本發(fā)明涉及一種觸覺提供裝置。更詳細(xì)而言，涉及一種利用包含磁性粒子的材料，通過外部磁場的施加所引起的形狀變化來向使用者提供多種觸感的觸覺提供裝置。

背景技術(shù)：

力觸覺(haptics)是有關(guān)觸感的技術(shù)，具體是指使電子設(shè)備的使用者通過鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿以及觸屏等感受觸覺和力量、運(yùn)動(dòng)感等的技術(shù)。在以往，電子設(shè)備與人類之間的信息交換是以視覺上的傳遞為主，但最近為了更加具體并且具有真實(shí)感的信息傳遞，力觸覺技術(shù)正備受關(guān)注。

一般，用于實(shí)現(xiàn)力觸覺技術(shù)的致動(dòng)器(Actuator)使用的是慣性型致動(dòng)器、壓電致動(dòng)器、電活性聚合物(Electro Active Polymer,EAP)致動(dòng)器、靜電力致動(dòng)器等。慣性型致動(dòng)器有通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力進(jìn)行振動(dòng)的離心電機(jī)、利用諧振頻率使振動(dòng)強(qiáng)度最大化的線性諧振致動(dòng)器(Linear Resonant Actuator,LRA)。壓電致動(dòng)器呈束(beam)狀或盤(disk)狀，其利用通過電場瞬間改變大小或形狀的壓電元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電活性聚合物致動(dòng)器在電活性聚合物薄膜上粘貼質(zhì)量體，并通過質(zhì)量體的反復(fù)運(yùn)動(dòng)生成振動(dòng)。靜電力致動(dòng)器利用充上不同電荷的兩張玻璃面之間所產(chǎn)生的吸引力以及充上相同電荷時(shí)所產(chǎn)生的排斥力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

另一方面，作為現(xiàn)有的力觸覺裝置技術(shù)，韓國公開專利公報(bào)第10-2011-0118584號(名稱：透明的經(jīng)合成壓電組合的觸摸傳感器以及觸覺致動(dòng)器)中公開了觸覺裝置，圖1是示出作為現(xiàn)有技術(shù)的力觸覺裝置的概略立體圖。

在力觸覺裝置中，發(fā)揮傳感器功能的層以及發(fā)揮致動(dòng)器功能的層可以結(jié)合為以合成壓電致動(dòng)器/傳感器單位體形式構(gòu)成的單一模塊。在這里，圖1同時(shí)示出了合成壓電致動(dòng)器/傳感器單位體5的截面以及與其相關(guān)的電極6。合成壓電單位體5包括諸如環(huán)氧物質(zhì)的結(jié)構(gòu)膠粘劑(structural adhesive)7b內(nèi)的壓電陶瓷纖維(piezoceramic fibers)7a的陣列。各電極6可以用來傳輸個(gè)別控制信號，以使插入在圖示于兩個(gè)相鄰電極6之間的結(jié)構(gòu)膠粘劑7b內(nèi)的各纖維的貼片(patch)啟動(dòng)，從而能夠在對應(yīng)的位置產(chǎn)生局部力觸覺效果。箭頭8表示極化的壓電陶瓷物質(zhì)如何根據(jù)所施加的電場進(jìn)行擴(kuò)張或收縮，箭頭9表示通過電極6所產(chǎn)生的壓電陶瓷極化。

然而，如上所述的現(xiàn)有的力觸覺技術(shù)只不過是傳遞單純振動(dòng)的，在傳遞感性的信息或者復(fù)雜的文字信息等方面存在局限性。因此，不止于傳遞單純的振動(dòng)，還需要研究能夠有效地傳遞更加感性的信息或者更加復(fù)雜的信息的觸覺傳遞結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

因此，本發(fā)明是為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的各種問題而提出的，其目的在于，提供一種能夠更加感性地傳遞多種觸感的觸覺提供裝置。

此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種以至少一個(gè)單位體的形式構(gòu)成觸感部，從而不僅限于振鈴(Alarm)等單純的信號，還能夠有效地將文字、圖形等更加復(fù)雜的信息傳遞為觸覺信息的觸覺提供裝置。

此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種將利用包含磁性粒子的材料的觸覺傳遞部變更為多種形狀，從而能夠根據(jù)外部磁場向使用者傳遞振動(dòng)、摩擦、收緊、捶打、按壓、敲擊或傾斜等多種觸感的觸覺提供裝置。

此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種對整個(gè)或局部電子設(shè)備提供觸感，并且能夠根據(jù)情況改變觸感產(chǎn)生位置的觸覺提供裝置。

此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種可在IT領(lǐng)域適用于移動(dòng)設(shè)備、觸屏設(shè)備、主機(jī)游戲機(jī)等的實(shí)時(shí)觸覺傳遞，可在汽車產(chǎn)業(yè)中適用于車道線偏離警告系統(tǒng)、防止正面追尾系統(tǒng)、防止超速系統(tǒng)等駕駛輔助信息反饋系統(tǒng)等，也可在醫(yī)療領(lǐng)域的脈博計(jì)、人牙的壓力分布測定、手術(shù)用機(jī)器人等中有效地傳遞觸感的觸覺提供裝置。

解決技術(shù)問題的方法

本發(fā)明的上述目的通過提供一種觸覺提供裝置而達(dá)成，所述觸覺提供裝置包括：觸覺傳遞部，由磁性粒子以及基體材料構(gòu)成；磁場生成部，用于產(chǎn)生磁場，以使所述觸覺傳遞部變形。

有益效果

根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，能夠更加感性地傳遞多種觸感。

此外，根據(jù)本發(fā)明，以至少一個(gè)單位體的形式構(gòu)成觸感部，從而不僅限于振鈴等單純的信號，還能夠有效地將文字、圖形等更加復(fù)雜的信息傳遞為觸覺信息。

此外，根據(jù)本發(fā)明，將利用包含磁性粒子的材料的觸覺傳遞部變更為多種形狀，從而能夠根據(jù)外部磁場向使用者傳遞振動(dòng)、摩擦、收緊、捶打、按壓、敲擊或傾斜等多種觸感。

此外，根據(jù)本發(fā)明，觸覺傳遞部對整個(gè)或局部電子設(shè)備提供觸感，并且能夠根據(jù)情況改變觸感產(chǎn)生位置。

此外，根據(jù)本發(fā)明，可在IT領(lǐng)域適用于移動(dòng)設(shè)備、觸屏設(shè)備、主機(jī)游戲機(jī)等的實(shí)時(shí)觸覺傳遞，可在汽車產(chǎn)業(yè)中適用于車道線偏離警告系統(tǒng)、防止正面追尾系統(tǒng)、防止超速系統(tǒng)等駕駛輔助信息反饋系統(tǒng)等，也可在醫(yī)療領(lǐng)域的脈博計(jì)、人牙的壓力分布測定、手術(shù)用機(jī)器人等中有效地傳遞觸感。

附圖說明

圖1是示出作為現(xiàn)有技術(shù)的力觸覺裝置的概略立體圖。

圖2是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部根據(jù)外部磁場進(jìn)行的形狀變化的圖。

圖4是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部的形狀變化的圖。

圖5是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部根據(jù)外部磁場進(jìn)行的觸覺提供過程的圖。

圖6是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部根據(jù)外部磁場進(jìn)行的觸覺提供過程的圖。

圖7是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部的多種形狀的圖。

圖8是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖9是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的包含多個(gè)單位體的觸感部的圖。

圖10是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的形成單位體隔壁的觸感部的圖。

圖11是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的磁場生成部的線圈單元的配置的圖。

圖12是示出本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及的磁場生成部的線圈單元的配置的圖。

圖13是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的動(dòng)作過程的圖。

圖14是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖。

圖15是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體動(dòng)作的圖。

圖16是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體動(dòng)作的圖。

圖18是示出本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖。

圖19是示出本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部構(gòu)成的多個(gè)單位體動(dòng)作的圖。

附圖標(biāo)記：

1、10、20、30、40、50：觸覺傳遞部

2：磁性粒子

3：基體材料

31、41：支撐體

100：觸感部

110、111、112：單位體

120：單位體隔壁

130：絕緣體

200：磁場生成部

210、211、212：線圈單元

L1、L2：虛擬的單位體范圍

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例涉及的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。下面的說明是本發(fā)明要求保護(hù)的多種實(shí)施方式(aspects)中的一種，下面的說明(description)構(gòu)成本發(fā)明詳細(xì)說明(detailed description)的一部分。

只是，在對本發(fā)明進(jìn)行說明時(shí)，省略對于公知的功能或結(jié)構(gòu)的具體說明，以使本發(fā)明的宗旨明確。

下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先，觸覺提供裝置包括：觸覺傳遞部，由磁性粒子以及基體材料構(gòu)成；磁場生成部，位于所述觸覺傳遞部的下部，產(chǎn)生磁場以使所述觸覺傳遞部變形。

圖2是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

參照圖2，觸覺傳遞部1：10、20、30、40、50可以由例如納米或微米大小的鐵或鐵氧體粒子等的磁性粒子2和例如橡膠或其它聚合物材料等的基體(Matrix)材料3構(gòu)成。此外，觸覺傳遞部1可以使用磁流變彈性體(Magneto-Rheological Elastomer,MRE)，磁流變彈性體是包含能夠?qū)ν獠看艌鲞M(jìn)行反應(yīng)的粒子的彈性體材料，在彈性體材料內(nèi)包含能夠通過外部磁場發(fā)生磁化的磁性粒子(magnetic particle)，因此能夠通過施加外部磁場來改變其剛度(stiffness)、抗張強(qiáng)度(tensile strength)、延伸率(elongation)等特性。此外，觸覺傳遞部1可以選用微細(xì)凸起形狀、中空的圓筒、球頂(Dome)形狀、多面體形狀、板(plate)形狀、蹺蹺板(seesaw)形狀以及隧道形狀中的至少一種形狀。

例如，磁性粒子2可以采用Fe、Co、Ni、鐵氧體粒子等，優(yōu)選采用羰基鐵(carbonyl iron)粒子等。磁性粒子2的大小為0.01～100um，優(yōu)選，基體(Matrix)材料3內(nèi)的磁性粒子2飽和磁化強(qiáng)度高、含量多且尺寸大，以使通過磁場生成部200引起的形狀變化達(dá)到最大。此外，磁性粒子無需具有特定形狀，可以具有球形、具有磁各向異性且縱橫比大的薄片(Flake)等形狀。

優(yōu)選，基體材料3具有高彈性率，以使觸覺傳遞部1的形狀變化以及恢復(fù)力達(dá)到最大，為了提高耐久性，需調(diào)節(jié)延伸率以及抗張強(qiáng)度。

磁場生成部200位于觸覺傳遞部1的上部或下部，形成磁場，觸覺傳遞部1內(nèi)的磁性粒子2對該磁場進(jìn)行反應(yīng)。此外，磁場生成部200的特征在于，使用平面線圈或螺線管中的至少一個(gè)，其尺寸以及形狀與觸覺傳遞部1對應(yīng)，當(dāng)施加交流電流時(shí)產(chǎn)生交流磁場，當(dāng)施加直流電流時(shí)產(chǎn)生直流磁場。特別是，圖2概略示出了通過磁場生成部200產(chǎn)生的磁場的磁力線。

此外，磁場生成部200的位置以及形狀與觸覺傳遞部1對應(yīng)，可以通過磁場生成部200產(chǎn)生的磁場來改變觸覺傳遞部1的形狀，隨著觸覺傳遞部1改變形狀，能夠傳遞觸感。其中，觸感可以是振動(dòng)、摩擦、收緊、捶打、按壓、敲擊以及傾斜中的至少一種。

接下來，圖3以及圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部的形狀變化的圖。

觸覺傳遞部1：10、20、30、40、50可以根據(jù)外部磁場的影響呈現(xiàn)出不同的形狀。

參照圖3的(a)，當(dāng)多個(gè)觸覺傳遞部1不受外部磁場的影響時(shí)(Off State：關(guān)閉狀態(tài))，換句話說，未通過后述的磁場生成部200的線圈單元210(參照圖8)形成磁場時(shí)，多個(gè)觸覺傳遞部1可呈現(xiàn)出第一形狀10a。

參照圖3的(b)，當(dāng)多個(gè)觸覺傳遞部1的一部分受外部磁場的影響時(shí)(Local On State：局部開啟狀態(tài))，換句話說，當(dāng)通過后述的磁場生成部200的線圈單元210(參照圖8)形成磁場時(shí)，多個(gè)觸覺傳遞部1的一部分可呈現(xiàn)出第二形狀10b。

圖4詳細(xì)地示出了基于磁場生成部200的磁場生成與否的觸覺傳遞部1的磁性粒子2以及基體材料3的形狀。

其中，狀態(tài)A是未對磁場生成部200施加電流的狀態(tài)(即，未生成磁場的狀態(tài))，表示觸覺傳遞部1的初始形狀(第一形狀)，狀態(tài)B表示變形為對磁場生成部200施加電流的狀態(tài)(即，生成磁場的狀態(tài))的形狀，即觸覺傳遞部1對磁場進(jìn)行反應(yīng)而向上或者向下彎曲的形狀(第二形狀)。反復(fù)進(jìn)行這樣的從第一形狀變?yōu)榈诙螤畹男螤钭兓?，從而?shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)，由此能夠傳遞振動(dòng)觸感。

圖4的狀態(tài)A可以對應(yīng)于圖3的(a)狀態(tài)，圖4的狀態(tài)B可以對應(yīng)于圖3的(b)狀態(tài)，向磁場生成部200施加特定頻率的交流電流或直流電流，通過開/關(guān)(On/Off)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)從第一形狀10a變?yōu)榈诙螤頱的往返運(yùn)動(dòng)。構(gòu)成觸覺傳遞部1的磁性粒子2通過由磁場生成部200產(chǎn)生的磁場發(fā)生磁化或反應(yīng)，從而能夠改變觸覺傳遞部1的形狀。

下面，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1的形狀的變形實(shí)施例。

圖5是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1：10根據(jù)外部磁場進(jìn)行的觸覺提供過程的圖，圖6是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1：20根據(jù)外部磁場進(jìn)行的觸覺提供過程的圖，圖7是示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1的多種形狀的圖。

首先，參照圖5，觸覺傳遞部1可以具有微細(xì)凸起10形狀。為了精細(xì)且感性地傳遞觸覺，微細(xì)凸起10形狀的厚度可以是約25μm以下，與羊毛等相似，或是約100μm以下，與人體的毛等相似。

如圖5的(a)所示，當(dāng)不受外部磁場的影響時(shí)，微細(xì)凸起10可以保持略微傾斜的形狀(或者，第一形狀10a)。當(dāng)然，具有不傾斜而垂直豎立的微細(xì)凸起形狀也無妨。接著，如圖5的(b)所示，當(dāng)受到外部磁場的影響時(shí)，微細(xì)凸起10可以保持更加傾斜，甚至平躺的形狀(或者，第二形狀10b)。接著，如圖5的(c)以及圖5的(d)所示，當(dāng)解除磁場的施加而不受外部磁場的影響時(shí)，微細(xì)凸起10可以從第二形狀10b回歸到第一形狀10a，并且通過自身的彈性力(或者，恢復(fù)力)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)10c、10d。由此，能夠通過進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)的微細(xì)凸起10c、10d傳遞類似于摩擦或刺激的觸感。

然后，參照圖6，觸覺傳遞部1可以具有中空的圓筒20、球頂(Dome)或者多面體20'(參照圖7的(b))形狀。圖6的(a)是圓筒20形狀的觸覺傳遞部1的立體圖，圖6的(b)是圓筒20形狀的觸覺傳遞部1的側(cè)剖視圖。

當(dāng)不受外部磁場的影響時(shí)，中空的圓筒20可以如①所示，呈現(xiàn)出上部面21扁平的形狀(或者，第一形狀20a)。接著，當(dāng)受到外部磁場的影響時(shí)，圓筒20可以如②所示，呈現(xiàn)出上部面21朝向中空的內(nèi)部空間凹陷的形狀(或者，第二形狀20b)。接著，當(dāng)解除磁場的施加而不受外部磁場的影響時(shí)，可以如③以及④所示，從第二形狀20b回歸到第一形狀20a，并且通過自身的彈性力(或者，恢復(fù)力)使上部面21進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)20c、20d。由此，能夠通過進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)的上部面21傳遞類似于敲擊的觸感。

在觸覺傳遞部1對由磁場生成部200形成的磁場的強(qiáng)度、方向以及頻率(Frequency)中的至少任意一種進(jìn)行控制，從而還能夠控制從第一形狀10a、20a變?yōu)榈诙螤?0b、20b時(shí)的強(qiáng)度(大小)、方向以及頻率中的至少任意一種。作為一例，當(dāng)施加更強(qiáng)的磁場時(shí)，微細(xì)凸起10的傾斜程度變大，并且圓筒20的上部面21凹陷的程度變大，因此能夠更強(qiáng)力地傳遞觸感。此外，作為一例，當(dāng)改變磁場的頻率時(shí)，微細(xì)凸起10或者圓筒20的第一形狀10a、20a和第二形狀10b、20b以及再次變回第一形狀10a、20a的速度會發(fā)生變化，因此能夠傳遞多種感覺的觸感。

參照圖7，除了微細(xì)凸起10或者中空的圓筒20、球頂(Dome)或者多面體20'形狀之外，觸覺傳遞部1也可以具有將此組合的各種形狀。

(1)圖7的(a)示出了中空的圓筒20，(2)圖7的(b)示出了中空的六面體20'(或者，多面體20')，(3)圖7的(c)示出的結(jié)構(gòu)是微孔(micro hole)25形成在上部面上并且中空的圓筒20，在上部面進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)20c、20d的過程中能夠使空氣通過微孔25順暢地出入，從而能夠增加觸覺傳遞部1的耐久性，(4)圖7的(d)示出了混合微細(xì)凸起10與中空的圓筒20的形狀，(5)圖7的(e)示出了在圖7的(d)形狀基礎(chǔ)上，在圓筒20的上部面上形成多個(gè)微孔25的形狀，(6)圖7的(f)示出了圖7的(c)的微孔25形成有多個(gè)的形狀，(7)圖7的(g)示出了中空的圓筒20的上部面上結(jié)合有各種結(jié)構(gòu)體26(例如，比圓筒20更小并且中空的圓筒)的形狀，(8)圖7的(h)示出了中空的圓筒20的上部面上形成有球頂(Dome)狀突出結(jié)構(gòu)27的形狀。

如上，本發(fā)明構(gòu)成各種各樣的觸覺傳遞部1形狀，從而能夠復(fù)合地傳遞摩擦、刺激、敲擊等多種觸感。

圖8是示出本發(fā)明一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖，圖9是示出本發(fā)明一實(shí)施例涉及的包含多個(gè)單位體110的觸感部100的圖。

參照圖8，本發(fā)明一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的特征在于，包括觸感部100以及磁場生成部200，觸感部100上設(shè)有至少一個(gè)觸覺傳遞部1。

觸感部100是實(shí)際上與觸覺提供裝置的使用者進(jìn)行接觸，以傳遞觸感的部分。觸感部100可以包括至少一個(gè)單位體(cell)110?？梢钥紤]觸感部100的大小、要提供的觸覺信息的解析度(resolution)等來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定單位體110的大小。

單位體110可以包括至少一個(gè)觸覺傳遞部1。單位體110可以包括一種或兩種以上的觸覺傳遞部1。此外，也可以如圖9所示的觸覺信息提供裝置，各個(gè)單位體110由各種觸覺傳遞部1，例如微細(xì)凸起10、中空的圓筒20等構(gòu)成。

磁場生成部200能夠形成磁場，可以包括至少一個(gè)線圈單元210。優(yōu)選，將磁場生成部200配置在觸感部100的下部，以使各個(gè)線圈單元210(或者，包含線圈單元210的單位體110')與觸感部100的各個(gè)單位體110相對應(yīng)。只是，只要處于能夠?qū)εc各個(gè)線圈單元210相對應(yīng)的各個(gè)單位體110施加磁場的目的范圍之內(nèi)，磁場生成部200也可以不位于觸感部100的下部而是位于他處。

圖10是示出本發(fā)明一實(shí)施例涉及的形成有單位體隔壁120的觸感部100的圖。

參照圖10，觸感部100上可以形成有單位體隔壁120。單位體隔壁120沿著各個(gè)單位體110的周邊形成，從而能夠發(fā)揮保護(hù)觸覺傳遞部1的作用。優(yōu)選，單位體隔壁120的高度低于觸覺傳遞部1，以便能夠在保護(hù)觸覺傳遞部1的同時(shí)有效率地提供觸覺信息。

例如，以由包含微細(xì)凸起10的單位體110構(gòu)成的觸感部100為例，在向觸覺信息提供裝置的使用者傳遞觸覺信息的過程中，有可能發(fā)生過于強(qiáng)力地按壓微細(xì)凸起10的情況。在這種情況下，使微細(xì)凸起10完全躺下而損壞微細(xì)凸起10，或者耐久性明顯降低。因此，當(dāng)單位體隔壁120低于微細(xì)凸起10時(shí)，即便使用者施加某種程度的力來按壓微細(xì)凸起10，也能夠防止微細(xì)凸起10完全躺下的現(xiàn)象，因此具有能夠保護(hù)微細(xì)凸起10的優(yōu)點(diǎn)。并且，微細(xì)凸起10至少能夠運(yùn)動(dòng)到單位體隔壁120的高度，因此具有能夠?qū)⒂|覺信息充分地傳遞給使用者皮膚的優(yōu)點(diǎn)。

另一方面，如圖9所示，當(dāng)由微細(xì)凸起10和中空的六面體20多樣地設(shè)置各個(gè)單位體110時(shí)，或者在一個(gè)單位體110中混合設(shè)置微細(xì)凸起10和中空的六面體20時(shí)，中空的六面體20的高度低于微細(xì)凸起10，從而無需設(shè)置額外的單位體隔壁120也能夠發(fā)揮與所述單位體隔壁120相似的作用。

圖11是示出本發(fā)明一實(shí)施例涉及的線圈單元210的配置的圖，圖12是示出本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及的線圈單元210：211、212的配置的圖。

參照圖11，本發(fā)明一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置可以包括：觸感部100，其具有配置成3×3的多個(gè)單位體110；磁場生成部200，其具有配置成3×3的多個(gè)線圈單元210。當(dāng)然，在范圍L1內(nèi)的單位體110與線圈單元210可以相互對應(yīng)，使得單位體110的數(shù)量與線圈單元210的數(shù)量相同。線圈單元210可以在磁場生成部200的內(nèi)部形成為單層(圖11的情形)，或者形成為多層(圖12的情形)。觸感部100的一個(gè)單位體110可以包括配置成3×3的多個(gè)微細(xì)凸起10。

在圖11的觸覺提供裝置中，隨著通過一個(gè)線圈單元210產(chǎn)生磁場，設(shè)置在與該線圈單元210對應(yīng)的單位體110上的至少一個(gè)微細(xì)凸起10可以從第一形狀10a變?yōu)榈诙螤?0b。當(dāng)然，當(dāng)由所述線圈單元210產(chǎn)生的磁場消失時(shí)，設(shè)置在與該線圈單元210對應(yīng)的單位體110上的所述微細(xì)凸起10從第二形狀10b回歸到第一形狀10a。

參照圖12，本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置中，可以在磁場生成部200的內(nèi)部形成多層211、212的線圈單元210。位于以實(shí)線表示的虛擬的范圍L1內(nèi)的3×3的單位體111可以與3×3的線圈單元211相互對應(yīng)，位于以虛線表示的虛擬的范圍L2內(nèi)的3×3的單位體112可以與3×3的線圈單元212相互對應(yīng)。觸感部100的一個(gè)單位體110上可以形成有3×3的微細(xì)凸起10。

圖12的觸覺提供裝置中，線圈單元211可以使位于以實(shí)線表示的虛擬的范圍L1內(nèi)的單位體111上的微細(xì)凸起10的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，線圈單元212可以使位于以虛線表示的虛擬的范圍L2內(nèi)的單位體112上的微細(xì)凸起10的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此對于重復(fù)包含在范圍L1及L2內(nèi)的微細(xì)凸起10來說，可通過多個(gè)線圈單元211、212改變其形狀，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細(xì)的調(diào)節(jié)。因此，具有比圖11的觸覺提供裝置更高的解析度(resolution)，容易提供更加細(xì)膩的觸覺信息。

圖13是示出本發(fā)明一實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置的動(dòng)作過程的圖。

首先，參照圖13的(a)，觸感部100上的單位體A1～C3處于未施加磁場的狀態(tài)。因此，觸感部100上的所有微細(xì)凸起10都能保持第一形狀10a。

接著，參照圖13的(b)，對觸感部100上的單位體A1～C3施加磁場，使得觸感部100上的所有微細(xì)凸起10都能保持第二形狀10b。

接著，參照圖13的(c)，當(dāng)僅對位于與單位體A1對應(yīng)的位置上的線圈單元210解除磁場施加時(shí)，只有單位體A1上的微細(xì)凸起10能夠回歸到第一結(jié)構(gòu)10a，并且通過自身的彈性力(或者，恢復(fù)力)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)10c、10d。

接著，參照圖13的(d)，當(dāng)對位于與單位體A2對應(yīng)的位置上的線圈單元210也解除磁場施加時(shí)，只有單位體A2上的微細(xì)凸起10能夠回歸到第一結(jié)構(gòu)10a，并且通過自身的彈性力(或者，恢復(fù)力)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)10c、10d。與單位體A2上的微細(xì)凸起10相比，單位體A1上的微細(xì)凸起10的往返運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可以變?nèi)酢?/p>

接著，參照圖13的(e)，當(dāng)對位于與單位體A3對應(yīng)的位置上的線圈單元210也解除磁場施加時(shí)，只有單位體A3上的微細(xì)凸起10能夠回歸到第一結(jié)構(gòu)10a，并且通過自身的彈性力(或者，恢復(fù)力)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)10c、10d。與單位體A3上的微細(xì)凸起10相比，單位體A2上的微細(xì)凸起10的往返運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可以變?nèi)?。同時(shí)，對位于與單位體A1對應(yīng)的位置上的線圈單元210再次施加磁場，使得單位體A1上的微細(xì)凸起10能夠保持第二形狀10b。

如此，依次對單位體A1至C3施加并解除磁場時(shí)，單位體A1至C3上的微細(xì)凸起10經(jīng)過第一形狀10a、第二形狀10b、從第二形狀10b回歸到第一形狀10a并進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)10c、10d的過程，能夠向觸覺信息提供裝置的使用者提供從單位體A1依次移動(dòng)至C3的觸覺信息。

圖14是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：30構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖，圖15是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：30構(gòu)成的多個(gè)單位體的動(dòng)作的圖。

第三實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置中，可以由多個(gè)觸覺傳遞部1：30和支撐體31形成至少一個(gè)單位體，多個(gè)所述單位體隔著規(guī)定間隔配置在絕緣體130的上部，在絕緣體130下部形成形狀以及位置與所述單位體對應(yīng)的單層或多層211、212的多個(gè)磁場生成部200的線圈單位210。

在此，可以理解為，支撐體31、41(參照圖14至圖17)是進(jìn)一步設(shè)置在觸覺傳遞部1：30、40與磁場生成部200之間，以便能夠確保觸覺傳遞部1的動(dòng)作空間。此外，支撐體31、41是磁流變彈性體，可以具有曲面形狀或波紋形狀中的至少一種形狀。

第三實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1具有板(Plate)結(jié)構(gòu)30形狀，支撐體31具有曲面形狀，并一體地設(shè)置在觸覺傳遞部1的兩個(gè)側(cè)面。支撐體31位于絕緣體130與觸覺傳遞部1之間，確保觸覺傳遞部1或支撐體31能夠進(jìn)行動(dòng)作的空間。例如，通過磁場生成部200產(chǎn)生的磁場，觸覺傳遞部1以及支撐體31在所述空間上下活動(dòng)，進(jìn)行發(fā)生形狀變化的往返運(yùn)動(dòng)。通過這樣的形狀變化，能夠使一個(gè)單位體或全部單位體活動(dòng)，由此能夠向使用者提供類似于敲擊的觸感。其中，除板形狀以外，可以采用以板簧形式疊加多個(gè)板的形式。

因此，至少一個(gè)單位體對磁場進(jìn)行反應(yīng)，從而能夠向使用者傳遞類似于振動(dòng)、捶打、敲擊等的多種觸感。

圖16是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：40構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖，圖17是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：40構(gòu)成的多個(gè)單位體的動(dòng)作的圖。

第四實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置中，可以由多個(gè)觸覺傳遞部1：40和支撐體41形成至少一個(gè)單位體，多個(gè)所述單位體隔著規(guī)定間隔配置在絕緣體130的上部，在絕緣體130下部形成形狀以及位置與所述單位體對應(yīng)的單層或多層211、212的多個(gè)磁場生成部200的線圈單位210。

其中，第四實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1具有板(Plate)結(jié)構(gòu)40形狀，支撐體41具有波紋形狀，并一體地設(shè)置在觸覺傳遞部1的兩個(gè)側(cè)面。支撐體41位于絕緣體130與觸覺傳遞部1之間，確保所述觸覺傳遞部1能夠進(jìn)行動(dòng)作的空間。例如，當(dāng)磁場生成部200產(chǎn)生磁場時(shí)，由磁流變彈性體形成的支撐體41改變形狀，觸覺傳遞部1的一端朝向磁場生成部200的中央傾斜，當(dāng)磁場生成部200不產(chǎn)生磁場時(shí)，通過彈性力能夠恢復(fù)原狀。即，通過對一個(gè)單位體或所有單位體施加磁場，能夠向使用者傳遞類似于振動(dòng)、捶打、敲擊或傾斜等的多種觸感。

圖18是示出本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：50構(gòu)成的多個(gè)單位體結(jié)構(gòu)的圖，圖19是示出本發(fā)明的第五實(shí)施例涉及的由觸覺傳遞部1：50構(gòu)成的多個(gè)單位體的動(dòng)作的圖。

第五實(shí)施例涉及的觸覺提供裝置中，可以由多個(gè)觸覺傳遞部1：50形成至少一個(gè)單位體，多個(gè)所述單位體隔著規(guī)定間隔配置在絕緣體130的上部，在絕緣體130下部形成形狀以及位置與所述單位體對應(yīng)的單層或多層211、212的多個(gè)磁場生成部200的線圈單位210。

其中，第五實(shí)施例涉及的觸覺傳遞部1具有隧道結(jié)構(gòu)50形狀，在其內(nèi)部形成有橢圓形的空間。例如，當(dāng)磁場生成部200產(chǎn)生磁場時(shí)，由磁流變彈性體形成的觸覺傳遞部1改變形狀，觸覺傳遞部1的一端朝向磁場生成部200的中央傾斜，當(dāng)磁場生成部200不產(chǎn)生磁場時(shí)，通過彈性力能夠恢復(fù)原狀。即，通過對一個(gè)單位體或所有單位體施加磁場，能夠向使用者傳遞類似于掐或收緊等的多種觸感。

另一方面，本說明書中將包含磁性粒子2的材料，代表性的磁流變彈性體作為觸覺傳遞部1的示例進(jìn)行了說明，但是采用電流變彈性體(Electro-Rheological Elastomer，ERE)材料，并由電場生成部替代磁場生成部200來施加外部電場，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)觸覺傳遞部1。

如上，本發(fā)明的觸覺提供裝置具有能夠通過多種觸覺傳遞部1更加感性地傳遞多種觸感的效果。

并且，本發(fā)明中，以單位體110形式構(gòu)成觸感部100，從而不僅限于如振鈴等單純振動(dòng)的信號，還能夠?qū)?yīng)于各單位體110的文字、圖形等更加復(fù)雜的信息提供為觸覺信息，而且也能夠?qū)εc使用者的皮膚進(jìn)行接觸的部位提供文字信息等，從而還能夠有效地傳遞存在安全要求的保密信息。

當(dāng)這樣的觸覺提供裝置用在包含觸屏等的多種電子設(shè)備內(nèi)部時(shí)，也能作為振動(dòng)發(fā)生源，對應(yīng)使用者的輸入提供力觸覺反饋，與現(xiàn)有的振動(dòng)電機(jī)相比，能夠做到又薄又軟，與現(xiàn)有的基于壓電或電活性聚合物的振動(dòng)器相比，耐久性優(yōu)秀并且價(jià)格低廉。

通過上述結(jié)構(gòu)，觸覺傳遞部1可以變更為多種形狀，通過施加外部磁場，能夠向使用者傳遞振動(dòng)、摩擦、收緊、捶打、按壓、敲擊或傾斜等多種觸感。此外，觸覺傳遞部1能夠向整個(gè)或局部電子設(shè)備提供觸感信息，并且根據(jù)情況能夠改變觸感產(chǎn)生位置。此外，可在IT領(lǐng)域適用于移動(dòng)設(shè)備、觸屏設(shè)備、主機(jī)游戲機(jī)等的實(shí)時(shí)觸覺傳遞，可在汽車產(chǎn)業(yè)中適用于車道線偏離警告系統(tǒng)、防止正面追尾系統(tǒng)、防止超速系統(tǒng)等駕駛輔助信息反饋系統(tǒng)等，也可在醫(yī)療領(lǐng)域的脈博計(jì)、人牙的壓力分布測定、手術(shù)用機(jī)器人等中有效地傳遞觸感。

如上所述，本發(fā)明通過諸如具體構(gòu)成要素等的特定事項(xiàng)和限定的實(shí)施例以及附圖進(jìn)行了說明，然而其提供目的在于，幫助更加全面地理解本發(fā)明。此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以基于上述記載進(jìn)行各種修改以及變形。因此，本發(fā)明的思想并非局限于上述實(shí)施例，權(quán)利要求保護(hù)范圍以及與權(quán)利要求保護(hù)范圍等同或等價(jià)的變形應(yīng)視為均屬于本發(fā)明的思想范疇之內(nèi)。