KR101998250B1 - Soft sensor and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소프트 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a soft sensor and a method of manufacturing the same.
최근에는 손에 착용하여, 가상 현실에서 가상의 물체에서 발생하는 힘을 손가락에 전달하여 가상 물체와 상호작용하기 위한 손 착용형 장치에 대한 관심이 대두되고 있다.In recent years, there has been a growing interest in a hand-held device for interacting with a virtual object by transmitting the force generated from a virtual object to a finger in a virtual reality by being worn on the hand.
따라서, 손의 움직임에 대해 분석이 선행되어야 하며, 착용이 간편하면서도 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.Therefore, the analysis of the movement of the hand must precede the analysis, and the research that can measure the movement of the hand more accurately while being easy to wear should be performed.
한편, 소프트 센서는 신축성과 유연성을 갖는 소재에 전도성 물질로 형성된 전극을 구성하여, 신축성과 유연성을 가지며 변위나 힘 등을 측정할 수 있는 센서이다. 최근에는 웨어러블 장비 등 적용 분야가 확대되면서 유연하고 신축성 있는 소프트 센서에 대한 요구가 증대되고 있다.On the other hand, soft sensors constitute electrodes formed of a conductive material in a material having elasticity and flexibility, and have elasticity and flexibility, and can measure displacement or force. In recent years, as the range of applications such as wearable devices is expanding, demands for flexible and flexible soft sensors are increasing.
본 발명은 제조가 용이하며 성능이 향상된 소프트 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a soft sensor that is easy to manufacture and has improved performance and a method of manufacturing the same.
본 발명은 제1 신축성 소재를 포함하는 제1 신축성 층과, 상기 제1 신축성 층과 마주보도록 형성되며, 상기 제1 신축성 소재와 상이한 제2 신축성 소재를 포함하는 제3 신축성 층을 포함하는 신축성 시트, 및 상기 제1 신축성 층 및 제3 신축성 층 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 센서부;를 포함하는 소프트 센서를 제공한다. The present invention relates to a stretchable sheet comprising a first stretchable layer comprising a first stretchable material and a third stretchable layer formed to face the first stretchable layer and comprising a second stretchable material different from the first stretchable material, And a sensor portion formed by printing a predetermined conductive liquid metal between the first elastic layer and the third elastic layer.
또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 제1 신축성 소재를 포함하는 제1 신축성 층을 형성하는 단계, 상기 제1 신축성 층 상에 상기 제1 신축성 소재와 상이한 제2 신축성 소재를 포함하는 제2 신축성 층을 형성하는 단계, 상기 제2 신축성 층 상에 소정의 전도성 액체 금속을 기 설정된 패턴으로 프린팅하여 센서부를 형성하는 단계 및 상기 전도성 액체 금속이 프린팅 된 상기 제2 신축성 층 상에 상기 제2 신축성 소재를 포함하는 제3 신축성 층을 형성하는 단계;를 포함하는 소프트 센서의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a flexible substrate, comprising forming a first stretchable layer comprising a first stretchable material on a base substrate, a second stretchable layer comprising a second stretchable material different from the first stretchable material on the first stretchable layer, Forming a sensor portion by printing a predetermined conductive liquid metal on the second elastic layer in a predetermined pattern and forming a second elastic layer on the second elastic layer printed with the conductive liquid metal, And forming a third elastic layer comprising the soft elastic layer.
본 발명의 소프트 센서 및 이의 제조 방법에 의해 소프트 센서의 제조가 용이해지고 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. The soft sensor of the present invention and the manufacturing method thereof can facilitate the manufacture of the soft sensor and improve the performance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 소프트 센서의 손가락 관절 변화에 따른 신호 라인의 길이 변화를 보여주는 모식도이다.
도 3은 도 1의 소프트 센서를 구비하는 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 손 착용형 장치를 손에 착용한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 소프트 센서의 제작 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 소프트 센서의 제작 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 소프트 센서의 제작 방법에서 실리콘 층의 두께를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서에서, 다중 실리콘 소재의 배합을 이용하여 소프트 센서의 기계적 성질을 제어하는 방법을 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10의 손 착용형 장치를 손에 착용한 모습을 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a soft sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a change in the length of a signal line according to the finger joint change of the soft sensor of FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a plan view showing a hand-held device having the soft sensor of Fig. 1;
Fig. 4 is a perspective view showing a state in which the hand-held device of Fig. 3 is worn on the hand. Fig.
5 is a view showing a manufacturing method of the soft sensor of Fig.
6 is a perspective view showing a soft sensor according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a manufacturing method of the soft sensor of Fig.
8 is a view showing the thickness of the silicon layer in the method of manufacturing the soft sensor of Fig.
9 is a conceptual diagram illustrating a method of controlling the mechanical properties of a soft sensor using a combination of multiple silicon materials in a soft sensor according to another embodiment of the present invention.
10 is a plan view showing a hand-held device according to another embodiment of the present invention.
Fig. 11 is a perspective view showing a state in which the hand-held device of Fig. 10 is worn on the hand.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이에 대해 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and particular embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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 terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .
또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 각 실시예가 독립적으로 해석되거나 실시되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예에서 설명되는 기술적 사상들이 개별적으로 설명되는 다른 실시예에 조합되어 해석되거나 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.Furthermore, in describing various embodiments of the present invention, it is not necessary for each embodiment to be interpreted or practiced independently, and the technical ideas described in each embodiment may be interpreted or practiced in combination with other embodiments, It should be understood that there is.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a soft sensor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서(100)는, 신축성 시트(110), 센서부(120), 연결부(130), 전선부(140)를 포함할 수 있다. 1, a
여기서, 본 발명의 일 실시예의 소프트 센서는 가상현실 또는 공존현실이나 재활 분야에서 관절의 각도를 측정하는데 사용될 수 있으며, 특히 손가락 관절의 각도를 측정하여 가상현실 기기 등에 데이터를 입력하는 수단으로 사용할 수 있다.Here, the soft sensor of the embodiment of the present invention can be used to measure angles of joints in a virtual reality or coexistence realism or rehabilitation field, and can be used as means for inputting data to a virtual reality device or the like by measuring angles of finger joints have.
상세히, 신축성 시트(110)는, 제1 신축성 층(111)과 제2 신축성 층(112)을 포함한다. 제1 신축성 층(111)과 제2 신축성 층(112)은 별도로 형성되며, 상하방향으로 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 신축성 시트(110)는 제1 신축성 층(111)과 제2 신축성 층(112)의 두 개의 층을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 필요에 따라 신축성 시트(110)는 다양한 재질의 두 개 이상의 층으로 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다. Specifically, the
제1 신축성 층(111)은 제1 신축성 소재를 도포하여 형성된 층이다. 제1 신축성 소재는, 신축성과 유연성을 갖는 비전도성 물질일 수 있다. 여기서는 제1 신축성 소재는 실리콘을 사용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 이와 같은 제1 신축성 층(111)은 베이스 기재(도 5a의 101 참조) 위에 제1 신축성 소재를 스핀 코팅, 실리콘 코팅(squeegeeing), 압축 성형 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 도포하여 형성될 수 있다. The first
제2 신축성 층(112)은 제2 신축성 소재를 도포하여 형성된 층이다. 제2 신축성 소재는, 신축성과 유연성을 갖는 비전도성 물질일 수 있다. 제2 신축성 소재는, 센서부(120)를 형성하는 전도성 액체 금속(도 5b의 121 참조)보다 표면 장력이 작은 물질이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 신축성 소재로 실리콘을 사용하여, 제1 신축성 소재와 제2 신축성 소재가 동일한 소재인 것으로 예를 들어 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 제한되지는 아니한다. 여기서, 제1 신축성 소재와 제2 신축성 소재는 동일한 실리콘을 사용할 경우, 실리콘이 단일(monolithic)의 시트로 형성될 수도 있다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않고, 제2 신축성 소재가 전도성 액체 금속(121)보다 표면 장력이 작으면서 신축성과 유연성을 갖는 소재라면 어느 것이나 사용할 수 있다. 이와 같은 제2 신축성 층(112)은 제1 신축성 층(111)(및 그 위의 센서부(120)) 위에 제2 신축성 소재를, 스핀 코팅, 실리콘 코팅(squeegeeing), 압축 성형 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 도포하여 형성될 수 있다. The second elastic layer 112 is a layer formed by applying a second stretchable material. The second stretchable material may be a nonconductive material having stretchability and flexibility. As the second elastic material, a material having a lower surface tension than the conductive liquid metal (see 121 in Fig. 5B) forming the
센서부(120)는 제1 신축성 층(111)과 제2 신축성 층(112) 사이에 형성될 수 있다. 여기서 센서부(120)는 제1 신축성 층(111) 위에 전도성 액체 금속(도 5b의 121 참조)을 이용하여 미리 설정된 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 센서부(120)는 3D 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅 등 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. The
센서부(120)는 소정의 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 도포 가능한 액체 혹은 고체 형태의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 센서부(120)는 상온에서 액체 상태를 유지하며 전도성을 갖는 전도성 액체 금속으로 형성될 수도 있다. 여기서 전도성 액체 금속은, EGaIn(Eutetic Gallium-Indium)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The
EGain은 공정 갈륨 인듐 복합체라고도 한다. 상기 EGaIn은, 갈륨(Ga) 75.5wt%와 인듐(In) 24.5wt%을 포함할 수 있다. 상기 EGaIn는 약 15.7℃에서 녹아서 상온에서는 액체 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 EGaIn은 3.4 x 104S/cm 수준의 전도성을 가져 전도성이 매우 높고, 점도가 낮아 잘 흐르며, 표면의 산화막으로 인해 높은 표면장력을 갖는다. 상기 EGaIn는 표면장력이 높기 때문에, 원하는 패턴으로 3D 프린팅시 형태를 유지하는 장점이 있어 마이크로 채널을 형성하는 것이 용이하다. 또한, 별도의 화학적 처리 없이도 CNC 설비에 결합된 주사기를 통해 주사하여 원하는 패턴으로 직접 프린팅하는 것이 가능하다.EGain is also known as the process gallium indium complex. The EGaIn may include 75.5 wt% of gallium (Ga) and 24.5 wt% of indium (In). The EGaIn melts at about 15.7 DEG C and can maintain a liquid state at room temperature. In addition, the EGaIn has a conductivity of 3.4 x 10 4 S / cm to exhibit a high conductivity, a low viscosity and a high surface tension due to the oxide film on the surface. Since the EGaIn has a high surface tension, it is easy to form a microchannel because it has the advantage of maintaining the shape in 3D printing with a desired pattern. It is also possible to directly print in a desired pattern by scanning through a syringe attached to a CNC equipment without any additional chemical treatment.
이와 같이 센서부(120)가 전도성 액체 금속으로 형성됨으로써 충분한 신축성을 가질 수 있다.As described above, the
한편, 소프트 센서의 위치는 손 착용형 장치의 표면 중 각 손가락의 관절 부위 및 엄지와 검지 사이에 구비될 수 있고, 엄지와 검지 사이에 구비되는 소프트 센서는 엄지의 내전 및 외전의 움직임을 감지하기 위한 것일 수 있다.On the other hand, the position of the soft sensor can be provided between the thumb and the index finger of the finger of each finger in the surface of the hand-held device, and the soft sensor provided between the thumb and index finger detects the movement of the thumb and abduction .
또한, 각 손가락의 관절 부위에 구비되는 소프트 센서는 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서가 함께 구비될 수 있다. The soft sensors provided at the joints of the fingers may be provided with sensors for measuring flexion and extension movements and sensors for measuring movements of adduction and abduction.
또는, 각 손가락의 관절 부위에 구비되는 소프트 센서는 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서가 각각 별도로 구비될 수도 있다. 이때, 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서는, 손가락들의 길이방향으로 길게 형성되어, 손가락들의 굴곡과 신전을 측정하는 센서 역할을 할 수 있다. 한편, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서는 손가락들의 길이방향에 수직하거나 손가락들의 내,외전 방향으로 길게 형성되어, 손가락들의 내전과 외전을 측정하는 센서 역할을 할 수 있다. 여기서, 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서는, 손가락들의 움직임에 따라 길이, 높이 및 폭이 변화하여 저항이 변화하게 되므로, 저항의 변화를 측정하여 손가락의 움직임을 측정할 수 있다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3에서 더욱 상세히 설명하도록 한다. Alternatively, the soft sensors provided at the joints of the fingers may be separately provided with sensors for measuring flexion and extension movements and sensors for measuring the movement of abduction and abduction. At this time, the sensor for measuring the flexion and extension motion is formed long in the longitudinal direction of the fingers, and can serve as a sensor for measuring the flexion and extension of the fingers. On the other hand, the sensor for measuring the motion of the adduction and abduction is formed to be long in the longitudinal direction of the fingers or in the direction of the inner and outer fingers of the fingers, and can act as a sensor for measuring the adduction and abduction of the fingers. Here, the sensor for measuring flexion and extension movements and the sensor for measuring movements of adduction and abduction vary in resistance by varying length, height and width according to the movement of fingers, Can be measured. This will be described in more detail in Fig. 2 and Fig.
연결부(130)는 신축성 시트(110)의 내부 또는 그 일 측에 구비되어, 센서부(120) 및 전선부(140)를 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 연결부(130)는, 3D 프린터 등을 이용하여 제1 신축성 층(111) 위에 전도성 페이스트를 프린팅하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 전도성 페이스트는 은 페이스트(silver paste)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 이와 같은 연결부(130)는 각 센서부(120)의 양단부에 각각 또는 일체로 형성될 수 있다.The
전선부(140)는 연결부(130)와 전기적으로 연결되며, 센서부(120)에서 전달되는 전기적 신호를 칩(미도시)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 전선부(140)는 3D 프린터 등을 이용하여 제1 신축성 층(111) 또는 베이스 기재(도 5a의 101 참조) 위에 전도성 페이스트를 프린팅하여 형성될 수 있다. The
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서의 작동 원리에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation principle of the soft sensor according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서의 손가락 관절 각도 변화에 따른 센서부(120)의 길이 변화를 보여주는 모식도이다. 2 is a schematic diagram showing a change in length of the
도 2를 참조하면, 본 실시예의 소프트 센서의 원리는 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the principle of the soft sensor of this embodiment is as follows.
일반적으로 소프트 센서의 마이크로 채널 양단 저항을 R(Resistance of conductive metal), 채널 내부 전도성 물질의 비저항을 ρ(electrical resistivity [Ω*m]), 채널 부피를 V(channel volume [m3]), 채널 단면적을 A(channel area [m2]), 채널 길이를 l(channel length [m]), 변형율을 ε 이라고 할 때, 높은 신축성을 가지는 소재 내부 마이크로 채널이 비압축성 물질로 채워져 있는 경우 마이크로 채널의 총 부피 V는 일정하게 유지되며 하기 수학식 1로 표현된다.In general, the resistance of the micro-channel of the soft sensor is represented by R (Resistance of Conductive Metal), the resistivity of the conductive material inside the channel by ρ (electrical resistivity [Ω * m]), the channel volume by V (channel volume [m 3 ] When the cross-sectional area is A (channel area [m 2 ]), the channel length is l (channel length [m]) and the strain rate is ε and the material microchannels with high stretchability are filled with incompressible materials, The volume V is kept constant and is expressed by the following equation (1).
이때, 채널은 전도성 금속의 전자가 통과하는 경로로 볼 수 있으며, 전도성 금속의 외형이 변화하면 상기 채널의 길이, 높이, 폭 등이 변화할 수 있고 저항 역시 변화하게 된다.At this time, the channel can be viewed as a path through which electrons of the conductive metal pass, and when the outer shape of the conductive metal changes, the length, height, width, and the like of the channel can change and the resistance also changes.
여기서, 채널 길이 l은 하기 수학식 2로 표현되고, 채널 단면적 A는 수학식 3으로 표현된다. Here, the channel length l is represented by the following equation (2), and the channel cross-sectional area A is expressed by the following equation (3).
한편, 전도성 금속의 저항은 하기 수학식 4로 표현된다.On the other hand, the resistance of the conductive metal is represented by the following equation (4).
그리고, 현재의 저항(R)은 초기 저항(R0)과 변형율 ε에 의해 하기의 수학식 5로 표현될 수 있다.The current resistance R can be expressed by the following equation (5) by the initial resistance (R 0 ) and strain rate?.
도 2를 참조하면, 손가락 관절에서 관절의 각도 변화(Δθ)와 반지름(r) 및 채널의 길이 변화(ΔL)은 다음의 수학식 6로 표현된다.Referring to FIG. 2, an angle change ?? and a radius r of a joint in a finger joint and a change in length? L of a channel are expressed by the following Equation (6).
상기 수학식 6을 이항하면 하기 수학식 7이 도출된다.The following equation (7) is derived from the equation (6).
이때, r은 상수이기 때문에 채널의 길이 변화(ΔL)를 통하여 손가락 관절의 각도 변화(Δθ)를 계산할 수 있다. At this time, since r is a constant, the angle change (??) of the finger joint can be calculated through the change in the length of the channel (? L).
여기서, 소프트 센서의 저항 변화를 측정하기 위해 적절히 형성된 증폭기가 사용될 수 있으며, 증폭기의 성질에 따라 증폭기 출력으로 측정된 전압의 변화(ΔV)로부터 소프트 센서의 저항 변화(ΔR)를 계산할 수 있다.Here, an appropriately formed amplifier can be used to measure the resistance change of the soft sensor, and the resistance change (? R) of the soft sensor can be calculated from the change in voltage (? V) measured at the amplifier output depending on the nature of the amplifier.
이때, 수학식 5에 따라 측정된 소프트 센서의 저항 변화(ΔR)를 이용하여 변형율(ε)을 계산하고 이를 이용해 채널의 길이 변화(ΔL)를 계산할 수 있다.At this time, the deformation rate? Can be calculated using the resistance change? R of the soft sensor measured according to Equation (5), and the change in length? L of the channel can be calculated using the deformation rate?.
따라서, 본 실시예의 소프트 센서에 전압의 변화(ΔV)에 대한 센서를 구비하면 손가락 관절의 각도 변화(Δθ)를 구할 수 있는 것이다.Therefore, when the sensor for the change of the voltage (? V) is provided in the soft sensor of the present embodiment, the change of the angle of the finger joint (??) can be obtained.
설명의 편의상 손가락 관절을 예로 들어 설명하였지만, 본 실시예의 소프트 센서는 신체의 다른 부위의 관절에도 모두 적용 가능한 것은 당연하다.Although the finger joint has been described as an example for convenience of explanation, it is natural that the soft sensor of this embodiment is applicable to joints of other parts of the body.
도 3은 도 1의 소프트 센서를 구비하는 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 손 착용형 장치를 손에 착용한 모습을 나타내는 사시도이다. FIG. 3 is a plan view of a hand-held device having the soft sensor of FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view of the hand-held device of FIG. 3 being worn on the hand.
도 3 및 도 4를 참조하면, 손 착용형 장치(200)는 손가락의 각 관절에 대응되도록 복수의 소프트 센서(100)가 형성된, 신축성 소재의 시트일 수 있다. 여기서 손 착용형 장치(200)는 손 모양의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 손 착용형 장치(200)는, 손등이나 장갑 등에 부착 가능하도록 손 모양으로 형성되고 시트 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 손을 끼울 수 있는 장갑 형태로 형성되는 것도 가능하다 할 것이다. 이와 같은 손 착용형 장치(200)는, 원하는 형상보다 큰 원형이나 사각형 형상으로 형성된 후 레이저 커팅에 의해 원하는 형상으로 재단되어 형성될 수 있다. 즉, 신축성 시트(110) 중에서 복수의 센서부(120)가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분들을 손가락 등의 착용부위에 맞는 형상으로 잘라내어 사용할 수 있다. 복수의 센서부(120)들은 손가락의 움직임을 감지할 수 있도록 각 손가락의 관절 부위에 위치될 수 있다.3 and 4, the hand-held
도 3 및 도 4의 손 착용형 장치(200)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The hand-held
손 착용형 장치(200)는 엄지 센싱부(210), 검지 센싱부(220), 중지 센싱부(230)를 포함한다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만 손 착용형 장치(200)는 약지 센싱부 및 계지 센싱부를 더 포함할 수 있다. The hand-held
또한, 손 착용형 장치(200)는 엄지 센싱부(210)와 검지 센싱부(220) 사이에 형성되는 제1 내/외전 측정 센서(260)와, 검지 센싱부(220)와 중지 센싱부(230) 사이에 형성되는 제2 내/외전 측정 센서(270)를 포함한다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만 손 착용형 장치(200)는 검지의 내/외전 측정을 측정하기 위해 검지 측면에 형성되는 제3 내/외전 측정 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 나아가, 도면에는 도시되지 않았지만 손 착용형 장치(200)는 중지 센싱부(230)와 약지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제4 내/외전 측정 센서(미도시)와, 약지 센싱부(미도시)와 계지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제5 내/외전 측정 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. The hand-held
엄지 센싱부(210)는 제1 엄지부 센서(211), 제2 엄지부 센서(212), 제3 엄지부 센서(213)를 포함할 수 있다. 제1 엄지부 센서(211)는 엄지 손가락의 말절골(distal phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 엄지부 센서(212)는 엄지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제3 엄지부 센서(213)는 엄지 손가락의 중수골(metacapals)과 수근골(carpals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
검지 센싱부(220)는 제1 검지부 센서(221), 제2 검지부 센서(222)를 포함할 수 있다. 제1 검지부 센서(221)는 검지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 검지부 센서(222)는 검지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
중지 센싱부(230)는 제1 중지부 센서(231), 제2 중지부 센서(232)를 포함할 수 있다. 제1 중지부 센서(231)는 중지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 중지부 센서(232)는 중지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
한편, 약지 센싱부(미도시)는 제1 약지부 센서 및 제2 약지부 센서를 포함할 수 있고, 계지 센싱부(미도시)는 제1 계지부 센서 및 제2 계지부 센서를 더 포함할 수 있다. The finger grip sensing unit (not shown) may include a first finger grip sensor and a second finger grip sensor, and the finger grip sensing unit may further include a first finger grip sensor and a second finger grip sensor .
제1 내/외전 측정 센서(260)는 엄지 센싱부(210)와 검지 센싱부(220) 사이에 형성되어 엄지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The first abduction /
제2 내/외전 측정 센서(270)는 검지 센싱부(220)와 중지 센싱부(230) 사이에 형성되어 검지 및 중지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The second abduction /
이 외에도 제3 내/외전 측정 센서(미도시)와 제4 내/외전 측정 센서(미도시)가 더 형성될 수 있다. In addition, a third inner / outer abdomen measurement sensor (not shown) and a fourth inner / outer abdomen measurement sensor (not shown) may be further formed.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(200)는, CAD를 이용하여 길이 및 형상이 다른 여러 손가락들의 각 관절에 각각 대응되는 복수의 채널 패턴들을 하나의 손 착용형 장치에 일체로 설계될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 CAD를 이용하여 채널 패턴들을 설계하기 때문에, 복수의 채널 패턴들을 한 번에 설계하는 것이 용이하다.Herein, the hand-held
이와 같이 복수의 센서부(120)를 3D 프린팅 등을 이용해 한 번에 형성할 수 있으므로, 대면적 크기의 센서 제작이 용이하다. 또한, 복수의 채널 패턴들을 형성하기 위한 몰드가 필요하지 않으므로, 제조가 간편하고 비용이 절감될 수 있다.As described above, since the plurality of
한편, 도면에는 엄지, 검지, 중지의 세 개의 손가락에 착용되는 손 착용형 장치 및 이에 배치되는 소프트 센서들이 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 5개 손가락 전체, 또는 그 중 일부의 손가락에 해당하는 소프트 센서들이 손 착용형 장치에 배치될 수 있으며, 또는 각 손가락에서도 일부의 소프트 센서들이 추가 또는 생략될 수도 있다. On the other hand, the figure shows a hand-held device worn on three fingers of thumb, index finger, and stop, and soft sensors disposed thereon, but the spirit of the present invention is not limited thereto. That is, soft sensors corresponding to all five fingers or some of the fingers may be placed in the hand-held device, or some soft sensors may be added or omitted in each finger.
본 발명에 따른 소프트 센서는 크기에 제약을 받지 않으며 센서의 두께가 매우 얇고 신축성을 가지기 때문에, 다양한 개수와 형상의 센서부(120)를 형성하는 것이 가능하게 되어, 다양한 크기를 가지고 복잡한 움직임을 가지는 어깨, 발목, 손목, 손가락 등 관절에도 적용이 용이하다.Since the soft sensor according to the present invention is not limited in size and the thickness of the sensor is very thin and elastic, it is possible to form the
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 손 착용형 장치(200)는 칩(chip)을 더 포함할 수 있다. 칩은 신축성 시트(110)의 내부에서 손목에 대응하는 위치에 삽입될 수 있다. 이와 같은 칩은 인서트 프린트 방식에 의해 삽입될 수 있다. 이와 같은 칩은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board), 모터 드라이버, 마이크로컨트롤 유닛, 무선통신유닛 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the hand-held
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 손 착용형 장치(200)는 손가락 착용부와 손목 착용부를 더 포함할 수 있다. 손가락 착용부 및 손목 착용부는 신축성 시트(110)와 별도로 제작된 후 부착될 수도 있고, 또는 신축성 시트(110)와 일체로 형성될 수도 있다. Meanwhile, although not shown in the drawing, the hand-held
도 5는 도 1의 소프트 센서의 제작 방법을 나타내는 도면이다. 도 5a를 참조하면, 베이스 기재(101) 위에 제1 신축성 소재를 도포한다. 제1 신축성 소재를 도포한 후, 소정의 시간이 경과하면 제1 신축성 소재가 굳어져서 제1 신축성 층(111)이 형성된다. 여기서, 도 5a에서는 제1 신축성 층(111)의 단면이 사각형 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다양한 크기와 형상으로 형성될 수 있다. 5 is a view showing a manufacturing method of the soft sensor of Fig. Referring to Fig. 5A, a first stretchable material is applied onto a
여기서, 베이스 기재(101)로는 유리 웨이퍼를 사용할 수 있다.Here, as the
제1 신축성 층(111)은 두께가 매우 얇고 신축성이 좋기 때문에, 다양한 형상 및 크기로 제작이 가능하고, 원하는 형상에 맞게 잘라서 사용이 가능하다.Since the first
다음으로, 도 5b를 참조하면, 제1 신축성 층(111) 위에 노즐(103)을 이용하여 전도성 액체 금속을 프린팅한다.Next, referring to FIG. 5B, the conductive liquid metal is printed using the
노즐(103)에는 전도성 액체 금속인 EGaIn이 수용될 수 있다. 노즐(103)은 CNC 설비에 결합되고, 3축 방향으로 이동가능하도록 제어될 수 있다. CNC 설비는, 3D 프린터기일 수 있으며, 나아가 3축 제어기, 주사 제어기, 현미경 등을 포함할 수 있다.The
노즐(103)은 3축 제어기의 제어에 의해 미리 설정된 경로로 이동하면서 전도성 액체 금속을 프린팅할 수 있다. 3축 방향의 경로는 채널 패턴에 따라 각각 설정될 수 있다. The
여기서, 채널 패턴은, 사용자가 CAD를 이용하여 원하는 마이크로 채널의 패턴으로 설계할 수 있다. 채널 패턴을 CAD를 이용하여 설계하기 때문에, 다양한 형상, 크기 및 개수로 설계가 용이하고, 수정도 용이하다. 채널 패턴의 형상, 크기 및 개수는 소프트 센서의 용도, 크기 등에 따라 설정될 수 있다.Here, the channel pattern can be designed by the user in the pattern of the desired microchannel using the CAD. Since the channel pattern is designed using CAD, it can be easily designed and modified in various shapes, sizes and numbers. The shape, size and number of the channel pattern can be set according to the use, size, etc. of the soft sensor.
채널 패턴을 설계한 후, CAM을 이용하여 G코드를 생성하고, 시뮬레이터를 이용하여 G코드를 수정한 후, 3축 제어기에 전달될 수 있다. 따라서, 채널 패턴은 CAD/CAM을 이용하여 설계 및 수정이 용이한 이점이 있다. 또한, 채널 패턴을 형성하기 위한 별도의 몰드를 제작할 필요가 없는 이점이 있다.After designing the channel pattern, the G code is generated using the CAM, the G code is modified using the simulator, and then transmitted to the 3-axis controller. Therefore, the channel pattern has an advantage of being easily designed and modified using the CAD / CAM. Further, there is an advantage that it is not necessary to produce a separate mold for forming a channel pattern.
노즐(103)로 전도성 액체 금속을 프린팅 시, 공정 변수의 조절을 통해 센서부(120)의 형상, 크기 및 특성을 조절할 수 있다. 여기서 공정 변수는, 노즐(103)의 내경, 노즐(103)의 주사 압력, 노즐(103)과 제1 신축성 층(111) 사이의 거리, 노즐(103)의 이송 속도를 포함할 수 있다. 이러한 공정 변수들을 적절히 조합하여, 원하는 센서부의 형상, 크기 및 소프트 센서의 특성을 조절할 수 있다. 상기 공정 변수들은, 사용자가 직접 설정하거나, 미리 설정된 프로그램에 의해 최적의 조건으로 설정되는 것도 가능하다.When the conductive liquid metal is printed with the
노즐(103)의 내경이 작을수록 센서부(120)의 단면의 폭과 높이가 작아질 수 있다. 그리고 센서부(120)의 단면의 폭과 높이에 따라 소프트 센서의 성능이 변화될 수 있다. 폭과 높이가 작을수록 소프트 센서의 민감도는 증가한다. The smaller the inner diameter of the
한편, 노즐(103)은 CNC 설비에 착탈가능하도록 결합되어, 교체 가능할 수 있다. 또한, 상기 노즐(103)의 바늘만 교체하는 것도 물론 가능하다.On the other hand, the
노즐(103)에서 상기 전도성 액체 금속을 주사하는 압력이 높을수록 센서부(120)의 단면의 폭과 높이가 커진다. 노즐(103)의 압력은 노즐 제어기에 의해 제어된다.The width and height of the cross section of the
노즐(103)과 제1 신축성 층(111) 사이의 거리가 가까울수록 노즐(103)의 바늘의 단부에 맺힌 전도성 액체 금속의 방울(droplet)이 제1 신축성 층(111)에 접하는 면적이 달라진다. 즉, 노즐(103)과 제1 신축성 층(111) 사이의 거리가 가까울수록 상기 방울 크기가 커지므로, 센서부(120)의 단면의 폭이 커진다. 노즐(103)과 제1 신축성 층(111) 사이의 거리는 3축 제어기가 노즐(103)의 높이를 조절하여 제어할 수 있다. As the distance between the
노즐(103)의 이송 속도가 빠를수록 센서부(120)의 단면의 높이가 작아진다. 노즐(103)의 이송 속도는 3축 제어기에 의해 제어된다.As the feeding speed of the
다음으로, 도 5c를 참조하면, 센서부(120)의 일 단부 상에 연결부(130)를 형성한다. 연결부(130)는 신축성 시트(110)의 내부 또는 그 일 측에 구비되어, 센서부(120) 및 전선부(140)를 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 연결부(130)는, 3D 프린터 등을 이용하여 센서부(120) 위에 전도성 페이스트를 프린팅하여 형성될 수 있다. 또는, 전선부(140)를 센서부(120)에 직접 삽입하거나, 액체 금속을 프린팅하거나, 또는 전도성 페이스트 이외의 전도성 물질을 도포하는 등의 다양한 방법으로 연결부를 형성할 수도 있을 것이다.Next, referring to FIG. 5C, a
다음으로, 도 5d를 참조하면, 센서부(120)가 형성된 제1 신축성 층(111) 위에 제2 신축성 소재를 도포하여 제2 신축성 층(112)을 형성한다.Next, referring to FIG. 5D, a second elastic layer is applied on the first
제2 신축성 층(112)이 굳으면, 레이저 커팅을 이용해 원하는 형상으로 재단한다. 도 5e에서는 신축성 시트(110)의 형상을 단순화하여 나타내었으나, 도 3에 도시된 센서부(120)를 포함하는 신축성 시트(110)를 형성한 후, 레이저 커팅을 이용해 손이나 장갑 형상으로 재단할 수 있다.Once the second elastic layer 112 has hardened, it is cut into the desired shape using laser cutting. 5E, the shape of the
마지막으로, 베이스 기재(101)로부터 이를 떼어내어 소프트 센서 및 이를 구비하는 손 착용형 장치를 완성할 수 있다.Finally, it can be removed from the
이와 같은 방법으로 제작된 소프트 센서는, 제1 신축성 층(111)과 제2 신축성 층(112) 사이에서 센서부(120)가 액체 상태를 유지하기 때문에 센서부(120)의 신축성이 유지될 수 있다.The soft sensor manufactured in this way can maintain the elasticity of the
또한, 소프트 센서는 몰드를 이용하여 제작하는 경우에 비해 두께를 얇게 제작할 수 있으며, CAD/CAM을 이용하여 채널 패턴을 용이하게 설계하고 변경할 수 있다.In addition, the soft sensor can be made thinner than the case of using a mold, and the channel pattern can be easily designed and changed using CAD / CAM.
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(300)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(300)는 앞서 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서(도 1의 100 참조)에 비해 신축성 시트(310)가 서로 다른 재질의 다층으로 형성된다는 점이 특징적으로 달라지는 바, 이하에서는 이와 같은 신축성 시트(310)의 구성을 중심으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다. 6 is a perspective view showing a soft sensor according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(300)는, 신축성 시트(310), 센서부(320), 전선부(340)를 포함할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(300)는 센서부(320)의 일 단부에 형성되는 연결부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 6, the
상세히, 신축성 시트(310)는, 제1 신축성 층(311), 제2 신축성 층(312), 제3 신축성 층(313), 제4 신축성 층(314)를 포함할 수 있다. 각각의 신축성 층들은 별도로 형성되며, 상하방향으로 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 신축성 시트(310)는 네 개의 층을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 필요에 따라 신축성 시트(310)는 다양한 재질의 복수 개의 층으로 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 상세히 설명하도록 한다. Specifically, the
신축성 시트(310)는 요구되는 센서 성능에 따라 각 층마다 요구되는 물리적/기계적 성질이 다를 수 있다. 예를 들어, 센서의 유연성을 확보하기 위해 신축성 시트(310)를 높은 신축성을 가지는 소재로만 형성할 경우, 외부 집중 하중에 대한 내구성 문제가 발생할 수 있다. 구체적으로는 본 발명의 소프트 센서에서 센서부(도 1의 120 참조)는 전도성 액체 금속이 액체 상태를 유지하고 있기 때문에, 반원 모양의 단면이 형성되며 따라서 종횡비의 한계가 존재하게 된다. 또한, 제작 공정의 특징 상, 내부 채널 부피와 동일한 부피의 액체 금속이 주입되어 있어 내부 압력이 존재하지 않고, 이 때문에 외부 압력에 의해 센서부의 전기적 연결이 끊어져 소재의 탄성만으로는 전기적 연결을 회복할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. The
제1 신축성 층(311), 제2 신축성 층(312), 제3 신축성 층(313), 제4 신축성 층(314) 각각은 신축성 소재를 도포하여 형성된 층이다. 이때 신축성 소재는, 신축성과 유연성을 갖는 비전도성 물질일 수 있으며, 대표적으로 실리콘 소재를 사용할 수 있다. Each of the first
그런데, 실리콘 소재에도 다양한 물리적/기계적/화학적/유동학적 성질을 가진 소재들이 존재하며, 이러한 실리콘 소재의 성질에 따라 소프트 센서의 성능이 달라질 수 있다. 또한, 실리콘 소재를 이용하여 소프트 센서를 제작하는 공정에서의 공정 조건에 따라서도 소프트 센서의 성능이 달라질 수 있다.However, silicon materials also have various physical / mechanical / chemical / rheological properties, and the performance of soft sensors may vary depending on the properties of such silicon materials. In addition, the performance of the soft sensor may vary depending on the process conditions in the process of manufacturing a soft sensor using a silicon material.
예를 들어, 실리콘 소재의 기계적/유동학적 성질인 경도(hardness), 강성(stiffness), 점착도(tackiness), 점도(viscosity) 중 적어도 일부가 서로 다른 다양한 실리콘 소재들이 존재한다. 그리고, 이러한 기계적/유동학적 성질에 따라 소프트 센서의 성능, 즉 인장 센서의 측정 범위(신장 범위), 센서 인장 시 센서에서 발생하는 저항력(인장 센서), 센서 압축 시 센서에서 발생하는 저항력(압축 센서), 압력 센서의 측정 범위(압력 범위), 집중하중에 대한 내구도 등이 달라질 수 있다. For example, there are various silicon materials with different mechanical / rheological properties of the silicone material, such as hardness, stiffness, tackiness, and viscosity. The performance of the soft sensor, that is, the measurement range (elongation range) of the tensile sensor, the resistance force (tensile sensor) generated by the sensor when the sensor is tensioned, the resistance force ), The measurement range (pressure range) of the pressure sensor, the durability against the concentrated load, and the like.
또한, 실리콘 소재를 이용하여 소프트 센서를 제작하는 공정에서의 공정 조건에 따라서도 소프트 센서의 성능이 달라질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 소재의 점도, 실리콘 소재를 스핀 코팅 할 때의 회전 속도, 및 실리콘 코팅 평판 높이는 소프트 센서의 두께에 영향을 미치며, 소프트 센서의 두께는 곧 위에서 말한 소프트 센서의 성능에 영향을 미치게 된다. In addition, the performance of the soft sensor may vary depending on the process conditions in the process of manufacturing a soft sensor using a silicon material. For example, the viscosity of a silicone material, the speed of rotation when spin-coating a silicon material, and the height of the silicon-coated plate affect the thickness of the soft sensor, and the thickness of the soft sensor affects the performance of the soft sensor do.
따라서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(300)는, 신축성 시트(310)를 서로 다른 재질의 다층 구조로 형성하여, 다양한 실리콘 소재의 기계적 성질을 활용함으로써, 설계된 성능을 만족시키는 소프트 센서를 제작하는 것을 특징으로 한다. 즉, 하나의 실리콘 소재가 아닌 다중 실리콘 소재를 조합하여 센서의 원하는 기계적 성질을 구현하는 것이다. Accordingly, in the
예를 들어, 소프트 센서(300)의 내측에 위치한 제2 신축성 층(312)과 제3 신축성 층(313)은 외부 압력에 의해 전도성 액체 금속으로 이루어진 센서부(320)의 전기적 연결이 끊어지지 않도록 높은 경도를 가진 소재를 사용하여야 한다. 여기서, 센서의 총 두께가 얇을 경우 소프트 센서가 사용 중에 물리적으로 파손되어 액체 금속이 누출될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 일정 수준의 총 두께를 확보하여야 하는데, 경도가 높은 소재만을 활용할 경우 소프트 센서(300)의 신축성을 확보하기가 어렵다. 따라서, 소프트 센서(300)의 외측에 위치한 제1 신축성 층(311)과 제4 신축성 층(314)에 경도가 낮고 신축성이 좋은 소재를 사용하여 이 문제를 해결할 수 있다. For example, the second
따라서, 제1 신축성 층(311)과 제4 신축성 층(314)은 상대적으로 높은 신축성을 가지는 실리콘 소재로 형성하고, 제2 신축성 층(312)과 제3 신축성 층(313)은 상대적으로 높은 경도를 가지는 실리콘 소재로 형성하여, 센서부(320) 부근에서는 높은 경도를 가지나, 전체적으로는 신축성이 좋은 소프트 센서(300)를 제작할 수 있는 것이다. 이때, 높은 경도를 가지는 층, 즉 제2 신축성 층(312)과 제3 신축성 층(313)을 최소의 두께로 형성하여, 전체 센서의 신축성을 해치지 않으면서도 센서부의 내구성을 높이도록 형성될 수 있다. The first and third
이와 같이, 실리콘 층의 구성 및 결과적인 기계적 성질은 다양한 실리콘 층의 두께 및 조합에 의해 결정될 수 있으며, 각 부위에 필요로 하는 물리적/기계적 특성을 만족시키는 실리콘 소재를 다층으로 형성함으로써, 센서의 원하는 기계적 성질을 용이하게 구현할 수 있다. Thus, the composition of the silicon layer and the resulting mechanical properties can be determined by the thicknesses and combinations of the various silicon layers, and by forming multiple layers of silicon material that meet the physical / mechanical properties required for each region, Mechanical properties can be easily realized.
즉, 외부로 노출되는 제1 신축성 층(311)과 제4 신축성 층(314)은 상대적으로 높은 신축성을 가지는 동일한 실리콘 소재로 형성하고, 내측에 위치한 제2 신축성 층(312)과 제3 신축성 층(313)은 상대적으로 높은 경도를 가지는 동일한 실리콘 소재로 형성할 수 있는 것이다. That is, the first
또는, 필요에 따라 제1 신축성 층(311)과 제4 신축성 층(314)도 서로 다른 실리콘 소재로 형성할 수도 있다. Alternatively, the first
상세히, 사용자의 피부와 직접 밀착 접촉하게 되는 제1 신축성 층(311)의 경우, 다른 어느 층들보다도 점착성이 높은 실리콘 소재를 사용할 수 있다. 이와 같이 점착성이 높은 실리콘 소재를 사용하여 사용자의 피부와 직접 접촉하는 제1 신축성 층(311)을 제조할 경우, 별도의 착용 구조(밸크로 등) 없이도 안정적으로 사용자 손에 소프트 센서를 부착하는 것이 가능해질 수 있다. In detail, in the case of the first
여기서, 소프트 센서(300)는 손등 및 손가락의 피부에 직접 접촉 및 착용할 수도 있고, 혹은 사용자가 라텍스 장갑을 착용한 상태에서 그 위에 접촉 및 착용할 수도 있다. Here, the
나아가, 제1 실리콘 층(311)의 경우에도, 전체를 다 점착성이 높은 재질로 형성하지 아니하고, 필요한 부분(예를 들어 손가락의 관절에 대응하는 영역 등)에만 점착성 소재를 배치하여 부분적으로 점착성을 가지는 구조도 제작 가능하다 할 것이다. 이와 같이 부분적으로 점착성을 가지는 구조를 활용할 경우, 센서의 기능성 향상도 기대할 수 있다. 따라서 원하는 기능성을 구현하기 위해 점착성/비점착성 영역의 위치, 면적 등을 다양하게 설계할 수 있다.) Furthermore, even in the case of the
반면, 소프트 센서(300)의 상부에 형성되는 제4 실리콘 층(314)의 경우에는 점착성이 낮은 소재를 사용하여 불필요한 오염을 방지할 수도 있다. On the other hand, in the case of the
도 7은 도 6의 소프트 센서의 제작 방법을 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a manufacturing method of the soft sensor of Fig.
먼저, 도 7a를 참조하면, 베이스 기재 위에 제1 신축성 소재를 스핀 코팅하여 제1 신축성 층(311)을 형성한다. 여기서 제1 신축성 층(311)은 상대적으로 높은 신축성을 가지는 제1 신축성 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 스핀 코팅에 의해 제1 신축성 층(311)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 실리콘 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제1 신축성 층(311)이 형성될 수도 있다. First, referring to FIG. 7A, a first
다음으로, 도 7b를 참조하면, 제1 신축성 층(311) 위에 제2 신축성 소재를 스핀 코팅하여 제2 신축성 층(312)을 형성한다. 여기서 제2 신축성 층(312)은 상대적으로 높은 경도를 가지는 제2 신축성 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 스핀 코팅에 의해 제2 신축성 층(312)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 실리콘 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제2 신축성 층(312)이 형성될 수도 있다. Next, referring to FIG. 7B, a second
다음으로, 도 7c를 참조하면, 제2 신축성 층(312) 위에 노즐(303)을 이용하여 전도성 액체 금속을 프린팅하여 센서부(320)를 형성한다. 여기서, 노즐(303)에는 전도성 액체 금속인 EGaIn이 사용될 수 있다. 노즐(303)은 CNC 설비에 결합되고, 3축 방향으로 이동가능하도록 제어될 수 있다. CNC 설비는, 3D 프린터기일 수 있으며, 나아가 3축 제어기, 주사 제어기, 현미경 등을 포함할 수 있다. 노즐(303)은 3축 제어기의 제어에 의해 미리 설정된 경로로 이동하면서 전도성 액체 금속을 프린팅할 수 있다. 3축 방향의 경로는 채널 패턴에 따라 각각 설정될 수 있다. Next, referring to FIG. 7C, a conductive liquid metal is printed on the second
다음으로, 도 7d를 참조하면, 센서부(320)가 형성된 제2 신축성 층(312) 위에 제2 신축성 소재를 도포하여 제3 신축성 층(313)을 형성한다. 여기서 제3 신축성 층(313)은 상대적으로 높은 경도를 가지는 제2 신축성 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 실리콘 코팅에 의해 제3 신축성 층(313)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 스핀 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제3 신축성 층(313)이 형성될 수도 있다. 7D, a second elastic layer is applied on the second
이때 센서부(320)는 전도성 액체 금속이 액체 상태를 유지하고 있으나 표면장력이 매우 크기 때문에, 액체 상태의 센서부(320) 위에 제2 신축성 소재를 도포하더라도 제2 신축성 소재와 전도성 액체 금속이 혼합되지 않는다. 따라서, 센서부(320)의 채널 패턴이 유지되면서 제2 신축성 소재로 덮이게 된다.At this time, the
다음으로, 도 7e를 참조하면, 제3 신축성 층(313) 위에 제1 신축성 소재를 도포하여 제4 신축성 층(314)을 형성한다. 여기서 제4 신축성 층(314)은 상대적으로 높은 신축성을 가지는 제1 신축성 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 실리콘 코팅에 의해 제4 신축성 층(314)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 스핀 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제4 신축성 층(314)이 형성될 수도 있다. Next, referring to FIG. 7E, a first stretchable material is applied over the third
다음으로, 도 7f를 참조하면, 제4 신축성 층(314)이 굳으면, 레이저 커팅을 이용해 원하는 형상으로 재단한다. 도 7f에서는 신축성 시트(310)의 형상을 단순화하여 나타내었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 센서부(도 3의 120 참조)를 포함하는 신축성 시트(도 3의 110 참조)를 형성한 후, 레이저 커팅 등의 방법을 이용해 손이나 장갑 형상으로 재단할 수 있다.Next, referring to FIG. 7F, when the fourth
마지막으로, 베이스 기재(301)로부터 이를 떼어내어, 도 7g와 같은 소프트 센서 및 이를 구비하는 손 착용형 장치를 완성할 수 있다.Finally, the soft sensor as shown in FIG. 7G and a hand-held device having the soft sensor as shown in FIG. 7G can be completed by removing it from the base substrate 301.
도 8은 도 7의 소프트 센서의 제작 방법에서 실리콘 층의 두께를 나타내는 도면이다. 8 is a view showing the thickness of the silicon layer in the method of manufacturing the soft sensor of Fig.
상술한 바와 같이, 실리콘 소재를 이용하여 소프트 센서를 제작하는 공정에서의 공정 조건에 따라 소프트 센서의 성능이 달라질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 소재의 점도, 실리콘 소재를 스핀 코팅 할 때의 회전 속도, 및 실리콘 코팅 평판 높이는 소프트 센서의 두께에 영향을 미치며, 소프트 센서의 두께는 곧 위에서 말한 소프트 센서의 성능에 영향을 미치게 된다. As described above, the performance of the soft sensor may be changed depending on process conditions in the process of manufacturing a soft sensor using a silicon material. For example, the viscosity of a silicone material, the speed of rotation when spin-coating a silicon material, and the height of the silicon-coated plate affect the thickness of the soft sensor, and the thickness of the soft sensor affects the performance of the soft sensor do.
이때, 스핀 코팅에 의해 형성된 실리콘 층의 두께는 회전 속도에 반비례하고, 점도에 비례한다. 따라서, 스핀 코팅 속도를 조절하여 실리콘 층의 두께를 조절함으로써, 센서 성능을 조절할 수 있다. At this time, the thickness of the silicon layer formed by spin coating is inversely proportional to the rotational speed and is proportional to the viscosity. Thus, the sensor performance can be controlled by controlling the spin coating speed to control the thickness of the silicon layer.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 실리콘 코팅에 의해 형성된 실리콘 층의 두께는 평판 높이(covering stand-off distance, CSOD)에 가까운 값을 가지나, 실리콘 소재의 점도에 따라 일정한 경향의 오차가 발생할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 소재의 점도가 매우 낮은 경우, 실리콘이 굳기 전에 퍼지는 효과로 인해 실리콘 층의 두께가 CSOD보다 좀 더 얇을 수 있다. As shown in FIG. 8, the thickness of the silicon layer formed by the silicon coating has a value close to the covering stand-off distance (CSOD), but a certain tendency error may occur depending on the viscosity of the silicon material have. For example, if the viscosity of the silicone material is very low, the thickness of the silicon layer may be slightly thinner than the CSOD due to the effect of spreading before the silicon hardens.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서에서, 다중 실리콘 소재의 배합을 이용하여 소프트 센서의 기계적 성질을 제어하는 방법을 나타내는 개념도이다. 9 is a conceptual diagram illustrating a method of controlling the mechanical properties of a soft sensor using a combination of multiple silicon materials in a soft sensor according to another embodiment of the present invention.
여기서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(미도시)는 앞서 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서(도 1의 100 참조)에 비해, 두 개 이상의 서로 다른 물리적/기계적/화학적/유동학적 성질을 가지는 신축성 소재(예를 들어 실리콘 소재)를 배합하여 신축성 시트(도 1의 110 참조)를 제작한다는 점이 특징적으로 달라진다. Here, a soft sensor (not shown) according to another embodiment of the present invention may include two or more different physical / mechanical (not shown) sensors as compared with the soft sensor (See Fig. 1, 110) by blending an elastic material (e.g., a silicone material) having chemical / rheological properties.
즉, 상용 실리콘 소재는 그 물리적/기계적/화학적/유동학적 성질이 정해져 있다. 예를 들어, 특정 실리콘 소재는 정해진 경도(hardness)와 강성(stiffness)과 같은 기계적 성질을 갖는다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 실리콘 소재의 기계적 성질은 제작되는 소프트 센서의 성능에 영향을 준다. That is, the physical / mechanical / chemical / rheological properties of commercial silicon materials have been determined. For example, certain silicon materials have mechanical properties such as defined hardness and stiffness. Also, as described above, the mechanical properties of the silicone material affect the performance of the soft sensor being fabricated.
따라서 신축성 시트(도 1의 110 참조)는 정확히 요구되는 경도를 가져야 하나, 상용 실리콘 소재로는 필요한 경도를 구현하기가 어렵다는 문제점이 존재하였다. Therefore, there has been a problem that the stretchable sheet (see 110 in FIG. 1) must have exactly the required hardness, but it is difficult to realize the required hardness with the commercial silicone material.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 소프트 센서(미도시)는 두 개 이상의 서로 다른 물리적/기계적/화학적/유동학적 성질을 가지는 신축성 소재(예를 들어 실리콘 소재)를 배합하여 신축성 시트(도 1의 110 참조)를 제작한다. In order to solve such problems, a soft sensor (not shown) according to another embodiment of the present invention includes a flexible material (for example, a silicon material) having two or more different physical / mechanical / chemical / (See
즉, 상대적으로 낮은 제1 경도를 가진 제1 실리콘 소재와, 상대적으로 높은 제2 경도를 가진 제2 실리콘 소재를 적정 비율로 혼합하여, 원하는 경도를 가지는 실리콘 소재를 만든 후, 이를 이용하여 신축성 시트(도 1의 110 참조)를 제작하는 것이다. 이와 같이, 신축성 시트의 기계적 성질을 조절하기 위해 상용의 실리콘 소재를 일정 비율로 배합하여 사용함으로써, 원하는 기계적 성질을 구현하는 효과를 얻을 수 있다. That is, a first silicone material having a relatively low first hardness and a second silicon material having a relatively high second hardness are mixed at an appropriate ratio to form a silicone material having a desired hardness, (See 110 in Fig. 1). As described above, in order to control the mechanical properties of the stretchable sheet, a commercial silicon material is blended at a certain ratio, and the effect of realizing the desired mechanical properties can be obtained.
한편 도면에는 도시되지 않았지만, 실리콘 안료를 이용하여 신축성 시트(도 1의 110 참조)에 색을 넣을 수도 있다. On the other hand, although not shown in the drawing, a silicone pigment may be used to color the stretchable sheet (see 110 in FIG. 1).
즉, 신축성 시트(도 1의 110 참조)를 구성하는 신축성 재질, 특히 실리콘 재질의 경우, 투명 내지는 반투명한 경우가 일반적이다. 그런데, 반투명 실리콘을 사용하는 경우, 내부 액체금속 채널의 모양이 드러나기 때문에 상품성이 낮아 보이는 문제가 발생할 수 있다. That is, in the case of a stretchable material constituting the stretchable sheet (see 110 in FIG. 1), particularly, a silicone material, transparent or translucent is generally used. However, when semitransparent silicon is used, since the shape of the internal liquid metal channel is revealed, the problem of low commerciality may arise.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 실리콘 안료를 이용하여 실리콘에 채색을 함으로써, 다양한 색의 소프트 센서를 제작하는 것도 가능하다 할 것이다. 이때, 실리콘 안료의 배합에 따라 색상 조절이 가능할 수 있다. 또한, 신축성 시트를 다층으로 형성할 경우, 외측으로 형성되는 층(예를 들어, 도 6의 제4 신축성 층(314))은 색을 입힌 불투명한 실리콘 소재를 사용하고, 내측으로 형성되어 사용자의 손과 접하는 층(예를 들어, 도 6의 제1 신축성 층(311))은 투명 내지는 반투명한 실리콘 소재를 사용하여, 센서부(320)의 모양을 확인할 수 있도록 하는 것도 가능하다 할 것이다. In order to solve such a problem, it is also possible to fabricate a soft sensor of various colors by applying coloring to silicon using a silicone pigment. At this time, it is possible to adjust the color according to the blending of the silicone pigment. In addition, when the stretchable sheet is formed in multiple layers, the outwardly formed layer (for example, the fourth
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치에 대해서 설명한다. 여기서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(400)는 앞서 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(도 3의 200 참조)에 비해 검지의 일 측에 제3 내/외전 측정 센서(480)가 추가로 구비된다는 점이 특징적으로 달라지는 바, 이하에서는 이와 같은 제3 내/외전 측정 센서(480)의 구성을 중심으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a hand-held device according to another embodiment of the present invention will be described. Herein, the hand-held
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이고, 도 11은 도 10의 손 착용형 장치를 손에 착용한 모습을 나타내는 사시도이다. FIG. 10 is a plan view showing a hand-held device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view showing a hand-held device of FIG.
도 10 및 도 11을 참조하면, 손 착용형 장치(400)는 엄지 센싱부(410), 검지 센싱부(420), 중지 센싱부(430)를 포함한다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만 손 착용형 장치(400)는 약지 센싱부 및 계지 센싱부를 더 포함할 수 있다. 10 and 11, the hand-held
또한, 손 착용형 장치(400)는 엄지 센싱부(410)와 검지 센싱부(420) 사이에 형성되는 제1 내/외전 측정 센서(460)와, 검지 센싱부(420)와 중지 센싱부(430) 사이에 형성되는 제2 내/외전 측정 센서(470)를 포함한다. 또한, 손 착용형 장치(400)는 검지 센싱부(420)의 일 측면에 형성되어 검지의 내/외전을 측정하는 제3 내/외전 측정 센서(480)를 포함한다.The hand-held
한편, 도면에는 도시되지 않았지만 손 착용형 장치(400)는 중지 센싱부(430)와 약지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제4 내/외전 측정 센서(미도시)와, 약지 센싱부(미도시)와 계지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제5 내/외전 측정 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. Although not shown in the drawing, the hand-held
엄지 센싱부(410)는 제1 엄지부 센서(411), 제2 엄지부 센서(412), 제3 엄지부 센서(413)를 포함할 수 있다. 제1 엄지부 센서(411)는 엄지 손가락의 말절골(distal phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 엄지부 센서(412)는 엄지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제3 엄지부 센서(413)는 엄지 손가락의 중수골(metacapals)과 수근골(carpals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
검지 센싱부(420)는 제1 검지부 센서(421), 제2 검지부 센서(422)를 포함할 수 있다. 제1 검지부 센서(421)는 검지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 검지부 센서(422)는 검지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
중지 센싱부(430)는 제1 중지부 센서(431), 제2 중지부 센서(432)를 포함할 수 있다. 제1 중지부 센서(431)는 중지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 중지부 센서(432)는 중지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
제1 내/외전 측정 센서(460)는 엄지 센싱부(410)와 검지 센싱부(420) 사이에 형성되어 엄지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The first abduction /
제2 내/외전 측정 센서(470)는 검지 센싱부(420)와 중지 센싱부(430) 사이에 형성되어 중지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The second abduction /
제3 내/외전 측정 센서(480)는 검지 센싱부(420)의 일 측에 형성되어 검지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The third abduction /
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(400)는, 내/외전 측정 센서 신호를 굽힘/신전 측정 센서 신호와 분리하기 위하여, 검지의 일 측에 제3 내/외전 측정 센서(480)가 추가로 구비된다. 즉, 도 3에 도시된 실시예의 경우, 검지와 중지의 내/외전을 독립적으로 측정할 수 없기 때문에, 본 실시예에서는 검지의 일 측에 제3 내/외전 측정 센서(480)를 추가로 구비하여, 검지 및 중지의 내/외전을 독립적으로 측정할 수 있도록 하였다. Herein, the hand-held
한편, 도면에는 엄지, 검지, 중지의 세 개의 손가락에 착용되는 손 착용형 장치 및 이에 배치되는 소프트 센서들이 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 5개 손가락 전체, 또는 그 중 일부의 손가락에 해당하는 소프트 센서들이 손 착용형 장치에 배치될 수 있으며, 또는 각 손가락에서도 일부의 소프트 센서들이 추가 또는 생략될 수도 있다. On the other hand, the figure shows a hand-held device worn on three fingers of thumb, index finger, and stop, and soft sensors disposed thereon, but the spirit of the present invention is not limited thereto. That is, soft sensors corresponding to all five fingers or some of the fingers may be placed in the hand-held device, or some soft sensors may be added or omitted in each finger.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific acts described in the present invention are, by way of example, not intended to limit the scope of the invention in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of such systems may be omitted. Also, the connections or connecting members of the lines between the components shown in the figures are illustrative of functional connections and / or physical or circuit connections, which may be replaced or additionally provided by a variety of functional connections, physical Connection, or circuit connections. Also, unless explicitly mentioned, such as "essential "," importantly ", etc., it may not be a necessary component for application of the present invention.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The use of the terms "above" and similar indication words in the specification of the present invention (particularly in the claims) may refer to both singular and plural. In addition, in the present invention, when a range is described, it includes the invention to which the individual values belonging to the above range are applied (unless there is contradiction thereto), and each individual value constituting the above range is described in the detailed description of the invention The same. Finally, the steps may be performed in any suitable order, unless explicitly stated or contrary to the description of the steps constituting the method according to the invention. The present invention is not necessarily limited to the order of description of the above steps. The use of all examples or exemplary language (e.g., etc.) in this invention is for the purpose of describing the present invention only in detail and is not to be limited by the scope of the claims, It is not. It will also be appreciated by those skilled in the art that various modifications, combinations, and alterations may be made depending on design criteria and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The embodiments of the present invention described above can be embodied in the form of a computer program that can be executed on various components on a computer, and the computer program can be recorded on a computer-readable medium. At this time, the medium may be a computer capable of continuously storing a program executable, or storing it for execution or downloading. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in the form of a combination of a single hardware or a plurality of hardware, and is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be dispersed on a network. Examples of the medium include a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floptical disk, And program instructions including ROM, RAM, flash memory, and the like. As another example of the medium, a recording medium or a storage medium managed by a site or a server that supplies or distributes an application store or various other software to distribute the application may be mentioned.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all ranges that are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention as well as the claims .
100: 소프트 센서
110: 신축성 시트
120: 센서부
130: 연결부
140: 전선부100: Soft sensor
110: Elastic sheet
120:
130:
140:
Claims (20)
상기 제1 신축성 층의 일 면에 접하게 형성되며, 상기 제1 신축성 소재와 상이한 제2 신축성 소재로 형성되는 제2 신축성 층과,
상기 제2 신축성 층에서 상기 제1 신축성 층과 접하는 면의 반대측 면에 형성되며, 상기 제2 신축성 소재로 형성되는 제3 신축성 층을 포함하는 신축성 시트; 및
상기 제2 신축성 층과 제3 신축성 층 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 센서부;를 포함하고,
상기 제1 신축성 소재는 상기 제2 신축성 소재 보다 신축성이 높고,
상기 제2 신축성 소재는 상기 제1 신축성 소재 보다 경도가 높으며,
상기 전도성 액체 금속은 상온에서 액체 상태를 유지하며 전도성을 가지며,
상기 제3 신축성 층이 형성된 이후에도 상기 제2 신축성 층과 상기 제3 신축성 층 사이에서 상기 센서부가 액체 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 소프트 센서.A first elastic layer formed of a first elastic material,
A second stretchable layer formed in contact with one surface of the first stretchable layer and formed of a second stretchable material different from the first stretchable material;
A stretchable sheet formed on the side of the second elastic layer opposite to the side in contact with the first elastic layer and including a third elastic layer formed of the second elastic material; And
And a sensor portion formed by printing a predetermined conductive liquid metal between the second elastic layer and the third elastic layer,
Wherein the first stretchable material has higher stretchability than the second stretchable material,
The second stretchable material has a higher hardness than the first stretchable material,
The conductive liquid metal maintains a liquid state at room temperature and is conductive,
Wherein the sensor portion remains in a liquid state between the second elastic layer and the third elastic layer even after the third elastic layer is formed.
상기 제3 신축성 층에서 상기 제2 신축성 층과 접하는 면의 반대측 면에 형성되는 제4 신축성 층을 더 포함하는 소프트 센서. The method according to claim 1,
And a fourth elastic layer formed on the side of the third elastic layer opposite to the side in contact with the second elastic layer.
상기 제4 신축성 층은 제1 신축성 층과 동일하게 상기 제1 신축성 소재로 형성되는 소프트 센서.6. The method of claim 5,
Wherein the fourth elastic layer is formed of the first elastic material in the same manner as the first elastic layer.
상기 제4 신축성 층은 제1 신축성 층 보다 점착성이 낮은 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서.6. The method of claim 5,
And the fourth elastic layer is formed of a material having lower adhesiveness than the first elastic layer.
상기 제4 신축성 층은 소정의 실리콘 안료가 혼합된 불투명한 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서.6. The method of claim 5,
Wherein the fourth elastic layer is formed of an opaque layer in which a predetermined silicone pigment is mixed.
상기 제1 신축성 소재는 상기 제2 신축성 소재 보다 점착성이 높은 것을 특징으로 하는 소프트 센서.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the first stretchable material has higher tackiness than the second stretchable material.
상기 제1 신축성 층의 적어도 일부는 상기 제1 신축성 층의 나머지 일부보다 점착성이 높은 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein at least a portion of the first stretchable layer is formed of a material that is more adhesive than the rest of the first stretchable layer.
상기 신축성 시트의 적어도 일부는 소정의 실리콘 안료가 혼합된 불투명한 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein at least a part of the stretchable sheet is formed of an opaque layer in which a predetermined silicone pigment is mixed.
상기 제1 신축성 층 상에 상기 제1 신축성 소재와 상이한 제2 신축성 소재로 형성되는 제2 신축성 층을 형성하는 단계;
상기 제2 신축성 층 상에 소정의 전도성 액체 금속을 기 설정된 패턴으로 프린팅하여 센서부를 형성하는 단계; 및
상기 전도성 액체 금속이 프린팅 된 상기 제2 신축성 층 상에 상기 제2 신축성 소재로 형성되는 제3 신축성 층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 신축성 소재는 상기 제2 신축성 소재 보다 신축성이 높고,
상기 제2 신축성 소재는 상기 제1 신축성 소재 보다 경도가 높으며,
상기 전도성 액체 금속은 상온에서 액체 상태를 유지하며 전도성을 가지며,
상기 제3 신축성 층이 형성된 이후에도 상기 제2 신축성 층과 상기 제3 신축성 층 사이에서 상기 센서부가 액체 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 소프트 센서의 제조 방법. Forming a first stretchable layer on the base substrate, the first stretchable layer being formed of a first stretchable material;
Forming a second stretchable layer on the first stretchable layer, the second stretchable layer being formed of a second stretchable material different from the first stretchable material;
Printing a predetermined conductive liquid metal on the second elastic layer in a predetermined pattern to form a sensor portion; And
And forming a third elastic layer on the second elastic layer on which the conductive liquid metal is printed, the third elastic layer being formed of the second elastic material,
Wherein the first stretchable material has higher stretchability than the second stretchable material,
The second stretchable material has a higher hardness than the first stretchable material,
The conductive liquid metal maintains a liquid state at room temperature and is conductive,
Wherein the sensor portion remains in a liquid state between the second elastic layer and the third elastic layer even after the third elastic layer is formed.
상기 제3 신축성 층을 형성하는 단계 이후,
상기 제3 신축성 층 상에 제4 신축성 층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 소프트 센서의 제조 방법. 15. The method of claim 14,
After the step of forming the third elastic layer,
And forming a fourth elastic layer on the third elastic layer.
상기 제4 신축성 층은 제1 신축성 층과 동일하게 상기 제1 신축성 소재로 형성되는 소프트 센서의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the fourth elastic layer is formed of the first elastic material in the same manner as the first elastic layer.
상기 제4 신축성 층은 제1 신축성 층 보다 점착성이 낮은 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서의 제조 방법. 16. The method of claim 15,
Wherein the fourth elastic layer is formed of a material having lower adhesiveness than the first elastic layer.
상기 제1 신축성 소재는 상기 제2 신축성 소재 보다 점착성이 높은 것을 특징으로 하는 소프트 센서의 제조 방법. 18. The method according to any one of claims 14 to 17,
Wherein the first stretchable material has higher tackiness than the second stretchable material.
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