CN110612505A - 接口设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及接口设备，尤其，涉及接收使用人员的行动数据来提供外力及冲击的接口设备。本发明实施例的接口设备的特征在于，还包括：第一固定部及第一旋转部，固定于身体；第一动力部，与第一固定部及第一旋转部相连接，用于向第一旋转部提供动力；控制部，若从外部设备接收信号，则通过控制第一动力部来控制第一旋转部的旋转，第一动力部根据控制部的信号来将第一旋转部转换为可通过外力进行旋转的自由状态或无法通过外力旋转的控制状态。根据本发明的一实施例，接口设备可以体现自由状态及控制状态，因此，可以提高沉浸感。

Description

接口设备

技术领域

本发明涉及接口设备，更详细地，涉及如下的接口设备，即，接收使用人员的行动数据来使上述接口设备的使用人员可以感受到在虚拟环境中体现的外力及冲击等。

背景技术

随着虚拟现实体现装置和三维、四维等虚拟现实内容、有线无线网络等的持续发展，使用人员可以轻松体验虚拟现实或者可以有真实感地体验三维影像的技术正在持续发展。

尤其，为了更加具有真实感的虚拟现实体验而开发了根据人的动作在虚拟现实影像再现动态变化来控制虚拟现实影像的技术，作为与此相关的技术，包括韩国授权专利第10-1485414号、韩国公开专利第10-2015-0123307号等。

但是，在上述发明的情况下，在根据虚拟空间中体现的内容来向接口设备使用人员传递的外力及冲击等感觉的传递过程中，无法提供对于自由旋转(Free Wheeling)状态、无负荷(No Load)状态及负荷(Load)状态的明确区分及基于此的各个状态的差别化功能。

即，在利用上述发明的情况下，存在通过虚拟现实的内容来体现的实时状态和通过实际设备向使用人员传递的感觉或动作限制必要事项之间发生差异(例如，在虚拟现实中，即使限制使用人员的移动，在基于上述发明的设备不生成额外的负荷的情况下，发生使用人员也可以自由地移动的情况，在虚拟现实中，即使需要自由移动的状态体现，也将会通过基于上述发明的设备的结构要素之间的紧固、啮合等发生机械阻抗，从而限制使用人员的移动等)的问题。

由此，为了满足减少虚拟现实和现实的不协调并进一步提高沉浸感的需求，需要更加准确且明确地向使用人员设备传递虚拟现实的状态，以此实现使用人员能够更加进一步沉浸于虚拟现实的内容的环境。

但是，以往发明仅简单地通过如自由状态(设备自由移动的状态)及负荷状态(限制设备的移动的状态)的二分法区分基于虚拟现实的再现状态(通过设备的现实体现)，未能如本发明揭示的自由旋转状态、无负荷状态及负荷状态更加细分化且对各个状态的差异进行明确区分，由此，存在使用人员无法根据虚拟现实的内容等内部及外部信号等来适当适用所使用设备的动作的限制。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于，根据虚拟现实的环境，通过接口设备体现的状态被细分化为自由旋转状态、无负荷状态及负荷状态。

其中，自由旋转状态可以为通过可以进行自由旋转等移动的握把模块(输出单元)和动力模块(输入单元)之间的物理隔断(结合解除)，使上述握把模块在没有机械阻抗的情况下根据使用人员的意图自由地移动的状态。

无负荷状态可以为未通过动力单元供给电源或动力的状态，基于握把模块与动力模块之间的物理紧固结构(啮合等)的机械阻抗发生一定水平的状态，由此，与自由旋转状态不同，可以是在握把模块的旋转等移动过程中需要规定水平的扭矩的状态。

负荷状态可以为通过动力单元供给电源及动力的状态，通过握把模块与动力单元之间的物理紧固从动力单元向握把模块传递动力，从而，在握把单元的移动过程中发生比无负荷状态更强的旋转力的控制来限制使用人员的自由移动的状态。

但是本发明所要解决的技术问题并不局限于以上提及的技术问题，虽未提及，但还应包含本发明所属技术领域的普通技术人员可以从本说明书中的记载可以明确理解、类推的部分。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明一实施例提供接口设备。

在本发明的一实施例中，接口设备包括：身体模块，能够附着于使用人员的身体的一部分；动力模块，一端部与上述身体模块紧固，用于供给动力；以及握把模块，能够通过从上述动力模块接收的动力进行移动，上述接口设备的特征在于，相对于上述身体模块，上述握把模块能够沿着第一方向及第二方向移动，上述第一方向能够与上述第二方向非平行移动，上述动力模块包括：动力单元，用于生成旋转力；以及离合器单元，用于向上述握把模块传递从上述动力单元接收的上述旋转力，选择性地体现如下状态中的一种状态：自由旋转状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理拆装；无负荷状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理结合；负荷状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理结合，上述动力单元的旋转力向上述握把模块传递。

并且，本发明一实施例的接口设备的上述离合器单元包括阻抗模块，上述阻抗模块通过上述离合器单元调节上述动力单元与上述握把模块的物理结合的形成或解除，上述动力模块通过上述动力单元调节能够向上述握把模块传递的旋转力的发生或消失，选择性地组合通过上述阻抗模块的上述物理结合的形成和解除及通过上述动力模块的上述旋转力的发生和消失来使上述握把模块选择性地体现自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态中的一种状态。

并且，本发明一实施例的上述阻抗模块可以为螺旋管或弹簧。

并且，上述离合器单元还包括：外部外罩，与上述握把模块紧固；动力传递凸轮，收容于上述外部外罩的内部，用于从上述动力模块接收旋转力；以及转子，以收容于上述外部外罩内部的状态通过多个辊接收上述动力传递凸轮的旋转力，能够根据上述辊的推动旋转来进行旋转，上述转子通过上述阻抗模块发生上述外部外罩与上述转子的转速差。

并且，上述自由旋转状态可以为如下状态，即，随着向上述阻抗模块供给临界值以上的电压，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理拆装，从而未传递基于上述动力单元的旋转力的状态。

本发明一实施例的上述自由旋转状态可以为如下状态，即，通过上述阻抗模块，上述转子与上述外部外罩完全物理拆装，由此，随着上述外部外罩完全不受到上述转子及上述动力单元的限制，相对于身体模块，上述握把模块能够沿着第一方向及第二方向进行非平行移动，上述非平行移动为通过上述外部外罩与上述转子的物理紧固解除的状态来按照使用人员的意图能够自由地旋转及移动。

并且，本发明一实施例的上述负荷状态可以为如下状态，即，在上述外部外罩和上述转子通过向上述转子的圆弧部之间插入的多个上述辊实现物理紧固的状态下，通过基于上述动力单元的动力供给来限制基于使用人员的上述外部外罩的旋转力，上述无负荷状态可以为如下的无负荷状态，即，在上述外部外罩和上述转子通过向上述转子的圆弧部之间插入的多个上述辊实现物理紧固的状态下，通过基于上述动力单元的动力供给断开来体现为不限制基于使用人员的上述外部外罩的旋转力。

并且，上述身体模块为可以手腕模块，上述手腕模块能够附着于使用人员的身体中的手腕。

并且，上述身体模块可以为胳膊肘模块，上述胳膊肘模块能够附着于使用人员的身体中的臂腕的一部分，相对于上述胳膊肘模块，上述握把模块能够沿着第一方向移动，实质上，上述第一方向能够与附着上述胳膊肘模块的上述使用人员的身体关节移动方向平行地移动。

发明效果

根据本发明的实施例，接口设备可以将虚拟现实的状态进一步细分化为如自由旋转状态、无负荷状态及负荷状态的状态及步骤，因此，与以往发明相比，使用人员可以更加轻松地沉浸于虚拟现实。

本发明的效果并不局限于上述效果，而是应被理解为包括可以从本发明的详细说明及发明要求保护范围中所记载的发明的结构推论的所有效果。

附图说明

图1为示出本发明一实施例的接口设备的图。

图2为示出本发明一实施例的接口设备的图。

图3为本发明一实施例的接口设备的佩戴状态。

图4为示出本发明一实施例的接口设备可通过有线或无线网络与外部设备连接的概念的概念图。

图5为示出本发明实施例的接口设备的动力模块的图。

图6为本发明实施例的接口设备的离合器单元的分解立体图。

图7为本发明再一实施例的再一形态的离合器单元的分解立体图，图7a为离合器单元的俯视图，图7b为离合器单元的立体图。

图8为本发明另一实施例的另一形态的离合器单元的分解立体图。

图9为说明本发明实施例的接口设备的负荷转换时的离合器单元的状态的图，图9的(a)部分为示出当向负荷状态转换时的外部外罩、转子、动力传递凸轮等的状态的剖视图，图9的(b)部分为示出当向负荷状态转换时的第三内部外罩、阻抗模块等的状态的剖视图。

图10为说明本发明一实施例的接口设备的自由旋转状态转换时的离合器单元的状态的图，图10的(a)部分为示出当向自由旋转状态转换时的外部外罩、转子、动力传递凸轮等的状态的剖视图，图10的(b)部分为示出当向自由旋转状态转换时的第三内部外罩、阻抗模块等的状态的剖视图。

图11为说明本发明一实施例的接口设备的自由旋转状态转换时的离合器单元的状态的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明。但是，本发明可体现为多种不同形态，因此，并不局限于在此说明的实施例。而且，图中，为了明确说明本发明而省略了与说明无关的部分，通过整个说明书，对类似的部分赋予类似的附图标记。

在说明书全文中，当一个部分与其他部分“连接(联结、接触、结合)”时，这不仅包括“直接连接”的情况，而且还包括在中间隔着其他部件“间接连接”的情况。并且，当一个部分“包括”其他结构要素时，只要没有特殊相反的记载，意味着还可包括其他结构要素，而并非意味着排除其他结构要素。

在本说明书中所使用的术语仅用于说明特定实施例，而并非用于限定本发明。只要并未明确表示，则单数的表现包括复数的表现。在本说明书中，“包括”或“具有”等术语用于指定在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在，而并非意味着预先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

图1为示出本发明实施例的接口设备1的图。

如图1所示，本发明实施例的接口设备1包括身体模块10、握把模块20及动力模块30。

身体模块10及握把模块20固定或附着于使用人员的身体的一部分或关节周边，如图1所示，为了可以附着在使用人员身体的一部分，接口设备1可包括额外的附着部110、210。

并且，身体模块10及握把模块20还可以包括能够一部分与动力模块30以可进行旋转、垂直和/或水平运动(作为一例，握把模块20能够以身体模块10为基准沿着第一方向及第二方向等多种方向旋转或移动，在此情况下，第一方向和第二方向可以为平行和/或非平行等多种方向)等移动的方式紧固的连接部件120、220。

并且，在本发明的实施例的情况下，身体模块10可以为能够附着于使用人员的身体中的手腕的手腕模块。以下，代替身体模块10，以手腕模块10特定使用。只是，如上所述，这仅是本发明的一实施例，本发明的身体模块10不仅是以下重点叙述的手腕模块10，而且可以通过反映附着于脚腕的脚腕模块及附着于胳膊肘的胳膊肘模块等多种身体特性和形态来提供。

根据本发明一实施例，在一可附着于使用人员的身体中的臂腕的一部分的胳膊肘模块的形态提供的情况下，握把模块20可以相对于胳膊肘模块(未图示)沿着第一方向移动，上述第一方可以向与附着有胳膊肘模块(未图示)的上述使用人员的身体关节移动方向实质上平行地移动。

手腕模块10可以包括胳膊附着部110及手附着部210，以便可以附着在身体中的胳膊及手。在此情况下，如图1所示，胳膊附着部110及手附着部210呈环(Ring)形状，以便可固定与使用人员的身体，起到用于使接口设备1与使用人员的身体相结合的结构要素的作用。为此，优选地，胳膊附着部110及手附着部210可以由可挠性物质或粘扣(velcro)材质形成，以便可根据使用人员的身体厚度改变，但并不局限于此。

连接部件120、220为用于连接手腕模块10或握把模块20与动力模块30的结构要素，但在胳膊附着部110及手附着部210直接与动力模块30相连接的情况下，无需此部件。

动力模块30用于向控制部传递握把模块20的旋转、水平、垂直运动等的移动或者根据从控制部接收的控制信号来将握把模块20转换成自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。

为此，动力模块30与手腕模块10相连接，以可进行旋转等移动的方式与握把模块20相连接，为了更加顺畅地支持握把模块20的上下左右和/或旋转移动而可以追加形成与所需要的关节旋转方向的数量相应的n个动力部及n个旋转部。

图2为示出本发明再一实施例的接口设备1的图。

本发明再一实施例的接口设备1的握把模块20可以呈一区域弯曲的杆(bar)形状。如手指之间，一区域弯曲的杆形状的握把模块20向关节与关节之间插入弯曲的区域，或者在存在除动力模块30之外的其他动力部的情况下，可以与其他动力部相连接。

并且，如图2所示，本发明另一实施例的接口设备1还可包括第二握把模块40及第二动力模块50。

第二握把模块40可通过后述的第二动力模块50转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。并且，第二握把模块40可以追加包括连接部41及把持部42。连接部41的一部分与第二动力模块50相连接，如手指之间，可以向关节与关节之间插入。并且，在连接部41的一端可以形成把持部42，把持部42可以被使用人员的手把持。在此情况下，根据本发明的一实施例，在把持部42可形成子接口设备43。图2示出通过子接口设备43形成操纵杆的状态，可以形成于与大拇手指相对应的位置，以可通过使用人员的大拇手指进行控制。除操作杆之外，子接口设备43可以为如转盘、按钮等多种形态。

第二动力模块50向控制部传递第二握把模块40的旋转，或者可以根据从控制部接收的控制信号，将第二握把模块40转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态，一端部可分别与握把模块20及第二握把模块40紧固。在此情况下，以可以旋转及向垂直和/或水平方向等移动的方式与握把模块20相连接。

在本发明的一实施例的情况下，与多种身体的特性及结构有效对应，同时，为了根据从外部提供的虚拟现实的内容种类及内容等向接口设备使用人员传递所需要的最优的力感(Force Feedback)，追加地，第n动力模块(未图示)及第n握把模块(未图示)以与第二动力模块50和第二握把模块40与握把模块20及动力模块30以模块形态紧固相同或类似的形态，相同地以n个组合提供，如第m动力模块及第n握把模块，也可以按不同的数量组合。

如图2所示，动力模块30和第二动力模块50呈弯曲的杆形状等，处于通过握把模块20连接的状态，因此，动力模块30控制沿着第一方向的旋转，第二动力模块50可以控制沿着与上述第一方向平行和/或非平行的方向或垂直方向等多种第二方向旋转。

图3为帮助理解本发明的接口设备的附图，作为本发明一实施例的接口设备1的佩戴状态，根据本发明的实施例，在附着在多种身体部位来提供服务的身体模块中限定在手腕模块的图。

图4为示出本发明一实施例的接口设备1可通过有线或无线的网络与外部设备2相连接的概念的图。

外部设备2可以为通过有线和/或无线网络从接口设备1接收设定的信号并可以向接口设备1发送控制信号的PC、移动终端、自助服务机等多种设备，接收再生虚拟现实内容等的外部设备2的信息和/或信号来向使用人员佩戴的接口设备1传递力感，或者将与使用接口设备1的使用人员的状态或移动等有关的信息通过网络向外部设备2传递。

即，本发明一实施例的接口设备1可通过识别使用人员的手腕、胳膊等身体一部分的关节移动来生成信号，向外部设备2发送所生成的信号或者从外部设备2接收控制信号来控制使用人员身体的移动。

为此，本发明一实施例的接口设备1还可包括控制部60、通信部(未图示)、形成于动力模块30的旋转识别部340及动力单元300。

并且，追加地，在接口设备1追加形成第二动力模块50的情况下，第二动力模块50可具有与动力模块30相同的结构。

通信部(未图示)通过网络3收发信号。即，本发明一实施例的接口设备1的通信部通过网络3接收控制信号来向控制部60发送，或者向外部设备2发送根据握把模块20的旋转生成的旋转角度或移动状态及移动信息等信号。即，控制部60根据握把模块20的旋转等移动从旋转识别部340接收基于旋转等移动信息的信号，从上述信号掌握旋转角度、移动状态及移动信息等，基于旋转角度等信息生成信号，并且可通过通信部向外部设备2发送。

旋转识别部340与握把模块20相连接，生成基于握把模块20的旋转等的移动的信号并向控制部60发送。

为此，本发明一实施例的旋转识别部340可以包括以可测定握把模块20的旋转、向水平和/或垂直方向等的移动及移动状态等的方式通过可变阻抗、加速度传感器、陀螺仪传感器、倾斜度传感器等使用人员的移动测定值的变化的传感器中的至少一种。作为一例，在旋转识别部340为可变阻抗的情况下，控制部60可通过阻抗值的变化掌握握把模块20的旋转角度。

若从控制部60接收控制信号，则动力单元300将会进行工作，根据动力单元300的工作，握把模块20可以转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。

控制部60控制对于接口设备1的各个结构要素的整体动作并执行信号处理功能等。在本发明中，控制部60可通过与从形成于动力模块30内部的旋转识别部340发送的旋转和/或移动有关信号来掌握与旋转角度等移动有关信息，生成与旋转角度信号等移动有关信息来通过通信部向外部设备2传送。

并且，若控制部60通过通信部从外部设备2接收控制信号，则判断控制信号是否为动力单元动作信号，在控制信号为动力单元动作信号的情况下，使动力单元300进行动作，在控制信号为动力单元停止信号的情况下，停止动力单元300来使握把模块20转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。为此，控制部60和动力模块30可通过有线或无线网络与控制部60相连接。

以下，更加详细地说明通过动力模块30内部的动力单元300将握把模块20转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态的动力模块30的详细结构及动作过程。

如上所述，自由旋转状态不发生基于机械结构的阻抗，以可根据使用人员的意图自由旋转移动的方式解除(隔断)握把模块20与动力模块30之间的物理紧固，即，握把模块20在没有机械阻抗的情况下可以自由移动。与此区分的无负荷状态为未通过动力单元300向握把单元20传递动力的状态，基于握把模块20与动力模块30之间的物理紧固结构(啮合等)的机械阻抗发生规定水平，负荷状态通过动力单元30供给动力，追加地，通过以握把模块20及动力模块30之间紧固的物理结构向握把模块20传递的动力(旋转力)，向握把模块20赋予与使用人员的意图不同的旋转力，由此向基于使用人员的意图的移动赋予限制。即，本发明所追求的负荷状态可以为通过由动力模块30的驱动生成的旋转力生成沿着设定的方向旋转的握把模块20的移动来控制针对此的使用人员的动作，即，发生大于无负荷状态的阻抗来限制使用人员的自由移动的状态。

即，换句话说，本发明的主要目的如下，即，在解除握把模块20与动力模块30物理紧固，从而不会向使用接口设备1的使用人员的手腕等的移动或旋转施加物理限制或界限、阻抗等的自由旋转状态与通过动力模块30限制握把模块20的移动，从而变为无法移动的负荷状态的两极端(完全自由状态及完全控制状态)之间，在握把模块20的旋转移动过程中，区分为需要规定水平的扭矩(向使用人员的手腕移动等提供规定水平的阻抗)的无负荷状态，上述无负荷状态可以选择性体现根据动力模块30的内部结构要素的物理、机械、电阻抗等，从几乎可以体现自由旋转的状态调节至几乎相当于负荷状态的具有广谱的状态。

并且，这种结构及基于此的功能和效果可以相同地适用于上述第二握把模块40及第二动力模块50，也可以适用于第n握把模块和与此相对应的第n动力模块，以下，以握把模块20及动力模块30为基础，进行详细说明。

图5为示出本发明实施例的接口设备1的动力模块30的图。图6为本发明一实施例的离合器单元320的分解立体图。

如图5所示，本发明一实施例的动力模块30可包括外罩350、收容于外罩350的内部的动力单元300、输入单元310、离合器单元320及输出单元330。

随着马达301的电源供给，动力单元300发生旋转力来向输入单元310传递，为此，本发明一实施例的动力单元300可包括形成有马达轴3011的马达301、形成于马达轴3011的马达齿轮302，马达301的旋转力可通过马达轴3011向马达齿轮302传递。

输入单元310接收从动力单元300发生的旋转力，为此，本发明一实施例的输入单元310包括第一轴311、第一齿轮312及第二齿轮313。第一轴311与外罩350相结合，以便与马达轴3011平行地配置，第一齿轮312与马达齿轮302相啮合来接收马达齿轮302的旋转力。在此情况下，优选地，第一齿轮312为了减少马达齿轮302的旋转速度而具有大于马达齿轮302的直径。第二齿轮313形成于第一齿轮312的下部面，可以随着第一齿轮312的旋转一同旋转。只是，为了结构的简化等，本发明一实施例的离合器单元320在没有额外的输入单元310的情况下可以与动力单元300直接连接来接收动力(旋转力等的移动联系)。

输出单元330从以下后述的离合器单元320接收旋转力，并将其再次向握把模块20输出或者接收握把模块20的旋转等的移动。

上述动力单元300、输入单元310及输出单元330的具体结构可以参照图6。

如图6所示，离合器单元320可以向与输出单元330相连接的握把模块20传递从输入单元310接收的旋转力，根据离合器单元320的内部紧固状态及动力模块30，更详细地，根据基于动力单元300的电源供给的旋转力发生与否，握把模块20可以选择性地转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态中的一种。

在本发明一实施例中，通过动力单元300供给动力(旋转力等)，则离合器单元320中可以转换为负荷状态，若通过动力单元300隔断动力供给，则可以选择性地转换为自由旋转或无负荷状态。

为此，本发明一实施例的离合器单元320可包括第二轴321、动力单元连接部322、外部外罩329、转子326、动力传递凸轮328及辊327。

并且，根据本发明的实施例，还可包括与转子326相结合或者根据设定能够与转子326拆装的阻抗模块324。

如图6所示，第二轴321与外罩350相结合，以便与第一轴311平行地配置。

动力单元连接部322形成有可以插入第二轴321的贯通孔，以可旋转的方式与第二轴321相结合，从而可以接收基于动力单元300内马达301的电源供给而驱动的旋转力。在本发明一实施例的情况下，如图6所示，动力单元连接部322可以向以下后述的动力传递凸轮328传递第二齿轮313的旋转力，追加地，如图6所示，可包括圆板3221及形成于圆板3221的中心的旋转轴3222，在圆板3221的外周面，可以与第二齿轮313啮合的齿轮的齿(锯齿)在外周面向外侧方向突出，由此，随着第二齿轮313进行旋转，动力单元连接部322也将一同旋转。并且，本发明一实施例的动力单元连接部322的旋转轴3222可以插入以下后述的动力传递凸轮328及阻抗模块324。

并且，在本发明一实施例的动力单元连接部322的下部面可配置用于防止第二辊325脱离的第三内部外罩323，第三内部外罩323沿着长度方向形成贯通孔3231，可向第三内部外罩323的贯通孔331的内部插入第二辊325及阻抗模块324。并且，在第三内部外罩323的下部面可以配置用于防止辊327脱离的外部外罩329，外部外罩329沿着长度方向形成贯通孔，从而可以与第二轴321相结合，在贯通孔的内部放置辊327、动力传递凸轮328及转子326。并且，外部外罩329在下部面可以形成第三齿轮3291，随着外部外罩329的旋转，第三齿轮3291也可以一同旋转。

如图6、图7或图8所示，阻抗模块324改变外部外罩329与转子326的相对旋转速度来使辊327在外部外罩329拆卸或附着。为此，如图6、图7或图8所示，本发明一实施例的阻抗模块324可呈不同形态。

如图6所示，本发明一实施例的阻抗模块324呈多个第二辊325隔开配置的摩擦板形态，可通过摩擦改变转子326的速度。更具体地，包括第三内部外罩323、第二旋转传递部324及第二辊325，从而在转子326的旋转发生摩擦阻抗，由此，可发生通过动力单元300接收旋转力来进行旋转的动力传递凸轮328与转子326的转速差。为此，阻抗模块324由具有复原力的材料形成，可以减少第二辊部325的旋转速度，即，转子326的旋转速度。

当以图6所示的阻抗模块324的结构为基准时，第二辊325及第二旋转传递部324从转子326接收旋转力来进行旋转，从而可以向第三内部外罩323的贯通孔3231插入。与辊327相同，第二辊325可以呈圆柱形状，一面与动力单元连接部322相接触，另一面可以与转子326相接触。在此情况下，转子326可以包括在另一面形成沿着周围形成的一个以上的第二圆弧部3262，第二辊325位于第二圆弧部3262之间，随着转子326的旋转被推动旋转。优选地，第二圆弧部3262的数量为第二辊325数量的一半。例如，在第二辊部325为n个的情况下，第二圆弧部3262可以为n/2(n≥2)个。

并且，参照图6，本发明一实施例的阻抗模块324可包括：本体3241；第一延伸部3243，在本体3241延伸；第二延伸部3244，在第一延伸部3243延伸；以及第三延伸部3245，在第二延伸部3244延伸。

本体3241可以呈在中心部形成贯通孔3242的椭圆形的圆柱，可以向贯通孔3242插入动力单元连接部322的旋转轴3222。第一延伸部3243从本体3241垂直延伸，第二延伸部3244可在第一延伸部3243的一端沿着两侧垂直弯曲而延申。第三延伸部3245可在各个第二延伸部3244的一端沿着本体3241侧垂直弯曲而延申。在此情况下，第一延伸部3243至第三延伸部3245可以形成为一体。并且，第一延伸部3243至第三延伸部3245或第三延伸部3245由具有复原力的材料形成，因此，通过外力，第三延伸部3245可以沿着第一延伸部3243侧弯曲。在此情况下，第二辊325与第三延伸部3245相接触。更详细地，随着转子326进行旋转，通过第二圆弧部3262，第二辊325被推动旋转，通过第二辊325，阻抗模块324将被推动旋转。在此情况下，与第二辊325相接触的阻抗模块324的第三延伸部3245向第一延伸部3243侧弯曲，与第二辊325啮合的第三内部外罩323的附着将会掉落从而旋转。在此情况下，因按压第三延伸部3245的力，而降低转子326的旋转速度来改变动力传递凸轮328与转子326的相对旋转速度。而且，发生动力传递凸轮328与转子326的转速差并使辊327附着于外部外罩329，通过与外部外罩329紧贴的辊327，外部外罩329与转子326一同旋转。即，体现马达301的旋转力以通过输入单元310及离合器单元320向输出单元330传递的状态下，离合器单元320可呈防止使用人员通过外力自由地移动输出单元330或者受到限制的负荷状态。

相反，在附着于外部外罩329的辊327从外部外罩329拆卸的情况下，外部外罩329可通过由使用人员生成的外力自由地移动。即，离合器单元320可处于输出单元330能够通过外力自由地移动的自由旋转状态。

综上所述，如图6所示，若第二辊325进行旋转，则与第二辊325相接触的阻抗模块324也随着第二辊325的旋转一同被推动旋转。在此情况下，第二辊325沿着两侧形成第二圆弧部3262，因此，与转子326的旋转方向(正旋转、逆旋转)无关，存在于在移动方向的阻抗模块324也可被推动旋转。

为此，本发明一实施例的阻抗模块324由具有复原力的材料形成，从而可以更加有效地发生动力传递凸轮328与转子326的转速差。即，因动力传递凸轮328与转子326的转速差，辊327附着于外部外罩329内周面及旋转方向侧的第一圆弧部3261，第三延伸部3245位于第一延伸部3243之间，由此，与旋转方向(正旋转、逆旋转)无关，可以发生动力传递凸轮328与转子326的转速差。

动力传递凸轮328为与动力单元连接部322相连接，从而可根据从动力单元连接部322传递的旋转力进行旋转的凸轮(CAM)部件，可位于转子326的内部。为此，如图6所示，本发明一实施例的动力传递凸轮328可以包括沿着长度方向形成贯通孔3284的板状的本体3281及在本体3281的一面沿着垂直方向延伸的旋转中心轴3282，在本体3281的外周面可形成于一个或一个以上的辊327相接触的辊接触面3283。

如图6所示，转子326呈形成有贯通孔3263的圆板，在一面沿着周围形成一个以上的第二圆弧部3262，另一面沿着周围形成一个以上的第一圆弧部3261。在此情况下，在第一圆弧部3261之间配置一个或一个以上的辊327，随着动力传递凸轮328旋转，辊327将被推动旋转，形成有第一圆弧部3261的转子326也将一同被推动旋转。第二圆弧部3262沿着两侧形成第二辊325，随着转子326进行旋转，第二辊325也将一同被推动旋转。

如图6及图7所示，辊327为形成一个以上的圆筒形状的弹性部件，随着动力传递凸轮328的旋转可被推动旋转。

如上所述，外部外罩329可以包括一面可以旋转的第三齿轮3291，由此，随着外部外罩329进行旋转，与第三齿轮3291紧固的输出单元330也可以一同旋转。并且，通过与可根据使用人员的意图进行旋转等移动的握把模块20紧固的第三齿轮3291及输出单元330紧固结构，外部外罩329也可以旋转。并且，根据基于阻抗模块324的摩擦阻抗，外部外罩329改变转子326的相对旋转速度来体现可以将辊327在外部外罩329拆卸或附着的选择性功能，由此，可以选择性地体现与输出单元330紧固的握把模块20的自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。

以下，更加详细地说明通过图6所示的阻抗模块324转换为自由旋转状态、无负荷状态或负荷状态。

如上所述，自由旋转状态不会发生基于机械结构的阻抗，以可根据使用人员的意图自由旋转移动的方式解除(隔断)握把模块20与动力模块30之间的物理紧固，即，握把模块20在没有机械阻抗的情况下可以自由移动。通过阻抗模块324，转子326与外部外罩329完全物理拆装，由此，外部外罩329完全不受到转子326及动力单元300的限制，握把模块20可以处于相对于手腕模块10沿着第一方向及第二方向非平行移动(通过外部外罩329与转子326的物理紧固完全解除，通过使用人员的意图可以自由地旋转及移动)的自由旋转状态。

通过阻抗模块324，转子326与外部外罩329完全物理拆装的状态体现以基于马达301的电源供给，即，基于动力单元300的旋转力不向动力传递凸轮328供给的状态(未通过动力单元300供给向握把单元20传递的动力的状态)为前提，未受到基于动力传递凸轮328的推动旋转力的辊327未在转子326的第一圆弧部3261之间紧贴并插入(维持松弛的状态)，由此，在外部外罩329以不受到收容于内部的转子326的限制的状态下，使用人员根据自由意图可以进行旋转握把模块20等的移动，由此，使用人员在移动握把模块20的过程中可以体现并不受到额外的限制的自由旋转状态。

与此区分的无负荷状态为未通过动力单元300供给向握把单元20传递的动力的状态，基于握把模块20与动力模块30之间的物理紧固结构(作为一例，输出单元330通过第三齿轮3291与握把模块20紧固)的机械阻抗发生规定水平，通过由离合器单元320连接的动力模块30内部的机械紧固结构，规定水平的阻抗向使基于使用人员的意图的握把旋转20的移动施加限制的状态。

与此不同，负荷状态为通过动力单元30供给动力，追加地，通过离合器单元320以握把模块20及动力模块30紧固的物理结构向握把模块20传递在传递至握把模块20传递的动力模块30中生成的动力(旋转力)，由此，向握把模块20赋予与使用人员的意图不同的旋转力，由此，向基于使用人员的自由意图的握把模块20的移动施加限制。即，本发明所追求的负荷状态通过由动力模块30的驱动生成的旋转力生成通过离合器单元320及输出单元330的结构向设定的方向旋转的握把模块20的移动来控制针对此的使用人员的动作，即，发生比无负荷状态更强的阻抗来限制使用人员的自由移动。

为了体现这种功能，本发明一实施例的输出单元330分为第三轴331、第四齿轮332、第五齿轮333及第六齿轮334。第三轴331可以与外罩350相结合，以便与第二轴321平行地配置。

第四齿轮332形成有插入第三轴331的贯通孔，以可旋转的方式与第三轴331相结合且与第三齿轮3291相啮合，从而接收第三齿轮3291的旋转力。

第五齿轮333从第四齿轮332的下部面向下突出。第五齿轮333在第四齿轮332的一面连接而成，因此，随着第四齿轮332的旋转一同旋转。

旋转识别部340用于检测第六齿轮334的角度，位于外罩350的一区域，在中心形成用于掌握第六齿轮的角度的测定轴341。第六齿轮334形成有可与测定轴341相结合的贯通孔，与第五齿轮333相啮合，可以向测定轴341传递从第五齿轮333传递的旋转力。

根据本发明的实施例，第六齿轮334还可包括在一面垂直延伸，向外罩350的外部突出的延伸部3341，延伸部3341可以与握把模块20相连接。

延伸部3341向外罩350的外部输出从离合器单元320传递的旋转力，或者可以向旋转识别部340传递握把模块20的旋转。即，旋转识别部340可以掌握握把模块20的旋转角度。

并且，在本发明一实施例的情况下，除动力模块30之外，可以存在第n动力部，在此情况下，第n动力部的结构与动力模块30的结构相同。

图9为说明当本发明实施例的接口设备1的负荷转换时的离合器单元320的状态的图，图9的(a)部分为示出当向负荷状态转换时的外部外罩329、转子326、动力传递凸轮328等的状态的剖视图，图9的(b)部分为示出当向负荷状态转换时的第三内部外罩323、阻抗模块324等的状态的剖视图。

在此情况下，负荷状态通过动力单元连接部322与圆板啮合的第二齿轮313旋转，在外部外罩329附着辊327，外部外罩329与转子326一同旋转且无法通过外力旋转。

若第二齿轮313旋转，则第二齿轮313的旋转力通过旋转轴3222向动力传递凸轮328传递，使得第一旋转传递部328进行旋转，动力传递凸轮328将推动与辊接触面3283相接触的辊327来使其进行旋转。在此情况下，随着配置于第一圆弧部3261之间的辊327被推动旋转，通过辊327被推动，从而形成有第一圆弧部3261的转子326也将一同旋转。而且，随着转子326旋转，配置于第二圆弧部3262之间的第二辊325也被推动旋转，位于旋转方向的第二辊325前方的阻抗模块324也将一同旋转。在此情况下，通过位于第二圆弧部3262的旋转方向的第二辊325，阻抗模块324的第三延伸部3245向第一延伸部3243侧弯曲并减少转子326的旋转速度，由此，动力传递凸轮328与转子326发生转速差。因转速差，辊327附着于外部外罩329，通过紧贴的辊327，外部外罩329与转子326一同旋转。

无负荷状态与上述负荷状态的离合器单元320等的紧固结构及状态相同，以没有从通过动力单元连接部322的动力模块30的动力，即，以没有旋转力的状态为前提。

图10为说明本发明一实施例的接口设备1的自由旋转状态转换时的离合器单元320的状态的图，图10的(a)部分为示出当向自由旋转状态转换时的外部外罩329、转子326、动力传递凸轮328等的状态的剖视图，图10的(b)部分为示出当向自由旋转状态转换时的第三内部外罩323、阻抗模块324等的状态的剖视图。

在此情况下，即使外部外罩329进行旋转，外部外罩329的旋转力也不会向动力传递凸轮328传递，即，当以图10为基础时，若第二齿轮313向与第二齿轮313的旋转方向相反的方向旋转(以下，逆旋转)，则第二齿轮313的旋转力向动力传递凸轮328传递，动力传递凸轮328将会逆旋转。在此情况下，随着配置于第一圆弧部3261之间的辊327被推动逆旋转，通过辊327被推动，使得形成有第一圆弧部3261的转子326也会一同逆旋转。

之后，随着转子326逆旋转，配置于第二圆弧部3262之间的第二辊325也被推动逆旋转，位于旋转方向的第二圆弧部3262的前方的阻抗模块324也会一同逆旋转。在此情况下，阻抗模块324的第三延伸部3245向第一延伸部3243侧弯曲并减少转子326的旋转速度，由此发生动力传递凸轮328与转子326的转速差。

因这种转速差，与外部外罩329及转子326紧贴的辊327从外部外罩329及转子326拆卸。

之后，在动力传递凸轮328旋转不与辊327附着的空间的情况下，辊327不与动力传递凸轮328相接触，且不会与外部外罩329及转子326紧贴，因此，即使外部外罩329进行旋转，内部的其他离合器单元320的结构也不会随着外部外罩329的旋转一同旋转。即，外部外罩329可以处于可以自由旋转的自由旋转状态。

图7为本发明一实施例的再一形态的离合器单元320的分解立体图，图7a为离合器单元320的俯视图，图7b为离合器单元320的立体图。

如通过图7进行确认，本发明一实施例的离合器单元320可包括动力单元连接部322(在结构及功能的情况下，以图6为基础，参照上述内容)、阻抗模块324、转子326、辊327、动力传递凸轮328及外部外罩329。

如图7所示，阻抗模块324附着于转子326的下部面，调节通过随着动力传递凸轮328的旋转一同旋转的辊327进行旋转的转子326的旋转速度，由此，可以体现接口设备1的自由旋转状态。

为此，本发明一实施例的阻抗模块324可以为执行电磁铁作用的螺旋管。

在阻抗模块324为螺旋管，形成于阻抗模块324的上端的转子326为磁体的情况下，根据向阻抗模块324施加的电压强度，可通过摩擦阻抗减少随着动力传递凸轮328的旋转一同旋转的转子326的旋转速度。

以图7为基准，追加说明自由旋转状态、无负荷状态及负荷状态的区分及向这些的转换。

自由旋转状态为如下状态，即，转子326通过阻抗模块324与外部外罩329完全物理拆装，由此，随着外部外罩329完全不受到包括转子326及动力单元300的动力模块300的限制，握把模块20可以相对于手腕模块10沿着第一方向及第二方向非平行移动。在此情况下，非平行移动为在外部外罩329与转子326的物理紧固被解除的状态下，通过使用人员意图使握把模块20可以自由地旋转及移动。

相反，负荷状态为如下状态，即，在外部外罩329与转子326通过向形成于转子326的上部面的圆弧部之间插入而形成的一个或一个以上的辊327的物理紧固状态下，通过基于动力单元300的动力供给限制基于使用人员的握把模块20及以此向外部外罩329传递的旋转力，无负荷状态为如下的状态，即，在外部外罩329与转子326通过向转子326的圆弧部之间插入的辊327物理紧固的状态下，基于动力单元300的动力供给被隔断，通过基于使用人员的握把模块20及以此向外部外罩329传递的旋转力通过动力模块30与握把模块20的物理紧固结构，即，通过离合器单元320与输出单元330的机械阻抗限制使用人员的握把模块20的移动。

为了体现这种差别化状态，在没有通过动力单元300的旋转动力供给的情况下，在向阻抗模块324施加设定水平以上的电压的情况下(称之为“临界值”)，转子326与外部外罩329完全物理拆装，由此，外部外罩329在完全不受到收容于内部的转子326及与此相连接的动力模块30的限制的状态下可以体现可以自由地旋转和前后左右动作等的移动的自由旋转状态。

相反，随着基于动力单元300的动力供给，若动力传递凸轮328进行旋转，则基于动力传递凸轮328的旋转的辊327的推动旋转、向基于此的转子326的旋转及转子326的圆弧部之间插入(一种楔子作用)来使转子326与外部外罩329相互结合，由此，外部外罩329也将会旋转，从而可以体现控制握把模块20的移动或旋转的负荷状态。在此情况下，优选地，为了动力单元30的效率极大化，不向阻抗模块324施加额外的电源，从而，在转子326不发生追加的摩擦力。

相反，在没有基于动力单元300的电源供给的状态下，即，在没有动力传递凸轮328的旋转驱动的情况下，在向阻抗模块324施加临界值以下的电源或者不施加电源的状态下，在具有磁性的转子326进行旋转的过程中赋予摩擦阻抗，发生外部外罩329及转子326的多种范围内的旋转速度差，依然使外部外罩329和动力模块30处于紧固状态，从而可以体现可以向使用人员的握把模块20的旋转传递规定的物理、机械限制、阻抗感的无负荷状态。尤其，以多种方式改变向阻抗模块324施加的临界值以下的电源的值来以多种方式提供外部外罩329及转子326之间的旋转速度差或紧固结合强度，由此，使用人员可以享受基于使用设备1的多种力感。

即，随着使用人员旋转握把模块20，根据向一同旋转的外部外罩329通过位于通过突起327的楔子结构连接的转子326的下部面的阻抗模块324提供的摩擦阻抗的大小，转子326可以限制旋转过程中受到摩擦阻抗的转子326的旋转(即，根据向阻抗模块324施加的临界值以下的电压强度，可以控制摩擦阻抗值的变化及基于此的旋转速度)，由此，通过转子326与突起328相连接的外部外罩329的旋转或移动也可以被限制在规定范围内。

并且，本发明一实施例的离合器单元320通过阻抗模块324调节动力单元300与握把模块20的物理结合A，更准确的，通过外部外罩329与转子326的突起327的物理紧固的形成或解除，动力模块30通过动力单元300向握把模块20传递，更详细地，可通过输出单元330与第三齿轮3291的紧固结构调节旋转力B的发生或消失，选择性地组合通过阻抗模块324的物理结合A的形成和解除及通过动力模块30的旋转力B的发生和消失来使握把模块20选择性地体现无负荷状态、负荷状态或自由旋转状态中的一种状态。

如上所述，这种自由旋转状态、无负荷状态及负荷状态可以根据通过网络连接的外部设备3的请求或通过本发明一实施例的接口设备1的控制部60或旋转识别部340等识别的状况，即，可根据握把模块20的移动状态、旋转状态或使用人员的需要等进行调节，由此，可以进一步强化使用人员的沉浸感。

并且，如图8所示，本发明一实施例的离合器单元320作为基于阻抗模块324的形态采取如弹簧(淡绿色部件，为了便利，将其称为324)的弹性部件。根据上述另一实施例，与离合器单元320相同，图8的阻抗模块324向转子326的旋转赋予摩擦阻抗来发生与外部外罩329的转速差。

图11为说明本发明一实施例的接口设备1的自由旋转状态转换时的离合器单元320的状态的图，如图11的上端2张图所示，当向自由旋转状态转换时，六边形形状的动力传递凸轮和圆形的辊处于隔开状态，在图11的下端2张图中，当向无负荷或负荷状态转换时，辊附着于六边形形状的动力传递凸轮。

可以理解的是，如上所述的本发明的说明仅用于例示，本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下将本发明轻松变形为其他具体形态。因此，应理解，以上记述的实施例在所有方面均是例示性实施例，而并非用于限定本发明。被说明成单一型的各个结构要素可以分散实施，同样，分散说明的结构要素也可以结合实施。

本发明的范围通过后述的发明要求保护范围体现，而并非通过上述详细说明体现，从发明要求保护范围的含义、范围及其等同概念导出的所有变更或变形的形态均属于本发明的范围中。

可以理解的是，上述本发明的说明用于例示，本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下将本发明轻松变形为其他具体形态。因此，应理解，以上记述的实施例在所有方面均是例示性实施例，而并非用于限定本发明。被说明成单一型的各个结构要素可以分散实施，同样，分散说明的结构要素也可以结合实施。

本发明的范围通过后述的发明要求保护范围体现，发明要求保护范围的含义、范围及其等同概念导出的所有变更或变形的形态均属于本发明的范围中。

用于发明的实施的形态一同记载于用于实施上述发明的最优形态。

工业利用性

本发明涉及接口设备，尤其，涉及接收使用人员的行动数据来提供外力及冲击的接口设备，存在产业上的可利用性。

Claims (11)

1.一种接口设备，包括：身体模块，能够附着于使用人员的身体的一部分；动力模块，一端部与上述身体模块紧固，用于供给动力；以及握把模块，能够通过从上述动力模块接收的动力进行移动，上述接口设备的特征在于，

相对于上述身体模块，上述握把模块能够沿着第一方向及第二方向移动，上述第一方向能够与上述第二方向非平行移动，

上述动力模块包括：

动力单元，用于生成旋转力；以及

离合器单元，用于向上述握把模块传递从上述动力单元接收的上述旋转力，

选择性地体现如下状态中的一种状态：

无负荷状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理结合；

负荷状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理结合，上述动力单元的旋转力向上述握把模块传递；以及

自由旋转状态，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理拆装。

2.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，

上述离合器单元包括阻抗模块，

上述阻抗模块通过上述离合器单元调节上述动力单元与上述握把模块的物理结合的形成或解除，

上述动力模块通过上述动力单元调节能够向上述握把模块传递的旋转力的发生或消失，

选择性地组合通过上述阻抗模块的上述物理结合的形成和解除及通过上述动力模块的上述旋转力的发生和消失来使上述握把模块选择性地体现无负荷状态、负荷状态或自由旋转状态中的一种状态。

3.根据权利要求2所述的接口设备，其特征在于，上述阻抗模块为螺旋管。

4.根据权利要求2所述的接口设备，其特征在于，上述阻抗模块为弹簧。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的接口设备，其特征在于，

上述离合器单元还包括：

外部外罩，与上述握把模块紧固；

动力传递凸轮，收容于上述外部外罩的内部，用于从上述动力模块接收旋转力；以及

转子，以收容于上述外部外罩内部的状态通过多个辊接收上述凸轮的旋转力，能够根据上述辊的推动旋转来进行旋转，

上述转子通过上述阻抗模块发生上述外部外罩与上述转子的转速差。

6.根据权利要求3所述的接口设备，其特征在于，上述自由旋转状态为如下状态，即，随着向上述阻抗模块供给临界值以上的电压，上述动力单元与上述握把模块通过上述离合器单元物理拆装，从而未传递基于上述动力单元的旋转力。

7.根据权利要求5所述的接口设备，其特征在于，上述自由旋转状态为如下状态，即，通过上述阻抗模块，上述转子与上述外部外罩完全物理拆装，由此，随着上述外部外罩完全不受到上述转子及上述动力单元的限制，相对于身体模块，上述握把模块能够沿着第一方向及第二方向进行非平行移动，上述非平行移动为通过上述外部外罩与上述转子的物理紧固解除的状态来按照使用人员的意图能够自由地旋转及移动。

8.根据权利要求5所述的接口设备，其特征在于，上述负荷状态为如下状态，即，在上述外部外罩和上述转子通过向上述转子的圆弧部之间插入的多个上述辊实现物理紧固的状态下，通过基于上述动力单元的动力供给来限制基于使用人员的上述外部外罩的旋转力。

9.根据权利要求5所述的接口设备，其特征在于，上述无负荷状态为如下的无负荷状态，即，在上述外部外罩和上述转子通过向上述转子的圆弧部之间插入的多个上述辊实现物理紧固的状态下，通过基于上述动力单元的动力供给断开来体现为不限制基于使用人员的上述外部外罩的旋转力。

10.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，上述身体模块为手腕模块，上述手腕模块能够附着于使用人员的身体中的手腕。

11.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，

上述身体模块为胳膊肘模块，上述胳膊肘模块能够附着于使用人员的身体中的臂腕的一部分，

相对于上述胳膊肘模块，上述握把模块能够沿着第一方向移动，实质上，上述第一方向能够与附着上述胳膊肘模块的上述使用人员的身体关节移动方向平行地移动。