KR20200127736A - 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치 - Google Patents

가상 환경 기반의 재질감 생성 장치 Download PDF

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KR20200127736A
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Abstract

본 발명은 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치는, 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이, 양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자, 및 상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는 제어 모듈을 포함한다.

Description

가상 환경 기반의 재질감 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING TEXTURE BASED ON VIRTURAL ENVIRONMENT}
본 발명은 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 핑거팁(손가락 끝 또는 스타일러스펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다.
이러한 햅틱을 이용한 햅틱 인터페이스는 가상의 물체(예를 들어, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사 람이 만졌을 때, 실제의 물체(실제의 버튼)를 만지는 것과 같은 응답성으로 동적 특성(버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등)을 재생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다. 이러한 햅틱 인터페이스의 성능 향상을 위하여 지금까지는 모터와 링크 메커니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다. 그러나 이러한 기계적인 햅틱 인터페이스는 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다.
한편, 종래의 재질감 재현부분은 재질감을 느낄 수 있게 하는 구동원리가 진동이기 때문에 진동의 강약을 이용해서 옷감의 다양한 재질감을 주기에는 한계가 있다. 또한 종래의 방식은 장치 또는 모듈이 유연하지 않아 웨어러블 장치나 굴곡이 있는 장치에 적용하기 어렵다. 진동을 통해 사용자에게 재질감을 제공할 수 있으나, 가상 환경에서의 가상 옷감의 재질감을 정확하게 제공하기에는 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 가상 환경의 가상 객체와 대응되는 전기활성고분자를 이용한 촉감 피드백(Tactile feedback)을 사용자에게 제공할 수 있는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 표면 재질감을 사용자에게 촉각적으로 제공하여, 사용자가 가상 옷감에 대한 재질감을 생생하게 느끼게 할 수 있는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이; 양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자; 및 상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시킬 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이; 양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자; 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에서 상기 복수의 전기활성고분자 위에 연결되고, 멤브레인(Membrane)으로 서로 연결된 복수의 스페이서; 복수의 오목한 부분을 제외한 나머지 부분에 위치하고, 상기 멤브레인으로 서로 연결된 복수의 탄성중합체; 및 상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자에 연결된 스페이서를 통해 탄성중합체의 모양을 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시킬 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이; 양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자; 멤브레인으로 감싸져 있고 서로 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에서 상기 복수의 전기활성고분자 위에 연결된 복수의 유체; 및 상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자와 연결된 유체의 모양을 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시킬 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고, 상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이; 양쪽에 제1 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분의 일측에 배치된 복수의 제1 전기활성고분자; 양쪽에 제2 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분의 타측에 배치된 복수의 제2 전기활성고분자; 멤브레인으로 감싸져 있고, 상기 제1 전기활성고분자 및 상기 제2 전기활성고분자 사이에 연결된 복수의 유체; 및 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 제1 전기활성고분자 및 복수의 제2 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자와 연결된 유체의 모양을 개별적으로 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 제1 전기활성고분자 또는 적어도 하나의 제2 전기활성고분자의 수축을 개별적으로 조정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 복수의 제1 전기활성고분자 및 복수의 제2 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시킬 수 있다.
상기 전극은 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 각각 연결되고, 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 개별적으로 수축될 수 있다.
상기 전극은 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자의 상부 및 하부에 각각 연결되고, 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 개별적으로 수축될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가상 환경의 가상 객체와 대응되는 전기활성고분자를 이용한 촉감 피드백(Tactile feedback)을 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 표면 재질감을 사용자에게 촉각적으로 제공하여, 사용자가 가상 옷감에 대한 재질감을 생생하게 느끼게 할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 일반적인 가상 환경에서 사용자가 보고 듣는 것에 한정되지 않고, 가상 환경에서 옷감의 재질감을 생생하게 재현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치에서 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기활성고분자(EAP)의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)는, 액추에이터 모듈(110) 및 제어 모듈(120)을 포함한다. 여기서, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)는, 센서 모듈(130) 및 디스플레이(140)를 더 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)가 구현될 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)는 복수의 전기활성고분자(Electro Active Polymer: EAP)가 포함된 액추에이터 모듈(110)을 이용하여 가상 객체에 대응하는 재질감을 생성할 수 있다. 예컨대, 재질감 생성 장치(100)는 디스플레이(140)를 통해 가상 공간에서 표현되는 가상 옷감의 재질감을 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 가상 옷감의 재질감을 액추에이터 모듈(110)을 통해 재질감을 느낄 수 있다. 특정 실시예로, 재질감 생성 장치(100)는 어레이에서 돌출하거나 출몰하는 복수의 전기활성고분자를 제어하여 가상 환경에 있는 다양한 가상 옷감의 재질감을 제공함으로써, 패션 이미지의 재질감을 생성할 수 있다.
재질감 생성 장치(100)에서 사용되는 전기활성고분자는 전압이 가해지면 수축하는 성질을 가지고 있는 스마트 물질이다. 이 전기활성 고분자는 어레이에서 체스판과 같이 2차원으로 배열될 수 있다. 재질감 생성 장치(100)는 전기활성고분자와 연결된 전극을 개별적으로 제어하여, 사용자가 재질감을 느낄 수 있도록 한다. 이를 통해, 재질감 생성 장치(100)는 가상 객체에 대한 소재의 재질감을 구현할 수 있다.
이하, 도 1의 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
액추에이터 모듈(110)은 어레이 및 어레이에 배치된 복수의 전기활성고분자를 포함한다. 각각의 전기활성고분자는 양쪽에 전극이 연결되고, 전극을 통해 개별적으로 인가된 전압에 따라 수축된다. 또한, 액추에이터 모듈(110)은 전기활성고분자와 연결된 스페이서, 멤브레인, 탄성중합체 및 유체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 액추에이터 모듈(110)은 어레이에 한 쌍으로 배치된 서로 다른 전기활성고분자와, 유체 또는 탄성중합체를 포함할 수 있다.
제어 모듈(120)은 전극을 통해 복수의 전기활성고분자에 전기장을 개별적으로 인가하여 액추에이터 모듈(110)의 재질감을 제어한다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이한다. 가상 환경에서의 가상 객체는 디스플레이(140)로 표시될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(140)는 모니터 또는 헤드 마운티드 디스플레이(140)(HMD; Head Mounted Display)의 시각 표현 장치일 수 있다.
그리고 제어 모듈(120)은 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하여 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다. 가상 환경에서, 제어 모듈(120)은 디스플레이(140)에서 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 액추에이터 모듈(110)의 재질감을 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 액추에이터 모듈(110)의 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 또한, 센서 모듈(130)은 어레이에 접촉하는 사용자의 터치가 이동하는 터치 이동 방향도 센싱할 수 있다. 그리고 제어 모듈(120)은 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시킬 수 있다. 또한, 제어 모듈(120)은 터치 이동 방향에 대응하는 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다. 이를 통해, 제어 모듈(120)은 사용자가 터치하고 있는 주변 부분에 포함된 전기활성고분자(112)만을 수축시킬 수 있다. 이에 따라, 제어 모듈(120)은 액추에이터 모듈(110)의 모든 어레이 영역에 포함된 전기활성고분자를 수축시키지 않을 수 있다. 사용자가 터치할 가능성이 있는 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자만을 수축시키는 경우와, 모든 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는 경우와 비교하면, 동일한 재질감을 사용자에게 제공할 수 있으면서 액추에이터 모듈(110)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치(100)는 액추에이터 모듈(110)에 포함된 전기활성고분자(112)를 개별적으로 제어하여 가상 환경에서 가상 옷감의 부분적인 재질감을 사용자에게 시각적으로 표현할 수 있다. 재질감 생성 장치(100)는 시각적으로 표현되는 가상 옷감의 재질감(예컨대, 요철, 울퉁불퉁한 재질감, 평평한 재질감, 거친 재질감 등)을 사용자에게 촉각적으로 제공함으로써, 패션 이미지의 재질감 생성 장치(100)로서 구현될 수 있다. 재질감 생성 장치(100)는 가상 공간에서 표현되는 옷감의 짜임새나 재질감 등을 사용자에게 직접적으로 전달할 수 있다.
또한, 재질감 생성 장치(100)는 제어 모듈(120)을 통해 가상 환경에 사용자가 가상 객체를 변형시키면, 이를 센싱하여 가상 객체를 변형시켜 시각적으로 표현할 수 있다. 이는 가상 공간 상에서 소재의 재질감을 시각적으로 표현할 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 사용자에게 가상 환경 속 소재를 촉각적으로 경험하는 듯한 느낌을 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치에서 액추에이터 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 어레이(111) 및 복수의 전기활성고분자(112)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 터치 센서와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
어레이(111)는 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한다. 어레이(111)는 유연한(Flexible) 어레이(111)로 구현될 수 있다. 서로 이격된 거리는 일정한 거리를 유지하거나, 기설정된 패턴에 대응될 수 있다.
복수의 전기활성고분자(112)는 양쪽에 전극(113)이 연결된다. 복수의 전기활성고분자(112)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에 배치된다. 복수의 전기활성고분자(112)는 서로 이격되어 배치되고, 일정한 거리마다 배치되거나, 기설정된 패턴에 대응되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 양쪽에 전극(113)이 연결된 복수의 전기활성고분자(112)는 유연한 어레이(111) 안에 체스판처럼 배치될 수 있다. 복수의 전기활성고분자(112)는 어레이(111) 안에 배치되고, 복수의 전기활성고분자(112)가 어레이(111)에 배치된 초기 상태의 상부는 평평한 재질감을 사용자에게 제공할 수 있다. 또는 복수의 전기활성고분자(112)가 어레이(111)에 배치된 초기 상태의 상부는 기설정된 재질감을 사용자에게 제공할 수 있다. 전극(113)은 음극 및 양극에 대응되도록, 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 이루어질 수 있다.
여기서, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 좌측 및 우측에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
또는, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 상부 및 하부에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
제어 모듈(120)이 액추에이터 모듈(110)을 구동 시, 전극(113)을 개별적으로 제어하여 전기활성고분자(112)를 수축시켜 어레이(111) 보다 위로 돌출되거나, 또는 어레이(111) 보다 아래로 하강되도록 조정할 수 있다. 즉, 제어 모듈(120)은 전극(113)을 개별적으로 제어하여 제어된 전극(113)과 연결된 전기활성고분자(112)를 수축시켜 어레이(111) 위로 튀어나오게 하거나, 아래로 들어가게 할 수 있다. 그 결과, 어레이(111)에 배치된 각각의 전기활성고분자(112)의 높이 차에 의해, 사용자는 어레이(111)에 배치된 전기활성고분자(112)를 터치함으로써, 가상 옷감의 소재의 재질감을 느낄 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기활성고분자(EAP)의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(120)은 초기 상태(Initial State)에는 전극(113)에 전압을 인가하지 않는다. 그래서 전기활성고분자(112) 안의 원자들이 이동하지 않아 전기활성고분자(112)가 수축되지 않는다. 하지만, 제어 모듈(120)이 전압을 인가하게 되면, 전기활성고분자(112) 안의 원자들이 '-' 전극(113)(Cathode) 쪽으로 이동하여 전기활성고분자(112)가 수축하게 된다.
이와 같이, 전기활성고분자(112)의 작동 원리는 전압이 인가될 경우, 전기활성고분자(112) 안의 원자들이 캐소드(cathode) 방향으로 이동하여 전기활성고분자(112)가 수축된다. 수축한 만큼 전극(113)의 방향과 평행한 방향으로 길이 변화가 발생한다. 수평을 기준으로 전기활성고분자(112)의 좌측 및 우측에 전극(113)이 연결된 경우, 전기활성고분자(112)가 수축되면 좌우 길이가 짧아진다. 그러면, 전기활성고분자(112)의 수직 방향 즉 높이가 증가할 수 있다. 또는 수평을 기준으로 전기활성고분자(112)의 상부 및 하부에 전극(113)이 연결된 경우, 전기활성고분자(112)가 수축되면 상하 길이가 짧아진다. 그러면, 전기활성고분자(112)의 수평 방향 즉 길이가 증가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(120)은 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하여 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킨다. 여기서, 복수의 전기활성고분자(112)는 톱니 모양의 하우징 형태로 이루어진 어레이(111)에서 배치되고, 전압이 인가된 전기활성고분자(112)만이 수축될 수 있다. 초기 상태(Initial State)에서 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하면 전기활성고분자(112)가 반응하여 구동 상태(Activated State)처럼 볼록 튀어나오게 된다. 제어 모듈(120)은 전체 전기활성고분자(112) 중에서 일부 또는 특정 패턴에 대응된 전기활성고분자(112)를 구동 상태처럼 볼록 튀어나오게 함으로써, 사용자가 볼록하게 튀어나온 전기활성고분자(112)와 튀어나오지 않는 전기활성고분자(112)를 만져서 각기 다른 느낌을 받을 수 있다. 즉, 제어 모듈(120)은 전기활성고분자(112)를 개별적으로 제어함으로써, 사용자에게 재질감을 제공할 수 있다. 이와 같이, 액추에이터 모듈(110)의 기본 작동 원리는 다음과 같다. 제어 모듈(120)은 톱니 모양의 하우징인 어레이(111)와, 전기활성고분자(112)를 둘러싸고 있는 전극(113)들(113)로 이루어진 초기 상태(Initial State) 의 액추에이터 모듈(110)에 개별적으로 전극(113) 제어를 수행함으로써, 구동 상태(Activated State)와 같이 전기활성고분자(112)의 높이 차를 발생시킬 수 있다. 그러므로 전기활성고분자(112)의 높이 차이에 따라 다양한 질감을 표현할 수 있다.
변형 예로, 액추에이터 모듈(110)의 각 행 또는 일부 행들은 개별적으로 구현될 수 있다. 액추에이터 모듈(110)에서 이러한 각 행 또는 일부 행들이 모듈화되어 구현됨으로써, 액추에이터 모듈(110)의 크기 및 형태가 자유 자재로 구성될 수 있다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 사용자에게 디스플레이시킨다. 이때, 사용자가 디스플레이된 가상 객체와 맵핑된 액추에이터 모듈(110)을 터치하는 경우, 제어 모듈(120)은 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 적어도 하나의 전기활성고분자(112)의 수축을 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 어레이(111)에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(120)은 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이(111) 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 어레이(111), 복수의 전기활성고분자(112), 복수의 스페이서(Spacer)(114) 및 복수의 탄성중합체(Elastomer)(115)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 터치 센서와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
어레이(111)는 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한다.
복수의 전기활성고분자(112)는 양쪽에 전극(113)이 연결된다. 복수의 전기활성고분자(112)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에 배치된다.
여기서, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 좌측 및 우측에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
또는, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 상부 및 하부에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
스페이서(114)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에서 복수의 전기활성고분자(112) 위에 연결된다. 스페이서(114)는 멤브레인(Membrane)(116) 으로 서로 연결된다.
복수의 탄성중합체(115)는 복수의 오목한 부분을 제외한 나머지 부분에 위치한다. 복수의 탄성중합체(115)는 멤브레인(116)으로 서로 연결된다.
이와 같이, 전기활성고분자(112)와 전극(113) 위에 스페이서(114)가 위치한다. 어레이(111) 위에 위치한 탄성중합체(115)는 유연한 막인 멤브레인(116)으로 결합된다. 초기 상태에는 전기활성고분자(112)가 수축하지 않아 스페이서(114)와 탄성중합체(115)가 평평한 상태로 유지된다. 즉, 전극(113)에 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서는 멤브레인(116)이 평평하게 유지된다. 구동 상태에서는 전기활성고분자(112)가 수축해 스페이서(114)와 접착되어 있는 유연한 막인 멤브레인(116)이 함께 밑으로 내려가 유연한 막 주변의 탄성중합체(115)를 누른다. 전압이 인가된 구동 상태에서는 전기활성고분자(112)가 수축하면서 스페이서(114)가 아래로 내려가게 된다. 구동 상태(Activated State)의 모양과 같이 탄성중합체(115)가 볼록한 형태를 유지한다. 이를 통해, 사용자는 소재의 요철감을 느낄 수 있다.
제어 모듈(120)은 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하여 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시키고, 그 수축된 전기활성고분자(112)에 연결된 스페이서(114)를 통해 탄성중합체(115)의 모양을 변형시킨다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 사용자에게 디스플레이시킨다. 이때, 사용자가 디스플레이된 가상 객체와 맵핑된 액추에이터 모듈(110)을 터치하는 경우, 제어 모듈(120)은 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 적어도 하나의 전기활성고분자(112)의 수축을 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 어레이(111)에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(120)은 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이(111) 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 어레이(111), 복수의 전기활성고분자(112) 및 복수의 유체(Fluid)(117)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 터치 센서와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
어레이(111)는 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한다.
복수의 전기활성고분자(112)는 양쪽에 전극(113)이 연결된다. 복수의 전기활성고분자(112)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에 배치된다.
여기서, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 좌측 및 우측에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 좌우로 수축될 수 있다.
또는, 전극(113)은 전기활성고분자(112)의 상부 및 하부에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전기활성고분자(112)는 인가된 전압에 따라 상하로 수축될 수 있다.
유체(117)는 멤브레인(116)으로 감싸져 있고 서로 연결된다. 유체(117)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에서 복수의 전기활성고분자(112) 위에 연결된다.
이와 같이, 전기활성고분자(112)와 전극(113) 위에 유연한 막인 멤브레인(116)으로 감싸져 있는 유체(117)가 어레이(111)의 복수의 오목한 부분에 위치된다. 유체(117)의 밑 부분은 전기활성고분자(112)와 고정된다. 전기활성고분자(112)와 연결된 전극(113)에 전압이 인가되면, 전기활성고분자(112)가 수축하면서 유연한 막을 끌어당긴다. 유체(117)가 밑으로 내려오면서 유연한 막인 멤브레인(116)의 윗부분도 같이 늘어진다. 액추에이터 모듈(110)은 낮아진 멤브레인(116)으로 인해 빈 공간이 생기면서, 평평할 때와 다른 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
제어 모듈(120)은 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하여 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시키고, 그 수축된 전기활성고분자(112)와 연결된 유체(117)의 모양을 변형시킨다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 사용자에게 디스플레이시킨다. 이때, 사용자가 디스플레이된 가상 객체와 맵핑된 액추에이터 모듈(110)을 터치하는 경우, 제어 모듈(120)은 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 적어도 하나의 전기활성고분자(112)의 수축을 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 어레이(111)에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(120)은 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이(111) 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치의 단면도 및 액추에이터 모듈의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 어레이(111), 복수의 제1 전기활성고분자(118), 복수의 제2 전기활성고분자(119) 및 복수의 유체(117)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 터치 센서와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다.
어레이(111)는 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한다.
복수의 제1 전기활성고분자(118)는 양쪽에 제1 전극(113)이 연결된다. 복수의 제1 전기활성고분자(118)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분의 일측에 배치된다.
복수의 제2 전기활성고분자(119)는 양쪽에 제2 전극(113)이 연결된다. 복수의 제2 전기활성고분자(119)는 어레이(111)의 복수의 오목한 부분의 타측에 배치된다. 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119)는 하나의 세트로 구성될 수 있다.
여기서, 전극(113)은 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119)의 좌측 및 우측에 각각 연결될 수 있다. 이로 인해, 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119)는 인가된 전압에 따라 좌우로 개별적으로 수축될 수 있다.
또는, 제1 전극(113) 및 제2 전극(113)은 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119)의 상부 및 하부에 각각 연결될 수 있다. 이로 인해, 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119)는 인가된 전압에 따라 상하로 개별적으로 수축될 수 있다.
복수의 유체(117)는 멤브레인(116)으로 감싸져 있다. 복수의 유체(117)는 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119) 사이에 연결된다.
이와 같이, 두 개의 제1 전기활성고분자(118) 및 제2 전기활성고분자(119) 사이에 멤브레인(116)으로 감싸져 있는 유체(117)가 위치될 수 있다. 제1 전기활성고분자(118) 또는 제2 전기활성고분자(119)에 전압이 인가되면, 제1 전기활성고분자(118) 또는 제2 전기활성고분자(119)가 위로 신장하면서 멤브레인(116)을 끌어 올릴 수 있다. 멤브레인(116) 속에 있는 유체(117)의 형상이 변화될 수 있다.
제어 모듈(120)은 전극(113)에 개별적으로 전압을 인가하여 복수의 전기활성고분자(112) 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시키고, 그 수축된 전기활성고분자(112)와 연결된 유체(117)의 모양을 개별적으로 변형시킨다. 이와 같이, 제어 모듈(120)은 멤브레인(116)의 좌측 또는 우측에 위치한 제1 전기활성고분자(118) 또는 제2 전기활성고분자(119)를 개별적으로 동작시킴으로써, 가상 객체의 표면 미세 재질을 다양하게 표현할 수 있다.
디스플레이(140)는 가상 환경에서의 가상 객체를 사용자에게 디스플레이시킨다. 이때, 사용자가 디스플레이된 가상 객체와 맵핑된 액추에이터 모듈(110)을 터치하는 경우, 제어 모듈(120)은 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 적어도 하나의 제1 전기활성고분자(118) 또는 적어도 하나의 제2 전기활성고분자(119)의 수축을 개별적으로 조정할 수 있다.
센서 모듈(130)은 어레이(111)에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(120)은 복수의 제1 전기활성고분자(118) 및 복수의 제2 전기활성고분자(119) 중에서 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이(111) 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자(112)를 수축시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(110)은 어레이(111), 복수의 제1 전기활성고분자(118), 복수의 제2 전기활성고분자(119) 및 복수의 탄성중합체(115)를 포함할 수 있다. 액추에이터 모듈(110)은 터치 센서와 같은 센서 모듈(130)이 함께 구현될 수 있다. 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 도 7에 도시된 유체(117)가 탄성중합체(115)로 대체될 수 있다. 동일한 전압이 인가된 경우, 도 8에 도시된 탄성중합체(115)는 도 7에 도시된 멤브레인(116)으로 둘러싸인 유체(117)에 비해 변형되는 모양이나 정도가 더 작게 나타날 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 변형되는 정도가 더 작게 나타나는 가상 옷감이나 소재에 적용될 수 있다.
한편, 사용자는 인터넷 쇼핑 등에서 원격으로 옷 또는 옷감을 구매할 때, 옷 또는 옷감에 대한 재질감을 재질감 생성 장치(100)를 통해 직접 느껴보고 구매할 수 있다.
또한, 사용자는 가상 환경에서 게임 캐릭터가 입은 옷의 재질감(예컨대, 옷감의 표면 거칠기, 요철 등)을 재질감 생성 장치(100)를 통해 직접 느껴볼 수 있으므로, 게임에 대한 몰임감을 증진시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 재질감 생성 장치(100)는 촉감 피드백(Tactile feedback)을 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 재질감 생성 장치(100)는 전기활성고분자(112)의 재질감 변화를 사용자가 직접적으로 느끼게 할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 재질감 생성 장치(100)는 액추에이터 어레이(111) 형태로 배열된 전기활성고분자(112)를 이용하여 액추에이터 모듈(110)의 전체적인 재질감을 단계적으로 조정할 수 있다. 재질감 생성 장치(100)는 전체적인 재질감을 유니폼(Uniform) 하게만 제어하는 것뿐만 아니라, 일부 영역을 많이 볼록하게 조정하고, 다른 일부 영역을 약간 볼록하게 하는 것과 같이 액추에이터 모듈(110)의 재질감을 제어할 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시예들의 조합은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
100: 재질감 생성 장치 110: 전기활성고분자
120: 제어 모듈 130: 센서 모듈
140: 디스플레이 111: 어레이
112: 전기활성고분자 113: 전극
114: 스페이서 115: 탄성중합체
116: 멤브레인 117: 유체
118: 제1 전기활성고분자 119: 제2 전기활성고분자

Claims (20)

  1. 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이;
    양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자; 및
    상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  6. 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이;
    양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자;
    상기 어레이의 복수의 오목한 부분에서 상기 복수의 전기활성고분자 위에 연결되고, 멤브레인(Membrane)으로 서로 연결된 복수의 스페이서;
    복수의 오목한 부분을 제외한 나머지 부분에 위치하고, 상기 멤브레인으로 서로 연결된 복수의 탄성중합체; 및
    상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자에 연결된 스페이서를 통해 탄성중합체의 모양을 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  11. 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이;
    양쪽에 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에 배치된 복수의 전기활성고분자;
    멤브레인으로 감싸져 있고 서로 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분에서 상기 복수의 전기활성고분자 위에 연결된 복수의 유체; 및
    상기 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자와 연결된 유체의 모양을 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 상기 적어도 하나의 전기활성고분자의 수축을 조정하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 복수의 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전기활성고분자의 상부 및 하부에 연결되고,
    상기 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  16. 서로 이격된 복수의 오목한 부분을 구비한 어레이;
    양쪽에 제1 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분의 일측에 배치된 복수의 제1 전기활성고분자;
    양쪽에 제2 전극이 연결되고, 상기 어레이의 복수의 오목한 부분의 타측에 배치된 복수의 제2 전기활성고분자;
    멤브레인으로 감싸져 있고, 상기 제1 전기활성고분자 및 상기 제2 전기활성고분자 사이에 연결된 복수의 유체; 및
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 개별적으로 전압을 인가하여 상기 복수의 제1 전기활성고분자 및 복수의 제2 전기활성고분자 중에서 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키고, 상기 수축된 전기활성고분자와 연결된 유체의 모양을 개별적으로 변형시키는 제어 모듈을 포함하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    가상 환경에서의 가상 객체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 디스플레이된 가상 객체의 재질감에 따라 적어도 하나의 제1 전기활성고분자 또는 적어도 하나의 제2 전기활성고분자의 수축을 개별적으로 조정하는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 어레이에 접촉하는 사용자의 터치를 센싱하는 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 복수의 제1 전기활성고분자 및 복수의 제2 전기활성고분자 중에서 상기 센싱된 사용자의 터치 부분이 포함되고 기설정된 넓이 이상의 어레이 영역에 위치한 적어도 하나의 전기활성고분자를 수축시키는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전극은 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자의 좌측 및 우측에 각각 연결되고,
    상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 좌우로 개별적으로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 전극은 상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자의 상부 및 하부에 각각 연결되고,
    상기 제1 전기활성고분자 및 제2 전기활성고분자는 상기 인가된 전압에 따라 상하로 개별적으로 수축되는, 가상 환경 기반의 재질감 생성 장치.
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KR20230096340A (ko) 2021-12-23 2023-06-30 김윤경 가상 현실 기반의 질감 생성 시스템 및 방법

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