KR20230096431A - 광학식 촉각 센서 - Google Patents

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KR20230096431A
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elastic
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tactile sensor
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정대환
박상규
홍현석
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 광학 촉각 센서 모듈에 있어서, 투명한 탄성부; 상기 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부; 및 물체가 상기 탄성부의 일면에 접촉할 때, 상기 마커부의 움직임을 촬영하는 카메라부;를 포함하고, 상기 마커부의 적어도 일부는, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성될 수 있다.

Description

광학식 촉각 센서{OPTICAL TACTILE SENSOR}
본 개시의 다양한 실시예들은, 본 발명은 광학식 촉각 센서에 관한 것으로, 바람직하게는 로봇 손에 사용되는 촉각 센서에 관한 것이다.
촉각 센서는 물체를 감지, 파악 및/또는 조작하는 데 유용하며 물체와 센서 사이의 접촉을 기반으로 한다.　광학식 촉각 센서(OTS)는 물체와 센서 사이의 접촉의 형태와 미끄러짐을 포착하기 위해 카메라를 사용하는 촉각 센서이다. 예를 들어, 카메라 기반 광학 촉각 센서(OTS)는 특히 물체와의 접촉으로 인한 탄성부(예: gel), 및 복수 개의 마커(marker)의 변위를 카메라로 측정하여, 탄성부에 가해진 힘을 측정할 수 있다.
광학식 촉각 센서는, 특히 로봇 핸드로 다양한 물체를 안정적으로 잡거나 놓을 필요성이 증가함에 따라 사람이 물체를 잡을 때 손가락에서 느끼는 접촉 정보를 로봇 핸드에도 구현하기 위해 정말하게 힘의 세기를 측정하고, 다양한 힘의 각도를 측정할 필요성이 증가하고 있다.
일반적으로 광학식 촉각 센서(OTS)(optical tactile sensor)의 탄성부(예: 젤(gel)) 및/또는 마커(marker)는 측정할 수 있는 힘의 범위(dynamic range)가 제한적일 수 있다. 예를 들어, 상기 광학식 촉각 센서는 수직방향의 힘의 세기를 감지 하기 어렵다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학식 촉각 센서는, 힘의 세기를 정밀하게 측정하고, 힘의 방향이 광학 촉각 센서 모듈에 수직인 경우(normal force)도 힘의 세기를 측정하는 데 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 광학 촉각 센서 모듈은, 투명한 탄성부; 상기 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부; 및 물체가 상기 탄성부의 일면에 접촉할 때, 상기 마커부의 움직임을 촬영하는 카메라부;를 포함하고, 상기 마커부의 적어도 일부는, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 광학 촉각 센서 모듈은, 투명하고, 서로 다른 경도를 가진 복수 개의 탄성부; 상기 복수 개의 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부; 및 물체가 상기 탄성부의 일면에 접촉할 때, 상기 마커부의 움직임을 촬영하는 카메라부;를 포함하고, 상기 마커부의 적어도 일부는, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성되고, 상기 복수 개의 탄성부는, 제1 경도를 가진 제1 탄성부; 및 상기 제1 탄성부상에 위치하고, 상기 제1 경도보다 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부;를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학식 촉각 센서의 마커부는 구형이고, 형태 변형이 용이한 재료로 만들어지며, 물체의 접촉에 따른 수직 방향의 외력이 발생했을 때, 마커부의 형태 및/또는 크기 변화에 따라 외력의 세기를 쉽게 파악할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학식 촉각 센서의 마커부는 중심보다 높이가 높은 부분(기준 높이)을 기준으로 복수 개의 영역으로 구분될 수 있다. 물체의 접촉에 따라 접촉면으로부터 지정된 각도로 기울어진 방향으로 외력이 발생했을 때, 마커부의 크기 변화, 및 기준 높이보다 높이가 높은 부분의 중심이 외력이 작용한 방향과 반대 방향으로 이동한 정도에 따라 외력의 세기, 및 각도를 쉽게 파악할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학식 촉각 센서는 서로 다른 경도(hardness)를 가진 복수 개의 탄성부를 포함하고, 각각의 탄성부의 내부에 복수 개의 마커부가 배치될 수 있다. 탄성부에 물체가 접촉하여 발생하는 외력의 세기가 약한 경우, 경도가 낮은 탄성부, 및 마커부가 인입되어 형태가 변형되고, 외력의 세기가 강한 경우, 경도가 높은 탄성부, 및 마커부도 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 사용자는 복수 개의 탄성부, 및 복수 개의 마커부의 움직임, 상대적인 위치 관계를 분석하여 힘의 세기를 정밀하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 카메라에서 바라본 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 마커부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈에 제1 방향의 외력이 작용했을 때의 변화를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈에 제1 방향의 외력이 작용했을 때, 카메라에서 바라본 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 마커부이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 복수 개의 영역으로 구분된 마커부를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 카메라에서 바라본 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈에 외력이 작용했을 때, 광학 촉각 센서 모듈을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈에 제1 방향의 외력이 작용했을 때, 카메라에서 바라본 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈에 제2 방향의 외력이 작용했을 때, 카메라에서 바라본 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부이다.
도 10는 본 개시의 또 다른 실시예(제1 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예(제2 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
도 12은 본 개시의 일 실시예(제3 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예(제4 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
도 14은 본 개시의 일 실시예(제5 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
도 15은 본 개시의 일 실시예(제6 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부, 및 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커부를 나타낸 측면도이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치)의 프로세서(예: 프로세서)는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(100)을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 카메라부(130)에서 바라본 탄성부(110), 및 탄성부(110) 내부에 배치된 마커부(120)를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(100)에 제1 방향(①)의 외력이 작용했을 때의 변화를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(100)에 제1 방향(①)의 외력이 작용했을 때, 카메라부(130)에서 바라본 탄성부(110), 및 탄성부(110) 내부에 배치된 마커부(120)이다.
광학 촉각 센서 모듈(100)은 사람이 물체를 잡을 때 손가락에서 느끼는 접촉 정보를 로봇 핸드에도 구현하기 위해 예를 들어, 로봇의 손에 사용되고, 외부 물체와의 접촉 여부를 감지하고 대응할 수 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 광학 촉각 센서 모듈(100)은 탄성부(110), 마커부(120), 카메라부(130), 및 외곽부(140)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서, 'X'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(100)의 길이 방향을 의미할 수 있다. 'Y'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(100)의 폭 방향을 의미할 수 있다. 'Z'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다.　또한, 본 발명의 일 실시예에서, '+X'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 우측 방향을 의미하고, '-X'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 좌측 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Y'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 전면 방향을 의미하고, '-Y'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 배면 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Z'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 상측 방향을 의미하고, '-Z'는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 하측 방향을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 광학적으로 투명한 탄성부(예: 겔(gel))(110)의 재료는 예를 들어, 실리콘 고무와 같은 실리콘 수지이지만, 탄성체는 다른 유형의 고무 또는 엘라스토머(elastomer)와 같은 임의의 다른 적절한 광학적으로 투명한 재료로 제조될 수 있다.　다른 실시예에 따르면, 광학적으로 투명한 탄성부(110)는 투명하거나 반투명할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 마커부(120)는 탄성부(110) 내부에 배치될 수 있다. 탄성부(110)는, 물체가 접촉하는 접촉면(111)을 포함할 수 있다. 마커부(120)는, 외부 압력에 민감하게 반응하기 위하여, 탄성부(110)의 접촉면(111)과 인접하게 배치될 수 있다. 도 2를 참조할 때, 마커부(120)는 일정한 간격으로 배열된 복수 개의 마커들로 구성될 수 있다. 복수 개의 마커들은 접촉면(111)으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있어, 서로 같은 평면(예: 도 2의 XY평면)상에 나란히 배열될 수 있다. 예를 들어, 카메라부(130)에서 탄성부(110)를 바라볼 때, 마커부(120)를 구성하는 복수 개의 마커들이 X축, Y축을 따라 일정한 간격으로 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 마커부(120)는 구형(예: 도 1, 2의 반지름: r1)일 수 있다. 마커부(120)는 형태 변형이 용이한 재료로 만들어지며, 예를 들어, 탄성 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 탄성부(110)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다.　마커부(120)의 재질은 탄성부(110)의 변형이 억제되는 정도가 충분히 작은 한 특별히 제한되지 않을 수 있다. 마커부(120)는 물체의 접촉에 따른 힘의 세기에 따라 형태가 변화할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라부(130)는 외부 압력에 의해 탄성부(110)의 일면이 파여있을 때, 탄성부(110), 및 마커부(120)의 움직임을 촬영할 수 있다. 카메라부(130)는 탄성부(110)와 일정한 간격을 두고 이격되어 배치되고, 탄성부(110)를 기준으로, 외부 압력을 받는 부분과 반대 방향에 위치할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라부(130)는 디지털 카메라, 즉 이미지 데이터를 전기 신호로 출력하기 위한 카메라일 수 있다. 예를 들어, CCD 카메라일 수 있다.　다만, 본 발명의 카메라부(130)는 CCD 카메라에 한정되지 않고, 예를 들어 C-MOS형 이미지 센서를 사용한 디지털 카메라를 사용할 수도 있다.　마커부(120)를 색상에 따라 식별한다는 사실은 본 발명의 센서의 지능을 높이는 가장 중요한 요소 중 하나로, 카메라에 컬러 필터를 장착할 수 있다.　카메라에 컬러 필터가 없는 경우에도(이 경우 빛의 세기, 특히 흑백 이미지만 촬영됨),　센서 내부의 광원으로 마커부(120)에 의해 반사된 색 스펙트럼 내에 있는 스펙트럼을 갖는 색의 광원만 준비하면 각 광원을 비출 때 촬영된 이미지에는 해당 마커부(120)에서 방출된 빛만 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 외곽부(140)는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 탄성부(110) 위에 위치할 수 있다. 외곽부(140)는 광학 촉각 센서 모듈(100)의 외곽의 적어도 일부를 나타낼 수 있다. 외곽부(140)는 반구형으로 이루어질 수 있고, 외곽부(140)의 적어도 일부는 탄성부(110)와 인접 배치될 수 있다. 카메라는 외곽부(140)의 한 부분과 접할 수 있다. 예를 들어, 외곽부(140)의 중심 부분에 위치할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 광학 촉각 센서 모듈(100)에 물체가 접촉할 때, 제1 방향(①)으로 외력이 발생할 수 있다. 제1 방향(①)은 예를 들어, 탄성부(110)의 접촉면(111)과 수직인 방향이며, 도 3을 참조할 때, 상측 방향(예: 도 3의 +z 방향)일 수 있다. 제1 방향(①)으로 작용하는 외력에 의해, 외력이 작용하는 탄성부(110), 및 마커부(120)는 제1 방향(①)으로 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 인입된 마커부(121)는 두께 방향(예: 도 3의 z축 방향)으로 납작해지고, 카메라부(130)가 위치한 상면에서 볼 때, 반지름이 큰 원 형태로 변형될 수 있다. 마커부(120)의 움직임은 상기 마커부(120)의 변위, 변형 및 기울기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라, 카메라부(130)가 위치한 상측에서 볼 때, 인입된 마커부(121)의 반지름(r2)은 외력이 작용하지 않은 마커부(120)의 반지름(r1)보다 커질 수 있다(r2 > r1). 사용자는 카메라부(130)에 의해 촬영된 인입된 마커부(121)의 반지름이 커진 정도에 따라 외력의 세기를 파악할 수 있다. 일반적인 광학 촉각 센서 모듈은 제1 방향(①)의 외력의 세기를 쉽게 파악할 수 없었으나, 본 발명은 마커부(120)의 형태 및/또는 크기 변화에 따라 제1 방향(①)의 외력의 세기를 쉽게 파악할 수 있다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 복수 개의 영역으로 구분된 마커부(220)를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈(200)을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 6는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 카메라부(230)에서 바라본 탄성부(210), 및 탄성부(210) 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부(220)이다. 도 7은 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(200)에 외력이 작용했을 때, 광학 촉각 센서 모듈(200)을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 8은 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(200)에 제1 방향(①)의 외력이 작용했을 때, 카메라에서 바라본 탄성부(210), 및 탄성부(210) 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부(220)이다. 도 9는 본 개시의 다른 실시예들에 따른, 광학 촉각 센서 모듈(200)에 제2 방향(②)의 외력이 작용했을 때, 카메라에서 바라본 탄성부(210), 및 탄성부(210) 내부에 배치된 복수 개의 영역으로 구분된 마커부(220)이다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 상기 광학 촉각 센서 모듈(200)은 탄성부(210), 마커부(220), 카메라부(230), 및 외곽부(240)를 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 9의 탄성부(210), 마커부(220), 카메라부(230), 및 외곽부(240)의 구성은 도 1 내지 도 4의 탄성부(110), 마커부(120), 카메라부(130), 및 외곽부(140)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
도 5 내지 도 9에서, 'X'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(200)의 길이 방향을 의미할 수 있다. 'Y'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(200)의 폭 방향을 의미할 수 있다. 'Z'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(200)의 두께 방향을 의미할 수 있다.　또한, 본 발명의 일 실시예에서, '+X'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 우측 방향을 의미하고, '-X'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 좌측 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Y'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 전면 방향을 의미하고, '-Y'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 배면 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Z'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 상측 방향을 의미하고, '-Z'는 광학 촉각 센서 모듈(200)의 하측 방향을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 마커부(220)는 복수 개의 영역으로 구분될 수 있다. 마커부(220)는, 기준 높이(h)보다 높이가 낮은 영역인 제1 영역(221), 기준 높이(h)보다 높이가 높은 영역인 제2 영역(222)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기준 높이(h)는 마커부(220)의 중심으로부터 기준 거리(l3)만큼 상측 방향(예: 도 5의 +z 방향)으로 이격된 지점을 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기준 거리(l3)는 마커부(220)의 반지름 길이(r1)보다 작을 수 있다(l3<r1). 일 실시예에 따르면, 제1 영역(221)은 지면에서부터 상측 방향(예: 도 5의 +z 방향)으로 '2r1-l1'만큼 떨어진 부분일 수 있다(h=2r1-l1). 제2 영역(222)은 제1 영역(221)의 상면으로부터 상측 방향(예: 도 5의 +z 방향)으로 'l2'만큼 떨어진 부분일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마커부(220)의 제1 영역(221)은 카메라부(230)가 위치한 상측에서 볼 때, 반지름이 'r1'인 원형일 수 있다. 마커부(220)의 제2 영역(222)은 카메라부(230)가 위치한 상측에서 볼 때, 반지름이 제1 영역(221)의 반지름보다 작은 'l2'인 원형일 수 있다(r1>l2). 마커부(220)는, 카메라부(230)가 위치한 상측에서 바라볼 때, 반지름이 'l2'인 원인 제2 영역(222), 및 제1 영역(221)을 일정한 두께'r1-l2'로 감싼 도넛 형태인 제1 영역(221)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 마커부(220)는 복수 개의 영역을 구분하기 위하여 제1 영역(221)은 제1 색상, 제2 영역(222)은 제1 색상과 상이한 제2 색상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 탄성부(210)는 물체가 접촉하는 접촉면(211)을 포함할 수 있다. 광학 촉각 센서 모듈(200)에 물체가 접촉할 때, 제1 방향(①)으로 외력이 발생할 수 있다. 제1 방향(①)은 예를 들어, 탄성부(210)의 접촉면(211)과 수직인 방향이며, 도 7을 참조할 때, 상측 방향(예: 도 7의 +Z 방향)일 수 있다. 제1 방향(①)으로 작용하는 외력에 의해, 외력이 작용하는 탄성부(210), 및 마커부(220)는 제1 방향(①)으로 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 구형의 마커부(220)는 두께 방향(예: 도 7의 Z축 방향)으로 납작해지고, 카메라부(230)가 위치한 상면에서 바라볼 때, 반지름이 큰 원 형태로 변형될 수 있다. 이에 따라, 카메라부(230)가 위치한 상측에서 볼 때, 인입된 마커부(220a)의 반지름(r2)이 커질 수 있다(r2 > r1). 사용자는 카메라부(230)에 의해 촬영된 인입된 마커부(220a)의 반지름이 커진 정도에 따라 외력의 세기를 파악할 수 있다. 일반적인 광학 촉각 센서 모듈(200)은 제1 방향(①)의 외력의 세기를 쉽게 파악할 수 없었으나, 본 발명은 마커부(220)의 형태 및/또는 크기 변화에 따라 제1 방향(①)의 외력의 세기를 쉽게 파악할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 광학 촉각 센서 모듈(200)에 물체가 접촉할 때, 접촉면으로부터 지정된 각도로 기울어진 제2 방향(②)으로 외력이 발생할 수 있다. 제2 방향(②)으로 발생하는 외력은, 제1 방향(①)의 힘과 제1 방향(①)과 수직인 제3 방향(③)의 힘의 합력일 수 있다. 제2 방향(②)의 외력은, 예를 들어, 제1 방향(①)(예: 도 7의 +Z 방향)의 힘과 제1 방향(①)과 수직인 제3 방향(③) (예: 도 7의 +X 방향)의 힘의 합력일 수 있다. 제2 방향(②)으로 작용하는 외력의 세기에 따라, 외력이 작용하는 탄성부(210), 및 마커부(220)는 제2 방향(②)으로 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 카메라부(230)가 위치한 상측에서 볼 때, 제2 방향(②)으로 인입된 마커부(220a)의 반지름(r2)은 외력이 작용하지 않은 마커부(220)의 반지름(r1)보다 클 수 있다(r2 > r1). 예를 들어, 구형의 마커부(220)는 두께 방향(예: 도 7의 Z축 방향)으로 납작해질 수 있다. 사용자는 카메라부(230)가 위치한 상측에서 볼 때, 인입된 마커부(220a)의 제1 영역(221a)의 반지름 크기가 커진 정도에 따라 외력의 세기를 파악할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인입된 마커부(220a)의 제2 영역(222a)의 중심은 마커부(220)의 중심을 기준으로 제3 방향(③)과 반대인 제4 방향(④)(예: 도 7의 -X 방향)으로 이동할 수 있다. 제2 방향(②)으로 발생하는 외력은 마커부(220)의 하단에 작용하기 때문에 마커부(220)의 상단에 위치한 제2 영역(222)은 외력이 작용하는 제3 방향(③)과 반대인 제4 방향(④)으로 이동할 수 있다. 사용자는 카메라부(130)에 의해 촬영된 인입된 마커부(220a)의 반지름이 커진 정도, 및 제2 영역(222a)의 중심이 이동한 정도에 따라 외력의 세기를 파악할 수 있다. 일반적인 광학 촉각 센서 모듈은 외력의 세기 및 각도를 쉽게 파악할 수 없었으나, 본 발명은 마커부(220)의 형태 및/또는 크기 변화에 따라 외력의 세기, 및 각도를 쉽게 파악할 수 있다.
도 10는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다. 도 11은 본 개시의 일 실시예(제2 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다. 도 12은 본 개시의 일 실시예(제3 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다. 도 13은 본 개시의 일 실시예(제4 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다. 도 14은 본 개시의 일 실시예(제5 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다. 도 15은 본 개시의 일 실시예(제6 실시예)에 따른, 광학 촉각 센서 모듈의 복수 개의 탄성부(310), 및 탄성부(310) 내부에 배치된 복수 개의 마커부(320)를 나타낸 측면도이다.
도 10 내지 도 15의 탄성부(310), 및 마커부(320)의 구성은 도 5 내지 도 8의 탄성부(210), 및 마커부(220)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
도 10 내지 도 15에서, 'X'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(300)의 길이 방향을 의미할 수 있다. 'Y'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(300)의 폭 방향을 의미할 수 있다. 'Z'는 상기 광학 촉각 센서 모듈(300)의 두께 방향을 의미할 수 있다.　또한, 본 발명의 일 실시예에서, '+X'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 우측 방향을 의미하고, '-X'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 좌측 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Y'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 전면 방향을 의미하고, '-Y'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 배면 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '+Z'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 상측 방향을 의미하고, '-Z'는 광학 촉각 센서 모듈(300)의 하측 방향을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 탄성부(310)는 서로 다른 경도(hardness)를 가진 복수 개의 탄성부(310)를 포함할 수 있다. 경도가 다른 복수 개의 탄성부(310)를 사용하여 외력 측정의 범위를 확대할 수 있다.
복수 개의 탄성부(310)는 제1 경도를 가진 제1 탄성부(311), 및 제1 탄성부(311) 상에 위치하고, 제1 경도보다 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부(312)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 마커부(320)는 서로 다른 색상을 가진 복수 개의 마커부(320)를 포함할 수 있다. 복수 개의 마커부(320)는, 제1 탄성부(311)의 내부에 배치되고, 제1 색상을 포함하는 제1 마커부(321), 및 제2 탄성부(312)의 내부에 배치되고, 제1 색상과 상이한 제2 색상을 포함하는 제2 마커부(322)를 포함할 수 있다. 제1 마커부(321), 및 제2 마커부(322) 색상을 다르게 하여 각 마커부의 움직임 분석을 정확하게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 탄성부(312)는 제1 탄성부(311) 상에 위치하고, 물체는 제2 탄성부(312)의 상면에 접촉할 수 있다. 제2 탄성부(312)는 물체가 접촉하는 접촉면(313)을 포함할 수 있다. 탄성부(310)에 물체가 접촉하여 발생하는 외력의 세기가 약한 경우, 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부(312), 및 제2 마커부(322)가 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 구형의 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 10의 z축 방향)으로 납작해질 수 있다. 탄성부(310)에 물체가 접촉하여 발생하는 외력의 세기가 강한 경우, 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부(312), 및 제2 마커부(322) 뿐 아니라, 경도가 높은 제1 경도를 가진 제1 탄성부(311), 및 제1 마커부(321)가 인입되어 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 구형의 제1 마커부(321)는 두께 방향으로 납작해질 수 있다. 사용자는 제1 탄성부(311), 제2 탄성부(312), 제1 마커부(321), 및 제2 마커부(322)의 움직임, 상대적인 위치 관계를 분석하여 힘의 세기를 정밀하게 측정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수 개의 탄성부(310)는, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)을 포함할 수 있다. 도 11 내지 도 15를 참조하면, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 평평하지 않을 수 있다. 예를 들어, 경계면(314)의 높이는 일정하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 11을 참조할 때, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 요철, 예를 들어, 볼록한 부분, 오목한 부분을 포함할 수 있다. 경도가 다른 복수 개의 탄성부(310)의 경계면(314)에 요철을 둠으로써 탄성부 간의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 지면으로부터 평평한 제1 면(314a), 제1 면(314a)의 일단과 접하고, 제1 면(314a)과 수직인 제2 면(314b), 제2 면(314b)의 일단과 접하고, 제2 면(314b)과 수직인 제3 면(314c)을 포함할 수 있다.
제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 같은 XY평면 상에 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 11의 z축 방향)을 기준으로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 12를 참조하면, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 예를 들어, 볼록한 부분, 오목한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 지면으로부터 평평한 제1 면(314a), 제1 면(314a)의 일단과 접하고, 제1 면(314a)과 수직인 제2 면(314b), 제2 면(314b)의 일단과 접하고, 제2 면(314b)과 수직인 제3 면(314c)을 포함할 수 있다.
제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 서로 다른 xy평면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 11의 z축 방향)을 기준으로 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 13을 참조하면, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 지면을 기준으로 일정한 각도(θ)를 가질 수 있다. 예를 들어, 지면으로부터 우측 및 하측 방향(예: 도 12의 +X 방향과 -Z 방향 사이)으로 일정한 각도(θ)를 가지는 제1 면(314d), 제1 면(314d)의 일단과 접하고 제1 면(314d)으로부터 우측 및 상측 방향(예: 도 12의 +X 방향과 +Z 방향 사이)으로 일정한 각도(θ)를 가지는 제2 면(314e)을 포함할 수 있다. 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 같은 xy평면 상에 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 11의 z축 방향)을 기준으로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다.
제2 마커부(322)는 물체가 접하는 외력이 탄성부(310)의 접촉면(313)과 수직인 제1 방향(①)으로 작용하더라도, 제1 방향(①)으로 평평하게 인입되지 않고, 일정한 각도(θ)를 가지는 비스듬한 일면(예: 제1 면(314d), 또는 제2 면(314e))과 평행한 방향으로 인입될 수 있다. 외력이 작용하는 위치, 각도, 및/또는 세기에 따라 변이 각도가 상이하여, 탄성부(310)와 수직인 제1 방향(①)으로 작용하는 외력과 접촉면(313)과 일정한 각도를 가지는 외력을 직접적으로 구분할 수 있고, 그 세기를 측정하기 용이할 수 있다. 경계면(314)의 경사면에 마커부(320)를 배치하여 외력 측정의 민감도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 14을 참조하면, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 예를 들어, 볼록한 부분, 오목한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 지면으로부터 평평한 제1 면(314a), 제1 면(314a)의 일단과 접하고, 제1 면(314a)과 수직인 제2 면(314b), 제2 면(314b)의 일단과 접하고, 제2 면(314b)과 수직인 제3 면(314c)을 포함할 수 있다.
제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 서로 다른 xy평면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 11의 z축 방향)을 기준으로 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)는 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)과 인접한 부분이 아닌, 물체와 접촉하는 일면과 인접한 부분에 평평하게(같은 xy평면 상에) 배치될 수 있다. 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)과 인접하지 않은 부분에 평평하게(같은 xy평면 상에) 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 15를 참조하면, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 예를 들어, 볼록한 부분, 오목한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)(예: 제1 탄성부(311)의 상면, 제2 탄성부(312)의 하면)은 지면으로부터 평평한 제1 면(314a), 제1 면(314a)의 일단과 접하고, 제1 면(314a)과 수직인 제2 면(314b), 제2 면(314b)의 일단과 접하고, 제2 면(314b)과 수직인 제3 면(314c)을 포함할 수 있다.
제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 서로 다른 xy평면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)와 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 두께 방향(예: 도 11의 z축 방향)을 기준으로 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부(311) 내부에 배치된 제1 마커부(321)는 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)과 인접한 부분이 아닌, 물체와 접촉하는 일면과 인접한 부분에 배치될 수 있다. 제2 탄성부(312) 내부에 배치된 제2 마커부(322)는 제1 탄성부(311)와 제2 탄성부(312) 사이의 경계면(314)과 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 마커부(322)는 볼록하게 형성된 경계면(314) 사이에 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 광학 촉각 센서 모듈(예: 도 1의 광학 촉각 센서 모듈(100))에 있어서, 외부 물체가 접촉하는 접촉면(예: 도 1의 접촉면 (111))을 포함하고, 투명한 탄성부(예: 도 1의 탄성부(110)); 상기 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커들을 포함하는 마커부(예: 도 1의 마커부(120)); 및 상기 외부 물체가 상기 탄성부의 일면에 접촉할 때, 상기 복수 개의 마커들 중 적어도 하나의 움직임을 촬영하는 카메라부(예: 도 1의 카메라부(130));를 포함하고, 상기 복수 개의 마커들 각각의 적어도 일부분은, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성된 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 탄성부는, 실리콘 수지, 엘라스토머와 같은 광학적으로 투명한 재료를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 제1 항에 있어서, 상기 복수 개의 마커들의 움직임은 상기 복수 개의 마커들의 변위, 변형 및 기울기 중 적어도 하나를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 마커들은, 상기 접촉면과 인접하게 배치된 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 마커들은 상기 접촉면과 일정하게 이격되어 배치되고, 일정한 간격으로 배열된 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부는, 구형인 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부는, 탄성 재료와 같은 형태 변형이 용이한 재료를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 탄성부의 상기 접촉면에 상기 외부 물체가 접촉하는 경우, 상기 접촉면과 수직한 제1 방향으로 상기 외부 압력이 발생할 때, 상기 탄성부, 및 상기 마커부의 적어도 일부는 상기 제1 방향으로 인입되는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 외부 압력에 의해 상기 제1 방향으로 인입된 마커부는, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부보다 크기가 큰 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부(예: 도 5의 마커부(220))는, 기준 높이를 중심으로 영역이 구분되고, 상기 기준 높이보다 높이가 낮은 영역인 제1 영역(예: 도 5의 제1 영역(221)); 및 상기 기준 높이보다 높이가 높은 영역인 제2 영역(예: 도 5의 제2 영역(222));을 포함하는 광학 촉각 센서 모듈(예: 도 5의 광학 촉각 센서 모듈(200)).
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부의 상측에서 볼 때, 상기 마커부의 상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 반지름이 작은 원인 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부의 상측에서 볼 때, 상기 마커부의 상기 제1 영역은 상기 제2 영역을 일정한 두께로 감싼 도넛 형태인 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 제1 영역은 제1 색상; 제2 영역은 제1 색상과 상이한 제2 색상을 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 탄성부(예: 도 5의 탄성부(210))의 상기 접촉면(예: 도 5의 접촉면 (211))에 상기 물체가 접촉하는 경우, 상기 접촉면으로부터 지정된 각도로 기울어진 제2 방향으로 상기 외부 압력이 발생할 때, 상기 탄성부, 및 상기 마커부의 적어도 일부는 상기 제2 방향으로 인입되는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 접촉면과 수직한 제1 방향, 및 상기 제1 방향과 수직인 제3 방향의 합력인 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 외부 압력에 의해 상기 제2 방향으로 인입된 마커부의 제1 영역은, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부보다 크기가 큰 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 외부 압력에 의해 상기 제2 방향으로 인입된 마커부의 제2 영역의 중심은, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부의 중심에서 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향에 위치한 광학 촉각 센서 모듈.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 광학 촉각 센서 모듈(예: 도 10의 광학 촉각 센서 모듈(300))에 있어서, 투명하고, 서로 다른 경도를 가진 복수 개의 탄성부(예: 도 10의 탄성부(310));및 상기 복수 개의 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커들을 포함하는 마커부(예: 도 10의 마커부(320)); 를 포함하고, 상기 마커부의 적어도 일부는, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성되고, 상기 복수 개의 탄성부는, 제1 경도를 가진 제1 탄성부(예: 도 10의 제1 탄성부(311)); 및 상기 제1 탄성부 상에 위치하고, 상기 제1 경도보다 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부(예: 도 10의 제2 탄성부(312));를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 마커부(예: 도 10의 마커부(320))는, 상기 제1 탄성부의 내부에 배치되고, 제1 색상을 포함하는 제1 마커부(예: 도 10의 제1 마커부(321)); 및 상기 제2 탄성부의 내부에 배치되고, 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 포함하는 제2 마커부(예: 도 10의 제2 마커부(322));를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
다양한 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 탄성부는, 상기 제1 탄성부와 상기 제2 탄성부 사이의 경계면(예: 도 10의 경계면(314))을 포함하고, 상기 경계면의 높이는 일정하지 않은 광학 촉각 센서 모듈.
이상에서 설명한 본 개시의 다양한 실시예의 광학식 촉각 센서(예: 도 1의 광학 촉각 센서 모듈(100))는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 광학 촉각 센서 모듈
110 : 탄성부
111 : 접촉면
220 : 복수 개의 마커들
221 : 제1 마커
222 : 제2 마커
130 : 카메라부
140 : 외곽부

Claims (20)

  1. 광학 촉각 센서 모듈에 있어서,
    외부 물체가 접촉하는 접촉면을 포함하고, 투명한 탄성부;
    상기 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커들을 포함하는 마커부; 및
    상기 외부 물체가 상기 탄성부의 일면에 접촉할 때, 상기 복수 개의 마커들 중 적어도 하나의 움직임을 촬영하는 카메라부;를 포함하고,
    상기 복수 개의 마커들 각각의 적어도 일부분은, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성된 광학 촉각 센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는,
    실리콘 수지, 엘라스토머와 같은 광학적으로 투명한 재료를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마커들의 움직임은 상기 복수 개의 마커들의 변위, 변형 및 기울기 중 적어도 하나를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마커들은, 상기 접촉면과 인접하게 배치된 광학 촉각 센서 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마커들은 상기 접촉면과 일정하게 이격되어 배치되고, 일정한 간격으로 배열된 광학 촉각 센서 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마커부는, 구형인 광학 촉각 센서 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 마커부는, 탄성 재료와 같은 형태 변형이 용이한 재료를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성부의 상기 접촉면에 상기 외부 물체가 접촉하는 경우, 상기 접촉면과 수직한 제1 방향으로 상기 외부 압력이 발생할 때, 상기 탄성부, 및 상기 마커부의 적어도 일부는 상기 제1 방향으로 인입되는 광학 촉각 센서 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 외부 압력에 의해 상기 제1 방향으로 인입된 마커부는, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부보다 크기가 큰 광학 촉각 센서 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마커부는,
    기준 높이를 중심으로 영역이 구분되고,
    상기 기준 높이보다 높이가 낮은 영역인 제1 영역; 및
    상기 기준 높이보다 높이가 높은 영역인 제2 영역;을 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마커부의 상측에서 볼 때, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 반지름이 작은 원인 광학 촉각 센서 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 마커부의 상측에서 볼 때, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역을 일정한 두께로 감싼 도넛 형태인 광학 촉각 센서 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 제1 색상;
    상기 제2 영역은 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 탄성부의 상기 접촉면에 상기 외부 물체가 접촉하는 경우, 상기 접촉면으로부터 지정된 각도로 기울어진 제2 방향으로 상기 외부 압력이 발생할 때,
    상기 탄성부, 및 상기 마커부의 적어도 일부는 상기 제2 방향으로 인입되는 광학 촉각 센서 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 방향은 상기 접촉면과 수직한 제1 방향, 및 상기 제1 방향과 수직인 제3 방향의 합력인 광학 촉각 센서 모듈.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 외부 압력에 의해 상기 제2 방향으로 인입된 마커부의 제1 영역은, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부보다 크기가 큰 광학 촉각 센서 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 외부 압력에 의해 상기 제2 방향으로 인입된 마커부의 제2 영역의 중심은, 상기 카메라부가 위치한 상측에서 볼 때, 상기 마커부의 중심에서 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향에 위치한 광학 촉각 센서 모듈.
  18. 광학 촉각 센서 모듈에 있어서,
    투명하고, 서로 다른 경도를 가진 복수 개의 탄성부;및
    상기 복수 개의 탄성부 내부에 배치된 복수 개의 마커들을 포함하는 마커부; 를 포함하고,
    상기 마커부의 적어도 일부는, 외부 압력에 의해 형태가 변화하도록 구성되고,
    상기 복수 개의 탄성부는,
    제1 경도를 가진 제1 탄성부; 및
    상기 제1 탄성부 상에 위치하고, 상기 제1 경도보다 경도가 낮은 제2 경도를 가진 제2 탄성부;를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 마커부는,
    상기 제1 탄성부의 내부에 배치되고, 제1 색상을 포함하는 제1 마커부; 및
    상기 제2 탄성부의 내부에 배치되고, 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 포함하는 제2 마커부;를 포함하는 광학 촉각 센서 모듈.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 복수 개의 탄성부는,
    상기 제1 탄성부와 상기 제2 탄성부 사이의 경계면을 포함하고,
    상기 경계면의 높이는 일정하지 않은 광학 촉각 센서 모듈.
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