KR100887762B1

KR100887762B1 - 촉감장치

Info

Publication number: KR100887762B1
Application number: KR1020070113469A
Authority: KR
Inventors: 권동수; 양태헌; 김종희; 김승찬
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-11-08

Abstract

본 발명은 촉감장치에 관한 것으로서, 사용자의 피부가 접근되는 상부판을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 그 후단에는 영구자석이 구비된 다수의 터치핀; 상기 하우징의 내측에 장착되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 근접 또는 부착되어 상기 터치핀이 몰입되게 하고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 영구자석과 척력을 발생하는 극성을 갖음에 따라 상기 영구자석을 밀어내어 상기 터치핀이 돌출되게 하는 다수의 솔레노이드; 및 상기 하우징의 상부판과 상기 솔레노이드 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀들의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단;을 포함하며, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 솔레노이드와 탄성수단의 연동 구조에 의하여 터치핀들이 사용자의 피부를 자극하여 촉감을 구현할 수 있고, 특히, 다수의 터치핀 간의 간격을 줄여 조밀하게 배열함으로써 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있다.

촉감, 터치핀, 탄성수단

Description

촉감장치{TACTILE FEEDBACK DEVICE}

본 발명은 촉감장치에 관한 것으로, 특히 사용자의 피부를 자극하여 사용자에게 실감 있는 촉감을 주기 위한 촉감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 햅틱장치(Haptic Device)는 가상현실, 시뮬레이션(Simulation), 착용용 컴퓨터(Wearable Computers), 로보틱스(Robotics), 의료용 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 햅틱인터페이스(Haptic Interface)라고도 한다.

이러한 햅틱장치는 근육, 관절에 물리적인 힘을 전달해 주는 역감장치(Force Feedback Device)와, 피부에 접촉되어 있는 기계수용체(Mechano Receptor)를 통하여 질감, 온도, 압력, 진동, 통증 등과 같은 피부 자극을 전달하는 촉감장치(또는 촉감제시장치(Tactile Display))로 구분된다.

여기서, 촉감장치는 피부 자극에 의하여 사용자에게 실제 물체의 질감과 같은 사실적인 힘(Realistic Force)을 구현하는 촉감기술(Tactile Technology)을 구비하는 것이 중요하며, 이상적인 촉감의 인지를 위해 피부를 자극하는 포인트(Point)들 사이의 간격을 1.3mm 이하로 배열하는 것이 유리하다고 알려져 있다.

촉감장치의 일례로 미국 특허출원공개 제2006/0012576A1호의 다층 터치 디스 플레이 장치(Multi-layer Touch Display Device)가 개시되어 있다.

이 특허 문헌의 다층 터치 디스플레이 장치는 터치플레이트(Touch Plate), 자력을 갖는 복수개의 촉감 변경 구성요소(Tactile Sensation Modification Component)들과 복수개의 코일(Coil)들로 구성된다.

상술한 촉감 변경 구성요소들은 터치플레이트에 작동할 수 있도록 장착되고, 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 진동되며, 터치플레이트의 진동에 의하여 사용자의 손 또는 손가락이 자극됨에 따라 사용자는 스크린에 표시되는 물체의 촉감을 느낄 수 있다.

그러나 상기한 특허 문헌의 촉감장치는 촉감 변경 구성요소들의 블레이드(Blade)가 그 기구적인 구조에 의하여 큰 면적으로 제작되고 있으므로, 피부를 자극하는 포인트들의 간격이 멀게 떨어져 실감 있는 촉감을 구현하는데 미흡한 문제가 있다.

특히, 코일과 블레이드의 하면에 장착되어 있는 자석으로 구성되는 전자기 장치가 차지하는 면적에 의하여 소형화가 매우 곤란한 문제가 있다.

또한, 블레이드는 아암(Arm)들에 의하여 터치플레이트에 지지되어 있고, 전자기 장치의 코일이 평판형으로 구성되어 있기 때문에 구현할 수 있는 변위와 힘에 많은 제약을 받는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전류인가 여부에 따라 자화되어 극성을 갖는 솔레노이드와 탄성수단의 연동 구조에 의하여 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 간편하게 소형화할 수 있고, 제어성을 향상시킬 수 있으며, 저전력 및 고출력의 촉감장치를 제공함에 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 촉감장치는, 사용자의 피부가 접근되는 상부판을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 그 후단에는 영구자석이 구비된 다수의 터치핀; 상기 하우징의 내측에 장착되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 근접 또는 부착되어 상기 터치핀이 몰입되게 하고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 영구자석과 척력을 발생하는 극성을 갖음에 따라 상기 영구자석을 밀어내어 상기 터치핀이 돌출되게 하는 다수의 솔레노이드; 및 상기 하우징의 상부판과 상기 솔레노이드 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀들의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단;을 포함한다.

바람직하게, 상기 탄성수단은, 플레이트형상으로서, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적 관통을 위한 고정홀과, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적 관 통을 위한 유동홀이 형성되고, 상기 고정홀의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯이 형성된다.

더욱 바람직하게, 상기 다수의 터치핀 중 나머지는, 상기 유동홀 또는 상기 슬롯을 통해 유동적으로 관통된다.

더욱 바람직하게, 상기 탄성수단은, 복수개가 적층되고, 상기 복수개의 탄성수단들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서가 각각 개재된다.

더욱 바람직하게, 상기 각각의 탄성수단은, 상기 슬롯의 형성에 의하여 상기 고정홀의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부가 형성되고, 상기 각각의 고정홀을 중심으로 상기 탄성변형부가 등간격을 이루도록 형성된다.

바람직하게, 상기 하우징의 상부판은, 상기 터치핀들이 통과될 수 있는 관통홀이 형성된다.

바람직하게, 상기 터치핀의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 리니어모션 가이드를 더 구비하고, 상기 리니어모션 가이드는 상기 터치핀이 안내되도록 끼워지는 가이드홀이 형성된다.

바람직하게, 각 솔레노이드가 수용될 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 솔레노이드 케이스를 더 구비하고, 상기 솔레노이드 케이스는 상기 각 솔레노이드가 수용되는 수용홀이 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 전류인가 여부에 따라 자화되어 극성을 갖는 솔레노이드와 탄성수단의 연동 구조에 의하여 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있다.

또한, 탄성수단의 탄성 에너지가 터치핀의 운동력을 증폭시켜 솔레노이드의 저전력 및 고출력 구동이 가능하고, 간편하게 소형화할 수 있으며, 터치핀의 제어성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 다수의 터치핀 간의 간격을 줄여 조밀하게 배열함으로써 실재감 있는 촉감을 구현할 수 있다.

본 실시예의 촉감장치는, 크게, 하우징(100), 터치핀(200), 솔레노이드(300), 탄성수단(400)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100)은, 촉감장치의 전체적인 외관을 이루는 부분으로서, 상기 터치핀(200), 상기 솔레노이드(300), 상기 탄성수단(400)을 수용하며, 사용자의 피부(10)가 접근되는 상부판(110)이 구비된다.

상기 터치핀(200)은, 사용자의 피부(10)에 직접적으로 접촉되어 사용자로 하여금 촉각을 느낄 수 있도록 하는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 내측에 출몰할 수 있도록 장착된다.

상기 솔레노이드(300)는, 상기 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 상기 터치핀(200)의 선단(202)이 출몰되도록 작동시키기 위한 부분으로서, 상기 터치핀(200)과 연동될 수 있도록 상기 하우징(100)의 내측에 장착된다.

상기 탄성수단(400)은, 상기 솔레노이드(300)와 함께 상기 터치핀(200)의 돌출을 효과적으로 작동시키기 위한 부분으로서, 상기 하우징(100)의 상부판(110)과 상기 솔레노이드(300)의 사이에 장착된다.

먼저, 하우징(100)에 대하여 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 터치핀(200), 솔레노이드(300), 탄성수단(400) 등을 내측에 수용하되, 촉감장치의 전체적인 외관을 이루는 부분으로서, 본체(120), 상부판(110), 하부판(130)으로 구성된다.

본체(120)의 횡단면은 속이 빈 공간(120a)을 갖는 육각형으로 형성되어 있으며, 일단과 타단은 개방되어 있으며, 일단에는 상부판(110)이 장착되고, 타단에는 하부판(130)이 장착되어, 본체(120)의 빈 공간(120a)이 폐쇄될 수 있다.

본체(120)의 횡단면은 육각형으로 형성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 다각형, 타원형, 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

한편, 본체(120)의 일단에 장착된 상부판(110)에는 터치핀(200)들이 통과될 수 있도록 다수의 관통홀(112)이 형성되어 있으며, 사용자의 피부(10), 예컨대 손가락을 상부판(110)에 접촉시키면 관통홀(112)을 통해 돌출되는 터치핀(200)을 통해 촉감을 느낄 수 있게 된다.

본체(120)의 외면에는 커넥터(122)가 구비되며, 이 커넥터(122)는 솔레노이드(300)에 인가되는 전류를 제어하는 제어수단으로 컨트롤러, 마이크로프로세서, 컴퓨터 등과 연결되어 있다.

하우징(100)의 본체(120), 상부판(110), 하부판(130)은 자성체, 예를 들어 강(steel)을 소재로 제작되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 하우징(100)은 소정의 빈 공간(120a)을 제공함에 따라 터치핀(200), 솔레노이드(300), 탄성수단(400) 등의 구성요소가 내측에 수용될 수 있게 된다.

다음으로, 터치핀(200)에 대하여 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)은 상술한 하우징(100)의 내측에 구비되어 있으며, 하우징(100)의 상부판(110)에 형성된 관통홀(112)을 통해 상부판(110)으로부터 그 선단(202)이 돌출되거나 하우징(100)의 내측으로 몰입되도록 장착된다.

즉, 상부판(110)에 형성된 관통홀(112)을 통해 상부판(110)으로부터 돌출되는 일부 또는 전체의 터치핀(200)의 선단(202)이 사용자의 피부(10)에 접촉됨에 따라 사용자는 촉감을 느낄 수 있게 되는 것이다. 한편, 터치핀(200)의 후단(204)에는 솔레노이드(300)와 연동을 위한 영구자석(210)이 구비된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)의 선단(202)이 하우징(100)의 내측으로 몰입된 상태에서는 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1)에 위치하게 되고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 터치핀(200)의 선단(202)이 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출된 상태에서는 터치핀(200)의 선단(202)이 제2위치(P2)에 위치하게 된다.

이때, 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1) 또는 제2위치(P2)로 위치되는 것은 후술하게 될 솔레노이드(300)와 탄성수단(400)에 의해 이루어지며, 이러한 터 치핀(200)의 동작에 대해서는 솔레노이드(300)와 탄성수단(400)에 대한 설명 시 함께하도록 한다.

상술한 바와 같이 터치핀(200)의 선단(202)이 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 동작하는 경우에, 터치핀(200)의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있는 리니어모션 가이드(310)가 구비된다.

리니어모션 가이드(310)는 하우징(100)의 내측에 장착되어 있으며, 터치핀(200)의 후단(204), 상세하게는 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)이 관통되도록 끼워지는 다수의 가이드홀(312)이 형성된다.

리니어모션 가이드(310)의 횡단면은 하우징(100)의 내측에서 회전이 방지되도록 하우징(100)의 횡단면과 일치되는 육각형으로 형성되며, 하우징(100)의 횡단면이 다각형, 타원형, 원형 등으로 변형되면, 그에 따라 동일한 횡단면을 갖도록 형성된다.

이처럼 하우징(100)의 내측에 회전이 방지되도록 장착된 리니어모션 가이드(310)의 다수의 가이드홀(312)에 각각 터치핀(200)이 끼워지므로, 터치핀(200)은 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 직선운동으로 안내될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 터치핀(200)은 하우징(100)의 내측에 구비되어 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출 또는 몰입됨에 따라 사용자의 피부(10)에 접촉되어 사용자로 하여금 촉감을 느끼도록 할 수 있다.

다음으로, 솔레노이드(300)에 대하여 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(300)는 터치핀(200)이 제1위치(P1)와 제2위치(P2) 사이에서 운동되게 하는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 내측에 장착되며, 하우징(100)의 커넥터(122)를 통해 전류를 인가받을 수 있도록 구성된다.

이러한 솔레노이드(300)는 솔레노이드 케이스(320)에 고정적으로 수용된다.

솔레노이드 케이스(320)는 하우징(100)의 내측에 장착되며, 리니어모션 가이드(310)와 마찬가지로 솔레노이드 케이스(320)의 횡단면은 하우징(100)의 내측에서 회전이 방지되도록 하우징(100)의 횡단면과 일치되는 육각형으로 형성되며, 하우징(100)의 횡단면이 다각형, 타원형, 원형 등으로 변형되면, 그에 따라 동일한 횡단면을 갖도록 형성된다.

솔레노이드 케이스(320)에는 다수의 수용홀(322)이 형성되며, 이 다수의 수용홀(322)에 각각 솔레노이드(300)가 수용된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(300)에 전류를 인가하지 않은 경우에는, 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)과 근접한 솔레노이드(300)의 상단으로 터치핀(200)의 영구자석(210)이 근접하거나 부착된다.

한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(300)에 전류를 인가하는 경우에는, 솔레노이드(300) 자체에 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)과 척력을 발생하는 극성을 갖게 되고, 이에 따라 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)과 솔레노이드(300)의 상단과의 척력에 의해 터치핀(200)이 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동하게 된다.

즉, 솔레노이드(300)에 전류 미인가 시 터치핀(200)이 하우징(100)의 내측으로 몰입되고, 전류 인가 시 터치핀(200)이 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출되는 것이다.

상술한 바와 같이, 솔레노이드(300)는 하우징(100)의 내측에 구비되어 터치핀(200)이 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 출몰할 수 있도록 작동시키게 된다.

다음으로, 탄성수단(400)에 대하여 설명하도록 한다.

도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 탄성수단(400)은 하우징(100)의 내측으로 터치핀(200)이 몰입된 경우에 탄성변형되어 탄성 에너지(elastic energy)를 갖는 구성요소로서, 하우징(100)의 상부판(110)과 솔레노이드(300) 사이에 장착된다.

탄성수단(400)은 하나 이상의 탄성플레이트로 구성되어 있으며, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)과 고정적으로 관통되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지 터치핀(200)과 유동적으로 관통될 수 있도록 구성된다.

상세하게는, 상술한 탄성수단(400)은, 플레이트형상으로서, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)과 고정적 관통을 위한 고정홀(402)이 형성되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지 터치핀(200)과 유동적 관통을 위한 유동홀(404)이 형성되며, 상기 고정홀(402)의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯(406)이 형성된다. 한편, 탄성수단(400)은 합성고무, 탄성력을 갖는 플라스틱, 스프링 판 등을 제조될 수 있다.

예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이, 탄성수단(400)의 일부분에는 하나의 터치핀(200)이 고정적으로 관통되는 하나의 고정홀(402)이 형성되고, 이 고정홀(402)의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯(406)이 나선형으로 형성되며, 이 슬롯(406)의 주변으로 고정홀(402)에 고정적으로 관통된 하나의 터치핀(200)을 제외한 나머지 터치핀(200)이 유동적으로 관통될 수 있는 다수의 유동홀(404)이 형성된다.

이와 같은 탄성수단(400)은, 도 4b 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 고정홀(402)의 위치 및 갯수, 슬롯(406)의 형성 형태, 유동홀(404)의 위치 및 갯수를 다르게 하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 탄성수단(400)은, 슬롯(406)의 형성에 의하여 고정홀(402)의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부(408)가 형성되고, 각각의 고정홀(402)을 중심으로 탄성변형부(408)가 등간격을 이루도록 형성된다.

즉, 도 4a 및 도 4b의 탄성수단(400)은 하나의 고정홀(402) 주위에 일점 지지되는 탄성변형부(408)가 등간격을 이루도록 형성되고, 도 4c 및 도 4d의 탄성수단(400)은 두개의 고정홀(402) 주위에 이점 지지되는 탄성변형부(408)가 등간격을 이루도록 형성되며, 도 4e 및 도 4f의 탄성수단(400)은 세개의 고정홀(402) 주위에 삼점 지지되는 탄성변형부(408)가 등간격을 이루도록 형성되어 있다.

상술한 탄성수단(400)은, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 간격을 두고 복수개가 적층되어 있으며, 복수개의 탄성플레이트들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서(410)가 각각 개재되어 있다.

메인스페이서(410)는 탄성수단(400)의 고정홀(402), 유동홀(404), 슬롯(406) 과 대응되는 부분이 개구되어 탄성수단(400)의 가장자리를 지지하는 링 형태의 부재로서, 탄성수단(400)의 탄성변형부(408)의 탄성변형을 허용할 수 있는 두께를 갖는다.

상술한 탄성수단(400), 메인스페이서(410)는 본체(120)의 공간에 억지끼워맞춤되거나 고정수단, 예를 들어 접착제 에폭시수지(expoxy resin)에 의하여 고정될 수 있다.

한편, 다수의 터치핀(200) 중 일부의 터치핀(200)은 고정홀(402)에 고정적으로 관통되고, 다수의 터치핀(200) 중 나머지의 터치핀(200)은 유동홀(404)에 고정적으로 관통된다고 하였으나, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 터치핀(200) 중 나머지의 터치핀(200)은 탄성수단(400)의 슬롯(406)을 통해 유동적으로 관통될 수도 있다.

즉, 도 5a와 같이 제1탄성수단(400a), 제2탄성수단(400b), 제3탄성수단(400c)이 배열된 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1터치핀(200a)이 제1탄성수단(400a)의 제1고정홀(402a)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제2탄성수단(400b)의 제2슬롯(406b) 및 제3탄성수단(400c)의 제3슬롯(406c)에 유동적으로 관통되어, 도 5c와 같이 구성될 수 있다. 이때, 제2터치핀(200b)은 제2탄성수단(400b)의 제2고정홀(402b)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제1탄성수단(400a)의 제1슬롯(406a) 및 제3탄성수단(400c)의 제3슬롯(406c)에 유동적으로 관통되고, 제3터치핀(200c)은 제3탄성수단(400c)의 제3고정홀(402c)에 고정적으로 관통됨과 동시에 제1탄성수단(400a)의 제1슬롯(406a) 및 제2탄성수단(400b)의 제2슬롯(406b)에 유동적으로 관 통된다.

상술한 바와 같이, 탄성수단(400)은 하우징(100)의 상부판(110)과 솔레노이드(300)의 사이에 장착되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 탄성수단(400)을 조합하여 구성됨에 따라 솔레노이드(300)와 함께 터치핀(200)의 작동을 보조하는 역할을 하게 된다.

마지막으로, 본 실시예의 촉감장치의 작동에 대하여 설명하도록 한다.

하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 솔레노이드(300)에 전류가 인가되던 전류가 차단되면, 터치핀(200)들의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)이 솔레노이드(300)에 부착됨에 따라 하우징(100)의 상부판(110)의 관통홀(112)을 통하여 하우징(100)의 내측으로 터치핀(200)이 몰입하게 된다.

이때, 터치핀(200)의 상단이 제2위치(P2)에서 제1위치(P1)로 위치되어 하우징(100)의 내측으로 몰입됨에 따라 각 터치핀(200)과 고정적으로 관통된 탄성수단(400)들이 도 3a와 같이 탄성변형되어 탄성 에너지를 보유한다.

하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 솔레노이드(300)에 전류가 인가되면, 솔레노이드(300)는 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)과 척력을 방생하는 극성을 갖도록 자화된다.

즉, 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210)이 N극의 자력을 발생하는 경우, 솔레노이드(300)는 N극을 갖도록 자화된다.

솔레노이드(300)와 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210) 간의 상호자력작용, 즉 척력에 의하여 터치핀(200)의 상단이 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 위치되어 하우징(100)의 상부판(110)으로부터 돌출하게 된다.

이때, 터치핀(200)의 직선운동과 연동되어 탄성수단(400)의 탄성변형부(408)는 탄성 에너지에 의하여 복원되면서 터치핀(200)의 운동력을 증폭시킨다.

이와 같이, 솔레노이드(300)와 터치핀(200)의 후단(204)에 구비된 영구자석(210) 사이의 척력과 탄성수단(400)의 탄성 에너지에 의하여 터치핀(200)의 운동력이 증폭되므로, 솔레노이드(300)의 저전력 구동이 가능하다.

또한, 솔레노이드(300)의 저전력 구동에 의해서도 터치핀(200)의 고출력이 가능하므로, 본 발명의 촉감장치를 간편하게 소형화할 수 있다.

터치핀(200)의 선단(202)이 제2위치(P2)에 도달되면, 터치핀(200)의 선단(202)은 하우징(100)의 상부판(110)의 관통홀(112)을 통하여 돌출되어 사용자의 피부(10)에 접촉되며, 이에 따라 사용자는 터치핀(200)에 의한 피부(10)의 자극으로부터 촉감을 느낄 수 있다.

솔레노이드(300)와 탄성수단(400)의 연동에 의해서는 터치핀(200)의 운동력에 대한 분해능을 높여 터치핀(200)의 제어성을 향상시킬 수 있고, 하우징(100)의 외부에 구비된 커넥터(122)를 통해 인가되는 전류의 주기와 세기를 제어하여 사용자에게 실감 있는 촉감을 느끼게 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치의 구성을 나타내는 분해사시도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 터치핀, 솔레노이드, 탄성수단이 조립되어 터치핀의 작동을 나타내는 구성도.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 탄성수단의 구성을 부분적으로 나타내는 평면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감장치에서 터치핀, 솔레노이드, 탄성수단이 조립된 상태를 나타내는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:하우징 110:상부판

112:관통홀 200:터치핀

202:선단 204:후단

210:영구자석 300:솔레노이드

310:리니어모션 가이드 312:가이드홀

320:솔레노이드 케이스 322:수용홀

400:탄성수단 402:고정홀

404:유동홀 406:슬롯

408:탄성변형부 410:메인스페이서

Claims

사용자의 피부가 접근되는 상부판을 갖는 하우징;

상기 하우징의 내측에 출몰할 수 있도록 장착되되, 상기 하우징의 상부판으로부터 그 선단이 돌출 시 사용자의 피부에 접촉되고, 그 후단에는 영구자석이 구비된 다수의 터치핀;

상기 하우징의 내측에 장착되되, 전류 미인가 시 상기 터치핀의 영구자석이 근접 또는 부착되어 상기 터치핀이 몰입되게 하고, 전류 인가 시 상기 터치핀의 영구자석과 척력을 발생하는 극성을 갖음에 따라 상기 영구자석을 밀어내어 상기 터치핀이 돌출되게 하는 다수의 솔레노이드; 및

상기 하우징의 상부판과 상기 솔레노이드 사이에 장착되되, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적으로 관통되고, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적으로 관통되며, 상기 고정적으로 관통된 터치핀들의 몰입 시 탄성변형되어 탄성 에너지를 갖는 탄성수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성수단은,

플레이트형상으로서, 상기 다수의 터치핀 중 일부와 고정적 관통을 위한 고정홀과, 상기 다수의 터치핀 중 나머지와 유동적 관통을 위한 유동홀이 형성되고, 상기 고정홀의 주위에 탄성변형을 위한 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 촉감장 치.
제2항에 있어서,

상기 다수의 터치핀 중 나머지는,

상기 유동홀 또는 상기 슬롯을 통해 유동적으로 관통되는 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제2항에 있어서,

상기 탄성수단은,

복수개가 적층되고, 상기 복수개의 탄성수단들 사이에는 간격의 유지를 위한 메인스페이서가 각각 개재된 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제4항에 있어서,

상기 각각의 탄성수단은,

상기 슬롯의 형성에 의하여 상기 고정홀의 주위에 일점 지지되는 탄성변형부가 형성되고, 상기 각각의 고정홀을 중심으로 상기 탄성변형부가 등간격을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 상부판은,

상기 터치핀들이 통과될 수 있는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제1항에 있어서,

상기 터치핀의 운동을 직선운동으로 안내할 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 리니어모션 가이드를 더 구비하고, 상기 리니어모션 가이드는 상기 터치핀이 안내되도록 끼워지는 가이드홀이 형성된 것을 특징으로 하는 촉감장치.
제1항에 있어서,

각 솔레노이드가 수용될 수 있도록 상기 하우징의 내측에 장착된 솔레노이드 케이스를 더 구비하고, 상기 솔레노이드 케이스는 상기 각 솔레노이드가 수용되는 수용홀이 형성된 것을 특징으로 하는 촉감장치.