KR20180012716A - 햅틱 액추에이터를 위한 제동 특성 검출 시스템 - Google Patents

Abstract

액추에이터 평가 시스템은 햅틱 출력 디바이스로서 사용가능한 액추에이터의 하나 이상의 특성을 평가한다. 시스템은 액추에이터가 그것에 응답하여 원하는 햅틱 효과를 제공할 수 있게 하는 구동 신호의 최적 제동 주파수를 검출할 수 있다. 시스템은 액추에이터에 상이한 주파수를 갖는 복수의 구동 신호를 순차적으로 인가하고 액추에이터의 가속도를 분석하여 원하는 제동 성능을 야기하는 구동 신호를 결정한다.

Description

햅틱 액추에이터를 위한 제동 특성 검출 시스템{BRAKING CHARACTERISTIC DETECTION SYSTEM FOR HAPTIC ACTUATOR}

전자 디바이스들, 착용가능한 물품들 또는 다른 유형들의 물건들과 같은 햅틱-인에이블 디바이스(haptic-enabled device)와 개인의 상호 작용을 향상시키기 위해 햅틱 효과들이 사용된다. 그들은 햅틱 액추에이터들을 통해 전달되며 전형적으로 사용자가 촉각 감각을 경험할 수 있게 한다. 햅틱 효과들은 물리적 속성을 시뮬레이션하거나 햅틱 인에이블 디바이스와의 사용자 상호작용을 확인하는 메시지, 큐, 통지, 또는 확인응답이나 피드백과 같은 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다.

햅틱 효과들의 특성은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다. 하나의 요인은 햅틱 효과들을 산출하는 액추에이터의 제동 성능이다. 액추에이터 모션이 더는 바람직하지 않을 때, 액추에이터의 더 빠른 감속은 액추에이터가 어떠한 개입도 없는 휴지로 리턴하도록 간단히 허용되는 경우에 가능한 것보다 훨씬 더 신선한(crisper) 느낌을 주는 진동 패턴들을 생성할 수 있다. 따라서, 제동을 개선하면, 지각가능한 햅틱 대역폭을 증가시킬 수 있다.

일반적인 견지에서, 본 개시내용은 햅틱 피드백 디바이스와 함께 사용가능한 액추에이터를 평가하기 위한 시스템에 관한 것이다. 하나의 가능한 구성에서, 시스템은 액추에이터의 최적 제동 성능을 야기하는 구동 신호의 주파수를 결정한다. 다음의 양태들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 양태가 본 개시내용에서 설명된다.

하나의 양태는 원하는 햅틱 출력을 제공하기 위한 방법이다. 방법은 액추에이터에 제1 액추에이터 구동 신호를 인가하는 단계; 액추에이터에 제1 액추에이터 제동 신호를 인가하는 단계 - 제1 액추에이터 제동 신호는 제1 주파수를 가지며 제1 액추에이터 구동 신호와 위상이 다름 - ; 제1 액추에이터 구동 신호 및 제1 액추에이터 제동 신호에 응답하여 액추에이터의 제1 가속도 데이터를 획득하는 단계; 액추에이터를 제동하는 시간에 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하는 단계; 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하는 단계 - 임계 값은 미리 결정된 제동 특성에 대한 가속도 값을 나타냄 - ; 및 미리 결정된 제동 특성에 따라 원하는 햅틱 효과를 생성하기 위해 액추에이터에 제1 주파수를 갖는 제동 신호를 인가하는 단계를 포함한다.

다른 양태는 원하는 햅틱 출력을 제공하기 위한 시스템이다. 시스템은 액추에이터, 센서, 액추에이터 구동 회로 및 프로세서를 포함한다. 센서는 액추에이터와 연관되고, 액추에이터의 가속도를 측정하도록 구성된다. 액추에이터 구동 회로는 센서에 결합되고, 제1 액추에이터 구동 신호를 생성하고; 액추에이터를 구동하기 위해 액추에이터에 제1 액추에이터 구동 신호를 전송하고; 제1 액추에이터 제동 신호를 생성하고 - 제1 액추에이터 제동 신호는 제1 주파수를 가지며 제1 액추에이터 구동 신호와 위상이 다름 - ; 액추에이터에 제1 액추에이터 제동 신호를 전송하고; 제1 액추에이터 구동 신호 및 제1 액추에이터 제동 신호에 응답하여 액추에이터의 가속도를 나타내는 데이터 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 액추에이터 구동 회로에 결합되고, 데이터 신호에 기초하여 제1 가속도 데이터를 획득하고; 액추에이터를 제동하는 시간에 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하고; 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하고 - 임계 값은 미리 결정된 제동 특성에 대한 가속도 값을 나타냄 - ; 미리 결정된 제동 특성에 따라 원하는 햅틱 효과를 생성하기 위해 액추에이터에 제1 주파수를 갖는 제동 신호를 인가하도록 구성된다.

도 1은 햅틱 인에이블 디바이스의 많은 가능한 실시예 중 하나의 블록도를 예시한다.
도 2는 하나의 가능한 실시예에 따른 LRA의 개략적인 단면도이다.
도 3은 액추에이터 평가 시스템의 많은 가능한 실시예 중 하나의 블록도를 예시한다.
도 4는 도 3에 예시된 바와 같은 액추에이터 분석 디바이스의 가능한 실시예의 보다 상세한 블록도를 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 많은 가능한 실시예 중 하나에서 액추에이터를 평가하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 시스템이 액추에이터를 평가하는데 사용할 수 있는 입력 파라미터들을 수신하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7은 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서로부터의 데이터를 분석하기 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8은 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서로부터의 데이터를 분석하기 위한 다른 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서로부터의 데이터를 분석하기 위한 또 다른 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 10은 액추에이터 정보를 수신하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스이다.
도 11은 테스트 기준 및 출력 요건들을 수신하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스이다.
도 12는 고급 옵션이 선택될 때의 도 11의 사용자 인터페이스를 예시한다.
도 13은 사용자가 미리 결정된 범위 외의 값을 입력하려고 시도할 때의 도 11의 사용자 인터페이스를 예시한다.
도 14는 액추에이터에 구동 신호를 인가하는 것의 예시적인 결과를 예시한다.
도 15는 액추에이터에 구동 신호를 인가하는 것의 다른 예시적인 결과를 예시한다.
도 16은 액추에이터에 구동 신호를 인가하는 것의 또 다른 예시적인 결과를 예시한다.
도 17은 가속도 출력 프로파일과 가속도 포락선이 오버레이된 예를 예시한다.
도 18은 도 17의 확대도이다.
도 19는 다른 프로파일들 또는 신호들이 오버레이되지 않은 도 17의 가속도 포락선을 예시한다.

다양한 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이며, 동일한 도면 부호는 여러 도면에 걸쳐 동일한 부분들 및 어셈블리들을 나타낸다. 다양한 실시예에 대한 참조는 본 명세서에 첨부된 청구범위의 범위를 제한하지 않는다. 추가로, 본 명세서에서 진술된 임의의 예는 제한하도록 의도된 것이 아니며, 단순히, 첨부된 청구범위에 대한 많은 가능한 실시예 중 일부를 진술한다.

적절한 경우, 단수로 사용된 용어는 또한 복수형을 포함할 것이고 그 반대도 마찬가지이다. 본 명세서에서 "한(a)"의 사용은 달리 명시되거나 "하나 이상(one or more)"의 사용이 명백하게 부적절하지 않는 한 "하나 이상"을 의미한다. "또는(or)"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는(and/or)"을 의미한다. "포함하다(comprise, comprises, include, includes)", "포함하는(comprising, including)"와 같은 용어, 이를테면, "갖다(has)" 및 "갖는(having)"은 상호교환가능하며 제한하도록 의도된 것은 아니다. 예를 들어, "포함하는(including)"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않음(including, but not limited to)"을 의미한다.

일반적으로, 본 개시내용은 액추에이터 평가 시스템에 관한 것이다. 시스템은 햅틱 출력 디바이스로서 사용가능한 액추에이터의 하나 이상의 특성을 평가하도록 구성된다. 시스템은 다양한 햅틱 출력 애플리케이션에 사용하기 위해 액추에이터의 특성을 저장할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 시스템은, 사용자가, 제동 효과를 야기하고 햅틱 액추에이터가 진동하는 것을 정지시키거나 진동을 느리게 하기 위해 햅틱 액추에이터에 인가하는 신호에 대한 하나 이상의 파라미터를 결정 또는 선택하는 것을 가능하게 한다. 이러한 제동 효과는 액추에이터가 더욱 명확한 햅틱 효과 또는 원하는 햅틱 효과를 제공하는 것을 돕는다.

도 1은 햅틱 인에이블 디바이스(100)의 많은 가능한 실시예 중 하나의 블록도를 예시한다. 햅틱 인에이블 디바이스(100)는 다양한 유형의 것일 수 있다. 햅틱 인에이블 디바이스(100)는 햅틱 효과들을 전달하는데 사용될 수 있는 임의의 유형의 디바이스일 수 있는데, 이를테면, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 음악 플레이어, 휴대용 비디오 플레이어, 게임 시스템, 가상 현실(VR) 시스템, 자동차 시스템, 내비게이션 시스템, 데스크톱, 랩톱 컴퓨터, 전자 기기(예를 들어, 텔레비전, 오븐, 세탁기, 건조기, 냉장고 또는 조명 시스템), 및 햅틱 피드백을 제공할 뿐만 아니라 정보를 처리할 수 있는 임의의 다른 전자 또는 컴퓨팅 디바이스들일 수 있다. 도 1에서, 모바일 컴퓨팅 디바이스(100A), 게임 콘솔(100B) 및 가상 현실(VR) 시스템(100C)은 단지 예시적인 목적으로 도시된다.

햅틱 효과 또는 햅틱 피드백은 사람에게 전달되는 임의의 유형의 촉각 감각일 수 있다. 일부 실시예에서, 햅틱 효과는 햅틱 인에이블 물품과 사용자의 상호작용의 큐, 통지, 피드백 혹은 확인, 또는 더 복잡한 메시지 혹은 다른 정보와 같은 정보를 구현한다. 대안적인 실시예에서, 햅틱 효과는 마찰, 흐름 및 디텐트와 같은 물리적 속성 또는 효과를 시뮬레이션함으로써 디바이스와 사용자의 상호작용을 향상시키는데 사용될 수 있다.

햅틱 인에이블 디바이스(100)는 입력 디바이스(102), 프로세서(104), 메모리(106), 액추에이터 구동 회로(108) 및 액추에이터(110)를 포함한다. 일부 실시예들에서 및 도 1에 예시된 바와 같이, 입력 디바이스(102), 프로세서(104), 메모리(106), 액추에이터 구동 회로(108) 및 액추에이터(110)는 사용자가 착용하거나 휴대할 수 있은 단일 디바이스에 통합된다. 다른 실시예들에서, 입력 디바이스(102), 프로세서(104), 메모리(106), 액추에이터 구동 회로(108) 및 액추에이터(110) 중 적어도 하나는 다른 것들과 별개로 배열되고 무선 또는 유선으로 서로 접속된다.

입력 디바이스(102)는 햅틱 인에이블 디바이스(100) 또는 햅틱 인에이블 디바이스(100)의 사용자와 연관된 하나 이상의 이벤트, 또는 사용자에 의해 수행되는 하나 이상의 이벤트를 모니터링 또는 검출하도록 구성되며, 사용자에게는 햅틱 피드백으로 통보될 수 있다. 입력 디바이스(102)는 신호를 프로세서(104)에 입력하는 임의의 디바이스이다.

입력 디바이스(102)의 예는 터치 감응 표면 또는 마우스, 터치패드, 미니-조이스틱, 스크롤 휠, 트랙볼, 게임 패드 또는 게임 제어기와 같이 디바이스(100)의 하우징 내에 장착된 다른 유형의 사용자 인터페이스이다. 입력 디바이스(102)의 다른 예는 키, 버튼, 스위치 또는 다른 유형의 사용자 인터페이스와 같은 제어 디바이스이다. 입력 디바이스(102)의 또 다른 예는 신호를 프로세서(104)에 입력하는 변환기(transducer)이다. 입력 디바이스(102)로서 사용될 수 있은 변환기의 예는 하나 이상의 안테나 및 센서를 포함한다.

센서는 자극을 수신하는 것에 응답하여 신호를 출력하는 임의의 기구 또는 다른 디바이스일 수 있다. 센서는 프로세서에 고정 배선되거나 프로세서에 무선으로 접속될 수 있다. 센서는 다양한 상이한 조건, 이벤트, 환경적 조건, 디바이스(100)의 동작 또는 조건, 다른 사람 또는 물체의 존재, 또는 센서를 자극할 수 있은 임의의 다른 조건 또는 물건을 검출하거나 감지하는 데 사용될 수 있다.

센서의 예로는 마이크로폰과 같은 음향 또는 사운드 센서; 진동 센서; 음주측정기(breathalyzers), 일산화탄소 및 이산화탄소 센서 및 가이거 계수기와 같은 화학 및 입자 센서; 전압 검출기 또는 홀 효과 센서와 같은 전기 및 자기 센서; 흐름 센서; GPS 수신기, 고도계, 자이로스코프 또는 가속도계와 같은 항법 센서 또는 기구; 압전 재료, 거리계, 주행기록계, 속도계, 충격 검출기와 같은 위치, 근접, 및 이동 관련 센서; 전하 결합 디바이스(CCD), CMOS 센서, 적외선 센서 및 광검출기와 같은 촬상 및 다른 광 센서; 기압계, 피에조미터 및 촉각 센서와 같은 압력 센서; 압전 센서 및 스트레인 게이지와 같은 힘 센서; 온도계, 열량계, 서미스터, 열전대 및 고온계와 같은 온도 및 열 센서; 모션 검출기, 삼각측량 센서, 레이더, 포토 셀, 소나, 홀 효과 센서와 같은 근접 및 존재 센서; 바이오칩; 혈압 센서, 맥박/산소 센서, 혈당 센서 및 심장 모니터와 같은 생체인식 센서가 포함된다. 추가로, 센서는 일부 실시예에서 센서 및 액추에이터 둘 다로서 기능하는 압전 폴리머와 같은 스마트 재료로 형성될 수 있다.

다양한 실시예는 단일 입력 디바이스를 포함할 수 있거나 2개 이상의 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 추가로, 다양한 실시예는 상이한 유형들의 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부 가능한 실시예는 안테나 또는 센서와 같은 변환기 및 스위치를 포함한다. 입력 디바이스(102)가 자극되고 프로세서(104)에 신호를 입력할 때, 프로세서(104)는 디바이스(100)를 휴대, 착용 또는 그와 상호작용하는 사람에게 햅틱 효과를 제공하기 위해 액추에이터(110)를 동작시킨다.

프로세서(104)는 정보를 처리하도록 구성된 임의의 디바이스, 요소 또는 회로일 수 있고, 임의의 적합한 아날로그 또는 디지털 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(118)는 또한 명령어들을 실행하는 프로그램가능 회로를 포함할 수 있다. 프로그램가능 회로들의 예는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램가능 게이트 어레이(PLA), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령어들을 실행하기에 적합한 임의의 다른 프로세서 또는 하드웨어를 포함한다. 다양한 실시예에서, 프로세서(118)는 단일 유닛 또는 2개 이상의 유닛들의 조합일 수 있다. 프로세서(118)가 2개 이상의 유닛을 포함하는 경우, 유닛은 물리적으로 단일 제어기에 또는 별개의 디바이스들에 위치될 수 있다. 프로세서(104)는 전체 디바이스(100)를 동작시키는 동일한 프로세서 일 수 있거나 별개의 프로세서일 수 있다. 프로세서(104)는 어떤 햅틱 효과가 재생되어야 하는지 및 효과가 높은 레벨의 파라미터에 기초하여 재생되는 순서를 결정할 수 있다. 일반적으로, 특정한 햅틱 효과를 정의하는 높은 레벨의 파라미터는 규모(magnitude), 빈도 및 지속시간을 포함한다. 스트리밍 모터 커맨드와 같은 낮은 레벨의 파라미터 또한 특정한 햅틱 효과를 결정하는데 사용될 수 있다.

프로세서(104)는 액추에이터 구동 회로(108)를 구동하기 위해 입력 디바이스(102)로부터 신호 또는 데이터를 수신하고 제어 신호들을 출력한다. 프로세서(104)에 의해 수신되는 데이터는 임의의 유형의 파라미터, 명령어, 플래그, 또는 본 명세서에 개시된 프로세서, 프로그램 모듈 및 다른 하드웨어에 의해 처리되는 다른 정보일 수 있다.

메모리 디바이스(106)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 플래시 메모리, 자기 메모리, 광학 메모리, 또는 임의의 다른 적절한 메모리 기술과 같은 임의의 유형의 저장 장치 또는 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 메모리(106)는 또한 휘발성 및 비휘발성 메모리의 조합을 포함할 수 있다. 메모리(106)는 프로세서(104)에 의해 실행되는 명령어들을 저장한다. 메모리(106)는 또한 프로세서(104)의 내부에 위치될 수 있거나, 내부 및 외부 메모리의 임의의 조합일 수 있다.

명령어들 중에서, 메모리(106)는 프로세서(104)에 의해 실행될 때 액추에이터 구동 회로(108)에 대한 제어 신호들을 생성하는 명령어인 액추에이터 구동 모듈(112)을 포함한다. 액추에이터 구동 모듈(112)은 또한 액추에이터(110)로부터의 피드백을 결정하고 이에 따라 제어 신호들을 조정할 수 있다.

액추에이터 구동 회로(108)는 액추에이터 구동 모듈(112)로부터 햅틱 신호(본 명세서에서 제어 신호로도 지칭됨)를 수신하는 회로이다. 햅틱 신호는 햅틱 효과와 연관된 햅틱 데이터를 구현하고, 햅틱 데이터는 액추에이터 구동 회로(108)가 액추에이터 구동 신호를 생성하기 위해 사용하는 파라미터들을 정의한다. 예시적인 실시예들에서, 이러한 파라미터들은 전기적 특성에 관한 것이거나 이와 연관된다. 햅틱 데이터에 의해 정의될 수 있은 전기적 특성의 예는 이벤트에 관련된 주파수, 진폭, 위상, 반전, 지속시간, 파형, 공격 시간, 상승 시간, 페이드 시간 및 래그 혹은 리드 시간을 포함한다. 액추에이터 구동 신호는 액추에이터(110)에 인가되어 하나 이상의 햅틱 효과를 야기한다.

본 명세서에서 햅틱 출력 디바이스로도 지칭되는 액추에이터(110)는 햅틱 효과를 생성하도록 동작한다. 액추에이터(110)는, 햅틱 신호를 액추에이터 구동 회로(108)로 전송하는, 액추에이터 구동 모듈(112)을 실행하는 프로세서(104)에 의해 제된다. 그 다음에, 액추에이터 구동 회로(108)는 액추에이터(110)를 구동하기 위해 액추에이터 구동 신호를 생성하여 액추에이터(110)에 인가한다. 액추에이터(110)에 인가될 때, 액추에이터 구동 신호는 액추에이터(110)가 액추에이터(110)를 활성화 및 제동함으로써 햅틱 효과를 생성하게 한다.

액추에이터(110)는 다양한 유형일 수 있다. 예시된 실시예에서, 액추에이터는 스프링에 부착된 질량체가 전후로 구동되는 선형 공진 액추에이터(LRA)와 같은 공진 액추에이터이다. LRA의 예시적인 구성 및 동작은 도 2에 예시된다. 다른 실시예에서, 액추에이터는 솔레노이드 공진 액추에이터(SRA)이다.

편심 질량이 모터 또는 압전, 전기 활성 폴리머 또는 형상 기억 합금과 같은 "스마트 재료"에 의해 이동되는 편심 회전 질량체(ERM)와 같은 다른 유형의 전자기 액추에이터가 또한 사용된다. 액추에이터(110)는 또한 정전기 마찰(ESF), 초음파 표면 마찰(USF)을 이용하는 것, 또는 초음파 햅틱 변환기로 음향 방사 압력을 유도하는 것, 또는 햅틱 기판 및 가요성 또는 변형가능한 표면을 사용하는 것, 또는 에어 제트를 사용하여 공기를 퍼프 오프(puff of)하는 것과 같은 프로젝트된 햅틱 출력을 제공하는 것과 같은 비-기계식 또는 비-진동식 디바이스들 등을 대체로 포함한다.

디바이스(100)는 하나보다 많은 액추에이터(110)를 포함할 수 있으며, 각각의 액추에이터는 모두 프로세서(104)에 결합된 별개의 액추에이터 구동 회로(108)를 포함할 수 있다. 하나보다 많은 액추에이터를 갖는 실시예에서, 각각의 액추에이터는 디바이스 상에 광범위한 햅틱 효과를 생성하기 위해 상이한 출력 능력을 가질 수 있다.

계속해서 도 1을 참조하면, 액추에이터 구동 회로(108)는 액추에이터(110)를 제동하여 액추에이터(110)가 감속하도록 구성된 액추에이터 제동 신호를 생성하도록 구성된다. 예로서, 스마트폰이 착신 전화 또는 메시지를 검출할 때, 액추에이터 구동 신호를 생성하여 액추에이터를 구동하여 진동을 생성함으로써, 스마트폰의 사용자에게 착신 전화 또는 메시지에 대해 경고한다. 그 다음에, 진동을 정지시키기 위해, 스마트폰은 액추에이터 제동 신호를 생성하여 액추에이터를 제동하고 진동을 중지시킨다. 순차적으로 액추에이터를 활성화하고 제동함으로써, 스마트폰은 다양한 진동촉각 햅틱 효과를 생성할 수 있다.

하나의 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 위상이 다르도록 구성된다. 예를 들어, 액추에이터 제동 신호는 대략적으로 액추에이터 구동 신호와 위상이 180도 다르다. 하나의 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호를 반전시킴으로써 생성된다. 다른 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호의 위상을 180도 이외로 위상이 다르게 시프트함으로써 생성된다. 예를 들어, 신호의 진폭이 실질적으로 0인 제로-크로싱(zero-crossings)에서 위상이 변경될 때, 신호는 위상이 180도 반전 또는 시프트된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호의 주파수를 변경시킴으로써 생성된다. 예를 들어, 액추에이터 구동 신호의 주파수는 하나 이상의 사이클 동안 두 배가 되고 원래의 주파수로 리턴되어 위상이 반전된다. 또 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 재개하기 전에 미리 결정된 시간 동안 액추에이터 구동 신호를 정지시킴으로써 생성된다. 예를 들어, 액추에이터 구동 신호는 절반 사이클 동안 정지된 다음 재개된 신호가 원래의 액추에이터 구동 신호와 위상이 다르도록 생성될 수 있다.

일부 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 동일한 주파수를 갖는다. 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 상이한 주파수를 갖는다. 일부 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 동일한 진폭을 갖는다. 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 상이한 진폭을 갖는다.

이 문헌에서, "구동 신호(drive signal)" 또는 "액추에이터 구동 신호(actuator drive signal)"라는 용어는 액추에이터 제동 신호를 통합하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터 구동 신호가 액추에이터를 작동시키기 위해 액추에이터에 인가된 후에 액추에이터 제동 신호가 액추에이터에 인가되어 액추에이터를 제동하면, 전체 신호는 구동 신호 또는 액추에이터 구동 신호로 지칭될 수 있다.

도 2는 하나의 가능한 실시예에 따른 액추에이터(110)의 LRA 구현(120)의 개략적인 단면도이다. LRA(120)는 케이싱(122), 자석/질량체(magnet/mass; 126), 선형 스프링(124), 및 전기 코일(128)을 포함한다. 자석(126)은 스프링(124)에 의해 케이싱(122)에 장착된다. 코일(128)은 자석(126) 아래에 케이싱(122)의 바닥 바로 위에 장착된다. LRA(120)는 전형적인 임의의 공지된 LRA이다. 동작시에, 전류가 코일(128)을 통해 흐를 때, 자계가 코일(128) 주위에 형성되고, 자석(126)의 자계와의 상호 작용으로 자석(126)을 밀거나 당긴다. 하나의 전류 흐름 방향/극성은 미는 액션(push action)을 야기하고 다른 하나는 당기는 액션(pull action)을 야기한다. 스프링(124)은 자석(126)의 상하 이동을 제어하고, 그것이 압축되는 경우에 편향된 업(up) 위치를 갖고, 그것이 확장되는 경우에 편향된 다운(down) 위치를 가지며, 압축되거나 편향되지 않는 경우에 중립 또는 제로-크로싱 위치(neutral or zero-crossing position)를 갖는데 이는 어떠한 전류도 코일(128)에 인가되지 않고 자석(126)의 어떠한 이동/진동도 없을 때의 휴지 상태(resting state)와 동일하다.

도 3은 액추에이터 평가 시스템(200)의 많은 가능한 실시예 중 하나의 블록도를 예시한다. 액추에이터 평가 시스템(200)은 하나 이상의 특성, 성능, 파라미터들, 속성들, 이벤트들, 동작 조건들, 환경 조건들, 및/또는 도 1에 예시된 바와 같은 햅틱 인에이블 디바이스(100)와 함께 사용될 수 있는 액추에이터(110)와 연관된 다른 데이터를 평가하도록 구성된다.

본 명세서에 개시된 특정 실시예들에서, 액추에이터 평가 시스템(200)은 액추에이터와 연관된 최적 제동 주파수를 결정하도록 구성된다. 이러한 최적 제동 주파수는 액추에이터의 미리 결정된 제동 특성을 생성하는 액추에이터 제동 신호의 주파수이다. 예를 들어, 액추에이터의 제조업체 또는 사용자는 액추에이터의 목표 제동 특성을 결정할 수 있으며, 최적 제동 주파수는 액추에이터의 그러한 목표 제동 특성을 제공하는 주파수이다. 하나의 가능한 실시예에서, 최적 제동 주파수는 액추에이터가 임계 값 아래로 감속하도록 야기한다. 임계 값은 그러한 미리 결정된 제동 특성에 대한 가속도 값을 나타내도록 결정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 그러한 미리 결정된 제동 특성은 미리 결정된 값 아래인 액추에이터의 가속도 값이다. 미리 결정된 값보다 낮은 그러한 가속도 값은 액추에이터가 원하는 만큼 신속하게 정지함을 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 최적 제동 주파수는 액추에이터의 최소 가속도 값을 생성하는 주파수이다.

제동 특성의 또 다른 예는 액추에이터 제동 신호에 응답하여 액추에이터를 제동하는 시간 지연이다. 다른 실시예에서, 다른 제동 특성이 시스템(200)으로 평가될 수 있다.

액추에이터들(110) 중 하나 이상을 평가하기 위해, 시스템(200)은 액추에이터 분석 디바이스(202), 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204), 및 하나 이상의 센서(206)를 포함한다. 시스템(200)의 디바이스가 도 3에 별도로 제공되는 것으로 예시되지만, 액추에이터 분석 디바이스(202), 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204), 및 센서(206)와 같은 디바이스들 중 적어도 두 개가 단일 디바이스에 통합될 수 있다는 것을 유의한다.

본 명세서에 개시된 특정 실시예들에서, 시스템(200)으로 평가될 수 있는 액추에이터들(110)의 예는 LRA 및 SRA와 같은 공진 액추에이터들을 포함한다. 다른 실시예에서, 다른 유형들의 액추에이터들이 본 개시내용의 원리들에 따라 시스템(200)에 의해 테스트될 수 있다.

액추에이터 분석 디바이스(202)는 회로(204)에 제어 신호를 전송하고 회로(204)로부터 데이터 신호를 수신하도록 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)와 통신 상태에 있다.

제어 신호는 회로(204)의 액추에이터 구동기(214)가 평가를 위해 구동 신호를 생성하고 액추에이터들(110) 중 하나 이상에 인가하도록 구성된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 액추에이터 분석 디바이스(202)는 사용자 인터페이스(212)로부터 수신되는 파라미터들에 적어도 기초하여 제어 신호를 생성한다.

(110A, 110B 및 110C와 같은) 대응하는 액추에이터들(110)과 연관되는 (206A, 206B 및 206C와 같은) 센서들(206) 중 하나 이상에 의해 데이터 신호가 생성될 수 있다. 데이터 신호는 센서들(206)이 액추에이터들(110)로부터 검출하는 측정치들에 관한 정보를 포함한다. 이러한 측정치들은 하나 이상의 특성, 파라미터, 속성, 이벤트, 동작 조건, 환경 조건, 및 액추에이터들(110)과 연관된 다른 데이터에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 특정 실시예들에서, 측정치들은 액추에이터들(110)의 가속도 데이터를 포함한다. 하나의 실시예에서, 데이터 신호는 회로(204)의 센서 제어기(216)와 같은 회로(204)에 전송될 수 있으며, 이는 그 다음에 액추에이터 분석 디바이스(202)에 전송된다. 다른 실시예들에서, 데이터 신호는 센서들(206)로부터 액추에이터 분석 디바이스(202)로 직접 전송된다. 데이터 신호에 포함된 정보는 다양한 포맷으로 디바이스(202)의 사용자 인터페이스(212)를 통해 사용자에게 제시될 수 있다.

액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)는 액추에이터 분석 디바이스(202)로부터 제어 신호를 수신하고, 구동 신호를 생성하여 액추에이터(110)들 중 하나 이상에 인가하도록 구성되는 액추에이터 구동기(214)를 포함한다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 액추에이터 구동기(214)는 이러한 상이한 구동 신호들에 응답하여 액추에이터(110)의 성능 변화를 모니터링하기 위해 상이한 파라미터들을 가진 복수의 구동 신호를 생성한다. 본 명세서에서 논의된 특정 실시예에서, 상이한 주파수들을 가진 복수의 구동 신호가 액추에이터(110)에 인가되어 액추에이터(110)의 제동 성능을 모니터링한다. 구동 신호들의 상이한 주파수들에 응답하여 액추에이터(110)의 제동 성능에서의 변화를 평가함으로써, 액추에이터의 원하는 또는 목표 제동 성능을 제공하는 최적 제동 주파수가 결정될 수 있다. 최적 제동 주파수는 본 명세서에서 보다 상세히 논의된다.

액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)는 센서들(206)을 제어하고 센서들(206)로부터 데이터 신호들을 수신하도록 구성된 센서 제어기(216)를 추가로 포함한다.

센서들(206)은 하나 이상의 특성, 파라미터, 속성, 이벤트, 동작 조건, 환경 조건, 또는 액추에이터(110)와 연관된 다른 데이터를 감지하기 위해 대응하는 액추에이터들(110)과 연관된다. 본 명세서에 개시된 특정 실시예에서, 센서들(206)은 액추에이터들(110)의 가속도 데이터를 획득하는데 사용되는 가속도계들을 포함한다. 액추에이터들의 다른 특성들을 감지하기 위해 다른 유형들의 센서들이 사용될 수 있다.

센서들(206)은 다양한 방식으로 액추에이터들에 접속될 수 있다. 센서들(206)은 액추에이터들(110)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 센서들(206)은 다양한 위치(location)에 장착될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 센서들(206)은 액추에이터들에 직접 장착된다. 다른 가능한 실시예들에서, 센서들(206)은 액추에이터들로부터 먼 다른 위치들에 장착된다.

센서들(206)은 다양한 배열로 대응하는 액추에이터들(110)과 연관될 수 있다. 하나의 실시예에서, 센서들(206)은 Z-축(즉, 위아래(up and down))에서의 진동과 같은 단일 차원 이동을 검출하기 위해 액추에이터(110)에 대하여 배열된다. 다른 실시예들에서, 센서들(206)은 액추에이터들(110)의 2차원 이동(즉, 위아래(up-and-down) 및 좌우(side-to-side)) 또는 3차원 이동(즉, 위아래, 좌우, 및 전후)을 검출하도록 구성된다.

가속도계들이 센서들(206)로서 사용되는 경우, 센서들로부터 제공된 가속도계 데이터는 도 14 내지 도 16에 예시된 바와 같이 가속도 출력의 그래픽 표현을 생성하는데 사용될 수 있다. 도 14 내지 도 16의 예시된 실시예들에서, 액추에이터들의 제동 성능을 평가하기 위해 가속도 데이터의 단일 차원만이 사용된다. 다른 실시예들에서, 가속도 데이터는 2차원 또는 3차원으로 플로팅될 수 있다.

계속해서 도 2를 참조하면, 일부 가능한 실시예들에서, 액추에이터 분석 디바이스(202)는 데이터 통신 네트워크(222)를 통해 데이터 관리 시스템(220)과 통신하도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 데이터 관리 시스템(220)은 액추에이터 분석 디바이스(202)와 함께 또는 그 대신에 액추에이터 분석 디바이스(202)로부터 전송되는 데이터를 처리하고 이 데이터를 평가하도록 동작한다. 데이터 관리 시스템(220)은 또한 액추에이터 평가 시스템(200) 및 햅틱 인에이블 디바이스(100)와 연관된 다른 유형의 데이터를 관리하도록 동작할 수 있다.

데이터 통신 네트워크(222)는 액추에이터 분석 디바이스(202)와 데이터 관리 시스템(220) 사이 및 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)와 데이터 관리 시스템(220) 사이와 같은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스 사이에서 디지털 데이터를 통신한다. 액추에이터 분석 디바이스(202), 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204), 액추에이터들(110), 센서들(206), 및 시스템(200) 내의 다른 디바이스들 또는 요소들 사이에 네트워크(222)가 또한 확립될 수 있다. 네트워크(222)의 예들로는 근거리 네트워크 및 인터넷과 같은 광역 네트워크를 포함한다. 일부 실시예들에서, 네트워크(108)는 무선 통신 시스템, 유선 통신 시스템, 또는 무선 통신 시스템과 유선 통신 시스템의 조합을 포함한다. 유선 통신 시스템은 다양한 가능한 실시예에서 전기 신호 또는 광 신호를 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 무선 통신 시스템은 전형적으로 광 신호 또는 무선 주파수(RF) 신호의 형태와 같은 전자기파를 통해 신호를 전송한다. 무선 통신 시스템은 전형적으로 광 신호 또는 RF 신호를 전송하기 위한 광 전송기 또는 RF 전송기, 및 광 신호 또는 RF 신호를 수신하기 위한 광 수신기 또는 RF 수신기를 포함한다. 무선 통신 시스템들의 예들로는 (무선 라우터들 또는 무선 액세스 포인트들을 이용하는 것과 같은) Wi-Fi 통신 디바이스들, (하나 이상의 셀룰러 기지국을 이용하는 것과 같은) 셀룰러 통신 디바이스들, 및 다른 무선 통신 디바이스들을 포함한다.

도 4는 도 3에 예시된 바와 같은 액추에이터 분석 디바이스(202)의 가능한 실시예의 보다 상세한 블록도를 예시한다.

본 실시예에서, 도 3에서 논의된 바와 같이, 액추에이터 분석 디바이스(202)는 사용자 인터페이스(212)를 포함한다. 사용자 인터페이스(212)는 입력 디바이스(232) 및 출력 디바이스(234)를 포함할 수 있다. 입력 디바이스(232)는 사용자가 그를 통해 파라미터들, 커맨드들, 및 다른 정보를 액추에이터 분석 디바이스(202) 내로 입력할 수 있는 임의의 디바이스 또는 메커니즘을 포함한다. 입력 디바이스(232)의 예들로는 터치스크린, 터치 감응 표면, 카메라, 버튼 및 스위치와 같은 기계적 입력, 및 다른 유형들의 입력 컴포넌트들을 포함한다. 출력 디바이스(234)는 시각 포맷 및 청각 포맷과 같은 다양한 포맷으로 사용자에게 정보를 제시하는 임의의 디바이스 또는 메커니즘을 포함한다. 출력 디바이스(234)의 예들로는 디스플레이 스크린, 스피커, 조명, 및 출력 컴포넌트들의 다른 유형들을 포함한다. 하나의 실시예에서, 입력 디바이스(232) 및 출력 디바이스(234)는 터치 감응 디스플레이 스크린과 같이 일체로 형성된다.

디바이스(202)는 버스(240), 프로세서(242), 입/출력(I/O) 제어기(244), 메모리(246), 및 네트워크 인터페이스 제어기(NIC)(248)를 포함한다. 버스(240)는 프로세서(242), I/O 제어기(244), 메모리(246), 및 NIC(248)를 포함하는 디바이스(202) 내의 컴포넌트들 사이에서 데이터를 이송하는 경로를 제공하기 위한 도전체들 또는 전송 선로들을 포함한다. 버스(240)는 전형적으로 제어 버스, 어드레스 버스, 및 데이터 버스를 포함한다. 그러나, 버스(240)는 디바이스(202) 내의 컴포넌트들 사이에서 데이터를 이송하기에 적합한 임의의 버스 또는 버스들의 조합일 수 있다.

프로세서(242)는 정보를 처리하도록 구성된 임의의 회로일 수 있고, 임의의 적합한 아날로그 또는 디지털 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(242)는 또한 명령어들을 실행하는 프로그램가능 회로를 포함할 수 있다. 프로그램가능 회로의 예들로는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(ASIC), PLA(programmable gate arrays), FPGA(field programmable gate arrays), 또는 명령어 실행에 적합한 임의의 다른 프로세서 또는 하드웨어를 포함한다. 다양한 실시예에서, 프로세서(242)는 단일 유닛 또는 2개 이상의 유닛의 조합일 수 있다. 프로세서(242)가 2개 이상의 유닛을 포함하면, 유닛들은 단일 제어기에 또는 별개의 디바이스들에 물리적으로 위치할 수 있다.

I/O 제어기(244)는 디바이스(202) 및 사용자 인터페이스(212)와 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)와 같은 주변 디바이스 또는 외부 디바이스의 동작을 모니터링하는 회로이다. I/O 제어기(244)는 또한 디바이스(202)와 주변 디바이스들 간의 데이터 흐름을 관리하고, 주변 디바이스들을 모니터링하고 제어하는 것과 연관된 세부 사항으로부터 프로세서(242)를 자유롭게 한다. I/O 제어기(244)가 그와 인터페이스할 수 있는 다른 주변 또는 외부 디바이스들의 예들로는 외부 저장 디바이스들; 모니터들; 키보드들 및 포인팅 디바이스들과 같은 입력 디바이스들; 외부 컴퓨팅 디바이스들; 안테나들; 사람이 착용하는 다른 물품들(articles); 및 임의의 다른 원격 디바이스들을 포함한다.

메모리(246)는 RAM(random access memory)과 같은 휘발성 메모리, ROM(read only memory), EPROM(electrically erasable programmable read only memory), 플래시 메모리, 자기 메모리, 광학 메모리, 또는 임의의 다른 적절한 메모리 기술을 포함할 수 있다. 메모리(246)는 또한 휘발성 및 비휘발성 메모리의 조합을 포함할 수 있다.

메모리(246)는, 사용자 입력 취득 모듈(252), 센서 데이터 취득 모듈(254), 제동 주파수 검출 모듈(256), 및 통신 모듈(258)을 포함하여, 프로세서(242)에 의한 실행을 위한 다수의 프로그램 모듈을 저장할 수 있다. 각각의 모듈은 하나 이상의 특정한 작업을 수행하는 데이터, 루틴, 객체, 호출, 및 다른 명령어들의 콜렉션이다. 본 명세서에 특정 모듈이 개시되어 있지만, 본 명세서에 설명된 다양한 명령어들 및 작업들은 단일 모듈, 모듈들의 상이한 조합들, 본 명세서에 개시된 것 이외의 모듈들, 또는 디바이스(202)와 무선 또는 유선으로 통신 상태에 있는 원격 디바이스들에 의해 실행되는 모듈들에 의해 수행될 수 있다.

사용자 입력 취득 모듈(252)은, 프로세서(242)에 의해 실행될 때, 프로세서(242)가 하나 이상의 액추에이터(110)의 평가와 연관된 하나 이상의 파라미터의 사용자 입력들을 수신하게 하는 명령어들이다. 사용자 입력 취득 모듈(252)은 사용자 인터페이스(212)의 입력 디바이스(232)와 통신할 수 있고, 사용자가 입력 디바이스(232)를 통해 그러한 파라미터들을 입력하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예로서, 사용자 입력 취득 모듈(252)은 사용자가 액추에이터들(110)의 평가를 위한 하나 이상의 파라미터를 입력 또는 선택하도록 허용하는 디스플레이 스크린(즉, 입력 디바이스(232))상의 그래픽 사용자 인터페이스를 제공한다. 사용자 입력 취득 모듈(252)을 동작시키는 예시적인 방법은 도 6을 참조하여 보다 상세히 예시된다.

센서 데이터 취득 모듈(254)은, 프로세서(242)에 의해 실행될 때, 프로세서(242)가 센서들(206)로부터 데이터 신호들을 수신하게 하는 명령어들이다. 본 명세서에서 논의된 특정 실시예에서, 데이터 신호들은 센서들(206)에 의해 감지된 액추에이터들(110)의 가속도 값들에 관한 정보를 포함한다.

제동 주파수 검출 모듈(256)은, 프로세서(242)에 의해 실행될 때, 프로세서(242)가 센서 데이터 취득 모듈(254)로부터 수신된 데이터를 분석하고 문제의 액추에이터들의 하나 이상의 특성 또는 성능을 평가하게 하는 명령어들이다. 본 명세서에 논의된 특정 실시예에서, 제동 주파수 검출 모듈(256)은 더 흥미진진하고 즐거운 햅틱 효과를 생성하기 위해서 액추에이터를 의도한 대로 (예를 들어, 가능한 한 신속하게, 점차적으로 사라지게(fading), 또는 다른 천이) 정지시키는 액추에이터 구동 신호의 최적 제동 주파수를 결정하도록 구성된다.

통신 모듈(258)은 디바이스(202)와 원격 디바이스들 간의 통신을 용이하게 한다. 원격 디바이스들의 예로는 컴퓨팅 디바이스, 센서, 액추에이터, 라우터 및 핫스팟과 같은 네트워킹 장비, 차량, 운동 장비, 및 스마트 기기를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스의 예로는 서버, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰, 홈 오토메이션 컴퓨터 및 제어기, 및 프로그램가능한 임의의 다른 디바이스를 포함한다. 통신은 무선 또는 유선 신호 또는 데이터 경로들을 통한 통신을 포함하여 데이터 통신에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 모듈은 디바이스(202)를, 액추에이터 평가 시스템(200) 또는 다른 원격 디바이스들의 중앙집중식 제어기로서, 다른 컴퓨팅 디바이스들 또는 다른 원격 디바이스들과 통신하는 피어(peer)로서, 또는 제어기가 일부 상황에서는 중앙집중식 제어기로 그리고 다른 상황에서는 피어로 동작할 수 있도록 하이브리드 중앙집중식 제어기 및 피어로서 구성할 수 있다.

프로그램 모듈들의 대안적인 실시예가 가능하다. 예를 들어, 일부 대안적 실시예들은 사용자 입력 취득 모듈(252), 센서 데이터 취득 모듈(254), 제동 주파수 검출 모듈(256), 및 통신 모듈(258)보다 많거나 적은 프로그램 모듈들을 가질 수도 있다. 일부 가능한 실시예들에서, 프로그램 모듈들 중 하나 이상은 원격 컴퓨팅 디바이스들 또는 다른 착용가능 물품들과 같은 원격 디바이스들 내에 있다.

계속해서 도 4를 참조하면, 네트워크 인터페이스 제어기(NIC)(248)는 안테나(262)와 전기적 통신 상태에 있어, 디바이스(202)와 원격 디바이스들 사이의 무선 통신을 제공한다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 통신 모듈(258)은 안테나(262)를 통해 수신된 신호들로 구현된 데이터를 처리하고 안테나(262)를 통해 원격 디바이스들로 전송될 데이터를 준비하는 것을 포함하여 안테나(262)를 통한 통신을 제어하도록 프로그래밍된다. 통신은 블루투스, 셀룰러 표준(예를 들어, CDMA, GPRS, GSM, 2.5G, 3G, 3.5G, 4G), WiGig, IEEE 802.11a/b/g/n/ac, IEEE 802.16 (예를 들어, WiMax)와 같은 표준들을 포함하는 임의의 무선 전송 기술에 따르는 것일 수 있다. 또한, NIC(248)는 데이터를 전송하기 위한 임의의 적절한 포트 및 커넥터를 사용하는 유선 접속들을 통해 그리고 RS 232, USB, FireWire, 이더넷, MIDI, eSATA 또는 썬더볼트(thunderbolt)와 같은 임의의 적절한 표준에 따라 제어기(104)와 원격 디바이스들 사이의 유선 통신을 제공할 수 있다.

도 5는 본 개시내용의 많은 가능한 실시예 중 하나에서 액추에이터를 평가하기 위한 방법(300)을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서의 방법은 도 3의 액추에이터 평가 시스템(200) 및/또는 도 4의 액추에이터 분석 디바이스(202)와 관련하여 설명된다. 그러나, 이 방법은 도 3 및 도 4에 도시된 것 이외의 다양한 시스템으로 구현될 수 있다. 간략화를 위해, 방법(300)은 평가하에 있는 단일 액추에이터(110)에 대하여 설명된다. 그러나, 방법(300)은 함께 평가하기 위해 시스템(200)에 접속된 복수의 액추에이터(110)에 대하여 유사하게 구현될 수 있음을 유의해야 한다.

방법(300)은 액추에이터 평가 시스템(200)이 액추에이터(110)를 액추에이터 구동 및 데이터 취득 회로(204)에 접속함으로써 설정되는 동작 302에서 시작한다. 액추에이터(110)는 회로(204)에 유선 연결되거나, 또는 회로(204)에 무선으로 결합된다.

동작 304에서, 시스템(200)은 정확한 측정 및 평가를 위해 교정된다. 예를 들어, 가속도계들과 같은 센서(206)는 감도, 주파수 응답, 공진 주파수, 진폭 선형성, 횡방향 감도, 온도 응답, 시상수, 커패시턴스, 및 다른 환경적 효과와 같은 하나 이상의 특성에 대해 교정될 수 있다. 시스템(200)에서의 다른 전기 컴포넌트들 또한 교정될 수 있다.

동작 306에서, 시스템(200)은 평가하에 있는 액추에이터(110)에 대한 입력 파라미터들을 수신하도록 동작한다. 하나의 실시예에서, 이러한 동작은 도 4에서 설명한 바와 같이 사용자 입력 취득 모듈(252)에 의해 수행될 수 있다. 그러한 입력 파라미터들의 예들이 도 6을 참조하여 설명된다.

동작 308에서, 시스템(200)은 평가를 위해 시스템(200)에 접속된 액추에이터(110)를 검증하도록 동작한다. 하나의 가능한 실시예에서, 시스템(200)은 액추에이터(110)에 전압 신호를 인가하고, 액추에이터(110)로부터의 전류 신호와 같은 피드백을 모니터링하여 액추에이터의 존재 및 접속을 검증한다. 그러한 전압 신호는 액추에이터가 오버슈팅(overshooting)하는 것으로부터 보호할 정도로 충분히 낮다. 검증 프로세스는 액추에이터가 단락 회로로 시스템을 과부하시키거나 개방 회로 상황을 만들지 않도록 보장하도록 수행된다.

동작 310에서, 시스템(200)은 액추에이터(110)가 검증되었는지를 결정한다. 액추에이터가 검증된 것으로 결정되면(이 동작에서 "예"), 방법은 동작 314으로 계속된다. 검증되지 않으면(이 동작에서 "아니오"), 시스템(200)은 실패 메시지를 출력한다(동작 312). 하나의 실시예에서, 실패 메시지는 액추에이터에 관한 세부 사항 및 액추에이터가 검증되지 않은 이유를 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 액추에이터가 검증되지 않으면, 시스템(200)은 평가 프로세스를 종료할 수 있다. 다른 실시예에서, 액추에이터가 검증되지 않으면, 시스템(200)은 후속 처리를 위해 사용자 입력 또는 액션을 기다리고 수신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 일단 실패 메시지가 사용자에게 제시되면, 시스템(200)은 사용자가 테스트 또는 평가를 위해 검증되지 않은 액추에이터를 다른 액추에이터로 대체하도록 허용한다. 시스템은 그 다음에 동작기 306에서 입력 파라미터들을 수신하기 위해 기다릴 수 있다. 대안적으로, 시스템은 실패한 액추에이터에 대해 이전에 입력된 입력 파라미터들을 사용하고 동작 308에서 새로운 액추에이터를 자동으로 검증한다.

동작 314에서, 시스템(200)은 입력 파라미터들에 기초하여 제어 신호를 생성하고 액추에이터 구동기(214)에 제어 신호를 인가하여 액추에이터 구동기(214)를 제어한다.

동작 316에서, 시스템(200)은 미리 결정된 주파수를 갖는 구동 신호를 생성하고 액추에이터(110)에 구동 신호를 인가하여 액추에이터(110)를 구동한다. 본 명세서에서 설명된 특정 실시예들에서, 구동 신호는 제동 응답을 더 잘 평가하기 위해 정상 상태(steady state)에 있도록 구성된다.

본 명세서에 설명된 바와 같이, 구동 신호는 액추에이터 구동 신호 및 액추에이터 제동 신호를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 액추에이터 구동 신호는 미리 결정된 시간량 동안 액추에이터(110)를 활성화시키기 위해 액추에이터에 인가되고, 액추에이터 제동 신호는 그 다음에 액추에이터(110)를 감속시키기 위해 액추에이터(110)에 인가된다.

하나의 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 위상이 다르도록(out of phase) 구성된다. 예를 들어, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 위상이 대략적으로 180도 다르다. 하나의 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호를 반전시킴으로써 생성된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호의 위상을 180도 이외의 양만큼 시프트시킴으로써 생성된다. 예를 들어, 신호의 진폭이 실질적으로 제로인 제로-크로싱(zero-crossing)에서 위상이 변경될 때, 신호는 위상이 180도 반전되거나 시프트된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호의 주파수를 변경시킴으로써 생성된다. 예를 들어, 액추에이터 구동 신호의 주파수는 하나 이상의 사이클 동안 두 배가 되고 원래의 주파수로 리턴되어 위상이 반전되게 된다. 또 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 재개하기 전에 미리 결정된 시간동안 액추에이터 구동 신호를 정지시킴으로써 생성된다. 예를 들어, 액추에이터 구동 신호는 절반 사이클 동안 정지된 다음, 재개된 신호가 원래의 액추에이터 구동 신호와 위상이 다르도록 생성될 수 있다.

일부 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 동일한 주파수를 갖는다. 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 상이한 주파수를 갖는다. 일부 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 동일한 진폭을 갖는다. 다른 실시예들에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호와 상이한 진폭을 갖는다. 하나의 가능한 실시예에서, 액추에이터 제동 신호는 액추에이터 구동 신호보다 큰 진폭을 가져, 액추에이터의 보다 신속한 또는 보다 급격한 제동을 제공한다. 다른 가능한 실시예들에서, 액추에이터 제동 신호의 진폭은 액추에이터 구동 신호의 진폭보다 작아, 보다 점진적인 제동 효과를 생성한다.

동작 318에서, 시스템(200)은 예를 들어 액추에이터(110)와 연관된 센서(206)를 사용하여 액추에이터(110)의 가속도를 측정한다. 센서(206)는 가속도 데이터에 관한 정보를 포함하는 데이터 신호를 생성한다.

동작 320에서, 시스템(200)은 센서(206)로부터의 데이터 신호를 통해 가속도 데이터를 수신한다.

동작 322에서, 시스템(200)은 가속도 데이터를 평가하여 액추에이터(110)의 미리 결정된 제동 특성을 제공하는 최적 제동 주파수를 결정한다. 하나의 실시예에서, 미리 결정된 제동 특성은 임계 값 아래인 액추에이터의 가속도 값을 나타낸다. 임계 값보다 낮은 이러한 가속도 값은 액추에이터가 원하는 만큼 신속하게 정지한다는 것을 나타낼 수 있다. 다른 실시예들에서, 최적 제동 주파수는 액추에이터의 최소 가속도 값을 산출하는 주파수이다.

동작 324에서, 시스템(200)은 평가가 입력 파라미터들에 기초하여 생성될 구동 신호들 각각을 이용하여 수행되었는지를 결정한다. 하나의 가능한 실시예에서, 각각의 구동 신호는 다른 구동 신호들과 상이한 주파수를 갖는다. 평가를 위해 액추에이터에 적용될 필요가 있는 적어도 하나의 구동 신호가 존재한다고 결정되면(이 동작에서 "아니오"), 방법(300)은 동작 314으로 리턴하고 후속 동작들을 반복한다. 어떠한 구동 신호도 남아 있지 않으면(이 동작에서 "예"), 방법(300)은 종료되고 평가는 종결된다. 이러한 방식으로, 평가 프로세스는, 최적 제동 주파수가 식별될 때까지, 상이한 주파수들을 갖는 상이한 구동 신호들을 이용하여 반복될 수 있다.

본 명세서에 개시된 특정 실시예들에서, 상이한 주파수들을 갖는 다수의 구동 신호가 순차적으로 액추에이터에 인가되고, 액추에이터의 제동 성능은 센서(예를 들어, 가속도계)에 의해 모니터링되고 각각의 구동 신호들에 대해 평가된다. 하나의 가능한 실시예에서, 센서는 액추에이터의 이동을 모니터링하여 액추에이터가 상이한 구동 신호들의 인가들 사이에서 완전히 정지하는 것을 보장할 수 있다.

도 6은 시스템(200)이 액추에이터(110)를 평가하기 위해 사용할 수 있는 입력 파라미터들을 수신하는 방법(330)을 예시하는 흐름도이다. 하나의 실시예에서, 이러한 동작은 도 4에서 설명한 바와 같이 사용자 입력 취득 모듈(252)에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 사용자 입력 취득 모듈(252) 이외의 다양한 시스템에서 구현될 수 있다.

동작 332에서, 모듈(252)은 액추에이터 정보의 사용자 입력을 수신하도록 동작한다. 액추에이터 정보는 액추에이터(110)의 사양으로부터 획득된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 액추에이터 정보의 예들은 물리적 사양, 리드 및 커넥터 사양, 동작 사양, 전형적인 성능 특성, 전형적인 햅틱 특성, 및 환경적 특성을 포함한다. 물리적 사양에는 치수 및 무게와 같은 액추에이터의 다양한 물리적 파라미터들이 포함된다. 리드 및 커넥터 사양에는 리드 길이, 리드 스트립 길이, 리드 와이어 게이지, 및 리드 구성과 같은 액추에이터의 다양한 접속 요소들의 파라미터들이 포함된다. 동작 사양은 정격 전압, 정격 공진 주파수(예를 들어, 관성 테스트 하중을 갖는 정격 전압에서), 최대 정격 동작 전류(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서), 정격 관성 테스트 하중(예를 들어, 표준 테스트 슬레드의 질량), 최대 시작 전압(예를 들어, 관성 테스트 하중을 갖는), 최소 진동 진폭(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서의 피크-투-피크 값), 최대 동작 전압, 및 최소 절연 저항과 같은 다양한 동작 파라미터를 포함한다. 전형적인 성능 특성은 전형적인 정격 동작 전류(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서), 전형적인 진동 진폭(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서의 피크 투 피크 값), 전형적인 진동 효율성(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서), 전형적인 정규화된 진폭(예를 들어, 정격 전압에서 관성 테스트 하중에 의해 정규화된 피크-투-피크 진동 진폭), 전형적인 시작 전압(예를 들어, 관성 테스트 하중을 갖는), 및 전형적인 터미널 저항, 및 전형적인 터미널 인덕턴스와 같은 다양한 전형적 성능 파라미터들을 포함한다. 전형적인 햅틱 특성은 전형적인 래그(lag) 시간(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서), 전형적인 상승 시간(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서), 및 전형적인 정지 시간(예를 들어, 관성 테스트 하중을 사용하는 정격 전압에서)과 같은 햅틱 효과 파라미터들을 포함한다. 환경적 특성은 최대 동작 온도, 최소 동작 온도, 최대 저장 및 수송 온도, 및 최소 저장 및 수송 온도와 같은 동작 환경의 파라미터들을 포함한다.

동작 334에서, 모듈(252)은 테스트 기준의 사용자 입력을 수신하도록 동작한다. 테스트 기준은 액추에이터 평가의 양태 및 범위를 정의하는 정보를 포함할 수 있다. 그러한 테스트 기준의 예는 정격 구동 전압, 정격 구동 시간, 과구동 전압, 과구동 시간, 제동 전압, 제동 시간, 하강 시간 임계치, 테스트 주파수 대역폭, 주파수 스텝 크기, 및 테스트 지속시간을 포함한다. 테스트 기준의 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 디바이스(232)의 예시적인 인터페이스는 도 9 내지 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

동작 336에서, 모듈(252)은 출력 요건들의 사용자 입력을 수신하도록 동작한다. 출력 요건들은 출력 디바이스(234)를 통해 출력되는 정보를 정의할 수 있다. 일부 실시예에서, 출력 요건들은 평가 결과의 어떤 정보가 디스플레이될지와 결과가 디스플레이 스크린과 같은 출력 디바이스(234)를 통해 어떻게 디스플레이될지를 결정할 수 있다. 평가 결과의 예들이 도 13 내지 도 20을 참조하여 보다 상세히 예시된다.

도 7은 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서(206)로부터의 데이터를 분석하기 위한 예시적인 방법(340)을 예시하는 흐름도이다. 하나의 실시예에서, 이러한 동작은 도 4에서 설명된 바와 같은 제동 주파수 검출 모듈(256)에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 제동 주파수 검출 모듈(256) 이외의 다양한 시스템으로 구현될 수 있다.

동작 342에서, 모듈(256)은 액추에이터의 가속도 값을 임계 값과 비교한다. 가속도 값은 액추에이터의 가속도 데이터로부터 선택되고 액추에이터를 제동하는 시간에 가속도 값을 포함한다. 하나의 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터에 액추에이터 제동 신호를 인가하는 시간 이후에 가속도 데이터로부터의 최소 가속도 값으로 선택된다. 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터가 액추에이터 제동 신호에 응답하여 감속할 때의 가속도 값으로 선택된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터가 감속되는 시간에 가속도 값으로 선택된다. 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 도 8에 예시된 바와 같은 밸리(valley) 포인트로서 설정된다.

임계 값은 액추에이터의 미리 결정된 제동 특성을 증명하는 가속도 값을 나타내기 위해 제조업체 또는 사용자에 의해 결정될 수 있다.

동작 344에서, 모듈(256)은 제동시의 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정한다. 제동시의 가속도 값이 임계 값을 충족시킨다고 결정되면(이 동작에서 "예"), 방법이 동작 348로 계속된다. 그렇지 않은 경우(이 동작에서 "아니오"), 모듈(256)은 액추에이터에 인가된 액추에이터 제동 신호의 주파수가 최적 제동 주파수가 아니라는 것을 결정한다(동작 346).

액추에이터 제동 신호의 주파수가 최적 제동 주파수인 것으로 결정되지 않으면(동작 346), 시스템(200)은 상이한 애플리케이션들에서 상이한 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 액추에이터 제동 신호의 주파수가 부적절한 제동 주파수로서 결정되면, 시스템(200)은 분석 프로세스를 종결할 수 있다. 다른 실시예에서, 액추에이터 제동 신호의 주파수가 부적절한 제동 주파수로서 결정되면, 시스템(200)은 액추에이터 제동 신호의 특성들 중 적어도 하나를 조정하기 위한 사용자 입력 또는 새로운 액추에이터 제동 신호의 사용자 입력을 기다리고 수신하도록 동작하여, 조정되거나 새로운 액추에이터 제동 신호가 최적 제동 주파수를 가질 수 있게 한다. 시스템은 리턴하여 조정되거나 새로운 액추에이터 제동 신호를 이용하여 동작 342 및 후속 동작들을 수행할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템(200)은 사용자가 테스트 또는 평가를 위해 연관된 액추에이터를 또 다른 액추에이터로 대체하도록 허용할 수 있다.

하나의 가능한 실시예에서, 모듈(256)은 제동시의 가속도 값이 임계 값보다 낮은지를 결정할 수 있다.

동작 348에서, 제동시의 가속도 값이 임계 값을 충족시킨다고 결정할 때, 모듈(256)은 액추에이터에 인가된 액추에이터 제동 신호의 주파수가 최적 제동 주파수인 것으로 고려된다고 결정한다.

동작 350에서, 모듈(256)은 액추에이터에 인가된 액추에이터 제동 신호의 주파수를 최적 제동 주파수로서 저장한다.

도 8은 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서(206)로부터의 데이터를 분석하기 위한 또 다른 예시적인 방법(360)을 예시하는 흐름도이다. 하나의 실시예에서, 이러한 동작은 도 4에서 설명된 바와 같은 제동 주파수 검출 모듈(256)에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 제동 주파수 검출 모듈(256) 이외의 다양한 시스템에서 구현될 수 있다.

동작 362에서, 모듈(256)은 액추에이터의 가속도 값을 임계 값과 비교한다. 가속도 값은 액추에이터의 가속도 데이터로부터 선택되고 액추에이터를 제동하는 시간에서의 가속도 값을 포함한다. 하나의 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터 제동 신호를 액추에이터에 인가하는 시간 이후에 가속도 데이터로부터 최소 가속도 값으로 선택된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터 제동 신호에 응답하여 액추에이터가 감속할 때의 가속도 값으로 선택된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 액추에이터가 감속되는 시간에서의 가속도 값으로 선택된다. 또 다른 가능한 실시예에서, 가속도 값은 도 9에 예시된 바와 같이 밸리 포인트로서 설정된다. 임계 값은 액추에이터의 미리 결정된 제동 특성을 증명하는 가속도 값을 표현하기 위해 제조업체 또는 사용자에 의해 결정될 수 있다.

동작 364에서, 모듈(256)은 제동시의 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정한다. 제동시의 가속도 값이 임계 값을 충족시키는 것으로 결정되는 경우(이 동작에서 "예"), 이 방법은 동작 368으로 계속된다. 그렇지 않으면(이 동작에서 "아니오"), 모듈(256)은 액추에이터에 인가된 액추에이터 제동 신호의 주파수가 최적 제동 주파수가 아닌 것으로 결정한다(동작 366). 하나의 가능한 실시예에서, 모듈(256)은 제동시의 가속도 값이 임계 값보다 낮은지를 결정할 수 있다.

액추에이터 제동 신호의 주파수가 최적 제동 주파수로 결정되지 않으면(동작 366), 시스템(200)은 상이한 애플리케이션들에서 상이한 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 액추에이터 제동 신호의 주파수가 부적절한 제동 주파수로서 결정되면, 시스템(200)은 분석 프로세스를 종료할 수 있다. 다른 실시예들에서, 액추에이터 제동 신호의 주파수가 부적절한 제동 주파수로서 결정되면, 시스템(200)은 액추에이터 제동 신호의 특성들 중 적어도 하나를 조정하기 위한 사용자 입력 또는 새로운 액추에이터 제동 신호의 사용자 입력을 기다리고 수신하도록 동작할 수 있어, 조정된 또는 새로운 액추에이터 제동 신호가 최적 제동 주파수를 가질 수 있게 한다. 시스템은 리턴하여 조정된 또는 새로운 액추에이터 제동 신호로 동작 362 및 후속 동작들을 수행할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템(200)은 사용자가 테스트 또는 평가를 위해 관련 액추에이터를 또 다른 액추에이터로 대체하도록 허용할 수 있다.

동작 368에서, 평가를 위해 액추에이터에 인가될 적어도 하나의 구동 신호가 존재하지가 결정된다. 만약 그렇다면(이 동작에서 "예"), 이 방법은 동작 370으로 이동가고, 여기서 상이한 주파수들을 갖는 구동 신호들 중 후속하는 하나가 액추에이터에 인가되고 그로부터 가속도 데이터가 획득된다. 이것은 도 5에서 설명된 바와 같이 동작들 314-320을 반복하는 것과 유사하다.

구동 신호들 전부가 액추에이터에 인가되고 평가된 것으로 결정되면(동작 368에서 "아니오"), 이 방법은 동작 372을 계속하고, 여기서 모듈(256)은 제동시 최소 가속도 값을 생성한 구동 신호를 결정한다.

동작 374에서, 모듈(256)은 결정된 구동 신호의 주파수를 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장한다. 또한, 최소 가속도 값 또한 저장될 수 있다. 주파수 및 최소 가속도 값이 검색되어 다양한 동작들을 위해 사용될 수 있다. 예로서, 주파수 및 최소 가속도 값에 관한 저장된 정보는 애플리케이션들에서 액추에이터를 설정하거나 구성하기 위해, 다른 액추에이터들의 최적 제동 주파수를 결정하기 위해, 또는 액추에이터들을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

도 9는 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 센서(206)로부터의 데이터를 분석하기 위한 또 다른 예시적인 방법(380)을 예시하는 흐름도이다. 하나의 실시예에서, 이러한 동작은 도 4에서 설명된 바와 같은 제동 주파수 검출 모듈(256)에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 제동 주파수 검출 모듈(256) 이외의 다양한 시스템들에서 구현될 수 있다. 방법(380)은 도 14 내지 도 19를 참조하여 설명된다.

동작 382에서, 모듈(256)은, 액추에이터(110)의 가속도 데이터를 수신할 때, 가속도 데이터로부터 가속도 포락선(acceleration envelope)을 결정한다. 예를 들어, 도 17 및 도 18에 예시된 바와 같이, 특정 주파수를 갖는 발진 구동 신호(502)(도 14 내지 도 16)가 액추에이터에 인가될 때, 액추에이터의 가속도 또는 이동은 발진 파의 형태로 생성된다. 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 액추에이터의 가속도 프로파일 출력(600)에서, 모듈(256)은 발진 가속도 출력 신호(602)의 극단들(extremes)을 아웃피팅(outfit)하는 포락선(604)을 결정한다. 가속도 포락선(604)은 오버레이된 다른 신호들없이 도 19에 별도로 예시된다.

동작 384에서, 모듈(256)은 가속도 포락선 상의 밸리 포인트(valley point)를 계산한다. 밸리 포인트는 최소 가속도 값을 갖는 포인트로 정의될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 도 19에 도시된 바와 같이, 모듈(256)은 포락선(604) 상의 최소 가속도 값 포인트를 결정할 수 있고, 최소 가속도 값 포인트를 밸리 포인트(606)로 설정할 수 있다. 다른 가능한 실시예들에서, 최소 가속도 값 이외의 가속도 값을 갖는 포인트가 밸리 포인트로서 설정될 수 있다. 예를 들어, 밸리 포인트(606)는 최소 가속도 값 포인트에 인접한 포인트일 수 있다.

동작 386에서, 모듈(256)은 밸리 포인트(606)를 임계 값과 비교한다. 임계 값은 본 명세서에 설명된 바와 같이 결정된다.

동작 388에서, 밸리 포인트(606)가 임계 값 아래인 것으로 결정되면(이 동작에서 "예"), 이 방법은 동작 390으로 계속된다. 그렇지 않으면(이 동작에서 "아니오"), 이 방법은 동작 396으로 이동한다.

동작 390에서, 모듈(256)은 현재 밸리 포인트(606)가 액추에이터에 인가된 이전의 구동 신호에 대해 획득된 이전의 밸리 포인트 아래인지를 결정한다. 현재 값 포인트가 이전의 밸리 포인트 아래인 것으로 결정되면(이 동작에서 "예"), 이 방법은 동작 396으로 이동한다. 그렇지 않으면(이 동작에서 "아니오"), 이 방법은 동작 392으로 계속된다. 동작 392에서, 모듈(256)은 최소 밸리 포인트를 제공한 구동 신호를 결정한다. 그 다음에, 동작 394에서, 모듈(256)은 결정된 구동 신호의 주파수를 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장한다.

동작 396에서, 모듈(256)은 평가를 위해 액추에이터에 인가될 적어도 하나의 구동 신호가 존재하는지를 결정한다. 만약 그렇다면(이 동작에서 "예"), 이 방법은 동작 398로 이동하고, 여기서 상이한 주파수들을 갖는 구동 신호들 중 후속하는 하나가 액추에이터에 인가되고 그로부터 가속도 데이터가 획득된다. 이는 도 5에서 설명된 바와 같이 동작들 314-320를 반복하는 것과 유사하다. 평가를 위해 액추에이터에 인가될 구동 신호가 없는 것으로 결정할 때, 이 방법은 종료될 수 있다.

현재 값 포인트가 이전의 밸리 포인트 아래인 것으로 결정되지 않으면(이 동작에서 "아니오"), 모듈(256)은 최소 밸리 포인트를 생성한 구동 신호를 결정한다(동작 392에서). 그 다음에, 동작 394에서, 모듈(256)은 결정된 구동 신호의 주파수를 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장한다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 사용자 인터페이스(212)는 본 개시내용의 많은 가능한 실시예들 중 하나에 따라 더 상세히 설명된다. 사용자 인터페이스(212)는 사용자가 액추에이터를 평가하는 데 사용가능한 파라미터들을 입력하는 것을 허용한다. 그러한 파라미터들은 위의 도 6에서 그리고 아래의 도 10 내지 도 13에서 설명된다.

도 10은 액추에이터 정보(403)를 수신하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스(402)이다. 묘사된 바와 같이, 사용자 인터페이스(402)는 사용자가 모델 번호(model number; 404)를 식별하고, 액추에이터에 대한 데이터 시트(data sheet; 406)를 업로드하고, 권선 저항(winding resistance; 408)을 입력하고, 액추에이터의 유형(type)(410)을 선택하고, 액추에이터가 접속되는 채널(channel; 412)을 선택하는 것을 허용할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(402)는 사용자가 고객 정보(customer information; 414) 및 제조업체 정보(manufacturer information; 416)와 같은 정보의 다른 부분들을 입력하는 것을 허가한다.

도 11은 테스트 기준들(421) 및 출력 요건들(423)을 수신하기 위한 예시적인 사용자 인터페이스(420)이다. 묘사된 바와 같이 사용자 인터페이스(420)는 사용자가 정격 구동 전압(rated drive voltage; 422), 정격 구동 시간(rated drive time; 424), 과구동 전압(over drive voltage; 426), 과구동 시간(over drive time; 428), 제동 전압(braking voltage; 430), 및 제동 시간(braking time; 432)과 같은, 다양한 테스트 기준들(421)을 정의하는 것을 가능하게 한다. 주파수(434)는 데이터시트로부터 수동으로 또는 자동으로 획득될 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(420)는 하강 시간 임계치, 테스트 주파수 대역폭, 주파수 스텝 크기, 및 테스트 지속시간과 같은 다른 파라미터들을 수신할 수 있다.

사용자 인터페이스(420)는 검출될 주파수(438)(예를 들어, 입력 주파수(input frequency), 공진 주파수(resonant frequency), 또는 제동 주파수(braking frequency))와 같은 출력 요건들(423)을 수신하도록 추가로 구성된다. 또한, 사용자는 오버라이드 및 제동 시간들을 찾을지(find override and braking times; 440), 선형화를 찾을지(find linearization; 444), 폐쇄 루프 성능 드라이브들을 수행할지(closed loop performance drives; 446)와 같은 여러 가지 옵션을 선택할 수 있다. 사용자는 또한 최대 오버라이드 시간(maximum override time; 442)을 정의하고 성능 테스트의 수를 선택(number of performance tests; 448)할 수 있다.

도 12는 고급 옵션(advanced; 450)이 선택될 때의 도 11의 사용자 인터페이스(420)를 예시한다. 고급 옵션(450)이 선택될 때, 사용자는 래그 및 상승 시간 임계치(lag and rise time threshold; 452), 하강 시간(즉, 밸리 포인트) 임계치(fall time threshold; 454), 및 샘플링 속도(sampling rate; 456)와 같은 테스트를 위한 추가 파라미터들을 입력할 수 있다.

도 13은 사용자가 미리 결정된 범위 외의 값을 입력하려고 시도할 때의 도 11의 사용자 인터페이스(420)를 예시한다. 일부 실시예들에서, 구동 신호 파라미터들과 같은 테스트 파라미터들의 일부는 시스템의 최종 사용자에 의해 완전히 제어되지 않도록 구성될 수 있다. 예로서, 도 11에 예시된 바와 같이, 정격 구동 시간(424)은 시스템에 접속된 액추에이터를 보호하기 위해 선택가능한 값들의 범위에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 사용자는 범위 내에 있는 값만 입력할 수 있다. 사용자가 범위(예를 들어, 500 ms와 2000 ms 사이) 외의 숫자(예를 들어, 도 13에서 400 ms)를 입력하려고 시도할 때, 사용자 인터페이스(420)는 그 숫자를 거부하고 사용자에게 경고하는 메시지(460)를 발행한다.

도 14 내지 도 17을 참조하면, 상이한 주파수들을 갖는 상이한 구동 신호들을 이용하는 액추에이터의 평가 결과들이 예시 목적으로 설명된다.

예시된 실시예들에서, 구동 신호들은 정현파 파형을 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 구동 신호들은 직류 신호, 구형파, 스텝 신호, 삼각파, 톱니파, 다른 형태의 교류 신호, 복합 파형, 바이어스 또는 DC 오프셋을 갖는 신호, 및 펄스와 같은 다른 파형들을 가질 수 있다.

도 14는 액추에이터에 구동 신호(502)를 인가하는 것의 예시적인 결과를 예시한다. 구동 신호(502)는 제1 주파수(예를 들어, 207.5 Hz)를 갖는다. 구동 신호(502)에 응답하여, 액추에이터는 가속도 프로파일(504)에 묘사된 바와 같이 이동한다. 묘사된 바와 같이, 구동 신호(502)는 제동 시간(516)에 인가된 액추에이터 제동 신호(514)를 갖는다. 가속도 프로파일(504)은 제동 시간(516) 직후의 제동 신호(514)에 응답하여 액추에이터가 감속하는 것을 예시한다. 이러한 프로파일(504)에서, 제동시의 가속도 값(518)이 바람직하다고 생각될 수 있으므로, 구동 신호(502)의 제1 주파수는 최적 제동 주파수로 간주될 수 있다.

도 15는 액추에이터에 구동 신호(502)를 인가하는 것의 또 다른 예시적인 결과를 예시한다. 구동 신호(502)는 제2 주파수(예를 들어, 204.9 Hz)를 갖는다. 가속도 프로파일(504)은 제동 시간(516) 직후의 제동 신호(514)에 응답하여 액추에이터가 감속하는 것을 예시한다. 그러나, 이러한 프로파일(504)에서, 제동시의 가속도 값(518)은 도 14에서보다 덜 바람직하므로, 구동 신호(502)의 제2 주파수는 최적 제동 주파수로 간주될 가능성이 적다.

도 16은 액추에이터에 구동 신호(502)를 인가하는 것의 또 다른 예시적인 결과를 예시한다. 구동 신호(502)는 제3 주파수(예를 들어, 208.5 Hz)를 갖는다. 가속도 프로파일(504)은 제동 시간(516) 직후의 제동 신호(514)에 응답하여 액추에이터가 감속하는 것을 예시한다. 그러나, 이러한 프로파일(504)에서, 제동시의 가속도 값(518)은 도 14 및 도 15에서보다 덜 바람직하므로, 구동 신호(502)의 제3 주파수는 최적 제동 주파수로 간주될 가능성이 훨씬 적다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 최적 제동 주파수를 사용할 때의 예시적인 가속도 프로파일 출력들이 예시된다. 도 17은 오버레이된 예시적인 가속도 출력 프로파일(602) 및 가속도 포락선(604)을 예시하고, 도 18은 도 17의 확대도이다. 도 19는 오버레이된 다른 프로파일들 또는 신호들이 없는 가속도 포락선(604) 만을 예시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 가속도 포락선(604)은 가속도 출력 신호(602)의 극단들을 아웃피팅하는 플롯이며, 본 명세서에 설명된 바와 같이 최적 제동 주파수를 결정하는 데 사용되는 밸리 포인트(606)를 결정하는 데 사용된다.

본 개시내용의 시스템은 다양한 단계들에서 최적 제동 주파수를 검출하는 데 사용될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 햅틱-인에이블 디바이스들(haptic enabled devices)의 제조업체들은 햅틱 인에이블 디바이스들의 제조 동안 원하는 제동 특성에 대한 최적 제동 주파수를 결정하기 위해 이 시스템을 사용할 수 있다. 또 다른 가능한 실시예에서, 최적 제동 주파수는 햅틱 인에이블 디바이스가 처음 동작될 때(즉, 스타트-업 또는 부팅 시간 동안) 검출될 수 있다. 또 다른 가능한 실시예에서, 최적 제동 주파수는 햅틱 인에이블 디바이스의 동작 동안 햅틱 인에이블 디바이스에서 액추에이터의 제동 성능을 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 그의 실행 시간 동안 햅틱 인에이블 디바이스를 모니터링함으로써, 액추에이터의 성능 또는 특성이 시간에 따라 변함에 따라 최적 제동 주파수가 검출되고 업데이트될 수 있다.

본 개시내용의 시스템 및 방법은 개선된 햅틱 효과를 위해 햅틱 액추에이터들의 다른 특성들을 검출하는 데 사용될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 본 개시내용의 시스템은 액추에이터로 하여금 상승 시간을 감소시키게 하는 구동 신호의 최적 공진 주파수를 검출하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 가능한 실시예에서, 시스템은 원하는 제동 성능을 위한 최적 진폭을 검출하도록 구성된다.

위에서 설명한 다양한 예들 및 교시들은 단지 예시로서 제공되며 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자들은 본 명세서에 예시되고 설명된 예들 및 애플리케이션들을 따르지 않고, 본 개시내용의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있는 다양한 수정들과 변경들을 쉽게 인식할 것이다.

Claims (26)

1. 원하는 햅틱 출력을 제공하기 위한 방법으로서,
   액추에이터에 제1 구동 신호를 인가하는 단계;
   상기 액추에이터에 제1 제동 신호를 인가하는 단계 - 상기 제1 제동 신호는 제1 주파수를 가지며 상기 제1 구동 신호와 위상이 다름 -;
   상기 제1 구동 신호 및 상기 제1 제동 신호에 응답하여 상기 액추에이터의 제1 가속도 데이터를 획득하는 단계;
   상기 액추에이터를 제동하는 시간에 상기 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하는 단계;
   상기 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하는 단계 - 상기 임계 값은 미리 결정된 제동 특성에 대한 가속도 값을 나타냄 -; 및
   상기 미리 결정된 제동 특성에 따라 원하는 햅틱 효과를 생성하기 위해 상기 제1 주파수를 갖는 제동 신호를 상기 액추에이터에 인가하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 가속도 값이 상기 임계 값을 충족시키는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제1 주파수를 상기 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 가속도 값은 상기 제1 제동 신호를 상기 액추에이터에 인가하는 시간 이후의 상기 제1 가속도 데이터로부터의 최소 가속도 값인, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동 신호는 상기 제1 주파수를 갖는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 제1 제동 신호를 인가하는 단계는 상기 제1 구동 신호의 위상을 시프트시킴으로써 상기 제1 제동 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 제동 신호는 상기 제1 구동 신호와 위상이 180도 다른, 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 제동 신호는 상기 제1 구동 신호와 동일한 진폭을 갖는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 제동 신호는 상기 제1 구동 신호와 상이한 진폭을 갖는, 방법.
9. 제1항에 있어서, 제1 가속도 값을 결정하는 단계는 상기 액추에이터가 상기 제1 제동 신호에 응답하여 감속할 때, 상기 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제1항에 있어서, 제1 가속도 값을 결정하는 단계는 상기 액추에이터가 감속되는 시간에 상기 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제1항에 있어서,
    제1 구동 신호를 인가하는 단계, 제1 제동 신호를 인가하는 단계, 제1 가속도 데이터를 획득하는 단계, 제1 가속도 값을 결정하는 단계, 및 상기 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하는 단계를 반복하는 단계;
    상기 제1 가속도 값들 중 상기 임계 값을 충족시키는 최소 값을 결정하는 단계; 및
    상기 최소 값에 대응하는 주파수를 상기 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터를 구동하기 위해 상기 액추에이터에 제2 구동 신호를 인가하는 단계;
    상기 액추에이터에 제2 제동 신호를 인가하는 단계 - 상기 제2 제동 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지며 상기 제2 구동 신호와 위상이 다름 -;
    상기 제2 구동 신호 및 상기 제2 제동 신호에 응답하여 상기 액추에이터의 제2 가속도 데이터를 획득하는 단계;
    상기 액추에이터를 제동하는 시간에 상기 제2 가속도 데이터로부터 제2 가속도 값을 결정하는 단계;
    상기 제2 가속도 값이 상기 임계 값을 충족시키는지를 결정하는 단계;
    상기 제2 가속도 값이 상기 제1 가속도 값보다 작은지를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 가속도 값이 상기 제1 가속도 값보다 작은 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제2 주파수를 상기 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 제1 가속도 값을 결정하는 단계는:
    상기 제1 가속도 데이터로부터 가속도 포락선을 결정하는 단계; 및
    상기 포락선에서 밸리 포인트를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하는 단계는:
    상기 밸리 포인트가 상기 임계 값보다 작은 것으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 밸리 포인트가 상기 임계 값보다 작은 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제1 주파수를 상기 액추에이터에 대한 제동 주파수로서 저장하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 공진 액추에이터인, 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 선형 공진 액추에이터(LRA), 솔레노이드 공진 액추에이터(SRA), 및 편심 회전 질량(ERM)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
18. 제1항에 있어서,
    액추에이터 정보의 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 제1 주파수를 포함하는 테스트 기준들의 입력을 수신하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터 정보는 물리적 사양, 리드(leads) 및 커넥터 사양, 동작 사양, 전형적인 성능 특성, 전형적인 햅틱 특성, 및 환경적 특성 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
20. 제1항에 있어서, 상기 테스트 기준들은 정격 구동(rated drive) 전압, 정격 구동 시간, 과구동(over drive) 전압, 과구동 시간, 제동 전압, 제동 시간, 하강 시간 임계치, 테스트 주파수 대역폭, 주파수 스텝 크기, 및 테스트 지속시간 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
21. 원하는 햅틱 출력을 제공하기 위한 시스템으로서,
    액추에이터;
    상기 액추에이터와 연관되고 상기 액추에이터의 가속도를 측정하도록 구성된 센서;
    상기 센서에 결합된 액추에이터 구동 회로; 및
    상기 액추에이터 구동 회로에 결합된 프로세서를 포함하고,
    상기 액추에이터 구동 회로는:
    제1 구동 신호를 생성하고;
    상기 액추에이터를 구동하기 위해 상기 액추에이터에 상기 제1 구동 신호를 전송하고;
    제1 제동 신호를 생성하고 - 상기 제1 제동 신호는 제1 주파수를 갖고 상기 제1 구동 신호와 위상이 다름 -;
    상기 액추에이터에 상기 제1 제동 신호를 전송하고;
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제1 제동 신호에 응답하여 상기 액추에이터의 가속도를 나타내는 데이터 신호를 수신하도록 구성되고;
    상기 프로세서는:
    상기 데이터 신호에 기초하여 제1 가속도 데이터를 획득하고;
    상기 액추에이터를 제동하는 시간에 상기 제1 가속도 데이터로부터 제1 가속도 값을 결정하고;
    상기 제1 가속도 값이 임계 값을 충족시키는지를 결정하고 - 상기 임계 값은 미리 결정된 제동 특성에 대한 가속도 값을 나타냄 -;
    상기 미리 결정된 제동 특성에 따라 원하는 햅틱 효과를 생성하기 위해 상기 액추에이터에 상기 제1 주파수를 갖는 제동 신호를 인가하도록 구성되는, 시스템.
22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 주파수를 포함하는 테스트 기준들의 사용자 입력을 수신하도록 구성된 입력 디바이스를 추가로 포함하는 시스템.
23. 제21항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제1 가속도 값이 상기 임계 값을 충족시키는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제1 주파수를 상기 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장하도록 구성되는, 시스템.
24. 제21항에 있어서, 상기 제1 가속도 값은 상기 액추에이터에 상기 제1 제동 신호를 인가하는 시간 이후의 상기 제1 가속도 데이터로부터의 최소 가속도 값인, 시스템.
25. 제21항에 있어서,
    상기 액추에이터 구동 회로는:
    제2 구동 신호를 생성하고;
    상기 액추에이터를 구동하기 위해 상기 액추에이터에 상기 제2 구동 신호를 전송하고;
    제2 제동 신호를 생성하고 - 상기 제2 제동 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지며 상기 제2 구동 신호와 위상이 다름 -;
    상기 액추에이터에 상기 제2 제동 신호를 전송하고;
    상기 제2 구동 신호 및 상기 제2 제동 신호에 응답하여 상기 액추에이터의 가속도를 나타내는 제2 데이터 신호를 수신하고,
    상기 프로세서는:
    상기 제2 데이터 신호에 기초하여 제2 가속도 데이터를 획득하고;
    상기 액추에이터를 제동하는 시간에 상기 제2 가속도 데이터로부터 제2 가속도 값을 결정하고;
    상기 제2 가속도 값이 상기 임계 값을 충족시키는지를 결정하고;
    상기 제2 가속도 값이 상기 제1 가속도 값보다 작은지를 결정하고;
    상기 제2 가속도 값이 상기 제1 가속도 값보다 작은 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제2 주파수를 상기 액추에이터에 대한 최적 제동 주파수로서 저장하도록 구성되는, 시스템.
26. 제21항에 있어서, 상기 액추에이터는 공진 액추에이터인, 시스템.

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