KR20210111225A - Stereo tactile sense supply device - Google Patents

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KR20210111225A
KR20210111225A KR1020210116627A KR20210116627A KR20210111225A KR 20210111225 A KR20210111225 A KR 20210111225A KR 1020210116627 A KR1020210116627 A KR 1020210116627A KR 20210116627 A KR20210116627 A KR 20210116627A KR 20210111225 A KR20210111225 A KR 20210111225A
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KR
South Korea
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tactile
actuator
actuators
tactile sense
present
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Application number
KR1020210116627A
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Korean (ko)
Inventor
김형준
이인범
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주식회사 씨케이머티리얼즈랩
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    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
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    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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Abstract

The present invention relates to a stereo tactile supply device. According to the present invention, the stereo tactile supply device includes: a plurality of actuators which are disposed to be spaced apart from each other; a connection unit in which a plurality of actuators are installed, and which includes at least three or more tactile areas; and a control unit which applies an operation signal to the actuator. The control unit controls an actuator to apply a first signal operative to stimulate a first tactile cell above a threshold, and a second signal operative to stimulate a second tactile cell above a threshold. The connection unit is characterized in that the present invention provides a synthetic tactile from the plurality of actuators. Accordingly, the plurality of actuators may be driven to provide a more three-dimensional sense of touch to a user.

Description

스테레오 촉각 제공 장치 {STEREO TACTILE SENSE SUPPLY DEVICE}Stereo tactile device {STEREO TACTILE SENSE SUPPLY DEVICE}

본 발명은 스테레오 촉각 제공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저주파 대역부터 고주파 대역까지 주파수 변화를 주면서 각 수용기들을 자극시켜 다양한 촉각 및 입체감 있는 촉각을 제공할 수 있는 스테레오 촉각 제공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo tactile providing apparatus. More particularly, it relates to a stereo tactile sensation providing apparatus capable of providing various tactile sensations and three-dimensional tactile sensations by stimulating each receptor while giving a frequency change from a low frequency band to a high frequency band.

인간의 피부에는 메르켈 세포 (Merkel cell), 마이스너 소체(Meissner corpuscle), 루피니 소체(Ruffini corpuscle), 파치니 소체(Pacinian corpuscle)라 불리는 대표적인 4개의 피부 기계수용기(mechanoreceptor)들이 있다.In human skin, there are four representative skin mechanoreceptors called Merkel cells, Meissner corpuscle, Ruffini corpuscle, and Pacinian corpuscle.

메르켈 세포는 0~3Hz 주파수 대역에서 동작하면서, 가벼운 터치 및 정적 자극에 대해서 지속적으로 반응하여 사람으로 하여금 인지하도록 해주는 역할을 한다. 마이스너 소체는 3~40Hz 주파수 대역에서 동작하면서, 피부의 떨림 등의 피부의 동적인 변형에 주로 반응한다. 루피니 소체는 15~400Hz 주파수 대역에서 동작하면서, 피부가 늘어나는 피부의 밀림 또는 당김에 반응한다. 마지막으로, 파치니 소체는 10~500Hz 주파수 대역에서 동작하면서, 피부에 느껴지는 진동자극에 대해서 빠르게 반응한다.Merkel cells operate in the 0~3Hz frequency band and continuously respond to light touches and static stimuli so that humans can perceive them. The Meissner corpuscle responds mainly to the dynamic deformation of the skin, such as skin tremors, while operating in the frequency band of 3 to 40 Hz. The Luffy corpuscle responds to the pushing or pulling of the skin as it stretches while operating in the frequency band of 15 to 400 Hz. Finally, the Pacini corpuscle responds rapidly to vibrational stimulation felt on the skin while operating in the frequency band of 10 to 500 Hz.

메르켈 세포와 루피니 소체는 Slow Adapting receptor (SA)로서, 피부에 변형이 일어나고 있으면 그에 대해서 지속적으로 반응하고, 마이스너와 파치니 소체는 Rapid Adapting receptor(RA)로서, 피부에 자극이 가해지는 처음과 끝의 일시적인 피부 변형에 대해서 반응한다.Merkel cells and Lupini corpuscles are Slow Adapting receptors (SA), which continuously respond to changes in the skin, while Meissner and Pacini bodies are Rapid Adapting receptors (RA). It responds to temporary skin deformation of the tip.

도 1을 참조하면, 사람이 물체를 손 끝으로 집어서 들어올리는 과정에서 각 수용기의 반응을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1 , it is possible to check the response of each receptor while a person picks up an object with his fingertips and lifts it up.

여기서, SA1 & SA2는 물체를 들기 위해 손가락이 구부러질 때, 피부의 당김부터 들고 있는 동안에 지속적으로 반응하고, RA1 & RA2는 물체에 처음 접촉할 때와 들어올리고 내릴 때, 놓을 때, 즉 시작과 끝에서만 반응하는 것을 확인할 수 있다.Here, SA1 & SA2 respond continuously when the finger is bent to lift an object, from pulling on the skin to while holding, and RA1 & RA2 are the first contact with an object, and when lifting and lowering, when releasing, i.e., starting and You can see the reaction only at the end.

도 2를 참조하면, 각 피부 기계수용기의 주파수 대역에 따른 인지 가능한 자극 역치를 확인할 수 있다. 여기서, 저주파 대역(0~20Hz)이 고주파 대역(150~250Hz)에 비해 더 큰 자극을 필요로 하고, 가장 낮은 역치를 가지는 주파수 대역은 200~300Hz 부근이라는 점을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a recognizable stimulation threshold according to the frequency band of each skin mechanoreceptor can be confirmed. Here, it can be seen that the low frequency band (0 to 20 Hz) requires greater stimulation than the high frequency band (150 to 250 Hz), and the frequency band having the lowest threshold is around 200 to 300 Hz.

따라서, 인간의 피부 감각 수용기를 개별적 및 선택적으로 자극시킴으로써 다양한 촉감을 제공할 수 있는 햅틱 액추에이터의 필요성이 증대되고 있는 추세이다.Accordingly, the need for a haptic actuator capable of providing various tactile sensations by individually and selectively stimulating human skin sensory receptors is increasing.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background art is possessed or acquired by the inventor in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수의 액추에이터가 다양한 주파수 대역으로 구동하여 인간의 피부 감각 수용기를 개별적 및 선택적으로 자극시킴으로써 다양한 촉감을 제공할 수 있는 스테레오 촉각 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and a plurality of actuators are driven in various frequency bands to individually and selectively stimulate human skin sensory receptors to provide various tactile sensations. An object of the present invention is to provide a stereo tactile providing device.

또한, 본 발명은 복수의 액추에이터가 구동하여 사용자에게 보다 입체적인 촉각을 제공할 수 있는 스테레오 촉각 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a stereo tactile sense providing apparatus capable of providing a more three-dimensional tactile sense to a user by driving a plurality of actuators.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 상기의 목적은, 상호 이격되도록 배치되는 복수의 액추에이터; 복수의 액추에이터가 설치되고, 적어도 3 이상의 촉각 영역을 포함하는 연결부; 및 액추에이터에 동작 신호를 인가하는 제어부;를 포함하고, 제어부는 액추에이터가 제1 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 동작하는 제1 신호, 제2 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 동작하는 제2 신호를 인가하며, 연결부는 복수의 액추에이터로부터 합성 촉각을 제공하는, 스테레오 촉각 제공 장치에 의해 달성된다.The above object of the present invention, a plurality of actuators arranged to be spaced apart from each other; a connection part provided with a plurality of actuators and including at least three or more tactile regions; and a control unit for applying an operation signal to the actuator, wherein the control unit receives a first signal for the actuator to stimulate the first tactile cells above a threshold value, and a second signal for stimulating the second tactile cells to exceed a threshold value. and the connection is achieved by a stereo haptic providing device, which provides a synthetic tactile sense from a plurality of actuators.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 복수의 액추에이터의 전압, 주파수, 파형 중 적어도 어느 하나를 제어하는 동작 신호를 인가할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the controller may apply an operation signal for controlling at least one of voltages, frequencies, and waveforms of the plurality of actuators.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 조절부에 연결되어 제어 신호를 입력받음에 따라, 액추에이터에 동작 신호를 인가하고, 제어 신호는 적어도 두가지 종류의 촉각의 발생 세기를 조합한 신호일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the control unit is connected to the control unit and receives a control signal, so as to apply an operation signal to the actuator, the control signal may be a signal combining the intensity of occurrence of at least two types of tactile senses. have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조절부는 앱(app)이거나, 스크롤, 버튼, 이퀄라이저 중 어느 하나를 포함하는 조절 기구이며, 앱 또는 조절 기구에서 촉각 종류, 촉각 세기, 촉각 영역 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the control unit is an app or an adjustment mechanism including any one of a scroll, a button, and an equalizer, and at least any one of a tactile type, a tactile intensity, and a tactile area in the app or the adjustment mechanism. You can control one.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조절부는 연결부의 특정 촉각 영역에서의 촉각을 제어하되, 연결부의 특정 촉각 영역에서의 촉각은 부드러움, 거침, 가벼움, 묵직함, 뭉툭함, 날카로움 중 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the adjusting unit controls the tactile sense in a specific tactile region of the connection part, and the tactile sensation in the specific tactile region of the connection part is at least one of softness, roughness, lightness, heaviness, bluntness, and sharpness. can be

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 촉각 세포는 Slow Adapting receptor(SA)로서 메르켈 세포(Merkel cell)와 루피니 소체(Ruffini corpuscle)를 포함하고, 제2 촉각 세포는 Rapid Adapting recpetor(RA)로서 마이스너 소체(Meissner corpuscle)와 파치니 소체(Pacinian corpuscle)를 포함할 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the first tactile cell includes a Merkel cell and a Ruffini corpuscle as a Slow Adapting receptor (SA), and the second tactile cell is a Rapid Adapting recpetor ( RA) may include Meissner corpuscle and Pacinian corpuscle.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 촉각 세포는 0Hz(0초과) 내지 20Hz의 저주파 대역에서 자극되는 메르켈 세포(Merkel cell)와 마이스너 소체(Meissner corpuscle)를 포함하고, 제2 촉각 세포는 150Hz 내지 250H의 고주파 대역에서 자극되는 루피니 소체(Ruffini corpuscle), 파치니 소체(Pacinian corpuscle)를 포함할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the first tactile cell includes a Merkel cell and a Meissner corpuscle stimulated in a low frequency band of 0 Hz (greater than 0) to 20 Hz, and the second tactile cell may include a Ruffini corpuscle and a Pacinian corpuscle stimulated in a high frequency band of 150Hz to 250H.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부는 진동, 부드러움, 뭉툭함, 톡톡침, 거침, 날카로움 중 적어도 두가지를 포함하는 촉각을 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the connection part may provide a tactile sense including at least two of vibration, softness, bluntness, pounding, roughness, and sharpness.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부 상에 고정 가이드가 설치되고, 액추에이터가 고정 가이드에 지지되어 연결부 상에 고정될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the fixing guide is installed on the connection part, the actuator may be supported by the fixing guide and fixed on the connection part.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부 상에 삽입홈이 형성되고, 액추에이터가 삽입홈 내에 안착고정될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an insertion groove is formed on the connection part, and the actuator may be seated and fixed in the insertion groove.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부를 관통하는 관통홀이 형성되고, 액추에이터가 관통홀 내에 끼워질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a through hole passing through the connection portion is formed, and the actuator may be fitted in the through hole.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통홀이 형성된 복수의 연결부를 포함하고, 액추에이터가 복수의 연결부의 관통홀 내에 끼워질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it may include a plurality of connection parts having through-holes formed therein, and the actuator may be fitted into the through-holes of the plurality of connection parts.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 연결부 중 적어도 두개의 연결부는 상이한 재질로 구성될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, at least two connecting portions among the plurality of connecting portions may be made of different materials.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부는 복수개의 단위 연결체로 분리되고, 적어도 두개의 단위 연결체에 액추에이터가 설치될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the connecting portion may be separated into a plurality of unit connecting bodies, and actuators may be installed in at least two unit connecting bodies.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 단위 연결체는 나머지 단위 연결체와 상이한 재질로 구성될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, at least one unit connector may be made of a material different from that of the other unit connectors.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부는 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 나무 중 어느 하나의 재질일 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the connection part may be made of any one of plastic, metal, glass, rubber, and wood.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액추에이터는 노브(knob), 접착부 중 어느 하나를 포함하는 접속 수단을 개재하여 연결부에 설치될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the actuator may be installed in the connection part via a connection means including any one of a knob (knob) and an adhesive part.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부의 적어도 일부가 대상물에 연결되어, 대상물을 통해 사용자에게 촉각을 제공할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, at least a part of the connection part may be connected to the object to provide a tactile sense to the user through the object.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부는 탄성부를 개재하여 대상물에 연결될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the connection part may be connected to the object through the elastic part.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 액추에이터는 제1 방향 및 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 촉각을 전달하고, 적어도 두개의 액추에이터가 상호 다른 방향으로 촉각을 전달하도록, 연결부 상에 각도가 다르게 설치될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, one actuator transmits a tactile sense in a first direction and a second direction opposite to the first direction, and at least two actuators transmit a tactile sense in mutually different directions. It can be installed at different angles.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액추에이터는 연결부의 전체 길이의 25% 내지 35%에 해당하는 길이만큼, 연결부의 테두리로부터 떨어진 위치에 설치될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the actuator may be installed at a location away from the edge of the connection part by a length corresponding to 25% to 35% of the total length of the connection part.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결부가 사각판 형태이고 2개의 액추에이터가 대각선 방향으로 연결부의 모서리에 설치될 때, 액추에이터에 200Hz 내지 250Hz의 사인파 신호가 인가될때 진동의 세기가 가장 크고, 진동의 세기가 큰 위치에 가까워질수록 부드러움의 촉각 세기가 커질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the connection part is in the form of a square plate and two actuators are installed at the corners of the connection part in a diagonal direction, the intensity of vibration is the largest when a sine wave signal of 200Hz to 250Hz is applied to the actuator, As the intensity of vibration approaches a position where it is large, the tactile intensity of softness may increase.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 거침의 촉각은 사인파 신호가 인가되는 액추에이터에 가까워질수록 세기가 낮아지고, 날카로움의 촉각은 사인파 신호가 인가되는 액추에이터에 가까워질수록 세기가 커질 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the rough tactile sense may have a lower intensity as it approaches the actuator to which the sine wave signal is applied, and the sharp tactile sense may increase in intensity as it approaches the actuator to which the sine wave signal is applied.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액추에이터 중 하나에 사각파 신호가 인가되고, 나머지 하나에 사인파 신호가 인가될 때, 사각파 신호가 인가되는 액추에이터에 가까워질수록 뭉툭함의 촉각의 세기가 커질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when a square wave signal is applied to one of the actuators and a sine wave signal is applied to the other one, the closer to the actuator to which the square wave signal is applied, the greater the intensity of the tactile sense of bluntness. can

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 복수의 액추에이터가 다양한 주파수 대역으로 구동하여 인간의 피부 감각 수용기를 개별적 및 선택적으로 자극시킴으로써 다양한 촉감을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, there is an effect that various tactile sensations can be provided by individually and selectively stimulating human skin sensory receptors by driving a plurality of actuators in various frequency bands.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 액추에이터가 구동하여 사용자에게 보다 입체적인 촉각을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, a plurality of actuators are driven to provide a more three-dimensional tactile sense to the user.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 사람이 물체를 손 끝으로 집어서 들어올리는 과정에서 각 수용기의 반응을 나타내는 그래프이다.
도 2는 각 피부 기계수용기의 주파수 대역에 따른 인지 가능한 자극 역치를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 조절부를 나타내는 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치가 대상물에 연결되는 형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치 및 스테레오 촉각 제공 장치가 대상물에 연결되는 형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 측정 형태를 나타내는 개략도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실험예에 따른 연결부의 구조에 대한 진동 변화를 나타내는 그래프이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실험예에 따른 측정 위치 및 액추에이터의 간격에 대한 진동 변화를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 다른 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 측정 형태를 나타내는 개략도이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 다른 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 영역별 감각 형태를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the response of each receptor in the process of a person picking up an object with his/her fingertips and lifting the object.
2 is a graph showing the perceptible stimulation threshold according to the frequency band of each skin mechanoreceptor.
3 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a connection relationship between a stereo tactile sense providing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing a control unit according to various embodiments of the present invention.
6 to 8 are schematic cross-sectional views of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to various embodiments of the present disclosure.
9 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration in which a stereo tactile providing apparatus according to an embodiment of the present invention is connected to an object.
10 is a schematic cross-sectional view illustrating a stereo tactile sense providing apparatus and a stereo tactile tactile providing apparatus connected to an object according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram illustrating an operation of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram illustrating a measurement form of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to an experimental example of the present invention.
13 and 14 are graphs illustrating vibration changes in the structure of a connection part according to an experimental example of the present invention.
15 and 16 are graphs illustrating vibration changes with respect to a measurement position and an actuator interval according to an experimental example of the present invention.
17 is a schematic diagram illustrating a measurement form of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to another experimental example of the present invention.
18 to 20 are graphs showing sensory forms for each region of a stereo tactile providing apparatus according to another experimental example of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0023] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions in various aspects, and the length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily practice the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 개략 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 연결 관계를 나타내는 개략도이다. 도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 조절부(60)를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an apparatus 10 for providing a stereo tactile sense according to an embodiment of the present invention. 4 is a schematic diagram illustrating a connection relationship between a stereo tactile sense providing apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a schematic diagram illustrating an adjustment unit 60 according to various embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 연결부(20) 및 복수의 액추에이터(30: 31, 32) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the apparatus 10 for providing a stereo tactile sense of the present invention may include a connection unit 20 , a plurality of actuators 30 : 31 , 32 , and a control unit 50 .

연결부(20)는 복수의 액추에이터(30)가 설치되는 영역을 제공한다. 연결부(20)는 자체로 촉각을 제공하거나, 연결부(20)가 다른 대상물(100)[도 9 참조]에 연결되어 대상물(100)에서 촉각을 제공하도록 할 수도 있다. 연결부(20)는 복수의 액추에이터(30)로부터 제공되는 합성 촉각을 제공할 수 있다.The connection part 20 provides an area in which a plurality of actuators 30 are installed. The connection part 20 may provide a sense of touch by itself, or the connection part 20 may be connected to another object 100 (refer to FIG. 9 ) to provide a sense of touch from the object 100 . The connection part 20 may provide a synthetic tactile sense provided from a plurality of actuators 30 .

연결부(20)는 액추에이터(30)가 진동을 발생할때, 촉각을 전달할 수 있는 재질로서, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 나무 등을 포함할 수 있다.The connection part 20 is a material capable of transmitting a tactile sense when the actuator 30 generates vibration, and may include plastic, metal, glass, rubber, wood, or the like.

복수의 액추에이터(30)가 설치되고 액추에이터(30)의 구동에 따라 다양한 촉각을 발생시킬 수 있도록, 연결부(20)는 일 방향으로 길게 연장 형성되거나, 넓은 판 형태 등을 가질 수 있다. 다른 관점으로, 연결부(20)는 촉각을 제공하는 복수의 가상 영역을 포함하는 형태를 가질 수 있다. 이 복수의 가상 영역은 물리적으로 명확히 구획된 영역보다는 적어도 상이한 촉각을 제공하는 영역을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 3처럼 연결부(20) 상에 2개의 액추에이터(30)가 배치된 경우, 연결부(20)는 제1 영역[일 예로, 액추에이터(31)의 좌측 영역], 제2 영역[일 예로, 액추에이터(32)의 우측 영역], 제3 영역[액추에이터(31, 32) 사이 영역]의 세 영역을 포함하는 것으로 이해될 수 있고, 세분화된 더 많은 영역을 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 각각의 액추에이터(30)로부터의 촉각은 연결부(20) 상에서 감쇄되어 분포하므로, 연결부(20)는 복수의 가상 영역을 포함할 수 있다.A plurality of actuators 30 are installed so that various tactile sensations can be generated according to the driving of the actuators 30 , the connection part 20 may be formed to extend long in one direction or may have a wide plate shape. In another view, the connection part 20 may have a shape including a plurality of virtual regions providing a tactile sense. The plurality of virtual regions may be understood to refer to regions providing at least different tactile sensations than physically clearly defined regions. For example, when the two actuators 30 are disposed on the connection unit 20 as shown in FIG. 3 , the connection unit 20 includes a first area (for example, a left area of the actuator 31), a second area [one]. For example, it may be understood to include three regions of the right region of the actuator 32] and the third region (the region between the actuators 31 and 32), and may be understood to include more subdivided regions. Since the tactile sense from each actuator 30 is attenuated and distributed on the connection part 20 , the connection part 20 may include a plurality of virtual regions.

액추에이터(30)는 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액츄에이터를 포함하는 관성형 액츄에이터, 빔(Beam) 형태나 디스크(Disk) 형태를 가지고, 전기장에 의해 순간적으로 크기나 모양이 변하는 압전 소자를 이용하여 구동하는 압전 액츄에이터, 전기활성 폴리머 필름 위에 질량체를 붙여 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성하는 전기활성 폴리머 액츄에이터, 서로 다른 전하가 충전된 두 장의 유리면 사이에서 발생하는 인력과 동일한 종류의 전하가 충전될 때 발생하는 척력을 이용하여 구동하는 정전기력 액츄에이터 등의 공지된 액추에이터를 사용할 수 있다.The actuator 30 is an inertial actuator including a linear resonant actuator that maximizes the intensity of vibration by using a resonant frequency, and has a beam shape or a disk shape, and the size or shape is changed instantaneously by an electric field. A piezoelectric actuator driven using a piezoelectric element, an electroactive polymer actuator that attaches a mass to an electroactive polymer film to generate vibrations by repeated movement of the mass, the same attractive force that occurs between two glass surfaces charged with different charges A known actuator such as an electrostatic force actuator that is driven using a repulsive force generated when a kind of electric charge is charged can be used.

복수의 액추에이터(30: 31, 32)가 연결부(20)에 설치될 수 있다. 도 3에서는 2개의 액추에이터(31, 32)를 도시하나, 연결부(20)의 형태, 크기 등을 고려하여 액추에이터(30)의 개수는 조절될 수 있다A plurality of actuators 30 : 31 , 32 may be installed in the connection part 20 . Although two actuators 31 and 32 are shown in FIG. 3 , the number of actuators 30 may be adjusted in consideration of the shape and size of the connection part 20 .

제어부(50)는 복수의 액추에이터(30)에 동작 신호를 인가할 수 있다. 제어부(50)는 액추에이터(30)의 전압, 주파수, 파형 등을 제어하는 동작 신호를 인가할 수 있는 공지의 수단을 채용할 수 있다.The controller 50 may apply an operation signal to the plurality of actuators 30 . The controller 50 may employ a well-known means capable of applying an operation signal to control the voltage, frequency, waveform, and the like of the actuator 30 .

제어부(50)는 조절부(60)에 무선, 유선으로 연결될 수 있다. 조절부(60)는 제어부(50)에 제어 신호를 전달하고, 제어 신호는 제어부(50)에서 액추에이터(30)를 제어하는 동작 신호로 변환될 수 있다.The control unit 50 may be connected to the control unit 60 by wire or wirelessly. The control unit 60 may transmit a control signal to the control unit 50 , and the control signal may be converted into an operation signal for controlling the actuator 30 by the control unit 50 .

조절부(60)는 대상물(100) 또는 별도의 조절 기구(200)일 수 있다. 여기서, 대상물(100)은 스테레오 촉각 제공 장치(10)가 연결되거나 내장되어, 사용자의 신체(U)가 일부 접촉함에 따라 촉각을 전달받을 수 있는 물품으로, 스마트폰 디스플레이, 스마트 워치와 같은 단말 장치, 게임 조이스틱, 자동차 핸들 등일 수 있다. 이하에서는, 대상물(100)을 스마트폰 디스플레이를 주로 예를 들어 설명한다.The adjustment unit 60 may be the object 100 or a separate adjustment mechanism 200 . Here, the object 100 is an article to which the stereo tactile sense providing device 10 is connected or built in, and can receive tactile sense as the user's body U partially contacts, and is a terminal device such as a smartphone display or a smart watch. , a game joystick, a car steering wheel, and the like. Hereinafter, the object 100 will be mainly described as an example of a smartphone display.

일 예로, 도 5(a)를 참조하면, 조절부(60)가 대상물(100)일 경우, 앱(app)으로서 제어 신호를 전달할 수 있다. 대상물(100)의 표시화면(110)에서 앱이 구동되고, 앱 화면에 촉각의 종류(부드러움-거침, 가벼움-묵직함, 뭉툭함-날카로움) 및 촉각의 세기 정도를 조절하는 스크롤이 배치될 수 있다. 또한, 연결부(20)의 복수의 촉각 영역에 대응하는 영역(R1~R6)이 표시되어, 특정 영역(R2)을 선택해서 촉각의 종류/세기를 조절할 수도 있다.For example, referring to FIG. 5A , when the control unit 60 is the object 100 , a control signal may be transmitted as an app. The app is driven on the display screen 110 of the object 100, and a scroll that adjusts the type of tactile sense (soft-rough, light-heavy, blunt-sharp) and the intensity of the tactile sense can be arranged on the app screen. . In addition, the regions R1 to R6 corresponding to the plurality of tactile regions of the connection unit 20 are displayed, and the type/strength of the tactile sensation may be adjusted by selecting a specific region R2 .

다른 예로, 도 5(b)를 참조하면, 조절부(60)가 조절 기구(200)인 경우에는, 스크롤, 버튼, 이퀄라이저 등을 구비하여 물리적으로 촉각의 종류, 촉각의 세기, 촉각 영역 등을 제어할 수 있다. 각각의 스크롤(210: 211, 212, 213, 214, ...)은 촉각의 종류에 대응하고, 스크롤(210)을 상하로 조절함에 따라 해당 촉각의 세기를 조절할 수 있다. 물론, 도 5(a)처럼, 조절 기구(200)도 스테레오 촉각 제공 장치(10)를 직접 포함하지 않는, 스마트폰, 스마트 워치와 같은 단말 장치, 리모콘 등일 수 있다. 조절 기구(200)의 표시화면(210)을 통해 앱이 구동되어, 앱 상에서 촉각의 종류, 촉각의 세기, 촉각 영역 등을 제어할 수 있다.As another example, referring to FIG. 5B , when the adjusting unit 60 is the adjusting mechanism 200, a scroll, a button, an equalizer, etc. are provided to physically control the type of tactile sense, the intensity of the tactile sense, the tactile area, etc. can be controlled Each of the scrolls 210: 211, 212, 213, 214, ... corresponds to a type of tactile sense, and the intensity of the corresponding tactile sense can be adjusted by adjusting the scroll 210 up and down. Of course, as shown in FIG. 5A , the control mechanism 200 may also be a terminal device such as a smart phone, a smart watch, or a remote controller that does not directly include the stereo tactile providing device 10 . The app is driven through the display screen 210 of the control mechanism 200, and the type of tactile sense, the intensity of the tactile sense, the tactile region, and the like can be controlled on the app.

이에 따라, 제어부(50)에서는 사용자가 조절부(60)[대상물(100), 조절 기구(200)를 제어함에 따른 제어 신호를 인가 받아, 액추에이터(30)를 제어하는 동작 신호를 인가할 수 있게 된다. 조절부(60)는 액추에이터(30)에 인가되는 동작 신호를 조절하는 매체로 사용되어, 연결부(20)의 특정한 촉각 영역에서의 촉각을 조절할 수 있다. 특정한 촉각 영역에서의 촉각은 부드러움, 거침, 가벼움, 묵직함, 뭉툭함, 날카로움 등 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Accordingly, the control unit 50 receives a control signal according to which the user controls the control unit 60 (the object 100 and the control mechanism 200), so that an operation signal for controlling the actuator 30 can be applied. do. The control unit 60 may be used as a medium for adjusting the operation signal applied to the actuator 30 , and may adjust the tactile sense in a specific tactile area of the connection unit 20 . The sense of touch in a specific tactile region may include at least one of softness, roughness, lightness, heaviness, bluntness, sharpness, and the like.

특히, 본 발명은 복수의 액추에이터(30)의 동작에 따라 연결부(20)의 촉각 영역에서 합성 촉각을 제공하는 것을 특징으로 한다. 제어부(50)를 통해 각각의 액추에이터(30)마다 다른 촉각의 종류/세기에 대한 동작 신호를 인가받을 수 있고, 복수의 액추에이터(30)로부터 제공되는 합성 촉각이 연결부(20)를 통해 제공될 수 있다. 각각의 촉각 영역에서는 합성 촉각에 따라 상이한 촉각이 제공될 수 있다. In particular, the present invention is characterized in that the synthetic tactile sense is provided in the tactile region of the connection part 20 according to the operation of the plurality of actuators 30 . Operation signals for different types/intensities of tactile sensations for each actuator 30 may be applied through the control unit 50, and synthetic tactile sensations provided from a plurality of actuators 30 may be provided through the connection unit 20 have. In each tactile area, a different tactile sense may be provided according to the synthetic tactile sense.

상이한 촉각이라 함은, 진동, 부드러움, 뭉툭함, 톡톡침, 거침, 날카로움 등의 촉각 중에서 두가지 이상의 촉각이 연결부(20)에서 제공되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 상이한 촉각이라 함은 같은 느낌의 촉각(예를 들어, 진동)이라 하더라도, 세기, 주기에 있어서 뚜렷하게 구별되는 두가지 이상의 촉각이 연결부(20)에서 제공되는 것을 의미할 수 있다. 이를 위해, 액추에이터(30: 31, 32) 각각의 전압, 주파수, 파형, 연결부(20) 상에 설치되는 위치 등을 제어할 수 있다.The different tactile senses may mean that two or more tactile senses among tactile senses such as vibration, softness, bluntness, tapping, roughness, and sharpness are provided by the connection unit 20 . Also, the different tactile senses may mean that two or more tactile senses distinctly distinct in intensity and period are provided by the connection unit 20 even if they have the same tactile sense (eg, vibration). To this end, it is possible to control the voltage, frequency, waveform of each of the actuators 30 : 31 , 32 , a position installed on the connection unit 20 , and the like.

일 실시예에 따르면, 복수의 액추에이터(30: 31, 32) 중 적어도 하나는 제1 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 구동할 수 있고, 적어도 다른 하나는 제2 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 구동할 수 있다. 이러한 구동을 위해 제어부에서는 제1 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 제1 신호를, 제2 촉각 세포를 역치 이상으로 자극하도록 제2 신호를 각각의 액추에이터(30)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 촉각 세포는 Slow Adapting receptor(SA)로서 메르켈 세포(Merkel cell)와 루피니 소체(Ruffini corpuscle)를 포함할 수 있고, 제2 촉각 세포는 Rapid Adapting recpetor(RA)로서 마이스너 소체(Meissner corpuscle)와 파치니 소체(Pacinian corpuscle)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, at least one of the plurality of actuators 30 : 31 , 32 may be driven to stimulate the first tactile cell above a threshold, and at least one other may be driven to stimulate the second tactile cell above the threshold. can do. For this driving, the controller may apply a first signal to stimulate the first tactile cells to a threshold value or more and a second signal to stimulate the second tactile cells to a threshold value or more to each actuator 30 . For example, the first tactile cell may include a Merkel cell and a Ruffini corpuscle as a Slow Adapting receptor (SA), and the second tactile cell may include a Meissner corpuscle as a Rapid Adapting recpetor (RA). (Meissner corpuscle) and may include Pacinian corpuscle.

다른 실시예에 따르면, 복수의 액추에이터(30: 31, 32) 중 적어도 하나는 저주파 대역(0~20Hz), 적어도 다른 하나는 고주파 대역(150~250Hz)에 따라 구동할 수 있다. 저주파 대역에서 구동하는 액추에이터는 이에 잘 반응하는 수용기(예를 들어, 메르켈 세포, 마이스너 소체)를 자극하고, 고주파 대역에서 구동하는 액추에이터는 이에 잘 반응하는 수용기(예를 들어, 루피니 소체, 파치니 소체)를 자극할 수 있다.According to another embodiment, at least one of the plurality of actuators 30: 31 and 32 may be driven according to a low frequency band (0 to 20 Hz) and at least the other one according to a high frequency band (150 to 250 Hz). Actuators actuating in the low frequency band stimulate receptors that respond well to it (e.g., Merkel cells, Meissner's corpuscles), and actuators actuating in the high frequency bands stimulate receptors that respond well to them (e.g., Rufini's bodies, Pacini). body) can be stimulated.

이처럼 본 발명은 4가지의 수용체를 모두 자극할 수 있어 효과적이고 다양한 촉각의 전달이 가능한 효과가 있다. 또한, 연결부(20)의 영역마다 합성 촉각이 제공되므로, 보다 풍부한 종류의 촉각을 각각의 영역을 통해 제공받을 수 있는 효과가 있다. 즉, 스테레오 촉각, 입체적인 촉각을 제공받을 수 있다.As such, the present invention can stimulate all four types of receptors, so that it can effectively and effectively transmit various tactile sensations. In addition, since a synthetic tactile sense is provided for each region of the connection unit 20 , a richer type of tactile sense can be provided through each region. That is, stereo tactile sense and three-dimensional tactile sense may be provided.

액추에이터(30)는 접속 수단(40)을 개재하여 연결부(20)에 설치될 수 있다.The actuator 30 may be installed in the connection part 20 via the connection means 40 .

일 예로, 도 3(a)를 참조하면, 연결부(20) 상에 복수의 액추에이터(30: 31, 32)가 상호 이격되도록 배치되고, 각각의 액추에이터(30)는 연결부(20)에 접착부(41)를 개재하여 연결될 수 있다. 접착부(41)는 액추에이터(30)를 연결부(20)에 접착시킬 수 있고, 액추에이터(30)의 진동이 연결부(20)에 전달될 수 있는 목적의 범위라면 접착제, 접착테이프 등을 제한없이 사용할 수 있다.As an example, referring to FIG. 3( a ), a plurality of actuators 30 : 31 , 32 are arranged to be spaced apart from each other on the connection part 20 , and each actuator 30 is attached to the connection part 20 and the adhesive part 41 . ) can be connected via The adhesive part 41 can bond the actuator 30 to the connection part 20, and if the range of the purpose in which the vibration of the actuator 30 can be transmitted to the connection part 20, an adhesive, adhesive tape, etc. can be used without limitation. have.

다른 예로, 도 3(b)를 참조하면, 각각의 액추에이터(30)는 연결부(20)에 노브(knob)(42)를 개재하여 연결될 수 있다. 노브(42)는 액추에이터(30)를 연결부(20)에 연결시킬 수 있는 형태, 구조를 제한없이 사용할 수 있다. As another example, referring to FIG. 3B , each actuator 30 may be connected to the connection part 20 via a knob 42 . The knob 42 may have any shape and structure capable of connecting the actuator 30 to the connection part 20 without limitation.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 개략 단면도이다.6 to 8 are schematic cross-sectional views of a stereo tactile providing apparatus 10 according to various embodiments of the present invention.

도 6(a)를 참조하면, 복수의 액추에이터(30: 31, 32)가 연결부(20) 상에 배치되며, 복수의 액추에이터(30)가 배치되는 부분에 고정 가이드(70)가 설치될 수 있다. 고정 가이드(70)는 액추에이터(30)를 연결부(20) 상에서 고정되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 6( a ), a plurality of actuators 30 : 31 , 32 are disposed on the connection part 20 , and a fixing guide 70 may be installed at a portion where the plurality of actuators 30 are disposed. . The fixing guide 70 may allow the actuator 30 to be fixed on the connection part 20 .

예를 들어, 고정 가이드(70)는 연결부(20)에 접착되거나 일체로 형성될 수 있다. 또한, 고정 가이드(70)는 삼각, 사각 또는 원형의 형태를 비롯하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 고정 가이드(70)는 액추에이터(30)의 일부분이 끼워 맞춰질 수 있도록 액추에이터(30)의 형상과 적어도 일부분이 형합되는 형태를 가질 수 있다.For example, the fixing guide 70 may be adhered to or integrally formed with the connection part 20 . In addition, the fixing guide 70 may have various shapes, including a triangular, square, or circular shape. In addition, the fixing guide 70 may have a shape in which at least a portion of the actuator 30 is matched with the shape of the actuator 30 so that a portion of the actuator 30 can be fitted.

도 6(b)를 참조하면, 복수의 액추에이터(30: 31, 32)가 연결부(20)에 안착 고정될 수 있다. 연결부(20)는 함몰 형성된 삽입홈(25)을 구비하고, 삽입홀(25)에 액추에이터(30)가 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 6B , a plurality of actuators 30 : 31 , 32 may be seated and fixed to the connection part 20 . The connection part 20 has an insertion groove 25 formed therein, and the actuator 30 may be inserted into the insertion hole 25 .

예를 들어, 삽입홈(25)에 액추에이터(30)가 끼워 맞춰질 수 있다. 삽입홈(25)의 형태와 깊이는 액추에이터의 형태 및 크기에 따라서 다양한 형태를 가질 수 있다.For example, the actuator 30 may be fitted into the insertion groove 25 . The shape and depth of the insertion groove 25 may have various shapes according to the shape and size of the actuator.

도 7(a)를 참조하면, 복수의 액추에이터(30)가 연결부(20)에 끼워져 설치될 수 있다. 연결부(20)의 일측에서 타측까지 관통하는 관통홀(26)이 형성되고, 관통홀(26)에 액추에이터(30)의 일부가 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 7( a ), a plurality of actuators 30 may be installed by being inserted into the connection part 20 . A through hole 26 penetrating from one side to the other side of the connection part 20 is formed, and a part of the actuator 30 may be inserted into the through hole 26 .

예를 들어, 액추에이터(30)는 관통홀(26)에 삽입된 상태로 접착 수단을 통해 고정될 수 있다. 반대로, 액추에이터(30)에 관통홀(미도시)이 형성되고 연결부(20)가 관통홀에 끼워지는 형태도 가능하다.For example, the actuator 30 may be fixed through an adhesive means while being inserted into the through hole 26 . Conversely, a form in which a through hole (not shown) is formed in the actuator 30 and the connection part 20 is fitted into the through hole is also possible.

도 7(b)를 참조하면, 관통홀(26)이 형성된 복수의 연결부(20: 21, 22)가 제공될 수 있다. 관통홀(26)에 액추에이터(30)의 일부가 삽입됨에 따라 하나의 액추에이터(30)가 복수의 연결부(20)에 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 7B , a plurality of connecting portions 20 : 21 , 22 in which a through hole 26 is formed may be provided. As a part of the actuator 30 is inserted into the through hole 26 , one actuator 30 may be inserted into the plurality of connection parts 20 .

예를 들어, 복수의 연결부(20: 21, 22)는 길이 방향을 따라서 평행하게 배열되는 형태일 수 있다.For example, the plurality of connection parts 20 : 21 , 22 may be arranged in parallel along the longitudinal direction.

예를 들어, 복수의 연결부(20)는 형태만 동일하고, 상이한 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 액추에이터(30)의 동작에 의해 제1 연결부(21)와 제2 연결부(22)에서 제공되는 촉각이 상이할 수 있다. 예를 들어, 2개의 제1, 2 연결부(21, 22)가 얇은 판 형태이고 매우 가깝게 배치된 상태라면, 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 제1 면[제1 연결부(21)]에서 제공하는 촉각과, 제1 면의 반대면인 제2 면[제2 연결부(22)]에서 제공하는 촉각이 상이하게 나타날 수 있다.For example, the plurality of connection parts 20 may have the same shape only and may be made of different materials. In this case, the tactile sense provided by the first connection part 21 and the second connection part 22 by the operation of the actuator 30 may be different. For example, if the two first and second connecting portions 21 and 22 are in the form of a thin plate and are disposed very closely, the stereo tactile providing device 10 provides The tactile sense and the tactile sense provided by the second surface (the second connection part 22 ) that are opposite to the first surface may appear differently.

도 8(a)를 참조하면, 연결부(20)는 복수개의 단위 연결체(20a, 20b, 20c, 20d)로 분리될 수 있다. 복수개의 단위 연결체(20a, 20b, 20c, 20d) 중 적어도 두개의 단위 연결체(20a, 20d)에 액추에이터(30)가 설치될 수 있다.Referring to FIG. 8A , the connection part 20 may be divided into a plurality of unit connection bodies 20a, 20b, 20c, and 20d. The actuator 30 may be installed in at least two of the unit connecting bodies 20a, 20d among the plurality of unit connecting bodies 20a, 20b, 20c, and 20d.

예를 들어, 단위 연결체(20a, 20b, 20c, 20d)중 어느 하나는 나머지와 상이한 재질로 구성될 수 있다. 모서리 부분의 단위 연결체(20a, 20d)가 상이한 재질이라면, 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 좌/우 모서리 영역에서 상호 다른 촉각이 제공될 수 있다. 내측 영역의 단위 연결체(20b, 20c)가 상이한 재질이라면 좌측 모서리 영역, 우측 모서리 영역, 내측 영역의 세 영역에서 상호 다른 촉각이 제공될 수 있다. 일 예로, 모서리 영역의 단위 연결체(20a, 20d)가 단단한 플라스틱 재질이고, 나머지 단위 연결체(20b, 20c)가 고무 재질이면, 모서리 영역에서는 세밀하고 짧은 주파수를 가지는 형태의 촉각(부드러움, 진동 등)이 제공될 수 있고, 내측 영역에서는 고무의 탄성력이 결합되어 강하고 긴 주파수를 가지는 형태의 촉각(뭉툭함, 톡톡침 등)이 제공될 수 있다. 따라서, 사용자와 접촉하는 부분에 따라 상이한 촉각이 제공되는 효과가 있다.For example, any one of the unit connectors 20a, 20b, 20c, and 20d may be made of a material different from that of the rest. If the unit connectors 20a and 20d of the corner portions are made of different materials, different tactile senses may be provided in the left and right corner regions of the stereo tactile sense providing apparatus 10 . If the unit connectors 20b and 20c of the inner region are made of different materials, different tactile sensations may be provided in three regions of the left corner region, the right corner region, and the inner region. For example, if the unit connectors 20a and 20d in the corner region are made of a hard plastic material and the remaining unit connectors 20b and 20c are made of rubber, in the corner region, a tactile sensation (softness, vibration) having a minute and short frequency is formed. etc.) may be provided, and in the inner region, the elastic force of rubber is combined to provide a tactile sense (bluntness, pounding, etc.) having a strong and long frequency. Accordingly, there is an effect that a different tactile sense is provided according to a part in contact with the user.

도 8(b)를 참조하면, 연결부(20)는 단위 연결체(20a, 20b, 20c, 20d)로 분리된 후 재조합이 가능할 수 있다. 예를 들어, 단위 연결체(20a, 20b, 20c, 20d)는 모듈, 블록 형태일 수 있다. 단위 연결체(20c)만 제외하고 3개의 단위 연결체(20a, 20b, 20d)를 조합하여 다른 스테레오 촉각 제공 장치(10)를 만들 수 있다. 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 길이와 형태가 변화하였으므로, 이에 따른 촉각의 제공 형태도 변화될 수 있는 효과가 있다. 게다가 탈부착식, 모듈식으로 스트레오 촉각 제공 장치(10)를 구현할 수 있는 효과도 있다.Referring to FIG. 8( b ), the connector 20 may be separated into unit connectors 20a , 20b , 20c , and 20d, and then recombination may be possible. For example, the unit connectors 20a, 20b, 20c, and 20d may be in the form of modules or blocks. Except for the unit connection body 20c, another device for providing a stereo tactile sense 10 may be made by combining the three unit connection bodies 20a, 20b, and 20d. Since the length and shape of the stereo tactile sense providing device 10 have changed, there is an effect that the tactile sense providing shape may also be changed accordingly. In addition, there is an effect that the stereo tactile providing apparatus 10 can be implemented in a detachable and modular manner.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)가 대상물(100)에 연결되는 형태를 나타내는 개략 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration in which the stereo tactile sense providing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is connected to the object 100 .

도 9(a)를 참조하면, 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 다양한 대상물(100)에 연결되어 대상물(100)에 촉각을 제공할 수 있다. Referring to FIG. 9A , the stereo tactile sense providing apparatus 10 may be connected to various objects 100 to provide tactile sense to the object 100 .

예를 들어, 대상물(100)을 스마트폰 디스플레이라고 상정할 경우, 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 스마트폰 디스플레이의 케이스를 구성할 수 있다. 연결부(20)는 플라스틱, 금속 등의 재질로 구성되어 스마트폰 디스플레이의 후면 케이스의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다. 액추에이터(30)들은 케이스 상에 설치되어 스마트폰의 내부에 배치되고, 복수의 액추에이터(30)에 의해 발생하는 촉각은 케이스[또는, 연결부(20)]를 통해 스마트폰 전체를 따라서 이동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 복수의 액추에이터(30)에서 발생하는 진동이 연결부(20)의 면을 따라 전달되어 다방향(multi-direction)으로 촉각을 제공할 수 있는 효과가 있다.For example, when it is assumed that the object 100 is a smartphone display, the apparatus 10 for providing a stereo tactile sense may constitute a case of the smartphone display. The connection unit 20 may be made of a material such as plastic or metal to constitute the whole or a part of the rear case of the smartphone display. The actuators 30 are installed on the case and disposed inside the smartphone, and the tactile sense generated by the plurality of actuators 30 can be moved along the entire smartphone through the case (or the connection unit 20). . Accordingly, in the stereo tactile providing apparatus 10 of the present invention, vibrations generated by the plurality of actuators 30 are transmitted along the surface of the connecting part 20 to provide tactile sense in multi-direction. have.

도 9(b)를 참조하면, 도 9(a)의 구성에 더하여, 연결부(20)와 대상물(100)[일 예로, 스마트폰 디스플레이]이 연결되는 부분 사이에 탄성부(80)가 설치될 수 있다. 탄성부(80)는 탄성을 가지는 스프링, 폴리머 등이 제한없이 사용될 수 있다. 탄성부(80)에 의해 액추에이터(30)들의 구동 효과가 더 향상될 수 있다.Referring to FIG. 9 ( b ), in addition to the configuration of FIG. 9 ( a ), the elastic part 80 is installed between the connection part 20 and the part where the object 100 (eg, a smartphone display) is connected. can As the elastic part 80, a spring having elasticity, a polymer, etc. may be used without limitation. The driving effect of the actuators 30 may be further improved by the elastic part 80 .

예를 들어, 탄성부(80)는 도 9(b)처럼 수직방향으로 신축하여 수직방향의 구동 폭과 세기를 향상시킬 수 있다. 다른 예로, 탄성부(80)는 수평방향으로 설치되어 수평방향의 구동 폭과 세기를 향상시킬 수도 있고, 수직/수평방향 외에 방향으로 설치될 수도 있다.For example, the elastic part 80 may expand and contract in the vertical direction as shown in FIG. 9(b) to improve the driving width and strength in the vertical direction. As another example, the elastic part 80 may be installed in a horizontal direction to improve the driving width and strength in the horizontal direction, or may be installed in a direction other than the vertical/horizontal direction.

한편, 탄성부(80)는 연결부(20)의 일부가 탄성체를 포함하는 구성일 수 있다. 이 경우, 탄성부(80)는 케이스의 부분 중 스마트폰 디스플레이와 인접하지 않은 부분에 형성될 수 있다.Meanwhile, the elastic part 80 may be configured such that a part of the connecting part 20 includes an elastic body. In this case, the elastic portion 80 may be formed in a portion of the case that is not adjacent to the smartphone display.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)[도 10(a), (b)] 및 스테레오 촉각 제공 장치가 대상물(100)에 연결되는 형태[도 10(c)]를 나타내는 개략 단면도이다.10 is a view showing a stereo tactile sense providing apparatus 10 ( FIGS. 10 (a) and (b)) and a stereo tactile providing apparatus connected to an object 100 ( FIG. 10 (c) ) according to an embodiment of the present invention. It is a schematic cross-sectional view showing

도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공장치(10)는, 복수의 액추에이터(30)가 이격된 상태로 연결부(20)에 설치되되 구동 방향이 서로 상이하게 설치될 수 있다. Referring to FIG. 10 , in the stereo tactile sense providing apparatus 10 according to an embodiment, a plurality of actuators 30 are installed on the connection unit 20 in a spaced apart state, and the driving directions may be different from each other.

예를 들어, 액추에이터(30)들은 수평으로 설치될때, 제1 방향과 그에 반대되는 제2 방향(일 예로, 상하 방향)으로 구동할 수 있는데, 연결부(20) 상에 하나의 액추에이터(31)는 수평으로 설치되어 상하 방향으로 구동하고, 다른 액추에이터(32)는 수직으로 설치되어 좌우 방향으로 구동할 수 있다.For example, when the actuators 30 are installed horizontally, they can be driven in a second direction (eg, up and down direction) opposite to the first direction, and one actuator 31 on the connection part 20 is It is installed horizontally and driven in the vertical direction, and the other actuators 32 are installed vertically and can be driven in the left and right directions.

도 10(a)를 참조하면, 액추에이터(30)들은 서로 구동 방향이 다르게 배향된 상태에서 연결부(20) 상에 함몰 형성된 홈(25, 26)에 삽입되어 설치될 수 있다. 제1 홈(25)과 제2 홈(26)은 함몰 형태, 각도가 상이하게 형성되어 각각의 액추에이터(30)들이 삽입 설치되는 것만으로 구동 방향이 다르게 배향되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 10( a ), the actuators 30 may be installed by being inserted into the grooves 25 and 26 recessed on the connection part 20 in a state in which driving directions are oriented differently from each other. The first groove 25 and the second groove 26 are formed to have different recessed shapes and different angles, so that the respective actuators 30 can be oriented in different driving directions only when the actuators 30 are inserted and installed.

도 10(b)를 참조하면, 연결부(20)는 커버부(23)를 더 포함하여, 연결부(20) 상에 일부만 함몰된 홈(25, 26)이 형성되고, 커버부(23)에 나머지 일부가 할몰된 홈(27, 28)이 형성될 수 있다. 제1 홈(25, 27)과 제2 홈(26, 28)의 합은 액추에이터(30)에 대응하는 형상일 수 있다. 연결부(20)의 홈(25, 26)에 삽입되어 일부가 상측으로 노출된 액추에이터(30)는 커버부(23)의 홈(27, 28)에 삽입되면서 덮일 수 있다.Referring to FIG. 10( b ), the connection part 20 further includes a cover part 23 , so that only partially recessed grooves 25 and 26 are formed on the connection part 20 , and the rest of the cover part 23 is formed. Grooves 27 and 28 in which a portion is recessed may be formed. The sum of the first grooves 25 and 27 and the second grooves 26 and 28 may have a shape corresponding to the actuator 30 . The actuator 30 inserted into the grooves 25 and 26 of the connection part 20 and partially exposed upward may be covered while being inserted into the grooves 27 and 28 of the cover part 23 .

도 10(c)를 참조하면, 연결부(20) 상에 액추에이터(30)들의 구동 방향이 다르게 배향된 상태에서, 연결부(20)가 대상물(100)에 연결될 수 있다. 이에 따라 대상물(100)에 직접적으로 다른 방향으로의 촉각을 제공할 수 있는 효과가 있다.Referring to FIG. 10( c ), in a state in which the driving directions of the actuators 30 are oriented differently on the connection part 20 , the connection part 20 may be connected to the object 100 . Accordingly, there is an effect of providing a sense of touch in a different direction directly to the object 100 .

예를 들어, 2개의 액추에이터(30: 31, 32)가 각각 수직 및 수평 방향으로 진동하도록 구성되어, 스마트폰 디스플레이에 수직, 수평 방향으로의 촉각을 제공할 수 있다. 액추에이터(30)들은 케이스의 부분 중 스마트폰 디스플레이에 대향하는 위치에 설치될 수 있다. 또한, 촉각 방향에 더하여, 후술할 액추에이터(31, 32)마다 다른 주파수, 파형의 구동으로 다양한 촉각 형태가 혼합되어 보다 입체적인 촉각을 제공할 수 있는 효과가 있다.For example, the two actuators 30 : 31 , 32 may be configured to vibrate in vertical and horizontal directions, respectively, to provide a tactile sense in vertical and horizontal directions to the smartphone display. The actuators 30 may be installed at positions facing the smartphone display among the parts of the case. In addition to the tactile direction, various tactile forms are mixed by driving different frequencies and waveforms for each actuator 31 and 32 to be described later, thereby providing a more three-dimensional tactile sense.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 동작을 나타내는 개략도이다.11 is a schematic diagram illustrating an operation of the apparatus 10 for providing a stereo tactile sense according to an embodiment of the present invention.

도 11의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)는 4 개의 피부 기계수용기를 개별적으로 자극하기 위하여 다양한 파형, 주파수, 전압 등을 갖는 입력 신호가 인가될 수 있다Referring to FIG. 11A , in the stereo tactile providing apparatus 10 according to an embodiment, input signals having various waveforms, frequencies, voltages, etc. may be applied to individually stimulate four skin mechanoreceptors.

예를 들어, 저주파 대역에 잘 반응하는 수용기(메르켈 세포, 마이스너 소체)를 자극하기 위해 낮은 주파수의 사인파, 사각파 또는 삼각파가 입력될 수 있다. 또한, 고주파 대역에 잘 반응하는 수용기(루피니 소체, 파치니 소체)를 자극하기 위해 높은 주파수의 사인파, 사각파 또는 삼각파가 입력될 수 있다.For example, a low frequency sine wave, square wave or triangle wave may be input to stimulate receptors (Merkel cells, Meissner bodies) that respond well to low frequency bands. In addition, a high frequency sine wave, square wave, or triangle wave may be input to stimulate receptors (Lupini corpuscle, Pacini corpuscle) that respond well to high frequency bands.

또한, 복수의 액추에이터(30)에는 동일한 입력신호가 인가되어 출력신호의 진폭을 증가시킬 수 있다.In addition, the same input signal may be applied to the plurality of actuators 30 to increase the amplitude of the output signal.

또한, 복수의 액추에이터(30)에는 서로 상이한 입력신호가 인가될 수 있다. 도 11(a)에는 제1 액추에이터(31)에는 저주파 대역의 사인파가 인가되고, 제2 액추에이터(32)에는 고주파 대역의 사각파가 인가되는 예가 도시된다. 이 외에도, 도 11(b)처럼 액추에이터(30)마다 각각 다른 사인파, 사각파, 삼각파 등의 입력신호가 인가되고, 상이한 입력신호들이 조합됨에 따라 액추에이터(30)는 다양한 형태의 출력신호를 형성할 수 있다. 연결부(20)는 복수의 액추에이터(30)로부터 합성 촉각을 제공하고, 각각의 액추에이터(30)로부터의 촉각은 연결부(20) 상에서 감쇄되어 전체적으로 분포할 수 있다. 도 11(b)는 감쇄는 고려되지 않은 복수의 액추에이터(30)의 단순 합성 신호인 것을 밝혀둔다.In addition, different input signals may be applied to the plurality of actuators 30 . 11( a ) shows an example in which a sine wave of a low frequency band is applied to the first actuator 31 and a square wave of a high frequency band is applied to the second actuator 32 . In addition, as shown in FIG. 11 (b), input signals such as different sine waves, square waves, and triangle waves are applied to each actuator 30, and as different input signals are combined, the actuator 30 forms various types of output signals. can The connecting portion 20 provides a synthetic tactile sense from a plurality of actuators 30 , and the tactile sense from each actuator 30 may be attenuated on the connecting portion 20 and distributed as a whole. 11( b ) reveals that the attenuation is a simple composite signal of a plurality of actuators 30 .

한편, 액추에이터(30)는 음원에 대응하는 입력신호가 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 액추에이터(31)에는 음원의 저주파 대역에 해당하는 입력신호가 인가되고, 제2 액추에이터(32)에는 음원의 고주파 대역에 해당하는 입력신호가 인가될 수 있다. 이에 따라, 2 개의 액추에이터를 통해서 음원에 대응한 입체적인 햅틱 효과를 통해 4 개의 피부 기계수용기를 효과적으로 자극할 수 있다.On the other hand, the actuator 30 may be applied with an input signal corresponding to the sound source. For example, an input signal corresponding to a low frequency band of the sound source may be applied to the first actuator 31 , and an input signal corresponding to a high frequency band of the sound source may be applied to the second actuator 32 . Accordingly, it is possible to effectively stimulate the four skin mechanoreceptors through the three-dimensional haptic effect corresponding to the sound source through the two actuators.

다른 예로, 2 개의 액추에이터에 연속적으로 저주파 대역부터 고주파 대역까지 입력신호의 주파수 변화를 통해 각각의 수용기들을 자극시켜 주파수 변화에 따른 촉각을 제공할 수 있다.As another example, each of the receptors may be stimulated through a frequency change of an input signal from a low frequency band to a high frequency band successively to two actuators to provide a tactile sense according to the frequency change.

일 실시예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)에 의하면, 복수 액추에이터(30)의 각각에 입력하는 전압, 주파수 또는 파형을 조절하여 기존에 하나의 액추에이터(30)만 가지고 불가능하였던 동시다발적으로 변화하는 햅틱 촉각을 제공할 수 있다. 액추에이터(30)들의 전압, 주파수, 파형에 더하여, 액추에이터(30)가 설치되는 위치, 방향까지 결합하여, 스테레오 촉각 제공 장치(10)[또는, 연결부(20)]의 전체가 촉각을 제공하는 소스로 작동할 수 있는 효과가 있다.According to the apparatus 10 for providing a stereo tactile sense according to an embodiment, the voltage, frequency, or waveform input to each of the plurality of actuators 30 is adjusted to change simultaneously, which was previously impossible with only one actuator 30 . It is possible to provide a haptic tactile sense. In addition to the voltage, frequency, and waveform of the actuators 30, by combining the position and direction in which the actuator 30 is installed, the entire stereo tactile providing device 10 (or the connection unit 20) provides a tactile sense. has the effect of being able to work with

도 12는 본 발명의 일 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치(10)의 측정 형태를 나타내는 개략도이다.12 is a schematic diagram illustrating a measurement form of the apparatus 10 for providing a stereo tactile sense according to an experimental example of the present invention.

일 실험예에 따라, 연결부(20)의 형상, 액추에이터(30)의 입력신호 조건에 따른 진동력을 측정하였다. 도 12(a), (b), (c)처럼 일 방향으로 길게 형성된 연결부(20)를 사용하였다. 연결부(20)의 길이는 각각 (a) 150mm, (b) 150mm, (c), 90mm이고, 액추에이터(31, 32) 사이의 간격은 각각 (a) 85.8mm, (b) 45.8mm, (c) 25.8mm이며, 형태는 각각 Open 타입과 Close 타입으로 총 6종의 연결부(20)를 가지고 실험하였다[Open 타입은 도 7(a)의 형태에 대응하고, Close 타입은 도 6(b)의 형태에 대응함]. 각각의 액추에이터(31, 32)는 연결부(20)의 좌측단/우측단에서 (a) 20mm, (b) 40mm, (c), 20mm 떨어진 위치에 배치되도록 하였다.According to an experimental example, the vibration force according to the shape of the connection part 20 and the input signal condition of the actuator 30 was measured. 12(a), (b), and (c), the connection part 20 formed long in one direction was used. The length of the connecting portion 20 is (a) 150mm, (b) 150mm, (c), and 90mm, respectively, and the distance between the actuators 31 and 32 is (a) 85.8mm, (b) 45.8mm, (c) respectively. ) is 25.8mm, and the shape is an Open type and a Close type, respectively, and a total of 6 types of connection parts 20 were tested [Open type corresponds to the shape of FIG. corresponding to the form]. Each of the actuators 31 and 32 was arranged at a distance of (a) 20 mm, (b) 40 mm, (c), and 20 mm from the left end/right end of the connection part 20 .

도 12(a), (b)에서는 P1이 좌측 영역, P2~P4가 중간 영역, P5가 우측 영역의 측정 포인트이고, 도 12(c)에서는 P1이 좌측 영역, P2가 중간 영역, P3가 우측 영역의 측정 포인트이다.12(a) and 12(b), P1 is the measurement point for the left area, P2 to P4 is the middle area, and P5 is the measurement point for the right area. In FIG. 12(c), P1 is the left area, P2 is the middle area, and P3 is the right side It is the measuring point of the area.

액추에이터(30)의 입력신호 파형은 사인파(Sine파)와 사각파(Rectangular파)를, 2개의 액추에이터(31, 32)에 사용하여 총 4종의 입력신호 조건을 이용하였다. 인가전압은 사인파의 경우 Sine 1V, 2V, 3V, 4V, 사각파의 경우는 Rect 2V, 3V, 4V, 5V로 다른 전압을 인가하였다. 인가 공진 주파수는 사인파는 210Hz, 사각파는 5Hz를 사용하였다.As the input signal waveform of the actuator 30, a sine wave and a square wave were used for the two actuators 31 and 32, and a total of four types of input signal conditions were used. As for the applied voltage, different voltages were applied as Sine 1V, 2V, 3V, 4V for sine wave, and Rect 2V, 3V, 4V, 5V for square wave. The applied resonant frequency was 210 Hz for the sine wave and 5 Hz for the square wave.

도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실험예에 따른 연결부(20)의 구조에 대한 진동 변화를 나타내는 그래프이다.13 and 14 are graphs illustrating vibration changes in the structure of the connection part 20 according to an experimental example of the present invention.

각 그래프에서, A1은 제1 액추에이터(31)의 구동, A2는 제2 액추에이터(32)의 구동, S는 사인파, R는 사각파를 의미하고, Open은 도 7(a)처럼 액추에이터(30)가 연결부(20)에서 외부로 돌출된 형태, Close는 도 6(b)처럼 액추에이터(30)가 연결부(20)에 함몰삼입된 형태, 85.8mm는 도 12(a), 45.8mm는 도 12(b), 25.8mm는 도 12(c)의 측정형태를 의미한다.In each graph, A1 is the driving of the first actuator 31, A2 is the driving of the second actuator 32, S is a sine wave, R is a square wave, and Open is the actuator 30 as shown in FIG. 7(a). The form protrudes from the connecting part 20 to the outside, the Close is the form in which the actuator 30 is recessed into the connecting part 20 as in Fig. 6(b), 85.8mm is Fig. 12(a), 45.8mm is Fig. 12( b), 25.8 mm means the measurement form of FIG. 12(c).

먼저, 하나의 액추에이터만 구동하는, 즉, A1 또는 A2에만 사인파, 사각파를 인가한 경우에는 해당 위치에서 가장 큰 진동세기가 나타나며 멀어질수록 진동 세기가 낮아지는 양상이 관찰된다. 다만, Open 타입에서 더 큰 세기가 나타난다.First, when only one actuator is driven, that is, when a sine wave or a square wave is applied only to A1 or A2, the largest vibration intensity appears at the corresponding position, and the vibration intensity decreases as the distance increases. However, a larger intensity appears in the Open type.

도 13(a), (b)를 참조하면, A1, A2에 모두 사인파를 인가한 경우나 모두 사각파를 인가한 상태를 나타낸다. Open 타입이 Close 타입보다 상대적으로 더 큰 세기가 관찰되었다. 이는 액추에이터(30)가 연결부(20)를 관통하며 끼워지는 형태이므로, 함몰되는 형태보다 구조적 상쇄 간섭이 적어 큰 힘을 나타내는 것으로 보인다.Referring to FIGS. 13(a) and 13(b), a case in which a sine wave is applied to both A1 and A2 or a state in which a square wave is applied is shown. A relatively larger intensity was observed for the Open type than for the Close type. This is a form in which the actuator 30 penetrates and fits through the connection part 20 , so it appears that the structural destructive interference is less than that of the recessed form, indicating a greater force.

한편, 도 13(b)처럼 A1, A2 모두 사각파를 인가한 경우, 도 12(a), (b), (c) 형태 모두 가장 가운데인 P3[도 12(a), (b)], P2[도 12(c)] 부분에서 가장 큰 힘이 관찰되었다.On the other hand, when square waves are applied to both A1 and A2 as shown in FIG. 13(b), P3 (Figs. 12(a), (b)], which is the center of the shapes of Figs. 12(a), (b), and (c), The largest force was observed in the portion P2 (Fig. 12(c)).

도 14(a), (b)를 참조하면, A1, A2에 각각 사각파, 사인파를 인가하여 조합된 파형을 인가한 상태를 나타낸다. 도 14에서도 도 13과 마찬가지로 Open 타입이 Close 타입보다 상대적으로 더 큰 세기가 관찰되었다.Referring to FIGS. 14( a ) and 14 ( b ), it shows a state in which a combined waveform is applied by applying a square wave and a sine wave to A1 and A2, respectively. In FIG. 14, as in FIG. 13, a relatively larger intensity was observed in the Open type than in the Close type.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실험예에 따른 측정 위치 및 액추에이터(30)의 간격에 대한 진동 변화를 나타내는 그래프이다.15 and 16 are graphs showing the vibration change with respect to the measurement position and the interval of the actuator 30 according to an experimental example of the present invention.

먼저, 하나의 액추에이터만 구동하는, 즉, A1 또는 A2에만 사인파, 사각파를 인가한 경우에는 해당 위치에서 가장큰 진동세기가 나타나며 멀어질수록 진동 세기가 낮아지는 양상이 관찰되나, 사각파보다 사인파의 경우가 거리에 대한 세기가 민감하게 나타난다.First, when only one actuator is driven, that is, when a sine wave or a square wave is applied only to A1 or A2, the largest vibration intensity appears at the corresponding position, and the vibration intensity decreases as the distance increases. In the case of , the intensity with respect to the distance appears sensitive.

도 15(a), (b)를 참조하면, A1, A2에 모두 사인파를 인가한 경우나 모두 사각파를 인가한 상태를 나타낸다. Open 타입이 Close 타입보다 상대적으로 더 큰 세기가 관찰되었다.Referring to FIGS. 15( a ) and 15 ( b ), a case in which a sine wave is applied to both A1 and A2 or a state in which a square wave is applied is shown. A relatively larger intensity was observed for the Open type than for the Close type.

한편, 도 15(b)처럼 A1, A2 모두 사각파를 인가한 경우, 도 12(a), (b), (c) 형태 모두 가장 가운데인 P3[도 12(a), (b)], P2[도 12(c)] 부분에서 가장 큰 힘이 관찰되었다. 따라서, 사각파는 중심에서 더 높은 합성 진동력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when square waves are applied to both A1 and A2 as shown in FIG. 15(b), P3 (Figs. 12(a), (b)], which is the center of the shapes of Figs. 12(a), (b), and (c), The largest force was observed in the portion P2 (Fig. 12(c)). Therefore, it can be confirmed that the square wave exhibits a higher synthetic vibration force at the center.

도 16(a), (b)를 참조하면, A1, A2 중 사인파를 인가한 곳에 더 큰 힘이 나타나는 것을 확인할 수 있다. Open 타입보다 Close 타입이 보다 선형성을 나타내며, Open 타입은 사인파를 인가하는 소스 위치에 더 민감하게 나타난다Referring to FIGS. 16( a ) and 16 ( b ), it can be seen that a greater force appears at a place where a sine wave is applied among A1 and A2 . The Close type shows more linearity than the Open type, and the Open type is more sensitive to the location of the source to which the sine wave is applied.

도 12 내지 도 16의 결과를 살펴보면, 형태적으로는 Open 구조가 Close 타입보다 최대 40% 증가된 힘을 전달하는 것을 확인할 수 있다. 사각파의 합성시에는 중앙 부분이 더 높은 충격량을 가지고, 사인파의 합성시에는 전체적으로 노이즈 형태로 비슷한 충격량을 가지는 것을 확인할 수 있다. 사인파와 사각파의 합성시에는 사인파 소스에서 더 높은 충격량을 가지고, 멀어질수록 선형적으로 감소함을 확인할 수 있다. 액추에이터(30)가 상호 멀어질수록 사인파의 간섭이 커짐을 고려하면, 가장 효율적인 제1, 2 액추에이터(31, 32)의 위치는 연결부(20)의 약 1/3 부분 근처, 연결부(20) 전체 길이의 약 25~35% 해당하는 길이만큼 연결부(20) 테두리로부터 떨어진 지점에 배치하는 것이다.Looking at the results of FIGS. 12 to 16 , it can be seen that the open structure transmits up to 40% more force than the closed type. When synthesizing square waves, it can be seen that the central part has a higher impulse, and when synthesizing sine waves, it has a similar impulse in the form of noise as a whole. When the sine wave and the square wave are synthesized, it can be seen that the sine wave source has a higher impulse and decreases linearly as it goes away. Considering that the interference of the sine wave increases as the actuators 30 move away from each other, the most efficient positions of the first and second actuators 31 and 32 are near about 1/3 of the connecting portion 20, the entire connecting portion 20 It is to be arranged at a point away from the edge of the connecting portion 20 by a length corresponding to about 25 to 35% of the length.

도 17은 본 발명의 다른 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 측정 형태를 나타내는 개략도이다. 17 is a schematic diagram illustrating a measurement form of an apparatus for providing a stereo tactile sense according to another experimental example of the present invention.

일 실험예에 따라, 스테레오 촉각 제공 장치(10)를 스마트폰 디스플레이에 연결하여, 액추에이터(30)의 입력신호 조건에 따른 진동력을 측정하였다. 연결부(20)는 스마트폰 후면 케이스에 대응하여, 가로, 세로 길이는 약149mm, 68mm이다.According to an experimental example, the stereo tactile providing device 10 was connected to the smartphone display, and the vibration force according to the input signal condition of the actuator 30 was measured. The connection unit 20 corresponds to the rear case of the smartphone, and the horizontal and vertical lengths are about 149 mm and 68 mm.

제1, 2 액추에이터(30: 31, 32)는 대각선 방향으로 배치하였다. 도 17에서는 P1, P2, P3가 상부 영역, P4가 중간 영역, P5, P6, P7가 하부 영역의 측정 포인트이다.The first and second actuators 30: 31 and 32 were arranged in a diagonal direction. In FIG. 17 , P1, P2, and P3 are the measurement points of the upper region, P4 is the middle region, and P5, P6, and P7 are the measurement points of the lower region.

액추에이터(30)의 입력신호 파형은 사인파(Sine파)와 사각파(Rectangular파)를, 2개의 액추에이터(31, 32)에 사용하여 총 4종의 입력신호 조건을 이용하였다. 인가전압은 사인파의 경우 Sine 2V, 사각파의 경우는 Rect 3V를 사용하고, 인가 공진 주파수는 사인파는 100Hz, 150Hz, 200Hz, 250Hz, 350Hz, 사각파는 5Hz, 10Hz, 15Hz, 20Hz를 사용하였다.As the input signal waveform of the actuator 30, a sine wave and a square wave were used for the two actuators 31 and 32, and a total of four types of input signal conditions were used. Sine 2V for sine wave and Rect 3V for square wave were used as the applied voltage, and applied resonance frequencies were 100Hz, 150Hz, 200Hz, 250Hz, 350Hz for sine wave, and 5Hz, 10Hz, 15Hz, 20Hz for square wave.

도 18 내지 도 20은 본 발명의 다른 실험예에 따른 스테레오 촉각 제공 장치의 영역별 감각 형태를 나타내는 그래프이다. 도 18은 P1~P3 영역에 관한 측정 데이터, 도 19는 P3~P5 영역에 관한 측정 데이터, 도 20은 P5~P7 영역에 관한 측정 데이터를 나타낸다.18 to 20 are graphs illustrating sensory forms for each area of a stereo tactile providing apparatus according to another experimental example of the present invention. FIG. 18 shows measurement data for the regions P1 to P3, FIG. 19 shows measurement data for the regions P3 to P5, and FIG. 20 shows measurement data for the regions P5 to P7.

주파수에 따른 촉각 변화로서, 고주파 대역의 영역에서 구현할 수 있는 감각은 약하다와 뭉툭하다는 감각이고, 고주파 대역으로 갈수록 강하고, 빠르고, 가벼움의 감각을 인지할 수 있다As a tactile change according to frequency, the senses that can be implemented in the high-frequency band are weak and blunt, and the stronger, faster, and lighter senses can be perceived as the high-frequency band goes up.

특히 도 18 내지 도 20을 참조하면, 진동은 P1~P7 모두 200~250Hz에서 최대 충격량을 나타냄을 확인할 수 있다.In particular, referring to FIGS. 18 to 20 , it can be seen that all of the vibrations P1 to P7 exhibit the maximum amount of impact at 200 to 250 Hz.

톡톡의 촉각은 P3, P5처럼 액추에이터에 가까울수록 촉각의 세기가 커지며, 중심부에서는 공진에 대한 민감성을 보임을 확인할 수 있다.As for the tactile sense of touch, like P3 and P5, the closer to the actuator, the greater the intensity of the tactile sense, and it can be seen that the center shows sensitivity to resonance.

부드러움의 촉각은 공진에 가까울수록 촉각의 세기가 커지며, 위치에 따라서는 톡톡의 소스에 가까울수록 부드러운이 커지나, 진동이 강해지는 위치에 가까울수록 부드러움의 촉각 세기가 커지는 것을 확인할 수 있다.As for the soft touch, the closer to the resonance, the greater the intensity of the touch, and depending on the location, the closer to the source of the knock tok, the greater the softness.

거침의 촉각은 사인파 소스에 가까워질수록 촉각의 세기가 낮아지며, 사인파의 공진과는 무관하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the roughness of the sense of touch decreases as it approaches the sine wave source, and appears irrespective of the resonance of the sine wave.

날카로움의 촉각은 사인파 소스에 가까워질수록 촉각의 세기가 커지고, 공진에 가까울수록 커지나, 그 이상에서는 비례하여 올라가지 않는 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the sharpness of the tactile sense increases as it approaches the sine wave source, and increases as it approaches resonance, but does not rise proportionally above it.

뭉툭함의 촉각은 사각파 소스에 가까워질수록 촉각의 세기가 커지고, 사인파의 공진과는 무관하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the tactile sense of bluntness increases as it approaches the square wave source, and appears irrespective of the resonance of the sine wave.

다시, 도 18을 참조하면, P1~P3에서 진동은 200Hz 이상에서 큰 차이가 없으나, 공진에 가까울수록 부드러움과 뭉툭한 감각의 세기가 올라감을 확인할 수 있다. 위치에 따라서는 P3로 갈수록 거친 촉각이 커지고, P1으로 갈수록 부드럽고 뭉툭한 촉각이 커짐을 확인할 수 있다.Again, referring to FIG. 18 , the vibrations in P1 to P3 do not have a significant difference at 200 Hz or higher, but it can be seen that the softness and the intensity of the blunt sensation increase as it approaches the resonance. Depending on the position, it can be seen that the rougher tactile sense increases toward P3, and the softer and blunt tactile sense increases as it moves toward P1.

다시, 도 19를 참조하면, P3~P5에서 진동은 200Hz 이상에서 큰 차이가 없으나, 사인파 소스에 근접할수록 부드러운 촉각이 커짐을 확인할 수 있다. 톡톡과 거침, 날카로움의 촉각은 사인파의 의존성이 거의 없음을 확인할 수 있다.Again, referring to FIG. 19 , in P3 to P5, there is no significant difference in vibration at 200 Hz or higher, but it can be seen that the softer tactile sensation increases as it approaches the sine wave source. It can be seen that the tactile sense of touch, roughness, and sharpness has little dependence on the sine wave.

다시, 도 20을 참조하면, P5~P7에서 진동은 200Hz 이상에서 큰 차이가 없어, 200Hz 이상이면 모든 영역에서 진동 관련 특성이 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다. 또한, 톡톡과 관련된 촉각은 하부 중앙 영역(P6)에서 가장 약하게 나타난다.Again, referring to FIG. 20 , in P5 to P7, there is no significant difference in vibration at 200 Hz or higher, and it can be confirmed that there is no significant difference in vibration-related characteristics in all regions at 200 Hz or higher. In addition, the tactile sense related to tokknock appears weakest in the lower central region P6.

도 17 내지 도 20의 결과를 살펴보면, 스마트폰 디스플레이에 적용시 진동은 사인파 200~250Hz(공진주파수 210Hz)에서 최대 충격량과 감각을 보여주는 것을 확인할 수 있다. 사각파 파형은 큰 차이는 없으나 주파수가 증가함에 따라 더 높은 충격량을 보인다.Referring to the results of FIGS. 17 to 20 , when applied to a smartphone display, it can be seen that the vibration shows the maximum amount of impact and sensation in a sine wave of 200 to 250 Hz (resonant frequency of 210 Hz). There is no significant difference in the square wave waveform, but it shows a higher impulse as the frequency increases.

위와 같이, 본 발명은, 복수의 액추에이터가 다양한 주파수 대역으로 구동하여 인간의 피부 감각 수용기를 개별적 및 선택적으로 자극하여 진동, 부드러움, 뭉툭함, 톡톡침, 거침, 날카로움 등의 다양한 촉감을 제공할 수 있다. 또한, 복수의 액추에이터가 구동하고 연결부를 통해 전체 면적을 따라 다방향으로 촉감이 제공되며, 각 영역별로 상이한 촉각 형태를 제공할 수 있으므로, 사용자에게 보다 입체적인 촉각을 제공할 수 있다.As described above, in the present invention, a plurality of actuators are driven in various frequency bands to individually and selectively stimulate human skin sensory receptors to provide a variety of tactile sensations such as vibration, softness, bluntness, tapping, roughness, and sharpness. have. In addition, since a plurality of actuators are driven and the tactile sense is provided in multiple directions along the entire area through the connection part, and different tactile shapes can be provided for each area, a more three-dimensional tactile sense can be provided to the user.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and is not limited to the above-described embodiments, and various methods can be made by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Transformation and change are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the present invention and the appended claims.

10: 스트레오 촉각 제공 장치
20: 연결부
20a~20d: 단위 연결체
30, 31, 32: 액추에이터, 제1, 제2 액추에이터
40: 접속 수단
41: 접착부
42: 노브
50: 제어부
60: 조절부
70: 고정 가이드
80: 탄성부
100: 대상물
200: 조절 기구10: stereo tactile providing device
20: connection
20a~20d: unit linkage
30, 31, 32: actuators, first and second actuators
40: connection means
41: adhesive part
42: knob
50: control unit
60: control unit
70: fixing guide
80: elastic part
100: object
200: adjustment mechanism

Claims (6)

복수의 액추에이터; 및
액추에이터에 동작 신호를 인가하는 제어부;
를 포함하고,
제어부는 조절부에 연결되어 제어 신호를 입력받음에 따라, 액추에이터에 동작 신호를 인가하고,
조절부는 앱(app)이거나 조절 기구 - 조절 기구는 스크롤, 버튼, 이퀄라이저 중 어느 하나를 포함함 - 이며, 앱 또는 조절 기구에서 촉각 종류 또는 촉각 세기 중 적어도 하나를 제어할 수 있는, 스테레오 촉각 제공 장치.a plurality of actuators; and
a control unit for applying an operation signal to the actuator;
including,
As the control unit is connected to the control unit and receives a control signal, the control unit applies an operation signal to the actuator,
The control unit is an app or a control mechanism - the control mechanism includes any one of a scroll, a button, and an equalizer - A stereo tactile providing device capable of controlling at least one of a tactile type or a tactile intensity in the app or the control device . 제1항에 있어서,
제어부는 액추에이터에 인가되는 동작 신호의 전압, 주파수, 파형 중 적어도 어느 하나를 제어하는, 스테레오 촉각 제공 장치.According to claim 1,
The control unit controls at least one of a voltage, a frequency, and a waveform of an operation signal applied to the actuator. 제2항에 있어서,
제어 신호는 적어도 두가지 종류의 촉각의 발생 세기를 조합한 신호인, 스테레오 촉각 제공 장치.3. The method of claim 2,
The control signal is a signal obtained by combining the intensities of at least two types of tactile senses. 제1항에 있어서,
조절부는 특정 촉각 영역에서의 촉각을 제어하되, 특정 촉각 영역에서의 촉각은 부드러움, 거침, 가벼움, 묵직함, 뭉툭함, 날카로움 중 적어도 어느 하나인, 스테레오 촉각 제공 장치.According to claim 1,
The control unit controls a tactile sense in a specific tactile region, wherein the tactile sense in the specific tactile region is at least one of softness, roughness, lightness, heaviness, bluntness, and sharpness. 제1항에 있어서,
복수의 액추에이터로부터 진동, 부드러움, 뭉툭함, 톡톡침, 거침, 날카로움 중 적어도 두가지를 포함하는 합성 촉각을 제공하는, 스테레오 촉각 제공 장치.According to claim 1,
A device for providing a synthetic tactile sense including at least two of vibration, softness, bluntness, pounding, roughness, and sharpness from a plurality of actuators. 제1항에 있어서,
적어도 두개의 액추에이터가 상호 다른 방향으로 촉각을 전달하도록 각도가 다르게 배치되는, 스테레오 촉각 제공 장치.According to claim 1,
At least two actuators are arranged at different angles to transmit tactile sensations in different directions.
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