KR20180004006A - 클라우드 접속형 햅틱 플랫폼 - Google Patents

클라우드 접속형 햅틱 플랫폼 Download PDF

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KR20180004006A
KR20180004006A KR1020170081559A KR20170081559A KR20180004006A KR 20180004006 A KR20180004006 A KR 20180004006A KR 1020170081559 A KR1020170081559 A KR 1020170081559A KR 20170081559 A KR20170081559 A KR 20170081559A KR 20180004006 A KR20180004006 A KR 20180004006A
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아브라함 알렉산더 다우하즈레
스리바트사브 벤카테산
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 컴퓨터 기반 방법이 제공된다. 그 방법은, 햅틱 서버에서, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 햅틱 액추에이터의 선택을 수신하는 단계, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하는 단계, 햅틱 효과의 선택을 수신하는 단계, 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함하는 햅틱 커맨드 메시지를 생성하는 단계, 및 네트워크를 통해 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 햅틱 커맨드 메시지를 송신하는 단계를 포함한다. 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼은, 네트워크를 통해 햅틱 커맨드 메시지를 수신하고, 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하고, 그리고 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호를 인가하도록 구성되고, 햅틱 액추에이터 구동 신호는 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초한다.

Description

클라우드 접속형 햅틱 플랫폼{CLOUD CONNECTED HAPTIC PLATFORM}
하나의 실시예가 일반적으로 햅틱 효과에 관한 것이고, 특히, 햅틱 효과를 생성하는 전자 디바이스들에 관한 것이다.
전자 디바이스들, 이를테면 모바일 디바이스들, 개인용 컴퓨터들, 홈 비디오 게임 콘솔들, 핸드헬드 비디오 게임 콘솔들, 마이크로콘솔들 등이, 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 시각적 및 청각적 큐들을 통상적으로 사용한다. 일부 전자 디바이스들에서, 운동감각(kinesthetic) 피드백(예컨대, 활동 및 저항 력 피드백) 및/또는 촉각 피드백(예컨대, 진동, 텍스처, 온도 변화 등)이 사용자에게 제공될 수 있다. 대체로, 이러한 피드백은 총괄하여 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로서 알려져 있다. 햅틱 효과는 특정 이벤트들에 대한 단순한 경고를 증대시키는 것부터 시뮬레이션된 또는 가상의 환경 내에서 사용자에 대한 더 큰 감각 몰입을 생성하는 것으로, 전자 디바이스와의 사용자의 상호작용을 향상시키는 큐들을 제공한다.
대체로, 전자 디바이스의 운영 체제(operating system)("OS") 또는 실시간 운영 체제(real time operating system)("RTOS")에 의해 실행되는 애플리케이션이 햅틱 효과를 생성하기 위해 하나 이상의 햅틱 액추에이터들에 커맨드들을 전송한다. 예를 들어, 애플리케이션의 실행 동안 발생하는 특정 이벤트들에 응답하여, 또는 사용자가 전자 디바이스 또는, 예를 들어 비디오 게임 컨트롤러 등과 같이 전자 디바이스에 커플링된 별도의 입력 디바이스의 버튼, 터치스크린 등과 상호작용할 때, 그 애플리케이션은 사용자에 의해 인지되는 햅틱 효과를 생성하기 위해 햅틱 액추에이터들에 커맨드들을 전송한다. 애플리케이션은 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 또는 햅틱 효과 라이브러리에의 함수 호출들을 사용하여 햅틱 커맨드들을 통상적으로 생성한다. 유감스럽게도, 소프트웨어 개발 동안, 애플리케이션은 사용자에게 제공되는 햅틱 효과를 선택, 개발, 및 리파인하기 위하여 반복적으로 컴파일되고 전자 디바이스에 다운로드되어야만 한다. 덧붙여, 특정 햅틱 액추에이터에 대한 상이한 햅틱 소프트웨어 드라이버들 또는 햅틱 효과 라이브러리들에 의해 생성된 효과들의 증명은 유사하게 제약된다. 알려진 햅틱 피드백 평가 키트들이 유사한, 그리고 다른 결함들을 겪는다.
본 발명의 실시예들은 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 시스템 및 컴퓨터 기반 방법을 제공한다.
하나의 실시예에서, 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 방법이, 네트워크에 커플링된 햅틱 서버에서, 네트워크에 커플링된 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 햅틱 액추에이터의 선택을 수신하는 단계, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하는 단계, 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 햅틱 효과의 선택을 수신하는 단계, 선택된 햅틱 액추에이터, 선택된 햅틱 효과 및 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 커맨드 메시지 - 햅틱 커맨드 메시지는 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하는 단계, 및 네트워크를 통해 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 햅틱 커맨드 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.
이 실시예에서, 그 방법은, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에서, 네트워크를 통해 햅틱 커맨드 메시지를 수신하는 단계, 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하는 단계, 및 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 햅틱 액추에이터 구동 신호는 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하는 단계를 또한 포함한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 예시적이고 설명적이며 본 발명을 설명되는 예들로 제한할 의도는 아니라는 것이 이해된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 클라우드 접속형 햅틱 시스템의 시스템 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예들에 따른, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼의 시스템 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 통신 프로토콜을 묘사한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 효과 설계 애플리케이션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface)를 묘사한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 효과 설계 애플리케이션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 묘사한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 기능을 예시하는 흐름도를 묘사한다.
본 발명의 실시예들이 그려진 도면들을 참조하여 이제 설명될 것인데, 그 도면들에서 유사한 참조 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 지칭한다.
본 발명의 실시예들은, 특히 신속한 프로토타입화 및 애플리케이션 개발 환경들에서, 전자 디바이스들에 대한 햅틱 효과의 "플러그 앤 플레이(plug-and-play)" 개발을 유리하게 가능하게 하는 클라우드 접속형 햅틱 시스템을 제공한다. 상이한 햅틱 액추에이터들이 시스템에 빠르게 그리고 쉽게 접속될 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 및/또는 상이한 햅틱 효과 라이브러리들이, 애플리케이션을 반복적으로 컴파일하고 전자 디바이스에 다운로드하는 것을 요구하는 일 없이, 또한 평가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 클라우드 접속형 햅틱 데모(demonstration) 시스템(100)의 시스템 블록도이다.
햅틱 데모 시스템(100)은, 하나 이상의 근거리 네트워크들, 광역 네트워크들, 인터넷 등을 포함할 수 있는 네트워크(140)에 접속된 햅틱 서버(컴퓨터)(110), 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120) 및 햅틱 클라이언트(컴퓨터)(130)를 포함한다. 게다가, 네트워크(140)는, 예를 들어 유선 및 무선 이더넷, 블루투스 등과 같은, 다양한 네트워크 프로토콜들을 실행하는, 예를 들어, 구리선 또는 동축 케이블 네트워크들, 광섬유 네트워크들, 블루투스 무선 네트워크들, WiFi 무선 네트워크들, CDMA, FDMA 및 TDMA 셀룰러 무선 네트워크들 등과 같은 유선 및/또는 무선 네트워크들의 다양한 조합들을 포함할 수 있다.
햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120)은 솔리드, 꼰(stranded) 또는 편조(braided) 와이어들, 연선 케이블들, 리본 케이블들 등을 사용하여 햅틱 액추에이터들(150)에 커플링된 마이크로제어기 유닛(microcontroller unit)(MCU), 통신 인터페이스들 및 햅틱 드라이버 회로들을 포함한다. 하나의 실시예에서, 단일 햅틱 드라이버 회로가 멀티플렉서, 스위치 등을 사용하여 다수의 햅틱 액추에이터들(150)에 커플링되는 한편, 다른 실시예에서, 여러 햅틱 드라이버 회로들이 제공되고, 각각의 햅틱 드라이버 회로는 단일 햅틱 액추에이터(150)에 커플링된다. 대체로, 각각의 햅틱 드라이버 회로는, 예를 들어 전기 모터, 전자기 액추에이터, 보이스 코일, 솔레노이드, 편심 회전 질량(eccentric rotating mass)(ERM) 진동 모터, 고조파 ERM 모터(harmonic ERM motor)("HERM"), 선형 공진 액추에이터(linear resonant actuator)(LRA), 압전 액추에이터, 전기 활성 폴리머(electroactive polymer)("EAP") 액추에이터, 형상 기억 합금, 정전 마찰 디스플레이, 초음파 진동 발생기, 고 대역폭 액추에이터 등과 같은, 특정 유형의 햅틱 액추에이터(150)를 지원한다. 특정한 실시예들에서, 단일 햅틱 드라이버 회로가 상이한 종류들의 햅틱 액추에이터들(150)을 지원할 수 있다.
햅틱 서버(110)는 햅틱 액추에이터들(150)을 사용하여 햅틱 효과 세션을 구성 및 제어하기 위해, 햅틱 클라이언트(130) 상에서 실행하는 애플리케이션 및 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120) 상에서 실행하는 펌웨어와 통신하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션을 실행하는 특정적으로 프로그래밍된 범용 컴퓨터이다. 하나의 실시예에서, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 햅틱 클라이언트(130) 상에서 실행하는 웹 브라우저 애플리케이션과 통신하는 웹 서버 애플리케이션이다. 다른 클라이언트-서버 및 분산형 소프트웨어 아키텍처들이 본 발명에 의해 또한 예상된다.
웹 기반 실시예에서, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 브라우저 햅틱 클라이언트(130) 상에서 실행하는 애플리케이션을 통해 사용자에게 제시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 생성하는데, 그 그래픽 사용자 인터페이스는 특정 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 하나 이상의 햅틱 효과를 선택 및/또는 맞춤화함으로써 사용자가 특정 햅틱 액추에이터(150)에 대한 하나 이상의 햅틱 신호들을 설계하는 것을 허용한다. 상이한 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 및 라이브러리들이 제공될 수 있는데, 이는 유익하게는 사용자가 상이한 제어 체제들 하에서 특정 햅틱 액추에이터(150)의 성능을 평가 및 비교하는 것을 허용한다. 예를 들어, 상이한 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 또는 라이브러리들은, 예를 들어 저 충실도 햅틱 효과, 중간 충실도 햅틱 효과, 고 충실도 햅틱 효과 등과 같은 상이한 제어 충실도들을 갖는 햅틱 커맨드들을 생성할 수 있다.
햅틱 클라이언트(130) 상에서 실행하는 브라우저 애플리케이션으로부터 수신된 사용자 입력에 응답하여, 그리고 특정 햅틱 액추에이터(150)의 특성들에 기초하여, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리를 사용하여 햅틱 커맨드 메시지를 생성하며, 그 메시지는 햅틱 통신 프로토콜을 사용하는 네트워크(140)를 통해 서버 컴퓨터(110)로부터 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120)으로 송신된다. 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120)의 마이크로제어기 유닛 상에서 실행하는 펌웨어는 햅틱 커맨드 메시지를 파싱 및 디코딩하고, 그 다음에 제어 신호를 생성하여 특정 햅틱 액추에이터(150)에 커플링된 햅틱 드라이버 회로에 제공한다. 햅틱 드라이버 회로는 마이크로제어기 유닛으로부터 수신된 제어 신호에 응답하여 특정 햅틱 액추에이터(150)에 대한 구동 신호를 생성한다.
통상적으로, 단일 햅틱 액추에이터(150)가 햅틱 세션 동안 단일 햅틱 드라이버 회로에 의해 구동된다. 일부 실시예들에서, 햅틱 커맨드 메시지는 여러 햅틱 액추에이터들(150)에 대한 구동 값들을 포함할 수 있는 한편, 다른 실시예들에서, 각각의 햅틱 커맨드 메시지가 단일 햅틱 액추에이터(150)에 대한 구동 값을 제공하는, 여러 햅틱 커맨드 메시지들이 수신될 수 있다. 이들 실시예들에서, 여러 햅틱 액추에이터들(150)은 대응하는 햅틱 드라이버 회로들에 제공된 구동 신호들을 사용하여 햅틱 세션 동안 동시에 구동될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예들에 따른, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)의 시스템 블록도이다.
햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(220)은 도 1에 묘사된 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(120)에 대응하고, 햅틱 드라이버 회로들(230)에 커플링된 MCU(210), 외부 전력 입력 커넥터(262)에 커플링된 전력 공급부(260), 하나 이상의 국부 무선 네트워크들, 이를테면 블루투스 네트워크(242), WiFi 네트워크(244), 셀룰러 네트워크(246) 등과의 통신들을 지원하는 무선 통신 인터페이스들(240), 및 버스(250), 또는 MCU(210), 무선 통신 인터페이스들(240) 및 전력 공급부(260)에 커플링된, 정보를 전달하기 위한 다른 통신 메커니즘을 포함한다. 도 2에 묘사된 로컬 무선 네트워크들은 네트워크(140)의 부분을 형성하는 것으로 간주된다. 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(220)을 위한 전력이 전력 공급부(260)에 커플링된 재충전가능 또는 교체가능 배터리(264), 외부 전력 입력 커넥터(262)에 제공되는 외부 전력, 이더넷 커넥터(217), 유니버셜 직렬 버스(USB) 커넥터(218) 등에 의해 제공될 수 있다.
하나의 실시예에서, MCU(210)는 르네사스 시너지(Renesas Synergy) S5 마이크로제어기이다. 대체로, MCU(210)는 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit)(CPU)(212), CPU(212)에 의해 실행될 정보 및 명령들을 저장하는 메모리(214), 및, 예를 들어 이더넷, USB 및 직렬 통신 인터페이스들(216), 입출력(I/O) 회로(220), 시스템 및 전력 관리 회로(222), 옵션적인 LCD 디스플레이, 터치 스크린 등을 제어하기 위한 인간 머신 인터페이스 회로(human machine interface circuitry)(HMI)(224)와 같이, 다양한 주변기기 기능들을 구현하는 다른 회로를 포함한다. 메모리(214)는, 예를 들어 코드 플래시 메모리, 데이터 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory)(SRAM), 플래시 캐시 메모리 등과 같은, 휘발성 및 비휘발성 메모리 둘 다를 포함한다. 특정한 실시예들에서, 메모리(214)는 RAM 속에 로딩되고 CPU(212)에 의해 실행될 때 기능을 제공하는 실시간 운영 체제(RTOS) 및 다른 펌웨어를 비휘발성 메모리에 저장한다. I/O 회로(220)는 햅틱 드라이버 회로들(230)에 커플링되고, 범용 I/O 포트들, 아날로그-디지털(A/D) 컨버터(들), 디지털-아날로그(D/A) 컨버터(들), 펄스 폭 변조(PWM) 타이머들 등을 포함한다.
특정한 실시예들에서, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(220)은 ERM 진동 모터들, LRA들, 압전 액추에이터들, 및 전기-활성 폴리머(EAP) 액추에이터들을 지원한다. 다른 실시예들이 이들 및/또는 다른 유형들의 햅틱 액추에이터들 또는 그것들의 조합들을 지원한다. 대체로, 햅틱 드라이버 회로들(230)은 MCU(210)로부터 제어 신호들을 수신하고, 햅틱 액추에이터들(150)을 구동하는데 필요한 전압 및 전류를 공급한다.
ERM 진동 모터들은, 예를 들어 게이밍 럼블(rumble) 효과와 같이, 느리며, 고의적인 사용자-인터페이스 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있고, 대량판매 시장 디바이스들에 대해 가장 비용 효율적인 햅틱 액추에이터들 중 하나를 제공한다. 샤프트와 회전 편심 질량을 채용하는 ERM 진동 모터들은 3 mm 내지 8 mm(또는 그 이상)의 직경, 10 mm 내지 20 mm(또는 그 이상)의 길이, 및 4 mm 내지 7 mm(또는 그 이상)의 회전 질량 스윙 직경을 포함하는 전형적인 치수들을 갖는 직사각형 또는 원통형이다. 샤프트 없는 설계를 채용하는 ERM 진동 모터들이 8 mm 내지 12 mm(또는 그 이상)의 직경과, 3 mm 내지 4 mm(또는 그 이상)의 길이를 포함하는 전형적인 치수들을 갖는 동전 형상이다. ERM 진동 모터들은 1.3 V 내지 5 V의 동작 전압, 75 mA 내지 240 mA의 동작 전류를 가지며, 50 Hz 내지 350 Hz의 주파수들에서 진동하고, 상대적으로 높은 기계적 시상수(예컨대, 약 50 ms)를 갖는다.
ERM 진동 모터를 위한 햅틱 드라이버 회로(230)는, 무엇보다도, 전력 증폭기를 포함하고, 전력 증폭기가 ERM 진동 모터 리드들을 가로질러 인가하는 전압 값을 지정하는, MCU(210)로부터의 펄스-폭 변조된(pulse-width modulated)(PWM) 또는 I2C(inter-integrated chip) 제어 신호를 수신한다. 그 제어 신호는 양방향성이고, 양 및 음의 전압들이 인가될 수 있다. 그 제어 신호는 MCU(210)에 의해 5 ms 간격으로 업데이트될 수 있고, 각각의 간격에서, 새로운 전압 값이 커맨딩될 수 있다.
LRA들은 햅틱에 매우 적합하고, 많은 스마트폰들에서 사용된다. LRA들은 공진 주파수에서 댐핑된 질량/스프링 시스템을 선형적으로 변위시키기 위한 AC 입력 신호를 요구한다. LRA들은 8 mm 내지 10 mm의 직경과 3 mm 내지 4 mm의 길이를 포함하는 전형적인 치수들을 갖는 원통 형상이다. LRA들은 1.8 V 내지 2 V의 동작 전압, 50 mA 내지 75 mA의 동작 전류를 가지며, 150 Hz 내지 250 Hz의 주파수들에서 공진하고, 약 30 ms의 기계적 시상수를 갖는다. LRA들은 내구성이 있는데 그것들이 베어링을 갖지 않고, 그 부품들이 마찰을 겪지 않기 때문이다. 그것들은 ERM들보다 더 많은 비용이 들고, 공진 울림(ringing)을 방지하기 위해 더욱 복잡한 제어를 요구한다.
LRA를 위한 햅틱 드라이버 회로(230)가, 무엇보다도, MCU(210)로부터 PWM 또는 I2C 제어 신호를 수신하고 해석한 다음, 액추에이터의 공진 주파수(통상 175 Hz)에 근접하여 대응하는 주파수로 LRA를 구동하는 액추에이터 드라이버 증폭기 칩을 포함한다. 하나의 실시예에서, 정사각형 파가 제어 신호로서 사용된다. 그 제어 신호는 5 ms 간격으로 업데이트될 수 있다. LRA를 위한 햅틱 드라이버 회로(230)는 LRA의 공진 주파수에 자동으로 잠기는 "자동 튜닝(auto-tune)" 기능을 가질 수 있는데, 이는 성능을 최적화하고 부적절하게 튜닝된 LRA 액추에이터들로 종종 발생하는 공진 울림을 제어한다.
압전 액추에이터들은 고 충실도 햅틱 효과를 생성하기 위해 사용될 수 있는 고성능 액추에이터들이다. 압전 액추에이터들은 성냥개비-형상 폼 팩터를 가지며, 통상적으로 약 4 x 4 x 40 mm 치수이고, 태블릿 디바이스들뿐만 아니라 새로운 스마트폰 설계들에 쉽게 맞춤된다. 압전 액추에이터들은 지속기간이 2 ms정도로 짧은 햅틱 효과의 생성을 허용하는 우수한 기계적 시상수(5 ms 미만)를 포함하는 많은 장점들을 갖는데, 이는 터치 타이핑 피드백에 잘 어울린다. 압전 액추에이터들은 넓은 범위의 주파수들(150 Hz 내지 300 Hz)에서 진동하고, 다양한 고도로 미묘한 터치 감각들을 생성한다. 그러나, 압전 액추에이터들은 +/- 70 V까지에서 대략 50 nF의 용량성 부하를 구동하는 증폭기를 요구한다. 요구된 순간 인출 전력(power draw)이, 예컨대 3V 공급에서 대략 300 mA로 높지만, 압전 액추에이터들은 ERM 진동 모터 또는 LRA보다 더 많은 에너지를 소비하지 않는다. 압전 액추에이터들은 그것들의 본질적으로 취성(brittle)의 세라믹 재료에도 불구하고 매우 내구성이 있고, 핸드헬드 디바이스들에 전형적인 엄격한 낙하 시험(drop test) 관리들을 견뎌 내도록 엔지니어링되어 있다.
압전 액추에이터를 위한 햅틱 드라이버 회로(230)가, 무엇보다도, 전력 증폭기를 포함하고, 8 kHz 8-비트 PCM 데이터 스트림과 유사한, MCU(210)로부터의 펄스-폭 변조된(PWM) 또는 I2C(inter-integrated chip) 제어 신호를 수신한다.
EAP 액추에이터들은 하이엔드 스마트폰들에서 사용되어 왔다. EAP 액추에이터는 외부 이동가능 덩어리(mass)인 통상적으로 디바이스의 소유의 배터리에 고정된 다음, 90 Hz부터 125 Hz까지의 어디에서든 공진하도록 엔지니어링되는 슬레드에 장착되는, 넓지만 매우 편평한 패널(예컨대, 45 mm x 38 mm x 0.8 mm)이다. EAP 액추에이터에 대한 기계적 시상수는 낮은 밀리초이다. EAP 액추에이터들은 800 V 신호를 생성할 수 있는 전자공학을 요구한다. 슬레드는 매우 좁은 공간들 속에 통합되는 것을 도전할 있지만, 액추에이터 재료 자체는 극히 얇고 우수한 내구성을 가질 수 있다. EAP 액추에이터는 압전 액추에이터와 유사한 성능을 제공한다.
EAP 액추에이터를 위한 햅틱 드라이버 회로(230)가, 무엇보다도, 800 V까지를 생성하는 전력 증폭기를 포함하고, MCU(210)로부터 PWM 또는 I2C 제어 신호를 수신한다.
특정 햅틱 액추에이터 및 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)을 사용하여 햅틱 세션을 시작하기 위해, 사용자는 특정 햅틱 액추에이터의 리드들과 적절한 햅틱 드라이버 회로(230)의 커넥터들을 접속시키고, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)에 전원을 넣는다. MCU(210)의 전원 투입(power up) 시퀀스 동안, 하드웨어 부트로더가, CPU(212)의 클록들, 인터럽트들 등을 초기화하는 것, 뿐만 아니라, 메모리(214)의 비휘발성 부분으로부터의, 예를 들어 하드웨어 드라이버들, RTOS 등을 포함하는, 소프트웨어를 SRAM 속에 로딩하는, 메모리(214)로부터 소프트웨어 부트로더를 로딩하는 것을 일반적으로 포함하는, CPU(212)에 대한 부트 시퀀스를 수행한다. 일단 론칭되면, RTOS는, 예를 들어, 스케줄러 모듈, 보안 모듈, 통신 핸들러 모듈, 커맨드 핸들러 모듈, 햅틱 데이터 핸들러 모듈, 햅틱 업데이트 시간 모듈, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈 등을 포함하는, 다양한 햅틱 관련 소프트웨어 모듈들을 메모리(214)의 비휘발성 부분으로부터 SRAM 속에 로딩한다.
스케줄러 모듈은, RTOS와 협력하여, 다른 모듈들의 실행, 다른 모듈들 간의 통신 등을 관리한다.
보안 모듈은 네트워크(140)를 통해 서버 컴퓨터(110)와 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200) 간에 교환되는 메시지들을 인증, 암호해독 및 암호화한다. 예를 들어, 보안 모듈은 이더넷 I/F(216) 및 무선 통신 I/F들(240)로부터 네트워크 메시지들을 수신하며, 그 네트워크 메시지들을 인증하고 통신 핸들러 모듈에 포워딩하며, 통신 핸들러 모듈로부터 메시지들을 수신하며, 그것들을 네트워크(140)를 통한 송신 등을 위해 암호화하고 이더넷 I/F(216) 및 무선 통신 I/F들(240)에 포워딩한다.
통신 핸들러 모듈은 네트워크(140)를 통해 서버 컴퓨터(110) 상에서 실행하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션으로부터 수신되는 그리고 그 햅틱 효과 설계 애플리케이션으로 전송되는 메시지들을 프로세싱한다. 이들 메시지들은 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 송신되는 햅틱 플랫폼 능력 메시지들, 햅틱 효과 설계 애플리케이션으로부터 수신되는 햅틱 커맨드 메시지들 등을 포함한다.
예를 들어, 통신 핸들러 모듈은 햅틱 커맨드 메시지들을 식별하고 커맨드 핸들러 모듈로 포워딩하며, 햅틱 플랫폼 능력 메시지들을 암호화를 위한 보안 모듈 등에 포워딩한다. 특정한 실시예들에서, 커맨드 핸들러 모듈이 햅틱 커맨드 메시지를 햅틱 통신 프로토콜에 따라 파싱하여, 햅틱 커맨드 메시지로부터 햅틱 데이터를 추출한다. 그 햅틱 데이터는 그 다음에 햅틱 데이터 핸들러 모듈에 제공된다. 특정한 실시예들에서, 햅틱 커맨드 메시지는 여러 햅틱 액추에이터들(150)을 위한 햅틱 데이터를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 통신 프로토콜을 묘사한다.
이 실시예에서, 햅틱 통신 프로토콜(300)은 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310), 햅틱 커맨드 메시지(320), 햅틱 커맨드 메시지(330) 등을 포함하며; 다른 메시지들이 본 발명에 의해 또한 예상된다. 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)는 인증 및/또는 플랫폼 정보(312)와 하나 이상의 햅틱 패킷 정보 어레이들(314)을 포함한다. 햅틱 커맨드 메시지(320)는 하나 이상의 햅틱 액추에이터들(150)에 대한 구동 값들을 포함하는 햅틱 데이터 패킷(322)을 포함한다. 커맨드 메시지(330)는 커맨드(332)와 커맨드 인수들(334)을 포함한다.
본 발명의 특정한 실시예들에 따라, 표 1은 예시적인 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)를 제시하며, 표 2는 예시적인 햅틱 패킷 정보 어레이(314)를 제시하고, 표 3은 예시적인 햅틱 데이터 패킷(322)을 제시한다.
Figure pat00001
Figure pat00002
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커맨드 핸들러 모듈은, 예를 들어 햅틱 커맨드 메시지(320), 햅틱 커맨드 메시지(330) 등과 같이, 통신 핸들러 모듈로부터 수신된 커맨드 메시지들을 프로세싱한다.
햅틱 데이터 핸들러 모듈은 햅틱 데이터 패킷(322)으로부터 특정 햅틱 액추에이터(150)에 대한 구동 값들을 추출하며, 메모리(214) 또는 CPU(212)에서의 버퍼를 이들 구동 값들로 채우고, 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 업데이트 타이머 모듈 및 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈을 호출한다.
하나의 실시예에서, 햅틱 효과 데이터 블록은 햅틱 액추에이터(150)의 회전 방향 및 속력을 결정하는 8-비트 무부호 구동 값들을 포함한다. 값들의 범위는 [0, 255]이고, 햅틱 액추에이터(150)에 의존하는 상이한 함의(different implication)들을 갖는다. 예를 들어, 단방향성 액추에이터가 하나의 방향으로만 회전하며, 그래서 구동 값들의 범위는 다음과 같이 나누어질 수 있으며: 범위 [0,127]에서의 구동 값들은 배제되고 무시되며, 128의 구동 값이 액추에이터를 중지시키고, 범위 [129, 255]에서의 구동 값들이, 그 구동 값이 증가하면 액추에이터의 속력이 증가하여, 액추에이터를 시계(또는 반시계) 방향으로 회전하게 한다.
햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 버퍼에 저장된 구동 값을 제어 신호로 변환하고, 그 제어 신호를 햅틱 액추에이터(150)에 커플링된 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 특정 햅틱 드라이버 회로(230)가 필요로 할 수 있는 임의의 추가적인 신호들을 또한 제공한다. 위에서 설명된 실시예에서, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 8-비트 무부호 구동 값들을 제어 신호들로 변환하고, 그 제어 신호들을 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공하며, 그 햅틱 드라이버 회로는 구동 신호를 사용하여 햅틱 액추에이터(150)를 구동한다. 제어 신호들은 하나 이상의 디지털 신호들, 이를테면 PWM 신호, I2C 신호 등을 통해 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공되며; 대안적으로, 하나 이상의 아날로그 신호들이 사용될 수 있다. 구동 신호는 아날로그 신호, 이를테면 가변 전압 신호, 가변 전류 신호 등을 통해 햅틱 액추에이터(150)에 제공되며; 대안적으로, 디지털 신호가 사용될 수 있다. 따라서, 구동 신호는 구동 값들에 기초하고, 햅틱 드라이버 회로(230)는 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 구동 신호를 햅틱 액추에이터(150)에 인가한다. 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈의 실행은 햅틱 업데이트 인터럽트 신호에 의해 제어된다.
햅틱 업데이트 타이머 모듈은 CPU(212) 상의 하드웨어 타이머를 제어한다. 하드웨어 타이머는 햅틱 액추에이터(150)에 대한 모든 업데이트 간격에서 인터럽트들을 발사하도록 구성된다. 상이한 인터럽트들이 상이한 업데이트 간격에서 상이한 햅틱 액추에이터들을 구동하기 위해 제공될 수 있고, 상이한 햅틱 액추에이터들이 동시에, 순차적으로 등으로 구동될 수 있다. 인터럽트가 발사될 때, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 햅틱 액추에이터(150)에 인가될 구동 값을 제어 신호로 변환한 다음, 그 제어 신호를 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 하나의 예에서, 햅틱 액추에이터(150)는 200 Hz(5 ms) 업데이트 간격 또는 율을 갖고, 햅틱 액추에이터(150)에 의해 생성될 햅틱 효과는 네 개의 8-비트 구동 값들, 예컨대, {20, 30, 50, 70}에 의해 정의된다. 이 햅틱 효과를 플레이하기 위하여, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 이 구동 값 세트로부터 구동 값을 5 ms마다 판독하며, 그 구동 값을 제어 신호로 변환하고, 그 제어 신호를 햅틱 액추에이터(150)를 구동하는 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다.
이 예에서, 시간 t = 0 ms에, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 구동 값 "20"을 제어 신호로 변환하고 그 제어 신호를 구동 신호를 특정 햅틱 액추에이터(150)에 인가하는 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 시간 t = 5 ms에, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 구동 값 "30"을 제어 신호로 변환하고 그 제어 신호를 구동 신호를 특정 햅틱 액추에이터(150)에 인가하는 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 시간 t = 10 ms에, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 구동 값 "50"을 제어 신호로 변환하고 그 제어 신호를 구동 신호를 특정 햅틱 액추에이터(150)에 인가하는 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 시간 t = 15 ms에, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 구동 값 "70"을 제어 신호로 변환하고 그 제어 신호를 구동 신호를 특정 햅틱 액추에이터(150)에 인가하는 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 시간 t = 20 ms에서, 판독하기 위해 남겨진 구동 값이 없고, 그래서 특정 햅틱 액추에이터(150)가 디스에이블된다. 이 예에서, 햅틱 업데이트 타이머 모듈은 특정 햅틱 액추에이터(150)에 구동 신호로서의 인가를 위해 구동 값이 판독되며, 제어 신호로 변환되고 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공되도록 5 ms마다 인터럽트들을 발사하도록 구성된다.
통신 핸들러 모듈이 RTOS에 의해 처음 실행될 때, 무선 통신 I/F들(240)은 이용가능 국부 무선 네트워크들, 이를테면 블루투스 네트워크(242), WiFi 네트워크(244), 셀룰러 네트워크(246) 등을 식별하고, 통신 핸들러 모듈은 그 다음에, 예를 들어 이더넷, 블루투스, TCP/IP, UDP 등과 같은 적절한 네트워크 통신 프로토콜 스택들에 따라, 네트워크(140)를 통해 서버 컴퓨터(110)에의 통신 링크 또는 채널을 확립한다.
통신 핸들러 모듈은 그 다음에, 예를 들어 고유 플랫폼 일련 번호 또는 ID 등과 같은 인증 및/또는 플랫폼 정보(312)를 포함하는, 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)를 서버 컴퓨터(110) 상에서 실행하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 전송한다. 특정한 실시예들에서, 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)는 예를 들어 FTP, TFTP 등과 같은 표준 네트워크 통신 프로토콜을 사용하여 송신되며; 다른 파일 또는 메시지 전송 프로토콜들이 본 발명에 의해 또한 예상된다. 일부 실시예들에서, 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)는 송신에 앞서 암호화될 수 있다. 햅틱 서버(110)가 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)를 수신한 후, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 암호해독하며(필요하다면), 인증하고 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)과 특정 사용자를 연관시킨다.
일부 실시예들에서, 통신 핸들러 모듈이 RTOS에 의해 처음 실행될 때, 통신 핸들러 모듈은 햅틱 데이터 핸들러 모듈 및/또는 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈이 햅틱 드라이버 회로(230)에 접속된 햅틱 액추에이터(150)의 특성들을 결정할 것을 요청한다. 이들 특성들은 그 다음에 통신 핸들러 모듈에 제공되며, 통신 핸들러 모듈은 네트워크(140)를 통해 햅틱 서버(110) 상에서 실행하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 전송되는 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)에 햅틱 액추에이터(150)에 대응하는 햅틱 패킷 정보 어레이(314)를 포함시킨다. 예를 들어 상승 시간, 하강 시간, 정격 전압 등과 같은 다른 특성들이 또한 통신될 수 있다. 상승 시간은 휴지(rest)로부터 시작하여 피크 가속도의 90%에 도달하기 위해 액추에이터에 의해 걸린 밀리초의 시간이다. 하강 시간은 90% 피크 가속도로부터 휴지 상태에 도달하기 위해 액추에이터에 의해 걸린 밀리초의 시간이다. 정격 전압은 액추에이터의 정격 전압/동작 전압이다.
다른 실시예들에서, 다수의 햅틱 액추에이터들(150)이 하나 이상의 햅틱 드라이버 회로들(230)에 접속될 수 있고, 햅틱 핸들러 모듈은, 예를 들어 햅틱 드라이버 회로들(230)에 접속된 햅틱 액추에이터들(150)의 수, 각각의 햅틱 액추에이터(150)의 유형, 각각의 접속된 햅틱 액추에이터(150)의 특성들 등을 포함하는, 이들 햅틱 액추에이터들(150)의 특성들을 결정할 수 있다. 이들 특성들은 그 다음에 통신 핸들러 모듈에 제공되며, 통신 핸들러 모듈은 네트워크(140)를 통해 햅틱 서버(110) 상에서 실행하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 전송되는 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)에 각각의 햅틱 액추에이터(150)를 위한 햅틱 패킷 정보 어레이(314)를 포함시킨다.
일부 실시예들에서, 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)는 송신에 앞서 암호화될 수 있다.
햅틱 서버(110)가 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)를 수신한 후, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 암호해독하고(필요하다면), 햅틱 액추에이터들(150)의 특성들과 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)을 연관시킨다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 효과 설계 애플리케이션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 묘사한다.
웹 기반 실시예에서, 햅틱 클라이언트(130) 상에서 실행하는 브라우저 애플리케이션은, 네트워크(140)를 통해, 서버 컴퓨터(110) 상에서 실행하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 대한 통신 링크를 확립한다. 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 그 다음에 브라우저 애플리케이션을 통해 사용자에게 제시되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 윈도우(400)를 생성한다.
처음에, 사용자는, 예를 들어 사용자이름 및 패스워드 등과 같이, 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 의해 인증되는 특정 자격증명(credential)들을 GUI 윈도우(400)에 입력한다. GUI 윈도우(500)가 그러면 사용자에게 제시되는데, 그 GUI 윈도우는 제시될 수 있는 사용자에 연관된 이용가능 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼들(200)의 리스트를 포함하고, 사용자는 그 다음에 그 리스트로부터 적절한 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)을 선택한다. 대안적으로, 단일 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)이 사용자와 연관될 수 있고, 선택은 필요하지 않을 것이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 기능을 예시하는 흐름도를 묘사한다.
실시예(600)에 관해, 610에서, 햅틱 액추에이터 지원 플랫폼에 접속된 햅틱 액추에이터의 선택이 햅틱 서버에서 수신된다. 특정한 실시예들에서, 사용자는, GUI 윈도우(500)에서, 풀-다운 메뉴, 팝-업 메뉴, 체크 박스 등을 사용하여, 이용가능한 햅틱 액추에이터 유형들의 리스트로부터 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)에 접속된 특정 햅틱 액추에이터(150)를 선택한다. 일부 실시예들에서, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)에 접속된 특정 햅틱 액추에이터(150)는 햅틱 플랫폼 능력 메시지(310)에서 제공된 특성들에 기초하여 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 의해 식별되고, 사용자는 이 정보를 단순히 확인한다. 다른 실시예들에서, 사용자는 특정 햅틱 액추에이터(150)의 특성들을 GUI 윈도우(500)에서이 다양한 입력 필드들(도시되지 않음) 속에 입력하고, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 특정 햅틱 액추에이터(150)를 사용자에 의한 확인을 위해 식별한다. 이들 특성들은, 예를 들어 질량, 형상, 치수들 등과 같은 기계적 데이터, 예를 들어 상승 시간, 하강 시간, 정격 전압과 같은 전기 데이터 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나를 초과하는 햅틱 액추에이터(150)는 사용자에 의해 선택 또는 입력될 수 있거나, 또는 햅틱 플랫폼 보고 메시지(310)에 의해 제공될 수 있다.
620에서, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택이 햅틱 서버에서 수신된다. 특정한 실시예들에서, 사용자는 GUI 윈도우(500)에서의 풀-다운 메뉴, 팝-업 메뉴, 체크 박스 등을 사용하여, 이용가능 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 또는 라이브러리들의 리스트로부터 특정 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리를 선택한다. 예를 들어, 사용자는 여러 상이한 버전들의 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 또는 라이브러리들의 리스트로부터 모바일 디바이스에 대한 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 특정 버전을 선택할 수 있다. 각각의 버전은 상이한 햅틱 효과를 생성할 수 있거나, 또는 햅틱 효과의 상이한 유형들을 포함할 수 있다. 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 또는 라이브러리들의 상이한 버전들의 예들은, Immersion TS2000, TS2500, TS3000, TS4000, TS5000 등을 비제한적으로 포함한다.
630에서, 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터의 햅틱 효과가 햅틱 서버에서 수신된다. 특정한 실시예들에서, 사용자는 GUI 윈도우(500)에서 풀-다운 메뉴, 팝-업 메뉴, 체크 박스 등을 사용하여, 이용가능 햅틱 효과의 리스트로부터 특정 햅틱 효과를 선택한다. 햅틱 효과는, 예를 들어, 클릭들, 틱들, 범프들, 업 램프들(up ramps), 다운 램프들(down ramps), 펄스들, 버저들, 경고들, 텍스처들, 폭발들, 무기들, 충격들, 엔진들 등과 같은 게임 관련 효과들을 일반적으로 포함한다. 각각의 유형의 햅틱 효과는, 예를 들어, 높은 파워의 예리한 단일 클릭, 중간 파워의 강한 더블 클릭, 낮은 파워의 틱 등과 같은 하나 이상의 한정자(qualifier)들을 가질 수 있다. 예시적인 햅틱 효과 라이브러리 리스트의 부분이 표 1에 제공된다. 특정한 실시예들에서, 하나를 초과하는 햅틱 효과가 순차적 재생을 위해 선택될 수 있다.
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옵션적인 635에서, 선택된 햅틱 효과에 대한 하나 이상의 수정들이 햅틱 서버에서 수신된다. 일부 실시예들에서, 사용자는 선택된 햅틱 효과를 GUI 윈도우(500)를 사용하여 수정할 수 있다.
640에서, 햅틱 커맨드 메시지가 선택된 햅틱 액추에이터, 선택된 햅틱 효과 및 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 서버에서 생성된다. 특정한 실시예들에서, 햅틱 커맨드 메시지(320)는 선택된 햅틱 액추에이터(150)에 대한 시간 시퀀스의 구동 값들을 갖는 햅틱 데이터 패킷(322)을 포함한다. 다르게 말하면, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리를 호출하고 선택된 햅틱 효과와 선택된 햅틱 액추에이터(150)의 특성들을 호출함으로써 선택된 햅틱 효과를 렌더링한다.
650에서, 햅틱 커맨드 메시지는 네트워크를 통해 햅틱 서버로부터 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 송신된다. 위에서 논의된 바와 같이, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 위에서 설명된 이전에 확립된 통신 링크 또는 채널을 사용하여 네트워크(140)를 통해 햅틱 커맨드 메시지(320)를 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200)에 송신한다. 다른 실시예들에서, 새로운 통신 링크 또는 채널이 햅틱 서버(110)와 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼(200) 사이에 확립될 수 있다.
660에서, 햅틱 커맨드 메시지는 네트워크를 통해 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에서 수신된다. 통신 핸들러 모듈은 이전에 확립된 통신 링크 또는 채널을 사용하여 네트워크(140)를 통해, 또는, 대안적으로, 새로운 통신 링크 또는 채널을 통해 햅틱 커맨드 메시지(320)를 수신하고, 그 햅틱 커맨드 메시지를 커맨드 핸들러 모듈에 포워딩한다.
670에서, 햅틱 커맨드 메시지는 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 파싱된다. 커맨드 핸들러 모듈은 햅틱 커맨드 메시지(320)를 파싱하여, 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함하는 햅틱 데이터 패킷(322)을 추출한다. 커맨드 핸들러 모듈은 그 다음에 햅틱 데이터 패킷(322)을 햅틱 데이터 핸들러 모듈에 제공한다. 햅틱 데이터 핸들러 모듈은 메모리(214) 또는 CPU(212)에서의 버퍼를 특정 햅틱 액추에이터(150)에 대한 구동 값들로 채우고, 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 업데이트 타이머 모듈과 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈을 호출한다.
680에서, 햅틱 액추에이터 구동 신호가 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 액추에이터에 인가되고, 햅틱 액추에이터 구동 신호는 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초한다. 위에서 논의된 바와 같이, 햅틱 업데이트 인터럽트 신호에 응답하여, 햅틱 액추에이터 구동 제어 모듈은 버퍼로부터 구동 값을 판독하며, 구동 값에 기초하여 제어 신호를 생성한 다음 햅틱 드라이버 회로(230)에 제공한다. 햅틱 드라이버 회로(230)는 그 제어 신호에 응답하여 구동 신호를 생성하고 햅틱 액추에이터(150)에 제공한다. 다른 실시예들에서, 구동 값은 제어 신호이다. 따라서, 구동 신호는 개재하는 제어 신호가 채용되든 아니든 간에 구동 값에 항상 기초한다.
본 발명은 유리하게는 사용자가 상이한 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지들 및/또는 라이브러리들의 품질 및 성능을 빠르게, 쉽게 그리고 효율적으로 비교 및 대조하는 것을 허용한다. 예를 들어, ERM 액추에이터들에 맞도록 설계되는 Immersion TS2000 및 TS2500 소프트웨어 제품들의 품질 및 성능을 사용자가 비교 및 대조하기 원한다고 가정한다. 이들 두 개의 소프트웨어 제품들에 의해 생성된 햅틱 효과들을 비교하고 대조하기 위해, 햅틱 효과 설계 애플리케이션은 사용자가 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 특정 ERM 액추에이터를 선택 및/또는 구성하며, 제1 소프트웨어 제품(즉, TS2000 소프트웨어 제품)을 선택하며, 이 ERM 액추에이터에 대한 햅틱 효과들을 생성한 다음 경험하는 것을 허용한다. 햅틱 효과 설계 애플리케이션에서의 제2 소프트웨어 제품(즉, TS2500 소프트웨어 제품)의 단순한 선택으로, 새로운 햅틱 효과가 이 ERM 액추에이터에 대해, TS2500 제품을 사용하여 생성 및 경험될 수 있다. 다르게 말하면, 사용자는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에서 단순히 "스위치를 플립하여" 동일한 ERM 액추에이터에 대해 이들 두 개의 제품들에 의해 생성된 햅틱 효과에서의 차이를 경험한다. 사용자는 TS2500 제품이 더 산뜻하고 더 바람직한 응답을 제공한다는 것을 발견할 수 있다.
본 발명은 유리하게는 사용자가 햅틱 액추에이터를 빠르게, 쉽게 그리고 또한 효율적으로 선택 및 구성하는 것을 허용한다. 예를 들어, 사용자가 표면을 햅틱화(haptify)하기 원한다고 가정한다. 햅틱 액추에이터를 선택 및 구성하기 위하여, 사용자는 액추에이터 유형, 제조업자, 및 액추에이터 구성 파라미터들을 결정하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션 속에, 예를 들어, 질량, 형상, 치수들 등과 같은 액추에이터 특성들을 입력할 수 있다. 또는, 사용자는 관련된 액추에이터 구성 파라미터들을 로딩하는 햅틱 효과 설계 애플리케이션에 의해 제공되는 리스트로부터 햅틱 액추에이터를 단순히 선택할 수 있다. 사용자는, 위에서 논의된 바와 같이, 소스 코드 등을 재컴파일 및 다운로드할 필요 없이 즉시 원하는 햅틱 효과 결과를 얻기 위해 액추에이터 구성 파라미터들을 "트윅(tweak)"할 수 있다.
특정한 실시예들에서, 클라우드 접속형 햅틱 데모 시스템(100)은 구성 가능한 컴퓨팅 리소스들(예컨대, 네트워크들, 서버들, 스토리지, 애플리케이션들, 및 서비스들)의 공유된 풀에의 편리한, 주문형(on-demand) 네트워크 액세스를 가능하게 한다. 클라우드(또는 네트워크)를 통해 제공되거나 또는 액세스되는 서비스들은 클라우드 서비스들라고 지칭된다.
클라우드 접속형 햅틱 데모 시스템(100)에 의해 제공되는 서비스들은 그것의 사용자들의 요구에 부합하도록 동적으로 스케일링된다. 클라우드 접속형 햅틱 데모 시스템(100)에 의해 제공되는 서비스의 특정 인스턴스화가 "서비스 인스턴스"라고 지칭된다. 대체로, 클라우드 서비스 제공자의 시스템으로부터 통신 네트워크, 이를테면 인터넷을 통해 사용자에게 이용 가능하게 되는 임의의 서비스들이 "클라우드 서비스"라고 지칭된다. 통상적으로, 공공 클라우드 환경에서, 클라우드 서비스 제공자의 시스템을 구성하는 서버들 및 시스템들은 고객 소유의 개인적 및/또는 구내(on-premises) 서버들 및 시스템들과는 상이하다. 예를 들어, 클라우드 서비스 제공자의 시스템이 애플리케이션을 호스팅할 수 있고, 사용자가, 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해, 주문형으로, 애플리케이션을 주문하고 사용할 수 있다.
따라서, 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 시스템 및 방법이 유익하게 제공된다.
하나의 실시예에서, 그 시스템은, 네트워크에 커플링되고 메모리와 프로세서를 포함하는 햅틱 서버와, 네트워크에 커플링되고 선택된 햅틱 액추에이터에 접속되고 메모리와 프로세서를 포함하는 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼을 포함한다. 햅틱 서버 프로세서는, 햅틱 액추에이터의 선택을 수신하고, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하고, 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 햅틱 효과의 선택을 수신하고, 선택된 햅틱 액추에이터, 선택된 햅틱 효과 및 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 커맨드 메시지 - 햅틱 커맨드 메시지는 복수의 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하고, 그리고 네트워크를 통해 햅틱 커맨드 메시지를 송신하도록 구성된다. 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼 프로세서는, 네트워크를 통해 햅틱 커맨드 메시지를 수신하고, 복수의 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하고, 그리고 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 햅틱 액추에이터 구동 신호는 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 그 방법은, 네트워크에 커플링된 햅틱 서버에서, 네트워크에 커플링된 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 햅틱 액추에이터의 선택을 수신하는 단계, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하는 단계, 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 햅틱 효과의 선택을 수신하는 단계, 선택된 햅틱 액추에이터, 선택된 햅틱 효과 및 선택된 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 커맨드 메시지 - 햅틱 커맨드 메시지는 복수의 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하는 단계, 및 네트워크를 통해 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 햅틱 커맨드 메시지를 송신하는 단계를 포함한다. 그 방법은, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에서, 네트워크를 통해 햅틱 커맨드 메시지를 수신하는 단계, 복수의 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하는 단계, 및 선택된 햅틱 효과를 플레이하기 위해 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 햅틱 액추에이터 구동 신호는 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 많은 특징들 및 장점들이 상세한 설명으로부터 명확하고, 따라서, 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 속하는 본 발명의 모든 이러한 특징들 및 장점들을 커버하는 것이 첨부의 청구항들에 의해 의도된다. 게다가, 수많은 수정들 및 변형들이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 쉽사리 일어날 것이므로, 본 발명을 예시되고 설명된 정확한 구성 및 동작으로 제한하는 것이 적절하지 않고, 따라서, 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 적합한 수정들 및 동등물들이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 햅틱 시스템으로서,
    네트워크에 커플링되고, 메모리와 프로세서를 포함하는, 햅틱 서버 - 상기 프로세서는,
    햅틱 액추에이터의 선택을 수신하고,
    햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하고,
    선택된 상기 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 햅틱 효과의 선택을 수신하고,
    선택된 상기 햅틱 액추에이터, 선택된 상기 햅틱 효과 및 선택된 상기 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 커맨드 메시지 - 상기 햅틱 커맨드 메시지는 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하고, 그리고
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 송신하도록 구성됨 - ; 및
    상기 네트워크에 커플링되고 선택된 상기 햅틱 액추에이터에 접속되고, 메모리와 프로세서를 포함하는, 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼 - 상기 프로세서는,
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 수신하고,
    상기 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 파싱(parse)하고, 그리고
    선택된 상기 햅틱 효과를 플레이(play)하기 위해 상기 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호를 인가하도록 구성되고, 상기 햅틱 액추에이터 구동 신호는 상기 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 -
    을 포함하는, 햅틱 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 햅틱 액추에이터, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리 및 햅틱 효과의 상기 선택들은 상기 네트워크에 커플링된 햅틱 클라이언트로부터 수신되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 햅틱 서버 프로세서는,
    상기 햅틱 클라이언트로부터 선택된 상기 햅틱 효과에 대한 수정들을 수신하도록 더 구성되는, 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 햅틱 서버 프로세서는,
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼으로부터 햅틱 플랫폼 능력 메시지 - 상기 햅틱 플랫폼 능력 메시지는 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 대한 인증 정보를 포함함 - 를 수신하고;
    상기 인증 정보에 기초하여 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼을 인증하고; 그리고
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼과 상기 햅틱 클라이언트의 사용자를 연관시키도록 더 구성되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 햅틱 서버 프로세서는,
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 각각의 햅틱 액추에이터에 대한 복수의 햅틱 액추에이터 특성들을 수신하도록 더 구성되는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 햅틱 플랫폼 능력 메시지 내에서 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼으로부터 수신되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 액추에이터 유형과 액추에이터 업데이트율(actuator update rate)을 포함하는, 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 햅틱 클라이언트로부터 수신되는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 상승 시간(rise time), 하강 시간(fall time) 및 정격 전압(rated voltage)을 포함하는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 서버 프로세서는,
    새로운 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하고,
    선택된 상기 햅틱 액추에이터, 선택된 상기 햅틱 효과 및 상기 새로운 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 새로운 햅틱 커맨드 메시지 - 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지는 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하고, 그리고
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 송신하도록 더 구성되고,
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼 프로세서는,
    상기 네트워크를 통해 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 수신하고,
    상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하고, 그리고
    선택된 상기 햅틱 효과를 플레이하기 위해 상기 햅틱 액추에이터에 새로운 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 신호는 상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하도록 더 구성되는, 시스템.
  11. 네트워크를 통해 햅틱 액추에이터를 제어하는 컴퓨터 기반 방법으로서,
    네트워크에 커플링된 햅틱 서버에서:
    햅틱 액추에이터의 선택을 수신하는 단계,
    햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하는 단계,
    선택된 상기 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리로부터 햅틱 효과의 선택을 수신하는 단계,
    선택된 상기 햅틱 액추에이터, 선택된 상기 햅틱 효과 및 선택된 상기 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 햅틱 커맨드 메시지 - 상기 햅틱 커맨드 메시지는 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하는 단계, 그리고
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 송신하는 단계; 및
    상기 네트워크에 커플링되고 상기 선택된 햅틱 액추에이터에 접속된 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에서:
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 수신하는 단계,
    상기 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 상기 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하는 단계, 그리고
    선택된 상기 햅틱 효과를 플레이하기 위해 상기 햅틱 액추에이터에 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 상기 햅틱 액추에이터 구동 신호는 상기 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하는 단계
    를 포함하는, 컴퓨터 기반 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 햅틱 액추에이터, 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리 및 햅틱 효과의 상기 선택들은 상기 네트워크에 커플링된 햅틱 클라이언트로부터 수신되는, 컴퓨터 기반 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 햅틱 서버에서,
    상기 햅틱 클라이언트로부터 선택된 상기 햅틱 효과에 대한 수정들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 기반 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 햅틱 서버에서,
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼으로부터 햅틱 플랫폼 능력 메시지 - 상기 햅틱 플랫폼 능력 메시지는 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 대한 인증 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계;
    상기 인증 정보에 기초하여 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼을 인증하는 단계; 및
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼과 상기 햅틱 클라이언트의 사용자를 연관시키는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 기반 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 햅틱 서버에서,
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 접속된 각각의 햅틱 액추에이터에 대한 복수의 햅틱 액추에이터 특성들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 햅틱 플랫폼 능력 메시지 내에서 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼으로부터 수신되는, 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 액추에이터 유형과 액추에이터 업데이트율을 포함하는, 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 햅틱 클라이언트로부터 수신되는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 햅틱 액추에이터 특성들은 상승 시간, 하강 시간 및 정격 전압을 포함하는, 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 햅틱 서버에서:
    새로운 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리의 선택을 수신하는 단계,
    선택된 상기 햅틱 액추에이터, 선택된 상기 햅틱 효과 및 상기 새로운 햅틱 효과 드라이버 소프트웨어 패키지 또는 라이브러리에 기초하여 새로운 햅틱 커맨드 메시지 - 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지는 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들을 포함함 - 를 생성하는 단계, 그리고
    상기 네트워크를 통해 상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 송신하는 단계; 및
    상기 햅틱 하드웨어 지원 플랫폼에서:
    상기 네트워크를 통해 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 수신하는 단계,
    상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들을 추출하기 위해 상기 새로운 햅틱 커맨드 메시지를 파싱하는 단계, 그리고
    선택된 상기 햅틱 효과를 플레이하기 위해 상기 햅틱 액추에이터에 새로운 햅틱 액추에이터 구동 신호 - 상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 신호는 상기 새로운 햅틱 액추에이터 구동 값들에 기초함 - 를 인가하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
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