KR100730786B1 - 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치 - Google Patents

접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촉각센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대면적에 배치되어 외부물체와의 접촉 유무를 신속하게 감지하도록 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치는 외부로부터의 접촉 시 접촉 좌표 정보를 출력하는 터치스크린 모듈과; 상기 터치스크린 모듈을 구성하는 터치스크린의 하부에 다수로 구비되어 터치스크린 하부 전체를 커버하되, 상기 터치스크린을 통해 전달되는 하중에 따라 가변 되는 저항값을 측정하여 외부 물체와의 접촉력을 측정하는 다수의 촉각센서 모듈과; 상기 다수의 촉각센서 모듈의 연결 라인 중 하나를 선택하여 중앙 처리 장치와 연결하는 멀티플렉서와; 상기 터치스크린 모듈로부터 터치스크린의 접촉에 따른 접촉 좌표 정보가 입력되는 경우, 메모리에 저장된 각 촉각센서 모듈의 좌표 정보를 이용하여 접촉 위치에 배치된 해당 촉각센서 모듈 및 이웃한 촉각센서 모듈을 순차적으로 연결하도록 상기 멀티플렉서의 구동을 제어하며 상기 멀티플렉서를 통해 연결된 촉각센서 모듈의 구동을 스캔하는 중앙 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
접촉감지, 터치스크린, 촉각센서

Description

접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치{Device for tactile sensation modifying signal processing of tactile sensing}
도 1은 미세 가공기술(MEMS)로 제작된 일반적인 3축 힘센서의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 힘센서 4개로 이루어진 촉각센서의 입출력 배선의 배치 예를 나타낸 도면.
도 3은 종래 촉각센서 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 접촉 감지 유닛의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 촉각센서 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작 시 터치스크린 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작 시 본 발명에 따른 촉각센서 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
U : 접촉 감지 유닛
100 : 터치스크린 모듈
110 : 상판 120 : 하판
130 : 저항막 140 : 접착제
150 : 도트 스페이서
300 : 촉각센서 모듈
310, P : 3축 힘센서 320 : 입력측 멀티플렉서
330 : 출력측 멀티플렉서 340 : 제어부
R : 저항
500 : 멀티플렉서
700 : 중앙 처리 장치
본 발명은 촉각센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대면적에 배치되어 외부 물체와의 접촉 유무를 신속하게 감지하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치에 관한 것이다.
현재 접촉을 통한 주변 환경 정보, 즉 접촉력, 진동, 표면 거칠기, 열전도에 따른 온도변화 등의 정보를 획득하는 촉각기능은 차세대 정보수집 매체로 인식되고 있으며, 또한 촉각 감각을 대체할 수 있는 생체모방형 촉각센서가 혈관 내의 미세수술, 암진단 등의 각종 의료진단 및 시술에 사용될 뿐만 아니라 향후 가상환경 구현기술에서 중요한 촉각 제시 기술에 적용될 수 있기 때문에 그 중요성이 더해지고 있다.
상기 생체모방형 촉각센서로는 이미 산업용 로봇의 손목에 사용되고 있는 6자유도의 힘/토크 센서와 로봇의 그립퍼(gripper)용으로 접촉력 및 순간적인 미끄러짐을 감지할 수 있는 센서가 개발되고 있다.
도 1은 웨이퍼 상에 미세 기공기술(MEMS)로 제작된 3축 힘 센서(P)를 도시한 것으로, Fx, Fy, Fz 세 방향의 하중을 받고 있는 사각형 모양의 박막형 힘 감지부로 구성된다.
즉, 상기 힘 센서(P)의 힘 감지부는 하중블록(loading block)(1)과 전체 구조를 지지하는 지지블록(side block)(2) 및 과하중(overload)이 전달되었을 때 막의 파괴를 방지하기 위하여 하중 블럭(1)과 접착되는 실리콘 미세 가공기술로 제작된 과하중 보호블록(overload protection)(3)으로 구성된다.
한편, 상기 하중 블럭(1)의 일측에 저항(4)을 배치하여 하중 블럭(1)에 전달되는 하중에 따라 변하는 저항(4)의 저항치를 측정하여 외부 물체와의 접촉력(수직력, 수평력)을 측정하게 된다.
도 2는 상기된 힘센서(P) 4개로 이루어진 촉각센서의 입출력 배선의 배치 예를 나타낸 도면으로, 힘센서(P)의 하중블럭(1)의 상하좌우에 4개의 저항(4)이 배치되어 하나의 힘센서(P)에 8개의 입출력 배선이 필요하므로, 4개의 힘센서(P)를 위하여 총 32개의 입출력 배선이 배치되어 있다.
그러나, 이와 같은 배선 방식을 이용하면 힘센서(P)의 수가 적은 경우에는 입출력 배선의 배치에 어려움이 없지만 수백 개의 힘센서(P)를 집적하는 경우에는 입출력 배선의 배치에 많은 어려움이 발생하게 된다.
이에 본 발명자는 특허출원 제2005-73927호를 통해 촉각센서의 입출력 배선 및 촉각센서의 출력 신호를 안정적으로 획득할 수 있는 촉각센서 모듈을 제안하였다.
즉, 제안된 촉각센서 모듈은 도 3에 도시된 것처럼 다수의 3축 힘센서(P)가 NxM 매트릭스 형태로 구성된 촉각센서 유닛(TSU)와, 촉각센서 유닛(TSU)의 메인 입력라인 중 어느 하나와 전원단자를, 상기 촉각센서 유닛(TSU)의 메인 출력라인 중 어느 하나와 출력단자를 각각 연결하는 입·출력측 멀티플렉서(10,20)와, 입·출력측 멀티플렉서(10,20)의 구동을 제어하며 선택된 촉각센서 유닛의 출력신호를 증폭하도록 신호 처리하는 제어 유닛(30)으로 구성되어 있다.
그러나 상기와 같이 구성된 촉각센서 모듈은 작은 면적에 배치하여 사용할 경우, 센서 모듈에서 접촉 유무를 신속하게 감지할 수 있으나, 예를 들어 침대 특성을 검사하는 검사 항목 중에서 체하 분포 특성을 검사하거나 혹은 지능로봇의 인공피부 등과 같은 대면적에 많은 수의 센서 모듈이 설치되어 있는 경우, 외부물체와의 접촉 시 접촉 감지에 대한 신호 처리 시간이 지연되는 문제점이 있다.
즉 일정 영역에서 접촉이 감지되는 경우, 외부와의 접촉 유무를 감지하기 위해서는 대면적에 설치된 센서 모듈 전체에 대한 스캔이 이루어져야 하므로, 해당 센서 모듈에 대한 스캔이 이루어지는 시간만큼 감지신호에 대한 처리 시간이 지연되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 외부물체와의 접촉 시 획득되는 좌표정보를 이용하여 해당 영역에 배치된 촉각센서 모듈을 통해 외부 물체와의 접촉을 신속하게 감지할 수 있는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치는 외부로부터의 접촉 시 접촉 좌표 정보를 출력하는 터치스크린 모듈과; 상기 터치스크린 모듈을 구성하는 터치스크린의 하부에 다수로 구비되어 터치스크린 하부 전체를 커버하되, 상기 터치스크린을 통해 전달되는 하중에 따라 가변 되는 저항값을 측정하여 외부 물체와의 접촉력을 측정하는 다수의 촉각센서 모듈과; 상기 다수의 촉각센서 모듈의 연결 라인 중 하나를 선택하여 중앙 처리 장치와 연결하는 멀티플렉서와; 상기 터치스크린 모듈로부터 터치스크린의 접촉에 따른 접촉 좌표 정보가 입력되는 경우, 메모리에 저장된 각 촉각센서 모듈의 좌표 정보를 이용하여 접촉 위치에 배치된 해당 촉각센서 모듈 및 이웃한 촉각센서 모듈을 순차적으로 연결하도록 상기 멀티플렉서의 구동을 제어하며 상기 멀티플렉서를 통해 연결된 촉각센서 모듈의 구동을 스캔하는 중앙 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치는 터치스크린 모듈을 통해 획득되는 접촉 좌표 정보를 이용하여 해당 접촉 위치 및 그 주변에 배치된 촉각센서 모듈만을 스캔함으로써, 외부물체와의 접촉 시 접촉에 따른 신호를 더욱 신속하게 처리할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치(이하, 편의상 "접촉 감지 장치"라 한다)는 크게 접촉 감지 유닛(U)과, 멀티플렉서(500) 및 장치 전반의 구동을 제어하는 중앙 처리 장치(700)로 구성된다.
본 발명의 실시예에 있어서 접촉 감지 유닛(U)은 외부 물체의 접촉 시 접촉된 일정 영역의 접촉력만을 감지하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 터치스크린 모듈(100)과 터치스크린을 통해 전달되는 접촉력을 출력하는 다수의 촉각센서 모듈(300)로 구성되어 있다.
터치스크린 모듈(100)은 외부물체와의 접촉 시 접촉에 따른 접촉 좌표 정보를 출력하는 것으로, 모듈을 구성하는 터치스크린은 다양한 방식으로 구성되어 있다. 예를 들어 터치스크린은 접촉식 정전용량 방식, 압력식 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 광센서식 중 어느 하나로 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 압력식 저항막 방식의 터치스크린을 예시하여 설명하기로 한다. 즉 압력식 저항막 방식의 터치스크린은 구조적으로 상부에 놓이는 가 동전극판이 되는 상판(110)과, 하부에 놓이는 고정전극판이 되는 하판(120)을 저항막(130)이 마주보도록 75~200㎛정도의 접착제(140)에 의해 접착되어 있다. 여기서 상판(110) 및 하판(120)은 기재로서 신축성이 있는 PET 필름, 폴리이미드 필름 또는 얇은 글래스가 사용된다. 이러한 구조에 의해 상판(110)은 손가락이나 펜 등에 의해 눌리는 압력에 의해 하판(120)과 접촉된다. 이러한 구성을 가지는 압력식 저항막 방식의 터치스크린에 대한 동작은 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 작동 설명에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
그리고 촉각센서 모듈(300)은 상기 터치스크린 모듈을 구성하는 터치스크린의 하판(120) 하부 전체를 커버하도록 터치 스크린의 하판(120) 하부에 다수로 구비되어 있는 것으로, 상기 터치스크린을 통해 전달되는 하중에 따라 가변 되는 저항값을 측정하여 외부 물체와의 접촉력을 측정하여 출력한다.
즉 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 촉각센서 모듈의 일 예를 나타낸 도면으로, 도 6은 8x8 채널 촉각센서의 메인 입출력 라인과 전원단자 및 출력단자간의 연결관계를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 입·출력측 멀티플렉서와 제어부를 생략한 것으로, 도면부호 A로 표시된 저항의 저항변화를 측정하는 경우의 예를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 촉각센서 모듈(300)은 각각의 3축 힘센서(310)의 상하좌우에 4개의 저항(R)이 배치되어 있는데, 이 저항(R)의 일측 단자는 하나의 공통된 서브 입력라인(SUB_IN)에 연결되고, 상기 4개의 저항(R)의 타측 단자는 각각 서브 출력라인(SUB_OUT)에 연결되어 있으며, 2개의 서브 입력라인(SUB_IN)이 하 나의 공통된 메인 입력라인(MAIN_IN)에 연결되고, 8개의 서브 출력라인(SUB_OUT)이 하나의 공통된 메인 출력라인(MAIN_OUT)에 연결되어 있다.
또한, 각각의 메인 입력라인(MAIN_IN)은 입력측 멀티플렉서(320)를 통해 전원단자에 연결되고, 각각의 메인 출력라인(MAIN_OUT)은 출력측 멀티플렉서(330)를 통해 출력단자에 접속되어 있는데, 상기 입·력측 멀티플렉서(320,330)는 제어부(340)의 제어에 따라 동작하여 각각 메인 입력라인과 전원단자를, 메인 출력라인과 출력단자를 연결한다.
상기된 출력단자에는 측정 대상인 저항의 순수 저항치 변화를 검출하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부의 출력 전압을 소정 레벨로 증폭하는 전압 증폭부 및 상기 전압 증폭부의 출력 전압을 버퍼링하는 버퍼가 순차적으로 접속되어 있다.
즉, 도 7에 도시된 것처럼, 상기 출력단자의 출력은 전압 검출부를 구성하는 제1연산증폭기(OPAMP1)의 부(-) 입력단자로 인가되고, 상기 제1연산증폭기(OPAMP1)의 정(+) 입력단자에는 측정 대상인 저항(A)에 연결된 메인 입력라인 이외의 입력라인으로 인가되는 전압과 동일한 크기의 전압이 인가된다.
본 실시예에서는 상기 제1연산증폭기(OPAMP1)의 정(+) 입력단자에 VG의 전압을 인가하고, 측정 대상인 저항(A)에 연결된 메인 입력라인 이외의 입력라인에는 VGND의 전압을 인가하는데, VGND와 VG는 모두 같은 전압을 나타낸다.
또한, 상기 제1연산증폭기(OPAMP1)의 출력단자와 부(-) 입력단자 사이에 접속된 귀환 저항(Rf)의 저항치는 힘센서를 구성하는 단일 저항의 저항값과 동일한 크기로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전압 검출부의 출력 전압을 소정 레밸로 증폭하는 전압 증폭부는 각 저항의 오프셋에 따라 기 설정된 소정 크기의 보상전압(Vcomp)을 증폭하여 기준전압(V1)을 생성하는 제2선형증폭기(OPAMP2)와, 상기 기준전압(V1)이 정(+) 입력단자로 인가되고, 저항(Rff2)을 통해 전압 검출부의 출력전압(V2)이 부(-) 입력단자로 인가되는 제3선형증폭기(OPAMP3)를 포함한다. 여기서, 상기 보상전압(Vcomp)은 미도시된 D/A컨버터를 통해 인가되도록 구성된다.
또한, 상기 제3선형증폭기(OPAMP3)의 출력단에는 신호의 안정성을 위해 제3선형증폭기(OPAMP3)의 출력전압(V3)을 버퍼링하는 버퍼인 제4선형증폭기(OPAMP4)가 접속되어 있다.
한편 중앙 처리 장치(700)는 상기 다수의 촉각센서 모듈(300)의 연결 라인 중 하나를 선택하는 멀티플렉서(500)의 구동을 제어하여, 멀티플렉서(500)를 통해 연결된 촉각센서 모듈(300)을 스캔한다.
즉 중앙 처리 장치(700)는 터치스크린 하부에 구비되어 있는 각 촉각센서 모듈의 좌표 정보가 저장된 메모리를 포함한다. 이에 따라 상기 터치스크린 모듈(100)로부터 접촉에 따른 접촉 좌표 정보가 입력되는 경우, 중앙 처리 장치(700)는 메모리에 저장된 각 촉각센서 모듈의 좌표 정보를 이용하여 해당 접촉 좌표에 대응하는 촉각센서 모듈 및 그 둘레에 이웃한 촉각센서 모듈을 순차적으로 연결하도록 상기 멀티플렉서(500)의 구동을 제어한다. 그리고 멀티플렉서(500)를 통해 연결된 촉각센서 모듈을 스캔하여 해당 접촉 부분에 가해지는 접촉력을 획득하게 되는 것 이다.
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 상기와 같이 구성된 접촉 감지 장치의 작동 상태를 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도면 부호 B부분을 접촉하는 경우의 예를 나타낸다. 그리고, 도 9는 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작 시 터치스크린 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 동작 시 본 발명에 따른 촉각센서 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이 침대 특성을 검사하는 검사 항목 중에서 체하 분포 특성을 검사하거나 혹은 지능로봇의 인공피부 등과 같은 대면적에 본 발명에 따른 접촉 감지 장치를 구성하는 접촉 감지 유닛을 설치한 상태에서, 침대 표면 혹은 인공 피부의 어느 한 점(도면에서 B)을 접촉하게 되면, 접촉 감지 유닛의 터치스크린 모듈(도5,참조)이 해당 부분의 접촉 좌표 정보를 출력한다.
즉 도 9에 도시된 바와 같이 터치스크린은 상판(110)과 하판(120)을 도트 스페이서(140) 사이에 끼워 100~300㎛의 간격으로 대향 시켜, 커넥터 테일(Connector Tail)에 의해 입력신호를 추출하는 구조로 되어 있다. 상기한 상태에서 손가락 또는 펜이 접촉점 B를 누르면 상판(110)과 하판(120)이 접촉된다. 이때 하판(120)의 전극 간에 전압 Vx를 인가하면 양전극 간의 저항 면에 전위 구배가 발생한다. 이 전압을 상판(110)의 전극에서 읽어 X축의 접촉 위치를 계산하여 구한다.
그 다음 상판(110)의 전극 간에 전압 Vy를 인가하고 하판(120)의 전극에서 전압을 읽어 Y축의 위치를 계산하여, 접촉점 B에 대한 접촉 좌표 정보를 중앙 처리 장치(700)로 출력한다.
이와 같이 터치스크린 모듈(100)로부터 접촉점 B에 대한 좌표 정보가 입력되면, 중앙 처리 장치(도4,참조)는 메모리에 저장된 각 촉각센서들의 좌표 정보를 이용하여 입력된 좌표 정보의 일정 영역에 배치된 촉각센서들을 스캔하도록 멀티플렉서의 구동을 제어한다.
예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 터치스크린 모듈로부터 입력되는 접촉 좌표가 (4.5)인 경우, 중앙 처리 장치는 접촉점 B좌표(4.5)에 배치된 촉각센서 모듈(TS0) 및 이 좌표 주변에 배치된 촉각센서 모듈(TS1~TS8)들이 연결되도록 멀티플렉서의 구동을 순차적으로 제어한다.
이에 따라 멀티플렉서를 통해 B좌표에 배치된 촉각센서 모듈(TS0)이 중앙 처리 장치와 연결되면, 중앙 처리 장치는 B좌표에 배치된 촉각센서 모듈(TS0)을 구동시켜 스캔한다.
즉 도 10에 도시된 바와 같이 예를 들어 B좌표에 배치된 촉각센서 모듈(TS0)의 도면부호 C로 표시된 저항의 저항변화를 측정하는 경우, 제어부(340, 도6참조)의 제어에 따라 입력측 멀티플렉서(320, 도6참조)가 구동하여 C저항과 연결된 메인 입력라인으로는 3V의 전원을 인가하고 그 이외의 메인 입력라인에는 제1연산증폭기(OPAMP1)의 정(+) 입력단자로 인가되는 전압과 동일한 크기의 전압을 인가한다. 도 10에서는 해당하는 전압부분에 접지를 한 것을 보여 준다.
또한, 제어부(340)는 출력측 멀티플렉서(330, 도6참조)를 구동하여 C저항과 연결된 메인 출력라인을 제1연산증폭기(OPAMP1)의 부(-) 입력단자에 접속하는데, 이와 같이 접속하면 다른 저항의 저항변화에 간섭받지 않고 C저항만의 순수한 저항변화를 검출할 수 있다.
이와 같이 C저항의 저항변화에 따라 측정된 제1연산증폭기(OPAMP1)의 출력전압(V2)은 전압 증폭부의 제3연산증폭기(OPAMP3)에 의해 증폭되는데, 상기 제3연산증폭기(OPAMP3)는 입력 전압을 100배로 증폭함에 따라 제1연산증폭기(OPAMP1)의 출력전압(V2)을 단순 증폭하면 A/D 변환기에서 인식할 수 있는 전압 범위를 넘어가게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 제2선형증폭기(OPAMP2)를 통해 소정 크기의 보상전압(Vcomp)을 증폭하여 기준전압(V1)을 생성하고, 이를 제3선형증폭기(OPAMP3)의 정(+) 입력단자로 인가하며, 제3선형증폭기(OPAMP3)의 부(-) 입력단자로는 저항(Rff2)을 통해 제1선형증폭기(OPAMP1)의 출력전압(V2)을 인가하여 차등 증폭함으로써 A/D 변환기에서 인식할 수 있는 전압 범위 내로 제1선형증폭기(OPAMP1)의 출력전압(V2)을 증폭한다.
즉, 제3선형증폭기(OPAMP3)의 출력전압(V3)은 다음의 식1에 의해 결정된다.
[식 1]
V3 = -Rf2/Rff2*(V2-V1)+V1
여기서, Rf2는 제3연산증폭기(OPAMP3)의 출력단자와 부(-) 입력단자 사이에 접속된 귀환 저항이다.
상기된 식1로부터 보상전압(Vcomp)을 통해 기준전압(V1)을 조절하고, 이를 통해 제3연산증폭기(OPAMP3)의 출력전압(V3)의 크기를 조정할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 A/D 변환기에서 인식할 수 있는 전압 범위 내로 증폭된 제3연산증폭기(OPAMP3)의 출력전압(V3)은 버퍼인 제4연산증폭기(OPAMP4)를 통해 버퍼링된 후, A/D 변환기로 입력된다.
따라서 상기와 같은 동작에 의해 중앙 처리 장치는 촉각센서 모듈로부터 접촉 좌표에 눌러지는 접촉력을 획득하게 되는데, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는 상술한 바와 같이 해당 접촉 좌표에 대한 촉각센서뿐만 아니라 그 주변에 이웃한 촉각센서들을 스캔함으로써, 획득되는 접촉 정보, 즉 접촉력을 통해 더욱 정확한 접촉 상태를 인식할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치는 터치스크린 모듈을 통해 획득되는 접촉 좌표 정보를 이용하여 해당 접촉 위치 및 그 주변에 배치된 촉각센서 모듈만을 스캔함으로써, 외부물체와의 접촉 시 접촉에 따른 신호를 더욱 신속하게 처리할 수 있어, 침대 특성을 검사하는 검사 항목 중에서 체하 분포 특성을 검사하거나 혹은 지능로봇의 대면적 인공피부에 사용하여 대면적에서의 접촉 상태를 용이하게 감지할 수 있다.
특히 접촉 위치에 배치된 촉각센서뿐만 아니라 그 주변에 이웃한 촉각센서들만을 스캔함으로써, 획득되는 접촉 정보를 통해 더욱 정확한 접촉 상태를 인식할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (7)

  1. 외부로부터의 접촉 시 접촉 좌표 정보를 출력하는 터치스크린 모듈과;
    상기 터치스크린 모듈을 구성하는 터치스크린의 하부에 다수로 구비되어 터치스크린 하부 전체를 커버하되, 상기 터치스크린을 통해 전달되는 하중에 따라 가변 되는 저항값을 측정하여 외부 물체와의 접촉력을 측정하는 다수의 촉각센서 모듈과;
    상기 다수의 촉각센서 모듈의 연결 라인 중 하나를 선택하여 중앙 처리 장치와 연결하는 멀티플렉서와;
    상기 터치스크린 모듈로부터 터치스크린의 접촉에 따른 접촉 좌표 정보가 입력되는 경우, 메모리에 저장된 각 촉각센서 모듈의 좌표 정보를 이용하여 접촉 위치에 배치된 해당 촉각센서 모듈 및 이웃한 촉각센서 모듈을 순차적으로 연결하도록 상기 멀티플렉서의 구동을 제어하며 상기 멀티플렉서를 통해 연결된 촉각센서 모듈의 구동을 스캔하는 중앙 처리 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치스크린 모듈의 터치스크린은 접촉식 정전용량 방식, 압력식 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 광센서식 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 접촉 감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉각센서 모듈은 :
    3축 힘센서를 구성하는 4개의 저항의 일측 단자가 하나의 공통된 서브 입력라인에 연결되고, 상기 4개의 저항의 타측 단자가 각각 서브 출력라인에 연결되며, 입출력 채널 수에 따라 소정 갯수의 서브 입력라인과 서브 출력라인이 각각 하나의 공통된 메인 입력라인과 메인 출력라인에 연결되는 다수의 3축 힘센서로 구성된 촉각센서와;
    상기 촉각센서의 메인 입력라인 중 어느 하나와 전원단자를, 상기 촉각센서의 메인 출력라인 중 어느 하나와 출력단자를 각각 연결하는 입·출력측 멀티플렉서와;
    상기 입·출력측 멀티플렉서의 동작을 제어하는 제어부와;
    상기 출력단자에 접속되며 측정 대상인 저항의 순수 저항치 변화를 검출하는 전압 검출부와;
    상기 전압 검출부의 출력 전압을 소정 레벨로 증폭하는 전압 증폭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압 증폭부의 출력 전압을 버퍼링하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는 상기 출력단자의 출력이 부(-) 입력단자로 인가되고, 정(+) 입력단자로는 측정 대상인 저항에 연결된 메인 입력라인 이외의 입력라인으로 인가되는 전압과 동일한 크기의 전압이 인가되는 제1연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1연산증폭기의 출력단자와 부(-) 입력단자 사이에 접속된 귀환 저항의 저항값은 힘 센서를 구성하는 단일 저항의 저항값과 동일한 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 전압 증폭부는 :
    각 저항의 오프셋에 따라 기설정된 소정 크기의 보상전압을 증폭하여 기준전압을 생성하는 제2선형증폭기와;
    상기 기준전압이 정(+) 입력단자로 인가되고, 부(-) 입력단자로는 전압 검출부의 출력이 인가되는 제3선형증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉감지 신호 처리 기능을 개선한 접촉 감지 장치.
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