KR102215651B1

KR102215651B1 - Hand wearable device and manufacturing method of the same

Info

Publication number: KR102215651B1
Application number: KR1020200026039A
Authority: KR
Inventors: 배준범; 김수인; 박우근; 정다희; 오진혁
Original assignee: 주식회사 필더세임; 울산과학기술원
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-02-17
Also published as: KR20200029408A

Abstract

본 발명은 서로 마주보는 제1 신축성 층 및 제2 신축성 층을 포함하는 신축성 시트, 상기 제1 신축성 층 및 제2 신축성 층 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 하나 이상의 센서부, 상기 센서부로부터 연장되어 형성되며 상기 센서부와 전기적으로 연결되는 전선부, 상기 전선부의 일측에 상기 전선부와 일정 정도 이격되어 형성되는 전극 기판 및 상기 전선부와 상기 전극 기판 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 연결 전극을 포함하는 손 착용형 장치를 제공한다. The present invention relates to an elastic sheet including a first elastic layer and a second elastic layer facing each other, at least one sensor unit formed by printing a predetermined conductive liquid metal between the first elastic layer and the second elastic layer, and the sensor A wire part extending from the part and electrically connected to the sensor part, an electrode substrate formed to be spaced apart from the wire part by a certain degree on one side of the wire part, and a predetermined conductive liquid metal between the wire part and the electrode substrate It provides a hand-worn device including a connection electrode formed by printing.

Description

손 착용형 장치 및 이의 제조 방법 {Hand wearable device and manufacturing method of the same}Hand wearable device and manufacturing method of the same {Hand wearable device and manufacturing method of the same}

본 발명은 손 착용형 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hand wearable device 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.Recently, interest in a hand-worn device for interacting with a virtual object by being worn on a hand and transmitting a force generated by a virtual object in a virtual reality to a finger is on the rise.

따라서, 손의 움직임에 대해 분석이 선행되어야 하며, 착용이 간편하면서도 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.Therefore, analysis of the hand movement should be preceded, and a study that can measure the hand movement 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, the soft sensor is a sensor that has elasticity and flexibility by configuring an electrode formed of a conductive material in a material having elasticity and flexibility, and capable of measuring displacement or force. Recently, as application fields such as wearable equipment have been expanded, demand for a flexible and flexible soft sensor is increasing.

한국공개특허 10-2016-0136894Korean Patent Publication 10-2016-0136894

본 발명은 제조가 용이하며 성능이 향상된 손 착용형 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a hand wearable device and a method of manufacturing the same, which is easy to manufacture and has improved performance.

또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 제1 신축성 층을 형성하는 단계, 상기 제1 신축성 층 상에 소정의 전도성 액체 금속을 기 설정된 패턴으로 프린팅하여 센서부 및 전선부를 형성하는 단계, 상기 전선부의 일 측에 상기 전선부와 일정 정도 이격되도록 전극 기판을 배치하는 단계, 상기 제1 신축성 층 상에 소정의 전도성 액체 금속을 프린팅하여 상기 전극 기판과 상기 전선부를 연결하는 연결 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1 신축성 층 상에 제2 신축성 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 연결 전극을 형성하는 단계는, 상기 노즐이 제1 방향으로 일정 정도 이동하면서 상기 전선부의 일 단부로부터 상기 전도성 액체 금속을 프린팅하는 단계, 상기 노즐이 제2 방향으로 일정 정도 이동하면서, 상기 전도성 액체 금속을 제2 방향으로 세우는 단계, 상기 노즐이 상기 전극 기판 쪽으로 이동하여, 상기 노즐과 연결된 상기 전도성 액체 금속이 상기 전극 기판 상에 안착하면서 상기 전도성 액체 금속이 상기 전극 기판의 일 단부와 전기적으로 접촉하는 단계, 상기 전도성 액체 금속이 상기 노즐로부터 분리되는 단계를 포함하는 손 착용형 장치의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention includes the steps of forming a first elastic layer on a base substrate, forming a sensor unit and an electric wire unit by printing a predetermined conductive liquid metal on the first elastic layer in a preset pattern, and Arranging an electrode substrate so as to be spaced apart from the wire part on the side by a predetermined degree, forming a connection electrode connecting the electrode substrate and the wire part by printing a predetermined conductive liquid metal on the first elastic layer, and the first 1 comprising the step of forming a second stretchable layer on the stretchable layer, and the step of forming the connection electrode includes printing the conductive liquid metal from one end of the wire portion while the nozzle moves in a first direction Step, while the nozzle moves in a second direction to a certain extent, erecting the conductive liquid metal in a second direction, the nozzle moves toward the electrode substrate, and the conductive liquid metal connected to the nozzle is placed on the electrode substrate. It provides a method of manufacturing a hand-worn device comprising the step of electrically contacting the conductive liquid metal with one end of the electrode substrate while being seated, and separating the conductive liquid metal from the nozzle.

본 발명의 손 착용형 장치 및 이의 제조 방법에 의해 손 착용형 장치의 제조가 용이해지고 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. The hand wearable device of the present invention and the manufacturing method thereof facilitates manufacturing of the hand wearable device and improves 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 센서를 구비하는 손 착용형 장치의 제작 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 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 diagram showing a change in length of a signal line according to a change in a finger joint of the soft sensor of FIG. 1.
3 is a plan view showing a hand-worn device having a soft sensor of FIG. 1.
4 is a perspective view showing a state in which the hand wearable device of FIG. 3 is worn on a hand.
5 is a diagram illustrating a method of manufacturing a hand wearable device having a soft sensor of FIG. 1.
6 is a plan view showing a hand wearable device according to another embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a state in which the hand wearable device of FIG. 6 is worn on a 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.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

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. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

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 terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding constituent elements are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. To

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.In addition, in describing various embodiments of the present invention, each embodiment does not have to be independently interpreted or implemented, and technical ideas described in each embodiment may be interpreted or implemented in combination with other embodiments that are individually described. It should be understood as being.

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), 전선부(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the soft sensor 100 according to an embodiment of the present invention may include an elastic sheet 110, a sensor unit 120, and a wire unit 140.

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 an embodiment of the present invention can be used to measure the angle of a joint in virtual reality, coexistence reality, or rehabilitation, and in particular, it can be used as a means for inputting data to a virtual reality device by measuring the angle of a finger joint. 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. In detail, the stretchable sheet 110 includes a first stretchable layer 111 and a second stretchable layer 112. The first elastic layer 111 and the second elastic layer 112 are formed separately, and may have a structure stacked in a vertical direction. Here, the stretchable sheet 110 is shown to include two layers of the first stretchable layer 111 and the second stretchable layer 112, but the spirit of the present invention is not limited thereto, and if necessary, the stretchable sheet 110 may be formed of two or more layers of various materials. This will be described in more detail later.

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 elastic layer 111 is a layer formed by applying a first elastic material. The first elastic material may be a non-conductive material having elasticity and flexibility. Here, the first stretchable material is described as an example of using silicon, but the spirit of the present invention is not limited thereto. The first stretchable layer 111 may be formed by applying a first stretchable material on a base substrate (see 101 of FIG. 5A) by various methods such as spin coating, silicon coating, compression molding, or printing.

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 stretchable layer 112 is a layer formed by applying a second stretchable material. The second elastic material may be a non-conductive material having elasticity and flexibility. As the second stretchable material, a material having a smaller surface tension than the conductive liquid metal (see 121 in FIG. 5B) forming the sensor unit 120 may be used. In this embodiment, silicon is used as the second stretchable material, and the first stretchable material and the second stretchable material are described as the same material, but the spirit of the present invention is not limited thereto. Here, when the same silicon is used as the first elastic material and the second elastic material, the silicon may be formed as a monolithic sheet. However, the spirit of the present invention is not limited thereto, and any material having elasticity and flexibility while having a smaller surface tension than the conductive liquid metal 121 may be used as the second elastic material. Such a second stretchable layer 112 includes a second stretchable material on the first stretchable layer 111 (and the sensor unit 120 thereon), such as spin coating, silicon coating, compression molding, or printing. It can be formed by applying in various ways.

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 sensor unit 120 may be formed between the first elastic layer 111 and the second elastic layer 112. Here, the sensor unit 120 may be formed in a predetermined pattern using a conductive liquid metal (see 121 in FIG. 5B) on the first elastic layer 111. The sensor unit 120 may be formed using various methods such as 3D printing, nozzle printing, inkjet printing, and roll-to-roll printing.

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 sensor unit 120 may be formed of a predetermined conductive material, and may be formed of a liquid or solid conductive material that can be applied. For example, the sensor unit 120 It may be formed of a conductive liquid metal that maintains a liquid state at room temperature and has conductivity. Here, the conductive liquid metal is described as an example to use EGaIn (Eutetic Gallium-Indium).

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 called eutectic gallium indium complex. The EGaIn may contain 75.5 wt% of gallium (Ga) and 24.5 wt% of indium (In). The EGaIn melts at about 15.7° 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, so it has very high conductivity, low viscosity, and flows well, and has 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 its shape during 3D printing in a desired pattern. In addition, it is possible to print directly in a desired pattern by scanning through a syringe coupled to a CNC facility without a separate chemical treatment.

이와 같이 센서부(120)가 전도성 액체 금속으로 형성됨으로써 충분한 신축성을 가질 수 있다.In this way, since the sensor unit 120 is formed of a conductive liquid metal, it may have sufficient elasticity.

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 location of the soft sensor may be provided between the joint of each finger and the thumb and index finger among the surface of the hand wearable device, and the soft sensor provided between the thumb and the index finger detects the movement of the thumb's pronation and abduction. It could be for.

또한, 각 손가락의 관절 부위에 구비되는 소프트 센서는 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서가 함께 구비될 수 있다. In addition, the soft sensor provided at the joint of each finger may be provided with a sensor for measuring flexion and extension movement and a sensor for measuring movement of pronation 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 each finger may be separately provided with a sensor for measuring flexion and extension movements, and a sensor for measuring movements of pronation and abduction. At this time, the sensor for measuring the flexion and extension movement is formed to be elongated in the length direction of the fingers, and may serve as a sensor for measuring the flexion and extension of the fingers. On the other hand, the sensor for measuring the movement of the pronation and the abduction may be formed perpendicular to the longitudinal direction of the fingers or long in the inward and abduction directions of the fingers, and may serve as a sensor for measuring the pronation and abduction of the fingers. Here, the sensor that measures the flexion and extension movement and the sensor that measures the movement of the pronation and the abduction change the length, height, and width according to the movement of the fingers, so that the resistance changes, measure the change in resistance to move the finger. Can be measured. This will be described in more detail in FIGS. 2 and 3.

전선부(140)는 센서부(120)와 전기적으로 연결되며, 센서부(120)에서 전달되는 전기적 신호를 후술할 전극 기판(도 3의 240 참조)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 액체 금속을 프린팅하여 형성될 수 있다. The wire unit 140 is electrically connected to the sensor unit 120 and may serve to transmit an electrical signal transmitted from the sensor unit 120 to an electrode substrate (refer to 240 of FIG. 3) to be described later. The wire part 140 may be formed by printing a conductive liquid metal on the first elastic layer 111 or the base substrate (see 101 in FIG. 5A) using a 3D printer or the like.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서의 작동 원리에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the operating principle of the soft sensor according to an 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 sensor unit 120 according to a change in an angle of a finger joint of a soft sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 소프트 센서의 원리는 다음과 같다.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 both ends of the microchannel of the soft sensor is R (Resistance of conductive metal), the resistivity of the conductive material inside the channel is ρ (electrical resistivity [Ω*m]), the channel volume is V (channel volume [m ³ ]), and the channel Assuming that the cross-sectional area is A (channel area [m ² ]), the channel length is l (channel length [m]), and the strain is ε, the total number of microchannels is when the microchannels inside a material with high elasticity are filled with an incompressible material. The volume V is kept constant and is expressed by Equation 1 below.

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, and width of the channel may change, and resistance also changes.

여기서, 채널 길이 l은 하기 수학식 2로 표현되고, 채널 단면적 A는 수학식 3으로 표현된다. Here, the channel length l is expressed by Equation 2 below, and the channel cross-sectional area A is expressed by Equation 3.

한편, 전도성 금속의 저항은 하기 수학식 4로 표현된다.Meanwhile, the resistance of the conductive metal is expressed by Equation 4 below.

그리고, 현재의 저항(R)은 초기 저항(R₀)과 변형율 ε에 의해 하기의 수학식 5로 표현될 수 있다.In addition, the current resistance R may be expressed by Equation 5 below by the initial resistance R ₀ and the strain ε.

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, a change in the angle (Δθ) and a radius (r) of the joint in the finger joint and a change in the length of the channel (ΔL) are expressed by Equation 6 below.

상기 수학식 6을 이항하면 하기 수학식 7이 도출된다.By transposing Equation 6, Equation 7 below is derived.

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 (Δθ) of the finger joint can be calculated through the change in the length of the channel (ΔL).

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 may be used to measure the change in resistance of the soft sensor, and a change in resistance (ΔR) of the soft sensor may be calculated from the change in voltage (ΔV) measured by the amplifier output according to the properties 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.In this case, the strain (ε) may be calculated using the resistance change (ΔR) of the soft sensor measured according to Equation 5, and the change in the length of the channel (ΔL) may be calculated using this.

따라서, 본 실시예의 소프트 센서에 전압의 변화(ΔV)에 대한 센서를 구비하면 손가락 관절의 각도 변화(Δθ)를 구할 수 있는 것이다.Therefore, if the soft sensor of the present embodiment is provided with a sensor for a voltage change (ΔV), the angle change (Δθ) 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.For convenience of explanation, the finger joint has been described as an example, but it is natural that the soft sensor of the present embodiment can be applied 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. 3 is a plan view illustrating a hand wearable device having a soft sensor of FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which the hand wearable device of FIG. 3 is worn on a 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-worn device 200 may be a sheet of an elastic material in which a plurality of soft sensors 100 are formed to correspond to each joint of a finger. Here, the hand-worn device 200 may be formed in a shape corresponding to at least a part of a hand shape. In this embodiment, the hand wearable device 200 is described as an example as being formed in a shape of a hand and formed in a sheet shape to be attached to the back of a hand or a glove, but is not limited thereto, It will also be possible to be formed. The hand wearable device 200 may be formed in a circular or rectangular shape larger than a desired shape and then cut into a desired shape by laser cutting. That is, the rest of the stretchable sheet 110 except for a portion in which the plurality of sensor units 120 are formed may be cut and used in a shape suitable for a worn portion such as a finger. The plurality of sensor units 120 may be positioned at a joint portion of each finger so as to detect movement of the finger.

도 3 및 도 4의 손 착용형 장치(200)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The hand wearable device 200 of FIGS. 3 and 4 will be described in more detail as follows.

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-worn device 200 includes a thumb sensing unit 210, an index sensing unit 220, and a middle sensing unit 230. Meanwhile, although not shown in the drawings, the hand-worn device 200 may further include a ring finger sensing unit and a locking finger sensing unit.

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. In addition, the hand-worn device 200 includes a first internal/abduction measurement sensor 260 formed between the thumb sensing unit 210 and the index sensing unit 220, and the index sensing unit 220 and the middle sensing unit ( 230) and a second internal / abduction measurement sensor 270 formed between. Meanwhile, although not shown in the drawings, the hand-worn device 200 may further include a third internal/abduction measurement sensor (not shown) formed on the side of the index finger to measure the internal/abduction measurement of the index finger. Further, although not shown in the drawings, the hand-worn device 200 includes a fourth internal/abduction measurement sensor (not shown) formed between the middle finger sensing unit 230 and the ring finger sensing unit (not shown), and the ring finger sensing unit ( It may further include a fifth internal / abduction measurement sensor (not shown) formed between the lock sensing unit (not shown) and the lock sensor (not shown).

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 thumb sensing unit 210 may include a first thumb sensor 211, a second thumb sensor 212, and a third thumb sensor 213. The first thumb sensor 211 may measure bending and extension between a distal phalanx and a proximal phalanx of the thumb. The second thumb sensor 212 may measure bending and extension between the proximal phalanx and the metacarpals of the thumb. The third thumb sensor 213 may measure bending and extension between metacarpals and carpals of the thumb.

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 detection and sensing unit 220 may include a first detection unit sensor 221 and a second detection unit sensor 222. The first detection unit sensor 221 may measure bending and extension between a middle phalanx and a proximal phalanx of the index finger. The second index sensor 222 may measure bending and extension between a proximal phalanx and metacarpals of the index finger.

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 stop sensing unit 230 may include a first stop sensor 231 and a second stop sensor 232. The first middle finger sensor 231 may measure bending and extension between a middle phalanx and a proximal phalanx of the middle finger. The second middle finger sensor 232 may measure bending and extension between a proximal phalanx and metacarpals of the middle finger.

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. Meanwhile, the ring finger sensing unit (not shown) may include a first ring finger sensor and a second ring finger sensor, and the locking finger sensing unit (not shown) further includes a first locking unit sensor and a second locking unit sensor. I can.

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 internal/abduction measurement sensor 260 is formed between the thumb sensing unit 210 and the index finger sensing unit 220 to measure the pronation and abduction of the thumb.

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 internal/abduction measurement sensor 270 is formed between the detection sensing unit 220 and the middle sensing unit 230 to measure the inversion and abduction of the detection and middle fingers.

이 외에도 제3 내/외전 측정 센서(미도시)와 제4 내/외전 측정 센서(미도시)가 더 형성될 수 있다. In addition to this, a third internal/absorption measurement sensor (not shown) and a fourth internal/abduction measurement sensor (not shown) may be further formed.

여기서, 제1 엄지부 센서(211), 제2 엄지부 센서(212), 제3 엄지부 센서(213), 제1 검지부 센서(221), 제2 검지부 센서(222), 제1 중지부 센서(231), 제2 중지부 센서(232), 제1 내/외전 측정 센서(260), 제2 내/외전 측정 센서(270) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 센서부(120)일 수 있다. 또한, 각각의 센서들(211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270)에서 연장형성되는 전선부(290) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 전선부(140)일 수 있다.Here, the first thumb sensor 211, the second thumb sensor 212, the third thumb sensor 213, the first detection portion sensor 221, the second detection portion sensor 222, the first stop sensor ( 231), the second middle sensor 232, the first internal / abduction measurement sensor 260, and the second internal / abduction measurement sensor 270, respectively, may be the sensor unit 120 of the soft sensor 100 of FIG. have. In addition, each of the wire portions 290 extending from the respective sensors 211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270 is the wire portion 140 of the soft sensor 100 of FIG. 1 Can be

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.Here, the hand-worn device 200 according to an embodiment of the present invention integrates a plurality of channel patterns corresponding to each joint of several fingers of different lengths and shapes into one hand-worn device using CAD. Can be designed as That is, in the present invention, since channel patterns are designed using CAD, it is easy to design a plurality of channel patterns at once.

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.In this way, since the plurality of sensor units 120 can be formed at once using 3D printing or the like, it is easy to manufacture a sensor having a large area size. In addition, since a mold for forming a plurality of channel patterns is not required, manufacturing may be simple and cost may be reduced.

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. Meanwhile, in the drawings, a hand wearable device worn on three fingers of a thumb, an index finger, and a middle finger and a soft sensor disposed therein are shown, 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 disposed on the hand-worn device, or some soft sensors may be added or omitted from 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.The soft sensor according to the present invention is not limited in size, and the sensor has a very thin thickness and elasticity, so it is possible to form sensor units 120 of various numbers and shapes. It is easy to apply to joints such as shoulders, ankles, wrists, and fingers.

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 drawings, the hand-worn device 200 may further include a chip. The chip may be inserted into the elastic sheet 110 at a position corresponding to the wrist. Such a chip can be inserted by an insert printing method. Such a chip may include a flexible printed circuit board (FPCB), a motor driver, a microcontroller unit, a wireless communication unit, and the like.

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 drawings, the hand wearable device 200 may further include a finger wearing unit and a wrist wearing unit. The finger wearing part and the wrist wearing part may be manufactured separately from the elastic sheet 110 and then attached, or may be formed integrally with the elastic sheet 110.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(200)는 전극 기판(240) 및 연결 전극(250)을 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다. Here, the hand-worn device 200 according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further includes an electrode substrate 240 and a connection electrode 250.

종래의 손 착용형 장치의 경우, 채널의 단면이 드러나도록 소프트 센서의 표면 일부를 자른 후, 와이어를 직접 삽입하여 제조되었으며, 삽입된 전선이 빠지지 않도록 본드 및 신축성이 없는 필름으로 고정시키는 방식이 사용되었다. 그러나, 이와 같은 방식을 사용할 경우, 소프트 센서의 두께가 얇고, 재질이 부드러운 센서일수록 전극 삽입의 난이도가 높다는 문제점이 존재하였다, 더욱이 작업자가 직접 연결을 수행하여야 하므로 자동화가 불가능하며, 다수의 채널의 경우 긴 작업 시간이 소요된다는 문제점이 존재하였다. In the case of a conventional hand-worn device, a part of the surface of the soft sensor is cut to reveal the cross section of the channel, and then a wire is directly inserted into it, and a method of fixing the inserted wire with a film without bonding or elasticity is used. Became. However, in the case of using this method, there is a problem that the thickness of the soft sensor is thin, and the softer the material, the higher the difficulty of inserting the electrode. Moreover, automation is impossible because the operator must perform direct connection. In this case, there was a problem that a long working time was required.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치(200)는 전극 기판(240) 및 연결 전극(250)을 더 구비하도록 형성되어, 소프트 센서와 외부의 전자 기기를 용이하게 연결시키는 것을 일 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. In order to solve such a problem, the hand wearable device 200 according to an embodiment of the present invention is formed to further include an electrode substrate 240 and a connection electrode 250, so that a soft sensor and an external electronic device are provided. It is characterized in that it is easily connected. This will be described in more detail as follows.

전극 기판(240)은 손 착용형 장치(200) 상에 형성되어, 외부의 전자 기기(예를 들어, 커넥터 등)와 소프트 센서들을 연결해주는 역할을 수행할 수 있다. 여기서 전극 기판(240)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 등의 다양한 회로 기판일 수 있다. 그리고 이러한 전극 기판(240)은 커넥터(미도시) 등과 접촉 내지 결합할 수 있다. The electrode substrate 240 may be formed on the hand wearable device 200 and may serve to connect external electronic devices (eg, connectors) and soft sensors. Here, the electrode substrate 240 may be various circuit boards such as a flexible printed circuit board (FPCB). In addition, the electrode substrate 240 may contact or couple with a connector (not shown).

여기서, 전극 기판(240)은 인서트 프린트 방식에 의해 형성될 수 있다. 즉, 제1 신축성 층(111)이 형성된 이후, 그 위에 전극 기판(240)이 삽입되어 형성될 수 있다. 이때 전극 기판(240)은 대략 제1 신축성 층(111)위에서 손목의 움직임에 간섭을 받지 않으면서 센서들(211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270)의 위치를 침범하지 않는 영역에 위치할 수 있다. 또한, 전극 기판(240)은, 전선부(290)의 길이를 최소화하기 위해, 센서들(211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270)과 전극 기판(240) 사이의 거리를 최소화 할 수 있는 영역에 위치할 수 있다. 예를 들어 전극 기판(240)은 손목에 인접한 손등 부분에 형성될 수 있다. 내구성을 위하여 전극 기판(240)의 주변은 단단한 소재로 보강을 해주어야 할 수 있으며, 따라서 유연하게 움직이는 손목이 아닌, 손등 부분에 전극 기판을 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. Here, the electrode substrate 240 may be formed by an insert printing method. That is, after the first elastic layer 111 is formed, the electrode substrate 240 may be inserted thereon to be formed. At this time, the electrode substrate 240 substantially invades the position of the sensors 211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270 without being interfered with the movement of the wrist on the first elastic layer 111 It can be located in areas that do not. In addition, the electrode substrate 240 is between the sensors 211, 212, 213, 221, 222, 231, 232, 260, 270 and the electrode substrate 240 in order to minimize the length of the wire portion 290 It can be located in an area that can minimize the distance. For example, the electrode substrate 240 may be formed on the back of the hand adjacent to the wrist. For durability, the periphery of the electrode substrate 240 may need to be reinforced with a hard material, and therefore, it may be desirable to place the electrode substrate on the back of the hand rather than the wrist that moves flexibly.

연결 전극(250)은 소프트 센서(100)의 전선부(140)와 전극 기판(240)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서 연결 전극(250)은 소정의 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 도포 가능한 액체 혹은 고체 형태의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 연결 전극(250)은 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 connection electrode 250 may serve to connect the wire portion 140 of the soft sensor 100 and the electrode substrate 240. Here, the connection electrode 250 may be formed of a predetermined conductive material, and may be formed of a liquid or solid conductive material that can be applied. As an example, the connection electrode 250 may be formed of a conductive liquid metal having conductivity while maintaining a liquid state at room temperature. Here, the conductive liquid metal is described as an example to use EGaIn (Eutetic Gallium-Indium).

연결 전극(250)은 전도성 액체 금속을 이용하여 미리 설정된 패턴으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 연결 전극(250)은 EGaIn(Eutetic Gallium-Indium)과 같은 재료를 3D 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅 등 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. The connection electrode 250 may be formed in a preset pattern using a conductive liquid metal, and the connection electrode 250 uses a material such as EGaIn (Eutetic Gallium-Indium) for 3D printing, nozzle printing, inkjet printing, roll It can be formed using various methods such as two-roll printing.

이와 같은 본 발명에 의해서, 채널의 두께, 채널 사이즈, 채널의 수, 소프트 센서의 소재 등과 상관 없이 안정적으로 전극부를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 프린팅 장비를 이용하여 자동화가 가능하며, 따라서 작업 시간 단축이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 컴팩트(Compact)한 구조의 전극부를 형성 할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, there is an advantage of stably forming an electrode part regardless of the thickness of the channel, the size of the channel, the number of channels, and the material of the soft sensor. In addition, it is possible to automate using the printing equipment, and thus, it is possible to obtain the effect of reducing the working time. In addition, it is possible to obtain an effect that an electrode portion having a compact structure can be formed.

나아가, 이와 같은 본 발명에 의해서, 센서부, 전선부와 연결 전극을 동일한 소재로 만들 수 있게 되어, 프린터의 소재 교체 공정이 불필요하게 되어, 제조 공정이 더욱 간편해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전도성 페이스트 프린팅의 경우, 은과 같은 전도성 페이스트를 높은 온도에서 굳혀주는 가열 공정이 필요하나, 본 발명에 따르면 이와 같은 추가 공정이 불필요하게 되어, 제조 공정이 더욱 간편해지는 효과를 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, the sensor unit, the electric wire unit, and the connection electrode can be made of the same material, so that the material replacement process of the printer is unnecessary, and thus the manufacturing process can be further simplified. In addition, in the case of conductive paste printing, a heating process of hardening a conductive paste such as silver at a high temperature is required, but according to the present invention, such an additional process is unnecessary, and thus an effect of making the manufacturing process more simple can be obtained.

도 5는 도 1의 소프트 센서를 구비하는 손 착용형 장치의 제작 방법을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing a hand wearable device having a soft sensor of FIG. 1.

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. Referring to FIG. 5A, a first elastic material is applied on the base substrate 101. After applying the first elastic material, when a predetermined time elapses, the first elastic material is hardened to form the first elastic layer 111. Here, in FIG. 5A, the cross section of the first stretchable layer 111 is described as having a rectangular shape, but is not limited thereto and may be formed in various sizes and shapes.

여기서, 베이스 기재(101)로는 웨이퍼를 사용할 수 있다.Here, a wafer may be used as the base substrate 101.

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 elastic layer 111 is very thin and has good elasticity, it can be manufactured in various shapes and sizes, and can be cut to fit a desired shape and used.

다음으로, 도 5b를 참조하면, 제1 신축성 층(111) 위에 노즐(103)을 이용하여 전도성 액체 금속을 프린팅한다.Next, referring to FIG. 5B, a conductive liquid metal is printed on the first stretchable layer 111 by using the nozzle 103.

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.EGaIn, which is a conductive liquid metal, may be accommodated in the nozzle 103. The nozzle 103 is coupled to the CNC facility and can be controlled to be movable in the three-axis direction. The CNC facility may be a 3D printer, and further may include a three-axis controller, a scanning controller, a microscope, and the like.

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 nozzle 103 may print a conductive liquid metal while moving in a preset path under the control of a 3-axis controller. Paths in the three-axis direction may be respectively set according to the channel pattern.

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 may be designed as a microchannel pattern desired by the user using CAD. Since the channel pattern is designed using CAD, it is easy to design and modify in various shapes, sizes, and numbers. The shape, size, and number of channel patterns may be set according to the use and size 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 CAM, the G code is modified using the simulator, and then can be transferred to the 3-axis controller. Therefore, the channel pattern has the advantage of being easy to design and modify using CAD/CAM. In addition, there is an advantage in that there is no need to manufacture a separate mold for forming the 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 printing the conductive liquid metal with the nozzle 103, the shape, size, and characteristics of the sensor unit 120 may be adjusted through adjustment of process parameters. Here, the process variable may include an inner diameter of the nozzle 103, a scanning pressure of the nozzle 103, a distance between the nozzle 103 and the first elastic layer 111, and a feed rate of the nozzle 103. By appropriately combining these process variables, it is possible to adjust the shape, size, and characteristics of the soft sensor as desired. The process variables may be directly set by the user or may be set to optimal conditions by a preset program.

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 nozzle 103 is, the smaller the width and height of the cross section of the sensor unit 120 may be. In addition, the performance of the soft sensor may be changed according to the width and height of the cross-section of the sensor unit 120. The smaller the width and height, the greater the sensitivity of the soft sensor.

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 nozzle 103 is coupled to be detachable to the CNC facility, it may be replaceable. In addition, it is of course possible to replace only the needle of the nozzle 103.

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.As the pressure for scanning the conductive liquid metal from the nozzle 103 increases, the width and height of the cross-section of the sensor unit 120 increase. The pressure of the nozzle 103 is controlled by the nozzle controller.

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 nozzle 103 and the first elastic layer 111 is closer, the area in which the droplets of the conductive liquid metal formed on the ends of the needles of the nozzle 103 contact the first elastic layer 111 is different. That is, the closer the distance between the nozzle 103 and the first elastic layer 111 is, the larger the droplet size becomes, and thus the width of the cross section of the sensor unit 120 increases. The distance between the nozzle 103 and the first elastic layer 111 can be controlled by a 3-axis controller adjusting the height of the nozzle 103.

노즐(103)의 이송 속도가 빠를수록 센서부(120)의 단면의 높이가 작아진다. 노즐(103)의 이송 속도는 3축 제어기에 의해 제어된다.The higher the feed speed of the nozzle 103 is, the smaller the height of the cross section of the sensor unit 120 is. The feed speed of the nozzle 103 is controlled by a three-axis controller.

*이와 같이 제1 신축성 층(111) 위에 노즐(103)을 이용하여 전도성 액체 금속을 프린팅하여 도 5c에 도시된 바와 같이 센서부(120) 및 전선부(140)를 형성한다. * In this way, a conductive liquid metal is printed on the first elastic layer 111 using the nozzle 103 to form the sensor unit 120 and the wire unit 140 as shown in FIG. 5C.

다음으로, 도 5d를 참조하면, 전선부(140)의 일 측에 전극 기판(240)을 배치한다. 이때 전극 기판(240)의 적어도 일부는 제1 신축성 층(111) 위에 배치될 수 있으며, 본드 또는 접착성 테이프 등에 의해 그 위치가 고정될 수 있다. Next, referring to FIG. 5D, an electrode substrate 240 is disposed on one side of the electric wire 140. At this time, at least a portion of the electrode substrate 240 may be disposed on the first stretchable layer 111 and its position may be fixed by a bond or an adhesive tape.

다음으로, 도 5e를 참조하면, 전선부(140)와 전극 기판(240)을 연결하는 연결 전극(250)을 프린팅한다. 연결 전극(250)은 신축성 시트(110)의 내부 또는 그 일 측에 구비되어, 전선부(140)와 전극 기판(240)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. Next, referring to FIG. 5E, a connection electrode 250 connecting the wire portion 140 and the electrode substrate 240 is printed. The connection electrode 250 may be provided inside or at one side of the stretchable sheet 110, and may serve to connect the electric wire 140 and the electrode substrate 240.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 착용형 장치의 제조 방법은, 높은 구조 안정성을 가지는 EGaIn과 같은 전도성 액체 금속의 성질을 이용하여 3차원 기둥을 세우고 이를 전극 기판(240) 위로 넘어뜨려 연결 전극(250)을 형성하는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, EGaIn과 같은 전도성 액체 금속을 프린팅할 때는, 표면에 아주 얇은 산화막이 형성된다. 즉, 내부는 액체지만 외부에는 얇은 막이 생겨서, 내부의 액체의 모양을 어느 정도까지는 변형시킬 수 있다. 따라서, 이와 같은 외부 산화막 때문에 전도성 액체 금속을 높게 위로 들어올리는 공정이 가능하다. 또한, 이를 절단할 때에도, 얇은 막을 터뜨리듯 절단해주어야 한다. 그리고, 전도성 액체 금속이 절단되고 나서 산화막이 터지고 내부의 액체가 드러나면 바로 다시 산화막이 형성되는 것이다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. Here, in the manufacturing method of the hand-worn device according to an embodiment of the present invention, a three-dimensional column is erected using the property of a conductive liquid metal such as EGaIn having high structural stability, and the column is tumbled onto the electrode substrate 240 to be connected It is characterized in that the electrode 250 is formed. Specifically, when printing a conductive liquid metal such as EGaIn, a very thin oxide film is formed on the surface. In other words, a liquid inside is formed, but a thin film is formed on the outside, and the shape of the liquid inside can be changed to some extent. Therefore, a process of lifting the conductive liquid metal high up is possible because of such an external oxide film. Also, when cutting this, it must be cut as if breaking a thin film. In addition, after the conductive liquid metal is cut, the oxide film is exploded and the liquid inside is exposed, the oxide film is formed again. This will be described in more detail as follows.

먼저, 도 5e와 같이, 전선부(140)의 일 단부로부터 노즐(103)이 제1 방향(A 방향)으로 일정 정도 이동하면서 전도성 액체 금속을 프린팅한다. 이에 따라 연결 전극(250)의 일부가 형성되어 전선부(140)의 일 단부를 덮게 된다. First, as shown in FIG. 5E, the nozzle 103 moves from one end of the electric wire 140 in the first direction (direction A) to a certain degree to print the conductive liquid metal. Accordingly, a part of the connection electrode 250 is formed to cover one end of the electric wire 140.

이와 같이, 노즐(103)이 전극 기판(240) 근처까지 이동하면서 전도성 액체 금속을 프린팅한 상태에서, 도 5f와 같이, 노즐(103)이 제2 방향(B 방향), 즉 도면에서 보았을 때 수직으로 이동하면서, 전도성 액체 금속을 수직 방향으로 세운다. 상세히, EGaIn과 같은 전도성 액체 금속은 높은 점성 및 구조 안정성을 가지며, 따라서 일정 높이까지는 수직 방향으로 세워질 수 있다. 이와 같은 성질을 이용하여, 노즐(103)을 수직 방향으로 이동하면서 전도성 액체 금속의 분사를 계속하여, 전도성 액체 금속으로 이루어진 연결 전극(250)이 수직 방향으로 세워지도록 한다. 이때 연결 전극(250)은, 넘어졌을 때 전극 기판(240)의 일 단부를 덮을 수 있기에 충분한 높이까지 수직으로 세워질 수 있다. In this way, while the nozzle 103 moves to the vicinity of the electrode substrate 240 and prints the conductive liquid metal, as shown in FIG. 5F, the nozzle 103 is in the second direction (B direction), that is, vertically viewed in the drawing. Moving to, the conductive liquid metal is erected in a vertical direction. In detail, a conductive liquid metal such as EGaIn has high viscosity and structural stability, and thus can be erected in a vertical direction up to a certain height. Using this property, the nozzle 103 is moved in a vertical direction and spraying of the conductive liquid metal is continued, so that the connection electrode 250 made of the conductive liquid metal is erected in the vertical direction. In this case, the connection electrode 250 may be vertically erected to a height sufficient to cover one end of the electrode substrate 240 when it falls.

이와 같이 연결 전극(250)이 충분한 높이로 세워지게 되면, 도 5g와 같이, 노즐(103)은 C 방향으로 이동하게 되고, 노즐(103)과 연결된 연결 전극(250)의 끝 부분이 전극 기판(240) 상부의 접속 부위에 안착하게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 연결 전극(250)은 전극 기판(240)의 일 단부를 덮을 수 있을 정도의 높이로 형성되어, 연결 전극(250)이 완전히 넘어졌을 때, 연결 전극(250)이 전극 기판(240)의 일 단부를 덮게 된다. 다음으로, 진공압을 이용하여 노즐(103)과 연결된 연결 전극(250)의 끝부분을 절단하게 되면, 결과적으로 도 5h에 도시된 바와 같이 연결 전극(250)은, 그 일 단부는 전선부(140)의 일 단부를 덮도록 형성되고, 타 단부는 전극 기판(240)의 일 단부를 덮도록 형성되어, 전선부(140)와 전극 기판(240)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하게 되는 것이다. When the connection electrode 250 is erected to a sufficient height as described above, the nozzle 103 moves in the C direction, and the end of the connection electrode 250 connected to the nozzle 103 is an electrode substrate ( 240) It is settled on the upper connection part. That is, as described above, the connection electrode 250 is formed to be high enough to cover one end of the electrode substrate 240, so that when the connection electrode 250 completely falls, the connection electrode 250 is One end of the 240 is covered. Next, when the end of the connection electrode 250 connected to the nozzle 103 is cut using a vacuum pressure, as a result, as shown in FIG. 5H, the connection electrode 250 has one end of the wire part ( 140) is formed to cover one end of the electrode substrate 240, and the other end is formed to cover one end of the electrode substrate 240, and serves to electrically connect the wire portion 140 and the electrode substrate 240 .

다음으로, 도 5i를 참조하면, 센서부(120), 전선부(140), 연결 전극(250) 등이 형성된 제1 신축성 층(111) 위에 제2 신축성 소재를 도포하여 제2 신축성 층(112)을 형성한다. 그리고 제2 신축성 층(112)이 굳으면, 레이저 커팅, 재단기, 칼금형 등의 방법을 이용해 손이나 장갑 형상 등 사용자가 원하는 형상으로 재단할 수 있다. 마지막으로, 베이스 기재(101)로부터 이를 떼어내어 소프트 센서 및 이를 구비하는 손 착용형 장치를 완성할 수 있다.Next, referring to FIG. 5I, a second elastic material is applied on the first elastic layer 111 on which the sensor unit 120, the wire unit 140, and the connection electrode 250 is formed, and the second elastic layer 112 is formed. ) To form. And when the second elastic layer 112 is hardened, it can be cut into a shape desired by the user, such as a hand or glove shape, using a method such as laser cutting, a cutting machine, or a knife mold. Finally, it is possible to complete the soft sensor and a hand-worn device having the same by removing it from the base substrate 101.

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.In the soft sensor manufactured in this way, since the sensor unit 120 maintains a liquid state between the first elastic layer 111 and the second elastic layer 112, the elasticity of the sensor unit 120 can be maintained. have.

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 manufactured to have a thinner thickness compared to the case of manufacturing using a mold, and the channel pattern can be easily designed and changed using CAD/CAM.

이와 같은 본 발명에 의해서, 프린팅 장비를 이용하여 전선부(140)와 전극 기판(240)를 연결하는 공정의 자동화가 가능해지며, 따라서 작업 시간 단축되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 이와 같은 본 발명에 의해서, 센서부와 연결 전극을 동일한 소재로 만들 수 있게 되어, 프린터의 소재 교체 공정이 불필요하게 되어, 제조 공정이 더욱 간편해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전도성 페이스트 프린팅의 경우, 은과 같은 전도성 페이스트를 높은 온도에서 굳혀주는 가열 공정이 필요하나, 본 발명에 따르면 이와 같은 추가 공정이 불필요하게 되어, 제조 공정이 더욱 간편해지는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to automate the process of connecting the wire portion 140 and the electrode substrate 240 using a printing device, and thus, an effect of shortening the working time can be obtained. Further, according to the present invention, the sensor unit and the connection electrode can be made of the same material, so that the material replacement process of the printer is unnecessary, and the manufacturing process can be further simplified. In addition, in the case of conductive paste printing, a heating process of hardening a conductive paste such as silver at a high temperature is required, but according to the present invention, such an additional process is unnecessary, and thus an effect of making the manufacturing process more simple can be obtained.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 손 착용형 장치를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6의 손 착용형 장치를 손에 착용한 모습을 나타내는 사시도이다. 6 is a plan view showing a hand wearable device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the hand wearable device of FIG. 6 is worn on a hand.

도 6 및 도 7을 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. 6 and 7, the hand-worn device 400 includes a thumb sensing unit 410, an index sensing unit 420, and a middle sensing unit 430. Meanwhile, although not shown in the drawings, the hand wearable device 400 may further include a ring finger sensing unit and a locking finger sensing unit.

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.In addition, the hand-worn device 400 includes a first internal/abduction measurement sensor 460 formed between the thumb sensing unit 410 and the index sensing unit 420, and the index sensing unit 420 and the middle sensing unit ( It includes a second internal / abduction measurement sensor 470 formed between the 430. In addition, the hand wearable device 400 includes a third internal/absorption measuring sensor 480 formed on one side of the index finger sensing unit 420 to measure the internal/extraversion of the index finger.

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. On the other hand, although not shown in the drawing, the hand-worn device 400 includes a fourth internal/abduction measurement sensor (not shown) formed between the middle finger sensing unit 430 and the ring finger sensing unit (not shown), and the ring finger sensing unit ( It may further include a fifth internal / abduction measurement sensor (not shown) formed between the lock sensing unit (not shown) and the lock sensor (not shown).

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 thumb sensing unit 410 may include a first thumb sensor 411, a second thumb sensor 412, and a third thumb sensor 413. The first thumb sensor 411 may measure bending and extension between a distal phalanx and a proximal phalanx of the thumb. The second thumb sensor 412 may measure bending and extension between the proximal phalanx and metacarpals of the thumb. The third thumb sensor 413 may measure bending and extension between metacarpals and carpals of the thumb.

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 detection and sensing unit 420 may include a first detection unit sensor 421 and a second detection unit sensor 422. The first detection part sensor 421 may measure bending and extension between a middle phalanx and a proximal phalanx of the index finger. The second detection unit sensor 422 may measure bending and extension between a proximal phalanx and metacarpals of the index finger.

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 stop sensing unit 430 may include a first stop sensor 431 and a second stop sensor 432. The first middle finger sensor 431 may measure bending and extension between a middle phalanx and a proximal phalanx of the middle finger. The second middle finger sensor 432 may measure bending and extension between a proximal phalanx and metacarpals of the middle finger.

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 internal/abduction measurement sensor 460 is formed between the thumb sensing unit 410 and the index finger sensing unit 420 to measure the pronation and abduction of the thumb.

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 internal/abduction measurement sensor 470 may be formed between the detection sensing unit 420 and the middle sensing unit 430 to measure the pronation and abduction of the middle finger.

제3 내/외전 측정 센서(480)는 검지 센싱부(420)의 일 측에 형성되어 검지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The third internal/abduction measurement sensor 480 may be formed on one side of the detection sensing unit 420 to measure the inversion and abduction of the index finger.

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. Here, the hand wearable device 400 according to an embodiment of the present invention, in order to separate the internal / abduction measurement sensor signal from the bending / extension measurement sensor signal, a third internal / abduction measurement sensor ( 480) is additionally provided. That is, in the case of the embodiment shown in FIG. 3, since the inner/abduction of the index finger and the middle finger cannot be independently measured, in this embodiment, a third inner/abduction measurement sensor 480 is additionally provided on one side of the index finger. Thus, it was possible to independently measure the internal/abduction of the index and middle fingers.

여기서, 제1 엄지부 센서(411), 제2 엄지부 센서(412), 제3 엄지부 센서(413), 제1 검지부 센서(421), 제2 검지부 센서(422), 제1 중지부 센서(431), 제2 중지부 센서(432), 제1 내/외전 측정 센서(460), 제2 내/외전 측정 센서(470), 제3 내/외전 측정 센서(480) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 센서부(120)일 수 있다. 또한, 각각의 센서들(411, 412, 413, 421, 422, 431, 432, 460, 470, 480)에서 연장형성되는 전선부(490) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 전선부(140)일 수 있다.Here, the first thumb sensor 411, the second thumb sensor 412, the third thumb sensor 413, the first detection sensor 421, the second detection sensor 422, the first stop sensor ( 431), the second middle portion sensor 432, the first internal / abduction measuring sensor 460, the second internal / abduction measuring sensor 470, the third internal / abduction measuring sensor 480, respectively, is a soft sensor of FIG. It may be the sensor unit 120 of (100). In addition, each of the wire portions 490 extending from the respective sensors 411, 412, 413, 421, 422, 431, 432, 460, 470, 480 is a wire portion of the soft sensor 100 of FIG. 140).

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 implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections that can be replaced or additionally Connections, or circuit connections, may be represented. In addition, if there is no specific mention such as "essential", "important", etc., it may not be an essential component for the 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.In the specification of the present invention (especially in the claims), the use of the term "above" and a similar reference term may correspond to both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the present invention, the invention to which an individual value falling within the range is applied (unless otherwise stated), and each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention. Same as Finally, if there is no explicit order or contrary to the steps constituting the method according to the present invention, the steps may be performed in a suitable order. The present invention is not necessarily limited according to the order of description of the steps. The use of all examples or illustrative terms (for example, etc.) in the present invention is merely for describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited by the above examples or illustrative terms unless limited by the claims. It does not become. In addition, those skilled in the art can recognize that various modifications, combinations, and changes may be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.

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 embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may continue to store a program executable by a computer, or may be stored for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in a form in which a single piece of hardware or several pieces of hardware are combined, but is not limited to a medium directly connected to a computer system, and may be distributed on a network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magnetic-optical media such as floptical disks, and And a ROM, RAM, flash memory, and the like, and may be configured to store program instructions. In addition, examples of other media include an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various software, and a recording medium or storage medium managed by a server.

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.In the above, the present invention has been described by specific matters such as specific elements and limited embodiments and drawings, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the invention belongs can make various modifications and changes from these descriptions.

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 is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims to be described later as well as the claims to be described later are the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to.

100: 소프트 센서
110: 신축성 시트
120: 센서부
140: 전선부100: soft sensor
110: elastic sheet
120: sensor unit
140: electric wire part

Claims

서로 마주보는 제1 신축성 층 및 제2 신축성 층을 포함하는 신축성 시트;
상기 제1 신축성 층 및 제2 신축성 층 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 하나 이상의 센서부;
상기 센서부로부터 연장되어 형성되며 상기 센서부와 전기적으로 연결되는 전선부;
상기 전선부의 일측에 상기 전선부와 일정 정도 이격되어 형성되는 전극 기판; 및
상기 전선부와 상기 전극 기판 사이에 소정의 전도성 액체 금속이 프린팅되어 형성되는 연결 전극;을 포함하고,
상기 연결 전극은,
상기 전선부의 일 단부에서 상기 전도성 액체 금속을 일 방향으로 세워서 기둥을 형성한 후, 이를 상기 전극 기판 방향으로 넘어뜨려서 형성되는 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. An elastic sheet including a first elastic layer and a second elastic layer facing each other;
One or more sensor units formed by printing a predetermined conductive liquid metal between the first elastic layer and the second elastic layer;
A wire part extending from the sensor part and electrically connected to the sensor part;
An electrode substrate formed at one side of the wire part to be spaced apart from the wire part by a predetermined degree; And
Including; a connection electrode formed by printing a predetermined conductive liquid metal between the wire portion and the electrode substrate,
The connection electrode,
A hand-worn device, characterized in that after forming a pillar by erecting the conductive liquid metal in one direction at one end of the electric wire part, it is formed by falling in the direction of the electrode substrate.

제 1 항에 있어서,
상기 연결 전극은 상기 전선부와 상기 전극 기판을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
The connection electrode electrically connects the wire part and the electrode substrate.

제 1 항에 있어서,
상기 연결 전극은 상기 전선부의 일 단부와 상기 전극 기판의 일 단부를 각각 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
The connection electrode is a hand wearable device, characterized in that formed to cover one end of the wire portion and one end of the electrode substrate, respectively.

제 1 항에 있어서,
상기 전도성 액체 금속은 공정 갈륨-인듐 합금(Eutectic Gallium-Indium Alloy, EGaIn)인 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
The conductive liquid metal is a hand wearable device, characterized in that the eutectic Gallium-Indium Alloy (EGaIn).

제 1 항에 있어서,
상기 센서부를 형성하는 소정의 전도성 액체 금속과 상기 연결 전극을 형성하는 소정의 전도성 액체 금속은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
A hand wearable device, characterized in that a predetermined conductive liquid metal forming the sensor unit and a predetermined conductive liquid metal forming the connection electrode are the same.

제 1 항에 있어서,
상기 전극 기판의 적어도 일부는 상기 신축성 시트의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
Hand wearable device, characterized in that at least a portion of the electrode substrate is exposed to the outside of the stretchable sheet.

제 1 항에 있어서,
상기 센서부는 복수 개가 형성될 수 있으며,
상기 복수 개의 센서부 각각과, 이에 접촉하는 신축성 시트가 결합하여 소프트 센서를 형성하는 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 1,
A plurality of the sensor units may be formed,
Each of the plurality of sensor units and the elastic sheet in contact therewith are combined to form a soft sensor.

제 7 항에 있어서,
상기 손 착용형 장치는 사용자의 손 모양의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성되며,
상기 하나 이상의 소프트 센서는 손의 관절들 중 적어도 일부와 대응되는 위치에 형성되는 손 착용형 장치.The method of claim 7,
The hand-worn device is formed in a shape corresponding to at least a part of the user's hand shape,
The at least one soft sensor is formed in a position corresponding to at least some of the joints of the hand.

제 7 항에 있어서,
상기 소프트 센서는,
손가락의 관절 부위에 형성되어, 해당 손가락의 굽힘 및 신전을 측정하는 센서 또는
서로 이웃한 손가락 사이에 형성되어, 양 손가락 중 적어도 일부의 내전 및 외전을 측정하는 내/외전 측정 센서인 것을 특징으로 하는 손 착용형 장치. The method of claim 7,
The soft sensor,
A sensor that is formed in the joint of the finger and measures the bending and extension of the finger or
A hand wearable device, characterized in that it is formed between adjacent fingers and is an internal/abduction measurement sensor that measures inversion and abduction of at least some of both fingers.

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