플리케이션 프로세서로 입력하고, 이동 또는 터치 감지는 어플리케이션 프로세서가 처리할 수도 있다.
When implemented in a smart phone, the movement or touch sensing of the holistic interface device may be implemented in the holistic interface device, or the muscle sense generating means of the holistic interface device generates only a signal according to the displacement and inputs it to the application processor. Touch sensing may be handled by the application processor.

또한, 어플리케이션 프로세서는 감지에 따라 제어 대상체인 커서의 위치를 이동시키며 커서의 위치에 상응하는 그래픽 이미지의 촉감 정보를 홀리스틱 인터페이스 장치에 출력한다.
In addition, the application processor moves the position of the cursor that is the control object according to the detection and outputs tactile information of the graphic image corresponding to the position of the cursor to the holistic interface device.

<고분자 유전체 기반 Polymer-based dielectric 구동기의Of actuator 구성> Configuration>

상술한 촉감생성수단(120)의 다른 실시예로서 도 9에 도시된 바와 같은 고분자 유전체 기반 구동기가 구체화될 수 있다. 압축력 생성수단(310)은 고분자 유전체(311)와 전극층(313)이 복수의 층으로 적층(stack)되어 있으며, 전극층에 전압이 인가되면 전기장이 형성되어 고분자 유전체에 인장(strain)이 발생됨으로써 복원력(Fe)이 약해진다.
As another embodiment of the tactile generating means 120 described above, a polymer dielectric based driver as shown in FIG. 9 may be embodied. The compressive force generating means 310 is a polymer dielectric 311 and the electrode layer 313 is stacked in a plurality of layers (stack), and when a voltage is applied to the electrode layer is formed an electric field to generate a tensile force (strain) in the polymer dielectric (F e ) is weakened.

복원력 생성수단(310)은 압축력 생성수단(310)을 아랫 방향으로 지지하는 제1탄성스프링(321)과 윗 방향으로 지지하는 제2탄성스프링(323)으로 구체화될 수 있다. 압축력 생성수단을 윗 방향으로 지지하도록 제2탄성스프링의 일단에는 도 10에 도시된 바와 같은 원기둥 형상의 지지대(340)가 플라스틱으로 구현될 수 있으며, 컨택터(330)는 원기둥 형상으로서 제1탄성스프링의 내측으로 감싸지며 구비된다.
The restoring force generating means 310 may be embodied as a first elastic spring 321 supporting the compressive force generating means 310 in a downward direction and a second elastic spring 323 supporting in an upward direction. At one end of the second elastic spring to support the compressive force generating means upward, a cylindrical support 340 as shown in FIG. 10 may be implemented in plastic, and the contactor 330 may have a first elasticity as a cylindrical shape. It is provided wrapped inside the spring.

이때 제1탄성스프링(321)과 제2탄성스프링(323)은 아래의 수학식 1에 의한 복원력을 갖는다.At this time, the first elastic spring 321 and the second elastic spring 323 has a restoring force by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

이때, F는 복원력, k는 탄성계수, x는 스프링의 늘어난 길이이다.
Where F is the restoring force, k is the elastic modulus, and x is the elongated length of the spring.

따라서, 수학식 1에 의해 제1탄성스프링(321)과 제2탄성스프링(323)의 탄성계수가 동일하다 하여도 제2탄성스프링이 고분자 유전체 및 제1탄성스프링의 복원력에 의해 더 많이 압축되어 제1탄성스프링에 비해 복원력이 더 크게 된다. 즉, 도 9와 같이 고분자 유전체에 전압이 인가되기 전에는 다음과 같은 수학식 2가 성립한다.Therefore, even though the elastic modulus of the first elastic spring 321 and the second elastic spring 323 is the same by Equation 1, the second elastic spring is compressed more by the restoring force of the polymer dielectric and the first elastic spring. The restoring force is greater than that of the first elastic spring. That is, before voltage is applied to the polymer dielectric as shown in FIG. 9, Equation 2 below is established.

Figure pat00002
Figure pat00002

이때, Fs2는 제2탄성스프링의 복원력, Fs1은 제1탄성스프링의 복원력, Fe는 고분자 유전체의 복원력이다.
In this case, F s2 is a restoring force of the second elastic spring, F s1 is a restoring force of the first elastic spring, and F e is a restoring force of the polymer dielectric.

고분자 유전체에 전압이 인가되는 경우에는 Fe의 복원력이 약해지며 따라서 도 10에서와 같이 제2탄성스프링의 복원력이 제1탄성스프링 및 고분자 유전체의 복원력 합에 비해 더 커지므로 윗 방향으로 컨택터(330)를 돌출시켜 사용자에게 촉감을 전달할 수 있다.
When a voltage is applied to the polymer dielectric, the restoring force of F e is weakened. Therefore, as shown in FIG. 10, the restoring force of the second elastic spring is greater than the sum of the restoring forces of the first elastic spring and the polymer dielectric. Protruding the 330 may be delivered to the user.

고분자 유전체(311)는 도 11에 도시된 바와 같이 한장의 쉬트(sheet) 형태로 제공되며 전극층이 고분자 유전체에 코팅된다. 만약 다층으로 압축력 생성수단을 형성하기 위해서는 가장 아랫부분에 위치할 제1고분자 유전체 쉬트(311a) 아랫면 및 윗면에 제1전극층(313a) 및 제1'전극층(313a')을 각각 코팅한다. 제1고분자 유전체 쉬트(311a) 위에 제2고분자 유전체 쉬트(313b)를 적층하고 제2전극층(313b)을 코팅한다. 마지막으로 제2고분자 유전체 쉬트(313b) 위에 제3고분자 유전체 쉬트(313c)를 적층하고 제3전극층(313c)을 코팅하면 된다. 이때 전극층은 도 11에 도시된 바와 같이 컨택터(330) 및 지지대(340)와 맞닿는 부분에 부분적으로 코팅된다.
The polymer dielectric 311 is provided in the form of a sheet as shown in FIG. 11 and the electrode layer is coated on the polymer dielectric. In order to form the compressive force generating means in a multi-layer, the first electrode layer 313a and the first 'electrode layer 313a' are respectively coated on the bottom and top of the first polymer dielectric sheet 311a to be positioned at the bottom. A second polymer dielectric sheet 313b is stacked on the first polymer dielectric sheet 311a and the second electrode layer 313b is coated. Finally, the third polymer dielectric sheet 313c may be stacked on the second polymer dielectric sheet 313b and the third electrode layer 313c may be coated. In this case, as shown in FIG. 11, the electrode layer is partially coated on the contact portion of the contactor 330 and the support 340.

<< 촉감 액추에이터의Of tactile actuator 구성> Configuration>

본 발명에 따른 촉감 액추에이터는 상술한 촉감 생성수단 또는 고분자 유전체 기반 구동기에 입력되는 펄스 횟수 및 펄스 간격을 제어함으로써 사용자에게 촉감 강도와 촉감 간격에 따른 다양한 햅틱 감각을 제공할 수 있도록 한다.
The tactile actuator according to the present invention enables the user to provide various haptic sensations according to tactile intensity and tactile interval by controlling the number of pulses and the pulse interval input to the tactile sensation generating means or the polymer dielectric based driver.

도 12에 도시된 바와 같이 T2는 사람이 인지할 수 있는 시간 분해능(human's temporal acuity)을 나타낸 것으로서, 사람은 5.5ms(T2' ,T2'') 이내에서 여러번 촉감자극이 전달되어도 한번의 자극으로 느끼게 된다. 따라서, 사용자에게 촉감 자극의 강도를 전달하기 위해 T2 시간동안 T1(바람직하게는 T2에 비해 2 ~ 3배 이상 더 빠르게 설계)의 주기에 해당하는 펄스 횟수를 조절함으로써 강하고 빳빳한(crisp) 촉감을 전달할 수 있다. 즉, T2'보다는 T2''가 보다 더 강하고 빳빳한 촉감을 사용자에게 전달한다.
As shown in FIG. 12, T 2 represents a human's temporal acuity that can be perceived by a human, and a human can have a tactile stimulus once delivered within 5.5 ms (T 2 ′ , T 2 ″). I feel it with a stimulus. Thus, by controlling the pulse number corresponding to a period during T 2 sigan T 1 (preferably faster design than two to three times higher than that of T 2) strong and stiff (crisp) for delivery to the user the strength of the tactile stimulation I can convey feel. In other words, T 2 '' than T 2 'delivers a stronger and firmer touch to the user.

또한, 펄스의 간격(T3)을 서로 조절함으로써 다양한 햅틱 감각을 전달할 수 있다. 일예로 맹인들에게 펄스의 간격을 조절하여 촉감을 전달함으로써 사용자와 의사소통할 수 있는 인터페이스 역할을 수행할 수 있다.
In addition, various haptic sensations may be transmitted by adjusting the intervals T 3 of the pulses. For example, it can serve as an interface to communicate with the user by adjusting the interval of the pulse to the blind to deliver the sense of touch.

상술한 펄스 횟수 및 펄스 간격은 아날로그 및 디지털 논리회로에 의해 구현될 수 있으며, 일예로서 마이크로프로세서 등에 의해 제어될 수 있다.
The pulse number and pulse interval described above may be implemented by analog and digital logic circuits, for example, may be controlled by a microprocessor or the like.

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.Although the present invention has been described with reference to the embodiment thereof, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. In other words, those skilled in the art can easily understand that many variations are possible without departing from the gist of the present invention.

1 : 공룡 이미지
10 : 굴곡면
20 : 좌측 하우징
30 : 우측 하우징
40 : 폴리머
50 : 포인팅 오브젝터
60 : 제1지점
70 : 제2지점
80 : 제3영역
100 : 촉각 생성 장치
110,110a...110g : 근감각 생성수단
111 : 이동수단
112 : 자기장인가수단
113 : 하우징
114 : 상부경사유체이동로
115 : 하부경사유체이동로
120,120a,120b : 촉감 생성수단
121 : 고분자 유전체
122 : 전극층
123 : 돌출부
124 : 고정판
125 : 컨택터
126 : 하우징 상부판
127 : 하우징 하부판
128 : 압축력 생성부
200 : 홀리스틱 인터페이스 장치
210 : 입출력수단
220 : 입력수단
310 : 압축력 생성수단
311 : 고분자유전체
311a : 제1고분자 유전체 쉬트
311b : 제2고분자 유전체 쉬트
311c : 제3고분자 유전체 쉬트
313 : 전극층
313a : 제1전극층
313a': 제1'전극층
313b : 제2전극층
313c : 제3전극층
320 : 복원력 생성수단
321 : 제1탄성스프링
323 : 제2탄성스프링
330 : 컨택터
340 : 지지대
350 : 하우징
1: dinosaur image
10: curved surface
20: left side housing
30: right side housing
40: polymer
50: pointing object
60: point 1
70: second point
80: third area
100: tactile generating device
110,110a ... 110g: Means for generating muscle sense
111: means of transportation
112: magnetic field applying means
113: housing
114: upper slope fluid flow path
115: lower slope fluid flow path
120,120a, 120b: tactile generation means
121: polymer dielectric
122: electrode layer
123: projection
124: fixed plate
125: contactor
126: housing top plate
127: housing lower plate
128: compression force generation unit
200: Holistic Interface Device
210: input and output means
220: input means
310: compression force generating means
311: polymer dielectric
311a: first polymer dielectric sheet
311b: second polymer dielectric sheet
311c: third polymer dielectric sheet
313: electrode layer
313a: first electrode layer
313a ': first electrode layer
313b: second electrode layer
313c: third electrode layer
320: resilience generating means
321: first elastic spring
323: second elastic spring
330: Contactor
340 support
350: housing

Claims (22)

제어패널 상에서 사용자의 터치에 대응하는 근감각을 제공하며, 상기 사용자의 터치에 상응하는 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 근감각 생성수단(110); 및
상기 근감각 생성수단(110)의 신호에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 촉감 생성수단(120);을 포함함으로써 멀티 채널의 감각전달이 가능한 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
A muscle sense generating means (110) providing a sense of muscle corresponding to a user's touch on the control panel and generating a signal for detecting a position or direction corresponding to the touch of the user; And
And a tactile sense generating means (120) for generating a tactile sense to be expressed based on the signal of the near sense generating means (110).
제 1 항에 있어서,
상기 근감각 생성수단(110)은 댐퍼이고,
상기 촉감 생성수단(120)은 전기활성폴리머에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
The method of claim 1,
The muscle sensation generating means 110 is a damper,
The haptic generating means 120 is a tactile generating device, characterized in that implemented by an electroactive polymer.
제 2 항에 있어서,
상기 댐퍼는,
솔레노이드의 임피던스 변화에 따른 변위를 감지하고, 상기 변위에 따른 사용자의 터치 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
3. The method of claim 2,
The damper includes:
And a signal for detecting a displacement due to a change in impedance of the solenoid and generating a signal for detecting a touch position or a direction of the user according to the displacement.
제 3 항에 있어서,
상기 촉감 생성수단(120)은,
상기 사용자의 터치 위치 또는 방향에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 것을 특징으로 하는 촉각 생성 장치.
The method of claim 3, wherein
The tactile generating means 120,
And a haptic device to generate a tactile sense to be expressed based on the touch position or direction of the user.
제 1 항에 기재된 촉각 생성 장치를 이용한 촉각 액추에이터에 있어서,
제어패널 상에서 사용자의 터치에 대응하는 근감각을 제공하며, 상기 사용자의 터치 또는 스트로크에 상응하는 위치 또는 방향을 감지하는 신호를 생성하는 복수의 근감각 생성수단; 및
상기 근감각 생성수단의 신호에 기초하여 표현하고자 하는 촉감을 생성하는 복수의 촉감 생성수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 액추에이터.
In the tactile actuator using the haptic generating device according to claim 1,
A plurality of muscle sensory means for providing a sense of muscle corresponding to a user's touch on a control panel, and generating a signal for detecting a position or direction corresponding to the user's touch or stroke; And
And a plurality of tactile sensation generating means for generating tactile sensations to be expressed based on the signals of the tactile sense generating means.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 촉감 생성수단은 굴곡면에 구비되며,
상기 근감각 생성수단(110)의 상부에 구비되어 촉감을 생성하는 것을 특징으로 하는 촉각 액추에이터.
The method of claim 5, wherein
The plurality of tactile generating means is provided on the curved surface,
The tactile actuator, characterized in that it is provided on top of the muscle sensation generating means 110 to generate a tactile sense.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 근감각 생성수단은 상기 사용자의 스트로크에 따라 변위를 감지하는 것을 특징으로 하는 촉각 액추에이터.
The method of claim 5, wherein
The plurality of muscle sensation generating means is a tactile actuator, characterized in that for detecting the displacement in accordance with the user's stroke.
제 7 항에 있어서,
상기 사용자의 스트로크에 대응하여 생성되는 일측 근감각 생성수단과 타측 근감각 생성수단의 변위값에 따라 상기 사용자의 스트로크에 상응하는 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는 촉각 액추에이터.
The method of claim 7, wherein
And a direction corresponding to the stroke of the user according to the displacement values of the one side sense generating means and the other side sense generating means generated corresponding to the stroke of the user.
제 5 항에 기재된 촉각 액추에이터를 이용하여 제어 대상체의 위치제어를 좁은 범위에서 미세하게 제어하며, 촉감 및 근감각을 생성하는 입출력수단(210); 및
상기 미세 제어수단(210)에 비해 상대적으로 넓은 범위에서 상기 제어 대상체의 위치제어를 하는 입력수단(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
Input / output means (210) for finely controlling the position control of the control object in a narrow range by using the tactile actuator according to claim 5, and generating a tactile sense and muscle sense; And
Holistic interface device comprising a; means for controlling the position of the control object in a relatively wide range compared to the fine control means (210).
제 9 항에 있어서,
상기 입력수단(220)은,
광센서 또는 엔코더를 이용한 마우스인 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
The method of claim 9,
The input means 220,
Holistic interface device, characterized in that the mouse using an optical sensor or encoder.
제 9 항에 있어서,
상기 입력수단(220)은,
가속도센서 및 자이로센서 중 적어도 어느 하나를 이용한 3차원 마우스인 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
The method of claim 9,
The input means 220,
Holographic interface device characterized in that the three-dimensional mouse using at least one of the acceleration sensor and the gyro sensor.
제 9 항에 있어서,
상기 입력수단(220)은,
압력감지 또는 정전용량 감지를 이용한 터치패드인 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
The method of claim 9,
The input means 220,
Holistic interface device characterized in that the touch pad using pressure sensing or capacitive sensing.
제 9 항에 있어서,
상기 입출력수단(210)은,
복수의 근감각 생성수단을 구비하고,
사용자의 스트로크에 대응하여 생성되는 일측 근감각 생성수단과 타측 근감각 생성수단의 변위값에 따라 상기 사용자의 스트로크에 상응하는 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
The method of claim 9,
The input and output means 210,
A plurality of muscle sensation generating means,
And a direction corresponding to the stroke of the user according to the displacement values of the one side sense sensory generating means and the other side sense sensory generating means generated in response to the user's stroke.
제 9 항에 있어서,
상기 입출력수단(210) 및 상기 입력수단(220) 중 어느 하나의 입력기능이 동작중인 경우에는 다른 하나의 입력 기능은 중지되는 것을 특징으로 하는 홀리스틱 인터페이스 장치.
The method of claim 9,
When the input function of any one of the input and output means 210 and the input means 220 is in operation, the other input function is characterized in that the holistic interface device.
제 9 항에 기재된 홀리스틱 인터페이스 장치의 이동 또는 터치를 감지하여 상응하는 신호를 생성하는 감지수단;
상기 이동 또는 상기 터치에 따라 제어하고자 하는 제어 대상체를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어수단; 및
상기 제어 대상체의 위치 또는 상기 제어 대상체에 의해 선택된 영역에 대응하는 촉각정보 신호를 입력받아 상기 홀리스틱 인터페이스 장치에 출력하는 출력수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 제공 장치.
Sensing means for sensing a movement or touch of the holistic interface device of claim 9 to generate a corresponding signal;
Control means for generating a control signal for controlling a control object to be controlled according to the movement or the touch; And
And an output means for receiving a tactile information signal corresponding to the position of the control object or the area selected by the control object and outputting the tactile information signal to the holistic interface device.
제 15 항에 있어서,
상기 제어수단은,
상기 제어 대상체의 위치 또는 상기 제어 대상체에 의해 선택된 영역에 대응하는 촉각정보가 근감각 및 촉감 중 어느 것인지를 판단하여 상기 출력수단에 상응하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 제공 장치.
The method of claim 15,
Wherein,
And determining whether the tactile information corresponding to the position of the control object or the area selected by the control object is a sense of muscle and a sense of touch, and outputting a signal corresponding to the output means.
제 15 항에 있어서,
상기 홀리스틱 인터페이스 장치는,
상기 촉각정보 신호에 기초하여 촉감 및 근감각 중 적어도 어느 하나의 촉각을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 제공 장치.
The method of claim 15,
The holistic interface device,
And at least one of a tactile sense and a sense of muscle sense is transmitted to the user based on the tactile information signal.
전기장에 의해 평면방향으로 인장되고 수직방향으로 압축되는 고분자유전체(311)와 상기 전기장을 형성하도록 하는 전극층(313)이 다층으로 이루어진 압축력 생성수단(310), 그리고
상기 압축력 생성수단을 적어도 일측 방향에서 지지함으로써 복원력을 생성하는 복원력 생성수단(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유전체 기반 구동기.
Compression force generating means 310 composed of a multilayer of a polymer dielectric 311 that is stretched in a plane direction and compressed in a vertical direction by an electric field and an electrode layer 313 to form the electric field, and
And a restoring force generating means (320) for generating a restoring force by supporting the compressive force generating means in at least one side direction.
제 18 항에 있어서,
상기 복원력 생성수단(320)은 탄성을 가지는 스프링으로서,
상기 압축력 생성수단(310)을 양측에서 수직 방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 고분자 유전체 기반 구동기.
The method of claim 18,
The restoring force generating means 320 is a spring having an elasticity,
Polymer dielectric-based driver, characterized in that for supporting the compression force generating means 310 in both directions in the vertical direction.
전기장에 의해 평면방향으로 인장되고 수직방향으로 압축되는 고분자유전체(311)와 상기 전기장을 형성하도록 하는 전극층(313)이 다층으로 이루어진 압축력 생성수단(310)을 포함하고, 그리고
상기 전극층(313)에 인가되는 펄스열의 간격 및 펄스 횟수 중 적어도 어느 하나를 제어하고, 상기 펄스 횟수는 사람이 촉감을 인지할 수 있는 시간 분해능 이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉감 액추에이터.
A polymer dielectric 311 that is stretched in a plane direction and compressed in a vertical direction by an electric field, and an electrode layer 313 for forming the electric field includes a compressive force generating means 310 formed of a multilayer, and
At least one of the interval and the number of pulses of the pulse train is applied to the electrode layer (313), wherein the number of pulses is tactile actuators, characterized in that made in less than the time resolution that can be perceived by the person.
제 20 항에 있어서,
상기 펄스열의 간격에 의해 촉감의 간격을 제어하여 햅틱감각을 제공하고,
상기 펄스 횟수를 제어하여 촉감의 강도를 제공하는 것을 특징으로 하는 촉감 액추에이터.
21. The method of claim 20,
By controlling the interval of the touch by the interval of the pulse train to provide a haptic sense,
And tactile actuators to control the number of pulses to provide tactile intensity.
제 20 항에 있어서,
상기 압축력 생성수단을 적어도 일측 방향에서 지지함으로써 복원력을 생성하는 복원력 생성수단(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 액추에이터.
21. The method of claim 20,
And a restoring force generating means (320) for generating a restoring force by supporting the compressive force generating means in at least one side direction.
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