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KR101521560B1 - Interface devices for hand haptic - Google Patents

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KR101521560B1
KR101521560B1 KR1020130105458A KR20130105458A KR101521560B1 KR 101521560 B1 KR101521560 B1 KR 101521560B1 KR 1020130105458 A KR1020130105458 A KR 1020130105458A KR 20130105458 A KR20130105458 A KR 20130105458A KR 101521560 B1 KR101521560 B1 KR 101521560B1
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Abstract

본 발명은 핸드 햅틱 인터페이스 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 팔위에 장착하기 위한 소정 길이의 팔부와; 상기 팔부와 손을 연결하기 위한 인체의 손목에 대응되는 손연결부와; 상기 손연결부와 연결되는 손등부와; 상기 손등부와 연결되는 5개의 손가락연결부와; 상기 손가락연결부와 연결되는 5개의 손가락부를 포함하고;
상기 팔부와 상기 손연결부를 연결하고 상기 손연결부를 상하로 회전시키기 위한 제1 상하관절부와; 상기 손연결부와 상기 손등부를 연결하고 상기 손등부를 좌우로 회전시키기 위한 제1 좌우관절부와; 상기 손등부와 상기 5개의 손가락연결부를 연결하고 상기 손가락연결부를 각각 좌우로 회전시키기 위한 제2 좌우관절부와; 상기 5개의 손가락연결부와 상기 5개의 손가락부를 연결하고 상기 5개의 손가락부를 각각 상하로 회전시키기 위한 제2 상하관절부를 포함하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치가 제시된다.The present invention relates to a hand haptic interface device. According to the present invention, an arm portion having a predetermined length for mounting on an arm; A hand connection portion corresponding to the wrist of the human body for connecting the arm portion and the hand; A handgrip connected to the hand connection; A five-finger connection portion connected to the handgrip; And five finger portions connected to the finger connection portion;
A first upper and lower joint parts for connecting the arm part and the hand connection part and rotating the hand connection part up and down; A first left and right joint parts for connecting the hand connection part and the handgrip part and rotating the handgrip part in the left and right directions; A second right and left joints for connecting the handgrip and the five finger joints and for rotating the finger joints left and right respectively; And a second upper and lower joints for connecting the five finger joints and the five finger joints and rotating the five finger joints up and down, respectively.

Description

핸드 햅틱 인터페이스 장치{Interface devices for hand haptic}{Interface devices for hand haptic}

본 발명은 핸드 햅틱 인터페이스 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 가상 환경에서의 실감적 상호작용 인터페이스 장치로서, 손가락의 구부림은 물론 손가락의 펼침 및 손목의 움직임을 자연스럽게 구현하여 다관절의 핸드를 자연스럽게 제어할 수 있는 핸드 햅틱 인터페이스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hand haptic interface device. And more particularly, to a hand haptic interface device capable of naturally controlling the hand of a multi-joint by naturally embodying finger bending, finger spreading and wrist movement as a realistic interaction interface device in a virtual environment.

햅틱 인터페이스 장치에서 촉각과 함께 핸드 작업을 위한 인터페이스장치가 연구되고 있다. 대한민국 등록특허번호 제10-0906576호(등록일 2009년7월1일)의 “핸드 햅틱 인터페이스 장치”가 특허등록되어 있다.In haptic interface devices, interface devices for hand operation with tactile sense are being studied. Korean Patent No. 10-0906576 (registered on July 1, 2009) entitled "Hand Haptic Interface Device" is patented.

상기 특허발명은, 핸드 햅틱 하드웨어 블록 및 애플리케이션에 연결된 핸드 햅틱 인터페이스 소프트웨어 블록을 포함하고, 핸드 햅틱 하드웨어 블록은 핸드 인터페이스 장갑과 데이터 획득 및 제어부와 역촉감 제시 구동기로 이루어져 있다.The patent invention includes a hand haptic hardware block and a hand haptic interface software block connected to the application, wherein the hand haptic hardware block comprises a hand interface glove, a data acquisition and control unit, and an inverse tactile display driver.

핸드 인터페이스 장갑은 장갑형 핸드 햅틱 인터페이스 장치로서 핸드 트래킹 센서(예컨대, LVDT식 초소형 절대 위치 센서)를 통하여 사용자의 정확한 손동작을 추적한 아날로그 핸드 트래킹 데이터를 데이터 획득부에 제공한다. 데이터 획득 및 제어부는 핸드 인터페이스 장갑으로부터 입력되는 아날로그 핸드 트래킹 데이터를 디지털 핸드 트래킹 데이터로 변환하여 손의 움직임을 3차원 그래픽 화면으로 정확하게 가시화시켜 핸드 햅틱 인터페이스 소프트웨어 블록에 제공한다. 또한, 데이터 획득 및 제어부는 핸드 햅틱 인터페이스 소프트웨어 블록으로부터 입력되는 핸드 힘/토크 데이터를 역촉감 제시 구동기에 제공한다. 역촉감 제시 구동기는 데이터 획득 및 제어부로부터 입력되는 핸드 힘/토크 데이터에 따라 인체 감각 수용기의 구조를 기반으로 수용기가 수용할 수 있는 느낌을 면구조로 압박하여 촉감을 느끼게 하거나 벨로우즈(bellows) 구조의 막대형 구동기를 이용하여 공기의 주흡입에 따른 길이 변화를 역학적 힘으로 변환하여 손가락 전체에 반력감을 제시하게 된다. 즉, 역촉감 제시 구동기는 촉감 제시를 위해서 손가락 끝(5개 접점)과 손바닥(1개 접점)에 공압식 공기주머니를 두고 공기를 주입하여 피부에 압박을 가하여 물체를 잡거나 닫는 듯한 느낌을 사용자에게 제공한다. 또한 벨로우즈를 이용한 막대형 구동기는 공기를 주입하거나 흡입하여 벨로우즈의 길이 변화를 통하여 각 손가락 전체를 손등 쪽에서 밀거나 당기는 반력감을 발생함으로써 가상 객체를 잡거나 미는 역감 제시를 제공하도록 구성되어 있다.The hand interface glove is an armored hand haptic interface device that provides the data acquisition section with analog hand tracking data that tracks the user's correct hand gesture through a hand tracking sensor (e.g., a LVDT-style ultra-small absolute position sensor). The data acquisition and control unit converts the analog hand tracking data input from the hand interface glove into digital hand tracking data, and accurately visualizes the movement of the hand in a three-dimensional graphic screen and provides it to the hand haptic interface software block. Also, the data acquisition and control unit provides the hand force / torque data input from the hand haptic interface software block to the inverse tactile presentation driver. Based on the hand force / torque data input from the data acquisition and control unit, the backward tactile display driver can feel the receptive feeling of the receptors based on the structure of the human body receptors, thereby making the tactile sensation or the bellows structure Using a rod-type actuator, the change in length due to the main suction of the air is converted into mechanical force, and a reaction force is presented to the entire finger. That is, in order to present the tactile feedback, the actuator for imparting the tactile feedback is provided with a pneumatic air bag at the fingertip (5 contacts) and the palm (1 contact), and air is injected to apply pressure to the skin to give the user a feeling of holding or closing the object do. Also, the rod-type actuator using the bellows is configured to provide a negative feedback to grip or push the virtual object by generating a reaction force to push or pull the entire finger from the back of the hand through the change of the bellows length by injecting or sucking air.

그러나 상기 장갑형 핸드 햅틱 인터페이스 장치는 역감 제시를 위해 벨로우즈를 이용한 막대형 구동기가 장착되어 공기의 주입과 흡입을 통해 벨로우즈의 길이 변화를 주는 구성으로 되어 있으므로, 손가락을 구브리게 하거나 펴게 할 수 있을 뿐, 인체의 손의 다관절 특징을 제대로 구현할 수 없는 문제점이 있다. However, the glove-type hand haptic interface device has a configuration in which a rod-type actuator using a bellows is mounted to change the length of the bellows through injection and suction of air to present a negative feeling, , There is a problem that the multi-joint characteristics of the human hand can not be implemented properly.

따라서, 인체의 손의 다관절 특징을 정확하게 구현할 수 있는 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 발명이 요망된다. Therefore, there is a need for an invention of a hand haptic interface device that can accurately realize the multi-joint characteristics of a human hand.

대한민국 등록특허번호 제10-0906576호(등록일 2009년7월1일)Korean Registered Patent No. 10-0906576 (Date of Registration: July 1, 2009)

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 핸드 햅틱 인터페이스 장치에 있어서, 인체의 손의 다관절 특징을 정확하게 반영시킬 수 있는 하드웨어 구성의 핸드 햅틱 인터페이스 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hand haptic interface device having a hardware structure capable of accurately reflecting multi-joint characteristics of a hand of a human body .

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 해결 수단으로서, 본 발명의 제1 관점으로, 인체의 팔 위에 위치시키기 위한 팔부와; 상기 팔부의 단부에 형성되어 손 전체를 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제1 상하관절부와; 상기 제1 상하관절부를 매개로 상기 팔부와 결합된 손연결부와; 상기 손연결부의 단부에 형성되어 손 전체를 좌우로 움직일 수 있게 하기 위한 제1 좌우관절부와; 상기 제1 좌우관절부를 매개로 상기 손연결부와 결합된 손등부와; 상기 손등부의 단부에 형성되어 손가락을 좌우로 펼칠 수 있게 하기 위한 5개의 제2 좌우관절부와; 상기 제2 좌우관절부를 매개로 상기 손등부와 연결된 5개의 손가락연결부와; 상기 5개의 손가락연결부의 단부에 각각 형성되어 손가락을 상하로 움직이게 할 수 있는 제2 상하관절부와; 상기 제2 상하관절부를 매개로 상기 5개의 손가락연결부와 각각 연결된 제1 손가락마디부와; 상기 제1 손가락마디부의 단부에 각각 형성되어 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제3 상하관절부와; 상기 제3 상하관절부를 매개로 상기 제1 손가락마디부에 각각 연결된 제2 손가락마디부와; 상기 제2 손가락마디부의 단부에 각각 형성되어 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제4 상하관절부와; 상기 제4 상하관절부를 매개로 상기 제2 손가락마디부에 각각 연결된 제3 손가락마디부를 포함하고;As a technical solution for achieving the object of the present invention, as a first aspect of the present invention, there is provided an arm for positioning on an arm of a human body; A first upper and lower joints formed at the ends of the arms to allow the entire hand to move up and down; A hand connection portion coupled to the arm portion via the first upper and lower joints; A first left and right joints formed at an end of the hand connection to allow the entire hand to move left and right; A handgrip coupled to the hand connection via the first left and right joints; Five second left and right joints formed at an end of the handgrip for allowing the fingers to spread to the left and right; A fifth finger connection part connected to the handgrip part via the second right and left joint parts; A second upper and lower joint parts formed at the ends of the five finger connection parts and capable of moving the fingers up and down; A first finger nail portion connected to the five finger connecting portions via the second upper and lower joints; A third upper and lower joint parts respectively formed at the ends of the first finger joint part to allow the user to move up and down; A second finger nail portion connected to the first finger nail portion via the third upper and lower joints; A fourth upper and lower joint parts respectively formed at the ends of the second finger nail part so as to be movable up and down; And a third finger nail portion connected to the second finger nail portion via the fourth upper and lower joints, respectively;

상기 제1 상하관절부 내지 제4 상하관절부, 상기 제1 좌우관절부 및 제2 좌우관절부는 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치가 제시된다.The hand haptic interface device is characterized in that the first and second upper and lower joints, the fourth and upper joints, the first and second joints, and the second joint are driven by a motor.

본 발명에 의하면, 핸드 햅틱 인터페이스 장치에 있어서, 인체의 손의 다관절 특징을 반영한 상하관절부 및 좌우관절부로 인하여 정확하고 다양한 역감을 제시할 구 있는 효과가 있다.According to the present invention, in the hand-haptic interface device, there is an effect of providing accurate and diverse reversal due to the upper and lower joints and the left and right joints reflecting the multi-joint characteristics of the human hand.

도 1은 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 실시예에서 주요부인 손가락연결부의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에서 주요부인 관절구동부의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에서 주요부인 관절구동부의 다른 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram of an embodiment of a hand haptic interface device of the present invention.
2 is an exploded perspective view of FIG.
Fig. 3 is a schematic configuration diagram of a finger connecting portion, which is a main part in the embodiment of Fig.
FIG. 4 is a schematic block diagram of an embodiment of a major siblings joint driving unit in the embodiment of the hand haptic interface apparatus of the present invention.
5 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the principal siblings joint driving unit in the embodiment of the hand haptic interface apparatus of the present invention.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치는, 인체의 팔 위에 위치시키기 위한 팔부(100)와; 상기 팔부(100)의 단부에 형성되어 손 전체를 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제1 상하관절부(10A)와; 상기 제1 상하관절부(10A)를 매개로 상기 팔부(100)와 결합된 손연결부(200)와; 상기 손연결부(200)의 단부에 형성되어 손 전체를 좌우로 움직일 수 있게 하기 위한 제1 좌우관절부(20B)와; 상기 제1 좌우관절부(20B)를 매개로 상기 손연결부(200)와 결합된 손등부(300)와; 상기 손등부(300)의 단부에 형성되어 손가락을 좌우로 펼칠 수 있게 하기 위한 5개의 제2 좌우관절부(30B)와; 상기 제2 좌우관절부(30B)를 매개로 상기 손등부(300)와 연결된 5개의 손가락연결부(310, 410~810)와; 상기 5개의 손가락연결부(310)의 단부에 각각 형성되어 손가락을 상하로 움직이게 할 수 있는 제2 상하관절부(40A)와; 상기 제2 상하관절부(40A)를 매개로 상기 5개의 손가락연결부(310)와 각각 연결된 제1 손가락마디부(420~820)와; 상기 제1 손가락마디부(420~820)의 단부에 각각 형성되어 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제3 상하관절부(50A)와; 상기 제3 상하관절부(50A)를 매개로 상기 제1 손가락마디부(420~820)에 각각 연결된 제2 손가락마디부(430~830)와; 상기 제2 손가락마디부(430~830)의 단부에 각각 형성되어 상하로 움직일 수 있게 하기 위한 제4 상하관절부(60A)와; 상기 제4 상하관절부(60A)를 매개로 상기 제2 손가락마디부(430~830)에 각각 연결된 제3 손가락마디부(440~840)를 포함하는 구성이다.1 is a schematic block diagram of an embodiment of a hand haptic interface device of the present invention. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1 and 2, the hand haptic interface device of the present invention includes: an arm portion 100 for positioning on an arm of a human body; A first upper and lower joints 10A formed at an end of the arm part 100 to allow the entire hand to move up and down; A hand connection part 200 coupled to the arm part 100 through the first and second upper and lower joint parts 10A; A first left and right joint part 20B formed at the end of the hand connection part 200 to allow the entire hand to move left and right; A handgrip (300) coupled to the hand connection (200) via the first left and right joints (20B); Five second right and left joints 30B formed at the ends of the handgrip 300 to allow the fingers to spread to the left and right; Five finger joints (310, 410 to 810) connected to the handgrip (300) via the second left and right joints (30B); A second upper and lower joints 40A formed at the ends of the five finger joints 310 and capable of moving the fingers up and down; First finger nail portions 420 to 820 connected to the five finger connecting portions 310 through the second upper and lower joints 40A; A third upper and lower joints 50A formed at the ends of the first finger joints 420 to 820 so as to move up and down; Second finger nails (430 ~ 830) connected to the first finger nails (420 ~ 820) through the third upper and lower joints (50A); A fourth upper and lower joints 60A formed at the ends of the second finger joints 430 to 830 to allow the user to move up and down; And third finger nail portions 440 to 840 connected to the second finger nail portions 430 to 830 through the fourth upper and lower joint portions 60A.

도 1 및 도 2에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 상하관절부(10A) 내지 제4 상하관절부(60A), 상기 제1 좌우관절부(20B) 및 제2 좌우관절부(30B)의 내측에는 모터가 설치되어 상기 제1 상하관절부(10A)에 의해 상기 손연결부(200)가 상하로 움직여 손 전체가 상하로 움직이고, 상기 제1 좌우관절부(20B)에 의해 상기 손등부(300)가 좌우로 움직여 손 전체가 좌우로 움직이고, 상기 제2 좌우관절부(30B)에 의해 상기 손가락연결부(310, 410~810)가 좌우로 움직여 각각의 손가락부(400~800)가 좌우로 움직이고, 상기 제2 상하관절부(40A)에 의해 상기 제1 손가락마디부(420~820) 이하의 손가락마디부가 상하로 움직이고, 상기 제3 상하관절부(50A)에 의해 상기 제2 손가락마디부(430~830) 이하의 손가락마디부가 상하로 움직이고, 상기 제4 상하관절부(60A)에 의해 상기 제3 손가락마디부(440~840)가 상하로 움직이는 구성이다.1 and 2, motors are installed inside the first and second upper and lower joints 10A to 4OA, the first and second right and left joints 20B and 30B, respectively, The hand joint 200 moves upward and downward by the first and second upper joint parts 10A so that the entire hand moves up and down and the first and second joint parts 20B move the hand part 300 to the left and right, The finger joints 310 and 410 to 810 move left and right by the second left and right joints 30B so that the respective fingers 400 to 800 move left and right and the second and upper joints 40A, The finger nose portions below the first finger nose portions 420 to 820 move up and down by the third upper and lower joint portions 50A and the finger nose portions below the second finger nose portions 430 to 830 move up and down The third and fourth finger joints 440 to 840 are moved by the fourth and upper joints 60A, It is configured to move up and down.

상기 모터는 바람직하게는 저속에서도 큰 토오크와 가속성 및 응답성이 우수한 서보머터(servo motor)로 구성하는 것이 좋다. 서보모터의 엔코더를 이용하여 속도 및 위치 제어를 동시에 수행할 수 있다. The motor is preferably composed of a servo motor which is excellent in acceleration and responsiveness with a large torque even at a low speed. Speed and position control can be performed simultaneously by using the encoder of the servo motor.

또한, 도 1 및 도 2에 도시하지는 않았지만, 상기 팔부(100), 손연결부(200), 손등부(300), 각각의 손가락연결부(310, 410~810), 각각의 제1 손가락마디부(420~820), 각각의 제2 손가락마디부(430~830) 및 각각의 제3 손가락마디부(440~840)의 소정 위치에는 각각 센서가 설치되어 있다. 상기 센서는 예를 들면, 핸드 트래킹 센서(예컨대, LVDT식 초소형 절대 위치 센서)로 구성할 수 있다. 상기 센서를 통하여 사용자의 정확한 손동작을 추적한 아날로그 핸드 트래킹 데이터를 획득할 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, the arm portion 100, the hand connection portion 200, the back portion 300, the finger connection portions 310 and 410 to 810, the first finger nail portions 420 to 820), sensors are provided at predetermined positions of the respective second finger nail portions 430 to 830 and the respective third finger nail portions 440 to 840, respectively. The sensor may comprise, for example, a hand tracking sensor (e.g., an LVDT-type ultra-small absolute position sensor). The analog hand tracking data obtained by tracking the accurate hand operation of the user through the sensor can be obtained.

또한, 도 1 및 도 2에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치는 착용부재를 더 포함한다. 상기 착용부재는 예를 들면, 상기 팔부(100), 손연결부(200), 손등부(300), 각각의 손가락연결부(310, 410~810), 각각의 제1 손가락마디부(420~820), 각각의 제2 손가락마디부(430~830) 및 각각의 제3 손가락마디부(440~840)의 저면에 고정 또는 탈부착할 수 있는 밴드 등으로 구성하여 상기 핸드 햅틱 인터페이스 장치를 손위에 위치시키고 상기 밴드 등으로 고정하여 착용할 수 있는 구성이다.Further, although not shown in Figs. 1 and 2, the hand haptic interface device of the present invention further includes a wear member. For example, the wearer may include the arm portion 100, the hand connection portion 200, the hand portion 300, the finger connection portions 310 and 410 to 810, the first finger nail portions 420 to 820, A band that can be fixed or detachably attached to the bottom of each of the second finger nail portions 430 to 830 and the third finger nail portions 440 to 840 so that the hand haptic interface device is positioned on the hand And can be worn fixedly with the band or the like.

또한, 도 1 및 도 2에는 도시하지 않았지만, 상기 팔부(100)의 제1 상하관절부(10A)가 형성된 반대측에 팔꿈치의 관절에 대응되는 좌우관절부와 상하관절부가 설치되고 상기 좌우관절부와 상하관절부를 매개로 연결된 팔꿈치 상측의 팔부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, the left and right joint parts and the upper and lower joint parts corresponding to the joints of the elbow are provided on the opposite side of the arm part 100 on which the first and second upper and lower joint parts 10A are formed, and the left and right joint parts and the upper and lower joint parts And may further include an arm portion on the upper side of the elbow connected by the intermediary.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치는, 예를 들어, 상기 제1 상하관절부(10A)는 상기 팔부(100)의 단부의 양측부에 핀홀(120)이 형성된 제1 힌지부(110)와 상기 손연결부(200)의 단부의 양측에 핀홀(220)이 형성된 제2 힌지부(210)가 핀으로 회전 가능하게 고정되어 있고, 상기 핀은 후술하는 모터에 의해 회전하도록 구성되어 있다.2, the first and the second upper and lower joints 10A and 10B include a first hinge (not shown) having a pinhole 120 formed on both sides of an end of the arm 100, And a second hinge part 210 having a pinhole 220 formed on both sides of the end part of the manual connecting part 200 is rotatably fixed by a pin and the pin is rotated by a motor .

상기 제2 상하관절부(40A) 내지 제4 상하관절부(60A), 상기 제1 좌우관절부(20B) 및 제2 좌우관절부(30B)의 구성도 상기 제1 상하관절부(10A)와 동일하다. 다만, 상기 제1 및 제2 좌우관절부(20B)(30B)는 제1 힌지부 및 제2 힌지부가 단부의 상하에 설치된 차이가 있다.The configuration of the second upper and lower joints 40A to the upper and lower joints 60A, the first and second left and right joints 20B and the second right and left joints 30B is the same as that of the first and the upper joints 10A. However, the first and second left and right joints 20B and 30B have the first hinge portion and the second hinge portion disposed above and below the end portion.

도 3은 도 1의 실시예에서 주요부인 손가락연결부의 개략적인 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 육면체의 소정 길이를 갖는 몸체부(810)와; 상기 몸체부(810)의 일측 단면부(812)에 돌출되고 핀홀(813)(815)이 형성된 상하 힌지부(811)(814)와; 상기 상하힌지부(811)(814)의 반대측 단부에 돌출되고 핀홀(817)(819)가 형성된 좌우힌지부(816)(818)를 포함하는 구성이다. 상기 손가락연결부의 상기 상하힌지부(811)(814)는 상기 손목부(300)의 단부에 형성된 상하힌지부와 핀으로 연결되어 제2 좌우관절부(30B)가 구성되고 내부에 설치된 모터에 의해서 좌우로 회전하는 구성이고, 상기 손가락연결부의 상기 좌우힌지부(816)(818)는 새끼손가락의 상기 제1 손가락마디부(820)의 단부에 형성된 좌우힌지부에 핀으로 연결되어 제2 상하관절부(40A)가 구성되고 내부에 설치된 모터에 의해서 상하로 회전하는 구성이다. 다만, 상기 제2 좌우관절부(30B) 및 제2 상하관절부(40A)의 회전 범위는 인체의 손가락 움직임 범위로 제한되도록 구성할 수 있다. 상기 손가락연결부 및 손가락 마디부의 형상은 본 발명의 실시예에서 설명한 형상으로 한정되지 않는 것은 당연하다. Fig. 3 is a schematic configuration diagram of a finger connecting portion, which is a main part in the embodiment of Fig. As shown in Fig. 3, a body portion 810 having a predetermined length of a hexahedron; An upper and lower hinge portions 811 and 814 protruding from one side end portion 812 of the body portion 810 and having pinholes 813 and 815 formed therein; And left and right hinge portions 816 and 818 protruding from opposite ends of the upper and lower hinge portions 811 and 814 and formed with pinholes 817 and 819. The upper and lower hinge parts 811 and 814 of the finger connection part are connected to the upper and lower hinge parts formed at the ends of the wrist part 300 to form a second left and right joint parts 30B, And the left and right hinge portions 816 and 818 of the finger connection portion are connected to the left and right hinge portions formed at the ends of the first finger joint portion 820 of the little finger to be connected to the second upper and lower joints 40A, and is rotated up and down by a motor installed therein. However, the rotation range of the second left and right joints 30B and the second and upper joints 40A may be limited to the finger movement range of the human body. It is needless to say that the shape of the finger connection portion and the finger joint portion is not limited to the shape described in the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에서 주요부인 관절구동부의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 손연결부(200)와 손등부(300)가 제1 좌우관절부(20B)를 매개로 연결된 구성이다. 상기 손연결부(200)의 단부에 상하로 형성된 상하힌지부(210)의 내측에 상기 손등부(300)의 단부에 상하로 형성된 상하힌지부(330)가 밀착되어 핀(930)으로 연결되어 있고, 손연결부(200)의 내측에 수용된 모터(900)의 회전측에 결합되어 상기 상하힌지부(210)의 사이에 위치한 제1 기어(910)와, 상기 손등부(300)의 상하힌지부(330)의 내측에서 상기 핀(930)의 일측에 설치되어 상기 제1 기어(910)와 맞물려 있는 제2 기어(920)를 포함하는 구성이다. 상기 제1 기어(910)의 회전력을 상기 제2 기어(920)에서 회전 방향을 변경시켜 상기 송등부(300)가 상기 손연결부(200)에서 좌우로 회전되는 구성이다. FIG. 4 is a schematic block diagram of an embodiment of a principal siblings joint driving unit in the embodiment of the hand haptic interface apparatus of the present invention. As shown in FIG. 4, the hand connection unit 200 and the handgrip unit 300 are connected to each other via the first right and left joints 20B. The upper and lower hinge parts 330 formed on the upper and lower ends of the hand part 300 are closely attached to the inner side of the upper and lower hinge parts 210 formed at the upper and lower ends of the hand connection part 200 and connected to the pin 930 A first gear 910 coupled to the rotation side of the motor 900 housed inside the hand connection part 200 and positioned between the upper and lower hinge parts 210 and the upper and lower hinge parts And a second gear 920 disposed at one side of the pin 930 and meshed with the first gear 910. The rotational driving force of the first gear 910 is changed by the second gear 920 so that the tilting portion 300 is rotated from the hand connection portion 200 to the left and right.

도 5는 본 발명의 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 실시예에서 주요부인 관절구동부의 다른 실시예에 관한 개략적인 구성도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 손연결부(200)와 손등부(300)가 제1 좌우관절부(20B)를 매개로 연결된 구성이다. 상기 손연결부(200)의 단부에 상하로 형성된 상하힌지부(210)의 내측에 상기 손등부(300)의 단부에 상하로 형성된 상하힌지부(330)가 밀착되어 핀(930)으로 연결되어 있고, 손연결부(200)의 일측 상하힌지부의 내측에 모터(900)가 고정 설치되고 상기 손연결부(200)의 타측 상하힌지부(210)에 상기 모터(900)의 회전축(930) 단부가 회전이 가능하게 결합되어 있고, 상기 손등부(300)의 일측 상하힌지부가 상기 모터(900)를 수용하여 회전 가능하게 결합되고, 상기 손등부(300)의 타측 상하힌지부(330)에 상기 모터(900)의 회전축(930)이 고정되어 상기 모터(900)의 회전에 따라 상기 손등부(300)가 상기 손연결부(200)에 대해서 좌우로 회전하는 구성이다. 5 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the principal siblings joint driving unit in the embodiment of the hand haptic interface apparatus of the present invention. As shown in FIG. 5, the hand connection unit 200 and the handgrip unit 300 are connected to each other via the first right and left joints 20B. The upper and lower hinge parts 330 formed on the upper and lower ends of the hand part 300 are closely attached to the inner side of the upper and lower hinge parts 210 formed at the upper and lower ends of the hand connection part 200 and connected to the pin 930 A motor 900 is fixed to the inside of the upper and lower hinge portions on one side of the hand connection portion 200 and the end portion of the rotation shaft 930 of the motor 900 is rotated on the other upper and lower hinge portions 210 of the hand connection portion 200 And the upper and lower hinges of one side of the handgrip 300 are rotatably coupled to the motor 900 and the motor 900 is connected to the upper and lower hinges 330 of the other side of the handgrip 300, Is fixed and the handgrip 300 is rotated right and left with respect to the hand connection portion 200 in accordance with the rotation of the motor 900. [

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 일부에 불과하다. 본 발명의 팔꿈치로부터 손끝에 이르는 다관절을 반영한 핸드 햅틱 인터페이스 장치의 기술적 사상에 포함되는 다양한 실시예가 본 발명의 보호범위에 포함되는 것은 당연하다.The embodiments of the present invention described above are only a few of various embodiments of the present invention. It is a matter of course that various embodiments included in the technical idea of the hand haptic interface device reflecting the joints from the elbow to the fingertip of the present invention are included in the protection scope of the present invention.

100: 팔부
200: 손연결부
300: 손등부
400, 500, 600, 700, 800: 손가락부
10A: 제1 상하관절부
20B: 제1 좌우관절부
30B: 제2 좌우관절부
40A: 제2 상하관절부
50A: 제3 상하관절부
60A: 제4 상하관절부100: arm part
200: hand connection
300:
400, 500, 600, 700, 800:
10A: first upper and lower joints
20B: first left and right joints
30B: second left and right joints
40A: second upper and lower joints
50A: Third upper and lower joints
60A: fourth upper and lower joints

Claims (10)

팔위에 장착하기 위한 소정 길이의 팔부와; 상기 팔부와 손을 연결하기 위한 인체의 손목에 대응되는 손연결부와; 상기 손연결부와 연결되는 손등부와; 상기 손등부와 연결되는 5개의 손가락연결부와; 상기 손가락연결부와 연결되는 5개의 손가락부를 포함하고;
상기 팔부와 상기 손연결부를 연결하고 상기 손연결부를 상하로 회전시키기 위한 제1 상하관절부와; 상기 손연결부와 상기 손등부를 연결하고 상기 손등부를 좌우로 회전시키기 위한 제1 좌우관절부와; 상기 손등부와 상기 5개의 손가락연결부를 연결하고 상기 손가락연결부를 각각 좌우로 회전시키기 위한 제2 좌우관절부와; 상기 5개의 손가락연결부와 상기 5개의 손가락부를 연결하고 상기 5개의 손가락부를 각각 상하로 회전시키기 위한 제2 상하관절부를 포함하고,
상기 5개의 손가락부는 상기 제2 상하관절부에 상하 회전이 가능하게 연결된 5개의 제1 손가락마디부와; 상기 제1 손가락마디부와 연결되는 5개의 제2 손가락마디부 및 상기 제2 손가락마디부와 연결되는 5개의 제3 손가락마디부를 포함하고; 상기 5개의 제1 손가락마디부와 상기 5개의 제2 손가락마디부를 연결하고 상기 제2 손가락마디부를 각각 상하로 회전시키기 위한 5개의 제3 상하관절부와; 상기 5개의 제2 손가락마디부와 상기 5개의 제3 손가락마디부를 각각 연결하고 상기 제3 손가락마디부를 각각 상하로 회전시키기 위한 제4 상하관절부를 포함하고,
상기 제1 좌우관절부, 제2 좌우관절부 및 상기 제1 상하관절부 내지 제4 상하관절부는 모터에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치. An arm portion having a predetermined length for mounting on an arm; A hand connection portion corresponding to the wrist of the human body for connecting the arm portion and the hand; A handgrip connected to the hand connection; A five-finger connection portion connected to the handgrip; And five finger portions connected to the finger connection portion;
A first upper and lower joint parts for connecting the arm part and the hand connection part and rotating the hand connection part up and down; A first left and right joint parts for connecting the hand connection part and the handgrip part and rotating the handgrip part in the left and right directions; A second right and left joints for connecting the handgrip and the five finger joints and for rotating the finger joints left and right respectively; And a second upper and lower joints for connecting the five finger connection portions and the five finger portions and rotating the five finger portions up and down, respectively,
The five finger portions include five first finger nail portions connected to the second upper and lower joint portions so as to be vertically rotatable; Five second finger nail portions connected to the first finger nail portion and five third finger nail portions connected to the second finger nail portion; Five third upper and lower joints for connecting the five first finger nail portions and the five second finger nail portions and rotating the second finger nail portions up and down respectively; And a fourth upper and lower joints for connecting the five second finger nail portions and the five third finger nail portions respectively and for rotating the third finger nail portions up and down, respectively,
Wherein the first and second left and right joint parts, the second right and left joint parts, and the first and second upper and lower joint parts to the fourth and upper joint parts are driven by a motor. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 모터는 엔코더를 포함한 서보모터인 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein the motor is a servo motor including an encoder. 청구항 1에 있어서,
상기 팔부, 손연결부, 손등부, 각각의 손가락연결부, 각각의 제1 손가락마디부, 각각의 제2 손가락마디부 및 각각의 제3 손가락마디부의 소정 위치에는 각각 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein sensors are provided at predetermined positions of the arm portion, the hand connection portion, the back portion of the hand, the finger connection portion, the first finger pad portion, the second finger pad portion, and the third finger pad portion, respectively. Hand haptic interface device. 청구항 5에 있어서,
상기 센서는 초소형 절대 위치 센서인 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치인 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method of claim 5,
Wherein the sensor is an ultrasonic absolute position sensor. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 핸드 햅틱 인터페이스 장치는 사용자가 손에 장착할 수 있는 장착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치. The method according to claim 1,
Wherein the hand haptic interface device further comprises a mounting member that a user can mount on the hand. 청구항 1에 있어서,
상기 팔부의 상기 제1 상하관절부의 반대측에 팔꿈치의 관절에 대응되는 좌우관절부와 상하관절부가 설치되고 상기 좌우관절부와 상하관절부를 매개로 연결된 팔꿈치 상측의 팔부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a left and right joint part and a right and left joint part corresponding to the joint of the elbow on the opposite side of the first and second upper and lower joint parts of the arm part and an arm part on the upper side of the elbow via the right and left joint parts and the upper and lower joint parts, Device. 청구항 1에 있어서,
상기 각 관절부의 내부에는 모터의 회전축에 고정 설치되고 힌지부의 내측에 위치하는 제1 기어와, 각각의 힌지부를 회전 가능하게 결합하기 위한 핀과 상기 핀에 고정 설치되고 상기 제1 기어부와 맞물린 제2 기어가 설치된 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the joints includes a first gear fixed to a rotary shaft of the motor and positioned inside the hinge portion, a pin for rotatably coupling the hinge portion, and a gear portion fixed to the pin and engaged with the first gear portion 2 < / RTI > 청구항 1에 있어서,
상기 각 관절부의 내부에 모터가 일측 힌지부에 고정 설치되고, 타측 힌지부에 상기 모터의 회전측이 고정 설치된 것을 특징으로 하는 핸드 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein the motor is fixed to one side of the hinge portion and the rotation side of the motor is fixed to the other side of the hinge portion.
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