KR20180080994A - 조정가능한 햅틱 웨어러블들 - Google Patents

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KR20180080994A
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쟈니 말루프
바히드 코쉬카바
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

이 개시내용은 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위한, 웨어러블 수트 등을 포함하는, 웨어러블 물품들에 관한 것이다. 웨어러블 물품들은 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속될 수 있고, 또한 햅틱 액추에이터를 포함할 수 있는 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 적절하게 포함한다. 웨어러블 물품들은, 게임 시스템들 및 가상 또는 증강 현실 시스템들을 포함하는, 다양한 디바이스들과 결합시 유용하다.

Description

조정가능한 햅틱 웨어러블들{ADJUSTABLE HAPTIC WEARABLES}
이 개시내용은 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위한, 웨어러블 수트 등을 포함하는, 웨어러블 물품들에 관한 것이다. 웨어러블 물품들은 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속될 수 있는 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 적절히 포함하고, 또한 햅틱 액추에이터를 포함할 수 있다. 웨어러블 물품들은 게임 시스템 및 가상 또는 증강 현실 시스템을 포함하는, 다양한 디바이스들과 결합하여 유용하다.
웨어러블들에서 사용하기 위한 햅틱 피드백은 전통적으로 이심 회전 질량(ERM) 모터들 및 선형 공진 액추에이터들(LRA)의 사용에 기초해왔다. 그러나, 이러한 타입들이 액추에이터들은 통상적으로 부피가 크며, 종종 대용량의 전력을 요구하여, 이들을 의복 또는 다른 웨어러블들 또는 액세서리들(즉, 장신구 등) 내로 통합하는 것을 어렵게 한다. 형상 기억 합금들이 또한 웨어러블들에서 사용되지만, 다시, 전력 소모는 종종 이들의 응용성 및 통합의 용이성을 제한한다. 추가로, 게임 및 증강 또는 가상 현실에서의 사용을 위한 웨어러블들에 대한 "한-사이즈로 모두에 맞춤(one-size fits all)" 방식은, 특히 사용자들이 더욱 생활-유사형 상호작용 및 더욱 윤곽이 드러나는(contoured) 또는 개인화된 핏을 원함에 따라, 종종 최적이 아니다.
커스텀 핏 뿐만 아니라 직접적인 햅틱 피드백을 제공하기 위한 메커니즘 둘 모두를 제공하기 위해 특정 사용자에 대해 조정될 수 있는 웨어러블들이 요구된다.
이 개시내용은 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블들에 관한 것이다. 웨어러블 물품들은 사용자에게 커스텀 핏을 제공하도록 조정될 수 있는 조정가능한 상호작용 엘리먼트, 뿐만 아니라, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있는 햅틱 액추에이터들을 포함한다.
예시적인 실시예들에서, 구조적 재료, 구조적 재료와 연관된 조정가능한 상호작용 엘리먼트, 및 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관된 햅틱 액추에이터를 포함하는, 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품이 본원에 제공된다.
직물, 직물과 연관되는 액체 또는 기체를 캡슐화할 수 있는 변형가능한 재료로 구성되며, 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속되는 조정가능한 상호작용 엘리먼트 ― 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 팽창하거나 수축하여 편안한 사용자 핏을 제공하고/하거나 햅틱 피드백을 사용자에게 제공함 ― , 및 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관되는 햅틱 액추에이터를 포함하는, 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품이 본원에 또한 제공된다.
본 기술의 이전 및 다른 특징들 및 양태들은 후속하는 실시예들의 기재로부터 그리고 첨부도면들에 예시된 바와 같이 더 잘 이해될 수 있다. 본원에 포함되며 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 추가로 본 기술의 원리들을 예시하는 역할을 한다. 도면들 내의 컴포넌트들은 반드시 축척에 맞지는 않다.
도 1a는 본원의 실시예에 따라 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품을 도시한다.
도 1b는 본원의 실시예에 따라 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품의 상세도를 도시한다.
도 2a-2c는 본원의 실시예들에 따른 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 도시한다.
도 3a-3f는 본원의 실시예들에 따른 햅틱 액추에이터들을 포함하는 대안적인 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 도시한다.
도 4a-4b는 본원의 실시예들에 따른 햅틱 액추에이터를 포함하는 추가적인 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 도시한다.
다양한 실시예들이, 일부는 도면들을 참조하여, 상세히 설명될 것이다. 다양한 실시예들에 대한 참조는 본원에 첨부되는 청구항들의 범위를 제한하지 않는다. 추가로, 이 명세서에 설명되는 임의의 실시예들은 제한적인 것으로 의도되지 않으며, 단지 첨부된 청구항들의 많은 가능한 실시예들 중 일부를 설명한다.
적절하다면 언제든, 단수로 사용되는 용어들은 또한 복수를 포함할 것이며, 그 역도 성립한다. 본원에서 부정관사("a")의 사용은 다른 방식으로 언급되지 않는 한, 또는 "하나 이상"의 사용이 명백하게 부적절하지 않은 한 "하나 이상"을 의미한다. "또는"의 사용은 다른 방식으로 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. "포함하다(comprise, comprises, include, includes)" "포함하는(comprising, including)", "가지다(has)" 및 "가지는(having)"은 상호교환가능하며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 용어 "예컨대" 역시 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 용어 "~을 포함하는"은 "~을 포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미한다.
실시예들에서, 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품이 본원에 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "웨어러블 물품"은 사용자에 의해 착용될 수 있는 물품을 지칭하며, 예를 들어, 셔츠, 블라우스, 바지, 신발, 모자, 장갑, 사용자의 일부 또는 머리부터 발끝까지 모두를 커버하는 전체 바디 수트를 포함하는 수트 등과 같은 다양한 의복 물품들을 포함한다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 웨어러블 물품(100)은 사용자(110)의 머리(102), 몸통(104) 및 다리(106)를 커버하는 부분들을 포함할 수 있다. 도 1a에서의 점선들은 단순히 사용자의 신체의 상이한 섹션들을 표기하도록 도시된다. 웨어러블 물품들은 또한 웨어러블 물품을 사용자에게 고정하기 위해 일반적으로 사용되는 지퍼, 스냅, 버클, 단추, 벨크로, 다른 부착물들 등을 또한 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 피드백 신호"는 본원에 기술되는 바와 같은 웨어러블 물품들로부터 사용자에게, 터치감을 통해 전달되는, 진동, 텍스쳐, 및/또는 열 등과 같은 정보를 지칭한다.
도 1b는 셔츠의 형태인 웨어러블 물품(100)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 실시예들에서, 웨어러블 물품(100)은 구조적 재료(130), 구조적 재료(130)와 연관된 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120), 및 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관된 햅틱 액추에이터(140)를 포함한다. 하나의 조정가능한 상호작용 엘레먼트(120)와 연관된 단 하나의 햅틱 액추에이터(140)가 도시되지만, 본원에 기술된 바와 같이, 각각의 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)는 연관된 햅틱 액추에이터(140), 또는 다수의 햅틱 액추에이터들을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "구조적 재료"는 웨어러블, 개인용 액세서리, 짐 등을 구성할 시에 사용되는 재료를 의미한다. 구조적 재료들의 예들은: 면, 실크, 울, 나일론, 레이온, 합성섬유, 플라넬, 리넨, 폴리에스터, 이러한 섬유들의 직조물(woven) 또는 혼방물들 등과 같은 섬유 및 직물들; 가죽; 스웨이드; 포일과 같은 유연한 금속; 케블라(Kevlar) 등을 포함한다. 웨어러블들의 예들은; 의류; 신발; 의수와 같은 인공기관들; 모자 및 헬멧과 같은 헤드웨어; 몸에 착용되는 운동 장비; 방탄 조끼, 헬멧 및 다른 방탄복과 같은 보호 장비를 포함한다. 개인용 액세서리는: 안경; 넥타이 및 스카프; 벨트 및 서스펜더(suspender); 팔찌, 목걸이 및 시계(시계 밴드들 및 스트랩들을 포함함)와 같은 장신구; 및 월릿, 지갑, 수하물 태그 등을 포함한다. 수하물은: 핸드백, 지갑, 여행 가방, 서류가방, 백팩을 포함하며, 이러한 물품들에 대한 손잡이들 등을 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "조정가능한 상호작용 엘리먼트"는 팽창하거나 수축하도록 그것의 형상이 수정되거나 변형되어, 이에 의해 사용자의 몸에 대해 조정될 수 있는 구조체를 지칭한다. 본원에 기술되는 바와 같이, 실시예들에서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 액체 또는 기체를 캡슐화할 수 있는 변형가능한 재료를 포함한다. 즉, 변형가능한 재료는 액체 또는 기체를 잡고 유지할 수 있는 동시에, 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 팽창 및 수축을 허용하는 포켓, 패킷 또는 다른 보유고를 생성할 수 있다. 변형가능한 재료들의 예들은 예를 들어, 실리콘, 플루오로폴리머들, 천연 고무들 및 아크릴 및 우레탄-기반 탄성 중합체들을 포함하는 다양한 폴리머들 및 고무들을 포함한다. 폴리머들 및 고무들의 기계적 특징들은 또한 다양한 경화 기법들을 통해 조정되어 바람직한 유연성 및 변형 특성들을 가지는 변형가능한 재료를 생성할 수 있다.
변형가능한 재료(120)는 약 1 ㎛ 내지 밀리미터 정도, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 5 mm, 약 1 ㎛ 내지 1 mm, 약 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 500　㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 정도의 두께를 적절하게 가질 것이지만, 더 두껍거나 더 얇은 재료들이 또한 이용될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)가, 예를 들어, 배관(124) 또는 서플라이(122)로부터 다른 조정가능한 상호작용 엘리먼트들로 액체 또는 기체를 반송할 수 있는 다른 도관 또는 채널을 통해, 액체 또는 기체 서플라이(122)에 유동적으로 접속된다. 따라서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)은 웨어러블 물품 내에서 팽창/수축할 수 있는 자루들 또는 가방들로서 작용한다. 실시예들에서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 기워지거나 또는 구조적 재료(130)에 다른 방식으로 부착되거나, 또는 구조적 재료(130)의 포켓 또는 내부 구조체 내에 둘러싸이거나, 또는 그렇지 않은 경우, 사용자(110)에 의해 용이하게 착용되고 제거될 수 있는 웨어러블 물품이 생성되도록 구조적 재료(130) 내에 연관되거나 통합될 수 있다.
일단 사용자(110)가 웨어러블 물품(100)을 착용하면, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)가 팽창되거나 수축되어 사용자의 몸에 대해 편안한 핏을 제공할 수 있다. 이는 사용자의 의복 위에서 또는 사용자의 피부에 대해 직접 발생할 수 있다. 도 2a는 구조적 재료(130)와 연관된, 변형가능한 재료(202)를 포함하는, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 구조적 재료(130)는 직물의 양측들로서 표현되지만, 예를 들어, 재료의 연속적인 피스 또는 다른 구조체일 수 있다. 유동 접속을 제공하는 배관(124)을 통해, 서플라이(122)로부터 액체 또는 기체의 유입시, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)는 팽창하고, 이에 의해, 도 2b에서와 같이, 부피가 증가한다. 이러한 팽창은, 사용자의 몸에 대한 편안한 핏을 생성하여, 사용자에 대해 웨어러블 물품을 고정시켜, 물품이, 위치 밖으로 미끄러지거나 이동하지 않고 또는 그렇지 않은 경우 사용자의 몸과 접촉하여, 사용자와 함께 이동하게 하도록 사용될 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 액체 또는 기체는 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)로부터, 서플라이(122)로의 배관(124)을 통해 제거될 수 있고, 이는 이후 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 부피를 오므라들게 하거나 감소시킨다. 이러한 액체 또는 기체의 제거는 사용자에 의한 웨어러블 물품의 용이한 제거를 허용할 수 있거나, 또는 웨어러블 물품 내에 추가적인 공간이 요구되거나 바람직할 때, 예컨대, 이전 사용자보다 더 큰, 또는 상이한 체형의 사용자에 의해 사용될 때, 또는 사용자가 편안한 사용자 핏을 제공하기 위해 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 상이한 레벨의 팽창 또는 수축을 요구하는 경우 사용될 수 있다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "편안한 사용자 핏" 또는 "편안한 핏"이, 본원에 기술되는 바와 같이, 적어도 햅틱 효과가 웨어러블 물품을 통해 제공되도록 할만큼 충분히 타이트한 핏을 의미하는 것으로 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다.
조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)를 팽창시키고 수축시키기 위해 사용될 수 있는 액체들 또는 기체들의 예들은, 공기, 물, 플루오로카본 기체, 질소, 네온, 헬륨, 아르곤과 같은 비활성 기체들, 액체 냉각제들 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, 서플라이(122)는 물 또는 다른 액체를 보유하는 액체 보유고, 또는 기체 보유고와 같은, 유체 또는 기체의 폐쇄된 소스일 수 있거나, 또는 기체가 단순히 사용자 주위의 주변 공기로부터 들어올 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 팽창 또는 수축은, 유체의 유입 또는 제거에 응답하여, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 팽창시키는 것은 사용자의 몸에 대한 압력을 생성할 수 있고, 만약 신속히 이루어지는 경우, 특정한, 집중된 압박감을 생성할 수 있다. 유사하게, 반복되는 신속한 팽창 및 수축은 진동 햅틱 피드백을 초래할 수 있다. 진동은 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 신속한, 반복되는 팽창 및 수축으로부터 수 Hz 내지 수십 Hz 내지 수백 Hz 정도일 수 있다.
배관(124) 및 서플라이(122) 뿐만 아니라, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)는 공압 또는 수압 액추에이션 시스템의 사용을 통해 팽창되거나 수축되어 액체 또는 기체를 조정가능한 상호작용 엘리먼트 내로 그리고 조정가능한 상호작용 엘리먼트 밖으로 이동시킬 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 예를 들어, 듀얼 압전 제트를 포함하는, 초박형 송풍기 또는 팬이 사용되어, 공기와 같은 기체를 조정가능한 상호작용 엘리먼트 내로 그리고 밖으로 이동시킴으로써 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 팽창 및 수축시킬 수 있다.
도 1b 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)는 또한 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관된 햅틱 액추에이터(140)를 적절하게 포함한다. 도 1b 및 2a에서의 햅틱 액추에이터(140)는 단지 예시의 목적으로 도시되며, 햅틱 액추에이터의 위치 또는 크기를 내포하는 것이 아니라, 단지 조정가능한 상호작용 엘리먼트가 햅틱 액추에이터를 포함할 수 있음을 나타낸다. 햅틱 액추에이터(140)의 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)와의 "연관"은 햅틱 액추에이터가 조정가능한 상호작용 엘리먼트에 물리적으로 또는 기계적으로 접속됨을 나타내거나, 또는 햅틱 액추에이터가 조정가능한 상호작용 엘리먼트 내에 둘러싸이거나 조정가능한 상호작용 엘리먼트에 의해 캡슐화된다는 것을 포함할 수 있다. 햅틱 액추에이터의 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)와의 연관은 다양한 글루들 또는 접착제들, 스테이플, 나사 등과 같은 기계적 커플링들, 뿐만 아니라 중합체 주조, 코팅 등과 같은 통합된 구조체들의 사용을 포함한다.
햅틱 액추에이터들의 예들은 이심 회전 질량(ERM) 모터들 및 선형 공진 액추에이터들(LRA)을 포함한다. 추가적인 실시예들에서, 예를 들어, 도 3a에 예시된 바와 같이, 가열 메커니즘(302)은 햅틱 액추에이터로서 작용하도록 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)와 연관될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 가열 메커니즘(302)으로부터의 열(304)은 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120) 내의 기체가 팽창하도록 하여, 사용자에 대한 햅틱 피드백을 생성할 수 있다. 추가로, 가열 메커니즘(302)으로부터의 열(304)은 사용자의 몸을 따뜻하게 하여 온도 변경의 형태로 햅틱 피드백을 생성할 수 있다. 유사하게, 냉각 메커니즘이 또한 사용자에 대한 냉각 효과를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
도 3b는 공압 또는 수압 활성화 시스템(310)이 햅틱 액추에이터로서 사용되는 실시예를 도시한다. 이러한 실시예들에서, 공압 또는 수압 활성화 시스템은, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)가, 사용자의 몸에 대해 압박하는 것 또는 사용자에 접촉하여 압력을 제공하는 것을 포함하여, 사용자로부터 멀리 또는 사용자 쪽으로 이동됨에 따라, 압력의 증가 및/또는 감소를 생성하기 위해 사용자의 몸에 대해 이동할 수 있다.
도 3c는 변형가능한 재료(202)가 예를 들어, 유전성 폴리머 또는 유전성 탄성 중합체를 포함하는, 전기활성 재료로 만들어지는 추가적인 실시예를 도시한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "전기활성 재료"는 전기장(직류 또는 교류)에 의해 자극될 때 형상 또는 크기의 변경을 보이는 재료를 지칭한다. 예시적인 전기활성 재료들은, 본원에 기술되는 바와 같이, 전기활성 폴리머들 및 압전 재료들을 포함한다. 실시예들에서, 변형가능한 재료(202)는 전기활성 폴리머를 포함하는데, 이는, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(아닐린) 및 혼합물들과 같은 폴리머들, 코-폴리머들, 및 이들의 파생물들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 전기활성 폴리머들의 예시적인 클래스들은 유전성 그리고 이온성 폴리머들을 포함한다. 유전성 폴리머는 이후 폴리머를 압착하는 정전기력이 2개의 전극들 사이에 생성되는 것에 응답하여 형상을 변경하도록 만들어질 수 있다. 유전성 폴리머들은 매우 높은 변형(strain)을 할 수 있으며, 기본적으로 폴리머가 전기장으로 인해 두께를 압축하고 면적을 확장시키도록 함으로써 전압이 인가될 때 그것의 커패시턴스를 변경하는 커패시터이다. 이온성 폴리머는 폴리머 내의 이온들의 변위로 인해 형상 또는 크기의 변경을 거칠 수 있다. 추가로, 일부 이온성 폴리머들은 이온 흐름을 유지하기 위해 수용성 환경의 존재를 요구한다.
전기활성 폴리머들을 준비하는 방법들이 본 기술분야에 공지되며, 적합한 용매 내에 원하는 폴리머를 용해시키고, 이후 폴리머를 원하는 형상(예를 들어, 주머니, 포켓, 버블 등)으로 주조하는 것을 적절하게 포함할 수 있다. 대안적으로, 폴리머는 필라멘트 또는 섬유로서 준비되도록, 뽑아 내지거나, 또는 섬유 방적 기법들을 거칠 수 있다. 추가적인 방법들은 용융 혼합을 포함하는데, 여기서 폴리머는 연화/용융점 위로 가열되고, 이후 폴리머 필름은 필름 프로세싱(주조 또는 불기) 기법들을 사용하여 프로세싱된다. 전기활성 폴리머들은, 상대적으로 평탄한 구조체로서 준비되는 경우, 또한 다양한 폴리머 섹션들 또는 층들을 레이어링하여 최종 원하는 구조체를 생성함으로써 준비될 수 있다. 유전성 탄성 중합체로서 공지된 전기활성 폴리머들은 VHB(very high bond) 아크릴 폼 테이프 또는 실리콘 재료와 같은 재료를 사용하고, 이후 전기활성 특징들을 재료에 제공하기 위한 전극의 도포에 선행하여, 재료를 두 번 늘여(bi-stretching)(베이스 재료의 타입에 의존함) 제조될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 변형가능한 재료(202)는 2개의 전극들(322 및 324) 사이에 적절하게 배치된다. 추가로, 절연체(326)로 만들어진 추가적인 층 또는 캡슐화 필름은 외부 전극(322) 주위에 배치될 수 있다. 결과적인 스마트 재료 액추에이터(320)는 2개의 전극들 사이의 인가된 전기장에 응답하여 변형하여, 변형가능한 재료(202)의 모션 또는 변형을 초래하여 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 추가로, 전기장을 신속하게 변경시키는 것은 사용자에 대한 진동 햅틱 피드백을 초래할 수 있다. 전극들(322 및 324)은 변형가능한 재료의 표면 상에 패터닝될 수 있거나, 또는 코팅들, 층들, 스퍼터링된 필름들 등으로서 추가될 수 있다. 본원에서 전극들로서 사용하기 위한 재료들의 예들은, 예를 들어, 은, 금, 또는 다른 전도성 금속들 또는 폴리머(예를 들어, Au, Al, Ag, Cr, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS), 등), 탄소 나노튜브들, 카본 블랙 및 그래핀과 같은 유기 전극들을 포함한다. 또한, 전극은 베이스 재료로 준비될 수 있다. 예를 들어, 카본 블랙이 실리콘과 혼합될 수 있고, 이후 이러한 전도성 재료의 얇은 층이 실리콘 멤브레인의 양측들 상에 코팅되고, 이후 경화될 수 있다. 적절하게는, 전극들(322 및 324)은 약 50 nm 내지 밀리미터, 예를 들어, 약 50 nm 내지 5 mm, 약 50 nm 내지 1 mm, 약 50 nm 내지 500 ㎛, 약 100 nm 내지 약 500 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 정도의 두께를 가질 것이지만, 전극들의 바람직한 사용 및 배향에 따라 더 두껍거나 또는 더 얇은 재료들이 또한 이용될 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 폴리머 액추에이터(340)가 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)와 연관될 수 있다. 폴리머 액추에이터(340)는 전기활성 폴리머 또는 압전 폴리머일 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 전기활성 폴리머들의 예들은, 예를 들어, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(아닐린) 및 혼합물들과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 폴리머들, 코-폴리머들, 및 이들의 파생물들, 뿐만 아니라, 실리콘들 또는 아크릴들에 기초하는 것과 같은 유전성 탄성 중합체들을 포함한다. 폴리비닐리덴 디플루오라이드 섬유들과 같은 압전 폴리머들 뿐만 아니라, 바륨 티타네이트, 수산화 인회석, 인회석, 리튬 설페이트 일수화물, 나트륨 칼륨 니오베이트, 석영, 납 지르코늄 티타네이트(PZT), 타르타르산 등과 같은 다른 압전 재료들이 또한 사용될 수 있다. 압전 재료가 사용되는 실시예들에서, 압전 재료에 인가되는 전기장에 응답하여, 진동들이 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 통해 사용자에게 전달될 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 변형가능한 재료(202)의 내부는, 도 3e에 도시된 바와 같이, 전도성 필름 또는 코팅을 포함하는 전도성 재료로 코팅되어, 정전기 액추에이터(350)를 생성할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 햅틱 피드백을 제공하고, 사용자에 대한 정전기 액추에이터의 접촉 또는 가까운 접근으로 초래되는 정전기력에 응답하여 적절하게 진동시키고, 정전기 피드백을 제공하기 위한 메커니즘으로서 작용할 것이다. 정전기 피드백은 짧은 진동 또는 펄스, 또는 사용자에 대한 확장된 진동의 형태일 수 있다. 정전기 피드백 또는 상호작용의 주파수는 약 1 Hz 내지 약 1000 Hz, 더 적절하게는 약 1 Hz 내지 약 500 Hz, 약 1 Hz 내지 약 200 Hz, 약 10 Hz 내지 약 200 Hz, 약 10 Hz 내지 약 100 Hz, or 약 10 Hz, 약 20 Hz, 약 30 Hz, 약 40 Hz, 약 50 Hz, 약 60 Hz, 약 70 Hz, 약 80 Hz, 약 90 Hz 또는 약 100 Hz 정도일 수 있다. 햅틱 피드백은 또한 사용자가 단순히 조정가능한 상호작용 엘리먼트에 접근하거나, 그 근처에 있는 경우, 정전기 상호작용에 의해 제공되어, 가까운 근접도를 조정가능한 상호작용 엘리먼트 또는 정전기 액추에이터에 시그널링할 수 있는데, 이는 그로부터의 정전기 상호작용 및 햅틱 피드백을 초래할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)와 함께 사용하기 위한 햅틱 액추에이터는, 예를 들어, 벨트 또는 스프링을 포함하는 동력화된 메커니즘(360)일 수 있는데, 이는 조정가능한 상호작용 엘리먼트 주위에 구성되고, 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 수축시키고 이후 이완시키도록 작용하여, 그것이 사용자에 접촉하여 햅틱 피드백을 제공하고, 이후 접촉을 중단하도록 할 수 있다. 동력화된 메커니즘(360)의 추가적인 예들은, 진동 메커니즘, 이심 회전 질량(ERM) 모터, 선형 공진 액추에이터(LRA), C-2 촉각기, 트랜즈듀서, 압전 액추에이터 또는 모터 등을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 이러한 실시예들에서, 동력화된 메커니즘(360)은 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120) 내에 배치될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 실시예들에서, 동력화된 메커니즘은, 수 Hz 내지 수십 Hz 내지 수백 Hz, 예를 들어, 바람직한 경우, 300-500Hz까지 정도의 주파수로 진동하는, 진동 햅틱 피드백을 생성하도록 구성될 수 있다. 동력화된 메커니즘(360)은 조정가능한 상호작용 엘리먼트(230) 내에 내부적으로 배치되거나, 또는 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 외부 상에 외부적으로 배치되어, 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 동력화된 메커니즘(360)이 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120) 내에 배치되는 실시예들에서, 동력화된 메커니즘은 조정가능한 상호작용 엘리먼트의 외부면을 통해 전달하는 움직임 또는 진동을 생성할 수 있고, 따라서 그것은 사용자에 의해 인지된다.
추가적인 실시예들에서, 도 4a-4b는 전자기 시스템이 조정가능한 상호작용 엘리먼트와의 연관을 위한 햅틱 액추에이터로서 사용되는 실시예를 도시한다. 실시예들에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 코일(410), 적절하게는 자기 코일이 변형가능한 재료(202)와 연관되거나, 또는 이에 부착된다. 자석(412)은 서로에 대해 실질적으로 정반대에 있도록, 코일 반대에 부착된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 코일(410)의 자기장 및 자석(412)의 자기장은 전자기 코일(예를 들어, 코일(410))로부터의 그리고 자석(예를 들어, 자석(412))으로부터의 자기장 선들의 방향을 지칭한다. 자기장(F1) 및 자기장(F2)은 서로에 대해 실질적으로 정반대인데, 이는 이들이 각자의 자기장 선들의 방향 사이의 각이 약 10도 미만이 되는 방식으로 서로에 대해 반대에 있음을 의미한다. 코일(410)을 이용하여 자기장을 생성하는 것은 자기장들의 방향/극성에 따라, 자석(412)을 밀어내고 끌어당겨 진동(414)을 초래할 것인데, 이는 Hz 내지 수십 Hz, 내지 수백 Hz, 예를 들어, 바람직한 경우 300-500Hz 까지의 다양한 주파수들에서 발생할 수 있다.
코일(410)은 적절하게는 전자기 코일, 예를 들어, 구리 코일을 포함하는 와이어와 같은, 예를 들어, 전도성 섬유의 코일이다. 코일(410)은 또한 공기 코일일 수 있는데, 이는, 공기 중심을 포함하는, 비-자기 중심 주위에 전도성 재료를 감은 것을 지칭한다. 전자기 코일들은 코일, 나선(spiral) 또는 나사선(helix) 형상으로 만들어진 전기 전도체들을 지칭하도록 본 기술분야에 공지되어 있는데, 이는 전류가 코일을 통과하는 것의 결과로서 자기장을 생성한다. 코일(410)은 임의의 적절한 전도성 재료를 포함할 수 있고, 실시예들에서, 전도성 재료의 와이어를 포함한다. 전도성 재료들의 예들은 금속들(예컨대, 알루미늄, 구리, 금 및 크롬), 투명한 전도성 산화물들("TCO", 예컨대, 주석-도핑 인듐 산화물("ITO") 및 알루미늄-도핑 아연 산화물("AZO")), 투명한 탄소 나노튜브(CNT)들, 투명한 전도성 폴리머들(예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)("PEDOT"),폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌 설포네이트)("PEDOT:PSS") 및 폴리(4,4-디옥틸시클로펜타디티오펜))을 포함한다. 추가로, 코일(410)은 임의의 적절한 나노-형상들 또는 기하학형상들을 가질 수 있는(즉, 1-500 nm 정도의 크기 스케일들(직경들, 길이들, 폭들)을 가지는) 전도성 나노입자들 또는 나노와이어들로 형성될 수 있다. 코일의 다른 실시예들은 나노-스케일이 아닌 스케일을 가질 수 있다. 실시예들에서, 자석(412)은 적절하게는 세트 극성을 가지는 영구자석이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 파워 서플라이에 접속되는 제2 코일이 사용되어 본원에 기술된 바와 같은 자기장을 생성하여, 자석(412)으로서 작용할 수 있다. 자석(412)에 대한 예시적인 재료들은 철, 니켈, 코발트, 희토류 금속들의 합금들, 및 자철석(lodestone)과 같은 자연적으로 발생하는 미네랄들을 포함한다.
추가적인 타입들의 햅틱 액추에이터들은 상변화 재료들 또는 형상 기억 재료들 또는 폴리머들의 사용을 포함하는데, 이는 변형가능한 재료(202)와는 별도일 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 변형가능한 재료(202)는 상 변화 재료, 형상 기억 재료 또는 폴리머로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 파라핀 왁스와 같은 상이한 왁스들을 포함하는 상 변화 재료들은 외부적으로 활성화될 때 부피가 (10%-40% 정도로) 증가할 수 있다. 예컨대, 예를 들어, 상변화 재료를 가열하는 것은 그것이 연화되거나 용융되도록 하여, 부피의 증가를 초래하고, 이에 의해 모션 및 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
추가적인 실시예들은 스마트 하이드로겔을 이용할 수 있는데, 이는 햅틱 액추에이터로서 상이한 외부 인자들의 변경들에 응답하여 부피 및 형상을 변경시킬 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 변형가능한 재료는 스마트 하이드로겔을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "하이드로겔"은 다량의 물을 흡수하고 내보낼 수 있는 동시에 이들의 구조적 무결성을 유지할 수 있는 교차-링크된 친수성 폴리머들의 네트워크를 지칭한다. 하이드로겔들은 염도, 버퍼 조건들 또는 컴포넌트들, pH, 온도, 광 뿐만 아니라 전기장과 같은 외부 자극들에 응답하여 형상을 변경시키는 능력을 보인다. 예시적인 하이드로겔들은, 예를 들어, 그 개시내용이 전체적으로 본원에 참조로 포함되며, 하이드로겔들 및 그 준비 방법들의 개시에 대한 것을 포함하는, Palleau 등 공저, "Reversible patterning and actuation of hydrogels by electrically assisted ionoprinting"(Nature Communications 4:2257 (2013))에 개시된 바와 같은, 소듐 폴리아크릴레이트(pNaAc)와 같은 고분자 전해질들을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 본원에서 사용하기 위한 햅틱 액추에이터들은 형상 기억 폴리머를 포함할 수 있다. 형상 기억 폴리머(SMP)들은 그것에 제1 형상으로부터 제2 형상으로 형상을 변경시키는 능력을 제공하는 폴리머의 프로그래밍을 허용한다. 형상-기억 효과는 내재적 특징은 아니며, 이는 폴리머들이 이 효과를 스스로 디스플레이할 수 없음을 의미한다. 형상 기억은 폴리머 형태학 및 특정 프로세싱의 조합으로부터 초래되고, 폴리머 기능화로서 이해될 수 있다. 종래의 프로세싱, 예를 들어, 압출 또는 주입 몰딩에 의해, 폴리머는 그것의 초기의 영구적 형상(B)으로 형성된다. 이후, 프로그래밍이라 명명되는 프로세스에서, 폴리머 샘플은 일시적 형상(A)으로 변형되고 고정된다. 외부 자극(예를 들어, 열, 전기장 또는 압력)의 인가시, 폴리머는 그것의 초기 영구 형상(B)을 복원시킨다. 이러한 프로그래밍 및 복원의 사이클이, 후속적인 사이클들에서의 상이한 일시적 형상들을 가지고, 몇번 반복될 수 있다. 형상-기억 폴리머들은 적절한 자극-감지형 스위치들이 구비된 탄성 폴리머 네트워크들일 수 있다. 폴리머 네트워크는 분자 스위치들 및 네트 포인트(net point)들로 구성된다. 네트 포인트들은 폴리머 네트워크의 영구적 형상을 결정하고, 화학적(공유 결합) 또는 물리적(분자간 상호작용들) 속성일 수 있다. 물리적 교차-연결은 예를 들어, 블록 코폴리머들에서 발견되는 바와 같이, 그것의 형태가 적어도 2개의 구분된 도메인들로 구성되는 폴리머에서 획득된다. 그 개시내용이 전체가 참조로 본원에 포함되는 Shape Memory Polymers, MaterialsToday, Vol. 10, pages 20-28 (April 2007)에서, SMP들의 추가적인 정보 및 예들을 찾을 수 있다.
하나의 또는 제1 구성으로부터 또다른 또는 제2 구성으로의 SMP들의 변환은 그것의 유리 트랜지션 온도(Tg)에 관해 SMP의 온도를 제어함으로써 적절하게 제어된다. SMP를 그것의 Tg 초과로 가열함으로써 SMP의 온도를 상승시키는 것은 SMP 액추에이터가 그것의 제2(기억된 또는 원래) 구성으로 트랜지션하도록 하여, 다중-안정 재료의 활성화 또는 액추에이션을 초래하고, 제1 안정 구성으로부터 제2 안정구성으로, 그리고 적절하게는 제3(및 바람직한 경우 제4, 제5 등의) 안정 구성으로 이동하거나 변환하도록 할 것이다. 예시적인 형상 기억 폴리머들은 다양한 폴리(우레탄들), 폴리(이소프렌) 및 폴리(에테르 에스테르들)과 같은 다양한 블록 코폴리머들을 포함하는데, 이는 요구되는 형상 기억 특성들을 가지도록 프로그래밍된다.
추가적인 실시예들에서, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들과 결합하여 사용하기 위한 햅틱 액추에이터들은 본원에 기술되는 다양한 액추에이터들의 조합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터는 공압 또는 다른 기계식 액추에이터와 조합되어, 진동 및 변형 햅틱 피드백 모두를 제공하는 액추에이션을 초래할 수 있다. 추가적인 조합들은 전자기 액추에이션과 결합하는 기계식 액추에이터를 포함하고, 열적 액추에이터는 압전 액추에이터와 조합될 수 있고, 전자기 액추에이터는 스마트 재료 액추에이터와 조합될 수 있는 등의 식으로, 햅틱 피드백의 상이한 조합들을 제공할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 적절하게는 웨어러블 물품(100)은 복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)을 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "복수"는 엘리먼트 또는 오브젝트의 2개 초과를 지칭하고, 본원의 실시예들에서는 적절하게는, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)을 포함하는, 엘리먼트의 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100개 등을 지칭한다. 웨어러블 물품(100)에서의 복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)의 사용은 웨어러블 물품의 상이한 위치들에서의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들의 배치를 허용하고, 따라서 이들은 (예를 들어, 가슴, 복부, 다리, 허리 등에서) 사용자를 위한 편안한 핏을 제공할 수 있고, 또한 게임, 가상 현실 등에서의 사용을 위해 원하는 몸 영역들에 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 실시예들에서, 복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120) 각각은 또한 본원에 기술된 바와 같은 액추에이터들(140)을 포함할 것이다. 추가적인 실시예들에서, 선택 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)만이 액추에이터들(140)을 포함할 것이고, 따라서 일부 조정가능한 상호작용 엘리먼트들이 주로 사용자에게 편안한 핏을 제공하도록 기능하게 하고, 다른 것들이 핏 및/또는 햅틱 피드백을 제공하도록 할 것이다.
도 1b에 도시된 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)의 형상들, 크기들 및 위치들은 단지 예시적이며, 웨어러블 물품에서 임의의 적절한 형상, 크기 또는 위치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)은 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 축구공 형상들, 구형, 불규칙한 형상 등일 수 있다. 조정가능한 상호작용 엘리먼트들(120)의 크기는 직경, 길이, 폭 등에서 수 밀리미터 내지 수 센티미터 내지 수십 센티미터, 내지 수백 센티미터 정도일 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 도 1b에 도시된 바와 같이, 실시예들에서, 전원(108)이 액추에이터(140)에 전기적으로 커플링, 즉 접속되어 액추에이터를 활성화시키는데 요구되는 전력을 제공할 수 있는데, 예를 들어, 열, 기계적 모션, 정전기 피드백 등을 제공할 수 있다. 전기적 커플링은 유선 및 하드-와이어링 접속들 모두를 포함한다. 전원(108)에 의해 제공되는 전력량은 일반적으로 약 0.1 와트 (W) 내지 약 10 W, 또는 더 적절하게는 약 0.5 W 내지 약 5 W, 또는 약 1 W 내지 약 5 W, 또는 약 0.5 W, 약 1 W, 약 2 W, 약 3 W, 약 4 W 또는 약 5 W 정도이다. 예시적인 전원들(108)은 다양한 배터리 팩들 뿐만 아니라 태양 에너지원들을 포함한다. 전원(108)은 또한 재충전가능한 시스템, 예를 들어, 본원에 기술된 바와 같이, 압전 재료의 사용을 통해 시스템에 전류를 제공하여 재충전할 수 있는 시스템을 포함할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 적절하게는 외부 디바이스 또는 소스로부터의, 활성화 신호(150)가 사용되어 햅틱 액추에이터(140)를 활성화시킬 수 있다. 활성화 신호는 또한 조정가능한 상호작용 엘리먼트(120)를 팽창시키거나 수축시키기 위해 사용될 수 있지만, 편안한 사용자 핏을 제공하기 위한 팽창 및 수축의 적절한 제어는 웨어러블 물품 상에 또는 웨어러블 물품 근처에 위치되는 제어기로부터 사용자에 의해 직접 제어될 것이다.
예시적인 활성화 신호들은 셀룰러 폰, 태블릿, 컴퓨터, 카 인터페이스, 스마트 디바이스, 게임 콘솔 등으로부터 올 수 있으며, 예를 들어, 문자 메시지 또는 이메일, 전화 호출, 약속 등의 수신을 나타낼 수 있다. 본원에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 활성화 신호(150)는 적절하게는 게임 또는 가상 현실 시스템으로부터 발신된다.
추가적인 실시예들에서, 제어기는 또한 외부 디바이스와 본원에 기술되는 조정가능한 상호작용 에릴먼트들 및/또는 햅틱 액추에이터들 사이에 인터페이스를 제공하도록 적절히 포함된다. 제어기의 컴포넌트들은 본 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어, 버스, 프로세서, 입력/출력(I/O) 제어기 및 메모리를 적절하게 포함한다. 버스는 I/O 제어기 및 메모리를 포함하는 제어기의 다양한 컴포넌트들을 프로세서에 커플링시킨다. 버스는 통상적으로 제어 버스, 어드레스 버스, 및 데이터 버스를 포함한다. 그러나, 버스는 제어기 내의 컴포넌트들 사이에 데이터를 전달하기에 적합한 임의의 버스 또는 버스들의 조합일 수 있다.
프로세서는 정보를 프로세싱하도록 구성되는 임의의 회로를 포함할 수 있고, 임의의 적절한 아날로그 및 디지털 회로를 포함할 수 있다. 프로세서는 명령들을 실행하는 프로그래밍가능한 회로를 또한 포함할 수 있다. 프로그래밍가능한 회로들의 예들은 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 응용 특정적 집적 회로(ASIC)들, 프로그래밍가능한 게이트 어레이(PGA)들, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA)들, 또는 명령들을 실행하기에 적합한 임의의 다른 프로세서 또는 하드웨어를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 프로세서는 단일 유닛, 또는 둘 이상의 유닛들의 조합을 포함할 수 있고, 유닛들은 단일 제어기 내에 또는 별도의 디바이스들 내에 물리적으로 위치된다.
I/O 제어기는 제어기 및 주변 또는 외부 디바이스들의 동작을 모니터링하는 회로를 포함한다. I/O 제어기는 또한 제어기와 주변 또는 외부 디바이스들 사이의 데이터 흐름을 관리한다. I/O 제어기가 인터페이싱할 수 있는 다른 주변 또는 외부 디바이스들의 예들은 스위치들, 센서들, 외부 저장 디바이스들, 모니터들, 키보드, 마우스 또는 푸시버튼과 같은 입력 디바이스들, 외부 컴퓨팅 디바이스들, 모바일 디바이스들, 및 송신기들/수신기들을 포함한다.
메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리, 판독 전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능한 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리, 자기 메모리, 광학 메모리 또는 임의의 다른 적절한 메모리 기술을 포함할 수 있다. 메모리는 휘발성 및 비휘발성 메모리의 조합을 또한 포함할 수 있다.
메모리는 프로세서에 의한 실행을 위한 다수의 프로그램 모듈들을 저장하도록 구성된다. 모듈들은, 예를 들어, 이벤트 검출 모듈, 이벤트 결정 모듈, 및 이벤트 제어 모듈을 포함할 수 있다. 각각의 프로그램 모듈은 데이터, 루틴들, 오브젝트들, 호출들 및 하나 이상의 특정 작업을 수행하는 다른 명령들의 콜렉션이다. 특정 프로그램 모듈들이 본원에 개시되지만, 각각의 모듈에 대해 기술되는 다양한 명령들 및 작업들은, 다양한 실시예들에서, 단일 프로그램 모듈, 모듈들의 상이한 조합, 본원에 개시된 것이 아닌 모듈들, 또는 제어기와 통신하는 원격 디바이스들에 의해 실행되는 모듈들에 의해 수행될 수 있다.
본원에 기술된 실시예들에서, 무선 트랜시버(블루투스 또는 적외선 트랜시버를 포함함)를 포함할 수 있는 제어기는 구조적 재료(130) 내에 통합되거나 또는 구조적 재료와는 별도일 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 제어기는 구조적 재료로부터 별도의 디바이스 상에 존재할 수 있지만, 본원에 기술되는 시스템들의 다양한 컴포넌트들에 활성화 신호(150)를 제공하기 위해, 유선의 또는 더 적절하게는 무선 신호를 통해 적절하게 접속된다.
예를 들어, 제어기는, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위해, 본원에 기술되는 햅틱 액추에이터들의 액추에이터 구동 회로에 활성화 신호(150)를 제공할 수 있으며, 이는 그 다음에 파워 서플라이(108)와 통신한다. 예를 들어, 바람직한 햅틱 피드백은, 예를 들어, 제어기가 무선 접속을 통해 페어링되는 모바일 폰 또는 다른 디바이스가 메시지 또는 이메일을 수신할 때 발생할 수 있다. 추가적인 예들은 제어기가 게임 제어기들, 시스템들 또는 콘솔들, 컴퓨터들, 태블릿들, 승용차 또는 트럭 인터페이스들 또는 컴퓨터들, 자동화 결제 머신들 또는 키오스크들, 다양한 키패드 디바이스들, 텔레비전들, 다양한 기계류(machinery) 등과 같은 디바이스들과 연관되는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제어기는 활성화 신호(150)를 액추에이터 구동 회로에 적절하게 제공하여, 외부 디바이스에 의해 또는 외부 디바이스로부터 발신되는 신호에 응답하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공한다. 디바이스는 또한 본원에 기술되는 햅틱 피드백 시스템들의 다양한 컴포넌트들이 포함되는 웨어러블의 일부일 수 있다. 디바이스에 의해 제공될 수 있는 예시적인 피드백 또는 신호들은, 예를 들어, 제3 파티, 경고 신호들, 게임 상호작용, 드라이버 인식 신호들, 컴퓨터 프롬프트들 등으로부터 인입 메시지들 또는 통신의 표시들을 포함한다.
본원에 기술된 바와 같이, 웨어러블 물품들은 다양한 게임 시스템들에서 구현될 수 있고, 가상 현실 또는 증강 현실 시스템과 함께 또는 이들의 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 웨어러블 물품은 사용자가 가상 또는 증강 현실 시스템과 상호작용함에 따라 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하여, 가상 현실 또는 증강 현실 컴포넌트들 및 디바이스들에 의해 개시되는 응답들 또는 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 게임 또는 가상 현실 시스템에서, 사용자는 자신이 물리적 방식으로 캐릭터와, 또는 일반적으로 게임 컴포넌트들/장면과 (예를 들어, 터치, 때리기, 발로 차기, 태클걸기, 넘어뜨리기 등) 상호작용할 때, 또는 게임의 컴포넌트(예를 들어, 총알, 자동차 사고, 무기 등)와의 상호작용이 존재할 때, 게임 또는 게임 시나리오 내의 캐릭터로부터의 상호작용을 느낄 수 있다. 햅틱 피드백이 이용될 수 있는 다른 타입들의 상호작용들이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 예상될 수 있다.
또한 사용자가 사용자의 몸 위에 본원에 기술된 웨어러블 물품을 배치하고, 조정가능한 상호작용 엘리먼트 내로의 유체 또는 기체 흐름(예를 들어, 공기 흐름)을 증가시키거나 감소시켜서 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 팽창시키거나 수축시킴으로써 조정가능한 상호작용 엘리먼트(들)를 조정하는 방법들이 본원에 제공된다. 이러한 조정은 사용자의 크기, 체형, 및 다른 요구들에 대해 커스터마이즈되고 개인화될 수 있는 편안한 사용자 핏을 허용하고 제공한다. 웨어러블 물품은 이후 게임 시스템, 가상 현실 시스템 또는 증강 현실 시스템에 인터페이싱되거나 접속될 수 있다. 적절하게는, 이러한 접속은 게임 콘솔 또는 가상 현실 시스템에 대해 무선으로 발생한다. 게임 또는 가상 현실 시스템으로부터의 활성화 신호(150)의 수신 시, 웨어러블 물품 내의 햅틱 액추에이터(들)(140)는 햅틱 피드백을 사용자에게 제공한다. 이러한 피드백이 본원에 기술되며, 속성상 기계적(변형, 움직임, 진동)이거나 속성상 정전기적일 수 있다. 기술되는 바와 같이, 햅틱 피드백은 게임 또는 가상 현실 시스템의 컴포넌트 또는 시나리오와의 상호작용, 게임 또는 시스템의 캐릭터, 또는 사용자에 의해 이루어진 선택 또는 결정을 시그널링할 수 있다. 이러한 상호작용들은 물리적 때리기, 발로차기, 주먹으로 치기, 넘어뜨리기 등, 뿐만 아니라 온도의 증가 또는 감소와 같은 상호작용들, 및 무기들과의 상호작용들 등을 포함한다. 게임 또는 가상 현실 시뮬레이션의 종료 시, 사용자는 조정가능한 상호작용 엘리먼트들이 수축하도록(즉, 오므라들도록) 시그널링하여, 웨어러블 물품의 더 용이한 제거를 허용할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 직물, 직물과 연관된 액체 또는 기체를 캡슐화할 수 있는 변형가능한 재료로 조성되며, 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속되는 조정가능한 상호작용 엘리먼트를 포함하는, 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품들이 본원에 제공된다. 본원에 기술되는 바와 같이, 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 팽창하거나 수축하여 편안한 사용자 핏을 제공하고 그리고/또는 햅틱 피드백을 사용자에게 제공한다. 웨어러블 물품들은 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관된 햅틱 액추에이터를 더 포함한다.
예시적인 직물들은, 울, 면, 합성섬유, 나일론 등과 같은 다양한 재료들을 포함하고, 적절하게는 직물들은, 셔츠, 바지, 바디수트, 모자, 글러브, 신발 등과 같은 의복 항목의 형태를 취한다.
다양한 폴리머들을 포함하는, 조정가능한 상호작용 엘리먼트로서 사용하기 위한 예시적인 컴포넌트들이 본원에 기술된다. 추가로, 예시적인 액추에이터들이 전반에 걸쳐 기술된다.
실시예들에서, 웨어러블 물품은 복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 포함하고, 각각의 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 공조 급기와 같은 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속된다.
본원에 기술되는 다양한 실시예들이 단지 예시에 의해 제공되며, 본원에 첨부되는 청구항들을 제한하도록 해석되지 않아야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 본원에 예시되고 기술되는 예시적인 실시예들 및 응용예들에 따르지 않고도, 그리고 후속하는 청구항들의 진의 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있는, 다양한 수정들 및 변경들을 용이하게 인지할 것이다.

Claims (20)

  1. 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품으로서,
    구조적 재료;
    상기 구조적 재료와 연관된 조정가능한 상호작용 엘리먼트; 및
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관되는 햅틱 액추에이터
    를 포함하는 웨어러블 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조적 재료는 직물을 포함하는 웨어러블 물품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직물은 셔츠, 바지, 바디수트, 모자, 장갑 또는 신발의 형태인 웨어러블 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 액체 또는 기체를 캡슐화할 수 있는 변형가능한 재료를 포함하는 웨어러블 물품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변형가능한 재료는 폴리머를 포함하는 웨어러블 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 포함하고, 각각의 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속되는 웨어러블 물품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 팽창하거나 수축하여 편안한 사용자 핏(user fit)을 제공하는 웨어러블 물품.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 팽창하거나 수축하여 햅틱 피드백을 사용자에게 제공하는 웨어러블 물품.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 공조 급기(air supply)에 유동적으로 접속되는 웨어러블 물품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 전자기 액추에이터, 스마트 재료 액추에이터, 가열 메커니즘, 동력화된 메커니즘, 정전기 액추에이터, 또는 이들의 조합인 웨어러블 물품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 전자기 액추에이터 또는 진동 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되는 동력화된 메커니즘인 웨어러블 물품.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 정전기 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되는 정전기 액추에이터인 웨어러블 물품.
  13. 햅틱 피드백을 제공하기 위한 웨어러블 물품으로서,
    직물;
    액체 또는 기체를 캡슐화할 수 있는 변형가능한 재료로 조성되는 조정가능한 상호작용 엘리먼트 ― 상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 상기 직물과 연관되고, 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속되고, 상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 팽창하거나 수축하여 편안한 사용자 핏을 제공하고/하거나 햅틱 피드백을 제공함 ― ; 및
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트와 연관되는 햅틱 액추에이터
    를 포함하는 웨어러블 물품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 직물은 셔츠, 바지, 바디수트, 모자, 장갑 또는 신발의 형태인 웨어러블 물품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 폴리머를 포함하는 웨어러블 물품.
  16. 제13항에 있어서,
    복수의 조정가능한 상호작용 엘리먼트들을 포함하고, 각각의 조정가능한 상호작용 엘리먼트는 액체 또는 기체 서플라이에 유동적으로 접속되는 웨어러블 물품.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조정가능한 상호작용 엘리먼트들은 공조 급기에 유동적으로 접속되는 웨어러블 물품.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 전자기 액추에이터, 스마트 재료 액추에이터, 가열 메커니즘, 동력화된 메커니즘, 정전기 액추에이터, 또는 이들의 조합인 웨어러블 물품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 전자기 액추에이터 또는 진동 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되는 동력화된 메커니즘인 웨어러블 물품.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 햅틱 액추에이터는 정전기 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되는 정전기 액추에이터인 웨어러블 물품.
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