손끝 움직임 인식과 질감 표현이 가능한 촉각정보 입출력장치

윤세찬; 조영호

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윤세찬 (한국과학기술원)
조영호 (한국과학기술원)

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본 논문은 정전기력을 이용한 마찰력 변조를 이용하여 손끝을 통한 촉각정보의 입출력을 동시 구현하는 소자를 제안하였다. 기존의 촉각소자들이 촉각정보의 입력 및 출력을 개별적으로 구현한 것에 비해 본 연구는 손끝의 수직/수평 방향 동작 인식과 질감 구현을 동시에 구현하였다는 점에서 차별성을 가진다. 실험분석을 통해 검증한 손끝 동작 인식기능은 수직방향의 클릭의 경우 0.146nF/40μm, 수평방향의 경우 0.09nF/750μm의 정전용량 변화를 통해 인식 가능하였으며, 질감 구현의 경우 정전기적 인력을 통해 마찰력을 32~152mN의 범위에서 제어할 수 있음을 확인하였다. 교류전압을 이용한 수평적 진동은 60V, 3Hz에서 최대 128.1mN의 마찰력 변조를 구현하였으며, 이는 기존 연구 대비 32% 향상을 보여준다. 본 연구는 손끝에서 정보의 입출력을 동시 구현하여 정보기기의 촉각인터페이스에 적용 가능하다.

We present a tactile information transceiver using a friction-tunable slider-pad. While previous tactile information devices were focused on either input or output functions, the present device offers lateral position/vertical direction detection and texture expression. In characterizing the tactile input performance, we measured the capacitance change due to the displacement of the slider-pad. The measured difference for a z-axis click was 0.146 nF/40 μm when the x-y axis navigation showed 0.09 nF/750 μm difference. In characterizing the texture expression, we measured the lateral force due to a normal load. We applied a voltage between parallel electrodes to induce electrostatic attraction in DC and AC voltages. We measured the friction under identical fingertip action conditions, and obtained friction in the range of 32?152 mN and lateral vibration in the force range of 128.1 mN at 60 V, 2 Hz. The proposed device can be applied to integrated tactile interface devices for mobile appliances.

#Tactile Interface(촉각인터페이스) #Tactile Display(촉각 디스플레이) #Texture Generation(질감생성) #Tactile Device(촉각소자)