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KR100924087B1 - Haptic module using magnetic rheological fluid, control method thereof and haptic device therewith - Google Patents

Haptic module using magnetic rheological fluid, control method thereof and haptic device therewith Download PDF

Info

Publication number
KR100924087B1
KR100924087B1 KR1020080071849A KR20080071849A KR100924087B1 KR 100924087 B1 KR100924087 B1 KR 100924087B1 KR 1020080071849 A KR1020080071849 A KR 1020080071849A KR 20080071849 A KR20080071849 A KR 20080071849A KR 100924087 B1 KR100924087 B1 KR 100924087B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetorheological fluid
haptic module
flow hole
case
magnetic field
Prior art date
Application number
KR1020080071849A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양태헌
권동수
권혁준
이승섭
안진웅
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020080071849A priority Critical patent/KR100924087B1/en
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Publication of KR100924087B1 publication Critical patent/KR100924087B1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/26Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
    • F16F13/30Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions comprising means for varying fluid viscosity, e.g. of magnetic or electrorheological fluids
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
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Abstract

PURPOSE: A haptic module using magnetic rheological fluid, a control method thereof, and a haptic device are provided to minimize power consumption of a portable device by changing the magnetic rheological fluid using the incompressibility of the magnetic rheological fluid. CONSTITUTION: The magnetic rheological fluid(140) is accommodated in a case(110). At least, one side of the case is soft for tactility. A magnetic field applying unit applies a magnetic field to the magnetic rheological fluid. A flowing hole(125) discharges the magnetic rheological fluid outside of the case. A receiving unit connects with the flowing hole. The receiving unit returns the magnetic rheological fluid to the inside of the case or accommodates the ejected magnetic rheological fluid.

Description

자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치{Haptic module using magnetic rheological fluid, control method thereof and haptic device therewith} Haptic module using magnetic rheological fluid, control method and haptic providing device having haptic module TECHNICAL FIELD

본 발명은 유변유체를 이용한 햅틱모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기유변유체의 점성을 제어하여 촉감을 제공할 수 있는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a haptic module using a rheology fluid, and more particularly, a haptic module using a magnetorheological fluid capable of providing a tactile feel by controlling the viscosity of the magnetorheological fluid, a control method thereof, and a haptic providing device having a haptic module. It is about.

햅틱(haptic)이란 물체를 만질때, 사람의 핑커팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다. 본 명세서에서 "햅틱"이란 이러한 포괄적 개념으로 사용된다. Haptic is a tactile sensation that can be felt by a human fingerer tip (fingertip or stylus pen) when touching an object. It is a concept encompassing kinesthetic force feedback felt when disturbed. As used herein, "haptic" is used in this generic concept.

햅틱을 이용한 햅틱 장치는 가상의 물체(예를 들어, 윈도우 화면의 버튼 표시)를 사람이 만졌을 때, 실제의 물체(실제의 버튼)을 만지는 것과 같은 응답성으로 동적 특성(버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등)을 재생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다. 이러한 햅틱 장치의 성능 향상을 위하여 지금까지는 모터와 링크 메카니즘을 이용한 메카트로닉스 장비 등이 사용되었다. Haptic devices using haptics have dynamic characteristics (such as touching a button on a window screen) that touch a real object (actual button) when a person touches it. It is ideal to be able to reproduce transmitted vibrations, tactile feelings, and operation sounds). To improve the performance of such haptic devices, until now, mechatronic equipment using a motor and a link mechanism has been used.

그러나, 이러한 기계적인 햅틱 장치는 무게가 많이 나가고, 복잡한 링크 구조를 가질 뿐만 아니라 소형화가 어렵고, 관성으로 인한 신속한 응답 속도를 구현하기 어려웠다.However, such a mechanical haptic device is very heavy, has a complicated link structure, is difficult to miniaturize, and it is difficult to realize a rapid response speed due to inertia.

이를 극복하기 위해 최근에는 유변유체와 같은 스마트 물질(smart material)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 즉, 유변유체와 같은 스마트 물질이란 외부에서 인가되는 전기에너지(예 : 전기장) 혹은 자기에너지(예 : 자기장)에 반응하여 액체 자체의 점성이 가변되는 물질이다. 그리고, 이러한 유변유체는 전기장에 반응하는 전기유변유체와 자기장에 반응하는 자기유변유체로 대별된다. Recently, research on smart materials such as rheological fluids has been actively conducted to overcome this problem. That is, a smart material such as a rheological fluid is a material in which the viscosity of the liquid itself is changed in response to an externally applied electric energy (eg electric field) or magnetic energy (eg magnetic field). In addition, such a rheological fluid is roughly classified into an electrorheological fluid reacting to an electric field and a magnetorheological fluid reacting to a magnetic field.

그리고 이러한 유변유체를 이용하여 휴대단말(예 휴대폰, PDA, 노트북, PMP, MP3 플레이어, 전자사전 등)에서 햅틱 효과를 제공하거나 로봇의 액츄에이터로 사용하거나, 촉감전달장치로 사용하거나 댐퍼로 사용하는 등 응용분야가 점차 확대되어가는 추세이다. Using these rheological fluids, they provide haptic effects in mobile terminals (e.g. mobile phones, PDAs, laptops, PMPs, MP3 players, electronic dictionaries, etc.), as actuators for robots, as tactile transmitters, or as dampers. The application field is gradually expanding.

그러나, 유변유체가 전기장이나 자기장에 반응하여 점성이 증가하는 영역이 작고, 많은 양의 유변유체 전체의 점성을 변화시키기 위해서는 강한 전기장이나 자기장을 필요로 하기 때문에 전력소모가 심하다는 단점때문에 응용에 제약이 있었다. 특히, 유변유체를 이용하여 휴대단말의 햅틱 제공장치로 사용할 경우 전력 소모가 심해지는 단점이 있었다.However, due to the disadvantage that the rheological fluid has a small area where viscosity increases in response to an electric or magnetic field, and a strong electric or magnetic field is required to change the viscosity of a large amount of the entire rheological fluid, power consumption is limited. There was this. In particular, when using it as a haptic providing device of a mobile terminal using a rheological fluid has a disadvantage that the power consumption is severe.

아울러, 유변유체는 비압축성이기 때문에 일측에서 눌려졌을 경우 이를 수용 할 수 있는 저장영역이 있어야 한다. 그러나 이와 같은 저장영역을 함께 설계할 경우 제품의 소형화가 어려워지는 기술적 한계가 있었다.In addition, since the rheological fluid is incompressible, there should be a storage area that can accommodate it when pressed on one side. However, if the storage area is designed together, there is a technical limitation that it is difficult to miniaturize the product.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 작은 전력 소모로도 전체 자기유변유체의 딱딱함을 변화시킬 수 있는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, a haptic module using a magnetorheological fluid that can change the hardness of the entire magnetorheological fluid even with a small power consumption, a control method thereof And it provides a haptic providing device having a haptic module.

본 발명의 목적은, 자기유변유체의 유량을 효율적으로 제어함으로서 햅틱모듈을 누르는 순간에 사용자의 손가락으로 적절한 햅틱(예 : 부드러운 물체를 누르는 느낌 혹은 딱딱한 물체를 누르는 느낌)을 제공할 수 있는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to efficiently control the flow rate of the magnetorheological fluid to provide an appropriate haptic (e.g., a soft object or a hard object) with the user's finger at the moment of pressing the haptic module. A haptic module using a fluid, a control method thereof, and a haptic providing apparatus having a haptic module are provided.

본 발명의 또 다른 목적은, 눌려지는 힘의 세기를 측정하여 그에 따른 적절한 햅틱을 피드백으로 구현함으로서 게임, 각종 유틸리티, 운영체계 등에서 더욱 실감나는 햅틱을 느낄 수 있도록 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention, by measuring the strength of the pressed force by implementing the appropriate haptic according to the feedback by the haptic module using a magnetorheological fluid to feel a more realistic haptic in games, utilities, operating systems, etc. It is to provide a haptic providing apparatus having a control method and a haptic module.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments described in conjunction with the accompanying drawings.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 내부에 자기유변유체(140)가 수용되고, 적어도 일면이 촉감을 위해 유연하게 형성된 케이스(110); 및An object of the present invention as described above, the magnetorheological fluid 140 is accommodated therein, at least one surface of the case 110 is formed to be flexible for the touch; And

자기유변유체(140)에 자기장을 인가하기 위한 자기장 인가수단;Magnetic field applying means for applying a magnetic field to the magnetorheological fluid 140;

자기유변유체(140)를 케이스(110) 외부로 배출하기 위한 유동홀(125); 및A flow hole 125 for discharging the magnetorheological fluid 140 to the outside of the case 110; And

유동홀(125)과 연통되고 배출된 자기유변유체(140)를 수용하거나 케이스(110) 내부로 되돌리는 수용수단;을 포함하여,Including; a receiving means for communicating with the flow hole 125 and receiving the discharged magnetorheological fluid 140 or return to the inside of the case 110;

자기장의 세기에 따라 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하여 유동이 가변되므로서 케이스(110)의 강성이 가변되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈에 의해 달성될 수 있다.It is achieved by the haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the stiffness of the case 110 is changed by changing the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 according to the strength of the magnetic field. Can be.

그리고, 케이스(110)는 적어도 상면이 유연하게 형성된 것이 바람직하다.And, the case 110 is preferably formed at least the upper surface is flexible.

또한, 케이스(110)는 측면 두께 보다 상면의 두께가 상대적으로 얇은 것이 가능하다.In addition, the case 110 may be relatively thinner than the thickness of the upper surface.

아울러, 케이스(110)는 폴리머, 실리콘, 합성수지재, 고무재 또는 금속재일 수 있다.In addition, the case 110 may be a polymer, silicon, a synthetic resin material, a rubber material or a metal material.

뿐만 아니라, 케이스(110)는 육면체 또는 원통 형상일 수 있다.In addition, the case 110 may be a cube or a cylindrical shape.

그리고, 자기장 인가수단은, 유동홀(125)이 형성된 보빈(127); 및The magnetic field applying means includes: a bobbin 127 in which a flow hole 125 is formed; And

보빈(127)의 주위에 권취된 코일(130);로 구성될 수 있고, 케이스(110) 내부에 수납될 수 있다.The coil 130 wound around the bobbin 127; may be configured and may be housed in the case 110.

또한, 유동홀(125)의 단면은 부분 환형일 수 있다.In addition, the cross section of the flow hole 125 may be a partial annular.

수용수단은, 유동홀(125)의 일단을 덮으면서 유동홀(125)의 둘레에 고정되는 작동막(150)이고, 작동막(150)은 자기유변유체(140)에 의해 부풀어 오르거나 복원될 수 있도록 탄력성이 있다.The accommodating means is an operation membrane 150 fixed around the flow hole 125 while covering one end of the flow hole 125, and the operation membrane 150 is swelled or restored by the magnetorheological fluid 140. It is elastic to help.

케이스(110)는 유동홀(125)이 형성된 면이 개방되고, 개방된 면에 설치되는 지지판(160)을 더 포함할 수 있다.The case 110 may further include a support plate 160 on which a surface on which the flow hole 125 is formed is opened and installed on the open surface.

그리고, 지지판(160)중 유동홀(125)과 대응되는 영역에는 작동막(150)의 부풀어 오름을 수용하기 위하여 수용부(165)가 형성될 수 있다.In addition, an accommodating part 165 may be formed in an area corresponding to the flow hole 125 of the support plate 160 to accommodate the swelling of the working membrane 150.

지지판(160)에는 자기장 인가수단까지 전기적으로 연결되는 단자(180)가 더 형성되어 있을 수 있다.The support plate 160 may further include a terminal 180 electrically connected to the magnetic field applying unit.

또한 상기 설명한 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈(100)이 복수개 구비되고, In addition, the haptic module 100 using the magnetorheological fluid described above is provided with a plurality,

일면에 복수의 햅틱모듈(100)이 설치되는 다중지지판(190);을 포함할 수 있다.It may include; multi-support plate 190 is installed a plurality of haptic module 100 on one surface.

다중지지판(190)중 각 햅틱모듈(100)의 유동홀(125)과 대응되는 영역에는 수용부(165)가 형성되어 있다.An accommodating part 165 is formed in an area corresponding to the flow hole 125 of each haptic module 100 of the multiple support plate 190.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 본 발명의 또 다른 카테고리로서, 햅틱모듈(100)의 케이스(110)가 눌려짐에 따라 내부의 자기유변유체(140)가 가압되어 유동홀(125)을 통과하는 단계(S100);An object of the present invention as described above, as another category of the present invention, as the case 110 of the haptic module 100 is pressed, the magnetorheological fluid 140 inside is pressed to pass through the flow hole 125. Step (S100);

유동홀(125) 주위의 자기장 인가수단이 유동홀(125)에 대해 자기장을 인가하는 단계(S200);Magnetic field applying means around the flow hole 125 applying a magnetic field to the flow hole 125 (S200);

인가된 자기장에 의해 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하는 단계(S300);Changing the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 by the applied magnetic field (S300);

변화된 자기유변유체(140)의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 유동홀(125)을 통과하는 자기유변유체(140)의 유량이 변화하는 단계(S400);Changing the flow resistance by the viscosity of the changed magnetorheological fluid 140, thereby changing the flow rate of the magnetorheological fluid 140 passing through the flow hole 125 (S400);

자기유변유체(140)의 유량 변화로 인하여 케이스(110)의 눌려짐에 대한 반력이 발생하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법에 의해 달성될 수 있다. .Reaction force against the pressing of the case 110 is generated due to the flow rate change of the magnetorheological fluid 140 (S500) to be achieved by the control method of the haptic module using a magnetorheological fluid comprising a Can be. .

아울러, 유동홀(125)을 통과한 자기유변유체(140)를 탄력성 있는 작동막(150)에 수용하는 단계(S600)와 작동막(150)내의 자기유변유체(140)가 탄력성에 의해 유동홀(125)을 지나 케이스(110) 내부로 되돌아가는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.In addition, accommodating the magnetorheological fluid 140 that has passed through the flow hole 125 in the flexible working membrane 150 (S600) and the magnetorheological fluid 140 in the working membrane 150 may be formed by the elasticity of the flow hole. The method may further include returning to the inside of the case 110 after passing 125 (S700).

또한, 점성 변화단계(S300)는 자기장의 세기를 변화시켜 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하고,In addition, the viscosity change step (S300) by changing the intensity of the magnetic field to change the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125,

유량변화단계(S400)의 유동저항은 유동홀(125)과 자기유변유체(140) 사이의 전단력에 의해 유발될 수 있다.The flow resistance of the flow rate change step S400 may be caused by the shear force between the flow hole 125 and the magnetorheological fluid 140.

그리고, 자기장 인가단계(S200)는, 힘센서(500)로부터 눌려지는 힘의 세기를 검출하는 단계(S210); 및And, the magnetic field applying step (S200), the step of detecting the strength of the force pressed from the force sensor 500 (S210); And

힘센서(500)의 검출신호에 기초하여 인가되는 자기장의 세기를 제어하는 단계(S220);를 더 포함할 수 있다.The method may further include controlling the intensity of the magnetic field applied based on the detection signal of the force sensor 500 (S220).

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 적은 전력으로 최소량의 자기유변유체 점성을 변화시키지만 자기유변유체의 비압축성으로 인해 전체 자기유변유체의 딱딱함이나 부드러움이 변화하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 휴대기기의 전력소모를 최소화할 수 있다. Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to obtain the effect of changing the minimum amount of magnetorheological fluid viscosity with little power, but the hardness or softness of the entire magnetorheological fluid due to the incompressibility of the magnetorheological fluid. . Therefore, power consumption of the portable device can be minimized.

특히, 본 발명을 휴대단말(예 : 휴대폰, PMP, MP3 플레이어, 전자사전 등) 이나 노트북의 터치패드, 디지타이저 등에 적용할 경우, 패시브형 햅틱 피드백 제공장치로 사용할 수 있다. 이 경우, 사용자가 휴대단말을 누를 때마다 응용프로그램의 실행에 의하여 딱딱한 느낌을 전달받거나(햅틱 피드백), 부드러운 느낌을 전달(햅틱 피드백)받을 수 있다. In particular, when the present invention is applied to a mobile terminal (eg, a mobile phone, a PMP, an MP3 player, an electronic dictionary, etc.) or a touch pad, a digitizer, or the like of a notebook, it can be used as a passive haptic feedback providing device. In this case, whenever the user presses the mobile terminal, the user may receive a hard feeling (haptic feedback) or a soft feeling (haptic feedback) by the execution of the application program.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is obvious that all modifications fall within the scope of the appended claims.

(햅틱모듈의 구성)(Configuration of the Haptic Module)

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 구성에 관하여 설명하도록 한다. 우선, 도 1은 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 햅틱모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1중 A-A 방향에 따른 전단면도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 햅틱모듈은 대략 케이스(110), 자기장 인가수단, 지지판(160)으로 구성된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described with respect to the configuration of the haptic module using a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention. First, FIG. 1 is a perspective view of a haptic module using a magnetorheological fluid according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the haptic module shown in FIG. 1, and FIG. As shown in Figures 1 to 3, the haptic module according to the present invention is composed of a case 110, a magnetic field applying means, a support plate 160.

케이스(110)는 합성수지재, 실리콘 또는 폴리머 등으로 구성되고, 상면으로 사용자의 손가락이나 스타일러스 펜이 접촉하도록 구성된다. 케이스(110)는 상하 방향으로 신축성이 있어서, 손가락으로 눌렀을 때 압축되고, 손가락을 떼었을 때 원래 형상으로 복원된다. 케이스(110)는 육각면 구조로서 하면이 개방된 형상이고, 내부가 비워 있다. 이러한 케이스(110)는 원통형이나 기타 다면체 형상으로 변형할 수 있고, 얇은 금속재나 고무 등으로 제작할 수도 있다. 이러한 케이스(110)의 일예로는 10 mm × 10 mm × 3 mm 의 크기로 제작할 수 있다.The case 110 is made of synthetic resin, silicone, or polymer, and is configured such that the user's finger or stylus pen contacts the upper surface. The case 110 is elastic in the vertical direction and is compressed when pressed with a finger and restored to its original shape when the finger is released. The case 110 has a hexagonal surface structure with a lower surface open and an empty interior. The case 110 may be deformed into a cylindrical or other polyhedron shape, or may be made of a thin metal material or rubber. One example of such a case 110 may be manufactured in a size of 10 mm × 10 mm × 3 mm.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(110) 상면의 두께는 측면(또는 측벽)의 두께 보다 상대적으로 얇다. 이는 손가락(10)으로 상면을 눌렀을 때, 케이스(110)의 상면이 충분히 아래로 처지도록 하기 위함이다. 보다 바람직하게는 케이스(110) 상면의 두께는 측면(또는 측벽)의 두께 보다 절반 이하로 하는 것이 좋다.In particular, as shown in Figure 3, the thickness of the upper surface of the case 110 is relatively thinner than the thickness of the side (or sidewall). This is for the upper surface of the case 110 to sag down sufficiently when the upper surface is pressed by the finger 10. More preferably, the thickness of the upper surface of the case 110 is less than half the thickness of the side surface (or sidewall).

케이스(110)의 내부에는 자기유변유체(140)가 충진되어 있다. 자기유변유체(Magneto-Rheological Fluid, MRF)(140)는 자기장에 따라 점성이 변하는 유체이다. 즉, 자기유변유체(140)는 자기장이 없을 때는 물과 같이 낮은 점성상태이다가 자기장이 인가되었을 때 딱딱하게 굳은 것과 같은 높은 점성상태로 변하게 된다. 즉, 자기유변유체가 고점성상태가 되었을 때, 유동저항이 증가하게 된다. 자기유변유체는 인가된 자기장의 영향하에 입자들이 자기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 것이다. 자기유변유체(140)는 인가되는 자기장의 세기에 비례하여 점성이 증가하는 것이다. 자기유변유체(140)는 높은 인장성과 낮은 점성, 강성, 안정성 및 넓은 온도 편차, 신속한 응답성(10 ms 이내) 등의 장점을 가지고 있고, 비압축성이라는 특성을 갖고 있다.The magnetorheological fluid 140 is filled in the case 110. Magneto-Rheological Fluid (MRF) 140 is a fluid whose viscosity changes according to a magnetic field. That is, the magnetorheological fluid 140 is in a low viscous state such as water when there is no magnetic field, but is changed to a high viscous state such as hardened when the magnetic field is applied. That is, when the magnetorheological fluid becomes a high viscosity state, the flow resistance increases. Magnetorheological fluids are rapidly increasing in viscosity because particles are arranged in a chain-like structure in the direction of the magnetic field under the influence of an applied magnetic field. The magnetorheological fluid 140 is to increase the viscosity in proportion to the intensity of the magnetic field applied. The magnetorheological fluid 140 has advantages such as high tensile strength, low viscosity, stiffness, stability and wide temperature variation, and quick response (within 10 ms), and has the property of incompressibility.

자기장 인가수단은 케이스(110) 내부에 수용되며, 자기유변유체(140)에 잠겨 있는 상태이다. 자기장 인가수단의 중심에는 자기유변유체(140)가 통과할 수 있도 록 2개의 유동홀(125)이 형성되어 있고, 내부중 둘레에는 자기장을 형성하기 위한 코일(130)이 권취되어 있다. 자기장 인가수단에 대한 구체적인 구성은 도 4의 설명에서 하도록 한다.The magnetic field applying unit is accommodated in the case 110 and is locked to the magnetic rheological fluid 140. Two flow holes 125 are formed at the center of the magnetic field applying means so that the magnetic rheological fluid 140 can pass therethrough, and a coil 130 for forming a magnetic field is wound around the inside thereof. The detailed configuration of the magnetic field applying means will be described in the description of FIG. 4.

작동막(150)은 지지판(160)과 자기장 인가수단 사이에 구비된다. 즉, 작동막(150)의 일면에는 케이스(110)와 자기장 인가수단과 자기유변유체(140)가 접하게 되고, 타면에는 지지판(160)이 접하게 된다. 작동막(150)은 풍선과 같이 부풀어 오를 수도 있고, 다시 평면으로 복원될 수 있다. 이를 위해, 작동막(150)은 얇고 질긴 폴리머 또는 고무로 제작될 수 있다. 이러한 작동막(150)은 케이스(110)의 하면을 다 덮을 수도 있고, 유동홀(125) 주변막을 덮도록 구성할 수도 있다.The operation membrane 150 is provided between the support plate 160 and the magnetic field applying means. That is, the case 110, the magnetic field applying unit and the magnetorheological fluid 140 are in contact with one surface of the working membrane 150, and the support plate 160 is in contact with the other surface. The actuation membrane 150 may swell up like a balloon or may be restored to a plane again. To this end, the operation membrane 150 may be made of a thin and tough polymer or rubber. The operation membrane 150 may cover the lower surface of the case 110 or may be configured to cover the peripheral film of the flow hole 125.

지지판(160)은 작동막(150)의 타면에 지지되고 고정된다. 지지판(160)은 딱딱하고 가벼운 합성수지재로 제작할 수 있다. 지지판(160)은 케이스(110)를 누르는 힘을 지탱하고 적절히 분산시키는 기능을 수행한다. 지지판(160)중 중앙영역에는 수용부(165)가 형성되어 있다. 수용부(165)는 작동막(150)이 부풀어 오를 수 있는 공간적 여부를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 수용부(165)는 지지판(160)에 관통공을 형성하거나 오목한 홈을 형성하여 구현할 수 있다. 단, 수용부(165)가 제공하는 공간적 크기는 작동막(150)이 최대로 부풀어 오르는 것을 허용할 수 있을 정도로 충분히 빈공간이면 족하다.The support plate 160 is supported and fixed to the other surface of the working membrane 150. The support plate 160 may be made of a hard and light synthetic resin material. The support plate 160 supports the force to press the case 110 and performs a function of appropriately dispersing. The receiving portion 165 is formed in the central region of the support plate 160. Receiving portion 165 is to provide a space whether the working membrane 150 can swell. Therefore, the receiving part 165 may be implemented by forming a through hole or a concave groove in the support plate 160. However, the spatial size provided by the accommodating part 165 may be an empty space sufficient to allow the operation membrane 150 to be inflated to the maximum.

도 3에 도시된 바와 같이, 지지판(160)의 일측에는 단자(180)가 형성되어 있다. 단자(180)는 지지판(160)상에 형성되어 있고, 자기장 인가수단의 코일(130)에 전원을 인가하도록 배선되어 있다. As shown in FIG. 3, a terminal 180 is formed at one side of the support plate 160. The terminal 180 is formed on the support plate 160, and is wired to apply power to the coil 130 of the magnetic field applying means.

도 4는 도 1중 자기장 인가수단의 분해 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자기장 인가수단은 원통형 디스크 형상이고, 크게 하우징(120), 코일(130) 및 하우징판(135)으로 구성되어 있다.4 is an exploded perspective view of the magnetic field applying unit of FIG. 1. As shown in FIG. 4, the magnetic field applying unit has a cylindrical disk shape and is composed of a housing 120, a coil 130, and a housing plate 135.

하우징(120)은 둥근 형상이고, 내부 둘레에 코일(130)이 권취되어 수용될 수 있도록 공간이 형성되어 있다. 특히 하우징(120)은 자기장의 누설을 방지하기 위하여 금속재(예 : 스틸)로 제작될 수 있다. 보빈(127)의 중심에는 2개의 유동홀(125)이 형성되어 있다. 유동홀(125)은 자기유변유체(140)가 통과할 수 있는 관통공이며, 단면이 부분 환형 형상이고, 2개가 대칭적으로 형성되어 있다. 유동홀(125)은 자기유변유체와의 사이에서 전단력이 발생하는 곳이므로 길이방향으로 충분히 길고, 홀의 폭이 매우 좁게(혹은 유동홀의 단면적이 매우 작게) 형성하는 것이 바람직하다. The housing 120 has a round shape, and a space is formed in the inner circumference so that the coil 130 is wound and accommodated. In particular, the housing 120 may be made of a metal material (eg, steel) to prevent leakage of the magnetic field. Two flow holes 125 are formed at the center of the bobbin 127. The flow hole 125 is a through hole through which the magnetorheological fluid 140 can pass, the cross section is partially annular, and two are symmetrically formed. Since the flow hole 125 is a place where shear force is generated between the magnetorheological fluid, the flow hole 125 is preferably long enough in the longitudinal direction, and is formed to be very narrow in width (or very small in cross-sectional area of the flow hole).

코일(130)은 수회 ~ 수십회 권취되어 하우징(120)의 내부 둘레에 수용되고, 중심에 보빈(127)이 위치하며, 단자(180)로부터 인가되는 전기에너지를 이용하여 자기장을 발생시킨다. The coil 130 is wound several times to several tens of times and is accommodated around the inside of the housing 120, and a bobbin 127 is positioned at the center thereof, and generates a magnetic field using electric energy applied from the terminal 180.

하우징판(135)은 하우징(120) 및 보빈(127)과 결합하여 자기장 인가수단의 일면을 형성하게 된다. The housing plate 135 is combined with the housing 120 and the bobbin 127 to form one surface of the magnetic field applying unit.

(햅틱모듈의 제어방법)(Control method of haptic module)

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 우선, 도 5는 도 1에 도시된 햅틱모듈을 손가락으로 눌렸을 때를 도시한 동작상태단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 우선, 손가락(10)이 케이스(110)의 상면을 누르면, 케이스(110)의 상면 두께가 얇기 때문에 누르는 힘(20)에 쉽게 변형하게 된다. 이에 따라 케이스(110) 내부의 공간이 줄어들면서, 자기유변유체(140)의 내압이 상승한다. 이 때, 자기유변유체(140)는 좁은 유동홀(125)을 통해 빠져나가게 된다. 그리고, 유동홀(125)을 빠져 나간 자기유변유체(140)는 작동막(150)을 팽창시키면서 수용부(165) 공간을 차지하게 된다. 즉, 부풀어 오른 작동막(150)내에 자기유변유체(140)가 모이게 된다.Hereinafter, a control method of a haptic module using a magnetorheological fluid having the above configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an operation state when a haptic module shown in FIG. 1 is pressed with a finger, and FIG. 7 is a flowchart illustrating a control method of a haptic module using a magnetorheological fluid according to the present invention. As shown in FIGS. 5 and 7, first, when the finger 10 presses the upper surface of the case 110, the upper surface of the case 110 is thin so that the finger 10 is easily deformed by the pressing force 20. Accordingly, while the space inside the case 110 is reduced, the internal pressure of the magnetorheological fluid 140 increases. At this time, the magnetorheological fluid 140 exits through the narrow flow hole 125. In addition, the magnetorheological fluid 140 exiting the flow hole 125 occupies a space of the accommodating part 165 while expanding the working membrane 150. That is, the magnetorheological fluid 140 collects in the swollen working membrane 150.

그리고, 손가락(10)을 케이스(110)에서 뗄 경우, 케이스(110)의 탄력적 복원력과 작동막(150)의 탄력적 복원력에 의해 수용부(165) 내의 자기유변유체(140)는 다시 유동홀(125)을 지나 케이스(110) 내부로 복귀하게 된다. In addition, when the finger 10 is removed from the case 110, the magnetorheological fluid 140 in the receiving portion 165 is reflowed by the elastic restoring force of the case 110 and the elastic restoring force of the working membrane 150. After passing through 125, the case 110 is returned to the inside.

이하에서는 자기장 인가수단에 의해 패시브 햅틱을 제공하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 지지판(160)에 형성된 단자(180)를 통해 전원을 인가하면, 코일(130)에 의해 자기장이 형성된다. 이러한 자기장은 중앙 영역에 형성된 유동홀(125)에 강하게 작용하게 된다. 따라서, 케이스(110) 내부의 전제 자기유변유체(140)가 자기장의 영향을 받아 점성이 증가하게 되나, 특히 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)가 강한 자기장의 영향에 따라 점성의 증가가 뚜렷해진다. Hereinafter, a method of providing a passive haptic by the magnetic field applying means will be described. When power is applied through the terminal 180 formed on the support plate 160, a magnetic field is formed by the coil 130. This magnetic field is strongly acted on the flow hole 125 formed in the central region. Therefore, the whole magnetorheological fluid 140 in the case 110 increases in viscosity due to the magnetic field, but in particular, the magnetorheological fluid in the flow hole 125 increases in viscosity due to the strong magnetic field. Becomes clear.

자기장이 인가되었을 때, 케이스(110) 내부의 자기유변유체(140)의 점성도 다소 증가하지만 유동홀(125) 내의 자기유변유체(140)가 강한 자기장에 의해 점성이 크게 높아진다. 따라서, 유동홀(125) 내의 자기유변유체(140)는 고점성으로 인 해 유동저항이 증가하거나 심지어 딱딱해져 유동이 막힐 수도 있다. 따라서, 코일(130)에 인가되는 전압이나 전류를 적절히 제어하면 유동홀(125)내의 유동저항을 비례적(또는 선형적)으로 제어할 수 있다. When the magnetic field is applied, the viscosity of the magnetorheological fluid 140 inside the case 110 is also slightly increased, but the viscosity is greatly increased by the strong magnetic field of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125. Accordingly, the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 may increase or even become hard due to high viscosity, thereby preventing the flow. Therefore, if the voltage or current applied to the coil 130 is properly controlled, the flow resistance in the flow hole 125 can be controlled proportionally (or linearly).

그리고, 유동저항을 효과적으로 유발하기 위해 유동홀(125)은 단면적이 작고, 유체와 벽면 사이의 접촉면적이 넓을수록 유리하다. 이와 같은 유동홀(125)내의 점성 증가는 자기유변유체(140)의 비압축성으로 인하여 케이스(110) 내부 전체의 자기유변유체(140)가 딱딱해지는 것과 같은 효과를 유발한다. 즉, 자기유변유체(140) 전체에 대해 자기장을 인가하여 점성을 제어할 필요없이 유동홀(125)에만 집중적으로 자기장을 인가하고 제어하여도 전제 자기유변유체(140)가 같은 점성으로 유동하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. In addition, in order to effectively induce flow resistance, the flow hole 125 has a small cross-sectional area, and the larger the contact area between the fluid and the wall surface is, the more advantageous it is. The increase in viscosity in the flow hole 125 causes an effect such that the magnetorheological fluid 140 of the entire inside of the case 110 becomes hard due to the incompressibility of the magnetorheological fluid 140. That is, the entire magnetorheological fluid 140 flows in the same viscosity even when the magnetic field is concentrated and applied only to the flow hole 125 without the need to control the viscosity by applying the magnetic field to the entire magnetorheological fluid 140. The same effect can be obtained.

따라서, 코일(130)에서 미약한 자기장이 발생될 경우, 자기유변유체(140)는 물과 같은 점성 상태가 되어 손가락(10)에서 큰 반력이나 저항을 느끼지 못하고 케이스(110)의 변형도 크고 빠르게 된다. 이는 사용자에게 부드럽게 쑥 눌린다는 촉감(예 : 풍선을 누르는 느낌)을 제공하게 된다. Therefore, when a weak magnetic field is generated in the coil 130, the magnetorheological fluid 140 becomes a viscous state such as water, so that a large reaction force or resistance is not felt at the finger 10, and the deformation of the case 110 is also large and rapid. do. This gives the user a soft touch (for example, a feeling of pressing a balloon).

반대로, 코일(130)에서 강한 자기장이 발생될 경우, 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)는 딱딱한 고체와 같은 점성 상태가 되어 유동홀(125)의 유동 단면적을 더욱 좁히게 된다. 따라서, 유동홀(125)을 지나는 자기유변유체(140)에는 더 큰 전단력이 작용하게 되고, 이는 결국 더 큰 유동저항으로 이어지게 된다. 따라서, 손가락(10)에서 큰 반력이나 저항을 느끼고 케이스(110)의 변형도 작아진다. 이는 사용자에게 딱딱하고 거의 눌리지 않는다는 촉감(예 : 돌을 만지는 느낌)을 제공하게 된다. On the contrary, when a strong magnetic field is generated in the coil 130, the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 becomes a viscous state such as a hard solid to further narrow the flow cross-sectional area of the flow hole 125. Therefore, a greater shear force acts on the magnetorheological fluid 140 passing through the flow hole 125, which in turn leads to greater flow resistance. Therefore, a large reaction force or resistance is felt by the finger 10 and the deformation of the case 110 is also small. This gives the user a hard, hardly pressed touch (e.g. touching the stone).

이와 같은 과정과 제어를 통해 사용자는 손가락 끝에서 다양한 촉감을 느낄 수 있다. Through such a process and control, the user can feel various touches at the fingertips.

(( 햅틱Haptic 제공 장치) Provision device)

도 6a는 도 1에 도시된 햅틱모듈을 복수개 배열하여 햅틱 제공 장치를 구현한 사시도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 복수개의 햅틱모듈(100)을 행렬 형태로 배열하고, 하면에 다중 지지판(190)을 구비한다. 도 6a에는 미도시되었으나 다중지지판(190)에는 각 햅틱모듈(100)의 유동홀(125)에 대응되는 위치에 수용부(165)가 형성되어 있다. 또한, 도 6a의 다중지지판(190)에는 각 햅틱모듈(100)을 제어하기 위한 단자(180)와 대응 배선도 구비되어 있다. FIG. 6A is a perspective view illustrating a haptic providing apparatus by arranging a plurality of haptic modules illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 6A, a plurality of haptic modules 100 are arranged in a matrix form, and a plurality of support plates 190 are provided on a lower surface thereof. Although not shown in FIG. 6A, the receiving part 165 is formed at a position corresponding to the flow hole 125 of each haptic module 100 in the multi-support plate 190. In addition, the multi-support plate 190 of FIG. 6A is provided with a terminal 180 and a corresponding wiring for controlling each haptic module 100.

도 6a과 같은 햅틱 제공장치에 의할 경우, 손가락 보다 넓은 면적(예 : 손바닥)에 대해 햅틱을 제공할 수 있고, 각 햅틱모듈(100)의 개별 제어가 가능하기 때문에 촉감의 분포를 달리하거나(예 : 딱딱한 곳과 부드러운 곳) 시간에 따라 변동되게 하는 등(예 : 진동 등) 다양한 촉감이나 햅틱의 제공이 가능하다. In the haptic providing device as shown in FIG. 6A, the haptic may be provided for a larger area (eg, a palm) than the finger, and the haptic module 100 may be individually controlled to change the distribution of tactile feeling ( Examples: Hard and soft places can be changed over time (eg vibration), and various touches and haptics can be provided.

(( 변형예Variant ))

도 6b는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치(200)의 일측에 유연한 LCD(300)가 구비된 제 1 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 햅틱 제공장치(200)의 상면에 유연한 LCD(액정표시장치)(300)를 설치함으로써 LCD(300)에서 표시되는 그래픽과 연동하여 햅틱을 제공할 수 있다. 즉, LCD(300)에서는 풍선을 표시하고, 해당 풍선 영역의 햅틱 제공장치(200)에서는 풍선과 같은 부드러운 촉감을 제공한다. 이 경우, 사용자가 LCD(300)의 풍선을 보면서 풍선 영역을 만지면 풍선과 같은 촉감을 더욱 실감나게 느낄 수 있다. 이러한 LCD(300)는 유연한 OLED(유기전계발광표시장치)로도 대체될 수 있다. FIG. 6B is a perspective view illustrating a first embodiment in which a flexible LCD 300 is provided at one side of the haptic providing apparatus 200 shown in FIG. 6A. As illustrated in FIG. 6B, a haptic may be provided in conjunction with graphics displayed on the LCD 300 by installing a flexible LCD (liquid crystal display) 300 on an upper surface of the haptic providing apparatus 200. That is, the LCD 300 displays a balloon, and the haptic providing device 200 of the corresponding balloon area provides a soft touch like a balloon. In this case, when the user touches the balloon area while looking at the balloon of the LCD 300, the user may feel a touch like a balloon more realistically. The LCD 300 may be replaced with a flexible OLED (organic light emitting display device).

도 6c는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치(200)의 일측에 유연한 터치패드(400)가 구비된 제 2 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 햅틱 제공장치(200)의 상면에 유연한 터치패드(400)를 설치함으로써 터치패드(400)의 위치데이터와 햅틱 제공을 연동할 수 있다. 즉, 사용자가 터치하는 영역을 검출하여 해당 부위의 촉감을 가변시킬 수 있다. FIG. 6C is a perspective view illustrating a second embodiment in which a flexible touch pad 400 is provided at one side of the haptic providing apparatus 200 illustrated in FIG. 6A. As illustrated in FIG. 6C, by providing a flexible touch pad 400 on an upper surface of the haptic providing apparatus 200, the position data of the touch pad 400 and the haptic provision may be linked. That is, the touch of the corresponding area may be changed by detecting the area touched by the user.

도 6d는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치(200)의 일측에 유연한 터치패드(400)와 유연한 LCD(300)가 함께 구비된 제 3 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 햅틱 제공장치(200)의 상면에 앞서 설명한 제 1, 2 실시예의 LCD(300)와 터치패드(400)를 설치할 수 있다. 이 경우, 터치패드(400)의 위치 정보에 따라 LCD(300)에서 그래픽을 연동하면서 햅틱 제공장치(200)에서 다양한 햅틱을 제공할 수 있다. 필요한 경우 터치패드(400)와 LCD(300)의 층간 위치는 뒤바꿀 수 있다.FIG. 6D is a perspective view illustrating a third embodiment in which a flexible touch pad 400 and a flexible LCD 300 are provided at one side of the haptic providing apparatus 200 shown in FIG. 6A. As illustrated in FIG. 6D, the LCD 300 and the touch pad 400 of the first and second embodiments described above may be installed on the upper surface of the haptic providing apparatus 200. In this case, the haptic providing apparatus 200 may provide various haptics while interlocking graphics on the LCD 300 according to the position information of the touch pad 400. If necessary, the interlayer positions of the touch pad 400 and the LCD 300 may be reversed.

도 6e는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치(200)의 아래측에 힘센서(500)가 구비된 제 4 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 6e에 도시된 바와 같이, 힘센서(500)는 햅틱 제공장치(200)의 아래측에 구비된다. 힘센서(500)는 힘의 세기를 감지할 수 있으며, 각 햅틱모듈(100)에 대응되도록 복수개가 행렬형태로 배치되어 있다. 따라서, 해당 힘센서(500)의 출력신호에 기초하여 사용자가 터치한 힘의 세기와 터치 위치를 판단할 수 있다. 이러한 힘센서(500)는 햅틱 제공장치(200)의 상부에 위치할 수도 있다. 그리고, 힘센서(500)의 출력신호에 기초하여 해당 햅틱 모듈(100)에 인가되는 자기장의 세기를 제어할 수 있다. 즉, 센 힘이라고 감지되면 큰 자기장을 인가하여 단단한 느낌을 주고, 작은 힘이라고 감지되면 작은 자기장을 인가하여 부드러운 느낌을 준다(일명, 패시브 햅틱 피드백의 구현). FIG. 6E is a perspective view illustrating a fourth embodiment in which a force sensor 500 is provided below the haptic providing apparatus 200 illustrated in FIG. 6A. As shown in FIG. 6E, the force sensor 500 is provided below the haptic providing apparatus 200. The force sensor 500 may detect the strength of the force, and a plurality of force sensors 500 are arranged in a matrix form so as to correspond to each haptic module 100. Therefore, the strength and the touch position of the force touched by the user may be determined based on the output signal of the force sensor 500. The force sensor 500 may be located above the haptic providing apparatus 200. The intensity of the magnetic field applied to the haptic module 100 may be controlled based on the output signal of the force sensor 500. In other words, if it is sensed as a strong force, a large magnetic field is applied to give a hard feeling, and if it is detected as a small force, a small magnetic field is applied to give a soft feeling (aka, implementation of passive haptic feedback).

도 1은 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 사시도,1 is a perspective view of a haptic module using a magnetorheological fluid according to the present invention,

도 2는 도 1에 도시된 햅틱모듈의 분해 사시도,2 is an exploded perspective view of the haptic module shown in FIG.

도 3은 도 1중 A-A 방향에 따른 전단면도,3 is a shear cross-sectional view taken along the direction A-A of FIG.

도 4는 도 1중 자기장 인가수단의 분해 사시도,4 is an exploded perspective view of the magnetic field applying unit of FIG. 1;

도 5는 도 1에 도시된 햅틱모듈을 손가락으로 눌렸을 때를 도시한 동작상태단면도,5 is an operation state sectional view showing when the haptic module shown in FIG. 1 is pressed with a finger;

도 6a는 도 1에 도시된 햅틱모듈을 복수개 배열하여 햅틱 제공 장치를 구현한 사시도, FIG. 6A is a perspective view illustrating a haptic providing apparatus by arranging a plurality of haptic modules illustrated in FIG. 1;

도 6b는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치의 일측에 유연한 LCD(300)가 구비된 제 1 실시예를 나타내는 사시도,FIG. 6B is a perspective view illustrating a first embodiment in which a flexible LCD 300 is provided at one side of the haptic providing device shown in FIG. 6A.

도 6c는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치의 일측에 유연한 터치패드(400)가 구비된 제 2 실시예를 나타내는 사시도,6C is a perspective view illustrating a second embodiment in which a flexible touch pad 400 is provided at one side of the haptic providing device shown in FIG. 6A.

도 6d는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치의 일측에 유연한 터치패드(400)와 유연한 LCD(300)가 함께 구비된 제 3 실시예를 나타내는 사시도,FIG. 6D is a perspective view illustrating a third embodiment in which a flexible touch pad 400 and a flexible LCD 300 are provided together at one side of the haptic providing device shown in FIG. 6A.

도 6e는 도 6a에 도시된 햅틱 제공장치의 아래측에 힘센서(500)가 구비된 제 4 실시예를 나타내는 사시도,FIG. 6E is a perspective view illustrating a fourth embodiment in which a force sensor 500 is provided below the haptic providing device shown in FIG. 6A.

도 7은 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a control method of a haptic module using a magnetorheological fluid according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 손가락,10: finger,

20 : 누르는 힘,20: pressing force,

100 : 햅틱모듈,100: haptic module,

110 : 케이스,110: case,

120 : 하우징,120: housing,

125 : 유동홀,125: floating hole,

127 : 보빈,127: bobbin,

130 : 코일,130: coil,

135 : 하우징판,135: housing plate,

140 : 자기유변유체,140: magnetorheological fluid,

150 : 작동막,150: working membrane,

160 : 지지판,160: support plate,

165 : 수용부,165: receptacle,

180 : 단자,180: terminal,

190 : 다중 지지판, 190: multiple support plate,

200 : 햅틱 제공 장치,200: haptic providing device,

300 : LCD, 300: LCD,

400 : 터치 패드.400: touch pad.

500 : 힘센서.500: force sensor.

Claims (20)

내부에 자기유변유체(140)가 수용되고, 적어도 일면이 촉감을 위해 유연하게 형성된 케이스(110); 및A magnetorheological fluid 140 is accommodated therein and at least one surface of the case 110 is formed to be flexible for a touch; And 상기 자기유변유체(140)에 자기장을 인가하기 위한 자기장 인가수단;Magnetic field applying means for applying a magnetic field to the magnetorheological fluid 140; 상기 자기유변유체(140)를 상기 케이스(110) 외부로 배출하기 위한 유동홀(125); 및A flow hole 125 for discharging the magnetorheological fluid 140 to the outside of the case 110; And 상기 유동홀(125)과 연통되고 배출된 자기유변유체(140)를 수용하거나 상기 케이스(110) 내부로 되돌리는 수용수단;을 포함하여,It includes; receiving means for communicating with the flow hole 125 and the discharged magnetorheological fluid 140 or return to the inside of the case 110; 상기 자기장의 세기에 따라 상기 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하여 유동이 가변되므로서 상기 케이스(110)의 강성이 가변되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the stiffness of the case 110 is changed by changing the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 according to the strength of the magnetic field . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 케이스(110)는 상면이 유연하게 형성된 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The case 110 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the upper surface is formed flexibly. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 케이스(110)는 측면 두께 보다 상면의 두께가 상대적으로 얇은 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The case 110 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the thickness of the upper surface is relatively thinner than the side thickness. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 케이스(110)는 폴리머, 실리콘, 합성수지재, 고무재 또는 금속재인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The case 110 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the polymer, silicon, synthetic resin, rubber or metal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 케이스(110)는 육면체 또는 원통 형상인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The case 110 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the hexahedron or cylindrical shape. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기장 인가수단은, The magnetic field applying means, 상기 유동홀(125)이 형성된 보빈(127); 및A bobbin 127 in which the flow hole 125 is formed; And 상기 보빈(127)의 주위에 권취된 코일(130);로 구성된 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that consisting of; coil 130 wound around the bobbin (127). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기장 인가수단은 상기 케이스(110) 내부에 수납되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The magnetic field applying means is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that stored in the case (110). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유동홀(125)의 단면은 부분 환형인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the cross section of the flow hole 125 is a partial annular. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수용수단은, The accommodation means, 상기 유동홀(125)의 일단을 덮으면서 상기 유동홀(125)의 둘레에 고정되는 작동막(150)인 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the operating membrane 150 is fixed to the periphery of the flow hole 125 while covering one end of the flow hole (125). 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 작동막(150)은 상기 자기유변유체(140)에 의해 부풀어 오르거나 복원될 수 있도록 탄력성이 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The actuation membrane 150 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that it is elastic to be swollen or restored by the magnetorheological fluid 140. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 케이스(110)는 상기 유동홀(125)이 형성된 면이 개방되고,The case 110 has a surface on which the flow hole 125 is formed is opened, 상기 개방된 면에 설치되는 지지판(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that it further comprises a support plate 160 installed on the open surface. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 지지판(160)중 상기 유동홀(125)과 대응되는 영역에는 상기 작동막(150)의 부풀어 오름을 수용하기 위하여 수용부(165)가 형성되어 있는 것을 특징 으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.Haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the receiving portion 165 is formed in the region corresponding to the flow hole 125 of the support plate 160 to accommodate the swelling of the working membrane 150 . 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 지지판(160)에는 상기 자기장 인가수단까지 전기적으로 연결되는 단자(180)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈.The support plate 160 is a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that the terminal 180 is further formed to be electrically connected to the magnetic field applying means. 상기 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 의한 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈(100)이 복수개 구비되고, A plurality of haptic module 100 using the magnetorheological fluid according to any one of claims 1 to 10 is provided, 일면에 상기 복수의 햅틱모듈(100)이 설치되는 다중지지판(190);을 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치.Haptic providing apparatus having a haptic module comprising a; multiple support plate 190 is installed on the surface the plurality of haptic module (100). 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 다중지지판(190)중 상기 각 햅틱모듈(100)의 유동홀(125)과 대응되는 영역에는 수용부(165)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치.Haptic device having a haptic module, characterized in that the receiving portion 165 is formed in the region corresponding to the flow hole 125 of each of the haptic module 100 of the multiple support plate (190). 햅틱모듈(100)의 케이스(110)가 눌려짐에 따라 내부의 자기유변유체(140)가 가압되어 유동홀(125)을 통과하는 단계(S100);As the case 110 of the haptic module 100 is pressed, the magnetorheological fluid 140 inside is pressed to pass through the flow hole 125 (S100); 상기 유동홀(125) 주위의 자기장 인가수단이 상기 유동홀(125)에 대해 자기장을 인가하는 단계(S200);Magnetic field applying means around the flow hole (125) applying a magnetic field to the flow hole (125); 인가된 자기장에 의해 상기 유동홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하는 단계(S300);Changing the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 by an applied magnetic field (S300); 변화된 자기유변유체(140)의 점성에 의하여 유동저항이 변하고, 이에 따라 상기 유동홀(125)을 통과하는 자기유변유체(140)의 유량이 변화하는 단계(S400);Changing the flow resistance of the magnetorheological fluid by the viscosity of the magnetorheological fluid 140, and thus changing the flow rate of the magnetorheological fluid 140 passing through the flow hole 125 (S400); 상기 자기유변유체(140)의 유량 변화로 인하여 상기 케이스(110)의 눌려짐에 대한 반력이 발생하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법.Control reaction of the haptic module using a magnetorheological fluid, comprising the step (S500) generating a reaction force for the pressing of the case 110 due to the change in the flow rate of the magnetorheological fluid (140). 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 유동홀(125)을 통과한 상기 자기유변유체(140)를 탄력성 있는 작동막(150)에 수용하는 단계(S600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법.The control method of the haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that it further comprises the step (S600) of receiving the magnetorheological fluid (140) passing through the flow hole 125 in the elastic working membrane (150). 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 작동막(150)내의 상기 자기유변유체(140)가 상기 탄력성에 의해 상기 유동홀(125)을 지나 상기 케이스(110) 내부로 되돌아가는 단계(S700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법.The magnetorheological fluid 140 in the working membrane 150 further includes a step (S700) of returning to the inside of the case 110 through the flow hole 125 by the elasticity. Control method of haptic module using a fluid. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 점성 변화단계(S300)는 상기 자기장의 세기를 변화시켜 상기 유동 홀(125)내의 자기유변유체(140)의 점성이 변화하고,In the viscosity change step (S300), the viscosity of the magnetorheological fluid 140 in the flow hole 125 is changed by changing the intensity of the magnetic field, 상기 유량변화단계(S400)의 상기 유동저항은 상기 유동홀(125)과 상기 자기유변유체(140) 사이의 전단력에 의해 유발되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법.The flow resistance of the flow change step (S400) is a control method of a haptic module using a magnetorheological fluid, characterized in that caused by the shear force between the flow hole (125) and the magnetorheological fluid (140). 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 자기장 인가단계(S200)는,The magnetic field applying step (S200), 힘센서(500)로부터 눌려지는 힘의 세기를 검출하는 단계(S210); 및Detecting the strength of the force pressed from the force sensor 500 (S210); And 상기 힘센서(500)의 검출신호에 기초하여 인가되는 자기장의 세기를 제어하는 단계(S220);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈의 제어방법.Controlling the intensity of the magnetic field applied based on the detection signal of the force sensor (S220); Control method of a haptic module using a magnetorheological fluid further comprising.
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