KR20210019195A

KR20210019195A - 피드백 디바이스

Info

Publication number: KR20210019195A
Application number: KR1020190098041A
Authority: KR
Inventors: 최동수; 도영석; 이석한; 김상연
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-02-22
Also published as: KR102274436B1; KR102274436B9

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전류 인가에 따라 극성이 변경되는 영구자석과, 상기 영구자석의 양측에 배치되어 상기 영구자석을 좌, 우에서 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 상단 또는 하단에 배치되고 자기장에 의해 강성이 변하는 탄성체 및 상기 영구자석, 상기 지지부 및 상기 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부를 포함하는 피드백 디바이스를 제공한다.

Description

피드백 디바이스{feedback device}

본 발명은 피드백 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EPM과 MRE를 이용한 피드백 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로 자기 유동성 유체(magnetorheological fluids) 또는 자기 유동성 탄성체(magnetorheological elastomers)는 외부에서 인가되는 전류에 의해 코일 주변에 전자기장이 발생되어, 발생된 전자기장에 따라 점성 또는 강성이 변화되는 성질을 띠는 물질이다.

이 중 자기 유동성 탄성체의 경우, 자기장이 없을 때에는 상대적으로 연성을 띠지만 자기장의 영향을 받게되면 단단해지면서 압력을 가하기 어려워진다.

한편, 한국등록특허공보 제1907584호에는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템에 대해 개시하고 있다.

다만, 상기와 같은 역감 전달 시스템의 경우 복수의 링크부재를 포함하여 구성해야 하므로 구성이 복잡해지고, 피드백이 즉각적으로 전달되지 않는 문제점이 있을 수 있다.

한국등록특허공보 제1907584호

본 발명은 EPM(electro permanent magnet)과 MRE(magnetorheological elastomers)를 이용하여 구성이 단순하고 피드백 전달을 개선시킨 피드백 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, EPM에 인가되는 전류가 해제되는 경우에도 별도의 전력 소비 없이 피드백 효과를 유지할 수 있는 피드백 디바이스를 제공하고자 한다.

바람직하게는, 상기 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 영구자석으로부터 상기 지지부를 통해 상기 탄성체에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 영구자석, 상기 지지부 및 상기 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전류 인가에 따라 극성이 변경되고 상호 대향되어 배치되는 한 쌍의 영구자석과, 상기 한 쌍의 영구자석의 상단과 하단에 각각 배치되는 상부 지지부 및 하부 지지부와, 상기 상부 지지부 및 상기 하부 지지부의 중간 위치에 각각 삽입되고 자기장에 의해 강성이 변하는 한 쌍의 탄성체 및 상기 한 쌍의 영구자석, 상기 상부 지지부, 상기 하부 지지부 및 상기 한 쌍의 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부를 포함하는 피드백 디바이스를 제공한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 각각 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 한 쌍의 영구자석으로부터 상기 상부 지지부 및 상기 하부 지지부를 통해 상기 한 쌍의 탄성체에 각각 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 한 쌍의 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 영구자석, 상기 상부 지지부, 상기 하부 지지부 및 상기 한 쌍의 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한 상부 지지부 및 상기 하부 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 전류 인가에 따라 극성이 변경되고 상, 하로 대향되어 배치되는 한 쌍의 영구자석과, 상기 한 쌍의 영구자석의 양측에 각각 배치되어 상기 한 쌍의 영구자석을 좌, 우에서 각각 지지하는 한 쌍의 상부 지지부와 한 쌍의 하부 지지부와, 상기 한 쌍의 상부 지지부의 하단 및 상기 한 쌍의 하부 지지부의 상단에 각각 배치되고 자기장에 의해 강성이 변하는 상부 탄성체와 하부 탄성체 및 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부를 포함하는 피드백 디바이스를 제공한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 한 쌍의 영구자석으로부터 상기 한 쌍의 상부 지지부 또는 상기 한 쌍의 하부 지지부를 통해 상기 상부 탄성체 또는 상기 하부 탄성체에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 상부 탄성체 또는 상기 하부 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 영구자석, 상기 한 쌍의 상부 지지부, 상기 한 쌍의 하부 지지부, 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 상부 지지부 및 상기 한 쌍의 하부 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 영구자석 중 어느 하나 또는 전부에 전류가 인가되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전류의 인가에 따라 상기 상부 탄성체와 상기 하부 탄성체 중 어느 하나 또는 전부의 강성이 변하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 단순한 구조로 신체 부위에 가해지는 탄성체의 강성 변화에 따른 피드백을 얻을 수 있고, 피드백 디바이스의 구조의 변경이 용이하여 사용자의 선택에 따라 다양한 피드백 획득이 가능하다.

또한, EPM에 인가되는 전류가 해제되는 경우에도 별도의 전력 소비 없이 자기력을 유지할 수 있어 전력 소비를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 디바이스의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 전류 인가 및 해제에 따른 자기장 방향의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 전류 인가 및 해제에 따른 탄성체의 변형 정도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

전자 영구 자석(EPM : electro permanent magnet)은 전류 펄스를 적용하여 외부 자기장(external magnetic field)를 온-오프(on-off) 할 수 있는 특수 자성체의 일종이다. EPM은 마그네틱 래치(magnetic latch)라고 불리는 일반적인 자기 구성을 기반으로 하며, 이와 같은 구성은 일반적으로 철 합금을 포함하는 두 개의 연 자성 물질(soft magnetic materials)의 영구 자석 블록(block)으로 형성된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 개략적인 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1 에서는 제 1 자석(101)과 제 2 자석(102) 및 코일(103)을 포함하는 영구자석(10)에 대해 나타내고 있다.

도 1에 도시된 영구 자석(10)은 전류에 의해 자석의 성질을 가지기도 하고, 자석의 성질을 잃기도 하는 EPM의 일종이며, 본 발명에 따른 제 1 자석(101)은 네오디움(NDFeB), 제 2 자석(102)은 알니코(AlNico), 코일(103)은 솔레노이드 코일로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 2를 참조하면, 상기 영구자석(10)의 양측에는 영구자석(10)을 좌, 우에서 지지하는 지지부(12)가 배치된다. 지지부(12)는 자성을 띠는 소재(자성체)로 형성될 수 있다. 지지부(12)의 상단 또는 하단에는 자기장에 의해 강성이 변하는 탄성체(11)가 배치되며, 상기 탄성체(11)는 외부 자기장에 의해 강성이 변하는 자기 유변 탄성체(MRE : magnetorheological elastomers)일 수 있다. MRE는 탄성체 내부에 금속 분말을 넣고 성형하여, 자기장의 변화에 따라 탄성체의 강성(stiffness)가 변화되도록 형성된 것이며, 상기 금속 분말은 흑연, 카본 및 철 분말을 포함할 수 있다.

또한, 영구자석(10), 지지부(12) 및 탄성체(11)에 의해 형성된 공간에 신체 부위(1)가 삽입되도록 하는 삽입부(13)를 구비하여, 신체 부위(1)의 움직임을 측정하거나 신체 부위(1)에 힘을 전달하여 피드백을 주게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 도시된 도면에서는 삽입부(13)에 삽입되어 탄성체의 강성 변화에 따라 피드백을 얻는 신체 부위(1)를 손가락으로 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 피드백 디바이스(100)의 전체적인 사이즈를 크게 하여 발가락, 팔, 다리 등 다양한 신체 부위에 대해 피드백을 얻도록 할 수 있다.

또한, 전류 공급부(15)에서 전류 인가시 발생하는 자기장의 세기에 의해 탄성체(11)의 강성이 변화되어 변화된 탄성체(11)의 강성에 따라 신체 부위(1)의 움직임에 대한 저항력을 제어하게 된다.

한편 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 하우징(14) 내부에 영구자석(10), 지지부(12) 및 탄성체(11)가 장착될 수 있으며, 하우징(14)은 자기장의 영향을 받지 않는 비 자성체로 형성될 수 있다. 상기 하우징(14)은 비 자성체로 형성됨으로써 영구자석(10), 탄성체(11) 또는 지지부(12) 와의 간섭을 방지할 수 있다.

또한, 도 2(a),(b)에 도시된 것처럼 피드백 디바이스(100)는 신체 부위(1) 상측에 영구자석(10)이 배치되고 하측에 탄성체(11)가 배치되는 형태로 형성될 수도 있고, 도 2(c),(d)에 도시된 것처럼 신체 부위(1) 하측에 영구자석(10)이 배치되고 상측에 탄성체(11)가 배치되는 형태로 형성될 수도 있다.

도 2와 같이 배치된 상태에서 후술하는 바와 같이 전류 공급부(15)를 통해 전류를 영구자석(10)에 인가해 주면 탄성체(11)에 자기장이 전달되어 탄성체(11)의 강성이 도 2(b), (d)에 도시된 상태와 같이 변형되고 신체 부위(1)를 구부리는 것이 상대적으로 어려워진다.

도 3은 본 발명의 전류 인가 및 해제에 따른 자기장 방향의 변화를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 전류 인가 및 해제에 따른 탄성체의 변형 정도를 나타낸 도면이다.

도 1, 2의 설명에서 언급한 바와 같이 영구자석(10)은 제 1 자석(101)과 제 2 자석(102) 및 코일(103)로 구성되며, 제 1 자석(101)은 자력이 강한 NdFeB, 제 2 자석(102)은 제 1 자석(101)보다 상대적으로 자력이 약한 AlNico 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제 1, 2 자석(101, 102)에 코일(103)이 권취된다.

전류 공급부(15)는 코일(103)에 전류을 인가하며, 인가된 전류에 따라 코일은 자기장을 생성하고 생성된 자기장에 의해 제 2 자석(102)의 극성이 바뀌어 도 3(a)의 상태에서 도 3(b)의 상태로 자기장 방향이 변경되게 된다.

도 3(b)의 상태에서 제 2 자석(102)의 극성이 변경되면 영구자석(10)으로부터 지지부(12)를 통해 탄성체(11)에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 탄성체(11)의 강성이 변화된다. 이 때, 자기장이 탄성체(11)에 인가되기 전에는 MRE 재질의 탄성체(11)의 높은 연성에 의해 사용자가 신체 부위(1)를 굽히기 쉽지만, 자기장이 도 3(b)의 상태와 같이 탄성체(11)에 인가되어 탄성체(11)가 높은 강성을 가지게 되면(상대적으로 딱딱해지게 되면) 자기장이 인가되기 전과 비교하여 사용자가 신체 부위(1)를 굽히기 어려워진다.

또한, EPM 재질의 영구자석(10)의 경우에는 MRE와 같은 자성체와 인접하여 배치되는 경우, 제 2 자석(102)의 극성이 변화된 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 도 3(c)의 상태와 같이 전류 인가를 해제한 상태에서도 탄성체(11)의 강성이 도 3(b)와 같이 높은 상태를 유지할 수 있다.(탄성체(11)가 딱딱한 상태를 유지할 수 있다.) 이후, 도 3(d)의 상태와 같이 도 3(b)의 단계와 다른 역방향의 전류를 인가하게 되면 제 2 자석(102)의 극성이 도 3(a)의 초기 상태와 같아지고, 탄성체(11)에 인가된 자기장이 해제된다.

도 4(a), (b)에서는 피드백 디바이스(100)를 신체 부위(1)에 착용한 상태에서 신체 부위(1)를 편 상태와 구부린 상태를 각각 도시하고 있다.

한편, 도 4(c),(d)를 참조하면 전류가 영구자석(10)에 미 인가된 경우에는 탄성체(11)에 자기장이 인가되지 않아 사용자가 신체 부위(1)를 굽히기 쉽다. 반면 도 4(e),(f)에 도시된 바와 같이 전류가 영구자석(10)에 인가되는 경우에는 전류가 미 인가된 경우에 비해, 탄성체(11)의 강성이 증가되어 탄성체(11)가 딱딱해지고 사용자가 탄성체(11)를 신체 부위(1)로 눌러 같은 힘을 가해도 상대적으로 탄성체 변형량(d)이 감소한다.

따라서, 전류가 영구자석(10)에 인가될 때와 인가되지 않을 때, 사용자는 손가락을 구부리는 감각을 다르게 느낄 수 있다.

도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 대해 나타낸다. 도 5 및 6에 나타낸 실시예는 도 1 내지 4를 참조로 설명한 실시예와 기본적인 구조 또는 구성은 실질적으로 동일하거나 유사하며, 이와 같이 실질적으로 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하여 표시하고 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피드백 디바이스(200)의 구조를 나타낸 도면이다.

제 2 실시예에 따른 피드백 디바이스(200)의 경우 도 5(a)의 상태에서 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예의 피드백 디바이스(100)와 달리 한 쌍의 영구자석(20)이 좌, 우로 상호 대향되어 배치된다. 이 때, 제 2 실시예에 따른 한 쌍의 영구자석(20)의 경우에도 전류 인가에 따라 극성이 변경되는 점은 제 1 실시예와 동일하다.

한 쌍의 영구자석(20)은 제 1 실시예의 피드백 디바이스(100)와 마찬가지로 자력이 강한 제 1 자석(201), 제 1 자석(201)에 비해 자력이 약한 제 2 자석(202) 및 코일(203)을 각각 포함하고, 코일(203)에 전류 인가시 코일(203)이 자기장을 생성하고 자기장에 의해 제 2 자석(202)의 극성이 변경되게 된다.

좌, 우로 상호 대향되어 배치된 한 쌍의 영구자석(20)의 상단과 하단에는 각각 상부 지지부(22)와 하부 지지부(23)가 배치된다. 일 실시예에 있어서, 한 쌍의 영구 자석(20)은 상부 지지부(22)와 하부 지지부(23) 사이에서 지지된다. 상부 지지부(22)와 하부 지지부(23)는 제 1 실시예의 지지부(12)와 마찬가지로 자성체로 구성될 수 있다.

상부 지지부(22)의 소정 위치, 바람직하게는 신체 부위(1)와 접촉할 수 있는 부분에 탄성체(21)가 구비될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체(21)는 상부 지지부(22)의 수평면상에서 대략 중간 위치에 위치될 수 있다. 또한 상기 탄성체(21)는 제 1 실시예의 탄성체(11)와 마찬가지로 MRE 재질로 형성될 수 있다.

하부 지지부(23)의 소정 위치, 바람직하게는 신체 부위(1)와 접촉할 수 있는 부분에 탄성체(21)가 구비될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 탄성체(21)는 하부 지지부(23) 수평면상에서 대략 중간 위치에 위치될 수 있다. 또한 상기 탄성체(21)는 제 1 실시예의 탄성체(11)와 마찬가지로 MRE 재질로 형성될 수 있다.

따라서, 탄성체(21)는 상부 지지부(22) 및 하부 지지부(23)의 중간 위치에 각각 삽입되도록 한 쌍으로 배치될 수 있다.

한편, 좌우측에 배치된 한 쌍의 영구자석(20), 상부 지지부(22), 하부 지지부(23), 한 쌍의 탄성체(21)에 의해 형성된 공간에는 신체 부위(1)가 삽입될 수 있는 삽입부(24)가 형성된다. 상기 삽입부(24) 내에서 신체 부위(1)는 상부 지지부(22)와 하부 지지부(23)에 각각 구비되는 탄성체(21)에 접촉될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 영구자석(20), 상부 지지부(22), 하부 지지부(23), 한 쌍의 탄성체(21)는 하우징(25) 내부에 장착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 하우징(25)은 비자성체로 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 피드백 디바이스(200)의 경우 한 쌍의 영구자석(20) 중 어느 하나에 구비된 코일(203)에 전류 공급부(26)를 통해 전류를 인가해주면, 제 2 자석(202)의 극성이 변경되어 한 쌍의 영구자석(20)으로부터 한 쌍의 상부 지지부(22) 및 한 쌍의 하부 지지부(23)를 통해 한 쌍의 탄성체(21)에 각각 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 한 쌍의 탄성체(21)의 강성이 변하게 된다.

따라서, 도 5(b)의 상태와 같이 한 쌍의 탄성체(21)의 강성을 모두 증가시킬 수 있어 삽입된 신체 부위(1)의 위, 아래 모두 감각을 줄 수 있고, 더 즉각적인 피드백이 가능하다.

한편, 도 5에서는 좌측의 영구자석(20)에 연결된 전류 공급부(26)만이 도시되어 있으나, 우측의 영구자석(20)에도 별도의 전류 공급부가 구비될 수 있음은 당연하다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 피드백 디바이스(300)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 6(a)에 나타낸 바와 같이 제 3 실시예에 따른 피드백 디바이스(300)는 상, 하로 대향되게 한 쌍의 영구자석(30)이 배치된다. 상기 한 쌍의 영구자석(30)은 제 1, 2 실시예의 피드백 디바이스(100, 200)와 마찬가지로 전류 인가에 따라 극성이 변경되는 점은 제 1, 2 실시예와 동일하다.

한 쌍의 영구자석(30)은 제 1, 2 실시예의 피드백 디바이스(100, 200)와 마찬가지로 자력이 강한 제 1 자석(301), 제 1 자석(301)에 비해 자력이 약한 제 2 자석(302) 및 코일(303)을 각각 포함하고, 코일(303)에 전류 인가시 코일(303)이 자기장을 생성하고 자기장에 의해 제 2 자석(302)의 극성이 변경되게 된다.

상, 하로 대향되게 배치된 한 쌍의 영구자석(30)의 양측에는 한 쌍의 영구자석(30)을 각각 좌, 우에서 각각 지지하는 한 쌍의 상부 지지부(33)와 한 쌍의 하부 지지부(34)가 각각 배치된다.

한 쌍의 상부 지지부(33)와 한 쌍의 하부 지지부(34)의 사이, 상세하게는 한 쌍의 상부 지지부(33)의 하단 및 한 쌍의 하부 지지부(34)의 상단에는 각각 상부 탄성체(31)와 하부 탄성체(32)가 배치된다. 상기 상부 탄성체(31)와 하부 탄성체(32)는 자기장에 의해 강성이 변하는 MRE 재질일 수 있다.

한편, 제 3 실시예의 피드백 디바이스(300)에서는 상부 탄성체(31)와 하부 탄성체(32)에 의해 형성된 공간에 신체 부위(1)가 삽입되도록 하는 삽입부(35)가 형성되며, 상기한 쌍의 영구자석(30), 한 쌍의 상부 지지부(33), 한 쌍의 하부 지지부(34), 상부 탄성체(31) 및 하부 탄성체(32)는 비 자성체의 하우징(36) 내부에 장착된다.

이 때, 상기 한 쌍의 영구자석(30) 중 어느 하나 또는 전부에 전류가 인가될 수 있다. 예를 들어 도 6(b)에 도시된 상태와 같이 하측에 배치된 영구자석에만 전류가 인가될 수도 있고, 도 6(c)와 같이 상측에 배치된 영구자석에만 전류가 인가될 수도 있다. 또는 도 6(d)에 도시된 상태와 같이 한 쌍의 영구자석(30) 전부에 전류가 인가될 수도 있다. 이 때, 상측에 배치된 영구자석에는 상부 전류 공급부(37)로부터 전류가 인가되고 하측에 배치된 영구자석에는 하부 전류 공급부(38)로부터 전류가 인가된다.

한편, 상부 전류 공급부(37) 또는 하부 전류 공급부(38)로부터의 전류의 인가에 따라 제 2 자석(302)의 극성이 변경되면 한 쌍의 영구자석(30)(상세하게는, 상측 영구자석 또는 하측 영구자석)으로부터 한 쌍의 상부 지지부(33) 또는 상기 한 쌍의 하부 지지부(34)를 통해 상부 탄성체(31) 또는 하부 탄성체(32)에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상부 탄성체(31) 또는 상기 하부 탄성체(32)의 강성이 변하게 된다.

이 때, 도 6(d)에 도시된 상태와 같이 한 쌍의 영구자석(30) 전부에 상부 전류 공급부(37) 및 하부 전류공급부(38)로부터 전류가 인가될 수 있으며, 이에 따라 상부 탄성체(31) 및 하부 탄성체(32) 전부 강성이 변화될 수 있다.

이 경우 사용자는 상부 전류 공급부(37) 또는 하부 전류공급부(38) 중 어느 하나에서만 전류가 인가되는 도 6(b),(c)의 경우와 달리, 삽입부(35)에 삽입된 신체 부위(1)를 굽히는 것이 상대적으로 더 어려워질 수 있다.

따라서, 도 6에 나타난 피드백 디바이스(300)의 경우, 획득하고자 하는 손가락 관절 피드백의 정도에 따라 선택적으로 한 쌍의 영구자석(30) 중 어느 하나 또는 전부에 전류를 인가하여 상부 탄성체(31) 또는 하부 탄성체(32) 중 어느 하나 또는 전부의 강성을 변화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 단순한 구조로 손가락에 가해지는 탄성체의 강성 변화에 따른 피드백을 얻을 수 있으며, 도 5 및 6에 나타낸 실시예와 같이 피드백 디바이스의 구조의 변경이 용이하여 사용자의 선택에 따라 다양한 피드백 획득이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200, 300 : 피드백 디바이스
1: 신체 부위
10, 20, 30 : 영구자석
101, 201, 301 : 제 1 자석
102, 202, 302 : 제 2 자석
103, 203, 303 : 코일
11, 21 : 탄성체
31 : 상부 탄성체
32 : 하부 탄성체
12 : 지지부
22, 33 : 상부 지지부
23, 34 : 하부 지지부
13, 24, 35 : 삽입부
14, 25, 36 : 하우징
15, 26 : 전류 공급부
37 : 상부 전류 공급부
38 : 하부 전류 공급부
d : 탄성체 변형량

Claims

전류 인가에 따라 극성이 변경되는 영구자석;
상기 영구자석의 양측에 배치되어 상기 영구자석을 좌, 우에서 지지하는 지지부;
상기 지지부의 상단 또는 하단에 배치되고 자기장에 의해 강성이 변하는 탄성체; 및
상기 영구자석, 상기 지지부 및 상기 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 2항에 있어서,
상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 영구자석으로부터 상기 지지부를 통해 상기 탄성체에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 영구자석, 상기 지지부 및 상기 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
전류 인가에 따라 극성이 변경되고 상호 대향되어 배치되는 한 쌍의 영구자석;
상기 한 쌍의 영구자석의 상단과 하단에 각각 배치되는 상부 지지부와 하부 지지부;
상기 상부 지지부 및 상기 하부 지지부의 중간 위치에 각각 삽입되고 자기장에 의해 강성이 변하는 한 쌍의 탄성체; 및
상기 한 쌍의 영구자석, 상기 상부 지지부, 상기 하부 지지부 및 상기 한 쌍의 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 6항에 있어서,
상기 한 쌍의 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 각각 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 7항에 있어서,
상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 한 쌍의 영구자석으로부터 상기 상부 지지부 및 상기 하부 지지부를 통해 상기 한 쌍의 탄성체에 각각 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 한 쌍의 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 6항에 있어서,
상기 한 쌍의 영구자석, 상기 상부 지지부, 상기 하부 지지부 및 상기 한 쌍의 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 6항에 있어서,
상기 상부 지지부 및 상기 하부 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
전류 인가에 따라 극성이 변경되고 상, 하로 대향되어 배치되는 한 쌍의 영구자석;
상기 한 쌍의 영구자석의 양측에 각각 배치되어 상기 한 쌍의 영구자석을 좌, 우에서 각각 지지하는 한 쌍의 상부 지지부와 한 쌍의 하부 지지부;
상기 한 쌍의 상부 지지부의 하단 및 상기 한 쌍의 하부 지지부의 상단에 각각 배치되고 자기장에 의해 강성이 변하는 상부 탄성체와 하부 탄성체; 및
상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체에 의해 형성된 공간에 신체 부위가 삽입되도록 하는 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 11항에 있어서,
상기 한 쌍의 영구자석은 자력이 강한 제 1 자석, 상기 제 1 자석에 비해 자력이 약한 제 2 자석 및 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류 인가시 상기 코일은 자기장을 생성하고 자기장에 의해 상기 제 2 자석의 극성이 변경되는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 12항에 있어서,
상기 제 2 자석의 극성이 변경되면 상기 한 쌍의 영구자석으로부터 상기 한 쌍의 상부 지지부 또는 상기 한 쌍의 하부 지지부를 통해 상기 상부 탄성체 또는 상기 하부 탄성체에 자기장이 전달되고, 전달된 자기장의 세기에 따라 상기 상부 탄성체 또는 상기 하부 탄성체의 강성이 변하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 11항에 있어서,
상기 한 쌍의 영구자석, 상기 한 쌍의 상부 지지부, 상기 한 쌍의 하부 지지부, 상기 상부 탄성체 및 상기 하부 탄성체가 내부에 장착되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 11항에 있어서,
상기 한 쌍의 상부 지지부 및 상기 한 쌍의 하부 지지부는 자성체이고, 상기 하우징은 비자성체인 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 11항에 있어서,
상기 한 쌍의 영구자석 중 어느 하나 또는 전부에 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
제 16항에 있어서,
상기 전류의 인가에 따라 상기 상부 탄성체와 상기 하부 탄성체 중 어느 하나 또는 전부의 강성이 변하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.