KR20140100438A

KR20140100438A - 햅틱 효과를 생성하기 위한 액추에이터에 대한 오버드라이브 전압

Info

Publication number: KR20140100438A
Application number: KR1020140013039A
Authority: KR
Inventors: 후안 마누엘 크루즈-헤르난데즈; 로버트 라크로익스
Original assignee: 임머숀 코퍼레이션
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2014-08-14
Also published as: CN103970270B; US8866601B2; CN108919941A; CN103970270A; JP6266365B2; JP2014154158A; US20140218185A1; EP2762999A3; EP2762999B1; EP2762999A2

Abstract

액추에이터를 이용하여 햅틱 효과를 생성하는 시스템은, 표준 전압에서의 액추에이터에 대한 진동수 응답을 수신하고, 진동수 응답에 기초하여 오버드라이브 전압에 대한 룩업 테이블을 생성한다. 이후 시스템은 햅틱 효과용 햅틱 신호를 수신하고 햅틱 신호에 대한 하나 이상의 진동수들을 추출한다. 이후 시스템은 진동수들 각각에 대응하는 오버드라이브 전압을 룩업 테이블로부터 결정하고, 진동수들 각각에 대하여, 대응하는 오버드라이브 전압을 액추에이터에 인가한다. 오버드라이브 전압은 표준 전압 이상이다.

Description

햅틱 효과를 생성하기 위한 액추에이터에 대한 오버드라이브 전압{OVERDRIVE VOLTAGE FOR AN ACTUATOR TO GENERATE HAPTIC EFFECTS}

본 발명의 일 실시예는 액추에이터에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 햅틱 효과를 생성하는데 이용되는 액추에이터에 관한 것이다.

전자 기기 제조사들은 사용자를 위해 풍부한(rich) 인터페이스를 만들려고 노력하고 있다. 통상의 기기들은 시각 및 청각 큐(cues)를 이용하여 사용자에게 피드백을 제공한다. 일부 인터페이스 기기 중에는, 일반적으로는 총칭하여 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로 잘 알려져 있는, 신체 감각 피드백(예를 들어, 활동력 및 저항력 피드백) 및/또는 촉각 피드백(예를 들어, 진동, 감촉 및 열) 또한 사용자에게 제공된다. 햅틱 피드백은 사용자 인터페이스를 향상시키고 단순화시키는 큐를 제공할 수 있다. 구체적으로, 사용자에게 특정 이벤트를 알리거나, 모의 또는 가상 환경 내에서의 더 높은 감각적인 몰입을 발생시키기 위한 현실감(realistic) 피드백을 제공하기 위한 큐를 전자 기기의 사용자에게 제공함에 있어 진동 효과, 또는 진동 및 촉각(vibrotactile) 햅틱 효과가 유용할 수 있다.

또한, 이동 전화, PDA, 스마트폰 및 휴대형 게임 기기 등의 "핸드핼드(handheld) 기기" 또는 "휴대형 기기"로 불리는 휴대형 전자 기기에 햅틱 피드백을 내장시키는 것이 증가하고 있다. 예를 들어, 일부 휴대형 게임 응용은, 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되는 대형 게임 시스템에서 이용되는 제어 기기(예를 들어, 조이스틱 등)와 유사한 방식으로 진동할 수 있다. 또한, 이동 전화 및 스마트폰 등의 기기는 진동 방식으로 사용자에게 다양한 알림(alert)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화는 착신 전화에 대하여 진동으로 사용자에게 알릴 수 있다. 유사하게, 스마트폰은 스케줄링된 일정 항목을 사용자에게 알리거나 "해야할 일" 리스트 항목 또는 일정 약속에 대한 리마인더(reminder)를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 햅틱 효과는 비디오 게임에서의 바운싱 볼의 촉감 등의 "현실 세계" 동적 이벤트를 시뮬레이트하는데 이용될 수 있다.

일 실시예는 액추에이터를 이용하여 햅틱 효과를 생성하는 시스템이다. 시스템은, 표준 전압에서의 액추에이터에 대한 진동수 응답을 수신하고, 진동수 응답에 기초하여 오버드라이브 전압에 대한 룩업(lookup) 테이블을 생성한다. 이후 시스템은 햅틱 효과용 햅틱 신호를 수신하고 햅틱 신호에 대한 하나 이상의 진동수들을 추출한다. 이후 시스템은 진동수들 각각에 대응하는 오버드라이브 전압을 룩업 테이블로부터 결정하고, 진동수들 각각에 대응하는 오버드라이브 전압을 액추에이터에 인가한다. 오버드라이브 전압은 표준 전압 이상이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 지원 가능(haptically-enabled) 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터에 대한 진동수 응답의 일례를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 2에 도시한 진동수 응답의, 역(inverted) 진동수 응답 룩업 테이블의 일례를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 진동수 응답 및 대응하여 생성된 룩업 테이블을 갖는 액추에이터의 다른 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 진동수에 의한 파라미터화된(parameterized) 효과의 일례를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 임의적 햅틱 효과 신호의 예를 도시한다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른, 시간 지속 기간에 의해 분리된 임의 신호의 예에 대한 플롯을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터 구동 모듈의 기능에 대한 흐름도를 도시한다.

많은 기기에 있어서, 일부의 햅틱 효과를 포함하는 진동을 생성하는데에 액추에이터가 이용된다. 예를 들어, 휴대용 전자 기기에 자주 이용되는 액추에이터의 일 유형은 선형 공진 액추에이터(Linear Resonant Actuator, LRA)이다. 통상, LRA는 원하는 진동을 생성하기 위해 양방향 신호(즉, 교번하는 양의 전압과 음의 전압 신호)를 요구한다. 또한, 통상의 LRA의 진동수 범위는 약 30ms의 기계적 시간 상수를 갖는 대략 150Hz 내지 200Hz로 제한된다. 이러한 제한된 진동수 범위는 부분적으로는, 햅틱 효과 동안, LRA의 질량체(mass)가, LRA의 하우징을 "히팅(hitting)"하여 원하지 않은 "노이즈"가 발행되는 것을 방지하도록 하기 위한 제약에 기인한다.

상기에 기초하면, LRA 등의 액추에이터의 진동수 범위를 증가시킬 필요가 있고, 원하는 진동이, 액추에이터의 질량체로 하여금 액추에이터의 하우징에 접촉하도록 하게 하는 것을 방지하는 제약을 여전히 유지하면서 기계적인 응답 시간을 최소화할 필요가 있다.

이러한 필요성을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 액추에이터를 동적 범위를 증가시키도록 구동하기 위해, 제조사의 권고 전압(즉, "표준" 전압)보다 높은 전압(즉, "오버드라이브" 전압) 레벨을 이용하여 햅틱 신호를 액추에이터에 인가한다. 결과적으로 오버드라이브된 진동수 응답은 비-오버드라이브된 응답보다 진폭이 높다. LRA 등의 상대적으로 저가의 액추에이터는, 오버드라이브 전압을 이용함으로써, 햅틱 효과를 생성할 시에, 압전 액추에이터 등의 보다 고가형의 액추에이터와 유사한 빠른 응답 시간 및 높은 동적 범위를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 지원 가능 시스템(110)의 블록도이다. 시스템(110)은, 하우징(115) 내에 장착된 터치 감응 면(111) 또는 다른 유형의 사용자 인터페이스를 포함하고, 기계적인 버튼/스위치(113)를 포함할 수 있다. 시스템(110)의 내부는 시스템(110)에 진동 등의 햅틱 효과를 생성하는 햅틱 피드백 시스템이다. 일 실시예에서, 햅틱 효과는 터치 감응 면(111)에서 생성된다.

햅틱 피드백 시스템은 프로세서(112)를 포함한다. 프로세서(112)에는 메모리(120) 및 액추에이터 구동 회로(116)가 연결되며, 액추에이터 구동 회로(116)는 액추에이터(118)에 연결된다. 프로세서(112)는 임의의 유형의 범용 프로세서 또는 컨트롤러일 수 있거나, 햅틱 효과를 제공하도록 특수하게 설계된 주문형 반도체(ASIC, application-specific integrated circuit) 등의 프로세서일 수도 있다. 프로세서(112)는 시스템(110) 전체를 운영하는 프로세서와 동일한 프로세서일 수도 있거나, 별도의 프로세서일 수도 있다. 프로세서(112)는 상위 레벨 파라미터(high level parameters)에 기초하여 효과를 내는 순서와 어떤 햅틱 효과를 내야하는지를 결정할 수 있다. 일반적으로, 특수 햅틱 효과를 규정하는 상위 레벨 파라미터는 크기, 진동수 및 지속 기간을 포함한다. 또한, 스트리밍 모터 커맨드 등의 하위 레벨 파라미터를 이용하여 특수 햅틱 효과를 결정할 수도 있다. 햅틱 효과가 생성될 때 이들 파라미터의 일부 변동 또는 사용자의 상호작용에 기초한 이들 파라미터의 변동을 포함할 경우, 햅틱 효과는 동적인 것으로 고려될 수 있다.

프로세서(112)는 제어 신호를 구동 회로(116)에 출력하며, 구동 회로(116)는 원하는 햅틱 효과를 일으키는 데 필요한 전류 및 전압을 액추에이터(118)에 공급하는 데 이용되는 전자 부품 및 회로들을 포함한다. 시스템(110)은 둘 이상의 액추에이터(118)를 포함할 수 있고, 각각의 액추에이터는 개별 구동 회로(116)를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 공통 프로세서(112)에 연결된다. 메모리(120)는 랜덤 액세스 메모리("RAM") 또는 판독 전용 메모리("ROM") 등의, 임의의 유형의 기억 장치 또는 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 메모리(120)는 프로세서(112)에 의해 실행되는 명령어들을 기억한다. 이들 명령어들 가운데, 메모리(120)는, 프로세서(112)에 의해 실행될 때, 액추에이터(118)를 오버드라이브하기 위한 구동 신호를 발생시키는 명령어들인 액추에이터 구동 모듈(122)을 포함하며, 그 상세는 이하에 상세히 설명한다. 메모리(120)는 또한 프로세서(112) 내부에 위치되거나, 내부와 외부 메모리의 임의의 조합일 수도 있다.

시스템(110)은, 이동 전화, PDA, 스마트폰, 컴퓨터 태블릿, 게임 콘솔 등의 핸드핼드 기기일 수 있거나, 사용자 인터페이스를 제공하며 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 햅틱 효과 시스템을 포함하는 임의의 다른 유형의 기기일 수 있다. 사용자 인터페이스는 터치 감응 면일 수 있거나, 또는 마우스, 터치패드, 미니-조이스틱, 스크롤 휠, 트랙볼, 게임 패드나 게임 제어기 등의 임의의 다른 유형의 사용자 인터페이스일 수 있다. 둘 이상의 액추에이터를 갖는 실시예들에서, 각각의 액추에이터는 기기에 광범위한 햅틱 효과를 발생시키기 위해 서로 다른 출력 능력을 가질 수 있다. 각각의 액추에이터는 임의의 유형의 햅틱 액추에이터일 수 있거나, 단일의 또는 다차원 배열의 액추에이터일 수 있다. 액추에이터(118)는, 예를 들어, 전기 모터, 전자기 액추에이터, 음성 코일, 형상 기억 합금, 전기 활성 폴리머, 솔레노이드, ERM(eccentric rotating mass motor), LRA, 압전 액추에이터, 높은 대역폭 액추에이터, EAP(electroactive polymer) 액추에이터, 정전기 마찰 디스플레이, 또는 초음파 진동 발생기일 수 있다.

일 실시예에서, 햅틱 효과의 진동수 성분은 액추에이터를 오버드라이브하기 위해 식별되어 추출된다. 소정의 햅틱 효과에 있어서 진동수 성분을 식별하는 것은 2가지의 일반적인 카테고리로 나뉠 수 있다: (1) 햅틱 효과가 파라미터화될 때의 진동수의 식별, 및 (2) 햅틱 효과가 임의 신호를 포함할 때의 진동수의 식별.

파라미터화된 햅틱 효과들

햅틱 효과를 파라미터화할 경우, 진동수 값은 일반적으로 이미 알려져 있다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, LRA(예컨대, 도 1의 액추에이터(118))에 대한 진동수 응답(200)의 일례를 도시하고 있다. 진동수 응답(200)은 질량 대 진동수의 가속도 플롯(210, 220)을 포함하고 있다. 플롯(210)은, 일 실시예에 따라 액추에이터가 12V 피크간("pp") 및 50 펄스 정현파 신호로 오버드라이브될 때의 진동수 응답을 나타낸다. 플롯(220)은, 6V 피크간 및 50 펄스 신호로, 동일한 예의 액추에이터의 본래(즉, 오버드라이브되지 않은, 제조사 권장 전압 레벨)의 응답의 예를 나타낸다. 플롯(210)은, 100Hz 내지 500Hz로부터 동일한 진동수 범위 내에서의 플롯(220)의 오버드라이브되지 않은 응답과 비교할 때, 오버드라이브된 응답이 액추에이터에 대해 큰 크기(high magnitude)의 가속도를 나타냄을 보여준다. 따라서, 예시적인 액추에이터의 동적 범위는, 본 발명의 실시예들에 따라 오버드라이브되는 경우에 증가하였다. 예를 들어, 250Hz에서, 오버드라이브된 액추에이터의 진동수 응답은 오버드라이브되지 않은 액추에이터의 대략 2배이다.

도 3은, 일 실시예에 따라, 도 2에 도시된 진동수 응답(220)의 역 진동수 응답 룩업 테이블(300)의 일례를 도시한다. 역 진동수 응답 룩업 테이블(300)은, 진동수에 기초한 피크간 구동 전압값을 참조하는데 이용될 수 있으며, 차례로 일 실시예에 따라 오버드라이브된 응답 플롯(210)을 결정하는 역 진동수 응답 플롯(310)을 포함한다. 룩업 테이블(300)은, 도 2의 플롯(220)으로 표시된 바와 같이, 액추에이터의 진동수 응답으로부터 생성된다. 플롯(310)은 특정 액추에이터에 대한 구동 전압을 결정하기 위한 룩업 테이블로서 이용되며, 시스템마다 또는 액추에이터마다 달라질 수 있다. 플롯(310)은 플랜트를 역으로 하기 위해 여러 가지 알려진 제어 이론의 기술을 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 플롯(310)은 특정 시스템 또는 액추에이터의 진동수 응답을 역으로 함으로써, 액추에이터의 (동적인) 수학적 모델을 얻은 후, 그 역을 연산함으로써, 또는 상이한 입력 신호들에 대한 액추에이터의 응답을 경험적으로 측정하고 그 정보를 어떤 진동수들에서 어떤 오버드라이브가 요구되는 지를 나타내는 룩업 테이블을 얻는데 이용함으로써 생성될 수 있다.

일 실시예에서, 역 진동수 응답 플롯(310)이 결정될 수 있고, 도 1의 액추에이터 구동 모듈(122)에 저장된 명령어들에 의해 오버드라이브 전압값들이 검색될 수 있다. 햅틱 효과 신호의 각 진동수 값에 대해서, 모듈(122)은, 룩업 테이블로서 플롯(310)을 이용하여 대응하는 오버드라이브 전압을 참조할 수 있다. 예를 들어, 테이블(300)에 따르면, 120Hz에서 오버드라이브 전압은 12V이다. 또한, 도 3의 액추에이터의 200Hz의 공진 진동수에서 또는 그 근방에서, 오버드라이브 전압은 대략 6V이고, 이것은 실제로 당해 액추에이터에 대한 원하지 않는 "히팅" 효과를 방지한다. 테이블(300)에서 플롯(310)에 의해 나타낸 바와 같이, 시스템에서 노치 필터들을 이용하여 얻을 수 있는 "노치(notch)" 효과는 공진(본 예에서는 200Hz)에서 또는 그 근방에 존재한다. 또한, 모든 진동수들에서 동일한 전압을 이용하여 액추에이터를 오버드라이브하는 것이 아니라, 주기적인 파형으로 액추에이터를 구동시킬 수도 있다. 일 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상이한 전압 레벨들로의 오버드라이브 신호를 진동수의 함수로서 인가한다.

예시적인 일 실시예에서, 각각의 알려진 진동수에 대해 룩업 테이블(300)을 적용함으로써, 알려진 진동수들을 갖는 파라미터화된 오버드라이브된 햅틱 효과들이 생성된다. 예를 들어, 알려진 진동수 파라미터가 100Hz이면, 액추에이터 구동 모듈(122)은 구동 진동수 값을 살펴보고 12V의 오버드라이브 전압값을 추출한다. 다른 예로서, 알려진 진동수 파라미터가 200Hz이면, 액추에이터 구동 모듈(122)은 구동 진동수 값을 살펴보고 6.2V의 오버드라이브 전압값을 추출한다. 240Hz 이상의 알려진 진동수의 경우, 추출된 오버드라이브 전압값은 12V가 될 것이다.

도 4a 및 도 4b는 진동수 응답을 갖는 액추에이터 및 대응하여 생성된 룩업 테이블의 다른 예를 도시한다. 도 4a에서, 표준 6V 신호에 대한 진동수 응답은 플롯(420)이고, 오버드라이브된 12V 신호에 대한 진동수 응답은 플롯(410)이다. 도 4b의 테이블(400)이, 생성된 룩업 테이블이며 역 신호 플롯(450)을 포함한다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 진동수를 갖는 파라미터화된 효과의 일례를 도시한다. 이 예에서는, 참조부호(500)로 나타낸 바와 같이, 수개의 중첩된, 파라미터화된 효과들이 햅틱 효과를 구성할 수 있다. 진동수들(510)은 100Hz, 500Hz 및 180Hz를 포함한다. 이 예에서는, 단일의 햅틱 효과에 3개의 진동수(510)가 있으며, 액추에이터 구동 모듈(122)은 모든 진동수들을 살펴보고 룩업 테이블에 기초하여 그들 모두 중 최소의 구동 전압을 이용한다. 도 2 및 도 3의 액추에이터에 있어서, 액추에이터 구동 모듈(122)은, 180Hz에 대응하며 또한 100Hz, 500Hz 및 180Hz의 3개의 진동수들 가운데 룩업 테이블(300)에서 최소의 구동 전압인 7V를 선택할 것이다. 도 3에 의해 알 수 있는 바와 같이, 100Hz 또는 500Hz 중 어느 하나가 선택된다면, 모든 3개의 진동수들에 걸친 구동 전압은, 액추에이터의 공진 진동수 근방의 140Hz와 240Hz 사이에서 매우 높게(즉, 12V) 되어, "노이즈"를 초래할 것이고, 특히 공진 진동수에서 액추에이터의 질량체가 액추에이터의 하우징을 "히팅"할 가능성이 생긴다.

임의적 햅틱 효과들

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 임의적 햅틱 효과 신호들의 예를 도시한다. 햅틱 효과들은, 예컨대 오디오 파일(610)로부터 또는 가속도 파일(620)을 생성하는 센서 레코딩(예컨대, 가속도계)으로부터의 임의 신호들을 이용하여 생성될 수 있다.

일 실시예에서, 액추에이터 구동 모듈(122)이 액추에이터(118)에 인가할 오버드라이브 전압을 얻게 하기 위하여, 각각의 임의 신호의 진동수 성분이 추출된다. 일 실시예에서, 가속도 파일(620)의 진동수 성분을 추출하기 위해서, 시간 도메인 신호를 작은 섹션들 또는 지속 시간들(예컨대, 10 밀리초 또는 20 밀리초)로 분할하고나서, 작은 섹션들 각각의 진동수 성분을 필터링 또는 고속 푸리에 변환("FFT") 등의 진동수 도메인 기술을 통해 추출한다. 다음에, 도 3의 룩업 테이블(300)을 통해 적절한 오버드라이브 전압을 찾아내기 위해 각각의 작은 섹션 또는 데이터 청크(data chunk)에서 발견되는 지배적(dominant) 진동수를 이용할 수 있다. 다음의 데이터 청크 등도 마찬가지로 처리되어 새로운 오버드라이브 전압이 결정될 것이다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 지속 시간 또는 "데이터 청크"에 의해 분리된 도 6의 예시적인 임의 신호 가속도 파일(620)의 플롯을 도시한다. 도 7a는 20 밀리초와 40 밀리초 사이에 취한 가속도 파일(620)의 시간 섹션이 측정가능한 진동수 성분(710)을 갖고 있음을 보여준다. 도 7b는 참조부호(720)에서의 지배적 진동수가 250Hz의 진동수에 대응하는 것을 보여준다. 이 경우에, 액추에이터 구동 모듈(122)은 250Hz에 대응하는 룩업 테이블(300)로부터의 오버드라이브 전압을 이용하게 될 것인데, 이는, 이것이 도 7b에 도시된 바와 같이 지배적 진동수이기 때문이다.

도 7c는 40 밀리초와 60 밀리초 사이에 취한 가속도 파일(620)의 시간 섹션이 측정가능한 진동수 성분(730)을 갖고 있음을 보여준다. 도 7d는 참조부호(740)에서의 지배적 진동수가 187Hz의 진동수에 대응하는 것을 보여준다. 이 경우에, 액추에이터 구동 모듈(122)은 187Hz에 대응하는 룩업 테이블(300)로부터의 오버드라이브 전압을 이용하게 될 것인데, 이는, 이것이 도 7d에 도시된 바와 같이 지배적 진동수이기 때문이다.

도 7e는 60 밀리초와 80 밀리초 사이에 취한 가속도 파일(630)의 시간 섹션이 측정가능한 진동수 성분(750)을 갖고 있음을 보여준다. 도 7f는 참조부호(760)에서의 지배적 진동수가 125Hz의 진동수에 대응하는 것을 보여준다. 이 경우에, 액추에이터 구동 모듈(122)은 125Hz에 대응하는 룩업 테이블(300)로부터의 오버드라이브 전압을 이용하게 될 것인데, 이는, 이것이 도 7f에 도시된 바와 같이 지배적 진동수이기 때문이다.

다른 실시예에서, 데이터 청크들로 분할하기보다는, 모듈(122)은 발견된 모든 지배적(주) 진동수들에 대응하는 오버드라이브 전압의 평균을 결정하거나, 또는 모듈(122)은 임의의 소정의 액추에이터(118)의 파라미터들 내의 지배적 진동수들로부터 발견된 최소 또는 최고 오버드라이브 값들을 이용하여 오버드라이브할 수 있다.

일 실시예에서, 액추에이터 구동 모듈(122)은 도 3에 도시된 바와 같은 룩업 테이블 또는 진동수 응답 플롯을 이용하여 적절한 값들을 끊임없이 찾는다. 또한, 액추에이터 구동 모듈(122)에서의 진동수 응답은 시스템마다 변동할 것이다. 또는, 소프트웨어 구현은 시스템(110)에 노치 필터(도시하지 않음)를 추가하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 하드웨어 구현은 2단(two-stage) 노치 필터들(도시하지 않음)을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 이 하드웨어 실시예에서, 상기 2단 노치 필터들은, 비용 고려에 따라, 2개의 수동 단(passive stage)들, 하나는 능동(active)이고 다른 하나는 수동 단, 또는 2개의 능동 단 필터들로서 구성될 수 있다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 액추에이터 구동 모듈(122)의 기능에 대한 흐름도를 도시한다. 일 실시예에 있어서, 도 8의 기능은, 메모리 또는 다른 컴퓨터 판독가능 또는 유형 매체에 저장되고 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 구현된다. 다른 실시예들에서, 상기 기능은 하드웨어에 의해(예컨대, 주문형 집적 회로("ASIC"), 프로그램가능 게이트 어레이("PGA"), 필드 프로그램가능 게이트 어레이("FPGA") 등의 이용을 통해), 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.

단계(810)에서, 햅틱 효과를 생성하기 위해 이용될 액추에이터에 대한 진동수 응답이 수신된다. 이 진동수 응답은, 액추에이터들 마다 달라질 수 있으며, 전형적으로 제조사의 권장 전압(예컨대, 도 2의 액추에이터에서는 6V)으로 결정된다.

단계(820)에서, 진동수 응답에 기초한 룩업 테이블(예컨대, 도 3의 룩업 테이블(300))이 생성된다. 일 실시예에서, 룩업 테이블은 역 플랜트 제어 방법(inverted plant control method)을 이용하여 생성되는데, 이 방법에서는 액추에이터의 동적 응답의 수학적 모델이 얻어져 시스템을 보다 큰 크기의 가속도로 구동시킬 수 있게 하는 역 모델(inverse model)을 형성하는데 이용된다. 다른 실시예에 있어서는, 액추에이터가 서로 다른 오버드라이브 전압을 갖게 하면서 액추에이터 또는 시스템의 응답을 측정함으로써 경험적 모델을 형성할 수 있다. 액추에이터 가동 질량체와 액추에이터의 하우징의 충돌로 인한 기계적 노이즈 없이 보다 높은 가속도를 생성하는 오버드라이브 전압이, 특정 진동수에 대한 적절한 오버드라이브 전압으로서 채용될 것이다. 한 세트의 진동수(예컨대, 50Hz 내지 500Hz)에 대해서도 동일하게 적용될 것이다. 오버드라이브 전압값들과 대응하는 진동수들은, 도 3에 도시한 바와 같이 플롯팅될 수 있으며, 또한 상기 룩업 테이블로서 이용될 수 있다.

단계(830)에서, 햅틱 신호 및 햅틱 효과에 대한 요구가 수신된다. 일 실시예에서 햅틱 신호는 파라미터화된 주기적 신호 또는 임의 신호일 수 있다.

단계(840)에서, 햅틱 신호의 진동수가 추출된다. 일 실시예에서, 복수의 진동수가 추출될 수 있고, 또한 임의적 햅틱 신호들에 대해, 상이한 지속 시간 동안 상이한 진동수들이 추출될 수 있다.

단계(850)에서, 어느 한 진동수 값에 대한 적절한 오버드라이브 전압값이 룩업 테이블로부터 검색된다.

단계(860)에서, 검색된 상기 오버드라이브 값을 이용하고 또한 이를 액추에이터에 인가하여 햅틱 효과가 생성된다. 필요에 따라, 하나 초과의 진동수 값에 대해 단계(850) 및 단계(860)가 반복된다.

개시한 바와 같이, 실시예들은, 역 신호 룩업 테이블을 생성하고, 이 룩업 테이블에 기초하여 액추에이터에 인가되는 햅틱 신호의 전압을 변경함으로써 액추에이터를 오버드라이브한다. 소정의 진동수들에서는, 액추에이터의 질량체가 액추에이터 하우징에 접촉하는 것을 방지하도록 오버드라이브 전압이 감소된다. 오버드라이브의 결과로서, 액추에이터의 동적 범위가 증가하고, 따라서 상대적으로 강하면서 짧은 펄스들을 갖는 햅틱 효과들이 생성될 수 있다.

본 명세서에서 여러 실시예들을 구체적으로 도해 및/또는 설명하였다. 그러나, 개시된 실시예들의 수정 및 변형이, 상기의 교시에 의해, 본 발명의 의도된 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 첨부된 특허청구범위 내에 망라된다는 것이 이해될 것이다.

Claims

액추에이터를 이용하여 햅틱 효과를 생성하기 위한 방법으로서,
표준 전압에서의 상기 액추에이터에 대한 진동수 응답을 수신하는 단계;
상기 진동수 응답에 기초하여 오버드라이브 전압에 대한 룩업(lookup) 테이블을 생성하는 단계;
상기 햅틱 효과용 햅틱 신호를 수신하는 단계;
상기 햅틱 신호에 대한 하나 이상의 진동수들을 추출하는 단계;
상기 진동수들 각각에 대응하는 상기 오버드라이브 전압을 상기 룩업 테이블로부터 결정하는 단계; 및
상기 진동수들 각각에 대응하는 상기 오버드라이브 전압을 상기 액추에이터에 인가하는 단계
를 포함하고,
상기 오버드라이브 전압은 상기 표준 전압 이상인, 햅틱 효과 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 햅틱 신호는 파라미터화(parameterized)되는, 햅틱 효과 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 햅틱 신호는 임의 신호를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
제3항에 있어서,
상기 룩업 테이블을 생성하는 단계는, 상기 임의 신호를 복수의 시간 지속 기간으로 분할하는 단계를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 진동수들을 추출하는 단계는, 각각의 시간 지속 기간 동안, 진동수 도메인 분석을 이용하여 상기 진동수를 추출하는 단계를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터는 선형 공진 액추에이터를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 룩업 테이블을 생성하는 단계는,
상기 액추에이터의 수학적 모델을 얻는 단계; 및
상기 수학적 모델로부터 역(inverse) 모델을 생성하는 단계
를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 룩업 테이블을 생성하는 단계는,
복수의 오버드라이브 전압에서의 상기 액추에이터의 진동수 응답을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 오버드라이브 전압은, 질량체(mass)가 하우징에 접촉하는 것으로부터의 기계적 노이즈 없이 높은 가속도를 생성하는, 햅틱 효과 생성 방법.
햅틱 지원 가능 시스템으로서,
프로세서;
상기 프로세서에 연결된 액추에이터 구동 회로;
상기 액추에이터 구동 회로에 연결된 표준 동작 전압을 갖는 액추에이터; 및
상기 액추에이터에 대응하는 진동수 응답 룩업 테이블 및 상기 프로세서에 의해 실행되어 햅틱 효과를 생성하는 명령어를 저장하는, 상기 프로세서에 연결된 메모리;
상기 프로세서는,
상기 햅틱 효과용 햅틱 신호를 수신하여, 상기 햅틱 신호에 대한 하나 이상의 진동수들을 추출하고,
상기 진동수들 각각에 대응하는 오버드라이브 전압을 상기 룩업 테이블로부터 결정하고,
상기 액추에이터 구동 회로를 통해 상기 진동수들 각각에 대응하는 상기 오버드라이브 전압을 상기 액추에이터에 인가하며,
상기 오버드라이브 전압은 상기 표준 전압 이상인, 햅틱 지원 가능 시스템.
제8항에 있어서,
상기 액추에이터는 선형 공진 액추에이터를 포함하는, 햅틱 지원 가능 시스템.
제8항에 있어서,
상기 룩업 테이블은, 상기 액추에이터의 수학적 모델을 얻어, 상기 수학적 모델로부터 역 모델을 생성함으로써 생성되는, 햅틱 지원 가능 시스템.
제8항에 있어서,
상기 룩업 테이블은,
복수의 오버드라이브 전압에서의 상기 액추에이터의 상기 진동수 응답을 측정함으로써 생성되고,
상기 오버드라이브 전압은, 질량체가 하우징에 접촉하는 것으로부터의 기계적 노이즈 없이 높은 가속도를 생성하는, 햅틱 지원 가능 시스템.
제8항에 있어서,
상기 햅틱 신호는 파라미터화되는, 햅틱 지원 가능 시스템.
제8항에 있어서,
상기 햅틱 신호는 임의 신호를 포함하는, 햅틱 지원 가능 시스템.
프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 액추에이터를 이용하여 햅틱 효과를, 청구항 1 내지 7의 방법 중 하나 이상을 포함하여 생성하도록 하는 명령어가 저장되어 있는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.