워킹네비게이션을 위한 소형 촉감모듈의 디자인 (Design of Miniature Tactile Module for Walking Navigation in a Mobile Device)

서지정보

· 발행기관 : 한국지식정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국지식정보기술학회 논문지 / 11권 / 3호 / 261 ~ 269페이지
· 저자명 : 양태헌, 진경복, 박원형, 김상연

초록

휴대용기기에서 촉감 제공에 대한 수요가 증가함에 따라, 촉감을 생성하여 사용자에게 전달해 줄 수 있는 소형/ 저전력의 진동모터가 휴대용기기에 적용되었다. 그러나 이와 같은 진동모터는 주파수제어가 용이하지 않기 때문에 휴대용기기에 적용되어 다양한 촉감을 생성하는 것이 쉽지 않다. 그러므로 본 연구에서는 휴대용기기에서 다양한 촉감을 생성할 수 있는 탄성력 및 전자기력을 이용한 새로운 소형 촉감 액츄에이터를 디자인한다. 본 연구에서 디자인한 촉감 액츄에이터는 솔레노이드, 영구자석, 그리고 탄성스프링으로 구성된다. 솔레노이드와 영구자석 사이의 인터랙션 힘이 존재하는데 이런 인터랙션 힘이 탄성스프링으로부터 발생하는 탄성복원력과 결합되어 촉감을 극대화 한다. 이와 같이 두 개의 힘이 액츄에이션에 결합되어 사용되기 때문에, 제안된 촉감 액츄에이터는 작은 크기에서 사람의 피부를 자극시킬수 있는 큰 힘을 생성할수 있으며 전력 소비역시 매우 작다. 이와 같이 개발된 액츄에이터 9개와 다층 구조를 갖는 탄성스프링을 연결함으로, 소형 촉감모듈을 개발하였다. 또한 제안된 모듈이 넓은 주파수범위에서 큰 힘을 생성하는지를 조사하기 위해 제안된 모듈의 힘의 크기 (5mN)를 주파수를 변화시키면서 측정하였다. 그 결과 제안하는 촉감모듈은 워킹네비게이션 시스템에 적용가능함을 파악하였다.

영어초록

According to demands for tactile feedback in mobile devices, vibration motors have been used to convey tactile sensation, because the vibration motor is small and consumes low power. However, the vibration motor is not sufficient to generate fruitful tactile sensation. In this paper, we propose a new miniature tactile actuator using elastic restoring and electromagnetic force for providing minute and various tactile sensation in the mobile devices. The proposed tactile actuator consists of a solenoid, a permanent magnet, and an elastic spring. There is an interaction force between the solenoid and the permanent magnet in the proposed actuator. This interaction force is combined with elastic restoring force from the elastic spring to maximize the tactile feedback. Since two forces contribute to the actuation of the proposed motor, the presented tactile actuator can create strong enough force to stimulate human skin in small-sized devices and furthermore it consumes low power. Therefore, tactile actuator satisfies the specification to create haptic sensation (contactors' stroke, output force and working frequency). By connecting the nine actuators to the multilayered elastic springs, we can easily design a miniature tactile module. We measure the output force and the amplitude of the proposed module according to frequency variation in order to investigate that the proposed module create enough force to stimulate human mechanoreceptors over a wide frequency range. Through the experiments, the proposed module has good potential in walking navigation systems.

참고자료

· 없음