KR20210080120A - A haptic wheel with passive type rotary actuator based mr fluids - Google Patents

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KR20210080120A
KR20210080120A KR1020190172536A KR20190172536A KR20210080120A KR 20210080120 A KR20210080120 A KR 20210080120A KR 1020190172536 A KR1020190172536 A KR 1020190172536A KR 20190172536 A KR20190172536 A KR 20190172536A KR 20210080120 A KR20210080120 A KR 20210080120A
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Abstract

The present invention relates to a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive-type rotary actuator. The present invention includes: a wheel which transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input; an encoder which is fastened to one end of the wheel and senses the rotation value according to the rotation input of the wheel; an MR fluid-based manual type rotation actuator which is coupled to the other end of the wheel, creates a sense of force against the rotation input transmitted through the wheel, and transmits the generated force to the wheel; and a PCB plate which controls the operation of the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator so that the user can feel the repulsion to the rotation input through the wheel, thereby creating and providing the sense of repulsion to the rotation input of the wheel in various ways.

Description

자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠{A HAPTIC WHEEL WITH PASSIVE TYPE ROTARY ACTUATOR BASED MR FLUIDS}A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotary actuator {A HAPTIC WHEEL WITH PASSIVE TYPE ROTARY ACTUATOR BASED MR FLUIDS}

본 발명은 햅틱 휠에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기존의 마우스나 기타 입력장치에서 사용되고 있는 휠 인터페이스에 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 결합하고, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 프로그램 실행에 따른 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic wheel, and more specifically, by combining a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator with a wheel interface used in an existing mouse or other input device, and variously generating a sense of resistance to rotation input of the wheel Thus, it relates to a haptic wheel using a magneto-rheological fluid-based passive type rotation actuator that can provide a user with a strong sense of the viscosity of the target application object or the texture of the floor according to the execution of the program.

기존의 컴퓨터 기술은 인간과 컴퓨터가 정보를 주고받는데 시청각 정보가 주로 이용되었다. 그러나 사용자가 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되고, 이를 충족시키기 위해 개발된 기술이 촉감과 힘까지 전달하는 햅틱 기술이다. 이러한 햅틱스(haptics)는 촉각을 통하여 사용자에게 정보를 전달하기 위한 연구 분야의 하나이다. 대부분의 정보 전달은 시각 또는 청각을 통하여 주로 이루어졌으나 컴퓨터 인터페이스 혹은 가상 환경의 발전에 따라 또 다른 감각 정보에 대한 사용자의 니즈 증대로 인하여 햅틱스에 대한 연구가 급속히 이루어지고 있다.In the existing computer technology, audiovisual information was mainly used for exchanging information between humans and computers. However, users want more specific and realistic information through virtual reality, and the technology developed to satisfy this is a haptic technology that delivers tactile and power. Haptics is one of the research fields for delivering information to a user through tactile sense. Most information is transmitted through sight or hearing, but research on haptics is rapidly being conducted due to an increase in users' needs for other sensory information according to the development of a computer interface or virtual environment.

통상적인 햅틱을 제공하는 전자 디바이스에서는 진동 모터를 이용하여 전자 디바이스에서 발생하는 시청각 정보와 함께 진동 모터를 구동시켜 진동을 전달하게 된다. 이러한 햅틱 기술은 게임 시뮬레이터, 의료 시뮬레이터, 항공기 시뮬레이터, 차량 시뮬레이터 등의 여러 분야에 폭넓게 응용될 수 있다.In an electronic device providing conventional haptics, the vibration is transmitted by driving the vibration motor together with audiovisual information generated in the electronic device using a vibration motor. Such haptic technology can be widely applied to various fields such as game simulators, medical simulators, aircraft simulators, and vehicle simulators.

최근에는 디지털 기기에도 햅틱 기술을 도입하여 적용시키기 위한 노력을 하고 있다. 이와 같은 디지털 기기에는 스마트폰, 휴대폰, PDA, PMP, 디지털 카메라, 휴대용 게임기, MP3 플레이어 및 스마트TV 등과 같이 편리성이 강조된 기기들이 있다. 이러한 디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)들이 개발되고 있다.Recently, efforts are being made to introduce and apply haptic technology to digital devices. Such digital devices include devices in which convenience is emphasized, such as smart phones, mobile phones, PDAs, PMPs, digital cameras, portable game consoles, MP3 players, and smart TVs. Various wearable devices are being developed in accordance with the trend of weight reduction and miniaturization of these digital devices.

현재 사용되고 있는 웨어러블 디바이스의 일종인 스마트글라스 또는 헤드 마운티드 디스플레이는 사용자가 머리에 착용하여 멀티미디어 콘텐츠 등을 제공받을 수 있는 디바이스를 의미한다. 여기서 스마트글라스 또는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 사용자의 신체에 착용되어 사용자가 이동함에 따라서 다양한 환경에서 사용자에게 영상을 제공할 수 있으며, 가상현실(Virtual Reality) 기반의 서비스가 가능하게 된다.A smart glass or head mounted display, which is a type of wearable device currently used, refers to a device that can be worn on the user's head to receive multimedia content. Here, smart glasses or a head mounted display (HMD) may be worn on the user's body to provide images to the user in various environments as the user moves, and a virtual reality-based service becomes possible.

즉, 기존의 마우스나 기타 입력장치에서 사용되고 있는 휠 인터페이스 기반의 컨트롤러는, 프로그램 실행에 따라 제공되는 영상을 보면서 프로그램 실행의 진행을 조작하는데 사용되고 있으나, 이러한 기존의 마우스나 휠 인터페이스 기반의 컨트롤러는 프로그램 실행을 사용자가 조작할 수 있도록 하는 기능에만 한정되어 사용되고 있으며, 프로그램 실행에 따른 단순하고 고정된 형태의 진동의 햅틱 만을 단순 제공하는 것으로 보다 사실적인 다양한 역감을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 데에는 한계가 따르는 있었다. 대한민국 등록특허공보 제10-1878588호가 선행기술 문헌으로 개시되고 있다.That is, the wheel interface-based controller used in the existing mouse or other input device is used to manipulate the progress of the program execution while viewing the image provided according to the program execution. It is used only for the function that allows the user to manipulate the execution, and there is a limit to allowing the user to feel a more realistic variety of force by simply providing only the haptic of vibration in a simple and fixed form according to the execution of the program. there was. Republic of Korea Patent Publication No. 10-1878588 is disclosed as a prior art document.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 회전 입력을 전달하고, 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 휠과, 휠의 일단에 체결되며, 휠의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 엔코더와, 휠의 타단과 체결되며, 휠을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 휠에 생성된 역감을 전달하는 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터와, 사용자가 상기 휠을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구동을 제어하는 PCB 플레이트를 포함하여 구성함으로써, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 제공하되, 실행되는 프로그램의 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 휠을 통해 사용자가 현실감 있게 느낄 수 있도록 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, and a wheel that transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input, is fastened to one end of the wheel, and An encoder that senses the rotation value according to the rotation input, is coupled to the other end of the wheel, creates a sense of resistance to the rotation input transmitted through the wheel, and is based on MR fluid that transmits the generated force to the wheel. By comprising a manual type rotation actuator and a PCB plate that controls the driving of the magneto-rheological fluid-based manual type rotation actuator so that the user can feel the resistance to rotation input through the wheel, the reverse of the rotation input of the wheel A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator that generates and provides various senses, but allows the user to realistically feel the force such as the viscosity of the target application object of the running program or the texture of the floor through the wheel Its purpose is to provide

또한, 본 발명은, 마우스나 기타 입력장치에서 사용되고 있는 휠 인터페이스의 컨트롤러에 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 결합하고, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 프로그램 실행에 따른 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 사용자에게 제공할 수 있도록 함으로써, 프로그램 실행의 상황별 타겟 애플리케이션의 오브젝트의 점성이나 바닥별 재질감의 다양한 역감을 효과적으로 제공함은 물론, 그에 따른 프로그램 실행의 상황별 역감을 다양하게 체험하고 느낄 수 있도록 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention combines a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator with a controller of a wheel interface used in a mouse or other input device, and variously creates a sense of repulsion to the rotation input of the wheel to target application according to program execution. By making it possible to provide the user with a sense of the object's viscosity or the texture of the floor, it effectively provides various forces of the viscosity of the object of the target application or the texture of the floor for each situation of program execution, as well as the corresponding situation of program execution. Another object of the present invention is to provide a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive-type rotary actuator that allows various experiences and feelings of the force.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠은,A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator according to a feature of the present invention for achieving the above object,

자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠로서,A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator,

사용자의 회전 입력을 전달하고, 상기 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 휠;a wheel that transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input;

상기 휠의 일단에 체결되며, 상기 휠의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 엔코더;an encoder coupled to one end of the wheel and sensing a rotation value according to a rotation input of the wheel;

상기 휠의 타단과 체결되며, 상기 휠을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 상기 휠에 생성된 역감을 전달하는 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터; 및a MR fluid-based manual type rotation actuator coupled to the other end of the wheel, generating a sense of resistance to a rotation input transmitted through the wheel, and transmitting the generated force to the wheel; and

사용자가 상기 휠을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구동을 제어하는 PCB 플레이트를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.It is characterized in that it includes a PCB plate for controlling the driving of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator so that the user can feel a sense of resistance to rotation input through the wheel.

바람직하게는, 상기 햅틱 휠은,Preferably, the haptic wheel comprises:

사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 상기 휠이 일부 노출되는 형태의 마우스, 게임 컨트롤러, VR 컨트롤러, 모션 컨트롤러를 포함하는 입력장치에 적용될 수 있다.It may be applied to an input device including a mouse, a game controller, a VR controller, and a motion controller in which the wheel is partially exposed so that a sense of force corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand.

바람직하게는, 상기 휠은,Preferably, the wheel comprises:

사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 상기 휠의 일부가 노출되어 회전하되, 일단으로 상기 엔코더에 삽입 결합되는 휠 축을 형성하고, 타단으로 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 축이 결합되는 축 공을 형성하는 구조로 구성될 수 있다.A part of the wheel is exposed and rotated so that a sense of force corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand, and one end of the wheel shaft is inserted and coupled to the encoder, and the other end is the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator. It may be configured in a structure to form a shaft ball to which the shaft of the shaft is coupled.

바람직하게는, 상기 수동 타입 회전 액추에이터는,Preferably, the manual type rotary actuator comprises:

상부 개방의 원통형 하우징;Cylindrical housing with top opening;

상기 상부 개방의 원통형 하우징의 내부에 삽입 체결되며, 자기유변유체의 점성 변화를 위한 자기장을 생성하기 위한 솔레노이드 코일;a solenoid coil inserted and fastened to the inside of the upper open cylindrical housing and configured to generate a magnetic field for changing the viscosity of the magnetorheological fluid;

내부에 자기유변유체가 채워지며, 상기 솔레노이드 코일이 삽입 체결된 상기 상부 개방의 원통형 하우징의 내부에 삽입 체결되는 MR 코어부; 및an MR core part filled with a magnetorheological fluid therein, and inserted and fastened to the inside of the upper open cylindrical housing to which the solenoid coil is inserted and fastened; and

상기 MR 코어부의 상부를 통해 상기 상부 개방의 원통형 하우징과 체결되는 커버를 포함하여 구성할 수 있다.It may be configured to include a cover coupled to the upper open cylindrical housing through the upper portion of the MR core.

더욱 바람직하게는, 상기 상부 개방의 원통형 하우징 및 커버는,More preferably, the upper open cylindrical housing and cover,

상기 솔레노이드 코일에서 생성되는 자기장을 차폐할 수 있다.A magnetic field generated by the solenoid coil may be shielded.

더욱 바람직하게는, 상기 MR 코어부는,More preferably, the MR core part,

샤프트와 2쌍의 스러스트 베어링 및 베어링 하우징의 구조로 구성되고, 상기 2쌍의 스러스트 베어링 각각에는 자기유변유체가 채워질 수 있다.It is composed of a shaft, two pairs of thrust bearings, and a bearing housing, and each of the two pairs of thrust bearings may be filled with a magnetorheological fluid.

더욱 더 바람직하게는, 상기 수동 타입 회전 액추에이터는,Even more preferably, the manual type rotary actuator comprises:

상기 PCB 플레이트의 구동 제어 하에, 상기 휠의 회전 입력에 대한 역감을 생성하되, 실행되는 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감을 역감으로 사용자가 느낄 수 있도록 상기 휠을 통해 전달할 수 있다.Under the driving control of the PCB plate, a sense of resistance to the rotation input of the wheel may be generated, but the viscosity of the executed target application object or the texture of the floor may be transmitted through the wheel so that the user can feel it as a force.

더더욱 바람직하게는, 상기 PCB 플레이트는,Even more preferably, the PCB plate comprises:

상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구동 제어를 통해 회전 입력에 따른 역감이 상기 휠을 통해 사용자에게 전달되도록 하되, 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터로 인가되는 자기장 세기의 조절을 통해 생성되는 회전 역감이 상기 휠에 제공되도록 구동 제어할 수 있다.Through the driving control of the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator, a sense of force according to the rotation input is transmitted to the user through the wheel, but through the adjustment of the magnetic field strength applied to the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator The driving control may be performed so that the generated rotational force is provided to the wheel.

본 발명에서 제안하고 있는 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠에 따르면, 사용자의 회전 입력을 전달하고, 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 휠과, 휠의 일단에 체결되며, 휠의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 엔코더와, 휠의 타단과 체결되며, 휠을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 휠에 생성된 역감을 전달하는 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터와, 사용자가 상기 휠을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구동을 제어하는 PCB 플레이트를 포함하여 구성함으로써, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 제공하되, 실행되는 프로그램의 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 휠을 통해 사용자가 현실감 있게 느낄 수 있도록 할 수 있다.According to the haptic wheel using the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator proposed in the present invention, a wheel that transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input, is fastened to one end of the wheel, and the wheel An encoder that senses the rotation value according to the rotation input of the MR fluid, which is coupled to the other end of the wheel, creates a sense of resistance to the rotation input transmitted through the wheel, and transmits the generated force to the wheel. of a manual type rotation actuator, and a PCB plate that controls the driving of the magneto-rheological fluid-based manual type rotation actuator so that the user can feel the resistance to rotation input through the wheel. Although a variety of forces are generated and provided, the user can realistically feel the force such as the viscosity of the target application object of the executed program or the texture of the floor through the wheel.

또한, 본 발명의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠에 따르면, 마우스나 기타 입력장치에서 사용되고 있는 휠 인터페이스의 컨트롤러에 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 결합하고, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 프로그램 실행에 따른 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 사용자에게 제공할 수 있도록 함으로써, 프로그램 실행의 상황별 타겟 애플리케이션의 오브젝트의 점성이나 바닥별 재질감의 다양한 역감을 효과적으로 제공함은 물론, 그에 따른 프로그램 실행의 상황별 역감을 다양하게 체험하고 느낄 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the haptic wheel using the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator of the present invention, the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator is combined with the controller of the wheel interface used in a mouse or other input device, and the rotation of the wheel By creating various senses of input and providing the user with a sense of force such as the viscosity of the target application object or the texture of the floor according to the execution of the program, the viscosity of the object of the target application or the texture of the floor by the situation of the program execution It is possible to not only effectively provide a variety of forces, but also to experience and feel the force in various situations of program execution accordingly.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 분해시시도 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 결합 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 단면 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체의 3가지 동작모드를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체의 구동 원리를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 마그네틱 플럭스 패스 시뮬레이션을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 역감 구현의 제어 구성을 도시한 도면.1 is a view showing the configuration of a haptic wheel using a passive type rotation actuator based on a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention as a functional block.
2 is a diagram illustrating an exploded view configuration of a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a coupling configuration of a haptic wheel using a passive type rotation actuator based on a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a magnetorheological fluid-based passive-type rotational actuator of a haptic wheel using a magnetorheological-fluid-based passive-type rotational actuator according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator of a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a magnetorheological fluid of a haptic wheel using a magneto-rheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing three operation modes of the magnetorheological fluid of a haptic wheel using a magneto-rheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a driving principle of a magnetorheological fluid of a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a magnetic flux path simulation of a magnetorheological fluid-based passive-type rotational actuator of a haptic wheel using a magnetorheological-fluid-based passive-type rotational actuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a control configuration of implementing a sense of force in a haptic wheel using a magneto-rheological fluid-based passive-type rotation actuator according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' with another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element interposed therebetween. include In addition, "including" a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 분해시시도 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 결합 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 단면 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠(100)은, 휠(110), 엔코더(120), 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130), 및 PCB 플레이트(140)를 포함하여 구성될 수 있다.1 is a diagram showing the configuration of a haptic wheel using a manual type rotation actuator based on a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention as a functional block, and FIG. 2 is a magnetorheological fluid-based structure according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the configuration of an exploded view of the haptic wheel using a manual type rotation actuator, and FIG. 3 is a view showing the coupling configuration of the haptic wheel using a manual type rotation actuator based on a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing the configuration of a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator of a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the present invention It is a diagram showing a cross-sectional configuration of a magnetorheological fluid-based passive-type rotational actuator of a haptic wheel using a magnetorheological-fluid-based passive-type rotational actuator according to an embodiment of the present invention. 1 to 5, the haptic wheel 100 using a magneto-rheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention is a wheel 110, an encoder 120, a magnetorheological fluid. It may be configured to include a fluid-based passive type rotation actuator 130 , and a PCB plate 140 .

휠(110)은, 사용자의 회전 입력을 전달하고, 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 구성이다. 이러한 휠(110)은 사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 휠(110)의 일부가 노출되어 회전하되, 일단으로 후술하게 될 엔코더(120)에 삽입 결합되는 휠 축을 형성하고, 타단으로 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 축이 결합되는 축 공을 형성하는 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 사용자의 회전 입력과 그에 대응하는 역감을 사용자에게 제공하는 휠(110)을 구비하는 햅틱 휠(100)은 사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 휠(110)이 일부 노출되는 형태의 마우스, 게임 컨트롤러, VR 컨트롤러, 모션 컨트롤러를 포함하는 입력장치에 적용될 수 있다.The wheel 110 is configured to transmit a user's rotation input and receive a sense of force corresponding to the rotation input. The wheel 110 is rotated by exposing a part of the wheel 110 so that a sense of force corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand, but forms a wheel shaft that is inserted and coupled to the encoder 120 to be described later. , may be configured to form a shaft ball to which the shaft of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator 130 is coupled to the other end. Here, the haptic wheel 100 having a wheel 110 that provides a user with a rotation input and a feeling corresponding to the rotation input to the user has a part of the wheel 110 so that a sensation corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand. It can be applied to input devices including exposed mouse, game controller, VR controller, and motion controller.

또한, 휠(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자에게 회전 입력에 따른 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감이 효과적으로 전달될 수 있는 요철이 형성될 수 있으며, 플라스틱 소재의 재질로 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 2 and 3 , the wheel 110 may be formed with irregularities that can effectively transmit a sense of force such as the viscosity of the target application object or the texture of the floor according to the rotation input to the user, and the plastic It may be composed of the material of the material.

엔코더(120)는, 휠(110)의 일단에 체결되며, 휠(110)의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 구성이다. 이러한 엔코더(120)는 휠(110)의 회전되는 회전값을 센싱하여 제어부로 기능하는 PCB 플레이트(140)로 출력할 수 있다. 이러한 엔코더(120)는 사용자가 느끼는 역감에 대한 휠(110)의 회전값을 센싱하여 PCB 플레이트(140)로 출력하게 되고, PCB 플레이트(140)에서는 엔코더(120)에서 센싱되는 회전값에 기초하여 휠(110)에 전달할 다양한 역감이 생성될 수 있도록 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 구동을 제어하게 된다.The encoder 120 is coupled to one end of the wheel 110 and is configured to sense a rotation value according to a rotation input of the wheel 110 . The encoder 120 may sense the rotation value of the wheel 110 and output it to the PCB plate 140 functioning as a control unit. The encoder 120 senses the rotation value of the wheel 110 with respect to the user's sense of force and outputs it to the PCB plate 140 , and in the PCB plate 140 , based on the rotation value sensed by the encoder 120 , The driving of the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator 130 is controlled so that various senses of force to be transmitted to the wheel 110 can be generated.

자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)는, 휠(110)의 타단과 체결되며, 휠(110)을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 휠(110)에 생성된 역감을 전달하는 구성이다. 이러한 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)는 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 상부 개방의 원통형 하우징(131)과, 상부 개방의 원통형 하우징(131)의 내부에 삽입 체결되며, 자기유변유체의 점성 변화를 위한 자기장을 생성하기 위한 솔레노이드 코일(132)과, 내부에 자기유변유체가 채워지며, 솔레노이드 코일(132)이 삽입 체결된 상부 개방의 원통형 하우징(131)의 내부에 삽입 체결되는 MR 코어부(133)와, MR 코어부(133)의 상부를 통해 상부 개방의 원통형 하우징(131)과 체결되는 커버(134)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 상부 개방의 원통형 하우징(131) 및 커버(134)는 솔레노이드 코일(132)에서 생성되는 자기장을 차폐하도록 기능할 수 있다.The magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator 130 is coupled to the other end of the wheel 110 , generates a sense of resistance to the rotation input transmitted through the wheel 110 , and senses the force generated in the wheel 110 . It is a structure that transmits As shown in Figs. 4 and 5, respectively, the MR fluid-based passive type rotation actuator 130 has an upper open cylindrical housing 131 and an upper open cylindrical housing 131 inside. The solenoid coil 132 for generating a magnetic field for changing the viscosity of the magnetorheological fluid, the magnetorheological fluid is filled therein, and the solenoid coil 132 is inserted and fastened to the upper open cylindrical housing 131 ) may be configured to include an MR core part 133 inserted and fastened inside the MR core part 133 and a cover 134 coupled to the upper open cylindrical housing 131 through the upper part of the MR core part 133 . Here, the upper open cylindrical housing 131 and the cover 134 may function to shield the magnetic field generated by the solenoid coil 132 .

또한, MR 코어부(133)는 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 샤프트(135)와 2쌍의 스러스트 베어링(136) 및 베어링 하우징(137)의 구조로 구성되고, 2쌍의 스러스트 베어링(136) 각각에는 자기유변유체가 채워질 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 4 and 5 , the MR core part 133 has a structure of a shaft 135 , two pairs of thrust bearings 136 and a bearing housing 137 , and two pairs of thrust bearings. Each of the bearings 136 may be filled with a magnetorheological fluid.

또한, 수동 타입 회전 액추에이터(130)는 PCB 플레이트(140)의 구동 제어 하에, 휠(110)의 회전 입력에 대한 역감을 생성하되, 실행되는 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감을 역감으로 사용자가 느낄 수 있도록 휠(110)을 통해 전달할 수 있다.In addition, the manual type rotation actuator 130 generates a sense of repulsion to the rotation input of the wheel 110 under the driving control of the PCB plate 140 , but allows the user to reverse the viscosity of the executed target application object or the texture of the floor. It can be transmitted through the wheel 110 so that you can feel it.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체의 3가지 동작모드를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수동 타입 회전 액추에이터(130)에 사용되는 자기유변유체는 실리콘 오일과 미세한 자기 입자들로 구성되어 있으며, 기본 상태에서는 오일에 자기 입자들이 자유롭게 떠다니며 점성의 액체로 존재하게 된다. 이때, 자기유변유체에 자기장이 인가되면 자속선을 따라 자기 입자들이 나열하여 자기 체인을 형성하게 되고, 이에 따라 점성이 변하며 고체로 상태가 변하게 된다. 이러한 자기유변유체의 동작 모드로는 도 7에 도시된 바와 같이, 전단모드, 흐름모드, 압축모드 3가지 동작모드로 작동되고, 이중 압축모드가 일반적으로 가장 큰 힘을 생성하게 된다.6 is a view for explaining the magnetorheological fluid of a haptic wheel using a magneto-rheological fluid-based passive-type rotation actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing three operation modes of the magnetorheological fluid of the haptic wheel using a fluid-based passive type rotation actuator. As shown in FIG. 6, the magnetorheological fluid used in the manual type rotary actuator 130 is composed of silicone oil and fine magnetic particles, and in a basic state, magnetic particles freely float in the oil and exist as a viscous liquid. do. At this time, when a magnetic field is applied to the magnetorheological fluid, magnetic particles are arranged along the magnetic flux line to form a magnetic chain, and accordingly, the viscosity changes and the state changes to a solid state. As an operation mode of such a magnetorheological fluid, as shown in FIG. 7, three operation modes are operated: shear mode, flow mode, and compression mode, and the double compression mode generally generates the greatest force.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체의 구동 원리를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 마그네틱 플럭스 패스 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 MR 코어부(133)는 내부에 자기유변유체가 채워지며, 실제 자기유변유체의 동작모드가 발생하는 핵심 파트로서, 샤프트(135)와 2쌍의 스러스트 베어링(136) 및 베어링 하우징(137)으로 구성되고, 자기유변유체는 스러스트 베어링(136) 사이사이에 채워지는 형태로 구성된다.8 is a diagram illustrating the driving principle of a magnetorheological fluid of a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. It is a diagram illustrating a magnetic flux path simulation of a magnetorheological fluid-based passive-type rotational actuator of a haptic wheel using a fluid-based passive-type rotational actuator. The MR core part 133 of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator 130 is filled with magnetorheological fluid inside, and is a core part in which the operation mode of the magnetorheological fluid occurs, and is a shaft 135 and two pairs. of the thrust bearing 136 and the bearing housing 137 , and the magnetorheological fluid is filled between the thrust bearings 136 .

이러한 MR 코어부(133)는 도 8에 도시된 바와 같이, 샤프트(135)가 회전을 하게 되면 샤프트(135)와 연결된 스러스트 베어링(136)도 회전을 하게 되고, 스러스트 베어링(136) 내부의 쇠구슬 역시 회전을 하게 된다. 즉, 쇠구슬이 회전을 하면서 아래판과 쇠구슬 사이에 채워져 있던 자기유변유체에 압력이 가해지게 되고, 이로 인해 자기유변유체의 압축모드가 발생하게 된다. 또한, 압축에 의해 자기유변유체가 밀려나며 유체의 흐름이 발생하게 되어 흐름모드 역시 발생하게 된다. 위와 같이 압축모드가 발생하기 위해서는 자속선의 방향이 스러스트 베어링(136)과 수직으로 생성되어야 하며, 이를 확인하는 자속선 시뮬레이션 수행이 도 9에 도시되고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과의 자속선은 스러스트 베어링(136)을 수직으로 통과하여 흐르는 것이 확인되었으며, 외부로 누수 되는 자속선 역시 없는 것이 확인되고 있다.As shown in FIG. 8 , in the MR core part 133 , when the shaft 135 rotates, the thrust bearing 136 connected to the shaft 135 also rotates, and the metal inside the thrust bearing 136 is rotated. The marbles also rotate. That is, as the iron beads rotate, pressure is applied to the magnetorheological fluid filled between the lower plate and the iron beads, thereby generating a compression mode of the magnetorheological fluid. In addition, the magnetorheological fluid is pushed by compression and the flow of the fluid is generated, so that the flow mode is also generated. In order for the compression mode to occur as described above, the direction of the magnetic flux line must be generated perpendicular to the thrust bearing 136 , and the magnetic flux line simulation to confirm this is shown in FIG. 9 . As shown in FIG. 9 , it was confirmed that the magnetic flux lines of the simulation result vertically passed through the thrust bearing 136 , and that there were no magnetic flux lines leaking to the outside.

PCB 플레이트(140)는, 사용자가 휠(110)을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 구동을 제어하는 제어부의 구성이다. 이러한 PCB 플레이트(140)는 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 구동 제어를 통해 회전 입력에 따른 역감이 휠(110)을 통해 사용자에게 전달되도록 하되, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)로 인가되는 자기장 세기의 조절을 통해 생성되는 회전 역감이 휠(110)에 제공되도록 구동 제어할 수 있다. 여기서, PCB 플레이트(140)는 자기유변유체의 특성을 이용하여 자기장의 세기를 제어하고, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 회전 역감을 다양하게 생성하여 전달할 수 있다. 또한, PCB 플레이트(140)는 구현되는 햅틱 휠(100)을 DC/AC 제어에 따라서도 다양한 회전 감각을 생성할 수 있다.The PCB plate 140 is a configuration of a control unit that controls the driving of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator 130 so that the user can feel a sense of resistance to the rotation input through the wheel 110 . This PCB plate 140 is a magnetorheological fluid-based passive-type rotation actuator 130 through the drive control of the rotational input through the drive control so that the user through the wheel 110, but the magnetorheological fluid-based manual type rotation The driving control may be performed so that a sense of rotational force generated through adjustment of the magnetic field strength applied to the actuator 130 is provided to the wheel 110 . Here, the PCB plate 140 can control the strength of the magnetic field by using the properties of the magnetorheological fluid, and can variously generate and transmit the rotational force of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator 130 . Also, the PCB plate 140 may generate various senses of rotation according to DC/AC control of the implemented haptic wheel 100 .

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠의 역감 구현의 제어 구성을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 햅틱 휠(100)은 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 솔레노이드 코일(132)에 인가하는 전압의 세기 및 주파수를 제어하여 다양한 회전 감각을 생성할 수 있다. 도 10은 햅틱 휠(100)에서의 휠(110)의 회전 입력에 대한 역감으로 타겟 애플리케이션 오브젝트의 바닥의 재질감을 역감을 제공하는 것으로, 대리석, 자갈밭, 진흙과 같은 다양한 재질의 역감을 제공할 수 있다.FIG. 10 is a diagram illustrating a control configuration of implementing a sense of force in a haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10 , the haptic wheel 100 according to the present invention controls the intensity and frequency of the voltage applied to the solenoid coil 132 of the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator 130 to control various rotation sensations. can create 10 is a haptic wheel 100 that provides a sense of inversion to the rotation input of the wheel 110 and provides a sense of repulsion to the texture of the floor of the target application object. It is possible to provide a sense of repulsion of various materials such as marble, gravel, and mud. have.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠은, 사용자의 회전 입력을 전달하고, 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 휠과, 휠의 일단에 체결되며, 휠의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 엔코더와, 휠의 타단과 체결되며, 휠을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 휠에 생성된 역감을 전달하는 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터와, 사용자가 상기 휠을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터의 구동을 제어하는 PCB 플레이트를 포함하여 구성함으로써, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 제공하되, 실행되는 프로그램의 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 휠을 통해 사용자가 현실감 있게 느낄 수 있도록 할 수 있으며, 특히, 마우스나 기타 입력장치에서 사용되고 있는 휠 인터페이스의 컨트롤러에 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 결합하고, 휠의 회전 입력에 대한 역감을 다양하게 생성하여 프로그램 실행에 따른 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감 등의 역감을 사용자에게 제공할 수 있도록 함으로써, 프로그램 실행의 상황별 타겟 애플리케이션의 오브젝트의 점성이나 바닥별 재질감의 다양한 역감을 효과적으로 제공함은 물론, 그에 따른 프로그램 실행의 상황별 역감을 다양하게 체험하고 느낄 수 있도록 할 수 있게 된다.As described above, the haptic wheel using the magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator according to an embodiment of the present invention includes a wheel that transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input, and An encoder that is fastened to one end and senses a rotation value according to the rotation input of the wheel, and the other end of the wheel, generates a sense of resistance to the rotation input transmitted through the wheel, and transmits the force generated to the wheel. By comprising a fluid (MR fluid)-based manual type rotation actuator, and a PCB plate that controls the driving of the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator so that the user can feel the force against the rotation input through the wheel, Although it is possible to create and provide various senses of the rotation input of the wheel, the user can realistically feel the force such as the viscosity of the target application object of the running program or the texture of the floor through the wheel. By combining the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator with the wheel interface controller used in other input devices, and creating various repulsive feelings for the rotation input of the wheel, the viscosity of the target application object or the texture of the floor according to the execution of the program, etc. By making it possible to provide the user with a sense of the force of the program execution, it effectively provides various forces of the viscosity of the object of the target application or the texture of the floor by each situation of the program execution, as well as variously experiencing and feeling the force of the situation of the execution of the program accordingly. be able to make it

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Various modifications and applications of the present invention described above are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

100: 본 발명의 일실시예에 따른 햅틱 휠
110: 휠
120; 엔코더
130: 자기유변유체 기반의 수동 타입 액추에이터
131: 상부 개방의 원통형 하우징
132: 솔레노이드 코일
133: MR 코어부
134: 커버
135: 샤프트
136: 스러스트 베어링
137: 베어링 하우징
140: PCB 플레이트(제어부)100: Haptic wheel according to an embodiment of the present invention
110: wheel
120; encoder
130: magnetorheological fluid-based passive type actuator
131: top open cylindrical housing
132: solenoid coil
133: MR core part
134: cover
135: shaft
136: thrust bearing
137: bearing housing
140: PCB plate (control unit)

Claims (8)

자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠(100)로서,
사용자의 회전 입력을 전달하고, 상기 회전 입력에 대응하는 역감을 전달받는 휠(110);
상기 휠(110)의 일단에 체결되며, 상기 휠(110)의 회전 입력에 따른 회전 값을 센싱하는 엔코더(120);
상기 휠(110)의 타단과 체결되며, 상기 휠(110)을 통해 전달되는 회전 입력에 대한 역감을 생성하고, 상기 휠(110)에 생성된 역감을 전달하는 자기유변유체(MR fluid) 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130); 및
사용자가 상기 휠(110)을 통해 회전 입력에 대한 역감을 느낄 수 있도록 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 구동을 제어하는 PCB 플레이트(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
As a haptic wheel 100 using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator,
a wheel 110 that transmits a user's rotation input and receives a sense of force corresponding to the rotation input;
an encoder (120) coupled to one end of the wheel (110) and sensing a rotation value according to a rotation input of the wheel (110);
It is coupled with the other end of the wheel 110 , generates a sense of resistance to the rotation input transmitted through the wheel 110 , and transmits the generated force to the wheel 110 based on MR fluid. Manual type rotary actuator 130; and
Magnetic, characterized in that it includes a PCB plate 140 that controls the driving of the magneto-rheological fluid-based passive-type rotation actuator 130 so that the user can feel a sense of resistance to rotation input through the wheel 110 , A haptic wheel using a rheofluid-based, passive-type rotary actuator.
 제1항에 있어서, 상기 햅틱 휠(100)은,
사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 상기 휠(110)이 일부 노출되는 형태의 마우스, 게임 컨트롤러, VR 컨트롤러, 모션 컨트롤러를 포함하는 입력장치에 적용되는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to claim 1, wherein the haptic wheel (100),
Magnetic, characterized in that it is applied to an input device including a mouse, a game controller, a VR controller, and a motion controller of a type in which the wheel 110 is partially exposed so that a sense of force corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand A haptic wheel using a rheofluid-based, passive-type rotary actuator.
 제1항에 있어서, 상기 휠(110)은,
사용자의 손에 회전 입력에 대응하는 역감이 전달될 수 있도록 상기 휠(110)의 일부가 노출되어 회전하되, 일단으로 상기 엔코더(120)에 삽입 결합되는 휠 축을 형성하고, 타단으로 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 축이 결합되는 축 공을 형성하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to claim 1, wherein the wheel 110,
A part of the wheel 110 is exposed and rotated so that a sense of force corresponding to the rotation input can be transmitted to the user's hand, and one end of the wheel shaft is inserted and coupled to the encoder 120, and the other end is the magnetorheological fluid. A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator, characterized in that it is configured to form a shaft ball to which the shaft of the passive type rotation actuator 130 is coupled.
 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수동 타입 회전 액추에이터(130)는,
상부 개방의 원통형 하우징(131);
상기 상부 개방의 원통형 하우징(131)의 내부에 삽입 체결되며, 자기유변유체의 점성 변화를 위한 자기장을 생성하기 위한 솔레노이드 코일(132);
내부에 자기유변유체가 채워지며, 상기 솔레노이드 코일(132)이 삽입 체결된 상기 상부 개방의 원통형 하우징(131)의 내부에 삽입 체결되는 MR 코어부(133); 및
상기 MR 코어부(133)의 상부를 통해 상기 상부 개방의 원통형 하우징(131)과 체결되는 커버(134)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to any one of claims 1 to 3, wherein the manual type rotary actuator (130),
Cylindrical housing 131 of the upper opening;
a solenoid coil 132 inserted and fastened to the inside of the upper open cylindrical housing 131 and generating a magnetic field for changing the viscosity of the magnetorheological fluid;
The magnetorheological fluid is filled therein, and the MR core part 133 is inserted and fastened to the inside of the upper open cylindrical housing 131 to which the solenoid coil 132 is inserted and fastened; and
A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator, characterized in that it comprises a cover 134 coupled to the upper open cylindrical housing 131 through the upper part of the MR core part 133 . .
 제4항에 있어서, 상기 상부 개방의 원통형 하우징(131) 및 커버(134)는,
상기 솔레노이드 코일(132)에서 생성되는 자기장을 차폐하는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to claim 4, wherein the upper open cylindrical housing (131) and cover (134),
A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator, characterized in that it shields the magnetic field generated by the solenoid coil (132).
 제4항에 있어서, 상기 MR 코어부(133)는,
샤프트(135)와 2쌍의 스러스트 베어링(136) 및 베어링 하우징(137)의 구조로 구성되고, 상기 2쌍의 스러스트 베어링(136) 각각에는 자기유변유체가 채워지는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to claim 4, The MR core portion 133,
A magnetorheological fluid comprising a shaft 135, two pairs of thrust bearings 136 and a bearing housing 137, characterized in that each of the two pairs of thrust bearings 136 is filled with a magnetorheological fluid. A haptic wheel using a passive-based rotary actuator.
 제6항에 있어서, 상기 수동 타입 회전 액추에이터(130)는,
상기 PCB 플레이트(140)의 구동 제어 하에, 상기 휠(110)의 회전 입력에 대한 역감을 생성하되, 실행되는 타겟 애플리케이션 오브젝트의 점성이나 바닥의 재질감을 역감으로 사용자가 느낄 수 있도록 상기 휠(110)을 통해 전달하는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.
According to claim 6, The manual type rotary actuator 130,
Under the driving control of the PCB plate 140, the wheel 110 generates a sense of resistance to the rotation input of the wheel 110, but allows the user to feel the viscosity of the executed target application object or the texture of the floor as a negative feeling. A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator, characterized in that it is transmitted through
 제7항에 있어서, 상기 PCB 플레이트(140)는,
상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)의 구동 제어를 통해 회전 입력에 따른 역감이 상기 휠(110)을 통해 사용자에게 전달되도록 하되, 상기 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터(130)로 인가되는 자기장 세기의 조절을 통해 생성되는 회전 역감이 상기 휠(110)에 제공되도록 구동 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기유변유체 기반의 수동 타입 회전 액추에이터를 이용한 햅틱 휠.According to claim 7, wherein the PCB plate 140,
Through the drive control of the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator 130, a sense of force according to the rotation input is transmitted to the user through the wheel 110, but the magnetorheological fluid-based manual type rotation actuator 130 A haptic wheel using a magnetorheological fluid-based passive type rotation actuator, characterized in that the driving control is performed so that a sense of rotational force generated through adjustment of the magnetic field strength applied to is provided to the wheel 110 .
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