KR20230019911A

KR20230019911A - 촉각 정보 제공 시스템

Info

Publication number: KR20230019911A
Application number: KR1020230011886A
Authority: KR
Inventors: 김형준; 이종훈; 손기석; 김민호
Original assignee: 주식회사 씨케이머티리얼즈랩
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2023-01-30
Publication date: 2023-02-09
Also published as: KR20190044528A; KR102208810B1; CN111095166A; EP3680752A4; EP3680752A1; US20200241643A1

Abstract

본 발명은 촉각 정보 제공 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 촉각 정보 제공 시스템은, 입력 신호로부터 햅틱 패턴 데이터를 생성하는 스테이션, 및 스테이션으로부터 햅틱 패턴 데이터를 전달받아 햅틱 자극을 발생시켜 사용자에게 전달하는 촉각 기기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

촉각 정보 제공 시스템{TACTILE-INFORMATION SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 촉각 정보 제공 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 스테이션과 촉각 기기를 구비하여, 사용자에게 음악의 리듬, 박자, 비트 등을 체감형 촉각 패턴으로 제공할 수 있는 촉각 정보 제공 시스템에 관한 것이다.

현대 문명에서 정보 전달 방식의 시·청각 의존성은 날로 심화되고 있다. 스마트폰, 스마트 워치와 같은 휴대용 단말기를 사용함에 있어서, 사용자는 단말기의 디스플레이 또는 스피커를 통해 대부분의 정보를 획득하는 것이 일반적이다. 이러한 시·청각을 통한 정보 제공은 개개인이 정보를 수신하는 때의 주변 환경이나 개개인의 집중도에 따라, 예를 들어 특정한 상황에 집중하고 있거나 주변이 시끄러운 경우 제한적일 수 있으므로, 시각 또는 청각에 의존하지 않으면서도 더욱 감각적, 감성적으로 정보를 전달할 수 있는 촉각 정보 제공 시스템에 대한 연구가 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 사용자에게 음악의 리듬, 박자, 비트 등을 체감형 촉각 패턴으로 전달하여 더 다양한 문화적 음악 컨텐츠, 미디어, 공연의 활성화에 기여하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 시·청각 장애인이 비장애인과 함께 다양한 문화적 컨텐츠를 공유할 수 있도록 문화적 접근성을 확장시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 스테이션과 이에 연동된 촉긱 기기를 사용하여 전문적인 음악 리듬 교육법을 활용한 교육 컨텐츠를 통해 다양한 교육용 음악 리듬 패턴, 박자, 박의 세기를 시·청각 또는 발달 장애인, 어린이들에게 소리 대신 혹은 소리와 함께 전달함으로써 음악을 느끼면서 말하기 연습, 음악 교육, 정서 안정, 활발한 사회 참여 활동 등에 도움이 되는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기의 목적은, 입력 신호로부터 햅틱 패턴 데이터를 생성하는 스테이션; 및 스테이션으로부터 햅틱 패턴 데이터를 전달받아 햅틱 자극을 발생시켜 사용자에게 전달하는 촉각 기기를 포함하는, 촉각 정보 제공 시스템에 의해 달성된다.

스테이션은, 힘 인가 데이터, 컨텐츠 데이터, 이벤트 효과 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 입력 신호로부터 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다.

스테이션은, 입력 신호를 수신하는 수신부; 외부의 힘을 입력받는 적어도 하나의 터치 패널부; 입력 신호를 햅틱 패턴 데이터로 변환 생성하는 햅틱 패턴 데이터 생성부; 및 햅틱 패턴 데이터를 무선데이터로 변환하여 촉각 기기에 전송하는 송신부를 포함할 수 있다.

스테이션은 복수의 버튼을 제공하는 패턴 선택부를 더 포함하고, 패턴 선택부의 각각 버튼은 미리 저장된 햅틱 패턴 데이터를 즉시 구현할 수 있다.

스테이션은 시각화부를 더 포함하고, 시각화부는 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 빛을 발생할 수 있다.

시각화부에서 발광되는 빛은, 햅틱 패턴 데이터 내에 포함된 터치 패널부에 인가되는 힘의 세기, 컨텐츠 또는 이벤트 효과의 리듬, 박자, 비트 중 적어도 어느 하나에 대응할 수 있다.

촉각 기기를 복수의 사용자가 착용하고, 특정 햅틱 패턴 데이터에 기반한 햅틱 자극이 특정 사용자 또는 특정 사용자 그룹에 전달될 수 있다.

촉각 기기는, 무선데이터를 수신하는 수신부; 무선데이터로부터 추출된 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 촉각전달부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 촉각전달부 제어부; 및 햅틱 자극을 발생시키는 적어도 하나의 촉각전달부를 포함할 수 있다.

스테이션은 복수의 터치 패널부를 포함하고, 촉각 기기는 복수의 촉각전달부를 포함하며, 각각의 터치 패널부와 촉각전달부는 배치된 위치에 따라 상호 매칭되어 동작할 수 있다.

터치 패널부가 입력받는 힘의 세기와 촉각전달부의 동작 강도가 매칭될 수 있다.

스테이션은 복수의 터치 패널부를 포함하고, 각각의 사용자가 복수의 촉각 기기를 착용하며, 각각의 터치 패널부와 사용자가 착용한 각각의 촉각 기기가 배치된 위치에 따라 상호 매칭되어 동작할 수 있다.

햅틱 패턴 데이터의 내에 포함된 컨텐츠 또는 이벤트 효과의 리듬, 박자, 비트 중 적어도 어느 하나에 대응하여 촉각전달부가 동작할 수 있다.

촉각전달부는, 편심 모터, 선형 공진 액츄에이터, 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 액츄에이터, 정전기력 액츄에이터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

촉각전달부는, 자성 입자 및 매트릭스 소재로 구성되는 촉각부; 및 자기장을 인가하는 자기장 생성부를 포함할 수 있다.

촉각 전달부는, 자기장에 영향을 받지 않을 때에는 제1 형상을 가지고, 자기장에 영향을 받을 때에는 제2 형상을 가지며, 제1 형상 내지 제2 형상의 반복으로 촉각 정보를 전달할 수 있다.

촉각부는 미세돌기 형상, 내부가 비어있는 원통 형상, 돔(Dome) 형상, 다면체 형상, 판 형상, 판스프링 형상, 시소 형상 또는 터널 형상 중 적어도 하나의 형상일 수 있다.

촉각 기기는 시각화부를 더 포함하고, 시각화부는 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 빛을 발생할 수 있다.

촉각 기기는 밴드, 링, 봉 또는 장갑 형상일 수 있다.

햅틱 자극은, 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 기울어짐, 간지럽힘 중 적어도 하나일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 스테이션과 촉긱 기기로 구성되어 콘서트, 뮤지컬, 연극, 무용 공연, 영화 등 다양한 미디어와 플랫폼 서비스에 리드미컬한 촉감과 음악의 생동감 있는 비트를 제공하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 유아 및 아동 교육용 프로그램 컨텐츠와 촉각 기술이 함께 적용 및 확장되어 보다 사실적이고 직관적인 정보 습득 및 풍부한 정서 개발에 도움을 주는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 오르프 음악 리듬 교수법의 교육 방법과 단계를 활용하여 청각 또는 발달 장애인에게 소리 대신 촉각 리듬을 제공함으로써 음악의 리듬, 박자, 박의 세기를 이해할 수 있게 함으로써, 말하기, 시 낭송, 악기 연주, 신체 표현, 단체활동, 합주 공연, 무용 및 댄스 공연 등 청각 또는 발달 장애인의 감각적, 심리적, 교육적, 사회적, 그리고 문화적 접근성을 높이는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 청각, 시각, 발달, 언어, 행, 심신, 신체 등의 장애인용 음악, 심리 교육용 장비와 심리적 치료로 활용되고, 비장애인들에게 음악, 심리 치료용 기기로도 활용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템의 동작 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기를 나타내는 개략도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기의 분해 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 기기를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각전달부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 촉각전달부의 형상 및 촉각 제공을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 구성을 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기의 동작 구성을 나타내는 개략도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템의 동작 형태를 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 효과에 대한 촉각전달부의 동작 신호를 나타내는 도면이다.

실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템(100)의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템(100)의 동작 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 촉각 정보 제공 시스템(100)은 스테이션(Station; 200) 및 촉각 기기(300)를 포함할 수 있다. 스테이션(Station; 200)으로 수신된 입력 신호(D: D1, D2, D3)는 스마트 햅틱 밴드(Smart Haptic Band)를 포함하는 촉각 기기(300)에 전달되어 여러가지 체감형 촉각 패턴을 구현할 수 있다. 여기서, 입력 신호(D)는 공연장비, CPU, 단말기, 서버 등 외부의 디바이스에서 스테이션(200)에 전달하는 리듬, 박자, 비트 등에 관한 데이터를 의미할 수 있다. 또한, 입력 신호(D)는 스테이션(200)에 직접 입력되는 리듬, 박지, 비트 등에 관한 데이터 및 스테이션(200)에 기저장된 리듬, 박지, 비트 등에 관한 데이터를 로딩하는 일련의 형태를 의미할 수 있다.

도 1의 (a)는 연동 구동형으로서, 공연장비, CPU 등 외부 디바이스에서 리듬, 박자, 비트 등에 관한 입력 신호(D)를 스테이션(200)으로 전송하는 형태이다. 스테이션(200)은 이러한 신호(D)를 햅틱 패턴 데이터로 변환한 후, 촉각 기기(300)로 전송하여 리드미컬한 촉각(진동)/음악의 생동감(비트)의 출력으로 구현할 수 있다.

도 1의 (b)는 독립 구동형으로서, 리듬, 박자, 비트 등에 관한 입력 신호(D)를 사용자가 스테이션(200)의 터치 패널부(220), 패턴 선택부(230) 등을 통해 직접 입력/로딩하는 형태이다. 스테이션(200)은 이러한 신호(D)를 햅틱 패턴 데이터로 변환한 후, 촉각 기기(300)로 전송하여 리드미컬한 촉각(진동)/음악의 생동감(비트)의 출력으로 구현할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 촉각 정보 제공 시스템(100)은 스테이션(200) 및 촉각 기기(300)를 통해 컨텐츠 소비자들에게 제공되는 컨텐츠(110)에 대응하는 햅틱 자극을 제공함으로써 더욱 높은 수준의 몰입감을 제공할 수 있다. 컨텐츠 소비자들에게 제공되는 컨텐츠(110)는 가수의 콘서트 공연, 스포츠 경기 등일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 컨텐츠(110)는 음향 기기(120)를 통해 전해지는 오디오 요소뿐만 아니라, 폭죽, 안개 등과 같은 무대 효과(130) 및 무대 배경(140)과 같은 이벤트 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어로, 콘서트 공연과 같은 컨텐츠(110)가 제공되는 동안 컨텐츠 소비자들은 소지하고 있는 밴드, 응원봉 등의 촉각 기기(300)를 통해 제공되는 햅틱 자극을 통해 컨텐츠(110)에 대한 더 높은 수준의 몰입감을 경험할 수 있다. 촉각 기기(300)들은 특정한 햅틱 자극을 컨텐츠 소비자들에게 제공할 수 있다.

스테이션(200)은 힘 인가 데이터(D1), 컨텐츠 데이터(D2), 이벤트 효과 데이터(D3)를 중 적어도 어느 하나를 포함하는 입력 신호(D)로부터 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다.

일 예로, 촉각 기기(300)는 스테이션(200)에 인가된 힘의 세기/힘의 인가 방향(힘 인가 데이터; D1)에 대응하는 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 촉각 기기 사용자들에게 햅틱 자극을 제공할 수 있다. 스테이션(200)의 좌/우 터치 패널부(220)의 방향, 인가된 힘의 세기는 촉각 기기(300)의 방향성, 진동 세기에 대응하여, 촉각 기기(300) 사용자들에게 햅틱 자극을 제공할 수 있다. 힘의 세기/힘의 인가 방향에 대응하는 햅틱 패턴 데이터는 실시간으로 생성된 것일 수 있고, 기설정/기입력된 값일 수 있다[도 17 및 도 18 참조].

다른 예로, 촉각 기기(300)는 제공되는 컨텐츠 데이터(D2)의 오디오 신호에 대응하는 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 촉각 기기 사용자들에게 특정한 패턴의 햅틱 자극을 제공할 수 있다. 예를 들어, 촉각 기기(300)는 콘서트 공연에서, 노래의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 자극을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 촉각 기기(300)가 야구 경기에서 이용되는 경우, 촉각 기기(300)는 타자가 야구공을 맞히는 타격 소리에 대응하는 햅틱 자극을 사용자에게 제공할 수 있다.

또 다른 예로, 촉각 기기(300)는 이벤트 효과를 구현하기 위한 특정한 비트 패턴(이벤트 효과 데이터; D3)에 대응하는 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 촉각 기기 사용자들에게 햅틱 자극을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이벤트 효과는 콘서트에서 가수의 특정한 몸짓에 대응하는 효과, 비가 내리는 효과, 특정한 분위기(예: 열광적인 분위기, 침울한 분위기 등)를 나타내는 효과, 심장 박동을 나타내는 효과, 조명 효과 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 촉각 기기(300)는 이벤트 효과를 구현하기 위한 특정 비트 패턴에 대응하여 미리 결정된 햅틱 자극을 사용자에게 제공할 수 있다[도 19 참조].

촉각 기기(300)는 각각의 식별 데이터에 기초하여 사용자의 그룹들(151, 153, 155)로 분류될 수 있다. 촉각 기기(300)는 분류된 사용자 그룹들(151, 153, 155)에 따라 서로 다른 햅틱 패턴 데이터를 수신할 수 있고, 수신된 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 서로 다른 패턴의 햅틱 자극을 사용자들에게 제공할 수 있다.

촉각 기기(300)들이 각각의 식별 데이터에 기초하여 각 사용자 그룹 A(151), 사용자 그룹 B(153) 및 사용자 그룹 C(155)으로 분류된다고 가정한다. 예를 들어, 사용자 그룹 A(151)로 분류된 촉각 기기(300)는 베이스의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 자극을 사용자 그룹 A(151)의 사용자들에게 제공할 수 있고, 사용자 그룹 B(153)로 분류된 촉각 기기(300)는 드럼의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 자극을 사용자 그룹 B(153)의 사용자들에게 제공할 수 있고, 사용자 그룹 C(155)로 분류된 촉각 기기(300)는 멜로디의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 자극을 사용자 그룹 C(155)의 사용자들에게 제공할 수 있다.

이하에서는, 스테이션(200) 및 촉각 기기(300)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(200)을 나타내는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(200)의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스테이션(200)은 하우징(210), 터치 패널부(220), 패턴 선택부(230), 통신부(240), 제어부(250), 전원부(270)/스위치부(280)를 포함할 수 있다. 여기에, 시각화부(260), 보조데이터 입력부(290)를 더 포함할 수 있다.

하우징(210)은 상면/하면 하우징이 결합하여 구성되고, 내부에 제어부(250), 전원부(270)/스위치부(280) 등을 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 하우징(210)은 두꺼운 판 형상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

터치 패널부(220)는 스테이션 사용자가 외부의 힘을 입력하는 부분이다. 적어도 하나의 터치 패널부(220)가 스테이션(200)에 구비될 수 있으나, 터치 패널부(220) 각각에 방향성을 부여하기 위해, 복수의 터치 패널부(220: 221, 225)가 구비되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 좌/우 2개의 터치 패널부(221, 225)가 구비된 것을 상정하여 설명하나, 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.

터치 패널부(220)는 사용자가 인가하는 힘의 세기/힘의 방향을 입력 신호(D)[또는, 힘 인가 데이터(D1)]로 지정할 수 있다. 다시 말해, 힘 인가 데이터(D1)는 터치 패널부(221, 225) 중 어느 것에 입력(input)이 수행됐는지, 어느 정도의 세기로 입력됐는지에 대한 일련의 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 사용자가 입력하는 힘의 세기를 수치화하기 위한 별도의 센서(229)가 더 구비될 수 있으나, 터치 패널부(220) 자체에 힘의 세기를 센싱하는 기능이 내장될 수도 있다.

패턴 선택부(230)는 스테이션(200)의 상면 상에서 복수의 버튼(231, 232, 233, ...)을 구비하여 제공될 수 있다. 스테이션(200)에는 다양한 햅틱 패턴 데이터가 저장부(미도시)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 또는, 보조데이터 입력부(290)를 통해 USB 등의 저장장치를 이용하여 다양한 햅틱 패턴 데이터를 제공받을 수 있다.

패턴 선택부(230)의 각각의 버튼(231, 232, 233, ...)은 각각의 햅틱 패턴 데이터에 대응되고, 스테이션(200)의 사용자는 버튼(231, 232, 233, ...)을 누름에 따라 해당 햅틱 패턴 데이터를 즉시 구현할 수 있다. 여기서, 햅틱 패턴 데이터의 구현은 촉각 기기(300)의 촉각전달부(320)를 동작하는 것뿐만 아니라, 음향 기기(120)에 특정 사운드를 구현하거나, 특정 무대 효과(130) 또는 무대 배경(140)과 같은 특정 이벤트 요소를 구현하는 것까지 포함하는 의미로 이해될 수 있다.

통신부(240)는 수신부/송신부의 역할을 수행할 수 있다. 통신부(240)가 사용하는 통신 형태는, 무선, 유선 등을 가리지 않고 구성될 수 있으며, 공지의 다양한 통신망을 제한없이 이용할 수 있다. 통신부(240)는 입력 신호(D) 이를 테면, 힘 인가 데이터(D1)를 터치 패널부(220)로부터 수신하거나, 컨텐츠 데이터(D2), 이벤트 효과 데이터(D3)를 공연장비, CPU 등의 외부 디바이스로부터 수신하는 수신부로서 기능할 수 있다. 그리고, 통신부(240)는 입력 신호(D: D1, D2, D3)에 대응하는 햅틱 패턴 데이터를 무선데이터로 변환하여 촉각 기기(300)에 전송하는 송신부로서 기능할 수 있다.

제어부(250)는 스테이션(200)의 각 구성요소의 신호 전달을 매개하고, 각 구성요소를 제어하는 회로를 포함할 수 있다. 제어부(250)에는 입력 신호(D: D1, D2, D3)를 햅틱 패턴 데이터로 변환 생성하는 햅틱 패턴 데이터 생성부를 구비할 수 있다.

시각화부(260)는 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 빛을 발생할 수 있다. 예를 들어, 시각화부(260)는 LED 등의 발광 수단을 포함하여 구성될 수 있다. 시각화부(260)는 터치 패널부(220), 패턴 선택부(230)의 내부에 배치될 수 있다. 일 예로, 시각화부(260)는 터치 패널부(220)에 힘이 인가되거나 패턴 선택부(230)가 눌려질 때 이에 대응하는 빛을 발생시킬 수 있다. 다른 예로, 시각화부(260)는 컨텐츠(110)의 오디오 요소에 포함된 리듬, 박자, 비트에 대응하는 빛을 발생시킬 수 있다. 또 다른 예로, 시각화부(260)는 이벤트 효과(130, 140)에 대응하는 빛을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 스테이션(200)도 컨텐츠(110)의 미적 요소를 구성하는데 기여할 수 있게 되는 이점이 있다.

이 외에, 전원부(270)/스위치부(280)를 더 포함하여 스테이션(200)의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 동작을 On/Off 할 수 있다. 그리고, 보조데이터 입력부(290)를 통해 USB 등의 저장장치를 이용하여 각종 데이터를 제공받을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기(300)를 나타내는 개략도이다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기(300)의 분해 단면도이다. 도 5 및 도 6에서는 밴드 형상으로서 사용자의 손목, 팔 등에 착용하여 촉각을 제공받는 촉각 기기(300)를 상정하여 설명한다.

촉각 기기(300)는 스테이션(200)에 입력(input)된 입력 신호(D)를 여러가지 촉각으로 출력(output)한다. 촉각 기기(300)는 하우징(310), 촉각전달부(320), 제어부(330), 스위치부(340)를 포함할 수 있다. 여기에, 촉각 기기(300)를 사람의 신체에 체결 및 밀착 가능하게 하는 체결부(350)를 더 포함할 수 있다.

하우징(310)은 상면/하면 하우징이 결합하여 구성되고, 내부에 제어부(330), 촉각전달부(320) 등을 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 하우징(310)은 손목, 팔 등에 두를 수 있는 형상, 예를 들어, 시계 형상, 밴드 형상 등을 가질 수 있다.

촉각전달부(320)는 제어부(330)가 변환하는 무선데이터에 따라서 사용자에게 햅틱 자극(촉각 정보)를 제공할 수 있다. 본 명세서에서는 햅틱 자극이 진동인 것을 상정하여 설명하나, 햅틱 자극은 진동 외에도, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 기울어짐, 간지럽힘 등의 촉감과, 촉감을 통해 전해지는 감성, 감정 등까지 포함하는 의미로 이해되어야 한다.

촉각전달부(320)은 진동을 발생시켜 촉각 정보를 전달하기 위한 모터 또는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 촉각전달부(320)는, 모터가 회전할 때 발생하는 편심력으로 진동하는 편심 모터, 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액츄에이터를 포함하는 관성형 액츄에이터를 사용할 수 있다. 또한, 촉각전달부(320)는, 빔(Beam) 형태나 디스크(Disk) 형태를 가지고, 전기장에 의해 순간적으로 크기나 모양이 변하는 압전 소자를 이용하여 구동하는 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 필름 위에 질량체를 붙여 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성하는 전기활성 폴리머 액츄에이터, 서로 다른 전하가 충전된 두 장의 유리면 사이에서 발생하는 인력과 동일한 종류의 전하가 충전될 때 발생하는 척력을 이용하여 구동하는 정전기력 액츄에이터를 사용할 수 있다. 이 외에도 공지의 모터 또는 액츄에이터를 사용할 수 있다.

또는, 촉각전달부(320)는 자성 입자, 예를 들면, 나노 또는 마이크론 크기의 철 또는 페라이트 입자 등과 매트릭스(Matrix) 소재, 예를 들면, 고무 또는 기타 폴리머 소재 등으로 구성될 수 있다. 또한, 촉각전달부(320)는 자기유변 탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE)가 사용될 수도 있다. 구체적인 사항은 도 8 내지 도 14를 통해 후술한다.

촉각전달부(320)는 촉각 기기(300)의 사용자와 접촉하는 표면에 배치되어 직접적으로 햅틱 자극을 제공할 수 있다. 일 예로, 촉각전달부(320)의 전체 구성요소 또는 일부 구성요소는 하우징(310)의 외측면에 배치될 수 있다. 한편, 촉각전달부(320)는 하우징(310)의 내부에 배치되어 사용자에게 간접적으로 진동, 두드림 등의 햅틱 자극을 제공할 수도 있다.

적어도 하나의 촉각전달부(320)가 촉각 기기(300)에 구비될 수 있으나, 촉각전달부(320) 각각에 방향성을 부여하기 위해, 복수의 촉각전달부(320: 321, 325)가 구비되는 것이 바람직하다. 특히, 터치 패널부(220)와 촉각전달부(320)가 1:1로 매칭되거나, 1:다(多), 다:다로 매칭되는 등, 상호 배치된 위치에 따라 각각의 터치 패널부(220)와 각각의 촉각전달부(320)가 매칭될 수 있도록 복수의 촉각전달부(320)가 구비되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 좌/우 2개의 터치 패널부(221, 225)가 구비된 것에 매칭되도록 좌/우 2개의 촉각전달부(320: 321, 325)가 구비된 것을 상정하여 설명하나, 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.

한편, 한 사용자가 하나의 촉각 기기(300)를 착용하지 않고, 복수의 촉각 기기(300)를 착용할 수도 있다. 예를 들어, 한 사용자가 왼팔, 오른팔에 각각 촉각 기기(300)를 착용하고, 왼팔에 착용한 촉각 기기(300)의 촉각전달부(320)는 좌측의 터치 패널부(221)에 매칭되고, 오른팔에 착용한 촉각 기기(300)의 촉각전달부(320)는 좌측의 터치 패널부(225)에 매칭되어 동작될 수도 있다.

각각의 촉각전달부(320)는 각각 다른 햅틱 패턴 데이터에 대응하여 동작함에 따라 사용자에게 각각 다른 촉각 정보를 전달할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

제어부(330)는 촉각 기기(300)의 각 구성요소의 신호 전달을 매개하고, 각 구성요소를 제어하는 회로를 포함할 수 있다. 제어부(330)는 스테이션(200)에서 전송하는 무선데이터를 수신하는 수신부의 기능을 포함할 수 있다. 별도의 수신부를 구비하여도 무방하다. 그리고, 제어부(330)는 무선데이터로부터 햅틱 패턴 데이터를 추출할 수 있고, 이에 기초하여 촉각전달부(320)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

이 외에, 배터리 등의 전원부(미도시), 스위치부(340)를 더 포함하여 촉각 기기(300)의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 동작을 On/Off 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 기기(300', 300")를 나타내는 개략도이다.

도 7의 (a)를 참조하면, 촉각 기기(300')는 넥 밴드(neck band) 형상일 수 있다. 하우징(310)은 촉각 기기(300')를 목에 걸 수 있는 형태로 형성되고, 촉각전달부(320: 321, 325)는 사용자의 목, 쇄골, 가슴 등에 접촉될 수 있도록 하우징(310)의 양단에 배치될 수 있다.

도 7의 (b)를 참조하면, 촉각 기기(300")는 응원봉 형상일 수 있다. 하우징(310)은 촉각 기기(300")를 파지할 수 있는 형태로 형성되고, 촉각전달부(320: 321, 325)는 사용자가 햅틱 자극의 방향성을 감지하기 용이하도록 상하단에 배치될 수 있다. 물론, 좌우측(321', 325')에 배치될 수도 있다.

이 외에도, 촉각 기기(300)는 링, 밴드, 시계 등과 같이 사용자의 신체 일부에 두를 수 있는 형상, 장갑, 모자 등과 같이 사용자의 신체에 착용될 수 있는 형상, 응원봉, 막대기 등과 같이 파지할 수 있는 형상을 제한없이 채용할 수 있다.

한편, 촉각 기기(300)는 시각화부(360)를 더 구비할 수 있다. 도 7의 (b)와 같이, 시각화부(360)는 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 빛을 발생할 수 있다. 예를 들어, 시각화부(360)는 LED 등의 발광 수단을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 시각화부(360)는 촉각전달부(320)가 동작할 때 이에 대응하는 빛을 발생시킬 수 있다. 다른 예로, 터치 패널부(220)에 힘이 인가되거나 패턴 선택부(230)가 눌려질 때 이에 대응하는 빛을 발생시키거나, 컨텐츠(110)의 오디오 요소에 포함된 리듬, 박자, 비트에 대응하는 빛을 발생시키거나, 이벤트 효과(130, 140)에 대응하는 빛을 발생시킬 수도 있다. 이에 따라, 촉각 기기(300)가 컨텐츠(110)의 미적 요소를 구성[일 예로, 콘서트 중에 응원봉 형태의 촉각 기기(300")에서 각종 빛을 발생시켜 관중석을 장식함]하는데 기여할 수 있게 되는 이점이 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각전달부(320)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 9 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 촉각전달부(320)의 형상 및 촉각 제공을 나타내는 도면이다. 도 8 내지 도 14에서는 촉각전달부(320)가 모터 또는 액츄에이터를 사용하는 실시예 외의 경우를 설명한다.

도 8을 참고하면, 촉각전달부(320)는, 자성 입자(326-1) 및 매트릭스 소재(326-2)로 구성된 촉각부(326) 및 촉각부(326)에 자기장을 인가하는 자기장 생성부(329)를 포함할 수 있다.

촉각부(326: 326a-326e)는 자성 입자(326-1), 예를 들면, 나노 또는 마이크론 크기의 철 또는 페라이트 입자 등과 매트릭스(Matrix) 소재(326-2), 예를 들면, 고무 또는 기타 폴리머 소재 등으로 구성될 수 있다. 또한, 촉각부(326)는 자기유변 탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE)가 사용될 수 있는데, 자기유변 탄성체는 외부 자기장에 반응할 수 있는 입자를 포함하는 탄성체 소재로서, 탄성체 소재 내에 외부 자기장에 의해 자화될 수 있는 자성 입자(Magnetic Particle)를 포함하고 있으므로 외부 자기장의 인가에 의해 그 강성(Stiffness), 인장 강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation) 등의 특성이 변화될 수 있다. 또한, 촉각부(326)는 미세돌기 형상, 내부가 비어있는 원통, 돔(Dome)과 같은 다면체 현상, 판(plate) 형상, 시소(seesaw) 형상 또는 터널 형상 중 적어도 하나의 형상을 선택하여 적용할 수 있다.

자기장 생성부(329)는 촉각부(326)의 상부 또는 하부에 위치하여 자기장을 형성하며, 촉각부(326) 내의 자성 입자(326-1)는 이러한 자기장에 반응을 한다. 또한, 자기장 생성부(329)는 평면 코일 또는 솔레노이드 코일 중 적어도 하나가 사용되며, 촉각부(326)에 대응되는 크기와 형태로 교류 전류가 인가되면 교류 자기장을 발생시키고, 직류 전류가 인가되면 직류 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다. 특히, 도 8에서 자기장 생성부(329)에 의해 발생하는 자기장의 자기력선을 개략적으로 도시하였다.

또한, 자기장 생성부(329)는 촉각부(326)와 대응되는 위치 및 형상을 가지며, 자기장 생성부(329)에서 발생되는 자기장에 의해 촉각부(326)의 형상이 변화하고, 촉각부(326)의 형상 변화에 따라 촉각 정보를 전달할 수 있다. 여기서, 촉각 정보는 진동, 스침, 조임, 때림, 누름, 두드림, 기울어짐, 간지럽힘 등일 수 있다.

한편, 촉각전달부(320)는 진동 등을 발생시켜 촉각 정보를 전달하기 위한 모터 또는 액츄에이터 일 수 있다. 구체적으로, 촉각전달부(320)는, 모터가 회전할 때 발생하는 편심력으로 진동하는 편심 모터, 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액츄에이터를 포함하는 관성형 액츄에이터를 사용할 수 있다. 또한, 촉각전달부(320)는, 빔(Beam) 형태나 디스크(Disk) 형태를 가지고, 전기장에 의해 순간적으로 크기나 모양이 변하는 압전 소자를 이용하여 구동하는 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 필름 위에 질량체를 붙여 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성하는 전기활성 폴리머 액츄에이터, 서로 다른 전하가 충전된 두 장의 유리면 사이에서 발생하는 인력과 동일한 종류의 전하가 충전될 때 발생하는 척력을 이용하여 구동하는 정전기력 액츄에이터를 사용할 수 있다. 상기 모터 또는 액츄에이터는 공지 기술이므로 자세한 설명을 생략한다.

도 9를 참조하면, 제1 실시예에 따른 촉각전달부(320)의 촉각부(326)는 미세돌기(326a) 형상을 가질 수 있다. 미세돌기(326a) 형상은 촉감을 세밀하고 감성적으로 전달하기 위해, 양털 등과 유사하도록 약 25㎛ 이하, 또는 인체의 털 등과 유사하도록 약 100㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.

도 9의 (a)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에 미세돌기(326a)는 약간 기울어진 형상(제1 형상)을 유지할 수 있다. 물론, 기울어짐 없이 수직으로 세워진 미세돌기 형상을 가져도 무방하다. 이어서, 도 9의 (b)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받는 경우에 미세돌기(326a)는 더 기울어지거나, 심지어 눕는 형상(제2 형상)을 유지할 수 있다. 이어서, 도 9의 (c) 및 (d)와 같이, 자기장의 인가가 해제되어 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에, 미세돌기(326a)는 제2 형상에서 제1 형상으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 왕복 운동 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 미세돌기(326a)에 의해 스치거나 간지럽히는 듯한 촉감이 전달될 수 있는 것이다.

도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 촉각전달부(320)의 촉각부(326)는 내부가 비어있는 원통(326b), 돔(Dome) 또는 다면체[도 11의 (b) 참조] 형상을 가질 수 있다.

도 10의 (a)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에 내부가 비어있는 원통(326b)은 상부면(326ba)이 편평한 형상(제1 형상)]을 나타낼 수 있다. 이어서, 도 10의 (b)와 같이, 외부 자기장의 영향을 받는 경우에 원통(326b)은 상부면(326ba)이 비어있는 내부 공간으로 오목하게 들어가는 형상(제2 형상)을 나타낼 수 있다. 이어서, 도 10의 (c) 및 (d)와 같이, 자기장의 인가가 해제되어 외부 자기장의 영향을 받지 않는 경우에는, 원통(326b)은 제2 형상에서 제1 형상으로 회귀하면서 자체의 탄성력[또는, 회복력]에 의해 상부면(326ba)이 왕복 운동 할 수 있다. 따라서, 왕복 운동하는 상부면(326ba)에 의해 두드리는 듯한 촉감, 진동의 촉감이 전달될 수 있는 것이다.

자기장 생성부(329)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수(Frequency) 중 적어도 어느 하나를 제어함에 따라, 제1 형상에서 제2 형상으로의 변형되는 세기(크기), 방향 또는 주파수 중 적어도 어느 하나를 제어할 수도 있다. 일 예로, 더 강한 자기장을 인가하면, 촉각부(326)의 변형 정도가 커질 것이므로, 더 강하게 촉감이 전달될 수 있다. 또한, 일 예로, 자기장의 주파수를 변화시키면, 촉각부(326)의 제1 형상, 제2 형상 및 다시 제1 형상으로 회귀하는 속도가 변화하므로, 다양한 느낌의 촉감이 전달될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각전달부(320)의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.

(1) 도 11의 (a)는 내부가 비어 있는 원통, (2) 도 11의 (b)는 내부가 비어 있는 육면체[또는, 다면체], (3) 도 11의 (c)는 미세 홀(micro hole)이 상부면에 형성되고 내부가 비어 있는 원통)으로, 상부면이 왕복 운동하는 과정에서 공기가 미세 홀을 통해 원활하게 출입할 수 있도록 하여 촉각부(326)의 내구성을 증가시킬 수 있는 구성이며, (4) 도 11의 (d)는 미세돌기와 내부가 비어 있는 원통을 혼합한 형상, (5) 도 11의 (e)는 도 11의 (d)의 형상에 더하여 복수의 미세 홀을 원통 상부면에 형성한 형상, (6) 도 11의 (f)는 도 11의 (c)의 미세 홀이 복수 개 형성된 형상, (7) 도 11의 (g)는 내부가 비어 있는 원통의 상부면 상에 다양한 구조체[예를 들어, 원통보다 더 작고 내부가 비어 있는 원통]가 결합된 형상, (8) 도 11의 (h)는 내부가 비어 있는 원통의 상부면에 돔(Dome) 형태의 엠보싱 구조가 형성된 형상을 나타낸다.

위와 같이, 본 발명은 촉각전달부(320)의 형상을 여러 가지로 구성함에 따라, 스침, 간지럽힘, 두드림 등의 다양한 촉감을 복합적으로 전달할 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 제3, 4 실시예에 따른 촉각부(326)는 복수의 촉각부(326c, 326d)와 지지체(326ca, 326da)가 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체(328) 상부에 배치되며, 절연체(328) 하부에는 상기 셀에 대응되는 형태 및 위치에 복수개의 자기장 생성부(329)의 코일 유닛이 단층 또는 복층(329a, 329b)으로 형성될 수 있다.

여기서, 지지체(326ca, 326da)[도 12 및 도 13 참조]는, 촉각부(326c, 326d)와 자기장 생성부(329) 사이에 더 구비되어 촉각부(326c, 326d)의 동작 공간이 확보될 수 있는 구성으로 이해될 수 있다. 또한, 지지체(326ca, 326da)는 자기유변탄성체이며, 곡면 형상 또는 물결 형상 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.

제3 실시예에 따른 촉각부(326c)는 판(Plate) 형태이며, 지지체(326ca)는 곡면 형태로 촉각부(326c)의 양측면에 일체로 구비된다. 지지체(326ca)는 절연체(328)와 촉각부(326c) 사이에 구비되며, 촉각부(326c) 또는 지지체(326ca)가 동작할 수 있는 공간을 확보한다. 예를 들면, 자기장 생성부(329)에서 발생된 자기장에 의해 상기 공간에서 촉각부(326c) 및 지지체(326ca)가 상하로 움직이며, 형상 변화를 하는 왕복 운동을 수행한다. 이러한 형상 변화로 하나의 셀 또는 셀 전체가 움직일 수 있으며, 그에 따라 사용자에게 진동, 때림, 두드림 등과 같은 다양한 촉감을 전달할 수 있다.

제4 실시예에 따른 촉각부(326d)는 판(Plate) 형태이며, 지지체(326da)는 물결 형태로 촉각부(326d)의 양측면에 일체로 구비된다. 지지체(326da)는 절연체(328)와 촉각부(326d) 사이에 구비되며, 상기 촉각부(326d)가 동작할 수 있는 공간을 확보한다. 예를 들면, 자기장 생성부(329)에 의해 자기장이 발생하면, 자기유변 탄성체로 형성된 지지체(326da)가 형상 변화하며, 촉각부(326d)의 일단이 자기장 생성부(329)의 중앙 방향으로 기울어 지며, 자기장 생성부(329)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 진동, 때림, 두드림, 또는 기울어짐 등과 같은 다양한 촉감을 전달할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제5 실시예에 따른 촉각부(326)는 복수의 촉각부(326e)가 적어도 하나의 셀을 형성하고, 상기 셀은 복수개가 일정한 간격으로 절연체(328) 상부에 배치되며, 절연체(328) 하부에는 상기 셀에 대응되는 형태 및 위치에 복수개의 자기장 생성부(329)의 코일 유닛이 단층(329a) 또는 복층으로 형성될 수 있다.

제5 실시예에 따른 촉각부(326e)는 터널 형태이며, 내부에 타원형의 공간을 형성한다. 예를 들면, 자기장 생성부(329)에 의해 자기장이 발생하면, 자기유변 탄성체로 형성된 촉각부(326e)가 형상 변화하며, 촉각부(326e)의 일단이 자기장 생성부(329)의 중앙 방향으로 이동하며, 자기장 생성부(329)에서 자기장이 발생하지 않으면, 탄성력에 의해 원형의 형태로 복귀할 수 있다. 즉, 하나의 셀 또는 전체 셀에 자기장을 인가함으로써, 사용자에게 꼬집거나 조이는 듯한 다양한 촉감을 전달할 수 있다.

한편, 본 명세서는 촉각전달부(320)로서 자성입자(142)를 포함하는 소재, 대표적으로 자기유변탄성체를 상정하여 설명하였으나, 전기유변탄성체(Electro-Rheological Elastomer, ERE) 재질을 사용하고, 자기장 생성부(329) 대신 전기장 생성부를 통해 외부 전기장을 인가함으로써 동일하게 구현이 가능함을 밝혀둔다.

위와 같이, 본 발명은 다양한 촉각전달부(320)를 통해 다양한 촉감을 더욱 감성적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(200)의 동작 구성을 나타내는 개략도이다.

스테이션(200)의 수신부[또는, 통신부(240)]는 햅틱 패턴 데이터를 생성하기 위한 힘 인가 데이터(D1), 컨텐츠 데이터(D2), 이벤트 효과 데이터(D3)를 중 적어도 어느 하나를 포함하는 입력 신호(D)를 수신할 수 있다.

제어부(250) 내 햅틱 패턴 데이터 생성부는 힘 인가 데이터(D1)에 포함된 터치 패널부(220)에 인가된 패턴/패턴 선택부(230)의 패턴, 컨텐츠 데이터(D2)에 포함된 오디오 신호의 리듬, 박자, 비트 패턴에 대응하는 제1 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널부(220)에 인가된 패턴은 좌/우 터치 패널부(221, 225)을 통해 스테이션(200)의 사용자가 인가한 패턴일 수 있고, 컨텐츠(110)의 비트 패턴은 수신부(240)를 통해 수신한 컨텐츠 데이터(D2)에 포함된 오디오 신호의 오디오 비트 패턴일 수 있다. 햅틱 패턴 데이터 생성부는 수신부(240)를 통해 수신한 컨텐츠 데이터(D2)에 포함된 오디오 신호에서 오디오 비트 패턴을 추출하고, 추출한 오디오 비트 패턴에 대응하는 제1 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 햅틱 패턴 데이터 생성부는 이벤트 효과 데이터(D3)에 포함된 이벤트 효과(130, 140)를 구현하기 위한 특정 리듬, 박자, 비트 패턴에 대응하는 제2 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이벤트 효과(130, 140)는 폭죽, 안개 등 무대 효과, 무대 배경 효과, 콘서트에서 가수의 특정한 몸짓에 대응하는 효과, 비가 내리는 효과, 특정한 분위기(예: 열광적인 분위기, 침울한 분위기 등)를 나타내는 효과, 심장 박동을 나타내는 효과 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 햅틱 패턴 데이터 생성부는 수신부(240)를 통해 수신한 이벤트 효과 데이터(D3)에 포함된 이벤트 효과(130, 140)를 구현하기 위한 특정 리듬, 박자, 비트 패턴에 대응하는 제2 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이벤트 효과(130, 140)가 열광적인 분위기를 나타내는 효과라면, 햅틱 패턴 데이터 생성부는 열광적인 분위기를 표현할 수 있는 빠르고 격렬한 비트 패턴의 제2 햅틱 패턴 데이터를 해당 이벤트 효과(130, 140)에 대응하여 생성할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따르면, 햅틱 패턴 데이터 생성부는 촉각 기기(300)들의 그룹별로 서로 구별되는 제1 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 햅틱 패턴 데이터 생성부는 동일한 입력 신호(D)에 대해서도 촉각 기기(300)들의 그룹(151, 153, 155)별로 서로 구별되는 제1 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 패턴 데이터 생성부는 수신부(240)를 통해 수신한 콘서트 공연에 대한 컨텐츠 데이터(D2)에 기초하여 촉각 기기(300)들의 그룹에 따라 베이스의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 패턴 데이터, 드럼의 비트 패턴에 대응하는 햅틱 패턴 데이터로 구별하여 제1 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 햅틱 패턴 데이터 생성부는 촉각 기기(300)들의 그룹(151, 153, 155)별로 서로 구별되는 제2 햅틱 패턴 데이터를 생성할 수 있다.

햅틱 패턴 데이터 저장부는 햅틱 패턴 데이터 생성부를 통해 미리 생성된 햅틱 패턴 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 패턴 데이터 저장부에 저장되는 햅틱 패턴 데이터는 생성된 제1 햅틱 패턴 데이터 및 제2 햅틱 패턴 데이터를 포함할 수 있다.

한편, 패턴 선택부(230)는 햅틱 패턴 데이터 저장부에 저장된 제1, 2 햅틱 패턴 데이터를 즉시 구현할 수 있는 버튼(231, 232, 233, ...)으로 구현될 수 있고, 스테이션(200)의 사용자는 패턴 선택부(230)의 복수의 버튼(231, 232, 233, ...) 중 하나를 누름에 따라서, 촉각 기기(300)로 제1, 2 햅틱 패턴 데이터를 송신하여 촉각 전달을 구현할 수 있다.

제어부(250) 내 무선 데이터 생성부는 햅틱 패턴 데이터를 수신할 하나 이상의 촉각 기기(300)에 대한 식별 데이터, 타겟 촉각 기기(300)에 전송할 햅틱 패턴 데이터를 포함하는 무선 데이터를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 무선 데이터 생성부는 입력 신호(D)에 기초하여 실시간으로 생성되는 제1 햅틱 패턴 데이터와 생성된 제1 햅틱 패턴 데이터를 수신할 하나 이상의 촉각 기기(300)에 대한 식별 데이터를 포함하는 무선 데이터를 생성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 무선 데이터 생성부는 미리 생성되어 햅틱 패턴 데이터 저장부에 저장되어 있는 제1 햅틱 패턴 데이터 및 제2 햅틱 패턴 데이터 중 적어도 하나의 햅틱 패턴 데이터와 촉각 기기(300)에 대한 식별 데이터를 포함하는 무선 데이터를 생성할 수 있다. 무선 데이터 생성부는 햅틱 패턴 데이터를 실시간으로 생성하지 않고, 수신한 컨텐츠 데이터(D2) 또는 이벤트 효과 데이터(D3) 중 적어도 하나에 대응하는 저장된 햅틱 패턴 데이터들 중 적어도 하나를 선택하여 무선 데이터를 생성할 수 있다.

무선 데이터 생성부에 의해 생성되는 무선 데이터는 타겟 촉각 기기(300)의 동작과 관련된 동작 제어 데이터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 제어 데이터는 촉각 기기(300)의 햅틱 자극 주기, 햅틱 자극 세기 등을 조절할 수 있는 데이터를 포함할 수 있다.

무선 데이터 송신부[또는, 통신부(240)]는 무선 데이터 생성부를 통해 생성된 무선 데이터를 촉각 기기(300)로 전송할 수 있다. 무선 데이터 송신부는 서로 다른 주파수 대역의 무선 통신 채널로 통신할 수 있는 무선 통신 칩을 포함할 수 있고, 멀티 채널 안테나를 사용하여 복수의 주파수 대역의 무선 통신 채널로 무선 데이터를 밴드에 전송할 수 있다. 무선 데이터 송신부는 복수의 주파수 대역의 무선 통신 채널로 무선 데이터를 전송함으로써, 무선 데이터 전송의 안정성 및 신뢰성을 보장할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 기기(300)의 동작 구성을 나타내는 개략도이다.

촉각 기기(300)의 수신부[제어부(330) 내 포함]는 스테이션(200)으로부터 무선 데이터를 수신할 수 있다. 햅틱 패턴 데이터 저장부는 제1 햅틱 패턴 데이터 및 제2 햅틱 패턴 데이터 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

제어부(330) 내 패턴 데이터 추출부는 무선 데이터에 포함된 촉각 기기(300)에 대한 식별 데이터와 해당 촉각 기기(300)의 식별 데이터가 일치하는지 여부를 판단하고, 식별 데이터가 일치되는 것으로 판단된 경우에만 패턴 데이터를 추출하는 동작을 수행할 수 있다.

제어부(330) 내 촉각전달부 제어부는 패턴 데이터 추출부에 의해 추출된 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 촉각전달부(320)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 촉각전달부 제어부는 회로의 전압을 보다 높은 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터부, DC-DC 컨버터부로부터 인가된 전압 및 햅틱 패턴 데이터에 기초하여 전류를 발생시키는 컨트롤 회로부 및 컨트롤 회로에 의해 발생된 전류를 조절하여 촉각전달부(320)를 제어하기 위한 전류 형태의 제어 신호를 생성하는 스위칭 컨트롤부를 포함할 수 있다.

촉각전달부(320)는 제어 신호에 기초하여 햅틱 자극(촉각 정보)을 발생시킬 수 있다. 촉각전달부(320)는 스테레오 형태의 햅틱 자극을 발생시키기 위해 두 개 이상의 채널(321, 325, ...)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 채널(321, 325)은 방향성을 가지고 스테이션(200)의 좌/우 터치 패널부(221, 225)의 입력에 대응할 수 있다. 또는, 사용자가 왼팔, 오른팔에 각각 밴드를 착용한 경우에는 왼팔의 촉각 기기(300)와 오른팔의 촉각 기기(300)가 두 개의 채널에 대응하여 방향성을 가지고 스테이션(200)의 좌/우 터치 패널부(221, 225)의 입력에 대응할 수 있다.

촉각전달부(320)의 동작 세기는 스테이션(200)의 좌/우 터치 패널부(221, 225)의 입력 강도에 대응할 수 있다. 입력 강도는 경우에 따라 몇몇 단계로 구분될 수 있고, 이에 대응하여 동작 세기도 몇몇 단계로 구분될 수 있다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 여러 실시예에 따른 촉각 정보 제공 시스템(100)의 동작 형태를 나타내는 개략도이다.

일 예로, 도 17의 (a)를 참조하면, 스테이션(200)의 사용자는 좌측 터치 패널부(221)를 터치하고, 이어서 우측 터치 패널부(225)를 터치할 수 있다. 스테이션(200)에서는 실시간으로 힘 인가 데이터(D1)를 입력받고, 햅틱 패턴 데이터로 변환하여 촉각 기기(300)로 전송할 수 있다. 촉각 기기(300)에서는 스테이션(200)의 "①좌측 터치 -> ②우측 터치"에 대응하는, "①좌측 촉각전달부(321) 진동 -> ②우측 촉각전달부(325) 진동"이 수행될 수 있다.

도 17의 (b)를 참조하면, 스테이션(200)의 사용자는 좌측 터치 패널부(221)를 약하게 터치하고, 이어서 우측 터치 패널부(225)를 강하게 터치할 수 있다. 스테이션(200)에서는 실시간으로 힘 인가 데이터(D1)를 입력받고, 햅틱 패턴 데이터로 변환하여 촉각 기기(300)로 전송할 수 있다. 촉각 기기(300)에서는 스테이션(200)의 "①좌측 약한 터치 -> ②우측 강한 터치"에 대응하는, "①좌측 촉각전달부(321) 약하게 진동 -> ②우측 촉각전달부(325) 강하게 진동"이 수행될 수 있다.

위와 같이, 촉각 기기(300)의 착용자는 스테이션(200)의 사용자가 전달하고자 하는 느낌을 햅틱 자극(촉각 정보)의 방향, 주기, 세기의 조합으로서 실질적으로 동일하게 구현할 수 있다.

다른 예로, 도 18의 (a)을 참조하면, 스테이션(200)의 사용자는 패턴 선택부(230)의 제1 버튼(231)을 누를 수 있다. 스테이션(200)은 제1 버튼(231)에 저장된 햅틱 패턴 데이터를 촉각 기기(300)로 전송할 수 있다. 촉각 기기(300)는 제1 버튼(231)의 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 패턴에 따라 좌측/우측 촉각전달부(321, 325)를 동작시킬 수 있다.

도 18의 (b)를 참조하면, 스테이션(200)의 사용자는 패턴 선택부(230)의 제2 버튼(232)을 누를 수 있다. 스테이션(200)은 제2 버튼(232)에 저장된 햅틱 패턴 데이터를 촉각 기기(300)로 전송할 수 있다. 촉각 기기(300)는 제2 버튼(232)의 햅틱 패턴 데이터에 대응하는 패턴에 따라 좌측/우측 촉각전달부(321, 325)를 동작시킬 수 있다.

위와 같이, 노래, 댄스 등의 분위기가 바뀔 때마다, 스테이션(200)의 사용자는 적절한 패턴으로 촉각 기기(300)를 동작시킬 수 있는 이점이 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 효과(130, 140)에 대한 촉각전달부(320)의 동작 신호를 나타내는 도면이다. 도 19에서 실선은 배열된 촉각전달부(320) 중에서 좌측 촉각전달부(321)를 구동시키고, 점선은 우측 촉각 전달부(321)를 구동시키는 제어 신호로 상정하여 설명한다.

도 19의 (a)는 기쁨, 신남의 감정을 직관적으로 나타낼 수 있도록, 폴짝 폴짝 뛰는 느낌의 촉각 정보를 전달하도록 패턴 신호가 구성되어 있다. 도 19의 (b)는 두근 두근 하는 느낌의 촉각 정보를 전달하도록 패턴 신호가 구성되어 있다. 도 19의 (c)는 슬픈 분위기, 침울한 분위기에 해당하는 촉각 정보를 전달하도록 패턴 신호가 구성되어 있다. 도 19의 (d)는 열광적인 분위기, 격한 분위기에 해당하는 촉각 정보를 전달하도록 패턴 신호가 구성되어 있다.

위와 같이, 본 발명의 촉각 정보 제공 시스템(100)은 시각적, 청각적으로 컨텐츠(110)의 분위기를 구현하는 것에 더하여, 촉각적으로 분위기를 더함에 따라, 보다 3D, 4D를 넘어서는 5D의 체감을 제공할 수 있다.

본 발명은 콘서트, 뮤지컬, 연극, 무용공연, 영화 등에 리드미컬한 촉감과 음악의 생동감 있는 비트를 제공함으로써, 각 미디어 및 컨텐츠에 감동과 재미, 그리고 입체적인 느낌을 더하여 새로운 문화 트렌드를 창조하고 리드하는 효과를 가져올 수 있다.

또한, 본 발명은 동시에 다수에게 진동을 비롯한 촉각 전달이 가능하고, 피부를 톡톡 치는 것과 같은 두드림 촉각 패턴을 전달할 수 있으며, 음악의 리듬과 박자를 리드미컬한 세세한 촉각으로 변환하여 전달할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 연동 구동형 및 독립 구동형 방식으로 스테이션(200)과 촉각 기기(300)를 통해 체감형 촉각 패턴 컨텐츠 전달이 가능하고, PC 및 스마트폰 연동을 통해 다양한 교육, 치료용 컨텐츠로 확장 및 교체가 가능하다.

또한, 본 발명은 촉각 기술이 활용되어 시청각 장애인과 비장애인이 함께하는 소통, 공유, 즐길 수 있는 배리어 프리 음악 콘서트, 뮤지컬, 연극 공연의 음악 리듬, 비트 등을 소리 대신 혹은 소리와 함께 전달하여 재미있고 새로운 소통과 공감의 방법을 제시하고, 동시에 시청각 장애인의 문화적, 사회적 접근성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 음악 콘텐츠를 활용한 공연, 청각 또는 발달 장애인 음악 리듬 교구용 기기, 및 어린이 및 일반인 음악 심리치료 기기로 활용될 수 있다. 더 나아가 지능 개발 및 장애인들의 사회적 활동력을 성장시켜 그들 스스로 능동적으로 자신의 문제를 해결할 수 있도록 도와주는 교육 컨텐츠에 본 체감형 촉각 패턴 기술이 함께 활용 가능하다.

또한, 본 발명은 청각 장애인들의 경우, 귀를 통하여 소리를 인지하는 것은 불가능하지만 진동 등에 의한 접촉 감각이 발달해 있을 고려할 때, 청각 장애인들에게 체감형 촉각 기술이 적용된 교육 프로그램 및 기기가 필요한 현 시점에서, 촉각 기술을 오르프 음악 리듬 교육 등에 응용하여 청각 장애인들이 음악, 리듬 교구용 단말 기기를 통해 음악을 느끼고 말하기, 창의력, 협동심 등을 발달시키는데 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형 예 및 변경 예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

100: 촉각 정보 제공 시스템
110: 컨텐츠
200: 스테이션
210: 하우징
220: 터치 패널부
230: 패턴 선택부
240: 통신부
250: 제어부
260: 시각화부
300: 촉각 기기
310: 하우징
320: 촉각전달부
330: 제어부
D: 입력 신호
D1: 힘 인가 데이터
D2: 컨텐츠 데이터
D3: 이벤트 효과 데이터

Claims

스테이션; 및
상기 스테이션으로부터 햅틱 데이터를 전달받아 햅틱 자극을 발생시켜 사용자에게 전달하는 촉각 기기
를 포함하고,
상기 스테이션은,
입력 신호를 수신하는 수신부;
상기 입력 신호를 기초로 컨텐츠의 리듬, 박자, 비트 중 어느 하나 또는 이벤트 효과에 대응하는 상기 햅틱 데이터를 생성하는 햅틱 데이터 생성부; 및
상기 햅틱 데이터를 상기 촉각 기기에 전송하는 송신부;
를 포함하되,
상기 촉각 기기는 복수의 촉각전달부를 포함하고,
상기 복수의 촉각전달부에 방향성이 부여된, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스테이션은, 힘 인가 데이터, 컨텐츠 데이터, 이벤트 효과 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 입력 신호로부터 상기 햅틱 데이터를 생성하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스테이션은 외부의 힘을 입력받는 적어도 하나의 터치 패널부를 더 포함하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 촉각 기기는 시각화부를 포함하고,
상기 촉각 기기의 시각화부는 상기 햅틱 데이터에 대응하는 빛을 발생하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
복수의 버튼을 제공하고, 각각의 버튼은 미리 저장된 햅틱 데이터를 즉시 구현하는 패턴 선택부를 더 포함하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스테이션은 시각화부를 더 포함하고,
상기 스테이션의 시각화부는 햅틱 데이터에 대응하는 빛을 발생하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 촉각 기기는,
상기 햅틱 데이터를 수신하는 수신부;
수신한 상기 햅틱 데이터에 기초하여 상기 촉각전달부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 촉각전달부 제어부; 및
햅틱 자극을 발생시키는 상기 복수의 촉각전달부
를 포함하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제3항에 있어서,
상기 스테이션은 복수의 터치 패널부를 포함하고,
각각의 상기 터치 패널부와 상기 촉각전달부는 배치된 위치에 따라 매칭되어 동작하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제3항에 있어서,
상기 스테이션은 복수의 터치 패널부를 포함하고, 각각의 사용자가 복수의 촉각 기기를 착용하며,
각각의 상기 터치 패널부와 사용자가 착용한 각각의 상기 촉각 기기가 배치된 위치에 따라 매칭되어 동작하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제3항에 있어서,
상기 촉각 기기의 시각화부에서 발광되는 빛은 상기 터치 패널부에 인가되는 힘에 대응하는, 촉각 정보 제공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 촉각 기기의 시각화부에서 발광되는 빛은 특정 사용자 또는 특정 사용자 그룹별로 상이한, 촉각 정보 제공 시스템.
제5항에 있어서,
상기 촉각 기기의 시각화부에서 발광되는 빛은 상기 패턴 선택부의 상기 각각의 버튼에 대응하는, 촉각 정보 제공 시스템.