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KR101643576B1 - A thimble type force feedback device - Google Patents

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KR101643576B1
KR101643576B1 KR1020150021785A KR20150021785A KR101643576B1 KR 101643576 B1 KR101643576 B1 KR 101643576B1 KR 1020150021785 A KR1020150021785 A KR 1020150021785A KR 20150021785 A KR20150021785 A KR 20150021785A KR 101643576 B1 KR101643576 B1 KR 101643576B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
finger
contact
contact plate
avatar
interface system
Prior art date
Application number
KR1020150021785A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오용환
최우혁
허성문
김재하
박재영
Original Assignee
한국과학기술연구원
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 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
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Priority to PCT/KR2016/001280 priority patent/WO2016129883A1/en
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Abstract

A thimble touch suggesting apparatus applied to an interface system moving an avatar in response to a movement of a finger to suggest a touch to an end of a finger. The thimble touch suggesting apparatus includes a body supporting the finger and a contact plate fixed to the body. The contact plate is formed to move a location for the body which moves to adhere to a dead end of the finger to pressurize the dead end of the finger when a predetermined contact occurs in the avatar. When the contact for the avatar is removed, the contact plate removes the pressure by moving to be spaced at the dead end of the finger.

Description

골무형 촉감 제시 장치{A thimble type force feedback device}[0001] The present invention relates to a thimble type force feedback device,

본 발명은 골무형 촉감 제시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가상/증강/원격 환경에서 사용자 손끝에 상응하는 아바타가 대상 객체와 접촉/비접촉 사태인지 여부를 명확히 구분할 수 있도록 해주는 골무형 촉감 제시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a tangible tactile display device, and more particularly, to a tangible tactile display device that enables a user to clearly distinguish whether an avatar corresponding to a user's fingertip is in contact / non-contact with a target object in a virtual / .

산업 발전에 따라 가상 환경/증강 환경/원격 환경에서 사용자의 의지대로 원격의 슬레이브 로봇 또는 가상의 그래픽(이하, "아바타"라고 칭함)을 동작시키는 인터페이스 시스템이 다양하게 개발되고 있다. Various interface systems have been developed to operate remote slave robots or virtual graphics (hereinafter referred to as "avatars ") according to the user's will in a virtual environment / augmented environment / remote environment according to industrial development.

사람의 손은 정교한 움직임이 가능하므로, 위와 같은 인터페이스 시스템을 구동하기 위한 수단으로 많이 이용된다. Since the human hand is capable of precise movement, it is widely used as a means for driving the above interface system.

이러한 인터페이스 시스템에 있어서, 제어의 대상이 되는 아바타와 상기 아바타가 동작하는 환경은 사용자가 직접 체험할 수 없는 공간이므로, 더 사실적이고 정교한 제어를 위해 사용자에게 촉감을 제공하기 위한 장치가 고안되고 있다. In such an interface system, since the avatars to be controlled and the environment in which the avatars operate are not available for the user to directly experience, an apparatus is provided for providing tactile feedback to the user for more realistic and sophisticated control.

도 1은 종래 기술에 따른 사용자의 손가락 끝의 위치를 계측하고, 제어된 힘 벡터를 정밀하게 인가하여 사용자에게 역감을 제공하는 역감형 햅틱 장치의 도면이다(특허문헌 1의 도 1). FIG. 1 is a diagram of a reversible haptic device that measures the position of a user's fingertip according to the prior art and accurately provides a controlled force vector to provide a sense of back to the user (FIG. 1 of patent document 1).

사용자가 손가락을 골무형 엔드 이펙터(200)에 끼운 상태로 손가락을 움직이면, 엔드 이펙터(200)에 연결된 링크들이 동작하면서, 손가락의 끝단의 위치가 기구학적으로 결정된다. When the user moves his or her finger with the finger inserted in the end effector 200, the links connected to the end effector 200 are operated, and the position of the end of the finger is determined mechanically.

이러한 손가락 끝단의 위치 이동 데이터는 아바타의 위치를 이동시키는데 이용된다. The position movement data of the fingertip is used to move the position of the avatar.

아바타가 외부 사물 등 특정 객체에 접촉하여 움직일 수 없게 되는 경우, 햅틱 장치에 구비된 모터(120, 130, 140)가 링크를 구동하여 사용자의 손가락이 움직이려는 방향과 반대 방향으로 힘을 제공한다. 이에 따라서, 사용자의 손가락이 움직이려던 방향으로 더 이상 움직이지 못하게 되어(또는, 동일 방향으로 움직이는 것이 거북해져), 아바타가 객체와 접촉하였다는 것을 사용자가 역감을 통해 느낄 수 있게 해준다. When the avatar becomes unable to move in contact with a specific object such as an external object, the motors 120, 130 and 140 provided in the haptic device drive the link to provide a force in a direction opposite to the direction in which the user's finger is to be moved. This allows the user to feel that the avatar is in contact with the object by reversing it, because the user's finger is no longer able to move in the direction in which it is intended to move (or becomes uncomfortable moving in the same direction).

하지만, 이러한 종래 기술에 따르면, 손가락의 끝단이 골무형 엔드 이펙터에 끼워져 항상 밀착하고 있기 때문에, 아바타가 객체와 접촉하였는지 여부와 관계없이 일정한 크기의 압력이 손가락 끝에 전방위에 걸려 소정 크기의 접촉감이 항상 손끝에 가해지는 문제점이 있다. However, according to this conventional technique, since the tip of the finger is inserted into the thimble-type end effector and is always in close contact with each other, regardless of whether or not the avatar is in contact with the object, There is a problem that it is always applied to the fingertip.

미국 등록특허 제5,587,937호United States Patent No. 5,587,937

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가상/증강/원격 환경에서 사용자 손가락 끝단의 움직임에 상응하여 동작하는 아바타와 환경 내 특정 객체의 접촉 여부에 따라,접촉 모드와 비접촉 모드로 기구적으로 전환되어, 사용자가 접촉 여부를 더 분명하게 구분할 수 있도록 해주는 골무형 촉감 제시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an avatar that operates in accordance with movement of a user's finger in a virtual / augmented / It is an object of the present invention to provide a tangible tactile display device which is mechanically switched so that a user can more clearly distinguish contact.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 손가락의 움직임에 대응해 아바타를 움직이는 인터페이스 시스템에 적용되어 손가락의 끝에 촉감을 제시할 수 있는 골무형 촉감 제시 장치로서, 상기 손가락을 지지하는 몸체와 상기 몸체에 고정되는 접촉판을 포함하고, 상기 접촉판은, 상기 몸체에 대해 위치 이동가능하도록 구성되어, 상기 아바타에 소정의 접촉에 발생하면 상기 손가락의 끝단에 밀착하도록 이동하여 상기 손가락의 끝단을 압박하고, 상기 아바타에 대한 상기 접촉이 해제되면 상기 손가락의 끝단에서 이격되도록 이동하여 압박을 해제하는 골무형 촉감 제시 장치가 제공된다. To achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a tangible tactile feedback device applied to an interface system for moving an avatar in response to movement of a finger, And a contact plate fixed to the body, wherein the contact plate is configured to be movable with respect to the body, and when the contact plate is brought into contact with the avatar in a predetermined contact, the contact plate moves in close contact with an end of the finger, And when the contact with the avatar is released, the user moves away from the end of the finger to release the pressing.

일 실시예에 따르면, 상기 접촉판은 상기 몸체에 대해 직선 이동하도록 형성되고, 상기 손가락의 끝단은 상기 몸체와 상기 접촉판 사이에 위치한다. According to one embodiment, the contact plate is formed to move linearly with respect to the body, and an end of the finger is positioned between the body and the contact plate.

일 실시예에 따르면, 골무형 촉감 제시 장치는 상기 접촉판을 상기 몸체 쪽으로 끌어당기는 인장 수단과, 상기 몸체의 반대 방향으로 상기 접촉판을 밀어내는 탄성 수단을 구비한다. According to one embodiment, the bone-like tactile feedback device includes tension means for pulling the contact plate toward the body, and elastic means for pushing the contact plate in a direction opposite to the body.

일 실시예에 따르면, 상기 인장 수단은 와이어이다.According to one embodiment, the tension means is a wire.

일 실시예에 따르면, 상기 인터페이스 시스템은 상기 손가락의 움직임에 따라 작동하고 상기 손가락의 끝단의 위치를 기구학적으로 정의하는 링크부를 구비하고, 상기 몸체는 상기 링크부의 끝단에 고정된다. According to one embodiment, the interface system has a link portion that operates in accordance with the movement of the finger and defines a position of an end of the finger, and the body is fixed to an end of the link portion.

일 실시예에 따르면, 상기 인터페이스 시스템은 상기 링크부를 동작시킬 수 있는 모터를 구비하고, 상기 아바타에 대한 접촉에 발생하면 상기 모터가 상기 링크부를 작동하여 상기 손가락의 움직임을 간섭하는 역감을 제공한다. According to one embodiment, the interface system includes a motor capable of operating the link portion, and when the contact with the avatar occurs, the motor operates the link portion to provide a reversal that interferes with the movement of the finger.

도 1은 특허문헌 1에 개시된 종래 기술에 따른 햅틱 장치에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골무형 촉감 제시 장치의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 비접촉 모드와 접촉 모드에 있는 도 2의 골무형 촉감 제시 장치를 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 골무형 촉감 제시 장치가 적용된 일 실시예에 따른 인터페이스 시스템의 개념도이다.
도 5는 인터페이스 시스템의 제어 객체가 되는 아바타가 원격의 슬레이브 로봇인 경우를 도시한 것이다.
도 6은 인터페이스 시스템의 제어 객체가 되는 아바타가 가상의 그래픽인 경우를 도시한 것이다. Fig. 1 is a view of a haptic device according to the prior art disclosed in Patent Document 1. Fig.
2 is a perspective view of a tornable tactile feedback device according to an embodiment of the present invention.
Figs. 3A and 3B show the tangible tactile display device of Fig. 2 in a noncontact mode and a contact mode, respectively.
FIG. 4 is a conceptual diagram of an interface system according to an embodiment to which the tangible tactile feedback apparatus of FIG. 1 is applied.
5 shows a case where an avatar as a control object of the interface system is a remote slave robot.
FIG. 6 shows a case where an avatar as a control object of the interface system is a virtual graphic.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and action are not limited by this embodiment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골무형 촉감 제시 장치(1)의 사시도이다. 2 is a perspective view of a tangible tactile device 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 촉감 제시 장치(1)는 손가락을 끼워 지지할 수 있는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)에 고정되는 접촉판(20)을 포함한다. 2, according to the present embodiment, the tactile presentation device 1 includes a body 10 capable of holding a finger thereon, and a contact plate 20 fixed to the body 10 .

몸체(10)는 대략 "ㄴ"자 형태의 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)의 후단쪽에 배치되어 손가락의 마디를 감싸 고정할 수 있는 고리형 고정부(12, 13)를 포함한다. The body 10 includes an approximately "C" shaped body portion 11 and an annular fastening portion 12, 13 disposed on the rear end side of the body portion 11 and capable of holding and fixing a node of a finger do.

고리형 고정부(12, 13)는 두 개의 절편으로 이루어져 있으며, 나사에 의해 고정된다. 두 개의 절편 사이의 간격은 사용자의 손가락 굵기에 따라 조정될 수 있다. The annular fixing portions 12 and 13 are formed of two pieces and are fixed by screws. The distance between the two segments can be adjusted according to the thickness of the user's finger.

몸체부(11)의 후단 쪽 상단에는 비스듬히 연장되는 텅(14)과 상기 텅(14)에 결합되는 회전판(15)이 구비되어 있다. 회전판(15)는 인터페이스 시스템의 링크부에 속하는 링크(102)에 회전 가능하게 결합되어, 촉감 제시 장치(1) 전체가 링크부에 대해 회전 가능하게 형성되어 있다. A tongue 14 extending obliquely and a rotary plate 15 coupled to the tongue 14 are provided at the rear end upper end of the body portion 11. The rotary plate 15 is rotatably coupled to a link 102 belonging to a link portion of the interface system so that the entire tactile presentation device 1 is rotatable with respect to the link portion.

접촉판(20)은 손가락 끝단의 형상에 대응하여 움푹하게 형성된 접촉부(21)와 일단에 접촉부(21)가 고정되는 연결부(22)를 포함한다. The contact plate 20 includes a contact portion 21 having a recessed shape corresponding to the shape of a finger tip and a connection portion 22 to which the contact portion 21 is fixed at one end.

사용자는 고정부(12, 13)에 손가락을 통과시켜, 손가락 끝단을 접촉부(21)에 안착하는 형태로 촉감 제시 장치(1)를 착용한다. 즉, 손가락의 끝단은 몸체(10)와 접촉판(20) 사이에 위치한다. 이러한 구성을 통해, 빠르고 정확하게 손가락의 끝단을 압박할 수 있다. The user wears the tactile feedback device 1 in such a manner that the finger passes through the fixing portions 12 and 13 and the finger tip is seated on the contact portion 21. [ That is, the tip of the finger is positioned between the body 10 and the contact plate 20. With this configuration, the tip of the finger can be pressed quickly and accurately.

연결부(22)는 대략 "ㅁ"자 형태로 형성되며, 상단 면은 몸체부(11)에 상하 방향으로 형성된 슬릿 안에 삽입된다. The connecting portion 22 is formed in a substantially "?" Shape, and the upper surface is inserted into the slit formed in the up-and-down direction on the body portion 11.

접촉판(20)은 상기 슬릿의 방향으로 몸체(10)에 대해 직선 이동 가능하다. The contact plate 20 is linearly movable with respect to the body 10 in the direction of the slit.

몸체부(11)에 안에 삽입되는 연결부(22)의 상단 면에는, 접촉판(20)을 몸체(10)를 향해 끌어올릴 수 있는 인장 수단인 와이어(31)와, 몸체(10)의 반대 방향으로 접촉판(20)을 밀어내도록 탄성력을 가하는 탄성 수단인 스프링(32)이 구비된다. A wire 31 serving as a tension means capable of pulling the contact plate 20 toward the body 10 is provided on the upper end surface of the connecting portion 22 inserted into the body portion 11, A spring 32 serving as an elastic means for applying an elastic force to push the contact plate 20 thereinto.

본 실시예에 따른 촉감 제시 장치(1)는 접촉/비접촉 상태에 따라서, 접촉판(20)의 위치를 이동시킨다. The tactile presentation device 1 according to the present embodiment moves the position of the contact plate 20 in accordance with the contact / non-contact state.

도 3a는 비접촉 상태에 있는 촉감 제시 장치(1)를 도시한 것이고, 도 3b는 접촉 상태에 있는 촉감 제시 장치(1)를 도시한 것이다. Fig. 3A shows a tactile feedback device 1 in a non-contact state, and Fig. 3B shows a tactile feedback device 1 in a contact state.

도 3a에 도시된 바와 같이, 비접촉 모드에서는 접촉판(20)의 접촉부(21)가 최하단으로 이동하여 손가락의 끝단에 접촉하지 않는다. As shown in Fig. 3A, in the non-contact mode, the contact portion 21 of the contact plate 20 moves to the lowermost end and does not contact the end of the finger.

도 3b에 도시된 바와 같이, 접촉 모드에서는 모터(33)(도 5 참조)를 통해 와이어(31)를 감아 접촉판(20)을 위로 끌어당긴다. 위로 상승한 접촉부(21)가 손가락 끝단에 밀착되어 손끝에 압박을 가한다. 3B, in the contact mode, the wire 31 is wound through the motor 33 (see Fig. 5) to pull the contact plate 20 upward. The raised contact portion 21 is brought into close contact with the tip of the finger to press the fingertip.

접촉 상태가 해제되면, 와이어(31)에 가해지던 장력을 해제한다. 이에 따라서, 스프링(32)의 복원력에 의해 접촉판(20)이 순식간에 아래로 이동하여 도 3a에 도시된 원위치로 복귀한다. When the contact state is released, the tension applied to the wire 31 is released. Accordingly, the restoring force of the spring 32 causes the contact plate 20 to instantaneously move downward and return to the home position shown in Fig. 3A.

본 실시예에 따르면, 와이어를 사용해 장력을 조절하여, 손가락의 끝단을 압박하는 구조를 가지므로 아바타와 객체의 접촉 압력 변화에 능동적으로 대처할 수 있으므로, 더 사실적인 역감을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 스프링에 의해 압박을 순간적으로 해제하므로, 접촉감을 순간적으로 해소할 수 있다. According to this embodiment, since the tension is adjusted by using the wire and the end of the finger is pressed, it is possible to actively cope with the change in the contact pressure between the avatar and the object, so that a more realistic reversal can be provided to the user. In addition, since the pressing is instantaneously released by the spring, the contact feeling can be instantaneously solved.

본 실시예에 따른 촉감 제시 장치(1)는 손가락의 움직임에 대응해 원격 또는 가상의 슬레이브 로봇 또는 가상의 그래픽을 움직일 수 있는 인터페이스 시스템에 적용될 수 있다. The tactile display device 1 according to the present embodiment can be applied to a remote or virtual slave robot corresponding to the movement of a finger or an interface system capable of moving a virtual graphic.

도 4는 본 실시예에 따른 촉감 제시 장치(1)를 적용하기 위한 일 예에 따른 인터페이스 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 4 schematically shows an interface system according to an example for applying the tactile display device 1 according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 인터페이스 시스템은 특허문헌 1에 개시된 햅틱 장치의 구성을 일부 그대로 차용한다. 도 5에 표시된 도면 부호 중 특허문헌 1의 도 1에 표시된 도면 부호와 동일한 도면 부호는 그 구성, 기능 및 작용이 동일하다는 점을 의도한 것이다. The interface system according to the present embodiment borrows the configuration of the haptic device disclosed in Patent Document 1 as it is. Among the reference numerals shown in FIG. 5, reference numerals identical to those shown in FIG. 1 of Patent Document 1 are intended to be identical in structure, function and operation.

본 실시예에 따른 촉감 제시 장치(1)는 제일 끝단에 위치한 링크(102)의 단부에 결합되고, 중간 링크(106)에는 와이어(31)를 통해 접촉판(20)을 상하 이동시키기 위한 모터(33)가 결합된다. 모터(33)의 위치는 중간 링크(106)로 한정되지 않는다.The tactile presentation device 1 according to the present embodiment is connected to the end of the link 102 located at the first end and the motor 106 for moving the contact plate 20 up and down via the wire 31 to the intermediate link 106 33 are combined. The position of the motor 33 is not limited to the intermediate link 106.

본 실시예에 따른 인터페이스 시스템은 세 개의 모터(120, 130, 140)와 그에 연결된 4절의 링크부를 구비한다. The interface system according to the present embodiment has three motors 120, 130 and 140 and a link section of four sections connected thereto.

다만, 본 실시예에 따른 인터페이스 시스템은 도 4의 구조에 한정되지 않는다. 골무형인 촉감 제시 장치(1)에 끼워진 손가락의 움직임에 따라 작동하고 관절의 각도에 따라 손가락의 끝단의 위치를 기구학적으로 정의할 수 있는 링크부를 구비하고, 상기 링크부의 구조가 허용하는 한도 내에서 모터를 통해 링크부의 자세를 제한 또는 변경시켜 촉감 제시 장치(1)의 위치 이동을 제한할 수 있는 구조라면 본 실시에에 따른 인터페이스 시스템으로 이용될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. However, the interface system according to the present embodiment is not limited to the structure of FIG. And a link portion which is operated in accordance with the movement of the finger inserted into the thimble-type tactile presentation device (1) and can mechanically define the position of the end of the finger according to the angle of the joint, It should be understood that the present invention can be used as the interface system according to the present embodiment if the structure can restrict the movement of the tactile feedback device 1 by restricting or changing the attitude of the link portion through the motor.

도 5는 인터페이스 시스템의 제어 객체가 되는 아바타가 슬레이브 로봇(40)인 경우를 도시한 것이다. Fig. 5 shows a case where the avatar as a control object of the interface system is the slave robot 40. Fig.

슬레이브 로봇(40)은 사용자가 손을 오므리거나 펴는 동작을 통해 물체(42)를 접촉 파지할 수 있는 로봇 손(41)을 구비하고 있다. The slave robot 40 is provided with a robot hand 41 capable of touching and holding the object 42 through the operation of the user's hand clenching or spreading.

촉감 제시 장치(1)(즉, 손가락의 끝단)의 위치가 링크부의 기구학적 관계를 통해 정의되고, 이에 대응하여 로봇 손(41)의 끝단의 위치가 지정된다. 로봇(40)의 각 액츄에이터는 지정된 위치로 로봇 손(41)의 끝단을 이동시키도록 제어된다. 한편, 로봇 손(41)의 끝단의 위치는 인터페이스 시스템으로 피드백된다. The position of the tip of the tactile presentation device 1 (i.e., the tip of the finger) is defined through the kinematic relationship of the link portion, and the position of the end of the robot hand 41 is designated corresponding thereto. Each of the actuators of the robot 40 is controlled to move the end of the robot hand 41 to the designated position. On the other hand, the position of the end of the robot hand 41 is fed back to the interface system.

로봇 손(41)이 물체와 상관없는 위치(자유움직임 공간; free-space)에 위치하는 동안, 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3a에 도시된 비접촉 상태를 유지한다. The contact plate 20 of the tactile display device 1 maintains the non-contact state shown in Fig. 3A while the robot hand 41 is located at a position (free-space) free from an object.

사용자가 손가락을 이동시켜, 슬레이브 로봇(40)을 물체(42)에 근접시키고, 로봇 손(41)의 물체(42)에 대한 접촉이 감지되면, 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 손가락의 손끝에 밀착하도록 이동하여 손가락의 손끝을 압박한다. When the user moves the finger to move the slave robot 40 close to the object 42 and the touch of the robot hand 41 to the object 42 is detected, the contact plate 20 of the tactile- As shown in Fig. 3B, moves so as to come into close contact with the fingertips of the fingers and presses the fingertips of the fingers.

접촉판(20)의 압박에 의해 사용자는 슬레이브 로봇(40)의 로봇 손(41)이 물체(42)에 접촉하였음을 직관적으로 알 수 있다. The user can intuitively know that the robot hand 41 of the slave robot 40 has contacted the object 42 by the pressing of the contact plate 20. [

로봇 손(41)이 물체(42)에 접촉한 상태에서 물체(42)를 더 큰 힘으로 쥐도록 하는 사용자의 동작이 감지되면, 모터(33)에 의해 와이어(31)를 더 감아 접촉판(20)이 사용자의 손끝은 더 큰 힘으로 압박하도록 할 수도 있다. When the user's operation of holding the object 42 with a greater force is detected in a state in which the robot hand 41 is in contact with the object 42, the wire 31 is further wound by the motor 33, 20) This user's fingertips can be pressed with a larger force.

즉, 촉감 제시 장치(1)는 아바타와 그에 접촉한 객체 사이의 압력에 대응하여 접촉판(20)이 손가락의 끝단을 압박하도록 함으로써, 더 실감나는 역감을 사용자에게 제공할 수 있다. In other words, the tactile display device 1 can provide a more realistic sense of back to the user by allowing the contact plate 20 to press the end of the finger in correspondence with the pressure between the avatar and the object in contact therewith.

로봇 손(41)이 파지하고 있던 물체(42)를 내려놓으면, 와이어(31)에 가해지던 장력을 해제하고, 이에 따라 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3a에 도시된 바와 같이 손가락의 끝단에서 이격되어 압박을 해제한다. 3A, the contact plate 20 of the tactile feedback device 1 is moved in the direction indicated by the arrow A in Fig. 3A, and the tactile force applied to the wire 31 is released by releasing the object 42 held by the robot hand 41. [ Similarly, release the pressure away from the tip of the finger.

스프링(32)의 작용으로 압박은 순간적으로 해제되며, 사용자는 아바타에 대한 접촉이 해제되었음을 확실히 알 수 있게 된다. By the action of the spring 32, the pressing is momentarily released and the user can be sure that the contact with the avatar has been released.

도 6은 인터페이스 시스템의 제어 객체가 되는 아바타의 다른 형태인 가상의 그래픽(60)을 도시한 것이다. FIG. 6 shows a virtual graphic 60, which is another type of avatar to be a control object of the interface system.

모니터상에 3차원의 방(50)이 정의되고, 방(50) 안에는 인터페이스 시스템의 제어 객체가 되는 그래픽(60)이 표시된다. 도 6에서는 그래픽(60)이 단순히 원형으로 표시되었지만, 손 모양이 다양한 형태를 가질 수 있을 것이다.A three-dimensional room 50 is defined on the monitor, and a graphic 60 is displayed in the room 50 as a control object of the interface system. In Fig. 6, although the graphic 60 is simply displayed in a circle, the shape of the hand may have various forms.

방(50)의 측면(52)은 그래픽(50)이 접촉할 수 있는 접촉 영역으로 지정된다. 즉, 그래픽(50)은 측면(52)의 외부로는 나갈 수 없다. The side surface 52 of the chamber 50 is designated as the contact area with which the graphic 50 can touch. That is, the graphic 50 can not go outside the side 52.

사용자가 손가락을 움직이면, 도 4의 인터페이스 시스템의 링크부의 기구학적 관계를 통해서 손가락의 끝단의 위치가 정의된다. 손가락의 끝단의 위치 이동 정보는 가상 공간(즉, 모니터 상의 공간) 상에서 그래픽(60)의 위치로 치환되며, 손가락의 움직임에 대응하여 그래픽(60)이 움직이게 된다. When the user moves the finger, the position of the end of the finger is defined through the kinematic relationship of the link portion of the interface system of Fig. The position information of the end of the finger is replaced with the position of the graphic 60 on the virtual space (i.e., the space on the monitor), and the graphic 60 is moved corresponding to the movement of the finger.

사용자가 그래픽(60)을 측벽(52)과 접하지 않는 자유 움직임 공간에 위치(예를 들어, 도면부호 62의 위치)에서 이동시킬 때는, 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3a에 도시된 비접촉 상태를 유지한다. When the user moves the graphic 60 at a position (for example, position 62) in a free motion space that does not touch the side wall 52, the contact plate 20 of the tactile display device 1 is also rotated Contact state shown in Fig.

사용자가 그래픽(60)을 측벽(52)에 위치시키고, 측벽(52)을 넘어 그래픽을 우측 방향으로 이동시키려는 힘을 가하면, 컴퓨터는 그래픽(60)과 측벽(52)에 접촉이 일어난 것으로 판단한다. When the user places a graphic 60 on the side wall 52 and exerts a force to move the graphic rightward beyond the side wall 52, the computer determines that contact has occurred with the graphic 60 and the side wall 52 .

이와 같은 접촉이 발생하면, 인터페이스 시스템은 모터(120, 130, 140)를 구동하여, 촉감 제시 장치(1)를 좌측 방향으로 당겨, 사용자가 우측 방향으로 손가락을 이동시키는 것을 저지한다. 이에 따라, 사용자는 그래픽(60)이 측벽(52)에 접촉하였다는 것을 인지할 수 있다. When such a contact occurs, the interface system drives the motors 120, 130 and 140 to pull the tactile presentation device 1 in the left direction, thereby preventing the user from moving the finger in the right direction. Thus, the user may be aware that the graphic 60 has contacted the sidewall 52.

한편, 이와 동시에 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 손가락의 손끝에 밀착하도록 이동하여 손가락의 손끝을 압박한다. Meanwhile, at the same time, the contact plate 20 of the tactile display device 1 is moved so as to come into close contact with the fingertips of the fingertip, as shown in Fig. 3B, and presses the fingertips of the fingertip.

접촉판(20)의 압박에 의해 사용자는 그래픽(60)이 측벽(52)에 접촉한 상태라는 점을 확실하게 알 수 있게 된다. The user can surely know that the graphic 60 is in contact with the side wall 52 by the pressing of the contact plate 20. [

사용자가 그래픽(60)을 측벽(52)에 접한 상태에서 방안 깊숙히 밀어넣고자 하는 경우(도면 부호 61의 위치로 이동), 인터페이스 시스템은 사용자의 x, y 축 방향 움직임은 제한하지 않되, z축 방향에서 사용자의 손가락 이동 방향의 반대 방향으로 힘으로 가하여 손가락이 실제로는 좌측 방향으로 이동하도록 한다. 이러한 역감을 통해, 사용자는 손가락이 마치 3차원 공간의 원금감에 따라 비스듬히 보이는 측벽에 접촉한 상태로 이동하는 것처럼 느낄 수 있다. When the user tries to push the graphic 60 deep into the room with the side wall 52 in contact, the interface system does not restrict the movement of the user in the x and y axes, Direction in a direction opposite to the user's finger moving direction so that the finger actually moves in the left direction. Through this reversal, the user can feel as if the fingers are moving in contact with the sidewall that is viewed obliquely with the sense of principal of the three-dimensional space.

이때, 그래픽(60)은 접촉 영역인 측벽(52)의 영역에 위치하고 있으므로, 접촉판(20)은 여전히 손가락의 끝단에 밀착하여 압박하는 상태를 유지한다. At this time, since the graphic 60 is located in the area of the side wall 52 which is the contact area, the contact plate 20 still maintains a state of being pressed tightly against the end of the finger.

한편, 그래픽(60)이 측벽(52)에 접촉한 상태에서 사용자가 그래픽(60)을 우측으로 밀어붙이면, 인터페이스 시스템은 그에 대응하여 모터의 토크를 증가시켜 사용자의 움직임을 제지한다. 이 경우, 모터(33)에 의해 와이어(31)를 더 감아 접촉판(20)이 사용자의 손끝은 더 큰 힘으로 압박하도록 할 수 있다. 즉, 촉감 제시 장치(1)는 아바타와 그에 접촉한 객체 사이의 압력에 대응하여 접촉판(20)이 손가락의 끝단을 압박하도록 함으로써, 더 실감나는 역감을 사용자에게 제공할 수 있다. On the other hand, if the user pushes the graphic 60 to the right while the graphic 60 is in contact with the side wall 52, the interface system correspondingly increases the torque of the motor and restrains the movement of the user. In this case, the wire 33 can be further wound by the motor 33 so that the contact plate 20 presses the user's fingertip with a larger force. In other words, the tactile display device 1 can provide a more realistic sense of back to the user by allowing the contact plate 20 to press the end of the finger in correspondence with the pressure between the avatar and the object in contact therewith.

그래픽(60)을 자유움직임 공간(62)으로 위치시키면, 와이어(31)에 가해지던 장력을 해제하고, 이에 따라 촉감 제시 장치(1)의 접촉판(20)은 도 3a에 도시된 바와 같이 손가락의 끝단에서 이격되어 압박을 해제한다. The contact plate 20 of the tactile presentation device 1 is moved in the free movement space 62 by releasing the tension applied to the wire 31, So that the pressure is released.

스프링(32)의 작용으로 압박은 순간적으로 해제되며, 사용자는 아바타에 대한 접촉이 해제되었음을 확실히 알 수 있게 된다. By the action of the spring 32, the pressing is momentarily released and the user can be sure that the contact with the avatar has been released.

그래픽(60)이 다시 접촉 영역으로 지정된 사물(51)과 접촉하면, 접촉판(20)은 도 3a의 접촉 위치로 다시 이동하여 접촉감을 제공한다. When the graphic 60 again contacts the object 51 designated as the contact area, the contact plate 20 moves back to the contact position of Fig. 3A to provide a sense of contact.

본 실시예에 따른 촉감 제시 장치에 따르면, 제어 객체가 되는 아바타가 만지고자 하는 대상 객체에 접촉하였는지 여부가 기구적으로 위치 전환되는 접촉판에 의해 사용자에게 보조적으로 전달되므로, 자유 움직임 공간에서의 불필요한 접촉감을 해소하고, 접촉 공간에서는 확실한 접촉감을 사용자에게 제공할 수 있다.According to the tactile presentation apparatus of the present embodiment, whether or not the avatar as the control object is in contact with the target object to be touched is assistively transmitted to the user by the contact plate that is mechanically shifted in position, It is possible to eliminate the contact feeling, and to provide the user with a clear contact feeling in the contact space.

Claims (6)

손가락의 움직임에 대응해 아바타를 움직이는 인터페이스 시스템에 적용되어 손가락의 끝에 촉감을 제시할 수 있는 골무형 촉감 제시 장치로서,
상기 손가락을 지지하는 몸체;
상기 몸체에 고정되는 접촉판을 포함하고,
상기 접촉판은, 상기 몸체에 대해 위치 이동가능하도록 구성되어,
상기 아바타에 소정의 접촉이 발생하였다는 정보가 상기 인터페이스 시스템에 전달되면, 상기 접촉판이 상기 손가락의 끝단에 밀착하도록 이동하여 상기 손가락의 끝단을 압박하도록 제어되고,
상기 아바타에 대한 상기 접촉이 해제되었다는 정보가 상기 인터페이스 시스템에 전달되면, 상기 접촉판이 상기 손가락의 끝단에서 이격되도록 이동하여 압박을 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치. The present invention relates to an apparatus for displaying a tangible tactile feeling, which can be applied to an interface system for moving an avatar in response to movement of a finger,
A body for supporting the finger;
And a contact plate fixed to the body,
Wherein the contact plate is configured to be movable with respect to the body,
Wherein when the information indicating that a predetermined contact has occurred in the avatar is transmitted to the interface system, the contact plate moves so as to come into close contact with the end of the finger to press the end of the finger,
Wherein when the information indicating that the contact with the avatar is released is transmitted to the interface system, the contact plate is controlled to move away from the end of the finger to release the pressing. 제1항에 있어서,
상기 접촉판은 상기 몸체에 대해 직선 이동하도록 형성되고,
상기 손가락의 끝단은 상기 몸체와 상기 접촉판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치. The method according to claim 1,
The contact plate is formed so as to move linearly with respect to the body,
And an end of the finger is positioned between the body and the contact plate. 제2항에 있어서,
상기 접촉판을 상기 몸체 쪽으로 끌어당기는 인장 수단과,
상기 몸체의 반대 방향으로 상기 접촉판을 밀어내는 탄성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치. 3. The method of claim 2,
Pulling means for pulling the contact plate toward the body,
And an elastic means for pushing the contact plate in a direction opposite to the body. 제3항에 있어서,
상기 인장 수단은 와이어인 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치. The method of claim 3,
Wherein the tension means is a wire. 제1항에 있어서,
상기 인터페이스 시스템은 상기 손가락의 움직임에 따라 작동하며 상기 손가락의 끝단의 위치를 기구학적으로 정의하는 링크부를 구비하고,
상기 몸체는 상기 링크부의 끝단에 고정되는 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치.The method according to claim 1,
Wherein the interface system is provided with a link portion which operates in accordance with the movement of the finger and which mechanically defines the position of the end of the finger,
And the body is fixed to an end of the link portion. 제5항에 있어서,
상기 인터페이스 시스템은 상기 링크부를 동작시킬 수 있는 모터를 구비하고,
상기 아바타에 대한 접촉이 발생하면 상기 모터가 상기 링크부를 작동하여 상기 손가락의 움직임을 간섭하는 역감을 제공하는 것을 특징으로 하는 골무형 촉감 제시 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the interface system includes a motor capable of operating the link portion,
Wherein when the contact with the avatar occurs, the motor operates the link portion to provide a reversing effect that interferes with the movement of the finger.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101931285B1 (en) * 2017-06-05 2018-12-20 한국과학기술연구원 Pressurizing apparatus for generating tactile stimulation
KR20200000633A (en) * 2018-06-25 2020-01-03 한국과학기술연구원 Tactile feedback generating apparatus and system for virtual object manipulation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003308141A (en) * 2002-04-17 2003-10-31 Seiko Epson Corp Inner force sense presenting device
JP2003337653A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Seiko Epson Corp Tactile sense and force sense presenting device, and tactile sense and force sense presenting system
KR20100125059A (en) * 2009-05-20 2010-11-30 한국과학기술연구원 Tactile display system and operation method using the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5625576A (en) * 1993-10-01 1997-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Force reflecting haptic interface
JP4403474B2 (en) * 1999-12-09 2010-01-27 ソニー株式会社 Tactile sense presentation mechanism and force-tactile sense presentation device using the same
KR101313106B1 (en) * 2009-12-17 2013-09-30 한국전자통신연구원 Thimble-type mediated device and method for recognizing thimble gesture using the device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003308141A (en) * 2002-04-17 2003-10-31 Seiko Epson Corp Inner force sense presenting device
JP2003337653A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Seiko Epson Corp Tactile sense and force sense presenting device, and tactile sense and force sense presenting system
KR20100125059A (en) * 2009-05-20 2010-11-30 한국과학기술연구원 Tactile display system and operation method using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 등록특허 제5,587,937호

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101931285B1 (en) * 2017-06-05 2018-12-20 한국과학기술연구원 Pressurizing apparatus for generating tactile stimulation
KR20200000633A (en) * 2018-06-25 2020-01-03 한국과학기술연구원 Tactile feedback generating apparatus and system for virtual object manipulation
KR102101483B1 (en) * 2018-06-25 2020-04-16 한국과학기술연구원 Tactile feedback generating apparatus and system for virtual object manipulation
US10671169B2 (en) 2018-06-25 2020-06-02 Korea Institute Of Science And Technology Tactile feedback generating apparatus and system for virtual object manipulation

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