WO2017217671A1 - 다방향성 구동 모듈 - Google Patents

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WO2017217671A1
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moving
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김형준
이종훈
김남석
박명선
강지구
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    • H01F2007/1692—Electromagnets or actuators with two coils

Definitions

  • the following embodiment relates to a multidirectional drive module for use in a haptic device. More specifically, the present invention relates to a multidirectional drive module that can provide various sensations according to a motion including a multidirectional vibration through a change in the position of the moving body according to the application of an external magnetic field by using a material including magnetic particles.
  • Haptics is a technology relating to the touch, specifically refers to a technology that makes the user of the electronic device feel the sense of touch, power, movement through the keyboard, mouse, joystick, and touch screen.
  • visual or auditory means have been mainly used when electronic devices and humans exchange information, but in recent years, haptic technology has attracted attention for more specific and realistic information transmission.
  • haptic providing devices for haptic technology include inertial actuators, piezoelectric actuators, electro-active polymer actuators (EAP), electrostatic force actuators, and the like.
  • the inertial actuator has the strength of vibration by using an eccentric rotation motor (ERM) that vibrates with eccentric force generated by the weight connected to the magnetic circuit, and the resonant frequency generated by the elastic spring and the weight connected to the magnetic circuit.
  • EPM eccentric rotation motor
  • LRA linear resonant actuator
  • Korean Patent Publication No. 10-1461274 (name: linear vibration motor), Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0021160 (name: elastic member and linear with the same Vibration motor).
  • a piezoelectric actuator is a device that drives in the form of a bar or a disk, centering on a piezoelectric element whose appearance changes instantaneously by an electric field, and in the prior art, Korean Patent Publication No. 10-1603957 (name : Piezoelectric actuators, piezoelectric vibrators and portable terminals) and Korean Patent Publication No. 10-2011-0018584 (name: transparent synthetic piezoelectric combined touch sensor and haptic actuator).
  • the electroactive polymer actuator is driven by providing a repetitive movement by attaching an electroactive polymer film to a moving body based on the principle that the appearance is changed by a functional group on the polymer backbone having a specific mechanism by external power.
  • US2016 / 0049576 name: ACTUATOR STRUCTURE AND METHOD.
  • haptic providing apparatus using shape memory alloy, electrostatic force, ultrasonic wave, etc. are being developed.
  • the conventional haptic technology as described above merely transmits a simple vibration, there is a limit to the transfer of emotional tactile touch or complicated character information.
  • An object of an embodiment is to provide a multidirectional drive module for providing a more emotional tactile response to various situations.
  • An object according to an embodiment is not only to move in the Z axis, but also to provide a variety of tactile sensations by vibrating, rotating, and / or translating in at least one direction on a plane (XY plane). It is to provide a directional drive module.
  • An object of an embodiment is to provide a multidirectional drive module capable of transmitting various tactile sensations such as “tap” or “rub” in addition to vibration by controlling at least one of the strength, direction, or frequency of the magnetic field generating unit.
  • the movable body capable of moving in at least two or more axial direction by an external magnetic field;
  • at least two magnetic field generators having a coil shape to generate the magnetic field.
  • the support the support wall surrounding the moving body; And at least one connecting portion connecting the support wall and the moving body and made of a deformable material.
  • the at least two or more magnetic field generating unit may be disposed on the upper or lower side of the moving body, the connecting portion may be disposed around the side of the moving body.
  • the at least two magnetic field generating unit the first magnetic field generating unit disposed on the first side; And a second magnetic field generating unit disposed on a second side opposite to the first side with respect to the moving body.
  • the first and second magnetic field generating unit may generate a magnetic field in the same direction to each other in order to move the moving body to the upper or lower side.
  • the first and second magnetic field generating unit may generate magnetic fields in opposite directions to move the moving body to the first side or the second side.
  • the connecting portion may include a first connecting portion disposed on the first side with respect to the moving body, and a second connecting portion disposed on the second side with respect to the moving body.
  • the distance between the center of the first magnetic field generating portion and the center of the second magnetic field generating portion is 90% to 110 of the length of one side lying in the direction transverse to the centers of the first and second magnetic field generating portion in the moving object Can be%.
  • the coil of the first magnetic field and the second magnetic field generating unit may be formed in an ellipse or a circle.
  • a haptic device includes: at least two magnetic field generators having a coil shape and generating a magnetic field; A movable body capable of moving in at least two or more axial directions by a magnetic field generated by the at least two magnetic field generating units; A support for movably supporting the exercise body; And it may include a transporter to move the movement together during the movement to transmit the tactile signal.
  • it may include at least one connector for connecting the vehicle and the transfer body.
  • the support the support wall surrounding the moving body; And a plurality of connecting parts connecting the supporting wall and the moving body, and made of a deformable material and symmetrically arranged.
  • the at least two magnetic field generating unit is disposed on the + Y axis with respect to the moving object with respect to the XY plane of the zero point of the center of the moving body;
  • a second magnetic field generator disposed on a + X side of the moving object;
  • a third magnetic field generator disposed on a -Y axis with respect to the moving body;
  • a fourth magnetic field generator disposed on the -X axis based on the moving object.
  • the second magnetic field generating unit and the fourth magnetic field generating unit to generate the magnetic fields in opposite directions to move the moving body in the X-axis direction, the first magnetic field generating unit and the third magnetic field generating unit, In order to move the moving body in the Y axis direction, magnetic fields in opposite directions may be generated.
  • the third magnetic field generating unit and the fourth magnetic field generating unit paired with the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit, each other in order to move the moving object in the Y X-ray direction
  • the at least two magnetic field generating unit the first magnetic field generating unit disposed on the first quadrant with respect to the moving object, based on the XY plane of the zero point of the moving object; A second magnetic field generator disposed on a second quadrant with respect to the moving object; A third magnetic field generator disposed on a third quadrant with respect to the moving object; And a fourth magnetic field generator disposed on the fourth quadrant based on the moving object.
  • the second magnetic field generating unit and the third magnetic field generating unit pairing with the first magnetic field generating unit and the fourth magnetic field generating unit generating a magnetic field of the magnetic field are opposite to each other to move the moving object in the Y-axis direction. It can generate a magnetic field in the direction.
  • a multidirectional driving module capable of moving in various directions may be provided.
  • a multidirectional driving module capable of transmitting various tactile sensations such as “tap” or “rub” in addition to vibration may be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a haptic device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a drive module according to an embodiment.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a movement in a Z-axis direction of a moving body of a driving module according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a top view illustrating movement in an X axis direction of a moving body of a driving module according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a top view illustrating a movement in an X axis direction of a moving body of a driving module according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a magnitude of force applied to a moving body that varies according to a distance between magnetic field generators of a driving module, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7A to 7C are bottom views illustrating various shapes of magnetic field generating units of a driving module according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a magnitude of force applied to a moving body that varies according to various shapes of magnetic field generating parts of a driving module according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the configuration of a drive module according to another embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing the configuration of a drive module according to another embodiment.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only to distinguish the components from other components, and the nature, order, order, etc. of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there may be another component between each component. It will be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a haptic device 1 according to an embodiment.
  • the haptic device 1 includes a magnetic field generating module 13 for generating a magnetic field, a moving body 11 movable by the magnetic field, a support 12 for movably supporting the moving body 11, and a moving body 11.
  • a magnetic field generating module 13 for generating a magnetic field
  • a moving body 11 movable by the magnetic field
  • a support 12 for movably supporting the moving body 11, and a moving body 11.
  • it may include a carrier (30, H) to move together to transfer the tactile signal.
  • the carrier 30 may have a form such as, for example, a display or a glove.
  • the haptic device 1 may include at least one connecting body 20 connecting the moving body 11 and the delivery body 30.
  • the connecting body 20 may have a shape such as a rod, for example, and the movement of the moving body 11, such as vibration, rotation, and / or translational movement, etc.
  • this may be referred to collectively as "medium" to deliver a medium.
  • the athletic body 11 can perform various exercises as mentioned later. For example, according to a magnetic field generated when an alternating current is applied to the magnetic field generating unit of the magnetic field generating module 13, the moving body 11 may repeatedly move up and down, and such movement is "vibration". I can understand it. As another example, the angle formed by the moving object 11 with respect to the magnetic field generating module 13 is changed according to a current of a direct current type continuously applied to the magnetic field generating unit of the magnetic field generating module 13, or the magnetic field generating module 13 is applied. The position of the motor 11 relative to can be changed, which can be understood as “rotating” or “translation", respectively. In addition, the movements such as vibration, rotation or translation may occur at the same time, all of these movements can be referred to as movement.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the drive module 10 according to an embodiment.
  • the driving module 10 includes a moving object 11 movable by an external magnetic field, a support 12 for movably supporting the moving object 11, and a magnetic field generating module 13 having a coil shape for generating a magnetic field. ) May be included.
  • the support 12 may include a support wall 122 surrounding the moving body 11 and at least one connection portion 121 formed of a deformable material connecting the support wall 122 and the moving body 11 to each other.
  • the connection portion 121 may have a shape such as a bent arm as shown and may have elasticity, thereby limiting a moving radius of the moving body 11 and providing a restoring force.
  • the connecting portion 121 includes a plurality of parallel bars parallel to the longitudinal direction of each side of the moving object 11, and at least one connection bar connecting the plurality of parallel bars, the plurality of Parallel bars may be longer than the length of the at least one connecting bar. In other words, the length of the plurality of parallel bars may be longer than the distance between the plurality of parallel bars.
  • the connection part 121 may have a shape that is bent a plurality of times as shown. For example, one end of the connection portion 121 may be connected to one end of each side of the moving object 11 of the square plate shape.
  • connection parts 121 may be disposed in a point symmetrical shape with respect to the center of the moving body 11.
  • the magnetic field generating module 13 may be disposed above or below the moving body 11, and the connection part 121 may be disposed along the periphery of the side surface of the moving body 11.
  • the moving body 11 may be made of a material capable of reacting to an external magnetic field and capable of magnetical polarization.
  • the connection part 121 may be made of a matrix material having elasticity.
  • the magnetic field generating module 13 may include a coil-shaped first magnetic field generating unit 131 and a second magnetic field generating unit 132, and a case 133 which fixes and surrounds the positions thereof.
  • the first magnetic field generator 131 and the second magnetic field generator 132 may have the same or different magnetic properties.
  • the moving body 11 may have a variety of shapes according to the shape of the actuator or the type of the tactile feeling to be transmitted, and may be supported by at least two connection parts 121.
  • the moving body 11 may be made of metal particles such as iron, ferrite, cobalt, samarium, strontium, barium, aluminum, nickel, and neodymium in nano or micron units, and rubber, plastic, or the like Polymer materials, and combinations thereof.
  • the moving body 11 may be magnetized in order to have the maximum magnetic force, and the magnetization direction may take a unidirectional magnetization based on a coil and take a magnetization such as one-sided two-pole, one-sided multi-pole, and two-sided multi-pole. .
  • the moving object 11 when the moving body 11 is magnetized, the moving object 11 may be polarized up and down on the z-axis direction.
  • the magnetism of the upper and lower portions of the moving object 11 may have an N pole and an S pole, respectively.
  • the moving body 11 may form a surface of a soft magnetic material such as soft iron, silicon steel, tin, etc. in order to effectively use magnetic force, the soft magnetic powder and rubber such as silicon, polyurethane, nitrile, polyethylene, polypropylene,
  • the surface may be formed of a material in which a plastic or polymer material is mixed.
  • the connecting portion 121 of the matrix material may change shape in response to a motion including vibration of the moving body 11, and may increase the elastic modulus to a predetermined level or more in order to maximize the restoring force.
  • connection part 121 may be provided at least two or more so as to efficiently support the moving body 11 according to the moving direction of the moving body 11 moving in multiple directions, and disposed on the first side with respect to the moving body 11. It may include a first connecting portion, the second connecting portion disposed on the second side with respect to the moving body (11).
  • connection part 121 may be at least one selected from the group consisting of a straight, a rhombus, an arm, and a combination thereof.
  • connection part 121 may be made of a rubber, a polymer material, or a silicone material, and may include additives such as an anti-foaming agent, a plasticizer, a reinforcing filler, a softener, and the like to change the modulus of elasticity.
  • connection part 121 may be made of a rubber, a polymer material, or a silicon material, and may be subjected to a process such as vacuum defoaming, high temperature curing, or foaming in order to change the elastic modulus.
  • the magnetic field generating units 131 and 132 may be disposed at at least one of the upper side and the lower side of the moving body 11, and may have a position and a shape corresponding to the moving body.
  • the portion in contact with the moving body 11 may have the same or different magnetic properties in relation to the moving body 11.
  • the magnetic field generating units 131 and 132 may be planar coils, solenoid coils, or the like of a polygon such as a circle, an ellipse, or a rectangle.
  • the central hole of the magnetic field generating units 131 and 132 may be provided with nothing or a soft magnetic core made of a material such as soft iron, silicon steel, and tin.
  • the magnetic field generating units 131 and 132 may be provided in plural numbers in accordance with a direction in which the moving body 11 is to be moved.
  • the magnetic field generators 131 and 132 may include a first magnetic field generator 131 disposed on the first side and a second magnetic field generator 132 disposed on the second side opposite to the first side. have.
  • Each of the magnetic field generating units 131 and 132 may have the same or different magnetism, and a direct current or alternating current is applied thereto.
  • the magnetic field generating module 13 may determine the distance between the magnetic field generating units, the magnitude of the magnetic field, and the current applied to each magnetic field generating unit according to the performance, design, number of driving directions to be driven, etc. of the driving module 10 to be manufactured. You can change direction.
  • the movement including the vibration of the moving body 11 through the weight of the moving body 11, the elasticity of the connecting portion, the distance between the coils, the shape of the coil, the direction of the current applied to the coil, the intensity, the frequency or a combination thereof
  • the degree of control can be controlled.
  • two connecting portions 121 and 122 support the square moving body 11 from the left side and the right side, and two magnetic field generating units 131 and 132 are disposed below the moving body 11.
  • Module 10 can be identified.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a magnitude of force applied to a moving body that varies according to a distance between magnetic field generators of a driving module, according to an exemplary embodiment.
  • the left and right vibration force is measured by increasing the interval between the magnetic field generators 131 and 132 little by little. can do.
  • the distance between the magnetic field generators 131 and 132 in a position where the magnetic field generators 131 and 132 abut each other is the center of the magnetic field generators 131 and 132 in the moving object 11. It is formed to 50% of the length of one side lying in the direction crossing the direction, the change in the left and right vibration force applied to the moving object 11 according to the distance between the magnetic field generating units (131, 132) increases and decreases.
  • the interval between the centers of the magnetic field generating units 131 and 132 is 90% to 110% of the length of one side of the moving body 11 in the direction crossing the center of the magnetic field generating units 131 and 132 on the graph. When formed in between, it can confirm that it shows the largest left-right vibration force.
  • FIG. 7A to 7C are bottom views illustrating various shapes of magnetic field generating units of a driving module according to an embodiment.
  • the magnetic field generating units 131 and 133 may have a circular, elliptical and rectangular shape as shown in FIGS. 7A to 7C.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a magnitude of force applied to a moving body that varies according to various shapes of magnetic field generating parts of a driving module according to an exemplary embodiment. According to the shape of the magnetic field generating unit, the influence on the strength of the left and right vibration force applied to the moving object was measured.
  • each magnetic field generating unit 13 is manufactured to have the same current and the same number of turns.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a Z-axis movement of the moving body 11 of the driving module 10 according to an embodiment.
  • Four connecting portions 121 support the movable body 11 polarized up and down, and two magnetic field generators 131 and 132 disposed under the moving body 11 are provided.
  • the two magnetic field generators 131 and 132 are configured to have the same magnetic properties, and may apply an alternating current to the two magnetic field generators 131 and 132, and the two magnetic field generators 131 and 132 Affected by the magnetic force occurs in the relationship between the attraction and repulsive force in the relationship with the body (11).
  • the moving body 11 is a reciprocating motion between the first position where the relative distance from the magnetic field generating unit 131, 132 due to the repulsive force and the second position where the relative distance with the magnetic field generating unit 13 due to the attraction force is closer can do.
  • At least one of the strength, direction, or frequency of the magnetic field formed by the magnetic field generating units 131 and 132 at least one of the intensity direction or frequency of the deformation from the first position to the second position is adjusted. It may generate a tactile signal such as vibration or tapping.
  • FIGS. 4 and 5 are top views for illustrating the movement in the X-axis direction of the moving body 11 of the drive module 10 according to one embodiment, it can be described the movement in the X-axis direction.
  • the moving body 11 is magnetized to be polarized up and down, supported by four connecting portions 121, and two magnetic field generating units 131 and 132 adjacent to the lower part of the moving body 11. Is provided.
  • the two magnetic field generators 131 and 132 are configured to have different magnetisms, and an alternating current is applied to the magnetic field generators 131 and 132.
  • the repulsive force is generated in the adjacent region of the first magnetic field generating unit 131 and the moving object 11 of the two magnetic field generating unit shown in Figure 4, the attraction force is in contact with the second magnetic field generating unit 131 and the moving object As a result, the X-axis movement from the first magnetic field generator 131 toward the second magnetic field generator 132 occurs.
  • attraction force may occur in an adjacent portion of the first magnetic field generating unit 131 and the moving object 11, and repulsion may occur in an adjacent portion of the second magnetic field generating unit 132 and the moving object. have.
  • the motion of the first magnetic field generating unit 131 in the direction of the second magnetic field generating unit 132 in the moving body 11 moves toward the first magnetic field generating unit 131 in the second magnetic field generating unit 132. It is converted to motion, and by repeating this, a reciprocating motion in the X axis direction is realized.
  • a reciprocating motion in the X axis direction is realized.
  • the reciprocating motion in the X-axis direction can be implemented.
  • the moving body 11 is polarized up and down and magnetized, and the four connecting portions 121 support the four moving field generators 141 and adjacent to the lower part of the moving body 11. 142, 143, 144 are provided.
  • the four magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144 constitute one set 140.
  • the magnetic field generator 140 may include a first magnetic field generator 141, a second magnetic field generator 142, a third magnetic field generator 143, and a fourth magnetic field generator 144. .
  • the four magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144 may be arranged in the shape of a rectangle (see FIG. 9) or a cross (see FIG. 10).
  • the first magnetic field generator 141 is disposed on the + Y axis
  • the second magnetic field generator 142 is disposed on the + X side
  • the third magnetic field generator 143 is disposed on the ⁇ Y axis.
  • the fourth magnetic field generating unit 144 is disposed on the -X axis.
  • the first magnetic field generator 141 is disposed on the first quadrant
  • the second magnetic field generator 142 is disposed on the fourth quadrant
  • the third magnetic field generator 143 is the third quadrant.
  • the fourth magnetic field generating unit 144 is disposed on the second quadrant.
  • the four magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144 are magnetized to have the same magnetism with each other, and alternating with the magnetic field generating unit. By applying a current, the attraction force and the repulsive force are alternately generated between the four magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144 and the adjacent moving bodies 11.
  • first and third magnetic field generators 141 and 143 or the second and fourth magnetic field generators 142 and 144 are preferable to balance. Do.
  • the moving object 11 may reciprocate between a first position where the relative distance from the magnetic field generator set 140 is far from the repulsive force and a second position where the relative distance from the magnetic field generator 13 is close by the attraction force. .
  • the vibration sensed by controlling at least one of the intensity, direction or frequency of the magnetic field formed by the magnetic field generating unit 13, by controlling at least one of the intensity direction or frequency of the deformation from the first position to the second position Can generate tactile signals such as tapping.
  • an alternating current is applied to the first magnetic field generating unit 141 and a direct current is applied to the second, third, and fourth magnetic field generating units 142, 143, and 144 so as to have a magnetic opposite to the moving object 11. do.
  • the attraction force and the repulsive force are alternately generated between the first magnetic field generating unit and the portion of the adjacent moving body 11, and the second, third, and fourth magnetic field generating units 142. , 143, 144 and the portion of the adjacent moving body 11 is a continuous attraction force.
  • the moving body 11 is relatively close to the first organ generating unit due to the attraction force with the second, third and fourth magnetic field generating units.
  • the attraction and repulsive force of the first magnetic field generating unit with a portion close to the first magnetic field generating unit of the moving body 11 are repeated by the alternating current applied. Accordingly, only a portion of the region of the moving body 11 adjacent to the first magnetic field generating unit 141 reciprocates in the Z-axis direction.
  • the vibration source may receive a partial sense of vibration in the diagonal direction biased to the first magnetic field.
  • the second magnetic field generator 142 is applied with an alternating current
  • the first, third, and fourth magnetic field generators 142, 143, and 144 have a direct current such that the magnetic body is opposite to the moving object 11. Is applied.
  • an alternating current attraction force and repulsive force are alternately generated between the second magnetic field generating unit 142 and the portion of the adjacent moving body 11, and the first, third and fourth magnetic field generating units 142, 143, and 144 Manpower will continue to be generated.
  • the Z-axis movement can be generated only in a desired portion of the entire region of the moving body 11.
  • AC power is applied only to two adjacent magnetic field generating units, and DC current is applied to the remaining magnetic field generating units so as to have a magnetic opposite to the moving object 11. Only Z-axis motion can be generated in the desired area of the whole area.
  • the first and second magnetic field generators 141 and 142 form a pair
  • the third and fourth magnetic field generators. 143 and 144 form a pair
  • the magnetic field generating units forming each pair become magnetic with each other.
  • the moving body 11 receives attraction and repulsion from the first and second magnetic field generating units 141 and 142, and alternately receives repulsion and attraction from the third and fourth magnetic field generating units 143 and 144. It can move in the X-axis direction, which is the direction corresponding to the sum.
  • the magnetic field generating unit is configured as shown in FIG. 10, the movement in the X axis direction can be realized even using only the second and fourth magnetic field generating units 142 and 144.
  • the specific motion mechanism is the same as that of the X-axis motion in the first embodiment except for the magnetic field generating portion used.
  • the first and fourth magnetic field generating units 141 and 144 form a pair and generate the second and third magnetic fields.
  • the units 142 and 143 form a pair, and the magnetic field generating units constituting each pair exhibit the same magnetic force.
  • the moving body 11 receives attraction and repulsion from the first and fourth magnetic field generating units 141 and 144, and alternately receives repulsion and attraction from the second and third magnetic field generating units 142 and 143. It can move in the Y-axis direction, which is the direction corresponding to the sum.
  • the specific motion mechanism may be applied in the same manner as the X-axis motion mechanism of the drive module 10 having two magnetic field generators except that the number of magnetic field generators used is different.
  • the first magnetic field generating unit 141 and the third magnetic field are generated when the driving module 30 according to FIG. 10 is referred to.
  • the unit 143 can be used.
  • the first magnetic field generating unit 141 when a current is applied such that the first and third magnetic field generating units 141 and 143 have opposite magnetisms, the first magnetic field generating unit 141 generates attraction force in a relationship with the moving body 11.
  • the third magnetic field generating unit 143 may generate repulsive force in a relationship with the moving body 11.
  • the moving object 11 receives the attraction force from the first magnetic field generating unit 141 and simultaneously receives the repulsive force from the third magnetic field generating unit 143 to move in the direction corresponding to the vector sum of the two forces.
  • each of the magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144 is disposed at a portion adjacent to the moving body 11. The magnetism will change.
  • the generation unit 144 can be used.
  • the mechanism can be applied.
  • the first and second magnetic field generating units 141 and 142 generate a attraction force in a relationship with the moving body 11
  • the third and fourth magnetic field generating units 143 and 144 have a relationship with the moving body 11. Repulsion may occur in the
  • the moving body 11 receives the attraction force from the first and second magnetic field generating units 141 and 142 at the same time, and receives the repulsive force from the third and fourth magnetic field generating units 143 and 144 simultaneously. It will move in the direction corresponding to the vector sum.
  • an alternating current is applied to the four magnetic field generating units 141, 142, 143, and 144, whereby the magnetic field at each of the magnetic field generating units is in contact with the moving object 11.
  • the first and fourth magnetic field generators 141 and 144 are paired, and the second and third magnetic field generators 142 and 143 are paired. Can be.
  • a plurality of magnetic field generating units having a plurality of numbers depending on the number of directions to be moved, the circumference of the virtual circle sharing the center of the actuator and its center Magnetic field generating units may be arranged along the line.
  • the external current applied to the magnetic field generating units 131 and 132 may be applied in the form of a rectangular wave, a pulse wave, or a sine wave.
  • the driving module may provide different haptics to the user.

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 다양한 방향으로 운동할 수 있으며, 자기장 생성부의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하여 진동 외에도 두드림 또는 문지름과 같은 다양한 촉각의 전달이 가능한 다방향성 구동 모듈을 제공한다. 또한, 일 실시 예에 따른 다방향성 구동 모듈은, 외부의 자기장에 의하여 적어도 2개 이상의 축 방향으로 운동 가능한 운동체; 상기 운동체를 운동 가능하게 지지하기 위한 지지대; 및 상기 자기장을 발생시키기 위하여 코일 형태를 가지는 적어도 2개 이상의 자기장 생성부를 포함할 수 있다.

Description

다방향성 구동 모듈
아래의 실시 예는, 햅틱 장치 등에 이용하기 위한 다방향성 구동 모듈에 관한 것이다. 구체적으로는 자성 입자를 포함한 소재를 이용하여, 외부 자기장의 인가에 따른 운동체의 위치 변화를 통한 다방향 진동 등을 포함하는 운동에 따른 다양한 촉감을 제공할 수 있는 다방향성 구동 모듈에 관한 것이다.
햅틱스(Haptics)는 촉감에 관한 기술로서, 구체적으로 전자기기의 사용자에게 키보드, 마우스, 조이스틱, 및 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 기존에는 전자기기와 인간이 정보를 주고 받을 때 시각 또는 청각적인 수단이 주를 이루었으나, 최근 들어 더욱 구체적이고 실감나는 정보 전달을 위해 햅틱 기술이 주목 받고 있다.
일반적으로 햅틱 기술을 위한 햅틱 제공 장치로는 관성형 액추에이터(Inertial actuator), 압전형 액추에이터(Piezoelectric actuator), 전기활성폴리머 액추에이터(Electro-active polymer actuator, EAP), 정전기력 액추에이터 등이 사용된다.
관성형 액추에이터에는 자기 회로에 연결된 중량체에 의해 발생하는 편심력으로 진동하는 편심 모터(Eccentric rotation motor, ERM), 탄성 스프링과 자기회로에 연결된 중량체에 의해 발생하는 공진 주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화 시키는 선형 공진 액추에이터(Linear resonant actuator, LRA)가 있다.
종래 기술인 햅틱 제공 장치 중 선형 공진 액추에이터에 대하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1461274호(명칭: 선형진동모터), 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0021160호(명칭: 탄성 부재 및 이를 구비한 선형 진동 모터)가 있다.
압전형 액추에이터는 전기장에 의해 순간적으로 외형이 변하는 압전 소자를 중심으로, 바(Bar)나 디스크(Disk)형태로 구동하는 소자이며, 종래 기술로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1603957호(명칭: 압전 액추에이터, 압전 진동장치 및 휴대 단말) 및 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0018584 호(명칭: 투명한 합성 압전 조합된 터치 센서 및 햅틱 액추에이터)가 있다.
전기활성폴리머 액추에이터는 외부 전력에 의해 특정한 메커니즘을 갖는 고분자 백본(Backbone) 위 기능기(Functional group)에 의해 외형이 변하는 것을 주요 원리로 하여 전기활성 폴리머 필름을 운동체에 붙여 반복된 움직임을 제공하여 구동하는 소자로서, 종래 기술로는 미국 특허공개공보 제US2016/0049576호(명칭: ACTUATOR STRUCTURE AND METHOD)가 있다.
그 밖에 상기 햅틱 제공 장치 외에도 형상기억합금, 정전기력, 초음파 등을 이용한 햅틱 제공 장치들이 개발되고 있는 실정이다.
그러나, 위와 같은 종래의 햅틱 기술은 단순 진동을 전달하는 것에 불과하여, 감성적인 촉감 전달 또는 복잡한 문자 정보 등의 전달에는 한계가 있다.
한편, 햅틱 액추에이터들을 이용하여 3차원 움직임을 시뮬레이션하는 장치 및 방법이 대한민국 등록특허공보 제10-1556970호 (명칭: 햅틱 액추에이터들을 이용한 3차원 움직임의 시뮬레이션) 에 개시되어 있다. 그러나, 상기 선행기술은 사용자 기기에 구비된 복수의 햅틱 액추에이터들을 특정 기준에 따라 "순차적"으로 활성화 또는 비활성화함으로써, 동적 객체의 움직임을 시뮬레이션 하는 것이지, 하나의 액추에이터를 통하여, 액추에이터 자체로서 3차원의 진동을 구현한다거나 문지름과 같은 이른바 "촉감"을 구현하는 것과는 거리가 멀다.
따라서, 시각 및 청각에서 벗어나서 촉각으로 다양한 정보를 전달하기 위하여는 상하 방향 등의 단순 진동에서 나아가 더욱 감성적이고 복잡한 정보나 감성을 효과적으로 전달할 수 있는 촉각 전달 구조에 대한 연구가 필요하다.
일 실시 예에 따른 목적은, 다양한 상황에 대응하는 더욱 감성적인 촉각을 제공하기 위한 다방향성 구동 모듈을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, Z축으로 운동하는 것뿐 아니라, 평면(X-Y 평면) 상에서 적어도 일 방향 이상으로 진동, 회전, 및/또는 병진 운동 등과 같은 움직임을 하여 다양한 촉감을 제공하는 것이 가능한 다방향성 구동 모듈을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 자기장 생성부의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하여 진동 외에도 "두드림" 또는 "문지름" 과 같은 다양한 촉각의 전달이 가능한 다방향성 구동 모듈을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 다방향성 구동 모듈은, 외부의 자기장에 의하여 적어도 2개 이상의 축 방향으로 운동 가능한 운동체; 상기 운동체를 운동 가능하게 지지하기 위한 지지대; 및 상기 자기장을 발생시기 위하여 코일 형태를 가지는 적어도 2개 이상의 자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지대는, 상기 운동체를 둘러싸는 지지 벽; 및 상기 지지 벽과 상기 운동체를 연결하고 변형 가능한 소재로 구성되는 적어도 하나의 연결부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 상기 운동체의 상측 또는 하측에 배치되고, 상기 연결부는 상기 운동체의 측면의 주변에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 제1 측에 배치되는 제1 자기장 생성부; 및 상기 운동체를 기준으로 상기 제1 측의 반대편인 제2 측에 배치되는 제2 자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 및 제2 자기장 생성부들은, 상기 운동체를 상측 또는 하측으로 운동시키기 위하여 서로 동일한 방향의 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 및 제2 자기장 생성부들은, 상기 운동체를 상기 제1 측 또는 상기 제2 측으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 연결부는, 상기 운동체에 대하여 상기 제1 측에 배치되는 제1 연결부, 및 상기 운동체에 대하여 상기 제2 측에 배치되는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 자기장 생성부의 중심 및 제2 자기장 생성부의 중심 사이의 거리는 상기 운동체에서 상기 제1 및 제2 자기장 생성부의 중심을 가로지르는 방향으로 놓여있는 한 변의 길이의 90% 내지 110% 일 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 자기장 및 제2 자기장 생성부의 코일은, 타원 또는 원형으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 햅틱 장치는, 코일 형태를 갖고 자기장을 발생시키는 적어도 2개 이상의 자기장 생성부; 상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부에서 생성된 자기장에 의하여 적어도 2개 이상의 축 방향으로 운동 가능한 운동체; 상기 운동체를 운동 가능하게 지지하기 위한 지지대; 및 상기 운동체가 운동 시 함께 이동하여 촉각 신호를 전달하는 전달체를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 운동체와 상기 전달체를 연결하는 적어도 하나의 연결체를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지대는, 상기 운동체를 둘러싸는 지지 벽; 및 상기 지지 벽과 상기 운동체를 연결하고, 변형 가능한 소재로 구성되고, 대칭적으로 배치되는 복수 개의 연결부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 영점이 운동체의 중심인 XY 평면을 기준으로, 상기 운동체를 기준으로 +Y 축 상에 배치되는 제1 자기장 생성부; 상기 운동체를 기준으로 +X 측 상에 배치되는 제2 자기장 생성부; 상기 운동체를 기준으로 -Y축 상에 배치되는 제3 자기장 생성부; 및 상기 운동체를 기준으로 -X축 상에 배치되는 제4 자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제2 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 X축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고, 상기 제1 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제2 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제3 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y=X 선 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고, 쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제2 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y=-X 선 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 영점이 운동체의 중심인 XY 평면을 기준으로, 상기 운동체를 기준으로 제1 사분면 상에 배치되는 제1 자기장 생성부; 상기 운동체를 기준으로 제2 사분면 상에 배치되는 제2 자기장 생성부; 상기 운동체를 기준으로 제3 사분면 상에 배치되는 제3 자기장 생성부; 및 상기 운동체를 기준으로 제4 사분면 상에 배치되는 제4 자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제2 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제3 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 X 축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고, 쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제2 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다양한 방향으로 운동할 수 있는 다방향성 구동 모듈을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 자기장 생성부의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어하여 진동 외에도 "두드림" 또는 "문지름" 과 같은 다양한 촉각의 전달이 가능한 다방향성 구동 모듈을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1는 일 실시 예에 따른 햅틱 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 운동체의 Z축 방향의 이동을 나타내기 위한 단면도이다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 운동체의 X축 방향의 이동을 나타내기 위한 상면도이다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 운동체의 X축 방향의 이동을 나타내기 위한 상면도이다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들 사이의 간격에 따라 달라지는 운동체에 가해지는 힘의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 7c는, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들의 다양한 모양을 나타낸 저면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들의 다양한 형상에 따라 달라지는 운동체에 가해지는 힘의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 9은, 다른 실시 예에 따른 구동 모듈의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 10은, 또 다른 실시 예에 따른 구동 모듈의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 햅틱 장치(1)를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
햅틱 장치(1)는, 자기장을 발생시키는 자기장 발생 모듈(13), 자기장에 의하여 이동 가능한 운동체(11), 운동체(11)를 이동 가능하게 지지하기 위한 지지대(12), 및 운동체(11)가 이동 시 함께 이동하여 촉각 신호를 전달하는 전달체(30, H)를 포함할 수 있다. 전달체(30)는, 예를 들어, 디스플레이 또는 장갑과 같은 형태를 가질 수 있다.
또한, 햅틱 장치(1)는, 운동체(11)와 전달체(30)를 연결하는 적어도 하나의 연결체(20)를 포함할 수 있다. 연결체(20)는, 예를 들어 로드(rod)와 같은 형태를 가질 수 있으며, 운동체(11)의, 진동(vibration), 회전(rotation), 및/또는 병진(translation) 이동 등과 같은 움직임(이하, 이를 통칭하여 "운동"이라고 한다)을 전달하는 매개체(medium) 역할을 할 수 있다.
운동체(11)는 후술하는 바와 같이 다양한 운동을 할 수 있다. 예를 들어, 자기장 발생 모듈(13)의 자기장 발생부에 교류 형태의 전류가 인가될 때 발생되는 자기장에 따라, 운동체(11)는 상하로 반복적으로 운동할 수 있으며, 이와 같은 운동은 "진동"으로 이해할 수 있다. 다른 예로, 자기장 발생 모듈(13)의 자기장 발생부에 지속적으로 인가되는 직류 형태의 전류에 따라서, 자기장 발생 모듈(13)에 대하여 운동체(11)가 이루는 각도가 변경되거나, 자기장 발생 모듈(13)에 대한 운동체(11)의 위치가 변경될 수 있으며, 이러한 운동은 각각, "회전" 또는 "병진"으로 이해할 수 있다. 또한, 상기 진동, 회전 또는 병진 등의 움직임은 동시에 발생될 수도 있으며, 이와 같은 움직임 모두 운동이라고 할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동 모듈(10)의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
구동 모듈(10)은, 외부의 자기장에 의하여 이동 가능한 운동체(11), 운동체(11)를 이동 가능하게 지지하기 위한 지지대(12), 및 자기장을 발생시기 위하여 코일 형태를 가지는 자기장 발생 모듈(13)을 포함할 수 있다.
지지대(12)는, 운동체(11)를 둘러싸는 지지 벽(122), 및 지지 벽(122)과 운동체(11)를 연결하고 변형 가능한 소재로 구성되는 적어도 하나 이상의 연결부(121)를 포함할 수 있다. 연결부(121)는 예를 들어, 도시한 것과 같이 구부러진 암(arm)과 같은 형상을 가질 수 있고, 탄성을 지닐 수 있어서, 운동체(11)의 이동 반경을 제한하고 복원력을 제공할 수 있다.
예를 들면, 연결부(121)는 운동체(11)의 각 변의 길이 방향과 평행한 복수 개의 평행 바(bar)와, 상기 복수 개의 평행 바를 잇는 적어도 하나 이상의 연결 바(bar)를 포함하고, 상기 복수 개의 평행 바는 상기 적어도 하나 이상의 연결 바의 길이보다 길 수 있다. 다시 말하면, 복수 개의 평행 바의 길이는 복수 개의 평행 바 사이의 거리보다 길 수 있다. 연결부(121)는, 도시한 것처럼 복수 회 절곡되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결부(121)의 일 단부는, 사각 플레이트 형상의 운동체(11)의 각 변의 일 단부에 연결될 수 있다. 위와 같은 형상에 의하면, 연결부(121)를 통하여 전달되는 힘의 방향이 운동체(11)의 무게 중심에서 벗어나게 되어, 운동체(11)가 병진(translation) 운동뿐만 아니라 회전(rotation) 운동할 수 있으므로, 비틀림 등의 촉각을 제공할 수 있다. 복수 개의 연결부(121)의 형상은 운동체(11)의 중심을 기준으로 점대칭 형상으로 배치될 수 있다.
자기장 발생 모듈(13)은, 운동체(11)의 상측 또는 하측에 배치되고, 연결부(121)는 운동체(11)의 측면의 주변을 따라서 배치될 수 있다.
운동체(11)는, 외부 자기장에 반응할 수 있고 자기적인(magnetical) 분극이 가능한 소재로 구성될 수 있다. 연결부(121)는 탄성을 가지는 매트릭스 소재로 구성될 수 있다.
자기장 발생 모듈(13)은, 코일 형태의 제1 자기장 생성부(131) 및 제2 자기장 생성부(132), 및 이들의 위치를 고정하고 감싸는 케이스(133)를 포함할 수 있다. 제1 자기장 생성부(131) 및 제2 자기장 생성부(132)는 동일하거나 또는 상이한 자성을 가질 수 있다.
운동체(11)는 액추에이터의 모양에 따라 또는 전달하고 하는 촉감의 종류에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 적어도 둘 이상의 연결부(121)에 의하여 지지될 수 있다.
운동체(11)는 나노 또는 마이크론 단위의 철, 페라이트, 코발트, 사마륨, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 니켈, 네오디뮴 등의 금속 입자들과 실리콘, 폴리우레탄, 니트릴, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 등과 같은 고무, 플라스틱 또는 폴리머 소재, 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
운동체(11)는 최대의 자력을 가지기 위하여 착자(magnetization) 될 수 있고, 착자 방향은 코일을 기준으로 단방향 착자를 취할 수도 있고 1면 2극, 1면 다극, 양면 다극 등의 착자를 취할 수도 있다.
도 2에서, 운동체(11)가 착자되었을 때 z축 방향 기준으로 상하로 분극될 수 있다. 예를 들어, 운동체(11)의 상부 및 하부의 자성은 각각 N 극 및 S 극을 가질 수 있다.
운동체(11)는 효과적으로 자기력을 이용하기 위하여 연철, 규소강, 함석 등과 같은 연자성체의 재질로 표면을 형성할 수 있고, 연자성체 분말과 리콘, 폴리우레탄, 니트릴, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌 등과 같은 고무, 플라스틱 또는 폴리머 소재 등이 혼합된 형태의 재질로 표면을 형성할 수 있다.
매트릭스 소재의 연결부(121)는, 운동체(11)의 진동 등을 포함하는 운동에 대응하여 형상 변화할 수 있고, 복원력을 최대로 하기 위해 탄성률을 일정한 수준 이상으로 높일 수 있다.
연결부(121)는 다방향으로 운동하는 운동체(11)의 운동방향에 따라 운동체(11)를 효율적으로 지지할 수 있도록 적어도 두 개 이상으로 제공될 수 있고, 운동체(11) 대하여 제1 측에 배치되는 제1 연결부, 운동체(11)에 대하여 제2 측에 배치되는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
연결부(121)의 형상은 직선형, 마름모형, 암(arm)형 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
연결부(121)는 고무, 폴리머 소재 또는 실리콘 소재 등으로 구성될 수 있으며 탄성률의 변화를 주기 위하여 기포방지제, 가소제, 보강 충진제, 연화제등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
연결부(121)는 고무, 폴리머 소재 또는 실리콘 소재 등으로 구성될 수 있고, 탄성률의 변화를 주기 위하여 진공 탈포, 고온 경화 혹은 발포와 같은 공정을 거칠 수 있다.
자기장 생성부(131, 132)는 운동체(11)의 상측 또는 하측 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있으며, 운동체에 대응하는 위치 및 형상을 가질 수 있다. 또한 운동체(11)와 접하는 부분에서 운동체(11)와의 관계에서 동일하거나 또는 상이한 자성을 가질 수 있다.
자기장 생성부(131, 132)는 원형, 타원형 또는 사각형과 같은 다각형의 평면 코일, 또는 솔레노이드 코일 등이 사용될 수 있다. 자기장 생성부(131, 132)의 중심 공극(hole)은 아무것도 없거나 연철, 규소강, 함석 등과 같은 재질로 구성된 연자성체 심이 제공될 수 있다.
자기장 생성부(131, 132)는 운동체(11)를 운동시키고자 하는 방향에 따라 복수 개로 제공될 수 있다. 자기장 생성부(131, 132)는, 제1 측에 배치되는 제1 자기장 생성부(131), 및 제1 측의 반대편인 제2 측에 배치되는 제2 자기장 생성부(132)를 포함할 수 있다.
각각의 자기장 생성부들(131, 132)은 서로 동일하거나 또는 상이한 자성을 띨 수 있고, 여기에는 직류 또는 교류 전류가 인가된다.
자기장 발생 모듈(13)은 제조하고자 하는 구동 모듈(10)의 성능, 디자인, 구동하고자 하는 구동 방향의 개수 등에 따라 자기장 생성부 사이의 간격, 자기장의 크기, 및 각 자기장 생성부에 인가되는 전류의 방향을 다르게 할 수 있다.
또한, 운동체(11)의 무게, 연결부의 탄성, 코일 간 간격, 코일의 모양, 코일에 인가되는 전류의 방향, 세기, 주파수 또는 이들의 조합을 통하여, 운동체(11)의 진동 등을 포함하는 운동의 정도를 제어할 수 있다.
도 2를 참고하면, 정방형 운동체(11)를 2개의 연결부(121, 122)가 좌측 및 우측에서 지지하고 있으며, 운동체(11)의 하부에 2 개의 자기장 생성부(131, 132)가 배치된 구동 모듈(10)을 확인할 수 있다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들 사이의 간격에 따라 달라지는 운동체에 가해지는 힘의 크기를 나타낸 그래프이다.
자기장 생성부들(131, 132) 사이의 간격이 운동체(11)에 가해지는 좌우 진동력의 세기에 미치는 영향을 측정하기 위하여 자기장 생성부들(131, 132) 사이의 간격을 조금씩 늘려 좌우 진동력을 측정할 수 있다.
상기 그래프에 도시된 바와 같이 자기장 생성부들(131, 132)이 서로 맞닿아 있는 위치에서 자기장 생성부들(131, 132) 사이의 간격은, 운동체(11)에서 자기장 생성부들(131, 132)의 중심을 가로지르는 방향으로 놓여있는 한 변의 길이의 50%로 형성되며, 자기장 생성부들(131, 132) 간격에 따른 운동체(11)에 가해지는 좌우 진동력의 변화는 증가하다가 감소하는 경향을 나타낸다.
종합하면, 자기장 생성부(131, 132)의 중심 사이의 간격이 그래프 상에서 운동체(11)에서 자기장 생성부(131, 132)의 중심을 가로지르는 방향으로 놓여있는 한 변의 길이의 90% 내지 110% 사이에 형성되었을 때, 가장 큰 좌우 진동력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 7a 내지 7c는, 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들의 다양한 모양을 나타낸 저면도이다.
자기장 생성부들(131, 133)의 형태는 도 7a 내지 7c에 도시된 것과 같이 원형, 타원형, 직사각형 형태를 가질 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 자기장 생성부들의 다양한 형상에 따라 달라지는 운동체에 가해지는 힘의 크기를 나타낸 그래프이다. 자기장 생성부의 형상에 따라, 운동체에 가해지는 좌우 진동력의 세기에 미치는 영향을 측정하였다.
자기장 생성부(13)의 형태를 원형, 타원형, 및 직사각형의 형태로 변경하여 좌우 진동력을 측정하였다. 자기장 생성부(13)의 형태 이외의 요소의 영향을 배제하기 위하여 각각의 자기장 생성부(13)는 동일 전류 및 동일 턴 수를 갖도록 제조되었다.
상기 그래프를 참고하면, 자기장 생성부(13)가 동일 전류 및 동일 턴 수를 가질 때, 그 형태가 원형 혹은 타원형일 경우가 우수한 좌우 진동력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
아래에서는, 구동 모듈(10)의 진동 등을 포함하는 운동 메카니즘에 대하여 설명한다.
도 3은, 일 실시 예에 따른 구동 모듈(10)의 운동체(11)의 Z축 방향의 운동을 나타내기 위한 단면도이다.
상하로 분극되어 착자된 운동체(11)를 4개의 연결부(121)가 지지하고 있으며, 운동체(11)의 하부에 배치되는 2개의 자기장 생성부(131, 132)가 제공된다.
2개의 자기장 생성부들(131, 132)은 서로 동일한 자성을 띄도록 구성되고, 2개의 자기장 생성부(131, 132)에 교류 전류를 인가할 수 있고, 2개의 자기장 생성부(131, 132)의 자성에 영향을 받아서 운동체(11)와의 관계에서 인력과 척력이 번갈아 가며 발생하게 된다.
이때, 운동체(11)는 척력으로 인하여 자기장 생성부(131, 132)와의 상대적인 거리가 멀어지는 제1 위치와, 인력으로 인해 자기장 생성부(13)와의 상대적인 거리가 가까워지는 제2 위치 사이를 왕복 운동할 수 있다.
또한, 자기장 생성부(131, 132)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 것에 따라, 제1 위치에서 제2 위치로의 변형의 세기 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 조절할 수 있으며, 진동 또는 두드림 등과 같은 촉각 신호를 생성할 수 있다.
도 4 및 5는, 일 실시 예에 따른 구동 모듈(10)의 운동체(11)의 X축 방향의 운동을 나타내기 위한 상면도이고, X축 방향의 운동을 설명할 수 있다.
Z 축 방향 운동에서와 마찬가지로 운동체(11)는 상하로 분극되도록 착자되고, 이를 4 개의 연결부(121)가 지지하고 있으며, 운동체(11)의 하부에 인접하도록 2개의 자기장 생성부(131, 132)가 제공된다.
Z 축 방향 운동에서와 달리 2개의 자기장 생성부(131, 132)는 서로 상이한 자성을 띄도록 구성되며, 자기장 생성부(131, 132)로 교류 전류가 인가된다.
이때, 도 4 에 도시된 2 개의 자기장 생성부 중 제1 자기장 생성부(131)와 운동체(11)의 인접한 영역에서는 척력이 발생하고, 제2 자기장 생성부(131)와 운동체의 접면에서는 인력이 발생하므로, 제1 자기장 생성부(131)에서 제2 자기장 생성부(132) 방향으로의 X 축 방향 운동이 발생한다.
이후, 2개의 자기장 생성부(131, 132)에 반대 방향의 전류가 인가됨으로써, 제1 자기장 생성부(131)와 제2 자기장 생성부(131)가 운동체(11)와 인접한 부분에서 자성이 반대로 바뀔 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 자기장 생성부(131)와 운동체(11)의 인접한 부분에서는 인력이 발생하고, 제2 자기장 생성부(132)와 운동체의 인접한 부분에서는 척력이 발생할 수 있다.
이에 따라, 운동체(11)에서, 제1 자기장 생성부(131)에서 제2 자기장 생성부(132) 방향의 운동이, 제2 자기장 생성부(132)에서 제1 자기장 생성부(131) 방향의 운동으로 전환되며, 이를 반복함으로써 X 축 방향의 왕복 운동이 구현된다. 예를 들면, 제1 자기장 생성부(131) 및 제2 자기장 생성부(132)에 교류를 인가함으로써, X 축 방향의 왕복 운동을 구현할 수 있다.
또한, 자기장 생성부(13)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 제1 자기장 생성부(131)의 코일과 제2 자기장 생성부(132)의 코일 사이의 변형의 세기 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어함으로써 X축 방향 진동뿐만 아니라 문지름 등과 같은 촉각 신호를 생성할 수 있다.
도 9 및 도 10 은 각각 제2 및 제3 실시 예인 3 방향으로 운동 가능한 3 구동 모듈(20, 30)을 도시하고 있다.
2 방향 구동 모듈과 마찬가지로, 상하로 분극되어 착자된 운동체(11)가 제공되고, 이를 4개의 연결부(121)가 지지하고 있으며, 운동체(11)의 하부에 인접하도록 4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144)가 제공된다. 4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144)는 하나의 세트(140)을 구성한다.
자기장 생성부 세트(140)는, 제1 자기장 생성부(141), 제2 자기장 생성부(142), 제3 자기장 생성부(143), 및 제4 자기장 생성부(144)를 포함할 수 있다.
4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144))는 사각형(도 9 참조) 또는 십자가(도 10 참조) 형태로 배치될 수 있다.
도 9에서는, 제1 자기장 생성부(141)는 +Y 축 상에 배치되고, 제2 자기장 생성부(142)는 +X 측 상에 배치되고, 제3 자기장 생성부(143)는 -Y축 상에 배치되고, 제4 자기장 생성부(144)는 -X축 상에 배치된다.
도 10에서는, 제1 자기장 생성부(141)는 제1 사분면 상에 배치되고, 제2 자기장 생성부(142)는 제4 사분면 상에 배치되고, 제3 자기장 생성부(143)는 제3 사분면 상에 배치되고, 제4 자기장 생성부(144)는 제2 사분면 상에 배치된다.
이하에서는 도 9에 해당하는 십자가 형태를 기초로 설명할 수 있다.
운동체(11)를 Z축 방향으로 운동시키기 위하여 앞서 설명한 2 방향 구동 모듈과 마찬가지로, 4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144)는 서로 동일한 자성을 띄도록 자화되고, 자기장 생성부에 교류전류를 인가함으로써 4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144) 및 이들과 인접한 운동체(11) 사이에 인력과 척력이 번갈아 가며 발생하게 된다.
Z 축 방향 운동을 위하여 2 개의 자기장 생성부를 이용하는 경우, 균형을 맞추기 위하여 제1 및 제3 자기장 생성부(141, 143) 또는 제2 및 제4 자기장 생성부(142, 144)를 사용하는 것이 바람직하다.
운동체(11)는 척력으로 말미암아 자기장 생성부 세트(140)와의 상대적인 거리가 멀어지는 제1 위치와, 인력으로 말미암아 자기장 생성부(13)와의 상대적인 거리가 가까워지는 제2 위치 사이를 왕복 운동할 수 있다.
아울러, 자기장 생성부(13)에 의해 형성되는 자기장의 세기, 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어함에 따라, 제1 위치에서 제2 위치로의 변형의 세기 방향 또는 주파수 중 적어도 하나를 제어함으로써 진동감에서부터 두드림과 같은 촉감 신호를 생성할 수 있다.
다음으로는, 운동체(11)의 Z 축 방향 부분 운동에 대하여 설명한다.
자기장 생성부에서 제1 자기장 생성부(141)는 교류 전류가 인가되며 제2, 3, 4 자기장 생성부(142, 143, 144)는 운동체(11)과 반대되는 자성을 띄도록 직류 전류가 인가된다.
여기서 제1 자기장 생성부(141)에 교류 전류를 인가함으로써 제1 자기장 생성부와 인접한 운동체(11)의 부분 사이에는 인력과 척력이 번갈아 가며 발생하게 되고 제2, 3, 4 자기장 생성부(142, 143, 144)와 인접한 운동체(11)의 부분 사이에는 지속적으로 인력이 발생하게 된다.
운동체(11)는 제2, 3, 4 자기장 생성부와의 인력으로 말미암아 제1 장기장 생성부와 상대적으로 거리가 가까워 지게 된다. 제1 자기장 생성부는 인가되는 교류에 의해 운동체(11)중 제1 자기장 생성부과 가까운 부분과의 인력과 척력이 반복된다. 이에 따라 운동체(11)의 영역 중에서 제1 자기장 생성부(141)에 인접한 부분만 Z축 방향으로 왕복 운동하게 된다.
이는 앞서 설명한 2방향 구동 모듈의 운동체(11)의 중심에 운동이 발생하는 Z축 방향 운동과 비교하여 볼 때, 진동원이 제1 자기장에 치우친 대각선 방향 부분적 진동감을 받을 수 있다.
마찬가지로, 자기장 생성부에서 제2 자기장 생성부(142)는 교류 전류가 인가되며 제1, 3, 4 자기장 생성부(142, 143, 144)는 운동체(11)와 반대되는 자성을 띄도록 직류 전류가 인가된다. 여기서 교류 전류를 인가함으로써 제2 자기장 생성부(142)와 인접한 운동체(11)의 부분 사이에는 인력과 척력이 번갈아 가며 발생하게 되고 제1, 3, 4 자기장 생성부(142, 143, 144)는 지속적으로 인력이 발생하게 된다.
동일한 방식으로, 제3 자기장 생성부(143) 또는 제4 자기장 생성부(144)에만 교류 전원을 인가하고, 나머지 자기장 생성부들에는 운동체(11)와 반대되는 자성을 띄도록 직류 전류를 인가하는 경우에도 운동체(11)의 전체 영역 중 원하는 부분에만 Z 축 방향의 운동을 발생 시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 자기장 생성부들 중에서, 두 개의 인접한 자기장 생성부에만 교류 전원을 인가하고, 나머지 자기장 생성부들에는 운동체(11)와 반대되는 자성을 띄도록 직류 전류를 인가하는 경우에도 운동체(11)의 전체 영역 중 원하는 부분에만 Z 축 방향의 운동을 발생 시킬 수 있다.
아래에서는, 도 9 또는 10에 따른 구동 모듈(20, 30)의 운동체(11)의 X 축 방향 운동에 대하여 설명한다.
X 축 방향 운동을 구현 시에 자기장 생성부들이 도 9와 같이 구성되어 있는 경우는 제1 및 제2 자기장 생성부(141, 142)가 하나의 쌍을 이루고, 그리고 제3 및 제4 자기장 생성부(143, 144)가 하나의 쌍을 이루고, 각 쌍을 이루는 자기상 생성부는 서로 자성을 띄게 된다.
이에 따라 운동체(11)는 제1 및 제2 자기장 생성부(141, 142)로부터 인력과 척력을 받고, 제3 및 제4 자기장 생성부(143, 144)로부터 척력과 인력을 번갈아 받으면서, 그 벡터합에 해당하는 방향인 X 축 방향으로 운동할 수 있다.
이와 달리, 자기장 생성부가 도 10 과 같이 구성되어 있는 경우에는, 제2 및 제4 자기장 생성부(142, 144)만을 사용하더라도 X 축 방향으로의 운동을 구현할 수 있다.
구체적인 운동 메카니즘은 사용되는 자기장 생성부를 제외하고는 제1 실시 예에서의 X 축 방향 운동의 메카니즘과 동일하다.
아래에서는, 도 9 또는 10에 따른 구동 모듈(20, 30)의 운동체(11)의 Y 축 방향 운동에 대하여 설명한다.
Y 축 방향 운동을 구현시에, 자기장 생성부들이 도 9와 같이 구성되어 있는 경우에는, 제1 및 제4 자기장 생성부(141, 144)가 하나의 쌍을 이루고, 제2 및 제3 자기장 생성부(142, 143)가 하나의 쌍을 이루어서, 각 쌍을 구성하는 자기장 생성부들은 서로 동일한 자성을 띄게 된다.
이에 따라 운동체(11)는 제1 및 제4 자기장 생성부(141, 144)로부터 인력과 척력을 받고, 제2 및 제3 자기장 생성부(142, 143)로부터 척력과 인력을 번갈아 받으면서, 그 벡터합에 해당하는 방향인 Y 축 방향으로 운동할 수 있다.
Y 축 방향 운동을 구현 시에, 자기장 생성부들이 배치가 도 10 과 같이 구성되어 있는 경우에는, 제1 및 제3 자기장 생성부(141, 143)만을 사용하더라도 이를 달성할 수 있다.
구체적인 운동 메카니즘은, 사용되는 자기장 생성부의 개수가 달라지는 것을 제외하고는 자기장 생성부가 두 개로 구성되는 구동 모듈(10)의 X 축 방향 운동의 메카니즘과 동일하게 적용될 수 있다.
아래에서는, 도 9 또는 10에 따른 구동 모듈(20, 30)의 운동체(11)의 대각선 방향으로의 운동에 대하여 설명한다.
좌표계를 기준으로, "Y= X 선" 방향으로 운동체(11)를 작동시키기 위해서는, 도 10에 따른 구동 모듈(30)을 기준으로 할 때, 제1 자기장 생성부(141) 및 제3 자기장 생성부(143)를 이용할 수 있다.
구체적으로는, 제1 및 제3 자기장 생성부(141, 143)가 서로 반대되는 자성을 갖도록 전류가 인가되는 경우에, 제1 자기장 생성부(141)는 운동체(11)와의 관계에서 인력이 발생하고 제3 자기장 생성부(143)는 운동체(11)와의 관계에서 척력이 발생될 수 있다.
이로 인하여, 운동체(11)는 제1 자기장 생성부(141)로부터 인력을 받게 되고, 제3 자기장 생성부(143)로부터 동시에 척력을 받게 되어 두 힘의 벡터합에 해당하는 방향으로 운동하게 된다.
이후에, 4개의 자기장 생성부들(141, 142, 143, 144)에는 교류 전류가 인가되는 바, 각각의 자기장 생성부들(141, 142, 143, 144)이 운동체(11)와 인접하는 부분에서의 자성이 바뀌게 된다.
각각의 자기장 생성부들(141, 142, 143, 144)에 인가되는 교류 전류로 인하여, 운동체(11)는 대각선 운동을 반복하게 되고, 이로 인하여 운동체(11)의 "Y= X 선" 방향 운동이 구현될 수 있다.
아래에서는, 도 9 또는 10에 따른 구동 모듈(20, 30)의 운동체(11)의 "Y= -X 선" 방향으로의 운동에 대하여 설명한다.
좌표계를 기준으로, "Y= -X 선" 방향으로 운동체(11)를 작동시키기 위해서는, 도 10에 따른 구동 모듈(30)을 기준으로 할 때, 제2 자기장 생성부(142) 및 제4 자기장 생성부(144)를 이용할 수 있다."Y= -X 선" 방향으로의 운동은 "Y= X 선" 방향으로의 운동에서의 구동방식과 비교할 때, 대각선으로 이용하는 자기장 생성부가 다르다는 것 외에는 동일한 메커니즘이 적용될 수 있다.
도 9에 따른 구동 모듈(20)을 이용하여, "Y= X 선" 방향으로의 운동 및 "Y= -X 선" 방향으로의 운동을 구현할 수 있으며, 인접하는 2개의 자기장 생성부들을 쌍으로 사용함으로써 구동 가능하다.
"Y= X 선" 방향으로의 운동을 위하여는 제1 자기장 생성부(141)와 제2 자기장 생성부(142)가 쌍을 이루고, 제3 자기장 생성부(143)와 제4 자기장 생성부(144)가 쌍을 이루어서, 각 쌍을 구성하는 자기장 생성부는 서로 동일한 자성을 가지도록 전류가 인가될 수 있다.
서로 다른 쌍에 대해서는 반대의 자성을 띄게 제어하는 것이 필요하다.
이 경우에, 제1 및 제2 자기장 생성부(141, 142)는 운동체(11)와의 관계에서 인력이 발생하고, 제3 및 제4 자기장 생성부(143, 144)는 운동체(11)와의 관계에서 척력이 발생할 수 있다.
이로 인하여, 운동체(11)는 제1 및 제2 자기장 생성부(141, 142)로부터 동시에 인력을 받게 되고, 제3 및 제4 자기장 생성부(143, 144)로부터 동시에 척력을 받게 되어 네 힘의 벡터합에 해당하는 방향으로 운동하게 된다.
이후에, 4개의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144)에는 교류 전류가 인가되는 바, 각각의 자기장 생성부가 운동체(11)와 접하는 부분에서의 자성이 바뀌게 된다.
각각의 자기장 생성부(141, 142, 143, 144)에 인가되는 교류 전류로 인하여, 운동체(11)는 운동을 반복하게 되고, 이로 인하여 "Y=X"선 방향 운동이 구현될 수 있다.
이와 반대로, "Y = - X" 선 방향의 운동을 위하여는 제1 및 제4 자기장 생성부141, 144(가 쌍을 이루고, 제2 및 제3 자기장 생성부(142, 143)이 쌍을 이룰 수 있다.
상기한 다방향성 구동 모듈의 추가적인 운동 방향의 구현을 위하여, 운동시키고자 하는 방향의 수에 따라 복수의 수를 갖는 자기장 생성부들을 구비하되, 액추에이터의 중심과 그 중심을 공유하는 가상의 원의 원주를 따라 자기장 생성부들을 배치시킬 수 있다.
또한, 자기장 생성부(131, 132)에 인가되는 외부 전류는 방형파(Rectangular wave), 펄스파(Pulse wave) 또는 사인파(Sine wave)의 형태로 인가될 수 있는데, 이와 같이 입력 파형을 달리함으로써, 구동 모듈은 사용자에게 서로 다른 촉각을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시 예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (14)

  1. 외부의 자기장에 의하여 적어도 2개 이상의 축 방향으로 운동 가능한 운동체;
    상기 운동체를 운동 가능하게 지지하기 위한 지지대; 및
    상기 자기장을 발생시기 위하여 코일 형태를 가지는 적어도 2개 이상의 자기장 생성부를 포함하고,
    상기 지지대는,
    상기 운동체를 둘러싸는 지지 벽; 및
    상기 지지 벽과 상기 운동체를 연결하고 변형 가능한 소재로 구성되는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함하고,
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는
    제1 측에 배치되는 제1 자기장 생성부; 및
    상기 운동체를 기준으로 상기 제1 측의 반대편인 제2 측에 배치되는 제2 자기장 생성부를 포함하고,
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부에 전류가 인가되지 않은 상태에서, 상기 운동체의 중심은 상기 제1 자기장 생성부 및 상기 제2 자기장 생성부 사이에 위치하는 다방향성 구동 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 상기 운동체의 상측 또는 하측에 배치되고,
    상기 연결부는 상기 운동체의 측면의 주변을 따라서 배치되는 다방향성 구동 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 자기장 생성부들은, 상기 운동체를 상측 또는 하측으로 운동시키기 위하여 서로 동일한 방향의 자기장을 발생시키는 다방향성 구동 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 자기장 생성부들은, 상기 운동체를 상기 제1 측 또는 상기 제2 측으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키는 다방향성 구동 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 운동체에 대하여 상기 제1 측에 배치되는 제1 연결부; 및
    상기 운동체에 대하여 상기 제2 측에 배치되는 제2 연결부를 포함하는 다방향성 구동 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자기장 생성부의 중심 및 제2 자기장 생성부의 중심 사이의 거리는 상기 운동체에서 상기 제1 및 제2 자기장 생성부의 중심을 가로지르는 방향으로 놓여있는 한 변의 길이의 90% 내지 110% 사이인 다방향성 구동 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자기장 및 제2 자기장 생성부의 코일은, 타원 또는 원형으로 형성되는 다방향성 구동 모듈.
  8. 코일 형태를 갖고 자기장을 발생시키는 적어도 2개 이상의 자기장 생성부;
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부에서 생성된 자기장에 의하여 적어도 2개 이상의 축 방향으로 운동 가능한 운동체;
    상기 운동체를 운동 가능하게 지지하기 위한 지지대; 및
    상기 운동체가 운동 시 함께 이동하여 촉각 신호를 전달하는 전달체를 포함하고,
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 영점이 운동체의 중심인 XY 평면을 기준으로,
    상기 운동체를 기준으로 +Y 축 상에 배치되는 제1 자기장 생성부;
    상기 운동체를 기준으로 +X 측 상에 배치되는 제2 자기장 생성부;
    상기 운동체를 기준으로 -Y축 상에 배치되는 제3 자기장 생성부; 및
    상기 운동체를 기준으로 -X축 상에 배치되는 제4 자기장 생성부를 포함하는 햅틱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 운동체와 상기 전달체를 연결하는 적어도 하나의 연결체를 포함하는 햅틱 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 운동체를 둘러싸는 지지 벽; 및
    상기 지지 벽과 상기 운동체를 연결하고, 변형 가능한 소재로 구성되고, 대칭적으로 배치되는 복수 개의 연결부를 포함하는 햅틱 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 X축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고,
    상기 제1 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키는 햅틱 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제2 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제3 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y=X 선 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고,
    쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제2 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y=-X 선 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키는 햅틱 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 자기장 생성부는, 영점이 운동체의 중심인 XY 평면을 기준으로,
    상기 운동체를 기준으로 제1 사분면 상에 배치되는 제1 자기장 생성부;
    상기 운동체를 기준으로 제2 사분면 상에 배치되는 제2 자기장 생성부;
    상기 운동체를 기준으로 제3 사분면 상에 배치되는 제3 자기장 생성부; 및
    상기 운동체를 기준으로 제4 사분면 상에 배치되는 제4 자기장 생성부를 포함하는 햅틱 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제2 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제3 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부는, 상기 운동체를 X 축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키고,
    쌍을 이루는 상기 제1 자기장 생성부 및 제4 자기장 생성부와 쌍을 이루는 상기 제2 자기장 생성부 및 제3 자기장 생성부는, 상기 운동체를 Y축 방향으로 운동시키기 위하여 서로 반대 방향의 자기장을 발생시키는 햅틱 장치.
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