KR102587301B1 - Tactile sensor enabling three dimensional transformations and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Translated fromKoreanDescription
Translated fromKorean본 발명은 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation and a method of manufacturing the same.
소프트 로봇(Soft Robot)은 부드럽고 변형이 쉬운 신소재와 신축성 있는 구동기, 센서 등을 기반으로 하는 로봇으로, 구조화되지 않은 환경에 대한 적응성 및 복잡한 생물 형상의 구현을 가능하게 하며 극한 환경 탐사, 의료서비스, 생물모방 정찰 등에 폭넓은 활용 가능성을 보여주고 있다. 소프트 로봇은 제어회로와 전원을 로봇 본체에서 제거할 수 있어 소형화에 유리하며, 자극감응형 재료 및 구조 설계를 통해 주변 환경에 대한 적응력이 뛰어난 외부 구동 마이크로로봇 제작을 가능하게 한다.Soft robots are robots based on soft, easily deformable new materials, elastic actuators, and sensors. They enable adaptability to unstructured environments and the implementation of complex biological shapes, and enable exploration of extreme environments, medical services, etc. It shows potential for wide use in biomimetic reconnaissance, etc. Soft robots are advantageous for miniaturization because the control circuit and power source can be removed from the robot body, and the design of stimuli-responsive materials and structures enables the production of externally driven microrobots with excellent adaptability to the surrounding environment.
최근 이러한 소프트 로봇에서 각종 연결 부품 필요 없이 접고 펼치는 방법으로 자유롭게 구조를 변화시킬 수 있는 종이접기(origami) 메커니즘에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, interest in origami mechanisms, which can freely change the structure of these soft robots by folding and unfolding them without the need for various connecting parts, is increasing.
소프트 로봇 분야에서 이러한 종이접기 메커니즘은 모터, 형상 기억 합금, 공압 등 다양한 구동 소스를 적용하여 형상을 구현하고 있다.In the field of soft robots, these origami mechanisms implement shapes by applying various driving sources such as motors, shape memory alloys, and pneumatics.
이와 관련된 종래의 기술로IEEE Transactions on Robotics, 2020에서는 형상 기업 합금을 기반으로 미리 설정된 형상으로 구조 변환하는 종이접기 구조체를 개시한 바 있고, Nature, 592(7855), 545-550 및 대한민국 공개특허 제10-2021-0085040호에서는 공압을 이용하여 미리 설정된 구조 변환하는 종이접기 구조체를 개시한 바 있다.As a related conventional technology,IEEE Transactions on Robotics , 2020, disclosed an origami structure that transforms the structure into a preset shape based on a shape alloy, and Nature, 592(7855), 545-550 and Korea Public Patent No. In No. 10-2021-0085040, an origami structure was disclosed that converts a preset structure using pneumatic pressure.
한편, 이러한 종이접기 메커니즘을 적용한 로봇들은 접어서 가장 작은 형태로 운반할 수 있어 종래의 경우 우주탐사를 떠나는 우주선 등에 사용하는 것을 목적으로 접어서 최소한의 무게를 싣고 우주 등 사용 장소에 가서 다시 펼쳐서 사용하는 등의 목적으로 사용될 것으로 예측되고 있으나, 아직까지 응용 연구가 부족해 이에 대한 연구개발이 더욱 필요한 실정이다.Meanwhile, robots using this origami mechanism can be folded and transported in the smallest form, so in the conventional case, the purpose was to fold them for use in spacecraft leaving for space exploration, load them with a minimum weight, go to space, etc., and unfold them again for use. It is predicted that it will be used for this purpose, but there is still a lack of applied research, so further research and development is needed.
이에 본 발명자들은 종이접기 메커니즘을 이용하여 다양한 3차원 형상을 가질 수 있는 촉각 센서로서, 3차원 구조체 표면이 전도성을 갖도록 형성하고, 전도성 표면상에 복수의 전극을 이격 배치하여 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)으로 촉각을 감지할 수 있는 촉각 센서를 개발하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors developed a tactile sensor that can have various three-dimensional shapes using an origami mechanism, formed the surface of the three-dimensional structure to be conductive, and spaced a plurality of electrodes on the conductive surface to perform electrical impedance tomography (EIT). ) developed a tactile sensor that can detect the sense of touch and completed the present invention.
본 발명의 목적은 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The object of the present invention relates to a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above purpose,
일 측면에서는In terms of work
전도성 표면을 가지며, 종이접기 메커니즘에 의해 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환이 가능한, 3차원 구조체; 및A three-dimensional structure having a conductive surface and capable of being converted into any one of a plurality of preset structures by an origami mechanism; and
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극;을 포함하고,It includes a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface,
전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서가 제공된다.A tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation that detects tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT) is provided.
상기 3차원 구조체는 공압에 의해 구조가 변환된다.The structure of the three-dimensional structure is transformed by pneumatic pressure.
상기 3차원 구조체는The three-dimensional structure is
폐쇄적 입체구조를 이루는 내부 공간;Internal space forming a closed three-dimensional structure;
상기 내부 공간으로부터 연장형성되며, 공압이 주입되는 공압 주입부; 및a pneumatic injection part extending from the internal space and injecting pneumatic pressure; and
상기 공압에 의해 접힘 또는 펼침되는 접힘 선;을 포함한다.It includes a fold line that is folded or unfolded by the pneumatic pressure.
상기 촉각 센서는The tactile sensor is
상기 3차원 구조체의 내부 공간에 공압을 주입하기 위한 공압 공급수단;을 더 포함한다.It further includes a pneumatic pressure supply means for injecting pneumatic pressure into the internal space of the three-dimensional structure.
상기 3차원 구조체는 기설정된 서로 다른 두개의 3차원 구조로 상호 변환될 수 있다.The three-dimensional structure can be converted into two different preset three-dimensional structures.
상기 3차원 구조체는 전도성 물질 및 보강재로 이루어진다.The three-dimensional structure is made of conductive material and reinforcement.
이때 상기 전도성 물질은 탄소나노튜브, 카본 블랙 및 전도성 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.At this time, the conductive material may be one or more types selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, and conductive polymers.
상기 보강재는 종이, 플라스틱 필름 및 금속 판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The reinforcing material may be one or more selected from the group consisting of paper, plastic film, and metal plate.
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극은 전기적으로 연결된다.A plurality of electrodes spaced throughout the conductive surface are electrically connected.
다른 일 측면에서는On the other side
기설정된 구조로 변환이 가능한 3차원 구조체를 형성하기 위한 전개도 몰드를 형성하는 단계;Forming a development mold to form a three-dimensional structure that can be converted into a preset structure;
상기 전개도 몰드를 이용하여 전도성 표면을 갖는 3차원 구조체를 형성하는 단계; 및forming a three-dimensional structure with a conductive surface using the developed mold; and
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 복수의 전극을 이격 배치하는 단계;를 포함하고, 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 제조하는 방법인, 촉각 센서의 제조방법이 제공된다.Disposing a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface; manufacturing a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure to detect tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT). A method for manufacturing a tactile sensor is provided.
상기 촉각 센서의 제조방법은The manufacturing method of the tactile sensor is
전극 배치에 대한 촉각 감지 시뮬레이션을 수행하여 상기 복수의 전극 배치를 최적화하는 단계;를 더 포함한다.It further includes optimizing the arrangement of the plurality of electrodes by performing a tactile sensing simulation on the electrode arrangement.
또 다른 일 측면에서는In another aspect
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 포함하는 센서부;A sensor unit including a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure;
상기 촉각 센서의 복수의 전극에 전류를 인가하는 전류 인가부; 및a current applicator that applies current to a plurality of electrodes of the tactile sensor; and
상기 전류인가부를 통하여 인가된 전류에 따른 복수의 전극 사이의 전압을 측정하는 전압측정부;를 포함하는 촉각 센서 시스템이 제공된다.A tactile sensor system including a voltage measuring unit that measures the voltage between a plurality of electrodes according to the current applied through the current applying unit is provided.
상기 촉각 센서 시스템은The tactile sensor system is
상기 전압측정부로부터 측정된 전압을 통하여 데이터를 분석 및 재구성하는 데이터 분석부;를 더 포함한다.It further includes a data analysis unit that analyzes and reconstructs data through the voltage measured from the voltage measurement unit.
또 다른 일 측면에서는,In another aspect,
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환시키는 단계;Converting the tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure into one of a plurality of preset structures;
상기 촉각 센서에 압력을 가하는 단계; 및applying pressure to the tactile sensor; and
상기 촉각 센서의 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극을 이용하여 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)으로 촉각을 측정하는 단계;를 포함하는 촉각 측정 방법이 제공된다.A tactile sensation measurement method comprising a step of measuring tactile sensation using electrical impedance tomography (EIT) using a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface of the tactile sensor is provided.
또 다른 일 측면에서는,In another aspect,
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 포함하는 터치 인터페이스가 제공된다.A touch interface including a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure is provided.
본 발명의 촉각 센서는 종이접기 메커니즘에 의해 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환될 수 있다.The tactile sensor of the present invention can be converted into any one of a plurality of preset structures by an origami mechanism.
본 발명의 촉각 센서는 공기를 주입 또는 배출하여 구조를 변경하므로, 복잡합 배선 설치없이 신속하게 구조를 변환시킬 수 있고, 경량화가 가능한 장점을 갖는다.The tactile sensor of the present invention changes its structure by injecting or expelling air, so it has the advantage of being able to quickly change the structure without installing complicated wiring and reducing the weight.
또한 본 발명의 촉각 센서는 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 소수의 전극 배치로 표면 전체에 대한 촉각을 감지할 수 있어 소형 센싱 소자를 조밀하게 배치하여 촉각을 감지하는 방법 대비 공정이 단순하고 대면적 영역의 촉각을 감지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the tactile sensor of the present invention can detect tactile sensation on the entire surface with a small number of electrodes through electrical impedance tomography (EIT), so the process is simple and large compared to the method of detecting tactile sensation by densely arranging small sensing elements. It has the advantage of being able to detect tactile sensations in an area.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 일 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 전개도 및 구조 변환을 나타낸 모식도이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 전개도 및 구조 변환을 나타낸 모식도이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 구조 변환을 나타낸 모식도이다.
도 4는 공압주입부를 포함하는 일 실시 예에 따른 3차원 구조체 및 전개도를 나타낸 모식도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 3차원 구조체에 공압 공급수단을 연결한 형태를 나타낸 모식도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서가 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 모식도 및 결과 영상이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the development and structural transformation of a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation according to an embodiment.
Figure 2 is a schematic diagram showing the development and structural transformation of a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation according to another embodiment.
Figure 3 is a schematic diagram showing the structural transformation of a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation according to another embodiment.
Figure 4 is a schematic diagram showing a three-dimensional structure and an expanded view according to an embodiment including a pneumatic injection unit.
Figure 5 is a schematic diagram showing a form in which a pneumatic supply means is connected to a three-dimensional structure according to an embodiment.
Figure 6 is a schematic diagram and result image of a tactile sensor capable of three-dimensional structure conversion detecting tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT) according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
일 측면에서는In terms of work
전도성 표면을 가지며, 종이접기 메커니즘에 의해 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환이 가능한, 3차원 구조체; 및A three-dimensional structure having a conductive surface and capable of being converted into any one of a plurality of preset structures by an origami mechanism; and
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극;을 포함하고,It includes a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface,
전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서가 제공된다.A tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation that detects tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT) is provided.
도 1은 일 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 전개도 및 구조 변환을 나타낸 모식도이고, 도 2는 다른 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 전개도 및 구조 변환을 나타낸 모식도이고, 도 3은 또 다른 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서의 구조 변환을 나타낸 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the development and structural transformation of a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation according to one embodiment, and Figure 2 is a schematic diagram showing the development and structural transformation of a tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation according to another embodiment. 3 is a schematic diagram showing the structural transformation of a tactile sensor capable of 3D structural transformation according to another embodiment.
일 측면에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서는 전도성 표면을 가지며, 종이접기 메커니즘에 의해 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환이 가능한, 3차원 구조체를 포함한다.A tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure according to one aspect includes a three-dimensional structure that has a conductive surface and can be converted into one of a plurality of preset structures by an origami mechanism.
상기 3차원 구조체는 종이접기 메커니즘이 적용된 다양한 3차원 구조를 가질 수 있다.The three-dimensional structure may have various three-dimensional structures using an origami mechanism.
이때 종이접기 메커니즘은 접고 펴는 방법으로 원하는 형상의 구조를 형성하는 방법이다.At this time, the origami mechanism is a method of forming a structure of a desired shape by folding and unfolding.
일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 전개도에 의해 형성될 수 있는 폐쇄적 입체도형으로서, 상기 전개도는 적어도 2개의 입체도형을 형성할 수 있는 접힘 선을 가질 수 있다.The three-dimensional structure according to one embodiment is a closed three-dimensional figure that can be formed by a developed view, and the developed view may have fold lines that can form at least two three-dimensional figures.
일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 도 1에서와 같이 전개도는 정육면체를 형성하는 제1 접힘 선 및 구형의 다면체를 형성할 수 있는 제2 접힘 선을 가지며, 상기 전개도를 체결한 후 상기 제1 접힘 선을 따라 접히도록 함으로써 정육면체가 형성될 수 있고, 제2 접힘 선을 따라 접히도록 함으로써 구형의 다면체를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1, the three-dimensional structure according to one embodiment has a first fold line that forms a cube and a second fold line that can form a spherical polyhedron, and after fastening the developed view, the first fold A cube can be formed by folding along a line, and a spherical polyhedron can be formed by folding along a second fold line.
다른 실시 예에 따른 3차원 구조체는 도 2에서와 같이, 전개도는 정육면체를 형성하는 제1 접힘 선 및 직육면체를 형성할 수 있는 제3 접힘 선을 가지며, 상기 전개도를 체결한 후 상기 제1 접힘 선을 따라 접히도록 함으로써 정육면체가 형성될 수 있고, 제3 접힘 선을 따라 접히도록 함으로써 직육면체를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2, the three-dimensional structure according to another embodiment has a first fold line that forms a cube and a third fold line that can form a cuboid, and after fastening the developed view, the first fold line A cube can be formed by folding along the third fold line, and a cuboid can be formed by folding along the third fold line.
상기 3차원 구조체는 내부 공간을 갖는 폐쇄적 입체구조로서, 상기 내부 공간에 공압을 주입함으로써 구조를 변환시킬 수 있다.The three-dimensional structure is a closed three-dimensional structure with an internal space, and the structure can be transformed by injecting pneumatic pressure into the internal space.
이를 위해 상기 3차원 구조체(100)는,For this purpose, the three-
폐쇄적 입체구조를 이루는 내부 공간;Internal space forming a closed three-dimensional structure;
상기 내부 공간으로부터 연장형성되며, 공압이 주입되는 공압 주입부(120); 및A
상기 공압에 의해 접힘 또는 펼침되는 접힘 선(130);을 포함한다.It includes a
도 4는 일 실시 예에 따른 3차원 구조체 및 전개도를 나타낸 모식도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 3차원 구조체에 공압 공급수단(200)을 연결한 형태를 나타낸 모식도이다.FIG. 4 is a schematic diagram showing a three-dimensional structure and an expanded view according to an embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram showing a form in which a pneumatic supply means 200 is connected to a three-dimensional structure according to an embodiment.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 3차원 구조체(100)는 폐쇄적 입체 구조를 이루며, 상기 공압 주입부(120)를 통해 상기 내부 공간으로 공기가 주입 또는 배출되며, 상기 공기의 주입 또는 배출에 의해 상기 접힘 선(130)이 접히거나 펼쳐지면서 입체구조가 변할 수 있다.As shown in FIG. 4, the three-
도 5에 나타낸 바와 같이, 일 실시 예에 따른 촉각 센서는 상기 3차원 구조체의 내부 공간에 공압을 주입하기 위한 공압 공급수단(200);을 더 포함할 수 있고, 상기 공압 공급수단(200)은 상기 공압 주입부(120)와 연결되어 상기 3차원 구조체의 내부 공간에 공압을 주입할 수 있다.As shown in Figure 5, the tactile sensor according to one embodiment may further include a pneumatic pressure supply means 200 for injecting air pressure into the internal space of the three-dimensional structure, and the pneumatic pressure supply means 200 It is connected to the
또한, 일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 상기 공압에 의해 접힘 또는 펼침되는 접힘 선(130)을 포함하고, 상기 접힘 선(130)는 제1 구조를 형성하는 제1 접힙 선 및 제2 구조를 형성하는 제2 접힙 선을 포함한다.In addition, the three-dimensional structure according to one embodiment includes a
예를 들어, 도 1을 참조하면 일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 정육면체를 형성하는 제1 접힘 선 및 구형의 다면체를 형성하는 제2 접힘 선을 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 1 , a three-dimensional structure according to an embodiment may include a first fold line forming a cube and a second fold line forming a spherical polyhedron.
일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 기설정된 서로 다른 두개의 3차원 구조로 상호 변환되며, 이때 상기 서로 다른 두개의 3차원 구조가 모두 안정한 구조를 갖는 쌍안정 구조를 가질 수 있다.The three-dimensional structure according to one embodiment is converted into two different preset three-dimensional structures, and in this case, the two different three-dimensional structures may both have a bistable structure having a stable structure.
본 발명의 3차원 구조체는 폐쇄적 입체구조로서 실리콘 소재의 탄성 및/또는 고유한 접힘 구조를 통해 쌍안정 구조를 가질 수 있고, 이에 외란에 보다 안정적일 수 있다.The three-dimensional structure of the present invention is a closed three-dimensional structure and can have a bistable structure through the elasticity and/or unique folded structure of the silicon material, and thus can be more stable against disturbance.
한편, 일 실시 예에 따른 촉각 센서는 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극;을 포함하며, 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the tactile sensor according to one embodiment includes a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface, and is characterized by detecting the sense of touch through electrical impedance tomography (EIT).
여기서 전기 임피던스 단층 촬영법 (Electrical Impedance Tomography; EIT)은 전기 저항 단층촬영(Electrical Resistance Tomography) 방법으로도 명명되며, 전도성 표면에 전기적으로 연결된 복수의 전극을 이격하여 분산배치하고 복수의 전극 중 임의의 한 쌍의 전극을 통해 전류를 인가하고 또 임의의 한 쌍의 전극을 통해 전압을 측정함으로써 내부 전도성 분포를 복원하는 단층 촬영 기술로, 압저항성(piezoresistive) 소재에 적용되어 물리적 자극에 따른 전도성 변화를 실시간으로 이미지화함으로써, 기존의 대면적 촉각 센서의 제작방식인 소형 센싱 소자의 배열보다 손쉬운 공정 및 간단한 하드웨어 구조로 전신 촉각 센싱을 구현할 수 있다.Here, Electrical Impedance Tomography (EIT) is also called Electrical Resistance Tomography, in which a plurality of electrodes electrically connected to a conductive surface are distributed and spaced apart, and any one of the plurality of electrodes is applied. It is a tomography technology that restores the internal conductivity distribution by applying current through a pair of electrodes and measuring voltage through a random pair of electrodes. It is applied to piezoresistive materials and shows conductivity changes in real time according to physical stimulation. By imaging, full-body tactile sensing can be implemented with an easier process and simpler hardware structure than the arrangement of small sensing elements, which is the existing method of manufacturing large-area tactile sensors.
도 6은 일 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서가 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 모식도 및 결과 영상을 나타낸다.Figure 6 shows a schematic diagram and a resulting image of a tactile sensor capable of three-dimensional structure conversion detecting tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT) according to an embodiment.
도 6에 도시한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서는 전도성 표면 및 상기 전도성 표면에 이격하여 분산 배치된 복수의 전극 구성을 통해 3차원 구조체의 전체 표면에 발생하는 촉각을 감지할 수 있다.As shown in FIG. 6, a tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure according to an embodiment provides a tactile sensation generated on the entire surface of the three-dimensional structure through a conductive surface and a plurality of electrodes distributed and spaced apart from the conductive surface. can be detected.
이때 촉각 감지의 효율을 높이기 위해 상기 복수의 전극의 배치는 기설정한 구조에 따라 달라질 수 있으며, 전극 배치에 대한 촉각 감지 시뮬레이션을 수행하여 상기 복수의 전극 배치를 최적화할 수 있다.At this time, in order to increase the efficiency of tactile sensing, the arrangement of the plurality of electrodes may vary according to a preset structure, and the arrangement of the plurality of electrodes can be optimized by performing a tactile sensing simulation on the electrode arrangement.
일 실시 예에 따른 3차원 구조체는 전도성 물질 및 보강재로 이루어지며, 바람직하게는 상기 3차원 구조체의 표면이 전도성을 갖도록 상기 표면은 전도성 물질로 이루어질 수 있다. The three-dimensional structure according to one embodiment is made of a conductive material and a reinforcing material. Preferably, the surface of the three-dimensional structure may be made of a conductive material so that the surface is conductive.
이는 종이접기 메커니즘을 통해 구조 변환시키고 동시에 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)으로 촉각을 감지하기 위함이다.This is to transform the structure through an origami mechanism and at the same time detect the sense of touch using electrical impedance tomography (EIT).
만약, 상기 3차원 구조체가 전도성 물질을 포함하지 않을 경우 상기 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)으로 촉각을 감지할 수 없으며, 보강재를 포함하지 않을 경우, 접힘 선을 형성하기 어렵고 또한 상기 접힘 선에 따라 접거나 피는 동작을 수행하기 어려워 구조 변환이 잘되지 않는 문제가 발생될 수 있다.If the three-dimensional structure does not contain a conductive material, the sense of touch cannot be detected using electrical impedance tomography (EIT), and if it does not contain a reinforcing material, it is difficult to form a fold line and folds along the fold line. It may be difficult to perform the opening or closing operation, which may lead to problems with poor structural transformation.
이때 상기 전도성 물질은 탄소나노튜브, 카본 블랙 및 전도성 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 탄성을 갖는 실리콘이 사용될 수 있다.At this time, the conductive material may be one or more selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, and conductive polymers, and preferably silicon, which has elasticity, may be used.
또한, 상기 보강재는 종이, 플라스틱 필름 및 금속판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 종이접기가 보다 용이하게 수행되는 종이일 수 있다.Additionally, the reinforcing material may be one or more types selected from the group consisting of paper, plastic film, and metal plate, and may preferably be paper on which origami is more easily performed.
다른 일 측면에서는On the other side
기설정된 구조로 변환이 가능한 3차원 구조체를 형성하기 위한 전개도 몰드를 형성하는 단계;Forming a development mold to form a three-dimensional structure that can be converted into a preset structure;
상기 전개도 몰드를 이용하여 전도성 표면을 갖는 3차원 구조체를 형성하는 단계; 및forming a three-dimensional structure with a conductive surface using the developed mold; and
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 복수의 전극을 이격 배치하는 단계;를 포함하고, 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 제조하는 방법인, 촉각 센서의 제조방법이 제공된다.Disposing a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface; manufacturing a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure to detect tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT). A method for manufacturing a tactile sensor is provided.
이하, 일 실시 예에 따른 촉각 센서의 제조방법을 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a tactile sensor according to an embodiment will be described in detail for each component.
먼저, 기설정된 구조로 변환이 가능한 3차원 구조체를 형성하기 위한 전개도를 형성하는 단계;를 수행한다.First, a step of forming a development diagram to form a three-dimensional structure that can be converted into a preset structure is performed.
상기 단계를 통해 적어도 2개의 3차원 구조로 상호 변환할 수 있는 3차원 구조체를 형성할 수 있는 전개도 몰드를 형성할 수 있다.Through the above steps, a development mold capable of forming a three-dimensional structure that can be mutually converted into at least two three-dimensional structures can be formed.
다음, 상기 전개도 몰드를 이용하여 전도성 표면을 갖는 3차원 구조체를 형성하는 단계;를 수행한다.Next, forming a three-dimensional structure with a conductive surface using the developed mold is performed.
상기 단계는 상기 전개도 몰드상에 전도성 물질 및 보강재를 적층시킨 후 접힘 선을 형성하고, 3차원 구조체가 형성되도록 상기 접힘 선 중 일부를 연결한 후 결합시키는 단계이다.In this step, fold lines are formed after stacking conductive materials and reinforcing materials on the developed mold, and some of the fold lines are connected and then combined to form a three-dimensional structure.
이때 상기 전도성 물질은 탄소나노튜브, 카본 블랙 및 전도성 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어 실리콘이 사용될 수 있다.At this time, the conductive material may be one or more types selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, and conductive polymers, and for example, silicon may be used.
또한, 상기 보강재는 종이, 플라스틱 필름 및 금속 판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 종이접기가 보다 용이하게 수행되는 종이일 수 있다.Additionally, the reinforcing material may be one or more types selected from the group consisting of paper, plastic film, and metal plate, and may preferably be paper on which origami is more easily performed.
이에 상기 단계는 예를 들어 실리콘과 종이를 상기 전개도 몰드에 적층시키고 3차원 구조가 형성되도록 접힘 선 중 일부를 연결하고 실리콘을 이용해 부착시킬 수 있다.Accordingly, in this step, for example, silicone and paper can be stacked on the developed mold, some of the fold lines can be connected to form a three-dimensional structure, and attached using silicone.
다음, 상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 복수의 전극을 이격 배치하는 단계;를 수행한다.Next, a step of disposing a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface is performed.
상기 단계는 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 촉각을 감지하는 촉각 센서를 제조하기 위한 단계이다.The above step is for manufacturing a tactile sensor that detects the sense of touch through electrical impedance tomography (EIT).
이때 상기 복수의 전극은 상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격되어 분산 배치되도록 설치된다. 전도성 표면의 가장자리에만 전극이 배치된 경우에 비하여 전체에 걸쳐 전극이 배치된 경우 내부 영역에 대한 공간 분해능 및 위치 측정 성능이 향상된다는 점에서 바람직하다.At this time, the plurality of electrodes are installed to be distributed and spaced apart throughout the conductive surface. It is preferable that the spatial resolution and localization performance for the internal area are improved when electrodes are placed throughout the entire conductive surface compared to when electrodes are placed only at the edges of the conductive surface.
또한, 상기 복수의 전극 배치에 따라 촉각 센서의 측정 성능이 달라지므로, 상기 복수의 전극은 3차원 구조체 형성 후 상기 3차원 구조체 상에 배치하는 것이 바람직하며, 전극 배치에 대한 촉각 감지 시뮬레이션을 수행하여 상기 복수의 전극 배치를 최적화하는 단계를 더 수행할 수 있다.In addition, since the measurement performance of the tactile sensor varies depending on the arrangement of the plurality of electrodes, it is preferable to place the plurality of electrodes on the three-dimensional structure after forming the three-dimensional structure, and perform a tactile detection simulation for the electrode arrangement. A step of optimizing the arrangement of the plurality of electrodes may be further performed.
일 실시 예에 따른 촉각 센서의 제조방법은 상기 3차원 구조체에 공압을 주입하기 위해 상기 3차원 구조체와 공압 공급수단을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a tactile sensor according to an embodiment may further include connecting the three-dimensional structure and a pneumatic pressure supply means to inject pneumatic pressure into the three-dimensional structure.
일 실시 예에 따른 촉각 센서의 제조방법은 종이접기 메커니즘을 이용하여 구조변환 가능한 3차원 구조체를 용이하게 제조할 수 있고, 상기 3차원 구조체의 표면에 복수의 전극을 분산배치함으로써 표면 전체의 촉각을 감지할 수 있다.The method of manufacturing a tactile sensor according to an embodiment can easily manufacture a three-dimensional structure whose structure can be converted using an origami mechanism, and provides a tactile sensation on the entire surface by dispersing a plurality of electrodes on the surface of the three-dimensional structure. It can be detected.
다른 일 측면에서는,On another note,
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 포함하는 센서부;A sensor unit including a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure;
상기 촉각 센서의 복수의 전극에 전류를 인가하는 전류 인가부; 및a current applicator that applies current to a plurality of electrodes of the tactile sensor; and
상기 전류인가부를 통하여 인가된 전류에 따른 복수의 전극 사이의 전압을 측정하는 전압측정부;를 포함하는 촉각 센서 시스템이 제공된다.A tactile sensor system including a voltage measuring unit that measures the voltage between a plurality of electrodes according to the current applied through the current applying unit is provided.
이하, 일 실시 예에 따른 촉각 센서 시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, a tactile sensor system according to an embodiment will be described in detail.
상기 센서부는 전술한 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서하며, 이에 종이접기 메커니즘에 따라 기설정된 구조로 변환가능하며, 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 촉각을 감지할 수 있다.The sensor unit is a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure described above, and can be converted into a preset structure according to an origami mechanism, and can detect tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT).
상기 전류 인가부는 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 촉각을 감지하기 위해 상기 복수의 전극 중 임의의 한 쌍의 전극에 전류를 공급한다. 임의의 한 쌍의 전극을 변경해가며 전류를 반복 공급할 수 있다.The current applicator supplies current to any pair of electrodes among the plurality of electrodes to detect the sense of touch through electrical impedance tomography (EIT). Current can be supplied repeatedly by changing any pair of electrodes.
상기 전류인가부는 정전류를 직접 공급할 수도 있으며, 정전압 소스와 직렬 연결된 기준 저항을 사용하여 정전류를 공급할 수도 있다.The current applying unit may directly supply a constant current, or may supply a constant current using a reference resistor connected in series with a constant voltage source.
또한 상기 전압측정부는 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 촉각을 감지하기 위해 상기 복수의 전극 중 임의의 한 쌍의 전극의 전압을 측정한다. 임의의 한 쌍의 전극을 변경해가며 전압을 반복 측정할 수 있다.Additionally, the voltage measurement unit measures the voltage of any pair of electrodes among the plurality of electrodes to detect the sense of touch through electrical impedance tomography (EIT). Voltage can be measured repeatedly by changing any pair of electrodes.
일 실시 예에 따른 촉각 센서 시스템은 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다.The tactile sensor system according to an embodiment may further include a multiplexer.
상기 복수의 전극은 와이어를 통하여 멀티플렉스에 연결되며, 멀티플렉서는 전류인가부 및 전압측정부에 연결되어 전류 공급 및 전압 측정을 수행할 수 있다.The plurality of electrodes are connected to a multiplex through a wire, and the multiplexer is connected to a current application unit and a voltage measurement unit to supply current and measure voltage.
상기 멀티플렉서는 일반적으로 간단한 반도체 소자로 이루어지며, 상기 복수개의 전극 중 전류를 인가하는 전극 및 전위 값을 측정하는 전극은 상기 멀티플렉서를 통하여 순차적으로 변경될 수 있다.The multiplexer is generally made of a simple semiconductor device, and among the plurality of electrodes, the electrode that applies current and the electrode that measures potential value can be sequentially changed through the multiplexer.
상기 멀티플렉서를 통하여 복수의 전극 중 일부 전극으로 전류를 인가할 수 있으며, 또한 이에 따라 임의의 전극으로부터 전압을 측정할 수 있다.Current can be applied to some of the plurality of electrodes through the multiplexer, and voltage can be measured from any electrode accordingly.
또한, 일 실시 예에 따른 촉각 센서 시스템은 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.Additionally, the tactile sensor system according to an embodiment may further include a differential amplifier.
상기 차동 증폭기는 일반적으로 간단한 반도체 소자로 이루어지며, 두 개의 입력단자(두 개의 입력값)와 한 개 또는 두 개의 출력단자(한 개 또는 두 개의 출력값)를 가질 수 있고, 두 개의 입력단자를 통해 입력된 값을 출력단자에서 증폭시키는 기능을 한다.The differential amplifier is generally made of a simple semiconductor device, and may have two input terminals (two input values) and one or two output terminals (one or two output values), and may have two input terminals (one or two output values). It functions to amplify the input value at the output terminal.
예를 들어 상기 차동 증폭기는 상기 전압측정부에 의하여 측정된 전압을 입력값으로 할 수 있다.For example, the differential amplifier may use the voltage measured by the voltage measurement unit as an input value.
또한, 일 실시 예에 따른 촉각 센서 시스템은 데이터 분석부를 더 포함할 수 있다.Additionally, the tactile sensor system according to one embodiment may further include a data analysis unit.
상기 데이터 분석부는 상기 전압측정부로부터 측정된 전압을 통하여 데이터를 분석 및 재구성할 수 있다.The data analysis unit may analyze and reconstruct data through the voltage measured from the voltage measurement unit.
상기 데이터 분석부는 디지털 아날로그 변환기(digital analog converter, DAC), 아날로그 디지털 변환기(analog digital converter, ADC), 데이터 수집장치(data acquisition, DAQ) 를 포함할 수 있다.The data analysis unit may include a digital analog converter (DAC), an analog digital converter (ADC), and a data acquisition device (DAQ).
상기 디지털 아날로그 변환기는 일반적으로 간단한 반도체 소자로 이루어지며, 디지털 값을 아날로그 값으로 변환시키는 장치이다. 상기 아날로그 디지털 변환기는 일반적으로 간단한 반도체 소자로 이루어지며, 아날로그 값을 디지털 값으로 변환시키는 장치이다.The digital-to-analog converter is generally made of simple semiconductor elements and is a device that converts digital values into analog values. The analog-to-digital converter is generally made of simple semiconductor elements and is a device that converts analog values into digital values.
상기 데이터 수집장치는 일반적으로 간단한 반도체 소자로 이루어지며, 유연촉각 센서 시스템에서 발생하는 데이터를 수집하는 역할을 한다.The data collection device is generally made of a simple semiconductor device and serves to collect data generated from the flexible tactile sensor system.
상기 시스템은 상기 데이터 수집장치에 유에스비를 통해 연결된 컴퓨터를 포함할 수 있다. The system may include a computer connected to the data collection device via USB.
다른 일 측면에서는On the other side
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환시키는 단계;Converting the tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure into one of a plurality of preset structures;
상기 촉각 센서에 압력을 가하는 단계; 및applying pressure to the tactile sensor; and
상기 촉각 센서의 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극을 이용하여 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)으로 촉각을 측정하는 단계;를 포함하는, 촉각 측정 방법이 제공된다.A tactile sensation measurement method is provided, including the step of measuring tactile sensation using electrical impedance tomography (EIT) using a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface of the tactile sensor.
이하, 일 실시 예에 따른 촉각 측정 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the tactile measurement method according to an embodiment will be described in detail in each step.
일 실시 예에 따른 촉각 측정 방법은 상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 기설정된 복수의 구조 중 어느 하나로 변환시키는 단계를 포함한다.A tactile measurement method according to an embodiment includes converting the tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure into one of a plurality of preset structures.
상기 단계는 상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 기설정된 3차원 구조 중 사용자가 원하는 구조로 변환하는 단계이다.The above step is a step of converting the tactile sensor capable of converting the 3D structure into a structure desired by the user among the preset 3D structures.
상기 단계는 공압을 주입 또는 배출하는 방법으로 수행할 수 있다.The above step can be performed by injecting or discharging pneumatic pressure.
일 실시 예에 따른 촉각 측정 방법은 상기 촉각 센서에 압력을 가하는 단계를 포함한다.A tactile measurement method according to an embodiment includes applying pressure to the tactile sensor.
상기 단계는 상기 촉각 센서 표면의 일 점 접촉, 이 점 접촉 또는 복수개의 접촉을 동시에 수행하면서 압력을 가할 수 있고, 일점이 접촉되는 면적은 제한되지 않을 수 있다.In the step, pressure may be applied while performing one-point contact, two-point contact, or multiple contacts simultaneously on the tactile sensor surface, and the area where one point is contacted may not be limited.
상기 접촉은 사람의 신체를 통해 수행될 수도 있고, 기계 장치를 통해서도 수행될 수 있다. 상기 촉각 센서에 압력을 가하는 단계는 상기 센서를 늘리거나 또는 압축하는 방식으로 수행될 수도 있으며, 이때 상기 센서에 가해지는 압력의 크기는 제한되지 않을 수 있다.The contact may be performed through the human body or through a mechanical device. The step of applying pressure to the tactile sensor may be performed by stretching or compressing the sensor, and in this case, the size of the pressure applied to the sensor may not be limited.
일 실시 예에 따른 촉각 측정 방법은 상기 촉각 센서의 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극을 이용하여 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)으로 촉각을 측정하는 단계;를 포함한다.A tactile sensation measurement method according to an embodiment includes measuring the tactile sensation using electrical impedance tomography (EIT) using a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface of the tactile sensor.
상기 단계는, 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 통해 촉각 센서를 측정하는 단계로,This step is a step of measuring the tactile sensor through electrical impedance tomography (EIT),
상기 촉각 센서의 복수의 전극 중 임의의 한 쌍의 전극을 통하여 전류를 인가하는 단계;Applying a current through any pair of electrodes among the plurality of electrodes of the tactile sensor;
상기 촉각 센서의 복수의 전극 중 임의의 한 쌍의 전극을 통하여 전위 값을 측정하는 단계; 및Measuring a potential value through any pair of electrodes among the plurality of electrodes of the tactile sensor; and
상기 측정된 전위값으로부터 센서 내의 임피던스를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.It may include; measuring impedance within the sensor from the measured potential value.
이때, 상기 전류를 인가하는 단계에서, 전류가 인가되는 임의의 전극은 순차적으로 변경할 수 있으며, 특정 패턴으로 선택되어 인가될 수 있다.At this time, in the step of applying the current, any electrode to which the current is applied can be changed sequentially, and can be selected and applied in a specific pattern.
또한, 상기 전위 값을 측정하는 단계에서, 상기 전위 값을 측정하는 임의의 한 쌍의 전극은 전류가 인가되는 한 쌍의 전극을 제외한 나머지 전극 중에서 선택될 수 있다. 상기 단계에서 측정된 전위 값은 상기 복수 개의 전극과 연결된 멀티플렉서를 통해 출력될 수 있으며, 상기 발생된 전위 값을 증폭시켜 나타내기 위해 멀티플렉서와 전기적으로 연결된 차동증폭기(Differential Amplifier)를 거쳐 신호처리장치로 전달될 수 있다.Additionally, in the step of measuring the potential value, any pair of electrodes for measuring the potential value may be selected from among the electrodes other than the pair of electrodes to which the current is applied. The potential value measured in the above step can be output through a multiplexer connected to the plurality of electrodes, and to a signal processing device through a differential amplifier electrically connected to the multiplexer to amplify and display the generated potential value. It can be delivered.
상기 전류를 인가하는 단계 및 전위 값을 측정하는 단계는 임의의 한 쌍의 전극을 변경하면서 반복 수행될 수 있다.The steps of applying the current and measuring the potential value may be repeatedly performed while changing any pair of electrodes.
일례로, 상기 복수개의 전극 중 전류를 인가하는 전극 및 전위 값을 측정하는 전극은 멀티플렉서를 통하여 순차적으로 변경될 수 있다. 상기 멀티플렉서를 통해 복수 개의 전극 중 일부 전극으로 전류를 인가하고 나머지 전극을 통하여 이에 따른 전위 값을 측정하고, 이후, 상기 전류를 인가한 한 쌍의 전극 이외의 다른 한 쌍의 전극으로 전류를 인가하고 나머지 전극을 통하여 이에 따른 전위 값을 측정하는 것을 반복할 수 있다.For example, among the plurality of electrodes, the electrode that applies current and the electrode that measures potential value may be sequentially changed through a multiplexer. Applying a current to some of the plurality of electrodes through the multiplexer and measuring the corresponding potential value through the remaining electrodes, then applying the current to a pair of electrodes other than the pair of electrodes to which the current is applied, Measurement of the corresponding potential value can be repeated through the remaining electrodes.
상기 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)으로 촉각을 측정하는 단계는 공지된 전기 임피던스 단층 촬영법(EIT)을 적용하여 수행할 수 있다.The step of measuring the sense of touch using electrical impedance tomography (EIT) can be performed by applying the known electrical impedance tomography (EIT) method.
또 다른 일 측면에서는In another aspect
상기 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 포함하는 터치 인터페이스가 제공된다.A touch interface including a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure is provided.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 특정 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the specific embodiments below, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 이에 본 발명이 한정되지 않는다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and the present invention is not limited thereto.
명세서 및 청구범위 전체에서, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로서 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않으며, 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Throughout the specification and claims, the terms “first” and “second” are used herein for purposes of distinction and are not meant to indicate or anticipate order or priority in any way, but rather refer to various elements. Although used in description, the components are not limited by the terms. For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Additionally, when a component is said to be “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may also exist in between. It must be understood. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.In addition, terms such as “include” or “have” are only intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and may not include one or more other features or The existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof is not excluded.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Additionally, unless otherwise defined, all terms used in this specification, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.
100: 3차원 구조체
120: 공압 주입부
130: 접힘 선
200: 공압 공급 수단100: 3D structure
120: Pneumatic injection unit
130: fold line
200: Pneumatic supply means
Claims (15)
Translated fromKorean상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극;을 포함하고,
전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
A three-dimensional structure having a conductive surface, capable of being converted into one of a plurality of preset structures by an origami mechanism, and having the structure converted by pneumatic pressure; and
It includes a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface,
A tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation that detects touch through Electrical Impedance Tomography (EIT).
상기 3차원 구조체는
폐쇄적 입체구조를 이루는 내부 공간;
상기 내부 공간으로부터 연장형성되며, 공압이 주입되는 공압 주입부; 및
상기 공압에 의해 접힘 또는 펼침되는 접힘 선;을 포함하는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to paragraph 1,
The three-dimensional structure is
Internal space forming a closed three-dimensional structure;
a pneumatic injection part extending from the internal space and injecting pneumatic pressure; and
A tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure, including a fold line that is folded or unfolded by the pneumatic pressure.
상기 촉각 센서는
상기 3차원 구조체의 내부 공간에 공압을 주입하기 위한 공압 공급수단;을 더 포함하는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to paragraph 3,
The tactile sensor is
A tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure, further comprising a pneumatic pressure supply means for injecting pneumatic pressure into the internal space of the three-dimensional structure.
상기 3차원 구조체는 기설정된 서로 다른 두개의 3차원 구조로 상호 변환되는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to paragraph 1,
A tactile sensor capable of three-dimensional structure conversion, wherein the three-dimensional structure is mutually converted into two different preset three-dimensional structures.
상기 3차원 구조체는 전도성 물질 및 보강재로 이루어진, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to paragraph 1,
The three-dimensional structure is a tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure and consisting of a conductive material and a reinforcing material.
상기 전도성 물질은 탄소나노튜브, 카본 블랙 및 전도성 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to clause 6,
A tactile sensor capable of three-dimensional structure conversion, wherein the conductive material is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black, and conductive polymers.
상기 보강재는 종이, 플라스틱 필름 및 금속 판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to clause 6,
A tactile sensor capable of converting a three-dimensional structure, wherein the reinforcing material is at least one selected from the group consisting of paper, plastic film, and metal plate.
상기 복수의 전극은 전기적으로 연결되는, 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서.
According to paragraph 1,
A tactile sensor capable of three-dimensional structural transformation, wherein the plurality of electrodes are electrically connected.
상기 전개도 몰드를 이용하여 전도성 표면을 갖는 3차원 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 복수의 전극을 이격 배치하는 단계;를 포함하고, 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)을 통해 촉각을 감지하는 제1항의 3차원 구조 변환이 가능한 촉각 센서를 제조하는 방법인, 촉각 센서의 제조방법.
Forming a development mold to form a three-dimensional structure that can be converted into a preset structure;
forming a three-dimensional structure with a conductive surface using the developed mold; and
A tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure of claim 1, which includes a step of disposing a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface, and detects tactile sensation through electrical impedance tomography (EIT). A method of manufacturing a tactile sensor.
상기 촉각 센서의 제조방법은
전극 배치에 대한 촉각 감지 시뮬레이션을 수행하여 상기 복수의 전극 배치를 최적화하는 단계;를 더 포함하는, 촉각 센서의 제조방법.
According to clause 10,
The manufacturing method of the tactile sensor is
A method of manufacturing a tactile sensor, further comprising: optimizing the arrangement of the plurality of electrodes by performing a tactile sensing simulation on the electrode arrangement.
상기 촉각 센서의 복수의 전극에 전류를 인가하는 전류 인가부; 및
상기 전류인가부를 통하여 인가된 전류에 따른 복수의 전극 사이의 전압을 측정하는 전압측정부;를 포함하는 촉각 센서 시스템.
A sensor unit including a tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure of claim 1;
a current applicator that applies current to a plurality of electrodes of the tactile sensor; and
A tactile sensor system comprising a voltage measuring unit that measures the voltage between a plurality of electrodes according to the current applied through the current applying unit.
상기 촉각 센서 시스템은
상기 전압측정부로부터 측정된 전압을 통하여 데이터를 분석 및 재구성하는 데이터 분석부;를 더 포함하는, 촉각 센서 시스템.
According to clause 12,
The tactile sensor system is
A tactile sensor system further comprising a data analysis unit that analyzes and reconstructs data through the voltage measured from the voltage measurement unit.
상기 촉각 센서에 압력을 가하는 단계; 및
상기 촉각 센서의 전도성 표면상에 전체에 걸쳐 이격 배치되는 복수의 전극을 이용하여 전기 임피던스 단층 촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)으로 촉각을 측정하는 단계;를 포함하는, 촉각 측정 방법.
Converting the tactile sensor capable of converting the three-dimensional structure of claim 1 into one of a plurality of preset structures;
applying pressure to the tactile sensor; and
Measuring the sense of touch by electrical impedance tomography (EIT) using a plurality of electrodes spaced apart throughout the conductive surface of the tactile sensor.
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