KR20210036092A - 햅틱입력장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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KR20210036092A
KR20210036092A KR1020190118101A KR20190118101A KR20210036092A KR 20210036092 A KR20210036092 A KR 20210036092A KR 1020190118101 A KR1020190118101 A KR 1020190118101A KR 20190118101 A KR20190118101 A KR 20190118101A KR 20210036092 A KR20210036092 A KR 20210036092A
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Abstract

본 발명은 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극과 같은 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현하기 위한 햅틱입력장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

Description

햅틱입력장치 및 그 동작 방법{HAPTIC INTERACTION APPARATUS, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극과 같은 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현하기 위한 기술에 관한 것이다.
햅틱 기술은 사람의 5가지 감각 중 촉각과 관련된 기술로 가상의 물체를 조작하는 사람에게 힘이나 진동과 같은 반응을 전달해 실제 조작하는 것과 같은 느낌을 제공하는 기술이다.
이러한 햅틱 기술은 가상 물체의 조작과 포스 피드백(이하, 햅틱 자극)을 전달하기 위해 손가락 일부나 손 전체에 착용하는 하드웨어 장치가 주로 사용된다.
그러나, 이러한 장치들 모두 손가락과 손끝의 움직임에 대한 햅틱 자극만을 고려하고 있기 때문에 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현하는 데 한계가 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극과 같은 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치는, 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉을 검출하는 검출부; 상기 가상 손과 상기 가상 물체와의 접촉에 따라 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성하는 생성부; 및 상기 햅틱 벡터를 기초로 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 생성부는, 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대해서 상기 햅틱 벡터를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부에 따라 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 적어도 하나의 액추에이터는, 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 상기 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 햅틱입력장치는, 착용자의 양 손 간에 햅틱 자극 전달을 위한 인터랙션 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제어부는, 착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 상기 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 상기 인터랙션 액추에이터를 동작시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 햅틱 벡터의 크기는, 상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 속성에 의해 결정되며, 상기 접촉 속성은, 상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 상기 가상 물체의 무게, 및 상기 가상 물체의 물성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치의 동작 방법은, 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉을 검출하는 검출단계; 상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉에 따라 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성하는 생성단계; 및 상기 햅틱 벡터를 기초로 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 생성단계는, 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대해서 상기 햅틱 벡터를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어단계는, 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부에 따라 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 적어도 하나의 액추에이터는, 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 상기 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어단계는, 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어단계는, 착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 상기 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 착용자의 양 손 간에 햅틱 자극 전달을 위해 햅틱입력장치가 더 포함하는 인터랙션 액추에이터를 동작시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 햅틱 벡터의 크기는, 상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 속성에 의해 결정되며, 상기 접촉 속성은, 상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 상기 가상 물체의 무게, 및 상기 가상 물체의 물성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이에, 본 발명의 햅틱입력장치 및 그 동작 방법에서는, 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극을 전달하는 것이 가능해지므로, 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치의 구성을 설명하기 위한 예시도.
도 2 및 도 3 본 발명의 일 실시예에 따른 착용장치의 구성을 설명하기 위한 구성도.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치의 구성을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치를 개략적으로 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치는, 기본적으로 사람의 손 골격 형태를 가지며, 양 손 착용이 가능하도록 좌형 착용장치(10), 및 우형 착용장치(20)를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치는, 좌형 착용장치(10), 및 우형 착용장치(20) 간에는 양손 동작에 따른 햅틱 자극 전달을 매개하기 위한 연결장치(30)를 더 포함하게 된다.
좌형 착용장치(10), 및 우형 착용장치(20) 각각에는 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터가 상호 동일한 구조로 위치하게 된다.
이와 관련하여 도 2 및 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌형 착용장치(10)의 구조를 예시적으로 보여주고 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌형 착용장치(10)는 장치 끝에 착용자의 손가락을 끼울 수 있는 장치(11)가 마련되며, 각 손가락 관절에는 3개의 액추에이터(12, 13, 14)가 위치하며, 손목 관절에는 실제 손목 움직임을 구현하기 위해 2 개의 액추에이터(15, 16)가 위치하게 된다.
이러한 액추에이터(12, 13, 14, 15, 16) 각각은, 햅틱 자극 전달을 위한 고유의 가동 방향(화살표)을 가지며, 이러한 각가동 방향으로의 동작을 통해 손목의 움직임을 앞뒤로 각각 75도와 30도로, 또한 손바닥을 좌우로 30도와 60도로 조작하는 것과 같이 실제 손가락 관절 및 손목 관절을 이용한 대부분의 움직임 구현을 가능하게 한다.
또한, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치(30)의 구조를 예시적으로 보여주고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결장치(30) 또한, 양손 동작에 따른 햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37)가 위치하게 되며, 각 액추에이터(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37)는 고유의 가동 방향(화살표)으로의 동작을 통해서 양손 간의 현실감 있는 햅틱 자극을 구현할 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치는 전술한 구성을 통해 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극과 같은 보다 현실감 있게 구현하는 것을 가능하게 한다.
한편, 종래에는 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 가상 물체의 조작과 포스 피드백을 위해 손가락 일부나 손 전체에 착용하는 하드웨어 장치가 주로 사용된다.
손가락 일부에 착용하는 하드웨어 장치는 촉각 센서를 내장한 기기를 이용하여 손가락의 움직임에 따른 실제 사물의 질감을 느낄 수 있는 기능을 제공하는 장치이다.
또한, 손 전체에 착용하는 하드웨어 장치는 주로 외골격 장갑 형태를 갖고 있으며, 가상 물체와의 상호 작용에 따라 외골격 장치에 탑재된 액추에이터가 손가락의 움직임을 제어하는 방법을 이용해 햅틱 자극을 전달하게 된다.
그러나, 이러한한 장치들 모두 손가락과 손끝의 움직임에 대한 햅틱 자극만을 고려하고 있으며, 이로 인해 손목의 뒤틀림이나 가상의 물체를 들어 올릴 때 발생되는 양손 사이의 햅틱 자극은 구현할 수가 없다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는 전술의 도 1 내지 도 3을 참조한 햅틱입력장치의 구조를 기반으로, 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극을 현실감 있게 구현하고자 하며, 이하에서는 이를 실현하기 위해 햅틱입력장치를 제어하는 제어장치(40)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 블록 구성도를 예시적으로 보여주고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 일 실시예에 따른 제어장치(40)는 가상 물체와의 접촉을 검출하기 위한 검출부(41), 힘 성분에 대한 벡터를 생성하는 생성부(42), 및 액추에이터를 동작시키는 제어부(43)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
이상의 검출부(41), 생성부(42), 및 제어부(43)를 포함하는 제어장치(40)의 전체 구성 내지는 적어도 일부는 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 연산을 제어하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치는, 전술한 구성을 통해서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극을 현실감 있게 구현할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 제어장치(40) 내 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
검출부(41)는 가상 물체와의 접촉을 검출하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 검출부(41)는 혼합 현실 환경에서 햅틱입력장치를 착용한 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉(조작)을 검출하게 된다.
생성부(42)는 힘 성분에 대한 벡터를 생성하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 생성부(42)는 가상 손과 가상 물체와의 접촉이 검출되는 경우, 가상 손과 가상 물체의 접촉지점에서 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성하게 된다.
이때, 생성부(42)는 가상 손과 가상 물체가 이루어진 각 접촉지점에 대해서 햅틱 벡터를 생성하게 되는데, 이처럼 각 접촉지점에 대해 생성되는 힘 벡터는 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대한 것으로 이해될 수 있다.
여기서, 햅틱 벡터의 크기는 예컨대, 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 가상 물체의 무게, 및 가상 물체의 물성 등을 포함하는 접촉 속성을 고려한 다양한 방식을 통해 결정될 수 있다.
제어부(43)는 액추에이터를 동작시키는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 제어부(43)는 가상 손과 상기 가상 물체와의 접촉에 대해 생성되는 햅틱 벡터를 이용하여 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키게 된다.
이때, 제어부(43)는 햅틱 자극 전달을 위한 각 액추에이터의 가동 방향과 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부를 확인하게 되며, 확인 결과 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 일치되는 적어도 일부의 액추에이터를 선별하여 동작시키게 된다.
예를 들어, 착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 양 손 간 햅틱 자극 전달을 위한 연결장치(30) 내 액추에이터인 인터랙션 액츄에이터를 동작시킬 수 있는 것이다.
여기서, 액추에이터의 가동 방향과 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부는, 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도(예: 85도) 이내로 일치되는지에 따라 확인될 수 있다.
즉, 제어부(43)는 각 액추에이터의 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도(예: 85도) 이내로 일치되는지 여부를 확인하고, 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치되는 것으로 확인되는 적어도 일부의 액추에이터를 동작시키고 있는 것이다.
또한, 제어부(43)는 햅틱 자극을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 정도를 기준으로 햅틱 자극의 세기를 결정할 수 있다.
즉, 제어부(43)는 햅틱 자극을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 해당 액추에이터에 대해서 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달하도록 제어할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치를 제어하기 위한 제어장치(40)의 구성에 따르면, 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극을 전달하는 것이 가능해지므로, 혼합 현실 환경에서 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현할 수 있다.
이하에서는, 도 5을 참조하여 햅틱입력장치의 제어 방법에 대한 설명을 이어 가기로 한다.
먼저, 검출부(41)는 혼합 현실 환경에서 햅틱입력장치를 착용한 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉(조작)을 검출한다(S10).
이어서, 생성부(42)는 가상 손과 가상 물체와의 접촉이 검출되는 경우, 가상 손과 가상 물체의 접촉지점에서 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성한다(S20).
이때, 생성부(42)는 가상 손과 가상 물체가 이루어진 각 접촉지점에 대해서 햅틱 벡터를 생성하게 되는데, 이처럼 각 접촉지점에 대해 생성되는 힘 벡터는 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대한 것으로 이해될 수 있다.
여기서, 햅틱 벡터의 크기는 예컨대, 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 가상 물체의 무게, 및 가상 물체의 물성 등을 포함하는 접촉 속성을 고려한 다양한 방식을 통해 결정될 수 있다.
이후, 제어부(43)는 가상 손과 상기 가상 물체와의 접촉에 대해 생성되는 햅틱 벡터를 이용하여 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시킨다(S30-S60).
이때, 제어부(43)는 햅틱 자극 전달을 위한 각 액추에이터의 가동 방향과 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부를 확인하게 되며, 확인 결과 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 일치되는 적어도 일부의 액추에이터를 선별하여 동작시키게 된다.
예를 들어, 착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 양 손 간 햅틱 자극 전달을 위한 연결장치(30) 내 액추에이터인 인터랙션 액츄에이터를 동작시킬 수 있는 것이다.
여기서, 액추에이터의 가동 방향과 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부는, 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도(예: 85도) 이내로 일치되는지에 따라 확인될 수 있다.
즉, 제어부(43)는 각 액추에이터의 햅틱 자극을 위한 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도(예: 85도) 이내로 일치되는지 여부를 확인하고, 가동 방향이 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치되는 것으로 확인되는 적어도 일부의 액추에이터를 동작시키고 있는 것이다.
또한, 제어부(43)는 햅틱 자극을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 정도를 기준으로 햅틱 자극의 세기를 결정할 수 있다.
즉, 제어부(43)는 햅틱 자극을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 해당 액추에이터에 대해서 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달하도록 제어할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱입력장치의 제어 방법에 따르면, 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극을 전달하는 것이 가능해지므로, 혼합 현실 환경에서 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현할 수 있다.
한편, 여기에 제시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 햅틱입력장치 및 그 동작 방법에 따르면, 혼합 현실 환경에서 가상 물체의 접촉(조작) 시 손목의 뒤틀림에 대한 햅틱 자극과 가상의 물체를 양 손으로 들어 올릴 때 발생되는 양 손 간의 햅틱 자극과 같은 보다 현실감 있는 햅틱 자극을 구현할 수 있다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
10: 좌형 착용장치
20: 우형 착용장치
30: 연결장치
40: 제어장치
41: 검출부 42: 생성부
43: 제어부

Claims (14)

  1. 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉을 검출하는 검출부;
    상기 가상 손과 상기 가상 물체와의 접촉에 따라 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성하는 생성부; 및
    상기 햅틱 벡터를 기초로 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대해서 상기 햅틱 벡터를 생성하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부에 따라 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액추에이터는,
    햅틱 자극을 위한 가동 방향이 상기 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치되는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 햅틱입력장치는,
    착용자의 양 손 간에 햅틱 자극 전달을 위한 인터랙션 액추에이터를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 상기 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 상기 인터랙션 액추에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 햅틱 벡터의 크기는,
    상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 속성에 의해 결정되며,
    상기 접촉 속성은,
    상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 상기 가상 물체의 무게, 및 상기 가상 물체의 물성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  8. 착용자의 양 손 움직임에 의해 시현되는 가상 손과 가상 물체 간의 접촉을 검출하는 검출단계;
    상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉에 따라 상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 힘 성분에 대한 벡터인 햅틱 벡터를 생성하는 생성단계; 및
    상기 햅틱 벡터를 기초로 착용자의 양 손 손가락 관절 및 손목 관절 각각에 햅틱 자극 전달을 위해 위치한 액추에이터 중 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 생성단계는,
    상기 가상 손과 상기 가상 물체의 접촉지점에 발생되는 인력 및 척력 중 적어도 하나의 힘 성분에 대해서 상기 햅틱 벡터를 생성하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 일치 여부에 따라 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액추에이터는,
    햅틱 자극을 위한 가동 방향이 상기 햅틱 벡터의 방향 성분과 설정 각도 이내로 일치되는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치의 동작 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    햅틱 자극 전달을 위한 액추에이터의 가동 방향과 상기 햅틱 벡터의 방향 성분 간의 각도가 일치할수록 햅틱 자극의 세기를 보다 강하게 전달하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치의 동작 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    착용자의 양 손 각각에 해당하는 가상 손과 상기 가상 물체와의 동시 접촉이 검출되는 경우, 착용자의 양 손 간에 햅틱 자극 전달을 위해 햅틱입력장치가 더 포함하는 인터랙션 액추에이터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 햅틱 벡터의 크기는,
    상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 속성에 의해 결정되며,
    상기 접촉 속성은,
    상기 가상 손과 가상 물체와의 접촉 면적, 상기 가상 물체의 무게, 및 상기 가상 물체의 물성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱입력장치의 동작 방법.
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