KR20240105118A - An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same - Google Patents

An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20240105118A
KR20240105118A KR1020220188003A KR20220188003A KR20240105118A KR 20240105118 A KR20240105118 A KR 20240105118A KR 1020220188003 A KR1020220188003 A KR 1020220188003A KR 20220188003 A KR20220188003 A KR 20220188003A KR 20240105118 A KR20240105118 A KR 20240105118A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving unit
coils
magnetic
display device
unit
Prior art date
Application number
KR1020220188003A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오선종
김성기
이보연
정영도
Original Assignee
한국기계연구원
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Publication of KR20240105118A publication Critical patent/KR20240105118A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 기존의 단순 변위 제어 방식과는 달리 구동부의 변위/속도 제어가 가능하여 다양한 촉각 정보를 표현 가능하도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치는, 내부에 공간을 구비하는 하우징; 하우징의 내부에 형성되는 코일; 하우징에 인입되어 코일의 내측을 관통하도록 형성되고, 일단이 하우징의 외부로 노출되며, 코일의 자기장에 의해 구동이 제어되는 구동부; 및 하우징의 내부에 형성되고, 구동부의 위치 또는 구동부에 가해진 힘을 감지하는 센서부를 포함한다.An embodiment of the present invention provides a technology that enables expression of various tactile information by controlling the displacement/speed of the driving part, unlike existing simple displacement control methods. A tactile display device using multiple coils according to an embodiment of the present invention includes a housing having a space therein; A coil formed inside the housing; a driving part that is inserted into the housing and is formed to penetrate the inside of the coil, one end of which is exposed to the outside of the housing, and whose driving is controlled by the magnetic field of the coil; and a sensor unit formed inside the housing and detecting the position of the driving unit or the force applied to the driving unit.

Description

다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치 및 촉각 구현 방법 {An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same}Tactile display device and tactile implementation method using multiple coils {An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same}

본 발명은 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치 및 촉각 구현 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기존의 단순 변위 제어 방식과는 달리 구동부의 변위/속도 제어가 가능하여 다양한 촉각 정보를 표현 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a tactile display device and a tactile implementation method using multiple coils. More specifically, the present invention relates to a technology that enables the expression of various tactile information by controlling the displacement/speed of the driving part, unlike the existing simple displacement control method. It's about.

촉각 디스플레이는 사용자와 촉각으로 상호작용을 하는 장치이다. 최근에는 가상현실 플랫폼, 원격 의료기술지원, 스마트폰, 게임 등 적용 분야가 증가함에 따라, 시각과 청각 뿐 아니라 촉각 전달에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 정밀성과 안전성을 갖춘 기술에 대한 수요가 높아지는 추세이다.A tactile display is a device that interacts with the user through the sense of touch. Recently, as the application fields such as virtual reality platforms, remote medical technology support, smartphones, and games increase, the importance of not only visual and auditory but also tactile transmission is increasing, and the demand for technology with precision and safety is increasing. .

진동모터 형태의 전통적인 햅틱 기술에서, 마이크로폰을 이용한 음파진동, 발광소자와 열변형 소재를 이용한 변형진동기술 등으로 발전하고 있으며, 전기 활성 고분자나 형상기억 합금, 압전 소자 등의 유연 물질을 활용한 많은 연구들이 보고되고 있다.Traditional haptic technologies in the form of vibration motors are evolving into sonic vibrations using microphones, strained vibration technologies using light-emitting elements and thermally deformable materials, and many technologies using flexible materials such as electroactive polymers, shape memory alloys, and piezoelectric elements. Studies are being reported.

다만, 전기활성 고분자(Electroactive polymer)는 전압에 따른 변위를 조절하기 쉽고 높은 반응성을 가지는 장점이 있으나, 소금물과 같은 이온전도체 내에서만 동작을 하거나 수 kV의 높은 구동전압, 낮은 변위 등의 단점이 존재한다.However, electroactive polymers have the advantage of being easy to control displacement according to voltage and having high reactivity, but have disadvantages such as operating only in ionic conductors such as salt water, high driving voltage of several kV, and low displacement. do.

그리고, 형상기억 합금과 같이 온도 제어 방식의 경우는 높은 구동범위와 출력되는 힘은 크나 낮은 응답 반응성과 냉각을 위한 별도 시스템이 요구되는 단점이 존재한다. 또한, 압전 소자의 경우, 높은 응답 반응성 뿐 아니라 낮은 전압을 통한 제어가 용이하지만, 변위가 작고 낮은 진동수의 움직임 구현에 어려움이 있어 촉각 디스플레이로 활용하기에 한계가 존재한다.In addition, temperature control methods such as shape memory alloys have a high operating range and large output force, but have the disadvantages of low responsiveness and the need for a separate system for cooling. In addition, in the case of piezoelectric elements, they not only have high response responsiveness but are also easy to control through low voltages, but have small displacement and difficulty in implementing low-frequency movements, which limits their use as tactile displays.

미국 공개특허 제2022-0184662호(발명의 명칭: Complex mass trajectories for improved haptic effect)에서는, 원통형의 영구자석 주위에 코일 형상의 전기 자성체가 형성되고, 자성체에 대한 자기력 제어로 햅틱 효과를 구현하고, 원통 형상의 영구자석 주위에 와이어가 복수 회 권선된 형상의 코일이 배치되는 보이스 코일 형상이 형성되며, 보이스 코일 하부의 자성 디스크는 다른 구성들의 결합에 주로 이용되는 특징을 구비하는 사항이 개시되어 있다.In U.S. Patent Publication No. 2022-0184662 (title of the invention: Complex mass trajectories for improved haptic effect), a coil-shaped electric magnetic material is formed around a cylindrical permanent magnet, and a haptic effect is realized by controlling the magnetic force on the magnetic material, A voice coil shape is formed in which a coil in the shape of a wire wound multiple times is formed around a cylindrical permanent magnet, and the magnetic disk below the voice coil is disclosed to have features mainly used for combining other components. .

대한민국 등록특허 제 10-0919974호(발명의 명칭: 햅틱 모듈)에서는, 인가되는 전계에 의해 일어나는 물리적 변위에 따라 선형 왕복 운동하는 구동 축에 결합된 이동체를 선형 이동시키는 다수의 압전 구동부와; 상기 구동 축이 삽입되는 다수의 홀이 구비되고, 홀에 삽입된 구동 축에 결합된 이동체가 소정 간격을 가진 배열을 이루도록 상기 압전 구동부를 지지하는 클램프를 포함하며; 상기 클램프가 하나 이상의 클램프들이 서로 연결되도록 하는 클램프 연결부를 포함하는 햅틱 모듈이 개시되어 있다.Republic of Korea Patent No. 10-0919974 (title of the invention: Haptic module) includes a plurality of piezoelectric driving units that linearly move a moving object coupled to a driving shaft that performs linear reciprocating motion according to physical displacement caused by an applied electric field; It is provided with a plurality of holes into which the drive shaft is inserted, and includes a clamp that supports the piezoelectric drive unit so that the moving parts coupled to the drive shaft inserted into the holes are arranged at predetermined intervals; A haptic module is disclosed in which the clamp includes a clamp connection portion that allows one or more clamps to be connected to each other.

미국 공개특허 제2022-0184662호US Patent Publication No. 2022-0184662 대한민국 등록특허 제 10-0919974호Republic of Korea Patent No. 10-0919974

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 자기장을 활용하여 사용자와 상호작용을 위한 촉각 디스플레이 장치를 제작하도록 하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to manufacture a tactile display device for interaction with a user using a magnetic field.

또한, 본 발명의 목적은, 기존의 단순 변위 제어 방식과는 달리 구동부의 변위/속도 제어가 가능하여 다양한 촉각 정보를 표현 가능하도록 하는 것이다.Additionally, the purpose of the present invention is to enable the expression of various tactile information by controlling the displacement/speed of the driving part, unlike the existing simple displacement control method.

그리고, 본 발명의 목적은, 촉각 디스플레이 장치 내 탑재된 센서를 통해 사용자가 인가하는 변위나 힘을 측정할 수 있어 상호작용이 가능하도록 하는 것이다.And, the purpose of the present invention is to enable interaction by measuring the displacement or force applied by the user through a sensor mounted in the tactile display device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부에 공간을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 형성되는 코일; 상기 하우징에 인입되어 상기 코일의 내측을 관통하도록 형성되고, 일단이 상기 하우징의 외부로 노출되며, 상기 코일의 자기장에 의해 구동이 제어되는 구동부; 및 상기 하우징의 내부에 형성되고, 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지하는 센서부를 포함하고, 상기 코일은 상기 구동부의 길이 방향을 따라 복수 개 배치되는 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes a housing having a space therein; a coil formed inside the housing; a driving unit that is inserted into the housing and is formed to penetrate the inside of the coil, one end of which is exposed to the outside of the housing, and whose driving is controlled by the magnetic field of the coil; and a sensor unit formed inside the housing and detecting the position of the driving unit or a force applied to the driving unit, wherein a plurality of coils are arranged along the longitudinal direction of the driving unit.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동부는, 상기 구동부의 일단 부위에 형성되고, 일 부위가 상기 하우징의 외부로 노출되도록 형성되는 접촉체; 및 상기 접촉체와 결합하고 자성물질을 포함하며, 상기 코일의 자기장 영역에 형성되는 자기구동체를 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the driving unit may include: a contact body formed at one end of the driving unit and having one part exposed to the outside of the housing; and a magnetic actuator that combines with the contact body, includes a magnetic material, and is formed in the magnetic field area of the coil.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동부는, 상기 구동부의 타단 부위에 형성되고 자성물질로 형성되어 상기 센서부에 자기장을 제공하는 센싱자성체를 더 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the driving unit may further include a sensing magnetic body formed at the other end of the driving unit and made of a magnetic material to provide a magnetic field to the sensor unit.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동부는 직선 또는 회전 운동을 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the driving unit may perform linear or rotational movement.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기구동체는 자성체로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the magnetic actuator may be formed of a magnetic material.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기구동체는, 비자성체; 및 상기 비자성체와 결합되고, 상기 비자성체의 길이 방향 중심축을 중심으로 회전하는 방향으로 연장되어 형성되는 자성체를 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the magnetic actuator is a non-magnetic material; and a magnetic body that is coupled to the non-magnetic material and extends in a direction that rotates about the longitudinal central axis of the non-magnetic material.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 센서부는, 상기 센싱자성체의 자기장 세기를 감지함으로써 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensor unit may detect the position of the driving unit or the force applied to the driving unit by detecting the magnetic field strength of the sensing magnetic material.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 접촉체는, 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the contact body may be formed of a material having elasticity.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 코일은 링 형상으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the coil may be formed in a ring shape.

본 발명의 실시 예에 있어서, 복수 개의 코일 각각에 서로 다른 값의 전류가 인가될 수 있다.In an embodiment of the present invention, currents of different values may be applied to each of the plurality of coils.

본 발명의 실시 예에 있어서, 복수 개의 코일 각각에 전류가 인가되는 시간이 상이할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the time at which current is applied to each of the plurality of coils may be different.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하우징은 자기장을 차폐시키는 소재로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the housing may be formed of a material that shields magnetic fields.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 사용자의 신체가 구동부와 접촉하는 제1단계; 상기 센서부에서 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지하는 제2단계; 상기 센서부로부터 제어부로 전기 신호가 전달되고, 상기 제어부에서 전기 신호를 분석하여 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 도출하는 제3단계; 상기 제어부에서 복수 개의 코일 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 결정하는 제4단계; 및 상기 제어부의 제어에 의해 상기 복수 개의 코일 각각의 자기장이 조절되면서 상기 구동부가 운동하여 상기 구동부에 의해 사용자의 신체에 촉감이 구현되는 제5단계를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes: a first step in which the user's body contacts the driving unit; A second step of detecting the position of the driving unit or the force applied to the driving unit by the sensor unit; A third step in which an electrical signal is transmitted from the sensor unit to a control unit, and the control unit analyzes the electrical signal to derive the position of the drive unit or the force applied to the drive unit; A fourth step of determining the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils in the control unit; And a fifth step in which the magnetic field of each of the plurality of coils is adjusted under the control of the control unit and the driving unit moves to provide a sense of touch to the user's body by the driving unit.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제4단계에서, 상기 복수 개의 코일 각각에 전류를 인가하는 전원부로 상기 제어부의 제어 신호가 전달되어 상기 복수 개의 코일 각각에 인가되는 전류가 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the fourth step, the control signal from the control unit is transmitted to the power supply unit that applies current to each of the plurality of coils, so that the current applied to each of the plurality of coils can be controlled.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 복수 개의 코일 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 제어함으로써, 구동부의 감/가속 등에 의한 다양한 패턴의 구동부의 구동에 의한 촉감 신호를 생성하여 촉각 구현의 자유도가 현저히 증가할 수 있다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is to control the current value applied to each of the plurality of coils or the time for which the current is applied, thereby generating a tactile signal by driving the driver in various patterns due to deceleration/acceleration of the driver, etc. As a result, the degree of freedom in tactile implementation can be significantly increased.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 구조에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 구조에 대한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 코일 각각에 대한 전류 인가 관련 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 햅틱 시스템에 대한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치를 구비하는 장비에 대한 모식도이다.
1 is a schematic diagram of the structure of a tactile display device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of a tactile display device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of the structure of a tactile display device according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph related to current application to each of a plurality of coils according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a haptic system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram of equipment including a tactile display device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)의 구조에 대한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)의 분해사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치의 구조에 대한 모식도이다. 그리고, 상방과 하방 등의 방향은 각각의 도면을 기준으로 한다. 이하, 동일하다.FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention. Additionally, Figure 3 is a schematic diagram of the structure of a tactile display device according to another embodiment of the present invention. And, directions such as upward and downward are based on each drawing. The following is the same.

도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)는, 내부에 공간을 구비하는 하우징(140); 하우징(140)의 내부에 형성되는 코일(110); 하우징(140)에 인입되어 코일(110)의 내측을 관통하도록 형성되고, 일단이 하우징(140)의 외부로 노출되며, 코일(110)의 자기장에 의해 구동이 제어되는 구동부(120); 및 하우징(140)의 내부에 형성되고, 구동부(120)의 위치를 감지하는 센서부(130)를 포함한다.As shown in Figures 1 and 2, the tactile display device 100 of the present invention includes a housing 140 having a space therein; A coil 110 formed inside the housing 140; A driving unit 120 that is inserted into the housing 140 and is formed to penetrate the inside of the coil 110, has one end exposed to the outside of the housing 140, and whose driving is controlled by the magnetic field of the coil 110; and a sensor unit 130 formed inside the housing 140 and detecting the position of the driving unit 120.

하우징(140)은 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 하우징(140)의 내부에는 공간이 형성되며, 하우징(140)의 내부에 구동부(120), 코일(110) 등이 형성될 수 있다. 그리고, 구동부(120)는 하우징(140)의 내부에서 운동을 수행할 수 있다.The housing 140 may be formed in a box shape, a space may be formed inside the housing 140, and a driving unit 120, a coil 110, etc. may be formed inside the housing 140. And, the driving unit 120 may perform movement inside the housing 140.

하우징(140)은 높이는 6 내지 12mm이고, 하우징(140)의 높이 방향에 수직한 단면의 가로 길이 또는 세로길이는 1 내지 4mm로써, 하우징(140)은 소형으로 형성될 수 있다.The height of the housing 140 is 6 to 12 mm, and the horizontal or vertical length of the cross section perpendicular to the height direction of the housing 140 is 1 to 4 mm, so that the housing 140 can be made small.

구동부(120)의 전체 형상은 기둥 형상을 구비할 수 있고, 구동부(120)의 길이 방향에 수직한 단면의 형상은 원형, 타원형, 다각형 등의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 구동부(120)는 코일(110)의 자기장에 의해 구동되기 위해서 일 부위에 자성을 구비할 수 있다.The overall shape of the driving unit 120 may have a pillar shape, and the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the driving unit 120 may be formed in a circular, oval, or polygonal shape. Additionally, the driving unit 120 may have magnetism in one part to be driven by the magnetic field of the coil 110.

구체적으로, 구동부(120)는, 구동부(120)의 일단 부위에 형성되고, 일 부위가 하우징(140)의 외부로 노출되도록 형성되는 접촉체(121); 및 접촉체(121)와 결합하고 자성물질을 포함하며, 코일(110)의 자기장 영역에 형성되는 자기구동체(122)를 구비할 수 있다.Specifically, the driving unit 120 includes a contact body 121 formed at one end of the driving unit 120, with one part exposed to the outside of the housing 140; and a magnetic actuator 122 that is coupled to the contact body 121, includes a magnetic material, and is formed in the magnetic field area of the coil 110.

또한, 구동부(120)는, 구동부(120)의 타단 부위에 형성되고 자성물질로 형성되어 센서부(130)에 자기장을 제공하는 센싱자성체(124)를 더 구비할 수 있다. 그리고, 자기구동체(122)와 센싱자성체(124) 사이에는, 일단이 자기구동체(122)와 결합하고 타단이 센싱자성체(124)와 결합하는 연결몸체(123)가 형성될 수 있다. In addition, the driving unit 120 may further include a sensing magnetic body 124 formed at the other end of the driving unit 120 and made of a magnetic material to provide a magnetic field to the sensor unit 130. In addition, between the magnetic actuator 122 and the sensing magnetic body 124, a connection body 123 may be formed, one end of which is coupled to the magnetic actuator 122 and the other end of which is coupled with the sensing magnetic body 124.

연결몸체(123)에 의해 구동부(120)의 길이가 연장됨과 동시에, 연결몸체(123)에 의해 자기구동체(122)와 센싱자성체(124) 간 거리가 증가되어 자기구동체(122)와 센싱자성체(124)가 이격될 수 있고, 마찬가지로 코일(110)과 센싱자성체(124)가 이격될 수 있으며, 이에 따라, 코일(110)의 자기장에 의한 영향이 센싱자성체(124)에는 차단되고 자기구동체(122)에만 전달됨으로써, 코일(110)의 자기장에 의한 자기구동체(122)의 구동 정밀도가 향상될 수 있다.The length of the driving unit 120 is extended by the connecting body 123, and at the same time, the distance between the magnetic driving body 122 and the sensing magnetic body 124 is increased by the connecting body 123, thereby increasing the magnetic driving body 122 and the sensing magnetic body 124. The magnetic material 124 may be spaced apart, and similarly, the coil 110 and the sensing magnetic material 124 may be spaced apart. Accordingly, the influence of the magnetic field of the coil 110 is blocked on the sensing magnetic material 124 and the magnetic driving material 124 is blocked. By being transmitted only to the sieve 122, the driving precision of the magnetic actuator 122 by the magnetic field of the coil 110 can be improved.

구동부(120)의 상부에 형성되는 접촉체(121)는 외부로 노출된 상단이 곡면으로 형성되어 접촉체(121)의 상단은 반구 또는 이와 유사한 형상으로 형성되고, 이와 같은 접촉체(121)의 상단에 사용자의 피부가 접촉될 수 있다. 접촉체(121)의 상단 외 접촉체(121)의 하부는 자기구동체(122)와의 결합을 위해 기둥 형상으로 형성될 수 있다.The contact body 121 formed on the upper part of the driving unit 120 is formed with a curved top exposed to the outside, so that the top of the contact body 121 is formed in a hemisphere or similar shape, and the contact body 121 like this has a curved surface. The user's skin may come into contact with the top. In addition to the top of the contact body 121, the lower part of the contact body 121 may be formed in a pillar shape for coupling to the magnetic actuator 122.

접촉체(121)의 상부가 반구 형상으로 형성되는 경우, 반구 형상의 반지름은 0.5 내지 2.5mm이고, 접촉체(121)의 상부 높이는 0.6 내지 0.8mm일 수 있다. 이와 같이 접촉체(121)가 소형으로 형성됨으로써, 미세한 촉각 구현이 용이할 수 있다.When the upper part of the contact body 121 is formed in a hemispherical shape, the radius of the hemisphere shape may be 0.5 to 2.5 mm, and the height of the upper part of the contact body 121 may be 0.6 to 0.8 mm. As the contact body 121 is formed in a small size, it can be easy to implement a fine tactile sensation.

여기서, 사용자의 손 또는 발이 접촉체(121)에 접촉될 수 있으나, 신체 부위가 이에 한정되는 곳은 아니고 다른 신체 부위도 접촉체(121)에 접촉될 수 있다.Here, the user's hand or foot may be in contact with the contact body 121, but the body part is not limited to this and other body parts may also be in contact with the contact body 121.

접촉체(121)는, 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있다. 직선 왕복 운동, 진동 등의 운동 등을 수행하는 자기구동체(122)의 작동에 따라 접촉체(121)는 직선 왕복 운동, 진동 등의 운동을 수행하게 되고, 이와 같은 접촉체(121)의 운동과 접촉체(121)의 탄성에 의해 생성된 촉감이 사용자에게 전달되고, 이에 따라 사용자는 햅틱 효과, 즉, 다양한 촉감 효과를 느낄 수 있다.The contact body 121 may be formed of a material having elasticity. According to the operation of the magnetic drive body 122, which performs linear reciprocating motion, vibration, etc., the contact body 121 performs linear reciprocating motion, vibration, etc., and such movements of the contact body 121 The tactile sensation generated by the elasticity of the contact body 121 is transmitted to the user, and thus the user can feel a haptic effect, that is, various tactile effects.

자기구동체(122)는 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 자기구동체(122)는 코일(110)의 내측을 관통하도록 배치될 수 있고, 코일(110)의 자기장 변화에 따라 자기구동체(122)는 운동을 수행할 수 있다. 자기구동체(122)의 길이 방향에 수직한 단면의 형상은 원형, 타원형, 다각형 등의 형상으로 형성될 수 있다.The magnetic driving body 122 may be formed in a pillar shape, and the magnetic driving body 122 may be arranged to penetrate the inside of the coil 110, and the magnetic driving body 122 may be formed according to a change in the magnetic field of the coil 110. ) can perform exercises. The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic driving body 122 may be formed in a circular, oval, or polygonal shape.

여기서, 자기구동체(122)는 직선 또는 회전 운동을 수행할 수 있고, 이에 따라, 구동부(120)는 직선(상하) 또는 상하 운동을 수행할 수 있다.Here, the magnetic driving body 122 may perform linear or rotational movement, and accordingly, the driving unit 120 may perform linear (up and down) or up and down movement.

코일(110)의 자기장 변화에 따라 직선 또는 회전 운동을 수행하기 위하여, 자기구동체(122)는 자성물질을 포함하며, 구체적으로, 자기구동체(122)는 자성물질과 합성수지의 혼합물질 또는 자성물질과 금속의 혼합물질 등으로 형성될 수 있다.In order to perform linear or rotational movement according to changes in the magnetic field of the coil 110, the magnetic actuator 122 includes a magnetic material. Specifically, the magnetic actuator 122 is made of a mixture of magnetic material and synthetic resin or magnetic material. It can be formed from a mixture of substances and metals.

먼저, 자기구동체(122)에 대한 일 실시예로써, 자기구동체(122) 자체가 자성물질로 형성될 수 있다. 즉, 자기구동체(122)는 자성체(122a)로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 코일(110)의 자기장 변화에 따라 자기구동체(122)가 직선 운동, 즉, 도 1에서의 상하 운동을 수행할 수 있다.First, as an example of the magnetic actuator 122, the magnetic actuator 122 itself may be formed of a magnetic material. That is, the magnetic actuator 122 may be formed of the magnetic material 122a. In this case, the magnetic actuator 122 may perform linear movement, that is, the up and down movement in FIG. 1, according to changes in the magnetic field of the coil 110.

그리고, 자기구동체(122)에 대한 다른 실시예로써, 도 3에서 보는 바와 같이, 자기구동체(122)는, 비자성체(122b); 및 비자성체(122b)와 결합되고, 비자성체(122b)의 길이 방향 중심축을 중심으로 회전하는 방향으로 연장되어 형성되는 자성체(122a)를 구비할 수 있다. 여기서, 비자성체(122b)는 합성수지 또는 자성의 띠지 않는 금속물질로 형성될 수 있다. And, as another embodiment of the magnetic driving body 122, as shown in FIG. 3, the magnetic driving body 122 includes a non-magnetic body 122b; and a magnetic body 122a that is coupled to the non-magnetic material 122b and extends in a direction that rotates about the longitudinal central axis of the non-magnetic material 122b. Here, the non-magnetic material 122b may be formed of synthetic resin or a non-magnetic metal material.

자기구동체(122)에 대한 다른 실시예와 같이 자기구동체(122)가 형성되는 경우, 기둥 형상을 구비하는 비자성체(122b)에 소정의 두께를 구비하는 띠 형상의 자성체(122a)가 비자성체(122b)의 표면으로부터 내부 방향으로 인입되어 형성되고, 이 때, 자성체(122a)는 비자성체(122b)의 길이 방향 중심축을 중심으로 회전하는 방향으로 연장되는 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 자성체(122a)는 비자성체(122b)의 외부 표면에서 나선 또는 와류 형상을 나타낼 수 있다.When the magnetic driving body 122 is formed as in other embodiments of the magnetic driving body 122, a strip-shaped magnetic body 122a having a predetermined thickness is formed in the non-magnetic body 122b having a pillar shape. It is formed by being drawn inward from the surface of the magnetic body 122b. At this time, the magnetic body 122a may be formed in a shape that extends in a direction that rotates around the longitudinal central axis of the non-magnetic body 122b. Accordingly, , the magnetic material 122a may exhibit a spiral or vortex shape on the outer surface of the non-magnetic material 122b.

자기구동체(122)에 대한 다른 실시예와 같은 경우에는, 코일(110)의 자기장 변화에 따라 자기구동체(122)가 직선 운동(상하 운동) 및 회전 운동이 동시에 수행될 수 있다.In other embodiments of the magnetic actuator 122, the magnetic actuator 122 may simultaneously perform linear movement (up and down movement) and rotational movement according to changes in the magnetic field of the coil 110.

상기와 같이 자기구동체(122)의 구성 변경에 따라 자기구동체(122)의 운동 양상이 변경될 수 있으며, 각각 형상이 상이한 자기구동체(122)를 각각 다른 영역에 배치함으로써, 각각의 영역에서 다양한 구동부(120)의 구동이 수행되어, 다양한 촉감 효과를 구현할 수 있다.As described above, the movement pattern of the magnetic actuator 122 may change depending on the configuration change of the magnetic actuator 122, and by arranging the magnetic actuator 122 of different shapes in different areas, each area By driving the various driving units 120, various tactile effects can be realized.

자기구동체(122)는 자성을 띄게 되며, 복수 개의 코일(110) 각각의 자기장의 변화에 따라 자기구동체(122)에 인가되는 자기력이 변화되면서 자기구동체(122)의 운동이 제어되고 이에 따라, 실시간으로 자기구동체(122)의 운동이 변화되면서 구동부(120)의 작동이 수행될 수 있다.The magnetic actuator 122 becomes magnetic, and as the magnetic force applied to the magnetic actuator 122 changes according to the change in the magnetic field of each of the plurality of coils 110, the movement of the magnetic actuator 122 is controlled. Accordingly, the operation of the driving unit 120 can be performed while the movement of the magnetic driving body 122 changes in real time.

센서부(130)는 하우징(140)의 바닥벽에 인입되어 형성될 수 있고, 또는, 하우징(140)의 바닥면 상에 고정되어 설치될 수 있으며, 센서부(130)는, 센싱자성체(124)의 자기장 세기를 감지함으로써 구동부(120)의 위치 또는 구동부(120)에 가해진 힘을 감지할 수 있다. 센서부(130)에서는 구동부(120)의 운동에 따른 센싱자성체(124)의 자기장 세기 변화에 따른 전기 신호를 생성하고, 이와 같은 전기 신호는 제어부로 전달될 수 있다.The sensor unit 130 may be formed by being inserted into the bottom wall of the housing 140, or may be fixedly installed on the bottom surface of the housing 140, and the sensor unit 130 may be formed by inserting the sensing magnetic body 124. ) By detecting the magnetic field strength of the drive unit 120, the position of the drive unit 120 or the force applied to the drive unit 120 can be detected. The sensor unit 130 generates an electrical signal according to a change in the magnetic field intensity of the sensing magnetic material 124 according to the movement of the driving unit 120, and such an electrical signal may be transmitted to the control unit.

상기와 같이 제어부로 전달되는 센서부(130)의 전기 신호는 소정의 파형(진폭, 주파수)을 구비하고, 제어부는 센서부(130) 전기 신호의 파형을 분석하여 구동부(120)의 위치 또는 구동부(120)에 가해지는 힘을 도출할 수 있다.As described above, the electrical signal of the sensor unit 130 transmitted to the control unit has a predetermined waveform (amplitude, frequency), and the control unit analyzes the waveform of the electrical signal of the sensor unit 130 to determine the position of the driver 120 or the driver unit 120. The force applied to (120) can be derived.

센싱자성체(124)와 센서부(130) 간 거리가 가변하는 경우, 구동부(120)에 가해지는 힘에 의해 센서부(130)를 기준으로 한 센싱자성체(124)의 속도가 가변하는 경우 또는 센싱자성체(124)와 센서부(130) 간 거리 및 센싱자성체(124)의 속도 모두가 가변하는 경우 등에 따라 전기 신호의 파형에서 진폭, 주파수 등이 상이하게 형성될 수 있다.When the distance between the sensing magnetic material 124 and the sensor unit 130 is variable, when the speed of the sensing magnetic material 124 based on the sensor unit 130 is variable due to the force applied to the driving unit 120, or when the sensing Depending on the case where both the distance between the magnetic material 124 and the sensor unit 130 and the speed of the sensing magnetic material 124 vary, the waveform of the electrical signal may have different amplitude, frequency, etc.

그리고, 제어부에는 센싱자성체(124)와 센서부(130) 간 거리 또는 센싱자성체(124)의 속도의 가변에 따른 센서부(130)의 전기 신호 파형에 대한 데이터인 센서파형데이터가 저장되어 있으며, 제어부는 센서부(130)의 전기 신호 파형과 센서파형데이터를 비교 분석하여, 접촉체(121)에 사용자의 접촉 수행 시 구동부(120)의 위치 및 구동부(120)에 가해진 힘의 값을 도출할 수 있다.In addition, the control unit stores sensor waveform data, which is data on the electric signal waveform of the sensor unit 130 according to the distance between the sensing magnetic body 124 and the sensor unit 130 or the variation of the speed of the sensing magnetic body 124, The control unit compares and analyzes the electrical signal waveform of the sensor unit 130 and the sensor waveform data to derive the position of the drive unit 120 and the value of the force applied to the drive unit 120 when the user touches the contact body 121. You can.

도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 코일(110)은 링 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 코일(110)은 원형 링, 다각형 링 등의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 코일(110)은 구동부(120)의 길이 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the coil 110 may be formed in a ring shape. At this time, the coil 110 may be formed in a shape such as a circular ring or a polygonal ring. In addition, a plurality of coils 110 may be arranged along the longitudinal direction of the driving unit 120.

다만, 코일(110)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 코일(110)은 스프링과 같이 권선되어 형성되는 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이와 같이 동일한 형상의 코일(110)이 복수 개 배치되거나, 또는, 배치되는 복수 개의 코일(110) 중 어느 하나의 코일(110)과 다른 코일(110)의 형상이 상이할 수도 있다.However, the shape of the coil 110 is not limited to this, and the coil 110 may be formed in a shape such as being wound like a spring. In this way, a plurality of coils 110 of the same shape may be arranged, or Alternatively, the shape of one coil 110 among the plurality of coils 110 disposed may be different from that of another coil 110 .

이와 같이, 하나의 코일(110)과 다른 코일(110)의 형상을 다르게 형성시킴으로써, 하나의 코일(110)과 다른 코일(110) 각각의 자기장이 상이하게 형성되며, 이를 이용하여 다양한 자기구동체(122)의 운동을 구현할 수도 있다.In this way, by forming the shape of one coil 110 and the other coil 110 differently, the magnetic fields of each coil 110 and the other coil 110 are formed differently, and various magnetic actuators can be used using this. The exercise of (122) can also be implemented.

구체적으로, 단일의 코일(110)일 경우 인가되는 전류에 따라 속도를 제어할 수 있으나 출력되는 힘을 조절할 수 있고, 자기구동체(122)의 길이와 코일(110)의 높이에 따라 가변 거리, 즉, 자기구동체(122)의 이동 거리가 결정되기 때문에 임의로 조절하기가 용이하지 않다.Specifically, in the case of a single coil 110, the speed can be controlled according to the applied current, but the output force can be adjusted, and the variable distance, depending on the length of the magnetic actuator 122 and the height of the coil 110, In other words, since the moving distance of the magnetic actuator 122 is determined, it is not easy to arbitrarily adjust it.

따라서, 복수 개의 코일(110)을 구성하여 코일(110) 간 인가 시간을 미세하게 조절함으로써 구동부(120)가 시간에 따라 리니어(linear)한 움직임과 출력힘을 유지할 수 있다. 또한, 복수 개의 코일(110)의 두께 또는 턴수(권선수)가 다른 코일(110) 각각의 배열 방식에 따라 구동부(120)의 다양한 가변 조합을 형성할 수 있으며, 이에 따라, 다양한 촉감 효과를 구현할 수 있다.Accordingly, by forming a plurality of coils 110 and finely adjusting the application time between the coils 110, the driving unit 120 can maintain linear movement and output force over time. In addition, various variable combinations of the driving unit 120 can be formed depending on the arrangement method of each coil 110 with a different thickness or number of turns (number of turns) of the plurality of coils 110, thereby realizing various tactile effects. You can.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 코일(110) 각각에 대한 전류 인가 관련 그래프이다. 도 4에서 보는 바와 같이, 복수 개의 코일(110) 각각에 서로 다른 값의 전류가 인가될 수 있다. 그리고, 복수 개의 코일(110) 각각에 전류가 인가되는 시간이 상이할 수 있다.Figure 4 is a graph related to current application to each of the plurality of coils 110 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, different values of current may be applied to each of the plurality of coils 110. Also, the time at which current is applied to each of the plurality of coils 110 may be different.

복수 개의 코일(110) 각각에 서로 다른 전류가 인가되는 경우, 구동부(120)의 운동에 의한 구동부(120)의 위치에 따라 구동부(120)에서 받는 자기장의 세기가 가변하게 될 수 있다.When different currents are applied to each of the plurality of coils 110, the strength of the magnetic field received from the driving unit 120 may vary depending on the position of the driving unit 120 due to the movement of the driving unit 120.

여기서, 구동부(120)의 운동은 자기력의 힘에 의해 조절되는 것으로써, 코일(110)의 자기장 세기, 구동부(120)의 운동에 따른 자가장 변화에 따라 구동부(120)의 속도가 가속 또는 감속되거나 일정하게 형성되는 모든 경우가 구현될 수 있다.Here, the movement of the drive unit 120 is controlled by the force of magnetic force, and the speed of the drive unit 120 accelerates or decelerates depending on the magnetic field strength of the coil 110 and the change in magnetic field according to the movement of the drive unit 120. All cases that occur or are formed regularly can be implemented.

그리고, 복수 개의 코일(110) 각각에 전류가 인가되는 시간이 상이한 경우, 구동부(120)의 위치 또는 특정 시점에 따라 구동부(120)에서 받는 자기장의 세기가 가변하게 될 수 있다.Additionally, when the time at which current is applied to each of the plurality of coils 110 is different, the strength of the magnetic field received from the driver 120 may vary depending on the position of the driver 120 or a specific time point.

상기와 같이 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 제어함으로써, 다양한 구동부(120)의 운동을 구현함과 동시에 사용자가 구동부(120)에 가한 힘에 대한 저항력이 다양하게 가변될 수 있고, 결과적으로, 구동부(120)를 이용한 다양한 촉감 효과를 구현할 수 있다.By controlling the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils 110 as described above, various movements of the driving unit 120 are implemented and at the same time, resistance to the force applied by the user to the driving unit 120 is reduced. It can be varied in various ways, and as a result, various tactile effects can be implemented using the driving unit 120.

즉, 구동부(120)의 감/가속 등에 의한 다양한 패턴의 구동부(120)의 구동에 의한 촉감 신호를 생성하여 촉각 구현의 자유도가 현저히 증가할 수 있다.That is, by generating tactile signals by driving the driving unit 120 in various patterns such as deceleration/acceleration of the driving unit 120, the degree of freedom in implementing the tactile sensation can be significantly increased.

제어부에서는 상기와 같이 센서부(130)의 전기 신호를 이용하여 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 제어할 수 있다. 구체적으로, 촉감 구현을 위하여 제어부에는 구동부(120)의 위치와 구동부(120)에 가해진 힘에 대응하여 변화되는 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간에 대한 데이터인 촉감구현정보가 저장될 수 있다.As described above, the control unit can control the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils 110 using the electrical signal of the sensor unit 130. Specifically, in order to implement a tactile sensation, the control unit includes data on the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils 110 that changes in response to the position of the driving unit 120 and the force applied to the driving unit 120. Tactile implementation information may be stored.

또한, 제어부에서는 상기와 같이 센서부(130)의 전기 신호로 구동부(120)의 위치와 구동부(120)에 가해진 힘을 분석하고, 이에 대한 데이터와 촉감구현정보를 이용하여 제어 신호를 생성할 수 있다.In addition, the control unit analyzes the position of the drive unit 120 and the force applied to the drive unit 120 using the electrical signal of the sensor unit 130 as described above, and generates a control signal using the corresponding data and tactile implementation information. there is.

그리고, 제어부는, 복수 개의 코일(110) 각각에 전류를 인가하는 전원부에 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 전원부로부터 복수 개의 코일(110) 중 어느 하나의 코일(110)에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간이 제어될 수 있다.Then, the control unit transmits a control signal to the power supply unit that applies current to each of the plurality of coils 110, and accordingly, the current value applied from the power supply unit to one of the plurality of coils 110 or The time during which current is applied can be controlled.

구체적인 일 실시 예로써, 복수 개의 코일(110)은, 가장 하부에 위치한 제1코일(111), 제1코일(111)의 상부에 위치하는 제2코일(112), 제2코일(112)의 상부에 위치하는 제3코일(113), 제3코일(113)의 상부에 위치하는 제4코일(114)을 포함할 수 있다.As a specific example, the plurality of coils 110 include a first coil 111 located at the bottom, a second coil 112 located at the top of the first coil 111, and the second coil 112. It may include a third coil 113 located at the top, and a fourth coil 114 located at the top of the third coil 113.

그리고, 도 4에서 보는 바와 같이, 제어부의 제어 신호에 의하여, a시간(s) 동안에는 제1코일(111)에만 전류가 인가되어 제1코일(111)에서만 A 값의 구동 전압(V)이 형성될 수 있으며, b시간 동안에는 제1코일(111)에 전류가 인가되어 제1코일(111)에서 A 값의 구동 전압이 형성됨과 동시에 제2코일(112)에 전류가 인가되어 제2코일(112)에서 B값의 구동 전압이 형성될 수 있다.And, as shown in FIG. 4, by the control signal of the controller, current is applied only to the first coil 111 during a time (s), so that a driving voltage (V) of the value A is formed only in the first coil 111. It can be, during b time, a current is applied to the first coil 111 to form a driving voltage of the value A in the first coil 111, and at the same time, a current is applied to the second coil 112 to form the second coil 112. ), a driving voltage of value B can be formed.

여기서, 구동 전압은 자기구동체(122)를 구동시키기 위해 코일(110)에서 생성된 전압으로써, 구동 전압 증가 시, 구동부(120)의 운동을 위한 자기장이 세기도 증가한다. 이하, 동일하다.Here, the driving voltage is a voltage generated by the coil 110 to drive the magnetic actuator 122. When the driving voltage increases, the strength of the magnetic field for movement of the actuator 120 also increases. The following is the same.

또한, c시간 동안에는 제2코일(112)에만 전류가 인가되어 제2코일(112)에서만 B값의 구동 전압이 형성될 수 있으며, d시간 동안에는 제2코일(112)에 전류가 인가되어 제2코일(112)에서 B 값의 구동 전압이 형성됨과 동시에 제3코일(113)에 전류가 인가되어 제3코일(113)에서 C값의 구동 전압이 형성될 수 있다.In addition, during c time, current is applied only to the second coil 112, so that a driving voltage of value B can be formed only in the second coil 112, and during d time, current is applied to the second coil 112, thereby forming the second coil 112. At the same time that a driving voltage of the value B is formed in the coil 112, a current is applied to the third coil 113, so that a driving voltage of the value C may be formed in the third coil 113.

또한, e시간 동안에는 제3코일(113)에만 전류가 인가되어 제3코일(113)에서만 C값의 구동 전압이 형성될 수 있으며, f시간 동안에는 제3코일(113)에 전류가 인가되어 제3코일(113)에서 C 값의 구동 전압이 형성됨과 동시에 제4코일(114)에 전류가 인가되어 제4코일(114)에서 D값의 구동 전압이 형성될 수 있다.In addition, during time e, current is applied only to the third coil 113, so that a driving voltage of value C can be formed only in the third coil 113, and during time f, current is applied to the third coil 113, thereby forming the third coil 113. At the same time that a driving voltage of the value C is formed in the coil 113, a current is applied to the fourth coil 114, so that a driving voltage of the value D can be formed in the fourth coil 114.

그리고, f시간 동안에는 제4코일(114)에만 전류가 인가되어 제4코일(114)에서만 D값의 구동 전압이 형성될 수 있다.Also, during f time, current is applied only to the fourth coil 114, so that a driving voltage of value D can be formed only in the fourth coil 114.

상기와 같이 사용자가 구동부(120)에 가한 힘에 따른 구동부(120)의 위치에 따라 시간 별로 순차적으로 각각의 코일(110)에 인가되는 전류 값이 상이하도록 제어되고, 이에 따라, 정밀하면서도 다양한 형태의 촉감 구현에 용이할 수 있다.As described above, the current value applied to each coil 110 sequentially over time is controlled to be different depending on the position of the drive unit 120 according to the force applied by the user to the drive unit 120, and thus, precise and diverse shapes. It can be easy to implement tactile sensation.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 햅틱 시스템에 대한 모식도이다.Figure 5 is a schematic diagram of a haptic system according to an embodiment of the present invention.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 햅틱 시스템은, 상기와 같이 형성되는 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100); 다중코일(110)을 이용한 촉각 디스플레이 장치(100) 복수 개와 결합하여 지지하는 지지부(200); 및 복수 개의 다중코일(110)을 이용한 촉각 디스플레이 장치(100) 각각에 제어신호를 전달하는 제어부를 포함한다. 그리고, 본 발명의 햅틱 시스템은 복수 개의 코일(110) 각각에 전류를 인가하는 전원부를 포함할 수 있다.As shown in Figure 5, the haptic system of the present invention includes the tactile display device 100 of the present invention formed as described above; A support unit 200 coupled to and supporting a plurality of tactile display devices 100 using multiple coils 110; and a control unit that transmits a control signal to each of the tactile display devices 100 using a plurality of multiple coils 110. Additionally, the haptic system of the present invention may include a power supply unit that applies current to each of the plurality of coils 110.

하우징(140)은 자기장을 차폐시키는 소재로 형성될 수 있다. 이를 위해, 하우징(140)은 철, 니켈 또는 코발트 등과 같이 고투자율 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 합성수지로 형성된 하우징(140)의 외측에 상기와 같은 고투자율 금속층을 형성시켜 자기장 차폐 성능을 하우징(140)에 부가할 수 있다.The housing 140 may be made of a material that shields magnetic fields. To this end, the housing 140 may include a high permeability metal such as iron, nickel, or cobalt. Specifically, magnetic field shielding performance can be added to the housing 140 by forming a high permeability metal layer as described above on the outside of the housing 140 made of synthetic resin.

또한, 하우징(140) 자체를 상기와 같은 고투자율 금속으로 형성시킬 수 있다. 그리고, 고투자율 금속의 입자와 합성수지를 혼합하고 이를 이용하여 하우징(140)을 형성시킴으로써 하우징(140)에 자기장 차폐 성능을 형성할 수 있다.Additionally, the housing 140 itself can be formed of a high permeability metal as described above. In addition, magnetic field shielding performance can be formed in the housing 140 by mixing high permeability metal particles and synthetic resin and using the mixture to form the housing 140.

본 발명의 햅틱 시스템에서는 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)가 복수 개 포함되고, 각각의 촉각 디스플레이 장치(100)가 근접하여 배열될 수 있다. In the haptic system of the present invention, a plurality of tactile display devices 100 of the present invention are included, and each tactile display device 100 may be arranged in close proximity.

이 때, 하우징(140)의 자기장 차폐 기능에 의해 하나의 촉각 디스플레이 장치(100)에서 형성된 자기장이 다른 촉각 디스플레이 장치(100)에 영향을 주는 현상이 방지되어, 각각의 촉각 디스플레이 장치(100)에서 형성된 자기장은 해당 촉각 디스플레이 장치(100)의 구동부(120)에만 영향을 주므로, 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)를 이용한 촉각 구현 정밀도가 향상될 수 있다.At this time, the magnetic field shielding function of the housing 140 prevents the magnetic field formed in one tactile display device 100 from affecting the other tactile display devices 100, so that each tactile display device 100 Since the formed magnetic field only affects the driving unit 120 of the tactile display device 100, the precision of tactile implementation using the tactile display device 100 of the present invention can be improved.

상기와 같이 햅틱 시스템에는 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)가 복수 개 형성될 수 있으며, 제어부의 제어 신호에 의해 전원부에서는 복수 개의 촉각 디스플레이 장치(100) 각각에 형성된 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류를 조절함으로써, 본 발명의 햅틱 시스템에 의한 촉각 효과가 구현될 수 있다.As described above, a plurality of tactile display devices 100 of the present invention may be formed in the haptic system, and the power supply unit may provide power to each of the plurality of coils 110 formed in each of the plurality of tactile display devices 100 by a control signal from the control unit. By controlling the applied current, a tactile effect can be realized by the haptic system of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)를 구비하는 장비에 대한 모식도이다. 구체적으로, 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)는 가상현실 체험용 장갑(1) 등에 설치될 수 있으며, 장갑(1)의 외피(11)의 외측 표면에는 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100) 및 전류를 공급하는 회로 등이 형성되는 장치층(12)이 형성될 수 있다.Figure 6 is a schematic diagram of equipment including a tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention. Specifically, the tactile display device 100 of the present invention can be installed on a glove 1 for virtual reality experience, etc., and the tactile display device 100 of the present invention is provided on the outer surface of the outer shell 11 of the glove 1. A device layer 12 in which a circuit that supplies current is formed may be formed.

그리고, 외피(11)와 장치층(12)에 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)가 인입 고정되고, 사용자는 장갑(1)을 착용하고 소정의 물체를 만질 때, 해당 물체의 표면과 관계없이 특정 촉감을 장갑(1)을 통해 느끼게 될 수 있다.In addition, the tactile display device 100 of the present invention is inserted and fixed to the outer shell 11 and the device layer 12, and when the user wears the gloves 1 and touches a certain object, regardless of the surface of the object. A specific tactile sensation can be felt through the glove (1).

이하, 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)를 이용한 촉각 구현 방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for implementing tactile sensation using the tactile display device 100 of the present invention will be described.

먼저, 제1단계에서, 사용자의 신체가 구동부(120)와 접촉할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 센서부(130)에서 구동부(120)의 위치 또는 구동부(120)에 가해진 힘을 감지할 수 있다.First, in the first step, the user's body may contact the driving unit 120. And, in the second step, the sensor unit 130 can detect the position of the driving unit 120 or the force applied to the driving unit 120.

다음으로, 제3단계에서, 센서부(130)로부터 제어부로 전기 신호가 전달되고, 제어부에서 전기 신호를 분석하여 구동부(120)의 위치 또는 구동부(120)에 가해진 힘을 도출할 수 있다. 그리고, 제4단계에서, 제어부에서 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 결정할 수 있다.Next, in the third step, an electrical signal is transmitted from the sensor unit 130 to the control unit, and the control unit analyzes the electrical signal to derive the position of the drive unit 120 or the force applied to the drive unit 120. And, in the fourth step, the control unit may determine the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils 110.

제4단계에서, 복수 개의 코일(110) 각각에 전류를 인가하는 전원부로 제어부의 제어 신호가 전달되어 복수 개의 코일(110) 각각에 인가되는 전류가 제어될 수 있다.In the fourth step, the control signal from the control unit is transmitted to the power supply unit that applies current to each of the plurality of coils 110, so that the current applied to each of the plurality of coils 110 can be controlled.

그 후, 제5단계에서, 제어부의 제어에 의해 복수 개의 코일(110) 각각의 자기장이 조절되면서 구동부(120)가 운동하여 구동부(120)에 의해 사용자의 신체에 촉감이 구현될 수 있다.Then, in the fifth step, the driving unit 120 moves while the magnetic field of each of the plurality of coils 110 is controlled by the control unit, so that the driving unit 120 can provide a sense of touch to the user's body.

본 발명의 촉각 구현 방법에 대한 나머지 상세한 사항은, 상기된 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)에 기재된 사항과 동일하다.The remaining details of the tactile implementation method of the present invention are the same as those described in the tactile display device 100 of the present invention described above.

상기와 같은 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)는 3D 프린팅으로 제조 가능하며, 상기와 같이 소형으로 형성되는 각각의 부품을 3D 프린팅으로 제조함으로써, 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)의 구성 각각의 제조 정밀도를 향상시킴과 동시에 본 발명의 촉각 디스플레이 장치(100)의 작동 정밀도도 향상시킬 수 있다.The tactile display device 100 of the present invention as described above can be manufactured by 3D printing, and each of the small parts as described above can be manufactured by 3D printing, so that each of the components of the tactile display device 100 of the present invention can be manufactured by 3D printing. In addition to improving manufacturing precision, the operating precision of the tactile display device 100 of the present invention can also be improved.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 장갑 11: 외피
12: 장치층
100 : 촉각 디스플레이 장치 110 : 코일
111 : 제1코일 112 : 제2코일
113 : 제3코일 114 : 제4코일
120 : 구동부 121 : 접촉체
122 : 자기구동체 122a : 자성체
122b: 비자성체 123 : 연결몸체
124 : 센싱자성체 130 : 센서부
140 : 하우징 200 : 지지부
1: Gloves 11: Shell
12: device layer
100: Tactile display device 110: Coil
111: first coil 112: second coil
113: third coil 114: fourth coil
120: driving unit 121: contact body
122: magnetic driving body 122a: magnetic body
122b: non-magnetic material 123: connection body
124: sensing magnetic material 130: sensor unit
140: Housing 200: Support portion

Claims (15)

내부에 공간을 구비하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 형성되는 코일;
상기 하우징에 인입되어 상기 코일의 내측을 관통하도록 형성되고, 일단이 상기 하우징의 외부로 노출되며, 상기 코일의 자기장에 의해 구동이 제어되는 구동부; 및
상기 하우징의 내부에 형성되고, 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지하는 센서부를 포함하고,
상기 코일은 상기 구동부의 길이 방향을 따라 복수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
A housing having a space therein;
a coil formed inside the housing;
a driving unit that is inserted into the housing and is formed to penetrate the inside of the coil, one end of which is exposed to the outside of the housing, and whose driving is controlled by the magnetic field of the coil; and
It is formed inside the housing and includes a sensor unit that detects the position of the driving unit or the force applied to the driving unit,
A tactile display device using multiple coils, wherein a plurality of coils are arranged along the longitudinal direction of the driving unit.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부는,
상기 구동부의 일단 부위에 형성되고, 일 부위가 상기 하우징의 외부로 노출되도록 형성되는 접촉체; 및
상기 접촉체와 결합하고 자성물질을 포함하며, 상기 코일의 자기장 영역에 형성되는 자기구동체를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 1,
The driving unit,
a contact body formed at one end of the driving unit and having one portion exposed to the outside of the housing; and
A tactile display device using multiple coils, comprising a magnetic actuator that combines with the contact element, contains a magnetic material, and is formed in a magnetic field area of the coil.
청구항 2에 있어서,
상기 구동부는, 상기 구동부의 타단 부위에 형성되고 자성물질로 형성되어 상기 센서부에 자기장을 제공하는 센싱자성체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 2,
The driving unit is formed at the other end of the driving unit and is made of a magnetic material, further comprising a sensing magnetic material that provides a magnetic field to the sensor unit.
청구항 2에 있어서,
상기 구동부는 직선 또는 회전 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 2,
A tactile display device using multiple coils, wherein the driving unit performs linear or rotational movement.
청구항 3에 있어서,
상기 자기구동체는 자성체로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 3,
A tactile display device using multiple coils, wherein the magnetic actuator is formed of a magnetic material.
청구항 3에 있어서,
상기 자기구동체는,
비자성체; 및
상기 비자성체와 결합되고, 상기 비자성체의 길이 방향 중심축을 중심으로 회전하는 방향으로 연장되어 형성되는 자성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 3,
The magnetic actuator is,
Non-magnetic; and
A tactile display device using multiple coils, comprising a magnetic material that is coupled to the non-magnetic material and extends in a direction that rotates about the longitudinal central axis of the non-magnetic material.
청구항 3에 있어서,
상기 센서부는, 상기 센싱자성체의 자기장 세기를 감지함으로써 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지하는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 3,
The sensor unit is a tactile display device using multiple coils, characterized in that the position of the driving unit or the force applied to the driving unit is detected by detecting the magnetic field strength of the sensing magnetic material.
청구항 2에 있어서,
상기 접촉체는, 탄성을 구비하는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 2,
A tactile display device using multiple coils, wherein the contact body is formed of a material having elasticity.
청구항 1에 있어서,
상기 코일은 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 1,
A tactile display device using multiple coils, wherein the coil is formed in a ring shape.
청구항 1에 있어서,
복수 개의 코일 각각에 서로 다른 값의 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 1,
A tactile display device using multiple coils, characterized in that currents of different values are applied to each of a plurality of coils.
청구항 1에 있어서,
복수 개의 코일 각각에 전류가 인가되는 시간이 상이한 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 1,
A tactile display device using multiple coils, characterized in that the time for which current is applied to each of the plurality of coils is different.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 자기장을 차폐시키는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치.
In claim 1,
A tactile display device using multiple coils, wherein the housing is formed of a material that shields magnetic fields.
청구항 1 내지 청구항 12 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치;
다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치 복수 개와 결합하여 지지하는 지지부; 및
상기 복수 개의 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치 각각에 제어신호를 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 시스템.
A tactile display device using multiple coils according to any one of claims 1 to 12;
A support unit coupled to and supporting a plurality of tactile display devices using multiple coils; and
A haptic system comprising a control unit that transmits a control signal to each of the tactile display devices using the plurality of multiple coils.
청구항 1의 다중코일을 이용한 촉각 디스플레이 장치를 이용한 촉각 구현 방법에 있어서,
사용자의 신체가 구동부와 접촉하는 제1단계;
상기 센서부에서 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 감지하는 제2단계;
상기 센서부로부터 제어부로 전기 신호가 전달되고, 상기 제어부에서 전기 신호를 분석하여 상기 구동부의 위치 또는 상기 구동부에 가해진 힘을 도출하는 제3단계;
상기 제어부에서 복수 개의 코일 각각에 인가되는 전류 값 또는 전류가 인가되는 시간을 결정하는 제4단계; 및
상기 제어부의 제어에 의해 상기 복수 개의 코일 각각의 자기장이 조절되면서 상기 구동부가 운동하여 상기 구동부에 의해 사용자의 신체에 촉감이 구현되는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 구현 방법.
In the method of implementing tactile sensation using the tactile display device using multiple coils of claim 1,
A first step in which the user's body contacts the driving unit;
A second step of detecting the position of the driving unit or the force applied to the driving unit by the sensor unit;
A third step in which an electrical signal is transmitted from the sensor unit to a control unit, and the control unit analyzes the electrical signal to derive the position of the drive unit or the force applied to the drive unit;
A fourth step of determining the current value or time for which the current is applied to each of the plurality of coils in the control unit; and
A tactile sensation implementation method comprising a fifth step in which the driving unit moves while the magnetic field of each of the plurality of coils is controlled by the control unit, thereby implementing a tactile sensation on the user's body by the driving unit.
청구항 14에 있어서,
상기 제4단계에서, 상기 복수 개의 코일 각각에 전류를 인가하는 전원부로 상기 제어부의 제어 신호가 전달되어 상기 복수 개의 코일 각각에 인가되는 전류가 제어되는 것을 특징으로 하는 촉각 구현 방법.
In claim 14,
In the fourth step, a control signal from the control unit is transmitted to a power supply unit that applies current to each of the plurality of coils, so that the current applied to each of the plurality of coils is controlled.
KR1020220188003A 2022-12-28 An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same KR20240105118A (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240105118A true KR20240105118A (en) 2024-07-05

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3343738B1 (en) Flexible haptic actuator
EP2671129B1 (en) Magnetically sensed user interface apparatus and devices
KR101805473B1 (en) Vibration module for portable terminal
KR101856461B1 (en) Tactile actuator
US20170070132A1 (en) Linear Vibrator
US10921895B2 (en) Multi-directional actuating module
JP2010524551A (en) Electromechanical massage device and wearable massage device
KR20160052600A (en) Printed-circuit board motor
KR102357097B1 (en) Curved haptic actuator and wearable device comprising same
US20200254488A1 (en) Flexible tactile actuator
KR20240105118A (en) An apparatus for implementing a sense of touch by using multiple coils and a method for implementing a sense of touch using the same
JP5910100B2 (en) Haptic display device
KR102416316B1 (en) Radial magnet actuator
WO2017158582A1 (en) Slim profile haptic transducer array
KR102597888B1 (en) Haptic Device and Haptic Module
US20230074323A1 (en) Haptic device and haptic module
KR20200065437A (en) Tactile actuator
KR101085462B1 (en) A module for generating vibration using the elastic reaction
KR101071316B1 (en) A module for generating impulse