KR101956105B1 - 촉각 측정 장치 및 방법과 촉각 측정 장치 제조 방법 - Google Patents

촉각 측정 장치 및 방법과 촉각 측정 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 이용한 촉각 측정 장치 및 방법이 개시된다. 촉각 측정 장치는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 압력 측정부; 상기 복수의 압력 측정부들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각(tactile)을 측정하는 촉각 측정부를 포함할 수 있다.

Description

촉각 측정 장치 및 방법과 촉각 측정 장치 제조 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TACTILE AND METHOD FOR MANUFACTURING TACTILE SENSING APPARATUS}
이하의 일실시예들은 촉각 측정 장치 및 방법에 관한 것으로 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 사용하여 촉각을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
촉각 측정 기술은 접촉 방식으로 대상 물체나 주변환경에 대한 물리적 특성을 측정하는 기술이며, 사람이나 로봇의 안정성, 로봇의 고성능화 및 지능화를 위해 필요한 기술이다.
촉각 측정 기술에서 촉각 센서를 의료용 로봇에 사용하기 위해서는 촉각 센서와 접촉한 장기의 손상을 최소화할 필요가 있다. 그래서, 촉각 센서는 피부와 같은 유연성을 가지고, 센서의 표면을 부드럽고 유연한 재질로 구성된다.
그러나, 종래의 촉각 센서에 이용되는 금속 스트레인 게이지 및 전도성 폴리머 등은 반복적인 하중을 받을 경우 영구적인 변형이 일어나기 쉽기 때문에, 감지 신호의 신뢰성이 낮으며 수명이 짧다는 문제가 있었다.
따라서, 신뢰성이 높고 수명이 긴 촉각 센서가 필요하다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 압력 측정부; 상기 복수의 압력 측정부들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각(tactile)을 측정하는 촉각 측정부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 압력 측정부는 상기 물질의 저항을 측정하고, 측정한 저항을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 압력 측정부는 상기 물질의 저항의 변화와 비례하도록 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 압력 측정부는 상기 물질의 정전 용량(capacitance)을 측정하고, 측정한 정전 용량을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 압력 측정부는 상기 물질의 정전 용량의 변화와 반비례하도록 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 상기 물질은 폴리머 내부에 탄소 나노 튜브를 포함하는 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체일 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 상기 물질은 압력에 따라 저항이 변화하는 저항기(Force sensitive resistor), 또는 그래핀(grapheme)을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치는 사용자의 동작에 기초한 압력 방향에 따라 복수의 압력 측정부들 중 적어도 하나의 압력 측정부에 압력을 제공하는 압력 제공부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 방법은 복수의 압력 측정부가 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 단계; 및 상기 복수의 압력 측정부들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 측정 장치를 제조하는 방법은 기판에 복수의 전극들을 배치하는 단계; 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 상기 전극들에 연결하는 단계; 및 상기 물질 위에 사용자의 동작에 반응하여 상기 물질에 압력을 제공하는 범프를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에서 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 단면도이다.
도 4는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 실시예의 상면도이다.
도 6은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 생성 과정을 나타내는 도면이다.
도 7는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 촉각 측정 장치(100)는 압력 제공부(110), 압력 측정부(120), 및 촉각 측정부(130)를 포함한다. 이때, 촉각 측정 장치(100)는 촉각 센서일 수 있다.
압력 제공부(110)는 사용자의 동작에 기초한 압력 방향에 따라 복수의 압력 측정부(120)들 중 적어도 하나의 압력 측정부(120)에 외부 압력을 제공할 수 있다.
이때, 압력 제공부(110)는 일정 이상의 탄성이 있고, 유연한 폴리머(polymer)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 압력 제공부(110)는 고무와 비슷한 탄성을 가지는 폴리머로 형성될 수 있다. 또한, 압력 제공부(110)는 SU-8 포토 레지스트(photo resist) 로 형성된 범프일 수 있다.
압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질은 압력에 비례하여 저항이 변화하거나, 압력에 반비례하여 정전 용량(capacitance)이 변화할 수 있다.
따라서, 압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 저항을 측정하고, 측정한 저항을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정할 수 있다. 이때, 압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 저항의 변화와 반비례하도록 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다.
또한, 압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 정전 용량(capacitance)을 측정하고, 측정한 정전 용량을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정할 수 있다. 이때, 압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 정전 용량의 변화와 반비례하도록 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다.
그리고, 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질은 탄소 나노 튜브와 폴리머의 복합체로 구성되고, 압력이 증가하는 경우, 폴리머 속에 포함된 탄소 나노 튜브 간의 간격이 감소하여 저항이 증가할 수 있다.
또한, 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질은 압력에 따라 저항이 변화하는 저항기(Force sensitive resistor), 또는 그래핀(grapheme)을 포함할 수도 있다.
압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 구성은 이하 도 3를 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 압력 측정부(120)들은 압력 제공부(110)의 하부에 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다.
압력 측정부(120)의 구체적인 구성은 이하 도 4와 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
촉각 측정부(130)는 복수의 압력 측정부(120)들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각(tactile)을 측정할 수 있다.
예를 들어 복수의 압력 측정부(120)들이 동일한 압력을 측정하는 경우, 촉각 측정부(130)는 사용자가 압력 제공부(110)의 수직 방향으로 가하는 외부 압력을 측정할 수 있다. 또한, 복수의 압력 측정부(120)들 중에서 일부의 압력 측정부(120)가 다른 압력 측정부(120)들에 비하여 높은 압력을 측정하는 경우, 촉각 측정부(130)는 사용자가 일부의 압력 측정부(120)의 위치 또는 일부의 압력 측정부(120)가 위치한 방향으로 가하는 외부 압력을 측정할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 동작을 도시한 도면이다.
촉각 측정 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 물질(210), 제2 물질(220), 압력 제공부(230), 및 기판(200)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질일 수 있다. 예를 들어, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 압력에 따라 저항이 변화할 수 있다. 또한, 기판(200)는 제1 물질(210)과 제2 물질(220)에 전력을 공급하고, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)을 통과한 전력을 측정하여 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항을 측정할 수 있다.
압력 제공부(230)가 사용자의 동작에 따라 압력을 받지 않는 경우, 케이스 1(Case 1)에 도시된 바와 같이 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 압력으로 인한 변형이 발생하지 않으므로, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항도 디폴트 값일 수 있다.
압력 제공부(230)가 사용자의 동작에 따라 수직 방향의 압력인 수직항력을 받는 경우, 케이스 2(Case 2)에 도시된 바와 같이 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 압력 제공부(230)와 접촉한 부분에 변형이 발생할 수 있다. 이때, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 변형에 따라 해당 부분이 압력을 받아 저항이 증가할 수 있다.
그리고, 촉각 측정부(130)는 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항이 동일한 비례로 증가하는 경우, 압력 제공부(230)가 수직항력을 받는다고 측정할 수 있다. 이때, 촉각 측정부(130)는 디폴트 값과 케이스 2에서 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항이 증가한 값 간의 차이, 또는 디폴트 값과 케이스 2에서 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항 값 간의 비율을 이용하여 사용자의 동작에 따른 수직항력의 크기를 측정할 수 있다.
압력 제공부(230)가 사용자의 동작에 따라 오른쪽으로 이동하는 수평 방향의 압력인 전단력을 받는 경우, 케이스 3(Case 3)에 도시된 바와 같이 왼쪽에 위치한 제1 물질(210)보다 오른쪽에 위치한 제2 물질(220)이 더 많이 변형될 수 있다. 그리고, 제1 물질(210)과 제2 물질(220)은 변형이 많이 될 수록 저항이 증가할 수 있다. 따라서, 제2 물질(220)은 제1 물질(210)보다 저항이 많이 증가할 수 있다.
이때, 촉각 측정부(130)는 제1 물질(210)과 제2 물질(220)의 저항 변화가 상이한 경우, 압력 제공부(230)가 전단력을 받고 있다고 측정할 수 있다. 이때, 촉각 측정부(130)는 제2 물질(220)이 제1 물질(210)보다 저항이 더 많이 증가하였다는 것을 식별하고, 압력 제공부(230)가 제2 물질(220)방향으로 이동하는 전단력을 받고 있다고 판단할 수 있다.
또한, 촉각 측정부(130)는 제1 물질(210)의 저항 변화와 제2 물질의 저항 변화를 이용하여 사용자의 동작에 따른 전단력의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 물질(210)의 저항 변화와 제2 물질의 저항 변화 간의 차이가 작은 경우, 촉각 측정부(130)의 전단력의 크기를 작게 측정할 수 있다. 또한, 제1 물질(210)의 저항 변화와 제2 물질의 저항 변화 간의 차이가 큰 경우, 촉각 측정부(130)의 전단력의 크기를 크게 측정할 수 있다.
도 3은 일실시예에서 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 단면도이다.
압력에 따라 물성치가 변화하는 물질은 도 3에 도시된 바와 같이 폴리머(310)의 내부에 복수의 탄소 나노 튜브(CNT: Carbon Nanotube)(320)를 포함하는 탄소 나노 튜브-폴리머 복합체일 수 있다. 이때, 탄소 나노 튜브(320)는 큰 세장비 (slenderness ratio)로 인하여 휘어져 있거나 엉켜 있을 수 있다.
이때, 탄소 나노 튜브-폴리머 복합체는 탄소 나노 튜브(320)들의 연결에 의하여 외부에서 입력 받은 전류를 통과시킬 수 있다.
케이스 2(Case 2)와 같이 외부 압력에 의하여 폴리머(310)의 변형이 일어날 경우 폴리머(310) 안에 위치한 탄소 나노 튜브(320)도 폴리머(310)의 변형에 상응하는 변형이 일어날 수 있다. 예를 들어, 케이스 1(Case 1)와 같이 외부 압력을 받지 않은 상태의 복합체 안에 위치한 탄소 나노 튜브(320)들 간의 간격은 일정 거리 이상일 수 있다. 그러나, 케이스 2와 같이 외부 압력을 받는 경우, 폴리머(310)는 외부 압력에 의하여 부피가 감소하고, 그에 따라 탄소 나노 튜브(320)들 간의 간격도 감소할 수 있다. 이때, 탄소 나노 튜브(320)의 높은 압저항 특성에 의해 복합체의 전기 저항이 급격하게 증가할 수 있다.
따라서, 압력 측정부(120)는 복합체의 저항 변화를 이용하여 촉각 측정 장치(100)에 작용된 외부 압력의 크기를 측정할 수 잇다.
탄소 나노 튜브(320)는 구리보다 약 1000 배 높은 전기 전도도와 약 80배에 달하는 인장강도를 가지고 있으며, 유연성 및 외부환경에 대한 안정성 또한 뛰어나므로, 탄소 나노 튜브(320)를 포함하는 물질을 이용한 촉각 측정 장치(100)는 종래의 촉각 측정 장치에 비하여 감지 성능이 더 뛰어나면서도 신뢰도가 높고 수명이 길 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
촉각 측정 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 기판(400)과 기판 위에 형성된 전극(410), 및 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(420)을 포함할 수 있다. 그리고, 압력 제공부(430)는 복수의 물질(420) 위에 형성될 수 있다. 이때, 압력 측정부(120)는 물질(420)과 전극(410)을 포함하며, 기판(400)의 내부 또는 외부에 저항 측정 및 압력 크기를 결정하기 위한 연산 장치를 더 포함할 수 있다.
이때, 전극(410)는 물질(420)의 일측에 전력을 입력하고, 물질(420)을 통과한 전력을 입력 받을 수 있다. 그리고, 압력 측정부(120)는 물질(420)을 통과한 전력을 전극(410)이 물질(420)에 입력한 전력과 비교하여 물질(420)의 저항을 측정하고, 측정한 저항을 사용하여 압력 제공부(430)가 물질(420)에 제공한 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 실시예의 상면도이다.
촉각 측정 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 압력 측정부 S1(510), 제2 압력 측정부 S2(520), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540)를 포함하고, 압력 측정부들의 중앙에 압력 제공부(110)인 범프가 형성될 수 있다.
이때, 제1 압력 측정부 S1(510), 제2 압력 측정부 S2(520), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540) 각각은 도 5에 도시된 바와 같이 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521), 물질(521)에 전력을 공급하는 제1 전극(522)과 물질(521)을 통과한 전력을 입력 받는 제2 전극(523)를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 압력 측정부 S1(510), 제2 압력 측정부 S2(520), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540)는 각각 자신이 압력 제공부(110)로부터 제공받는 압력을 측정함으로써, 촉각 측정부(130)가 압력의 방향이나 종류 및 압력의 위치를 정밀하게 측정하도록 할 수 있다.
예를 들어, 촉각 측정부(130)는 표 1을 이용하여 압력의 방향이나 종류를 측정할 수 있다.
Figure 112013022908414-pat00001
구체적으로, 사용자의 동작에 의하여 범프가 수직항력을 받는 경우, 도 2의 케이스 2와 같이 제1 압력 측정부 S1(510), 제2 압력 측정부 S2(520), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540)가 모두 압축되면서 저항이 증가할 수 있다.
따라서, 촉각 측정부(130)는 표 1에 표시된 바와 같이 제1 압력 측정부 S1(510), 제2 압력 측정부 S2(520), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540)의 전기 저항이 모두 증가하는 경우, 범프가 수직항력을 받는 것으로 측정할 수 있다. 이때, 촉각 측정부(130)는 전기 저항의 증가 값, 또는 비율을 이용하여 수직항력의 크기를 측정할 수 있다.
그리고, 사용자의 동작에 의하여 범프가 +x축 방향으로 전단력을 받는 경우, 도 2의 케이스 3과 같이 힘의 방향에 대응하는 제2 압력 측정부 S2(520), 및 제4 압력 측정부 S4(540)는 많이 압축되고, 제1 압력 측정부 S1(510), 제3 압력 측정부 S3(530)는 적게 압축될 수 있다.
따라서, 촉각 측정부(130)는 표 1에 표시된 바와 같이 제2 압력 측정부 S2(520), 및 제4 압력 측정부 S4(540)의 전기 저항만 증가하는 경우, 범프가 +x축 방향으로 전단력을 받는 것으로 측정할 수 있다.
또한, 사용자가 범프의 오른쪽 상단을 누르는 경우, 제1 압력 측정부 S1(510), 제3 압력 측정부 S3(530) 및 제4 압력 측정부 S4(540)가 측정한 압력보다 제2 압력 측정부 S2(520)가 측정한 압력이 더 클 수 있다. 따라서, 촉각 측정부(130)는 제2 압력 측정부 S2(520)가 위치한 범프의 오른쪽 상단을 사용자가 누른 것으로 측정할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 생성 과정을 나타내는 도면이다.
단계(610)에서 촉각 측정 장치를 생성하는 생성 장치는 Si(611)의 위에 SiO2(612)가 도핑된 SiO2/Si 기판을 선택할 수 있다.
단계(620)에서 생성 장치는 단계(610)에서 선택한　SiO2/Si 기판 위에 폴리이미드(621)를 스핀 코팅할 수 있다.
단계(630)에서 생성 장치는 단계(620)에서 스핀 코팅된 폴리이미드(621)의 위에 전극 형상을 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 생성 장치는　　　　포토리소그래피 공정으로 폴리이미드(621)의 위에 포토 레지스트(photo resist)(631)를 부착하여 전극 형상을 패터닝할 수 있다.
단계(640)에서 생성 장치는 단계(630)에서 패터닝된 포토 레지스트(631)의 사이에 전극 물질을 증착할 수 있다. 그리고, 생성 장치는 포토 레지스트(631)를 제거하여 전극(641)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전극 물질은 금(Au)일 수 있다.
단계(650)에서 생성 장치는 단계(610)에서　　　형성된 전극(641)위에 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)를 결합 시킬 수 있다. 예를 들어, 생성 장치는 전극(641) 위에 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)을 스크린 프린팅할 수 있다. 또한, 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)는 도 3과 같은 구조로 형성된 물질일 수 있다.
이때, 생성 장치는 압력 측정부(120)들을 구분하기 위하여 압력 측정부(120)들 사이의 경계, 또는 촉각 측정 장치(100)의 외각에 스크린 마스크(652)를 부착한 다음 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)를 결합할 수 있다.
그리고, 생성 장치는 스크린 마스크(652)를 제거함으로써, 압력 측정부(120)들 단위로 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)를 결합할 수 있다.
단계(660)에서 생성 장치는 단계(650)에서 결합된 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체(651)의 위에 범프(661)를 결합하여 촉각 측정 장치(100)를 생성할 수 있다. 이때, 범프는　　　SU-8 포토 레지스트로 형성된 압력 제공부(110)일 수 있다.
단계(670)에서 생성 장치는 단계(660)에서 생성된 촉각 측정 장치(100)에 페릴렌(671)을 코딩할 수 있다. 이때, 페릴렌(671)은　　　　압력 외의 외부 영향으로부터 탄소 나노 튜브-폴리머 복합체(651)를 보호할 수 있다. 즉, 외부 영향이 적은 장소에 이용되는 촉각 측정 장치를 생성할 경우, 단계(670)은 생략될 수 있다.
단계(680)에서 생성 장치는 단계(670)에서 피렐렌(671)이 코팅된 촉각 측정 장치(100)를 SiO2/Si 기판에서 분리시킬 수 있다.
고정된 형상의 폴리이미드(621)가 있는 경우, 생성 장치는 단계(610), 단계(680)를 생략할 수 있다.
도 7는 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 동작을 도시한 도면이다.
단계(710)에서 압력 측정부(120)는 물질의 물성치의 변화를 측정할 수 있다. 이때, 물질은 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질일 수 있다.
예를 들어, 압력 측정부(120)는 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 일측에 전력을 입력하고, 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 통과한 전력을 측정하여 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질의 저항을 측정할 수 있다.
단계(720)에서 압력 측정부(120)는 단계(710)에서 측정한 저항을 사용하여 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질에 가해진 외부 압력의 크기를 결정할 수 있다. 이때, 압력 측정부(120)는 단계(710)에서 측정한 저항의 변화에 비례하여 물질에 가해진 압력의 크기를 결정할 수 있다.
단계(730)에서 촉각 측정부(130)는 단계(720)에서 압력을 측정한 복수의 압력 측정부(120)들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각을 측정할 수 있다.
예를 들어 촉각 측정부(130)는 복수의 압력 측정부(120)들이 동일한 압력을 측정하는 경우, 사용자가 압력 제공부(110)의 수직 방향으로 압력을 가하는 것으로 측정할 수 있다. 또한, 촉각 측정부(130)는 복수의 압력 측정부(120)들 중에서 일부의 압력 측정부(120)가 다른 압력 측정부(120)들에 비하여 높은 압력을 측정하는 경우, 사용자가 일부의 압력 측정부(120)의 위치 또는 일부의 압력 측정부(120)가 위치한 방향으로 압력을 가하는 것으로 측정할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 촉각 측정 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
단계(810)에서 생성 장치는 기판에 전극을 배치할 수 있다.
구체적으로 생성 장치는 폴리이미드의 위에 전극 형상을 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 생성 장치는　　　　포토리소그래피 공정으로 폴리이미드의 위에 포토 레지스트를 부착하여 전극 형상을 패터닝할 수 있다.
다음으로 생성 장치는 패터닝된 포토 레지스트의 사이에 전극 물질을 증착할 수 있다. 그리고, 생성 장치는 포토 레지스트를 제거하여 전극(641)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전극 물질은 금(Au)일 수 있다.
단계(820)에서 생성 장치는 단계(810)에서 배치한 전극들에 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질을 연결할 수 있다.
예를 들어, 생성 장치는 단계(810)에서 배치한 전극 위에 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체를 스크린 프린팅할 수 있다.
이때, 생성 장치는 압력 측정부들을 구분하기 위하여 압력 측정부들 사이의 경계, 또는 촉각 측정 장치의 외각에 스크린 마스크를 부착한 다음 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체를 결합할 수 있다.
그리고, 생성 장치는 스크린 마스크를 제거함으로써, 압력 측정부(120)들 단위로 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체를 결합할 수 있다.
단계(830)에서 생성 장치는 상기 물질 위에 범프를 결합할 수 있다. 이때, 범프는 사용자의 동작에 반응하여 상기 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질에 압력을 제공하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 범프는　　　SU-8 포토 레지스트로 형성된 압력 제공부(110)일 수 있다.
단계(840)에서 생성 장치는 단계(820)에서 연결된 물질과 단계(830)에서 형성된 범프에 페릴렌(671)을 코딩할 수 있다. 이때, 페릴렌(671)은　　　　압력 외의 외부 영향으로부터 단계(820)에서 연결된 물질을 보호할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
　이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
　그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 촉각 측정 장치
110: 압력 제공부
120: 압력 측정부
130: 촉각 측정부

Claims (16)

  1. 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521)을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 복수의 압력 측정부(120)들;
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각(tactile)을 측정하는 촉각 측정부(130)
    를 포함하고,
    상기 물질(521)은,
    폴리머 내부에 탄소 나노 튜브를 포함하는 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체이고,
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각은,
    상기 물질(521)과 상기 물질(521)에 전력을 공급하는 제1 전극(522) 및 상기 물질(521)을 통과한 전력을 입력 받는 제2 전극(523)을 포함하며, 상기 물질(521)이 상기 제1 전극(522) 및 상기 제2 전극(523)의 위에 결합되고, 상기 물질(521)의 정전 용량(capacitance)을 측정하며, 측정한 정전 용량의 변화와 반비례하도록 외부 압력의 크기를 결정하는 촉각 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각은,
    상기 물질(521)의 저항을 측정하고, 측정한 저항을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 촉각 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각은,
    상기 물질(521)의 저항의 변화와 비례하도록 외부 압력의 크기를 결정하는 촉각 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 물질(521)은,
    압력에 따라 저항이 변화하는 저항기(Force sensitive resistor), 또는 그래핀(grapheme)을 포함하는 촉각 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    사용자의 동작에 기초한 압력 방향에 따라 복수의 압력 측정부(120)들 중 적어도 하나의 압력 측정부에 압력을 제공하는 압력 제공부
    를 더 포함하는 촉각 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각은,
    상기 압력 제공부의 하부에 어레이(array) 형태로 배치되는 촉각 측정 장치.
  10. 복수의 압력 측정부(120)들이 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521)을 이용하여 외부 압력의 크기를 측정하는 단계; 및
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각의 위치 및 상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각이 측정한 압력을 이용하여 외부 압력에 기초한 3차원 촉각을 측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 물질(521)은,
    폴리머 내부에 탄소 나노 튜브를 포함하는 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체이고,
    상기 복수의 압력 측정부(120)들 각각은,
    상기 물질(521)과 상기 물질(521)에 전력을 공급하는 제1 전극(522) 및 상기 물질(521)을 통과한 전력을 입력 받는 제2 전극(523)을 포함하며, 상기 물질(521)이 상기 제1 전극(522) 및 상기 제2 전극(523)의 위에 결합되고,
    상기 외부 압력의 크기를 측정하는 단계는,
    상기 물질(521)의 정전 용량(capacitance)을 측정하며, 측정한 정전 용량의 변화와 반비례하도록 외부 압력의 크기를 결정하는 촉각 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 압력의 크기를 측정하는 단계는,
    압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521)의 저항에 비례하여 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521)에 가해진 압력의 크기를 측정하는 촉각 측정 방법.
  12. 삭제
  13. 압력에 따라 물성치가 변화하는 물질(521)에 전력을 공급하는 제1 전극(522) 및 상기 물질(521)을 통과한 전력을 입력 받는 제2 전극(523)을 기판에 배치하는 단계;
    상기 제1 전극(522) 및 상기 제2 전극(523)의 위에 상기 물질(521)을 결합하는 단계; 및
    상기 물질(521) 위에 사용자의 동작에 반응하여 상기 물질(521)에 압력을 제공하는 범프를 결합하는 단계
    를 포함하고,
    상기 물질(521)은,
    폴리머 내부에 탄소 나노 튜브를 포함하는 탄소 나노 튜브 - 폴리머 복합체이고, 상기 압력에 반비례하여 정전 용량이 변화하는 촉각 측정 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 물질(521)은,
    압력에 비례하여 저항이 변화하거나, 압력에 반비례하여 정전 용량이 변화하는 촉각 측정 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 물질(521)은,
    압력에 따라 저항이 변화하는 저항기, 또는 그래핀을 포함하는 촉각 측정 장치의 제조 방법.
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