KR20170093655A - 촉각센서 - Google Patents

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KR20170093655A
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Abstract

본 발명은 촉각센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가요성 및 신축성을 가지고 있고 이물감이 발생되지 않아서 착용감, 활동성 및 사용상의 편의성이 향상될 뿐만 아니라 구조가 간결하고 제조공정이 단순하며 제조비용을 절감할 수 있는 촉각센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하되, 상기 유전체부재는 유전성물질을 포함하는 선형 유전체로 구성되고, 상기 선형 유전체는 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 촉각센서에 의하면, X전극사 및 Y전극사에 유전성섬유사와 같은 선형 유전체가 감김 또는 엮음되어 섬유사와 유사하게 유연성과 촉감을 가지게 되어 인체와 밀착되는 부위나, 의복 등에 설치할 경우 이물감이 발생되지 않고, 가요성으로 인해 착용감, 활동성 및 사용상의 편의성을 유지하면서 센싱동작을 수행할 수 있는 효과가 있다. 그리고, X전극사 및 Y전극사를 위사 및 경사로 공급하여 직조방식으로 제조하므로 구조가 간결하고 별도의 조립공정이 요구되지 않아 제조공정이 단순하며 제조비용이 절감되는 장점이 있다.

Description

촉각센서{TACTILE SENSOR}
본 발명은 촉각센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가요성 및 신축성을 가지고 있고 이물감이 발생되지 않아서 착용감, 활동성 및 사용상의 편의성이 향상될 뿐만 아니라 구조가 간결하고 제조공정이 단순하며 제조비용을 절감할 수 있는 촉각센서에 관한 것이다.
일반적으로, 촉각센서는 접촉 여부 즉 접촉(touch) 또는 비접촉(no touch)을 검출하는 접촉 센싱(touch sensing) 기능, 특정 영역에 수직한 힘의 공간적 분포를 측정하는 촉각 센싱(tactile sensing) 기능, 및 센서에 대한 물체의 이동을 검출하는 슬립(slip) 기능을 수행한다.
예컨대, 촉각센서는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0054206호에는 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
상기한 곡면형 촉각센서는 도1에 도시된 바와 같이 일면이 곡면에 부착되고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100); 일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖고, 홈(110)내에 삽입되어지는 제 1 센서층(200); 일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖고, 제 1 센서층(200) 위에 교차되면서 홈(110)내에 삽입되어지는 제 2 센서층(300); 및 하부층(100)의 타면에 밀봉되는 상부층(400)을 포함한다.
상기한 곡면형 촉각센서는 곡면에 용이하게 부착할 수 있는 장점은 있지만 이하와 같은 문제점을 수반하고 있다.
전술한 종래 촉각센서는 유연성을 가지고 있지 않아서 인체와 밀착되는 부위나, 의복 등에 설치할 경우 이물감이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 가요성이나 신축성이 없으므로 인체와 관련한 장치나 물품에 설치할 경우 착용감과 활동성이 결여되는 한계점이 있다.
그리고, 종래 촉각센서는 판상으로 형성되고, 여전히 두께가 두꺼우므로 설치 장소가 협소한 부위(인체의 손가락 끝부분)나, 평평도가 요구되는 부위(인체의 피부) 등에 설치할 경우 외부로 노출되므로 정확하고 정교한 센싱 작용이 불가능하고 쉽게 손상되는 단점이 있으며, 설치시에 외부로 볼록하게 도출됨에 따라 외관 또한 불량하여 상품성이 저하되는 단점이 있다.
또한, 종래 촉각센서는 제조시에 별도의 조립공정이 필요하고 접착제를 이용하여 부착, 고정하여야 하므로 별도의 조립공수와 조립용 자재가 필요하므로 제조 및 설치비용이 상승되는 단점이 있다.
아울러, 종래 촉각센서는 자체적으로 늘어나거나 줄어들 수 없는 구조이므로 신축성 및 활동성을 필요로 하는 부위(예컨대 쿠션, 침대, 로봇의 관절 등의 부위)나 물품(예컨대 의복 등), 장치 등에는 설치할 경우 센싱동작을 정확하게 수행할 수 없을 뿐만 아니라 쉽게 손상 및 파손되는 한계점이 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 가요성을 가지고 있고 이물감이 발생되지 않아서 착용감, 활동성 및 사용상의 편의성이 향상되도록 한 촉각센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 구조가 간결하고 제조공정이 단순하며 제조비용이 절감되도록 한 촉각센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외력의 작용시에 손상 없이 신축되면서 감지기능을 수행할 수 있도록 함으로써 내구성이 향상되고 정확한 센싱동작이 가능하도록 한 촉각센서를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하되, 상기 유전체부재는 유전성물질을 포함하는 선형 유전체로 구성되고, 상기 선형 유전체는 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 촉각센서는 복수의 상기 X전극사가 위사로 공급되고, 복수의 상기 Y전극사가 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성될 수 있다.
상기 센싱면상구조체는 복수의 상기 X전극사 사이와, 복수의 상기 Y전극사 사이에 복수의 섬유사가 공급, 직조된 간격유지부가 형성되어 상기 X전극사 및 Y전극사의 교차점 사이에 이격거리가 마련되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 센싱면상구조체는 상기 X전극사 및 상기 Y전극사에 덧씌워지도록 위사 및 경사에 의해 직조되어 적층되는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하되, 상기 유전체부재는 선형으로 형성된 선형 유전체로 구성되고, 상기 선형 유전체는 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치되며, 복수의 상기 X전극사가 위사 또는 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성되고, 상기 Y전극사는 상기 X전극사와 교차하도록 상기 센싱면상구조체에 배치되어 고정된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 선형으로 형성된 선형 유전체로 구성된 유전체부재를 구비하고, 상기 선형 유전체로서 유전성섬유사가 위사 및 경사로 공급되어 센싱면상구조체로 직조되고, 상기 센싱면상구조체의 직조과정에서 복수의 상기 X전극사와 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 이격되게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사; 및 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하고, 상기 유전체부재는 선형 유전체로 구성되어 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치되고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성되되, 상기 센싱면상구조체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 촉각센서는 촉각센서에 있어서, 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사; 및 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부가 구비된 센싱면상구조체를 포함하고, 상기 위사, 경사 및 연결사 중에서 일부 또는 전부가 유전성물질을 포함하여 형성된 선형 유전체로 구성되고, 상기 위사 및 경사의 일부로서 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 공급, 직조된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상부센싱면상부에 상기 X전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조되고, 상기 하부센싱면상부에 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조될 수 있다.
또한, 상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조될 수 있다.
아울러, 상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조되고, 상기 연결사의 일부로서 선형으로 형성된 Z전극사가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 촉각센서는 상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조되고, 상기 이격공간의 내부에 선형으로 형성된 Z전극사가 더 배치된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 복수의 굴곡부를 갖도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 내부 중심에 중심사가 내장될 수 있다.
또한, 상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사로 구성되고, 상기 중심사는 신축성고분자사로 구성될 수 있다.
상기 위사 및 상기 경사의 일부는 신축성 고분자사로 구성될 수 있다.
상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사가 중심사에 감김 또는 엮임 된 후 상기 중심사가 제거되어 내부 중심에 중공부가 형성된 것을 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 촉각센서는 복수의 상기 X전극사가 등 간격으로 배치되고, 상기 Y전극사는 복수의 상기 X전극사에 복수의 교차점을 갖도록 굴곡 구조로 배치될 수 있다.
상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사와, 상기 도전사에 감김 또는 엮임 되고 상기 도전사보다 융점이 낮은 저융점섬유사가 구비된 것을 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 촉각센서에 의하면, X전극사 및 Y전극사에 유전성섬유사와 같은 선형 유전체가 감김 또는 엮음되어 섬유사와 유사하게 유연성과 촉감을 가지게 되어 인체와 밀착되는 부위나, 의복 등에 설치할 경우 이물감이 발생되지 않고, 가요성으로 인해 착용감, 활동성 및 사용상의 편의성을 유지하면서 센싱동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 촉각센서에 의하면, X전극사 및 Y전극사를 위사 및 경사로 공급하여 직조방식으로 제조하므로 구조가 간결하고 별도의 조립공정이 요구되지 않아 제조공정이 단순하며 제조비용이 절감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 촉각센서에 의하면, X전극사 및 Y전극사에 신축성고분자사가 배치될 경우 신축성을 갖게 되므로 외력의 작용시에 손상 없이 신축되면서 감지기능을 수행할 수 있으므로 내구성이 향상되고 정확한 센싱동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래 촉각센서를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 도면,
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서에서 적용할 수 있는 X전극사 및 Y전극사의 다른 형태를 설명하기 위한 도면,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 도면,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 사시도,
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 분리사시도
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 사시도,
도10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 요부의 개략적인 단면도,
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제3 변형예를 나타낸 개략적인 단면도,
도13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도13에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도13에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 도면으로, 평면상에서 나타나는 형상을 간략하게 도시한 것이고, 확대부는 X전극사(1) 및 Y전극사(2)의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서는 선형으로 형성되어 일방향으로 복수 개가 이격 배치되는 X전극사(11)와, 선형으로 형성되어 X전극사(11)에 교차되게 배치되는 복수의 Y전극사(12)와, X전극사(11) 및 Y전극사(12) 사이에 배치되고 유전체로 형성된 유전체부재(13)를 구비한다.
상기 유전체부재(13)는 유전체(dielecric)에 의해 선형으로 형성된 선형 유전체로 구성되어 있다. 이러한 선형 유전체(13a)는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)에 감김(엮임될 수도 있다)되어 배치된다. 여기서, 유전체는 전계 중에 두면 그 표면에 전하가 나타나는 부도체를 의미하는 것으로, 다양한 종류의 유전체가 제한 없이 선택되어 적용될 수 있지만 X전극사(11) 및 Y전극사(12)에 감김되거나 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직물지로 직조할 수 있도록 유전성을 갖는 섬유사(이하 유전성섬유사라 한다)로 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 유전체는 유전 특성이 우수한 것으로 알려진 PE(Polyethylene), PTFE(Polyetrafluorethylene), FEP(Fluorinatedethylene propylene) 등과 같은 성분을 포함하는 유전성섬유사를 적용할 수 있지만 본 실시예에서는 대표적으로 나일론(nylon) 섬유사를 적용하여 구성한다.
한편 촉각센서는 도2에 도시된 바와 같이 복수의 X전극사(11)가 위사로 공급되고, 복수의 Y전극사(12)가 경사로 공급되어 직조된 직물지(여기서 직물지는 통상제직방식에 의해 직조되는 제직물과 편직방식에 의해 직조되는 편물을 포함하는 개념이다) 형태의 센싱면상구조체(1)로 구성되어 있다. 그리고, 도2에 도시된 촉각센서는 통상 평직기로 호칭되는 직기에 의해 제조할 수 있다.
아울러, X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 도전성을 갖는 도전사(11a,12a)로 구성되어 있고, 이 도전사의 외면에 상기한 바와 같이 선형 유전체(13a)가 감김되는 형태로 배치된다. 그리고, X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 도2에 도시된 바와 같이 도전성을 갖는 도전사(11a,12a)로만 구성될 수 있지만, 후술되는 바와 같이 도전사와 함께 중심사 및 외피사가 추가로 구성된 구조로 형성될 수 있다.
상기 도전사(11a,12a)는 전기의 통전이 가능한 도전성 물질을 포함하여 선형으로 형성된 부재라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있는 것으로 예컨대, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 탄소사, 도전성 물질(도전성 금속나노입자, 금속산화물 입자, 그래핀 등)을 포함하는 섬유사, 도전성 물질이 코팅된 섬유사 등이 적용될 수 있지만, 스테인레스, 티타늄, 동(Cu) 등으로 형성된 도전성 금속사가 대표적으로 적용될 수 있다. 여기서, 도전성 금속사는 절연물질로 형성된 절연피막층이 형성되어 있다. 예컨대, 절연물질은 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐 부티랄, 폴리에스테르이미드, 폴리이미드 수지 중에서 선택되는 바니시를 적용할 수 있지만 내열등급이 E~F이고 내열지수가 120 ~ 155℃인 폴리우레탄 바니시(varnish)를 사용한 에나멜 수지(바니시에 안료를 배합한 것임)로 형성한다. 상기한 방식으로 형성한 절연피막층(111,121)을 통상 에나멜피막층이라고 칭한다.
도전사(11a,12a)는 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고 도전사로서 상기한 직경 범위의 도전성 금속사를 적용하는 이유는 도전성 금속사와 중심사 등이 포함되어 X전극사(11) 및 Y전극사(12)로 구성된 상태에서의 그 전체 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하가 되어야 직기에 원활하게 공급하여 직조할 수 있기 때문이다.
도전사(11a,12a)는 그 직경이 500 마이크로미터(㎛) 이상일 경우 직조에 어려움이 있고, 10 마이크로미터(㎛) 이하의 도전성 금속사는 현재의 생산기술로는 대량 생산이 곤란하여 품질의 실질적인 검증이 어려운 상황이기 때문에 본 실시예에서는 도전성, 내구성 및 품질이 검증된 20 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것을 적용한다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서에서 적용할 수 있는 X전극사 및 Y전극사의 다른 형태를 설명하기 위한 도면으로서, 도3a는 일 부분을 확대한 사시도, 도3b는 일 부분을 확대한 정면도이다.
도3a를 참조하면, 촉각센서를 구성하는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 내부 중심에 중심사(11b,12b)가 배치되어 이 중심사에 도전사(11a,12a)가 감김된 형태로 구성되어 있다.
중심사(11b,12b)는 가요성을 만족할 수 있도록 섬유사로 구성되되 섬도(굵기)가 5 내지 2000 데니어(denier) 범위인 것을 적용한다. 여기서 중심사의 섬도가 5 데니어 이하일 경우 굵기가 지나치게 가늘어서 도전사(11a,12a)를 권취하기가 어렵고 충분한 인장강도를 갖도록 구성할 수 없으며, 중심사(11b,12b)의 섬도가 2000 데니어 이상일 경우 굵기가 지나치게 굵어 X전극사(11) 및 Y전극사(12)의 전체적인 굵기 증가를 초래하고 가요성이 저하되어 직조성이 떨어지는 단점이 있다. 여기서 1 데니어는 섬유재료 1그램이 9000미터로 뽑아 졌을 때의 굵기를 의미한다.
한편, 선형 유전체(13a)를 포함하는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 인장력이 작용될 경우 손상되지 않도록 신축성 구조로 구성될 수 있다. 이를 위해 상기한 중심사(11)는 통상 스판사 등으로 호칭되고 있는 신축성 고분자사로 구성된다. 여기서 신축성 고분자사는 실리콘수지(silicone resin), 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 등의 신축성 고분자수지로 제작된 선사이다.
도3b를 참조하면, X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 인장력의 인가시에 신축될 수 있도록 도전성을 갖는 도전사(11a,12a)가 중심사(11b,12b)에 코일 형태로 감김된 후 중심사가 제거되어 내부 중심에 중공부가 형성된 선재를 적용할 수 있다.
여기서 도전사(11a,12a)를 코일 형태로 구성할 수 있는 방법은 도3b의 점선으로 도시된 중심사(11b,12b)에 도전사(11a,12a)를 감은 다음 이 중심사를 제거하는 방식으로 제조할 수 있다. 이를 위해 중심사는 물리적, 화학적 및 광학적 처리과정을 통해 제거할 수 있는 선사로 구성된다. 이를 위해, 중심사(11b,12b)는 도전사보다 저온에서 용융되는 저융점 선사, 광의 조사시에 분해되는 광분해성 선사, 유기용제와 접촉시에 분해되는 유기용제분해성 선사, 수분과 접촉시에 분해되는 수분분해성 선사 중에서 선택될 수 있다.
예컨대, 광분해성 선사는 산화티타늄(TiO2)과 같은 광촉매 물질을 함유한 광분해성 PP수지 또는 PE 수지를 이용하여 뽑아낸 선사 등과 같이 광의 조사시에 분해되는 선사를 적용하여 구성할 수 있다. 이와 같이 광분해성 선사가 중심사로 적용된 X전극사(11) 및 Y전극사(12)에 광을 조사하는 램프를 근접시키는 방식으로 제거하게 되면 코일 형태로 배치된 도전사만 잔류하는 X전극사 및 Y전극사를 제조할 수 있다.
또한, 중심사(11b,12b)를 유기용제와 접촉시에 분해되는 유기용제분해성 선사를 적용할 경우, 아세톤에 분해되는 폴리염화비닐사나, 신나, 에틸렌 등에 분해되는 폴리스틸렌사로 형성한 것을 적용하여 구성할 수 있다. 이와 같이 유기용제분해성 선사를 중심사로 적용한 경우 이와 화학반응하는 해당 용매를 중심사에 분무하는 방식으로 제거할 수 있다.
그 외에도, 중심사(11b,12b)는 펄프 등과 같이 수분과의 접촉시에 분해되는 수분분해성 소재를 이용하여 뽑아낸 원사를 적용할 수 있다. 대표적으로는 PVA섬유(Poly Vinyl Alcohol, 포발액에서 방사한 후 가공하지 않은 그대로의 것)을 적용할 수 있다. 부연 설명하면 PVA섬유는 포발(poval)을 녹여 방사 원액을 만들고 레이온과 유사한 방사법으로 방사하여 제조하는 필라멘트사 형태의 원사로서 방사한 상태의 것은 물에 쉽게 녹지만 통상 물에 강하도록 후처리하여 사용하므로 본 실시예에서는 가공하기 전의 PVA섬유를 적용한다.
한편, 상기 X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나 저융점섬유사(미도시)가 도전사에 감김되거나 엮임되어 배치될 수 있다.
저융점섬유사는 융점이 낮은 접착사(fusible bonding yarn)를 적용할 수 있다. 접착사(fusible bonding yarn)는 도전사보다 융점이 낮다면 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만 융점이 45 내지 200℃ 범위를 갖는 접착사를 선택하여 적용하는 것이 바람직하다. 아울러, 접착사는 고열용해 접착제에서 뽑아낸 원사로서 전기인두와 같은 열기구를 접촉 또는 근접시키게 되면 녹는 다수 가닥의 저융점(low melting point) 필라멘트사 형태로서 분단사(seperation yarn)로도 호칭되고 있다.
전술한 바와 같이 저융점섬유사가 구비된 X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 교차지점 부위를 전기인두와 같은 열기구를 이용하여 저융점섬유사를 용융시킨 다음 경화시키게 되면 교차점(p) 부분이 서로 고착되므로 움직임 없이 고정시킬 수 있어서 터치 포인트를 안정적으로 유지할 수 있게 된다. 이에 따라 촉각센서의 센싱동작이 보다 정확해지게 되고 내구성 또한 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서의 작용을 간략하게 설명한다.
먼저 권취기(전선과 같은 여러 가닥의 선재를 감는 장비나 장치를 의미함)에 중심사(11b,12b)를 공급하면서 도전사(11a,12a)를 권취하여 X전극사(11) 및 Y전극사(12)를 구성하고, 이 X전극사(11) 및 Y전극사(12) 외부에 선형 유전체(13a)로서 나이론사를 권취한다. 이후 선형 유전체(13a)가 감김된 X전극사(11) 및 Y전극사(12)를 평직기에 위사 및 경사로 공급하여 직조하게 되면 도2에 도시된 바와 같이 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 복수의 교차점(p)을 갖도록 교차되면서 선형 유전체(13a)에 의해 서로 이격된 형태의 촉각센서로 제조된다. 그리고, 평직기에 의한 제직과정에서 선형 유전체(13a)는 내부의 도전사(11a,12a)를 보호하는 외피층의 기능을 수행하므로 직조과정에서 도전사의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 도2에 도시된 촉각센서의 X전극사(11) 및 Y전극사(12)의 각 단부에 감지신호 전달용 전선(미도시;이하 신호전달선이라 한다)을 연결하고 정해진 위치에 설치한 다음 적은 양의 전류를 흘려주면 동작 대기상태가 된다. 이러한 상태에서 사용자가 X전극사(11) 및 Y전극사(12)의 특정 교차점(p)에 손을 가져다 대면 인체의 전기가 흘러 짧은 시간에 전압이 변하게 되고 내부의 회로는 그 전압에 반응하여 출력이 변하면서 전기신호를 생성하게 되므로 촉각센서로 사용할 수 있다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 도면으로서, 이해를 돕기 위해 상부 및 하부 보호층(4d,4e)의 일 부분을 상하로 분리하여 도시한 사시도이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 촉각센서는 선형 유전체(13a)가 감김된 복수의 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 위사 및 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체(1)로 구성되되, 복수의 X전극사(11) 사이와, 복수의 Y전극사(12) 사이에 복수의 간격유지용 섬유사(15)가 공급, 직조된 간격유지부(1c)가 형성되어 교차점(p;터치 포인트) 사이에 이격거리가 마련되도록 구성되어 있다.
이때, 간격유지부(1c)를 구성하는 위사 및 경사는 인장력이나 충격력과 같은 외력이 인가될 경우 늘어나고 외력의 해제시에 복귀될 수 있도록 일부 또는 전부가 스판사 등으로 호칭되는 신축성고분자사(미도시)로 구성될 수 있다.
센싱면상구조체(1)는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)를 보호할 수 있도록 상면 및 하면에 위사 및 경사에 의해 직조되어 적층되는 보호층(1d,1e)이 더 구비되어 있다. 보호층(1d,1e)은 두꺼운 직물의 직조시와 마찬가지로 간격유지부(1c)를 형성하는 위사 및 경사에 꿰여지도록 위사 및 경사를 추가로 공급하여 직조한다. 그리고, 도4에서 상부에 위치하는 보호층(4d)은 이해를 돕기 위해 분리하여 도시하였고, 하부에 위치하는 보호층(4e)은 X전극사(11) 및 Y전극사(12)와 서로 결속된 상태로 도시하였다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉각센서의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 사시도로서, 확대부는 요부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 촉각센서는 섬유사를 위사 및 경사로 공급하여 직물지 형태로 직조하면서 선형 유전체(3a)가 감김된 복수의 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조된 센싱면상구조체(1)로 구성되되, X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 복수의 굴곡부를 갖도록 배치되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 센싱면상구조체(1)에 X전극사(11)가 등간격으로 배치되어 있고, Y전극사(12)는 X전극사(11)에 복수의 교차점(p)을 갖도록 굴곡 구조로 배치되어 있다.
전술한 바와 같이 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 파형구조와 같은 복수의 굴곡부를 갖도록 배치되면, 인장력과 같은 외력이 작용 될 경우 굴곡부 부분이 펼쳐지는 형태로 변형되므로 X전극사 및 Y전극사의 파단이나 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 센싱면상구조체(1)는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)를 제외하고 위사 및 경사로서 신축성고분자사를 공급하여 직조함으로써 인장력이나 충격력과 같은 외력이 인가될 경우 늘어나고 외력의 해제시에 복귀될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 제2 실시예 내지 제5 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 내지 제5 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 중 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 사시도로서, 확대부는 요부를 확대하여 나타낸 것이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각센서는 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사(11), 선형으로 형성되어 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사(12), X전극사(11) 및 Y전극사(12) 사이에 배치되는 유전체부재(13)를 구비하고, 복수의 X전극사(11)가 위사 또는 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체(1)로 구성되어 있다.
이때 유전체부재(13)는 선형으로 형성된 선형 유전체(13a)로 구성되어 X전극사(11) 및 Y전극사(12)에 감김되거나 엮임 되어 배치된다.
그리고, Y전극사(12)는 자수방식이나 박음질 방식에 의해 X전극사(11)와 교차하도록 센싱면상구조체(1)에 배치되어 고정된다. 예컨대, Y전극사(12)는 도6의 확대부에 도시된 바와 같이 자수기(직물 등에 문양 형성을 위한 실을 자수하여 문양 등을 형성하는 섬유기계)에 자수사로 공급되어 고정사(4)에 의해 배치, 고정된다.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 촉각센서는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 자수방식이나 박음질 방식에 의해 서로 교차하도록 센싱면상구조체(1)에 배치되되, Y전극사(12)는 복수의 X전극사(11)에 복수의 교차점을 갖도록 굴곡 구조로 배치되어 있다.
도7에 도시된 촉각센서는 등 간격으로 배치된 다수 가닥의 X전극사(11)에 상대적으로 작은 수량의 Y전극사(12)가 굴곡부를 갖도록 배치되면 상대적으로 교차점의 수량이 작아서 감지지점의 수량 또한 제한적이므로 감지지점이 많은 촉각센서로는 구현할 수는 없지만 Y전극사와 연결되는 신호전달선의 설치수량을 현저히 줄일 수 있어서 센싱 포인트가 작은 촉각센서를 간결, 단순하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 분리사시도이다.
도8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉각센서는 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사(11), 선형으로 형성되어 X전극사(11)에 교차되게 배치되는 Y전극사(12), X전극사 및 Y전극사 사이에 배치되는 유전체부재(13)를 구비하고, 상기한 유전체부재(13)는 유전체로 형성된 유전성섬유사가 위사 및 경사로 공급되어 센싱면상구조체(1)로 직조된다.
그리고, X전극사(11)와 Y전극사(12)는 센싱면상구조체(1)의 직조과정에서 위사 및 경사의 일부로서 복수 가닥이 공급되어 배치되되, X전극사(11)는 센싱면상구조체(1)의 상면에 배치되고 Y전극사(12)는 센싱면상구조체의 하면에 배치되는 형태로 서로 이격되게 배치된다.
또한 X전극사(11)와 Y전극사(12)는 자수방식으로 고정사에 의해 센싱면상구조체(1)에 고정될 수도 있지만, 본 실시예에서는 X전극사(11)는 지지용 위사(11g)와 엮여져 망상구조로 배치되고, Y전극사(12)는 지지용 경사(12g)와 엮여져 망상구조로 배치된 후 센싱면상구조체(1)에 결속 또는 부착되는 형태로 설치되어 있다.
도8에 도시된 바와 같이 X전극사(11)와 Y전극사(12)가 서로 이격 배치되면 나이론섬유사와 같은 유전성섬유사로 형성된 센싱면상구조체(1)에 의해 서로 격리되는 것이므로 X전극사(11)와 Y전극사(12)를 구성하는 도전사는 절연피막층이 형성되지 않은 동선과 같은 금속사를 적용할 수 있다.
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 개략적인 사시도로서, 확대부는 요부를 확대하여 나타낸 요부 단면도이다.
도9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서는 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사(11), 선형으로 형성되어 X전극사(11)에 교차되게 배치되는 Y전극사(12), 선형 유전체로 구성되어 X전극사 및 Y전극사에 감김되는 유전체부재(13)를 포함하고, 상기 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조된 센싱면상구조체(1)로 구성되되, 이 센싱면상구조체(1)는 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되는 상부센싱면상부(16a), 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되고 상부센싱면상부(16a)와 대응되게 이격공간(16d)을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부(16b), 상부센싱면상부(16a)와 하부센싱면상부(16b)와의 사이에 연결되는 연결사(c)에 의해 형성된 연결센싱부(16c)로 구성되어 있다.
상기 유전체부재(13)는 선형 유전체(13a)로 구성되어 X전극사(11) 및 Y전극사(12)에 감김되거나 엮임되어 배치된다.
X전극사(11) 및 Y전극사(12)는 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)를 형성하는 위사(a) 및 경사(b)의 일부로 섬유사와 함께 공급되어 서로 교차되게 직조된다. 그리고, 도9에서는 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)에 각각 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 배치되어 있지만 이에 제한되지 않고 X전극사 및 Y전극사가 상부센싱면상부(16a) 또는 하부센싱면상부(16b) 중에서 어느 한 곳에만 배치 구성될 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서는 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)에 각각 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 배치되어 터치 신호를 감지할 수 있어서 입체적인 감지기능을 갖는 촉각센서를 구현할 수 있다.
그리고, 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b) 사이에 배치된 연결센싱부(16c)에 의해 완충작용을 수행할 수 있으므로 X전극사(11) 및 Y전극사(12)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이때, 연결사(c;파일사라고 호칭됨)는 쿠션작용을 수행할 수 있도록 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)를 형성하는 선사(위사 및 경사)에 비해 탄성력이 큰 선사로 형성된다. 이와 같이 연결사(c)를 탄성력이 큰 선사로 적용할 경우 상부센싱면상부(16a)에 인가되는 하중을 지탱하면서도 쿠션 작용을 수행할 수 있다. 예컨대, 연결사(c)는 모노필라멘트사와 같은 합성섬유사 계열의 섬유사가 적용되거나, 위사 및 경사에 비해 데니어(굵기)가 큰 섬유사가 공급되어 직조된다.
한편, 제4 실시예에 따른 촉각센서는 통상의 편직기나 제직기 등 다양한 직기를 이용하여 직조할 수 있는 것으로 직기의 세부 구조나 제직방법에 관한 구체적인 설명을 생략한다.
도10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 요부의 개략적인 단면도이다.
도10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예의 제1 변형예에 따른 촉각센서는 상부센싱면상부(16a), 하부센싱면상부(16b), 및 연결센싱부(16c)로 구성된 센싱면상구조체(1)로 구성되되, 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)를 구성하는 위사(a) 및 경사(b)의 일부로 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 공급되어 서로 교차되게 직조되고, 연결사(c)의 일부로서 선형으로 형성된 Z전극사(14)가 더 구비되어 있다. 이때, Z전극사(14)는 전술한 X전극사(11) 및 Y전극사(12)와 동일, 유사하게 형성된 것을 적용하여 구성한다.
도10에 도시된 본 발명의 제4 실시예의 제1 변형예에 따른 촉각센서는 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)에 각각 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 배치되어 있어서 상부 및 하부방향에서 인가되는 터치 신호를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 상부센싱면상부(16a) 또는 하부센싱면상부(16b)에 인가되는 터치 압력이 클 경우 해당 부분이 변형되면 X전극사(11) 또는 Y전극사(12)와 연결센싱부(16a)에 배치된 Z 전극사(14)가 서로 교차하면서 인체의 전기가 흘러 짧은 시간에 전압이 변하게 되고 내부의 회로는 그 전압에 반응하여 출력이 변하면서 전기신호를 생성하게 되므로 보다 입체적인 감지기능을 갖는 촉각센서를 구현할 수 있다.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예의 제2 변형예에 따른 촉각센서는 상부센싱면상부(16a), 하부센싱면상부(16b), 및 연결센싱부(16c)로 구성된 센싱면상구조체(1)로 구성되고, 상부센싱면상부(16a) 및 하부센싱면상부(16b)를 구성하는 위사(a) 및 경사(b)의 일부로 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 공급되어 서로 교차되게 직조되되, 상부센싱면상부(16a)와 하부센싱면상부(16b) 사이의 이격공간(16d)의 내부에 선형으로 형성된 Z전극사(14)가 더 배치되어 있다.
Z전극사(14)는 전술한 X전극사(11) 및 Y전극사(12)와 동일, 유사한 구조로 형성된 것을 이격공간(16d)의 내부에 위사방향이나 경사방향으로 삽입하여 배치한다.
도11에 도시된 제2 변형예에 따른 촉각센서는 Z전극사(14)가 상부센싱면상부(16a)나 하부센싱면상부(16b)에 엮여지지 않고 이격공간(16d) 내부에 삽입되는 구조로 배치된다는 점에서 도10에 도시된 Z전극사(14)와는 배치형태에 서로 다른 차이점이 있지만 상부센싱면상부(16a)나 하부센싱면상부(16b)로 인가되는 터치 신호를 감지할 수 있고, 상부센싱면상부 또는 하부센싱면상부에 인가되는 변형력에 대응하여 Z전극사(14)를 매개로 전기신호를 생성하게 되므로 보다 입체적인 감지기능을 갖는 촉각센서를 구현할 수 있다.
도12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉각센서의 제3 변형예를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도12를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예의 제3 변형예에 따른 촉각센서는 상부센싱면상부(16a), 하부센싱면상부(16b), 및 연결센싱부(16c)로 구성된 센싱면상구조체(1)로 구성되되, X전극사(11)는 상부센싱면상부(16a)에 위사 또는 경사의 일부로 공급되어 직조되고, Y전극사(12)는 하부센싱면상부(16b)에 경사 또는 위사의 일부로 공급, 직조되어 있다. 이때, X전극사(11)는 도12에 도시된 바와 같이 X전극사(11)는 위사방향으로 배치되고 Y전극사(12)는 경사방향으로 배치되어 있다. 이러한 형태로 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 배치되면 평면상에서 보았을 때 서로 교차되는 형태가 된다.
본 발명의 제4 실시예의 제3 변형예에 따른 촉각센서는 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 연결센싱부(16c)에 의해 형성되는 이격공간(16d)만큼 서로 벌어져 있으므로 특정 영역에 수직방향의 힘이 가해져 상부센싱면상부(16a) 또는 하부센싱면상부(16b)가 변형될 경우 전기신호가 출력되는 촉각 센싱(tactile sensing) 용도로 사용할 수 있다.
도13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉각센서를 나타낸 도면으로서, 확대부는 요부의 개략적인 단면구조를 나타낸 단면도이다.
도13을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉각센서는 선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사(11), 선형으로 형성되어 X전극사(11)에 교차되게 배치되는 Y전극사(12), 및 유전성물질을 포함하는 유전체부재(13)를 구비하고, 상기 유전체부재(13)는 선형 유전체(13a)로 형성되어 센싱면상구조체(1)를 직조하는 위사 및 경사로 공급되어 직조된다. 이때, 선형 유전체로 직조되는 센싱면상구조체(1)는 전술한 제4 실시예와 마찬가지로 복층 직물지 구조로 형성되어 있다.
즉, 센싱면상구조체(1)는 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되는 상부센싱면상부(16a), 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되고 상부센싱면상부(16a)와 대응되게 이격공간(16d)을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부(16b), 및 상부센싱면상부(16a)와 하부센싱면상부(16b)와의 사이에 연결되는 연결사(c)에 의해 형성된 연결센싱부(16c)를 포함하되, 상기한 상부 및 하부센싱면상부(16a,16b)와 연결센싱부(16c)를 구성하는 위사(a), 경사(b) 및 연결사(c)의 일부 또는 전부로서 나이론섬유사와 같은 선형 유전체가 공급되어 직조된다. 그리고, 상부 및 하부센싱면상부(16a,16b)를 구성하는 위사(a) 및 경사(b)의 일부로서 X전극사(11) 및 Y전극사(12)가 공급되어 서로 교차되게 직조되어 있다.
아울러, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉각센서는 센싱면상구조체(1)가 복층 직물지 구조로 구성된 점은 제4 실시예와 유사하지만, 센싱면상구조체(1)를 형성하는 위사(a), 경사(b) 및 연결사(b)가 선형 유전체로 구성된 점에서 현저한 차이점이 있다. 이와 같이 센싱면상구조체가 선형 유전체로 구성되어 있으므로 X전극사 및 Y전극사는 별도로 선형 유전체를 권취하지 않은 것을 사용한다. 이때, X전극사 및 Y전극사를 서로 접촉하지 않고 이격 배치할 경우 도13의 확대부에 나타난 바와 같이 절연피막층이 형성되지 않은 금속사 등을 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉각센서는 전술한 제4 실시예의 제1 및 제2 변형예에 나타난 바와 같은 Z전극사(미도시)가 더 배치될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 촉각센서를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
1:센싱면상구조체 1c:간격유지부
1d,1e:보호층 11:X전극사
11a,12a:도전사 11b,12b:중심사
12:Y전극사 13:유전체부재
13a:선형 유전체 14:Z전극사
16a:상부센싱면상부 16b:하부센싱면상부
16c:연결센싱부 16d:이격공간
4:고정사

Claims (19)

  1. 촉각센서에 있어서,
    선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및
    선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하되,
    상기 유전체부재는 유전성물질을 포함하는 선형 유전체로 구성되고,
    상기 선형 유전체는 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉각센서는,
    복수의 상기 X전극사가 위사로 공급되고, 복수의 상기 Y전극사가 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱면상구조체는 복수의 상기 X전극사 사이와, 복수의 상기 Y전극사 사이에 복수의 섬유사가 공급, 직조된 간격유지부가 형성되어 상기 X전극사 및 Y전극사의 교차점 사이에 이격거리가 마련된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센싱면상구조체는 상기 X전극사 및 상기 Y전극사에 덧씌워지도록 위사 및 경사에 의해 직조되어 적층되는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  5. 촉각센서에 있어서,
    선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및
    선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하되,
    상기 유전체부재는 선형으로 형성된 선형 유전체로 구성되고,
    상기 선형 유전체는 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치되며,
    복수의 상기 X전극사가 위사 또는 경사로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성되고, 상기 Y전극사는 상기 X전극사와 교차하도록 상기 센싱면상구조체에 배치되어 고정된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  6. 촉각센서에 있어서,
    선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사; 및
    선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사를 포함하고,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사 사이에 배치되고 선형으로 형성된 선형 유전체로 구성된 유전체부재를 구비하고,
    상기 선형 유전체로서 유전성섬유사가 위사 및 경사로 공급되어 센싱면상구조체로 직조되고,
    상기 센싱면상구조체의 직조과정에서 복수의 상기 X전극사와 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  7. 촉각센서에 있어서,
    선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사;
    선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사; 및
    유전성물질을 포함하는 유전체부재를 구비하고,
    상기 유전체부재는 선형 유전체로 구성되어 상기 X전극사 또는 상기 Y전극사 중 적어도 하나 이상에 감김되거나 엮임되어 배치되고,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조된 센싱면상구조체로 구성되되, 상기 센싱면상구조체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  8. 촉각센서에 있어서,
    선형으로 형성되어 일방향으로 이격 배치되는 X전극사;
    선형으로 형성되어 상기 X전극사에 교차되게 배치되는 Y전극사; 및
    위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부가 구비된 센싱면상구조체를 포함하고
    상기 위사, 경사 및 연결사 중에서 일부 또는 전부가 유전성물질을 포함하여 형성된 선형 유전체로 구성되고,
    상기 위사 및 경사의 일부로서 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 공급, 직조된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상부센싱면상부에 상기 X전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조되고, 상기 하부센싱면상부에 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 직조된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조되고,
    상기 연결사의 일부로서 선형으로 형성된 Z전극사가 더 구비된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상부센싱면상부 및 상기 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 상기 X전극사 및 상기 Y전극사가 위사 및 경사의 일부로 공급되어 서로 교차되게 직조되고,
    상기 이격공간의 내부에 선형으로 형성된 Z전극사가 더 배치된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  13. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 복수의 굴곡부를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  14. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 내부 중심에 중심사가 내장된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사로 구성되고,
    상기 중심사는 신축성고분자사로 구성된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  16. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위사 및 상기 경사의 일부는 신축성 고분자사로 구성된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  17. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사가 중심사에 감김 또는 엮임 된 후 상기 중심사가 제거되어 내부 중심에 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  18. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 X전극사가 등 간격으로 배치되고,
    상기 Y전극사는 복수의 상기 X전극사에 복수의 교차점을 갖도록 굴곡 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
  19. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X전극사 및 상기 Y전극사는 도전성을 갖는 도전사와, 상기 도전사에 감김 또는 엮임 되고 상기 도전사보다 융점이 낮은 저융점섬유사가 구비된 것을 특징으로 하는 촉각센서.
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