KR101082161B1

KR101082161B1 - Human walking assistance system

Info

Publication number: KR101082161B1
Application number: KR1020100059678A
Authority: KR
Inventors: 도낙주; 연수용
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-11-09

Abstract

PURPOSE: A walk assistant device is provided to increase walk convenience of a pedestrian by providing suitable walk information on the real time basis. CONSTITUTION: A walk assistant device comprises: a command input unit(10) capable of inputting various commands about walk; a surrounding environment recognition module(20) grasping spacious information about surrounding environment of a pedestrian; an action prediction module(30) which grasps the walking and metal state of a pedestrian; a calculation module(40) which produces optimal information for walking by calculating various information; and a walk information offering module(50).

Description

Walking aid device {Human Walking Assistance System}

본 발명은 보행 보조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보행자가 입력한 보행 목적에 따라 보행 주변 환경을 파악하여 보행 경로를 제공함과 동시에 보행자의 외적인 보행 상태 및 내적인 심리 상태를 파악하여 실시간으로 최적의 보행 정보를 제공하는 형태로 보행을 위한 의사 결정을 지능적으로 보조하여 이를 보행자에게 제공함으로써 보행자의 보행 편의성을 증대시키고, 또한, 보행 경로 제공, 손상된 신체 기능에 대한 치료 기능 및 손상된 신체 기능에 대한 보완 기능을 제공함으로써, 비장애인, 경미 보행 장애인 및 중증 보행 장애인 모두에게 각각 유용하게 사용될 수 있는 보행 보조 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a walking assistance device. In more detail, the pedestrian walks in the form of providing optimal walking information in real time by identifying the pedestrian's walking environment and providing the walking path according to the walking purpose input by the pedestrian. By intelligently assisting pedestrians to make decisions and providing them to pedestrians, the pedestrian's convenience of walking is increased, and also by providing pedestrian paths, providing treatments for impaired body functions, and complementing impaired body functions. The present invention relates to a walking aid device that can be usefully used both for a walking person and a severe walking person.

시각 장애인을 위한 보행 보조 기구로 시각 장애인용 지팡이(white-cane)가 널리 사용되고 있으나 이를 사용하기 위해서는 오랜 기간의 훈련이 필요하고 또한 장애물 등의 감지 정보가 부족하여 상해를 입는 경우가 빈번히 발생한다. 이를 보완하기 위해 국내외적으로 좀 더 편리한 보행 보조 장치에 관한 연구가 진행되고 있다.As a walking aid for the visually impaired, a white-cane is widely used. However, the use of a white-cane for the visually impaired requires long-term training and injuries due to lack of detection information such as obstacles. In order to supplement this problem, studies on walking aid devices more convenient at home and abroad are being conducted.

이러한 보행 보조 장치는 일반적으로 시각 장애인만을 위한 용도로 개발되는 것이 대부분이며, 통상 장애물을 감지하여 사용자에게 장애물 여부를 청각적인 신호로 알려주는 단순한 형태가 주를 이루고 있다.Such walk assistance devices are generally developed only for the visually impaired, and a simple form of detecting an obstacle and informing the user as an audible signal is usually made.

따라서, 이러한 단순한 형태의 보행 보조 장치는 시각 장애인 이외의 사람들에게는 사용되기 어려우며, 또한 시각 장애인에게 사용되는 경우에도 단순 장애물 여부만을 알려주는 방식으로 구성되기 때문에, 장애물 근처까지 가서 장애물을 직접 확인해야 하거나 장애물의 종류 등에 대해서 구체적인 정보 제공이 없어 사용하는데 많은 불편함이 있었다.Therefore, such a simple type of walking aid is difficult to use for people other than the visually impaired, and when it is used for the visually impaired, it is configured in such a manner that only tells whether a simple obstacle, so you should go near the obstacle and check the obstacle yourself. There was a lot of inconvenience to use because there is no specific information about the kind of obstacles.

예를 들면, 파키슨씨병 등으로 일부 보행 장애를 갖는 사람의 경우에는 심리적인 위축감에 의해 정상적인 길 찾기나 장애물 판단 능력이 부족한 경우가 발생할 수 있는데, 종래 기술에 의한 일반적인 보행 보조 장치는 이러한 일부 보행 장애를 갖는 사람에게 적용되는 데에는 한계가 있었다. 마찬가지로 비장애인의 경우에도 새로운 길이나 건물 등을 찾아가야 하는 경우, 그 길에 대한 경로 또는 건물 내부 구조 등을 알기가 어려워 특정 장소로 쉽게 찾아가기 어려운 경우가 현대 생활에는 빈번히 발생하고 있다.For example, in the case of a person with some gait disabilities due to Parkinson's disease, psychological atrophy may result in a lack of normal path finding or obstacle determination ability. There was a limit to its application to persons with disabilities. Similarly, in the case of non-disabled people, it is often difficult to find a new road or building, and it is difficult to find a route or internal structure of the road.

따라서, 시각 장애인 뿐만 아니라 일부 보행 장애를 갖는 사람 또는 비장애인에게도 보행 보조 장치가 유용하게 사용될 수 있으므로, 좀 더 활용도가 높은 보행 보조 장치가 요구되고 있으며, 특히, 장애물 판단 여부를 청각 정보로 알려주는 단순한 형태가 아닌 사용자와 쌍방향 통신 및 다양한 기능을 갖는 고성능의 보행 보조 장치가 요구되고 있다.
Therefore, since the walking assistance device may be usefully used not only for the visually impaired but also for persons with a walking impairment or a non-disabled person, a more useful walking aid device is required. There is a need for a high performance walking assistance device having two-way communication and various functions with a user rather than a simple form.

본 발명은 이러한 종래 기술의 요구에 대응하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 보행자가 입력한 보행 목적에 따라 보행 주변 환경을 파악하여 보행 경로를 제공함과 동시에 보행자의 외적인 보행 상태 및 내적인 심리 상태를 파악하여 실시간으로 최적의 보행 정보를 제공하는 형태로 보행을 위한 의사 결정을 지능적으로 보조하여 이를 보행자에게 제공함으로써 보행자의 보행 편의성을 증대시키는 보행 보조 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been invented in response to the demands of the prior art, and an object of the present invention is to provide a walking path by grasping the surrounding environment according to the walking purpose input by a pedestrian, and at the same time, the external walking state and internal psychological state of the pedestrian. It is to provide a pedestrian assistance device that increases the convenience of walking by pedestrians by intelligently assisting pedestrians with decision making for pedestrians in the form of providing optimal pedestrian information in real time.

본 발명의 다른 목적은 보행 경로 제공, 손상된 신체 기능에 대한 치료 기능 및 손상된 신체 기능에 대한 보완 기능을 제공함으로써, 비장애인, 경미 보행 장애인 및 중증 보행 장애인 모두에게 각각 유용하게 사용될 수 있는 보행 보조 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a walking path, a treatment function for impaired body function and a complementary function for impaired body function, so that the walk assistance device that can be usefully used for both non-disabled, mildly impaired and severely impaired persons, respectively. To provide.

본 발명은, 보행에 대한 다양한 명령을 입력할 수 있는 명령 입력부; 보행자의 주변 환경에 대한 공간적인 정보를 파악하는 주변 환경 인식 모듈; 보행자의 보행 상태 및 심리 상태를 실시간으로 파악하는 행동 예측 모듈; 상기 명령 입력부, 주변 환경 인식 모듈 및 행동 예측 모듈을 통해 인가된 다양한 정보를 연산하여 보행 목적 달성을 위한 최적의 정보를 산출하는 연산 모듈; 및 상기 연산 모듈을 통해 산출된 정보를 보행자에게 전달하는 보행 정보 제공 모듈을 포함하는 보행 보조 장치를 제공한다.The present invention, the command input unit for inputting a variety of commands for walking; Surrounding environment recognition module for identifying the spatial information on the surrounding environment of the pedestrian; A behavior prediction module that grasps a walking state and a psychological state of a pedestrian in real time; A calculation module configured to calculate various pieces of information applied through the command input unit, a surrounding environment recognition module, and a behavior prediction module to calculate optimal information for achieving a walking purpose; And a walking information providing module for transferring the information calculated through the calculation module to a pedestrian.

이때, 상기 명령 입력부는 음성 조작을 통해 명령을 입력하는 마이크와, 터치 조작을 통해 명령을 입력하는 터치 입력부와, 버튼 조작을 통해 명령을 입력하는 버튼부 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the command input unit may be configured to include at least one of a microphone for inputting a command through a voice operation, a touch input unit for inputting a command through a touch operation, and a button unit for inputting a command through a button operation. have.

또한, 상기 명령 입력부는 보행 목적지를 입력하는 목적지 입력 기능과 보행 경로에 대한 특성을 선택 입력할 수 있는 경로 선택 기능을 갖도록 구성될 수 있다.The command input unit may be configured to have a destination input function for inputting a pedestrian destination and a path selection function for selectively inputting characteristics of a pedestrian path.

또한, 상기 주변 환경 인식 모듈은 유/무선 네트워크와 연계되어 특정 공간에 대한 정보를 획득할 수 있는 네트워크 정보 획득부와, 지도상에서 보행자의 절대 위치를 인식할 수 있는 위치 정보 센서와, 보행자 주변의 장애물을 탐지할 수 있는 장애물 탐지 센서와, 보행자 주변의 3차원 영상 정보를 추출할 수 있는 영상 센서 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the surrounding environment recognition module may be connected to a wired / wireless network to obtain a network information acquisition unit for obtaining information on a specific space, a location information sensor for recognizing an absolute position of a pedestrian on a map, At least one of an obstacle detection sensor for detecting an obstacle and an image sensor for extracting 3D image information around a pedestrian may be configured.

또한, 상기 행동 예측 모듈은 보행자의 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 정보 센서와, 보행자의 보행 속도 및 가속도를 측정할 수 있는 중력 정보 센서를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the behavior prediction module may include a body information sensor that can measure the bio-signal of the pedestrian, and a gravity information sensor that can measure the walking speed and acceleration of the pedestrian.

또한, 상기 연산 모듈은 다양한 기본 정보들이 저장되는 데이터 베이스와, 상기 주변 환경 인식 모듈을 통해 인가된 정보를 상기 데이터 베이스의 정보를 이용하여 해석하는 센서 정보 해석부와, 상기 데이터 베이스의 정보 및 상기 행동 예측 모듈을 통해 인가된 정보를 통해 보행자의 보행 상태 또는 심리 상태를 판단하는 보행자 의도 판단부와, 상기 명령 입력부, 센서 정보 해석부 및 보행자 의도 판단부를 통해 인가된 정보를 연산하여 최적의 보행 정보를 산출하는 출력 정보 산출부를 포함하여 구성될 수 있다.The calculation module may include a database in which various basic information is stored, a sensor information analyzer configured to interpret information applied through the surrounding environment recognition module using information of the database, information of the database, and Pedestrian intention determination unit for determining the walking state or psychological state of the pedestrian through the information authorized through the behavior prediction module, and the optimal walking information by calculating the authorized information through the command input unit, sensor information analysis unit and pedestrian intention determination unit It may be configured to include an output information calculation unit for calculating the.

또한, 상기 보행 정보 제공 모듈은 보행자의 신체에 착용되어 특정 부분에 진동을 발생시키는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 진동 장치와, 보행자의 신체에 착용되어 보행자의 신체 특정 부위에 외력을 작용시키는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 힘반향 장치와, 영상 정보를 출력하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 영상 출력 장치와, 보행자의 신체에 착용되어 보행자에게 다양한 촉각 정보를 제공하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 촉각 출력 장치와, 음성 정보를 출력하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 음성 출력 장치 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the walking information providing module is a vibration device for transmitting the walking information to the pedestrian in a manner that is worn on the body of the pedestrian to generate a vibration in a specific portion, and worn on the body of the pedestrian to exert an external force on a specific part of the body of the pedestrian A power echo device that delivers pedestrian information to pedestrians in a way, an image output device that delivers pedestrian information to a pedestrian in a way of outputting image information, and a pedestrian way to provide various tactile information to pedestrians And at least one of a tactile output device for transmitting the walking information to the voice output device and a voice output device for transmitting the walking information to the pedestrian in a manner of outputting the voice information.

또한, 상기 연산 모듈을 통해 산출된 정보를 별도의 외부 단말기에 전송하기 위한 상태 정보 제공 모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다.The apparatus may further include a state information providing module for transmitting the information calculated through the operation module to a separate external terminal.

또한, 상기 명령 입력부, 주변 상황 인식 모듈, 행동 예측 모듈, 연산 모듈, 보행 정보 제공 모듈 및 상태 정보 제공 모듈이 각각 상호 무선 통신을 통해 연계되도록 별도의 통신 모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다.
In addition, the command input unit, the surrounding situation recognition module, the behavior prediction module, the calculation module, the walking information providing module and the status information providing module may be further configured to further include a separate communication module so as to be connected through mutual wireless communication.

본 발명에 의하면, 보행자가 입력한 보행 목적에 따라 보행 주변 환경을 파악하여 보행 경로를 제공함과 동시에 보행자의 외적인 보행 상태 및 내적인 심리 상태를 파악하여 실시간으로 최적의 보행 정보를 제공함으로써, 보행을 위한 의사 결정을 지능적으로 보조하여 이를 보행자에게 제공할 수 있고, 이에 따라 보행자의 보행 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the walking environment is provided according to the walking purpose inputted by a pedestrian to provide a walking path, and at the same time, the optimal walking information is provided in real time by identifying an external walking state and an inner psychological state of the pedestrian. Intelligent decision support can be provided to pedestrians, thereby increasing pedestrian comfort.

또한, 다양한 기능의 명령을 입력할 수 있는 명령 입력부와, 네트워크 환경 및 각종 센서들을 이용하여 다양한 주변 환경 정보를 파악할 수 있는 주변 환경 인식 모듈을 구비함과 동시에 보행자의 외적인 보행 상태 및 내적인 심리 상태까지도 파악할 수 있는 행동 예측 모듈을 구비하여, 이를 통해 인식된 정보들을 조합 연산하여 최적의 보행 정보를 실시간으로 제공하도록 구성됨으로써, 보행자 개개인의 특성에 따라 각각 서로 다른 최적의 보행 정보를 제공할 수 있고, 동일한 보행자인 경우에도 보행자의 내적 외적 상태에 따라 서로 다른 최적의 보행 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, it has a command input unit for inputting a command of various functions, and a surrounding environment recognition module that can grasp various surrounding environment information using network environment and various sensors, and at the same time, the external walking state and internal mental state of a pedestrian. Equipped with a behavior prediction module that can grasp even up, it is configured to provide the optimal walking information in real time by combining the information recognized through this, it is possible to provide different optimal walking information according to the characteristics of each pedestrian In the case of the same pedestrian, it is possible to provide different optimal walking information according to the internal and external state of the pedestrian.

또한, 보행 경로 제공, 손상된 신체 기능에 대한 치료 기능 및 손상된 신체 기능에 대한 보완 기능을 제공하도록 구성됨으로써, 단순히 시각 장애인을 위한 용도 뿐만 아니라 일부 보행 장애를 갖는 사람이나 비장애인에게도 모두 유용하게 활용될 수 있으며, 특히, 보행 정보 제공 모듈의 구성이 다양한 형태로 구성되기 때문에 그 활용 범위를 더욱 확장시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, it is configured to provide a walking path, a treatment function for impaired body function, and a complement function for impaired body function, so that it is useful not only for the visually impaired but also for people with some gait disability or non-disabled person. In particular, since the configuration of the pedestrian information providing module is configured in various forms, there is an effect that can further extend the scope of use.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 개략적인 구성을 개념적으로 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 명령 입력부에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 주변 환경 인식 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 행동 예측 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 보행 정보 제공 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram conceptually illustrating a schematic configuration of a walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a command input unit of a walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a surrounding environment recognition module of a walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a behavior prediction module of a walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a walking information providing module of a walking assistance apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 시각 장애인 뿐만 아니라 일부 보행 장애가 있는 사람이나 비장애인에게도 모두 사용 가능한 장치로서, 사용자에게 기본적인 보행 안내 기능을 수행함과 동시에 사용자의 보행 상태 및 심리 상태를 실시간으로 파악하여 이에 대응되는 적절한 방식의 보행 안내 기능을 수행할 수 있고, 사용자의 선택에 따라 다양한 보행 경로 등을 제공할 수 있는 장치이다. 즉, 사람의 보행에 필요한 다양한 정보들을 파악하여 보행자에게 제공함으로써 보행자의 보행 편의성을 증대시키도록 구성된다.The walk assistance device according to an embodiment of the present invention is a device that can be used not only for the visually impaired but also for a person with a walking impairment or a non-disabled person. The device may be configured to perform a walking guide function in a proper manner corresponding thereto, and provide various walking paths according to a user's selection. That is, it is configured to increase the convenience of walking by pedestrians by grasping various information necessary for walking of a person and providing it to the pedestrian.

먼저, 사람의 보행에 필요한 정보들에 대해 살펴보면, 이는 크게 보행자의 보행 목적, 보행자의 상태 정보, 주변의 환경 정보 및 보행 경로 정보로 나눌 수 있다. 보행자의 보행 목적은 보행자가 어느 위치로(where) 어떻게(how) 도달하고자 하는지에 대한 정보인데, 이때, 위치(where)는 보행자의 시작점을 기준으로 주어질 수도 있고, 지도상의 특정 위치로 정해질 수도 있다. 또한, 어떻게(how)는 가장 빠른길, 가장 안전한 길, 가장 편안한 길 등 보행자의 상태에 따라 다양하게 주어질 수 있다. 보행자의 상태 정보는 현재 보행자의 동역학적 위치, 속도, 가속도 정보와 같은 외적 정보와 보행 중 발생하는 모든 심리적 내적 상태를 포함한다. 주변의 환경 정보는 보행자 주변의 장애물의 위치, 보행자 주변의 보행을 방해할 수 있는 요소 및 보행자 주변의 위험 요소 등과 같은 공간적인 정보를 비롯하여, 보행중인 장소의 지명, 역할 등의 의미적 정보를 포함한다. 보행 경로 정보는 보행자의 목적을 달성하기 위해 보행자가 가야할 국지적 영역의 방향 및 광역적 영역의 방향을 모두 포함하는 개념으로 정리할 수 있다.First, referring to information necessary for walking of a person, it can be divided into pedestrian walking purpose, pedestrian status information, surrounding environment information and walking path information. The purpose of walking a pedestrian is information about where and how the pedestrian wants to reach, where the location may be given based on the starting point of the pedestrian or may be defined as a specific location on the map. have. Also, how can be variously given according to the condition of a pedestrian such as the fastest road, the safest road, and the most comfortable road. The pedestrian status information includes external information such as the pedestrian's dynamic position, speed, and acceleration information, as well as all psychological and internal states that occur during walking. Surrounding environmental information includes spatial information such as the location of obstacles around pedestrians, factors that can prevent walking around pedestrians, and dangers around pedestrians, as well as semantic information such as the place name of the pedestrian and its role. do. Pedestrian path information can be organized into a concept that includes both the direction of the local area and the direction of the wide area to go to achieve the purpose of the pedestrian.

사람은 보행 중 이러한 정보들은 끊임없이 분석하고 계산하여 원하는 보행 목적을 달성하게 되는데, 이러한 목적 달성의 성공률은 인간의 보행 능력에 크게 좌우된다. 일례로 정상 보행이 가능한 비장애인의 경우 상대적으로 큰 어려움 없이 보행을 성공적으로 수행할 수 있으나, 파킨슨씨병 등 보행 관련 질환을 앓고 있는 환자의 경우에는 보행에 대한 정확한 판단을 내리지 못하여 성공적 보행에 어려움을 겪을 수 있다. 더욱이 맹인과 같은 중증 장애인의 경우에는 보행을 위한 정보들을 받아들이기 어렵기 때문에 보행에 훨씬 더 큰 어려움을 겪게 된다.During walking, this information is constantly analyzed and calculated to achieve the desired walking purpose, and the success rate of achieving this goal depends largely on the human walking ability. For example, a non-disabled person who can walk normally can successfully walk without relatively great difficulty.However, a patient who has a walking-related disease, such as Parkinson's disease, has difficulty in walking successfully due to lack of accurate judgment on walking. Can suffer. Moreover, people with severe disabilities, such as the blind, have much more difficulty walking because they cannot accept information for walking.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 비장애인, 경미한 보행 장애인 및 중증 보행 장애인 모두에게 적용 가능하도록 인간 친화적 시스템을 통해 보행 정보를 획득하고, 이러한 보행 정보를 보행자에게 직관적으로 제공할 수 있도록 구성된다. 이러한 보행 보조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 명령 입력부(10)와, 주변 환경 인식 모듈(20)과, 행동 예측 모듈(30)과, 연산 모듈(40)과, 보행 정보 제공 모듈(50)을 포함하여 구성된다.The walking assistance device according to an embodiment of the present invention obtains walking information through a human-friendly system so that it can be applied to all non-disabled people, mildly walking disabled people, and severely walking people with disabilities, and to intuitively provide such walking information to pedestrians. It is composed. As shown in FIG. 1, the walking assistance device includes a command input unit 10, a surrounding environment recognition module 20, a behavior prediction module 30, a calculation module 40, and a walking information providing module 50. It is configured to include.

명령 입력부(10)는 보행에 대한 다양한 명령을 입력할 수 있도록 구성되는데, 주로 보행 목적과 관련된 정보를 사용자가 입력할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 보행 목적지가 어디인지, 어떻게 도달하기 원하는지, 현재 필요한 보행 정보가 무엇인지 등에 대해 입력할 수 있도록 다양한 형태의 입력 기능을 갖도록 구성된다. 주변 환경 인식 모듈(20)은 보행자의 주변 환경에 대한 공간적인 정보를 실시간으로 파악할 수 있도록 구성되는데, 유/무선 네트워크와 연계되어 주변의 상황 정보를 파악하거나 보행자의 절대 위치, 주변의 장애물 등을 파악할 수 있도록 구성되며, 행동 예측 모듈(30)은 보행자의 보행 상태 및 보행자의 심리 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 구성된다. 연산 모듈(40)은 명령 입력부(10), 주변 환경 인식 모듈(20) 및 행동 예측 모듈(30)을 통해 파악된 정보들을 인가받고, 인가된 다양한 정보를 연산하여 명령 입력부(10)를 통해 입력된 보행 목적 달성을 위한 최적의 정보를 산출하도록 구성된다. 보행 정보 제공 모듈(50)은 이러한 연산 모듈(40)을 통해 산출된 최적의 정보를 보행자에게 전달하도록 구성된다.The command input unit 10 is configured to input various commands for walking, and is mainly configured to allow a user to input information related to the purpose of walking. For example, the present invention is configured to have various types of input functions to input where the walking destination is, how it is desired to be reached, what walking information is currently required, and the like. The surrounding environment recognition module 20 is configured to grasp spatial information about the surrounding environment of a pedestrian in real time. The surrounding environment recognition module 20 may be connected to a wired / wireless network to identify the surrounding situation information or to determine the pedestrian's absolute position and obstacles. It is configured to grasp, the behavior prediction module 30 is configured to grasp the pedestrian walking state and the psychological state of the pedestrian in real time. The calculation module 40 receives information identified through the command input unit 10, the surrounding environment recognition module 20, and the behavior prediction module 30, calculates various types of information and inputs the received information through the command input unit 10. Calculate optimal information for achieving the walking purpose. The walking information providing module 50 is configured to deliver the optimal information calculated through the operation module 40 to the pedestrian.

이러한 구성에 따라 명령 입력부(10)를 통해 보행 목적이 입력되면, 이후 주변 환경 인식 모듈(20) 및 행동 예측 모듈(30)을 통해 획득된 보행자의 주변 환경에 대한 공간적인 정보와 보행자의 보행 상태 및 심리 상태 등에 따라 연산 모듈(40)에 의해 최적 정보가 산출되고, 이와 같이 산출된 최적 정보가 보행 정보 제공 모듈(50)을 통해 보행자에게 전달된다.According to this configuration, when the purpose of walking is input through the command input unit 10, the spatial information and the pedestrian walking state of the surrounding environment of the pedestrian obtained through the surrounding environment recognition module 20 and the behavior prediction module 30. And the optimum information is calculated by the calculation module 40 according to the mental state and the like, and the optimal information thus calculated is transmitted to the pedestrian through the walking information providing module 50.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 연산 모듈(40)을 통해 보행자의 보행 목적에 따라 최적의 보행 경로를 제공하고, 또한 단순히 장애물 존재 여부만을 보행자에게 전달하는 방식이 아니라 행동 예측 모듈(30)을 통해 획득된 보행자의 보행 상태 및 심리 상태에 따라 실시간으로 보행자에게 항상 최적의 보행 정보를 제공할 수 있다.
Therefore, the walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention provides an optimal walking path according to the walking purpose of the pedestrian through the calculation module 40, and also not predicts the presence of obstacles only to the pedestrian, rather than behavior prediction. According to the walking state and the psychological state of the pedestrian obtained through the module 30, the optimal walking information may be always provided to the pedestrian in real time.

각각의 구성에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 명령 입력부(10)는 별도의 입력 단말기의 형태로 구성되거나 신체에 착용하는 형태로 다른 구성 요소에 결합되는 방식으로 형성될 수 있는데, 이러한 명령 입력부(10)는 다양한 입력 방식을 채택할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 음성 조작을 통해 명령을 입력할 수 있는 마이크(11), 터치 패널과 같이 터치 조작을 통해 명령을 입력하는 터치 입력부(12) 또는 버튼 조작을 통해 명령을 입력하는 버튼부(13) 등의 형태로 구성될 수 있다. 명령 입력부(10)는 이러한 마이크(11), 터치 입력부(12) 및 버튼부(13) 중 어느 하나의 형태만으로 구성될 수 있으며, 이 중 2개 이상을 조합한 형태로도 구성될 수 있다. 예를 들면, 마이크(11)는 후술하는 보행 정보 제공 모듈(50)의 음성 출력 장치(55)와 연결된 하나의 장치로 보행자의 머리 부분에 착용할 수 있는 형태로 구성될 수 있으며, 별도의 단말기를 통해 터치 입력부(12)와 버튼부(13)가 형성되도록 구성될 수 있다.Looking at each configuration in more detail, the command input unit 10 may be formed in the form of a separate input terminal or in a way that is coupled to other components in the form worn on the body, such a command input unit 10 Can adopt various input methods. For example, as shown in FIG. 2, the microphone 11 may input a command through a voice operation, the touch input unit 12 inputs a command through a touch operation, such as a touch panel, or a command through a button operation. It may be configured in the form of a button unit 13 for input. The command input unit 10 may be configured of only one of the microphone 11, the touch input unit 12, and the button unit 13, and may be configured in a combination of two or more thereof. For example, the microphone 11 is a device connected to the voice output device 55 of the gait information providing module 50 to be described later and may be configured to be worn on the head of a pedestrian. Through this, the touch input unit 12 and the button unit 13 may be formed.

이러한 명령 입력부(10)는 보행자가 보행의 목적지 및 보행 경로의 종류를 입력할 수 있도록 구성된다. 즉, 명령 입력부(10)는 보행 목적지를 입력하는 목적지 입력 기능과, 보행 경로에 대한 특성을 선택 입력할 수 있는 경로 선택 기능을 갖도록 구성된다. 이때, 목적지 입력 기능은 목적지의 주소나 상호명, 건물명 등으로 다양하게 입력 가능하도록 구성될 수 있고, 경로 선택 기능은 안전한 길, 빠른 길 또는 편안한 길 등 경로에 대한 특성을 사용자가 선택할 수 있도록 구성될 수 있다.The command input unit 10 is configured to allow a pedestrian to input a destination of walking and a type of walking path. That is, the command input unit 10 is configured to have a destination input function for inputting a pedestrian destination and a path selection function for selecting and inputting characteristics of the pedestrian path. In this case, the destination input function may be configured to be inputted in various ways such as an address, a business name, a building name, etc. The route selection function may be configured to allow a user to select characteristics of a route such as a safe road, a fast road, or a comfortable road. Can be.

주변 환경 인식 모듈(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 유/무선 네트워크와 연계되어 특정 공간에 대한 정보를 획득할 수 있는 네트워크 정보 획득부(21)와, 지도상에서 보행자의 절대 위치를 인식할 수 있는 위치 정보 센서(22)와, 보행자 주변의 장애물을 탐지할 수 있는 장애물 탐지 센서(23)와, 보행자 주변의 3차원 영상 정보를 추출할 수 있는 영상 센서(24) 중 적어도 어느 하나 이상을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. The surrounding environment recognition module 20 may recognize the absolute position of the pedestrian on the map and the network information acquisition unit 21 that may acquire information on a specific space in connection with a wired / wireless network as shown in FIG. 3. At least one of a position information sensor 22, an obstacle detection sensor 23 capable of detecting an obstacle around the pedestrian, and an image sensor 24 capable of extracting 3D image information around the pedestrian. It may be configured in the form having.

네트워크 정보 획득부(21)는 유/무선 네트워크와 연계되어 주변의 상황 정보를 획득하기 위한 장치인데, 예를 들면, 특정 건물 내부의 배치도, 엘리베이터 및 계단의 위치, 건물 내 거주하는 사람의 정보 등이 네트워크 상으로 제공되고 있다면, 여기서 필요한 정보를 네트워크 정보 획득부(21)를 통하여 받아들일 수 있고 이러한 정보를 보행 경로를 결정하는데 사용할 수 있다. 위치 정보 센서(22)는 지도상 혹은 지구상에서의 특정 지점에 대한 절대 위치 인식을 위한 장치로, GPS 등과 같은 인공위성 기반 위치 정보 제공 센서 및 자기장을 이용하여 절대 방향을 인식하는 마그네틱 센서 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 이를 통해 현재 보행자의 위치에 따른 보행 경로를 실시간으로 제공할 수 있다. 장애물 탐지 센서(23)는 보행자 주위의 장애물을 탐지해 내는 장치로, 거리를 측정할 수 있는 모든 센서(초음파, 적외선, 레이저) 및 이들의 운영을 통해 일정 각도 이상의 거리를 스캔할 수 있는 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 장애물 탐지 센서(23)를 통해 보행자 주변의 3차원 거리 정보를 실시간으로 추출할 수 있으며, 따라서 보행자 주변에 돌발적으로 발생하는 장애물 등을 원활하게 파악하여 보행자에게 경고함과 동시에 이를 회피하여 보행할 수 있는 방법 등을 제공할 수 있다. 영상 센서(24)는 보행자 주위의 3차원 영상 정보 추출을 위한 스테레오 카메라 혹은 2차원 영상 정보 추출을 위한 모노 카메라 혹은 360도 영상 정보 추출을 위한 파노라마 카메라 등을 포함하는 영상 정보 제공 장치로서, 이를 통해 장애물 탐지 센서(23)를 작동시킬 수도 있으며, 영상 센서(24)를 통해 추출된 영상 정보를 후술하는 상태 정보 제공 모듈(60)을 통해 별도의 외부 단말기에 전송할 수도 있을 것이다.The network information acquisition unit 21 is a device for acquiring the surrounding situation information in connection with a wired / wireless network. For example, the layout of a specific building, the location of elevators and stairs, information of a person living in a building, and the like. If the information is provided on the network, the necessary information can be accepted through the network information acquisition unit 21, and this information can be used to determine the walking path. The location information sensor 22 is a device for absolute location recognition of a specific point on a map or the earth, and includes a satellite-based location information providing sensor such as a GPS and a magnetic sensor that recognizes an absolute direction using a magnetic field. It can be configured, through which the walking path according to the current position of the pedestrian can be provided in real time. Obstacle detection sensor 23 is a device that detects obstacles around pedestrians, all sensors capable of measuring the distance (ultrasound, infrared, laser) and sensors that can scan the distance over a certain angle through their operation. It can be configured to include. Through the obstacle detection sensor 23, the three-dimensional distance information around the pedestrian can be extracted in real time. Therefore, the obstacles occurring suddenly around the pedestrian can be grasped smoothly to warn the pedestrians and to avoid them while walking. Can be provided. The image sensor 24 is an image information providing device including a stereo camera for extracting 3D image information around a pedestrian, a mono camera for extracting 2D image information, or a panoramic camera for extracting 360 degree image information. The obstacle detection sensor 23 may be operated, and the image information extracted through the image sensor 24 may be transmitted to a separate external terminal through the state information providing module 60 which will be described later.

행동 예측 모듈(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 보행자의 내적인 심리 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 보행자의 생체 신호를 측정하는 신체 정보 센서(31)와, 보행자의 외적인 보행 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 보행자의 보행 속도 및 가속도를 측정할 수 있는 중력 정보 센서(32)를 포함하여 구성될 수 있다. 신체 정보 센서(31)는 보행자의 현재 심리 상태 및 의도를 예측하기 위한 장치로서, 뇌파 인식을 위한 EEG 센서, 근전도 측정을 위한 EMG 센서, 안구 근육 운동 측정을 위한 EOG 센서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 사람의 심리 상태 변화는 뇌파, 근전도 신호 등을 통해 일정 부분 파악할 수 있으며, 이를 통해 사람의 행동을 예측할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 신체 정보 센서(31)는 이러한 보행자의 생체 신호를 측정하여 보행자의 심리 상태를 실시간으로 측정하고 이에 따라 적절한 보행 경로 및 보행 정보 등을 조절하여 보행자에게 제공할 수 있다. 중력 정보 센서(32)는 보행자의 동역학적 정보를 측정하기 위한 장치로서, 보행자의 보행 속도 및 가속도를 측정할 수 있는 가속도 센서, 자이로스코프, 마그네틱 센서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 이러한 중력 정보 센서(32)는 측정된 보행 속도 및 가속도를 이용하여 출발지를 기준으로 한 보행자의 현재 위치 등을 파악할 수 있고, 이를 통해 현재 상태에서 국지적 영역 및 광역적 영역의 보행 방향을 제공할 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the behavior prediction module 30 may grasp the physical information sensor 31 measuring the biosignal of the pedestrian so as to grasp the inner psychological state of the pedestrian in real time and the external walking state of the pedestrian in real time. It may be configured to include a gravity information sensor 32 that can measure the walking speed and acceleration of the pedestrian. The body information sensor 31 is a device for predicting the current psychological state and intention of a pedestrian, and may include an EEG sensor for brain wave recognition, an EMG sensor for measuring EMG, and an EOG sensor for measuring eye muscle movement. have. Changes in a person's psychological state can be grasped in part through EEG and EMG signals, and can predict a person's behavior. Therefore, the body information sensor 31 according to an exemplary embodiment of the present invention measures the physiological state of the pedestrian by measuring the biosignal of the pedestrian in real time and adjusts the appropriate walking path and walking information accordingly to provide the pedestrian. Can be. The gravity information sensor 32 is a device for measuring kinetic information of a pedestrian, and may include an acceleration sensor, a gyroscope, a magnetic sensor, and the like capable of measuring the walking speed and acceleration of the pedestrian. In addition, the gravitational information sensor 32 may determine the current position of the pedestrian based on the starting point using the measured walking speed and acceleration, thereby providing a walking direction of the local area and the wide area in the current state. Can be.

연산 모듈(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 명령 입력부(10)를 통해 입력된 보행 목적과, 주변 환경 인식 모듈(20)을 통해 파악된 주변 환경에 대한 공간적인 정보와, 행동 예측 모듈(30)을 통해 파악된 보행자의 보행 상태 및 심리 상태 정보를 인가받아 어떠한 보행 정보를 보행자에게 피드백할 것인지 결정하는데, 이를 위해 다양한 기본 정보들이 저장되는 데이터 베이스(41)와, 주변 환경 인식 모듈(20)을 통해 인가된 정보를 데이터 베이스(41)의 정보를 이용하여 해석하는 센서 정보 해석부(42)와, 데이터 베이스(41)의 정보 및 행동 예측 모듈(30)을 통해 인가된 정보를 이용하여 보행자의 보행 상태 또는 심리 상태를 판단하는 보행자 의도 판단부(43)와, 이러한 명령 입력부(10), 센서 정보 해석부(42) 및 보행자 의도 판단부(43)로부터 정보를 인가받고 인가된 정보를 연산하여 최적의 보행 정보를 산출하는 출력 정보 산출부(44)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the operation module 40 may include a walking purpose input through the command input unit 10, spatial information about the surrounding environment identified through the surrounding environment recognition module 20, and a behavior prediction module ( The pedestrian and psychological state information of the pedestrian identified through the 30 is approved to determine which pedestrian information is to be fed back to the pedestrian. For this purpose, the database 41 and various surrounding environment recognition modules 20 are stored. Sensor information analysis unit 42 for analyzing the information applied through the information using the information of the database 41, and using the information authorized through the information and behavior prediction module 30 of the database 41 Information received and authorized by the pedestrian intention determination unit 43 for determining the pedestrian walking state or psychological state, and the command input unit 10, the sensor information analysis unit 42, and the pedestrian intention determination unit 43. Calculated is configured to include an output-information calculating unit 44 that calculates the optimal pedestrian information.

데이터 베이스(41)는 지능적 계산을 위하여 필요한 다양한 기본 데이터들을 저장하도록 구성된다. 예를 들면, 도시 내 보행을 위한 지도 정보, 산악 보행을 위한 지형 정보, 인간의 생체 신호로부터 추정 가능한 다양한 심리상태 정보 등을 저장할 수 있다.The database 41 is configured to store various basic data necessary for intelligent calculation. For example, map information for walking in a city, terrain information for walking in mountains, and various mental state information that can be estimated from a human biosignal may be stored.

센서 정보 해석부(42)는 주변 환경 인식 모듈(20)에서 제공된 다양한 정보들을 데이터 베이스(41)에 저장된 정보를 활용하여 보행에 필요한 정보들만을 추출해내도록 구성된다. 예를 들면, 네트워크 정보 획득부(21)로부터 엘리베이터가 건물 안에 존재하고 있음을 파악한 경우, 영상 센서(24)를 통해 추출된 영상과 데이터 베이스 내에 존재하는 일반적 엘리베이터 형태를 영상 매칭기법을 통해 파악할 수 있다. 또한, 이와 같이 건물 내에 엘리베이터가 존재하거나 명령 입력부(10)로부터 획득된 명령이 복도를 따라 이동하는 명령인 경우, 장애물 탐지 센서(23)를 통해 획득된 정보를 이용하여 복도의 방향을 추정해 낼 수 있다.The sensor information analysis unit 42 is configured to extract only the information necessary for walking by using the information stored in the database 41 with various information provided by the surrounding environment recognition module 20. For example, when the network information acquisition unit 21 determines that the elevator exists in the building, the image extracted through the image sensor 24 and the general elevator type existing in the database may be identified through the image matching technique. have. In addition, when there is an elevator in the building or the command obtained from the command input unit 10 is a command to move along the corridor, the direction of the corridor may be estimated using the information obtained through the obstacle detecting sensor 23. Can be.

보행자 의도 판단부(43)는 행동 예측 모듈(30)로부터 측정된 신호와 데이터 베이스(41) 내의 정보를 활용하여 현재 보행자의 상태를 예측하도록 구성된다. 예를 들면, 신체 정보 센서(31)에 의해 측정된 보행자의 생체 신호를 데이터 베이스(41) 내에 저장되어 있는 기준 정보와 매칭하여 인간의 현재 심리적 상태 및 의도를 파악할 수 있다. 일례로 파킨슨씨병 환자의 경우, 정상적인 보행을 하다가도, 문을 만나는 경우 순간적으로 보행을 주저하게 되는 증상을 보이는데, 이 경우 환자의 EEG신호를 신체 정보 센서(31)를 통해 읽어내고, 이를 데이터 베이스(41) 내에 있는 파킨슨씨병 환자 정보와 비교하여, 보행자가 문을 만나 두려워하고 있다는 심리 상태를 예측 할 수 있다. 이때, 환자는 두려운 심리 상태에 따라 그 보행 속도가 급격히 느려질 수 있는데, 이러한 보행 속도 변화는 중력 정보 센서(32)에 의해 파악될 수 있으므로, 중력 정보 센서(32)에 의한 정보 또한 신체 정보 센서(31)에 의한 정보와 함께 환자의 심리 상태를 파악하는 요소로 활용될 수 있다.The pedestrian intention determination unit 43 is configured to predict the current pedestrian state by using the signal measured from the behavior prediction module 30 and the information in the database 41. For example, the biometric signal of the pedestrian measured by the body information sensor 31 may be matched with reference information stored in the database 41 to determine a human's current psychological state and intention. For example, in Parkinson's disease patients, while walking normally, when he meets a door, he / she shows a symptom of being hesitantly walking. In this case, the patient's EEG signal is read through the body information sensor 31, and the database ( Compared with Parkinson's disease patient information in 41, it is possible to predict the psychological state that pedestrians are afraid of encountering a door. In this case, the patient may have a sharply slow walking speed according to the fearful psychological state. Since the change of the walking speed may be grasped by the gravity information sensor 32, the information by the gravity information sensor 32 may also be measured by the body information sensor ( 31) can be used as an element to grasp the psychological state of the patient.

출력 정보 산출부(44)는 이상에서 판단된 다양한 정보들 중에서 현재 보행자에게 가장 좋은 보행 정보를 산출하도록 구성된다. 즉, 명령 입력부(10)로부터 제공된 혹은 현재 보행자가 제공하고 있는 다양한 정보들을 바탕으로 보행자의 최종 보행 목적을 파악하고, 센서 정보 해석부(42)로부터 입력되는 현재 주변 환경 정보와 보행자 의도 판단부(43)로부터 입력되는 보행자의 외적 내적 상태를 바탕으로, 최종 목적 달성에 도움이 되는 정보들을 판단하여 산출한다. 예를 들면, 명령 입력부(10)로부터 획득된 명령이 도시에서 특정 목적지로 이동하는 것으로 지시된 경우, 출력 정보 산출부(44)는 데이터 베이스(41)에 저장되어 있는 지도 정보와 위치 정보 센서(22)로부터 입력된 현재 위치 정보를 결합하여, 특정 목적지로 가기 위한 다양한 보행 경로를 생성하고, 센서 정보 해석부(42) 및 의도 판단부(43)로부터 파악된 보행자 상태에 따라 현재 보행자에게 제공해야 할 최적 정보를 추출한다. 다른 예로, 명령 입력부(10)로부터 붐비는 건물 내부에서 타인과의 접촉을 최소화하며 안전하게 특정 목적지로 이동하기를 요구받은 경우, 건물 내에서 무선으로 제공되는 건물 자체 정보를 네트워크 정보 획득부(21)통해 입력받고, 주변의 장애물(사람 혹은 건물 자체)에 대한 정보 및 위험 부분(계단, 난간 등)에 대한 정보를 장애물 탐지 센서(23)를 통해 입력받고, 인간의 현재 상태를 신체 정보 센서(31)로부터 입력받아, 최종 목적에 부합하는 경로를 생성해 내는 역할을 수행한다.The output information calculator 44 is configured to calculate the best walking information for the current pedestrian among the various information determined above. That is, the final pedestrian purpose of the pedestrian is determined based on various information provided from the command input unit 10 or currently provided by the pedestrian, and the current surrounding environment information and the pedestrian intention determination unit input from the sensor information analyzer 42 ( Based on the external internal state of the pedestrian inputted from 43), information is determined and calculated to help achieve the final goal. For example, when a command obtained from the command input unit 10 is instructed to move from a city to a specific destination, the output information calculation unit 44 may include map information and location information sensors (stored in the database 41). By combining the current location information input from the 22), to generate a variety of walking paths to go to a specific destination, and to provide to the current pedestrian according to the pedestrian state identified from the sensor information analysis section 42 and the intention determination section 43 Extract the best information to do. As another example, when the command input unit 10 is requested to minimize contact with others in a crowded building and move safely to a specific destination, the network information acquisition unit 21 may provide information about the building itself provided wirelessly within the building. Received through the obstacle detection sensor 23 and information on the surrounding obstacles (people or the building itself) and dangerous parts (stairs, railings, etc.), and the current state of the human body is detected. It takes the input from) and creates a path that meets the end purpose.

보행 정보 제공 모듈(50)은 연산 모듈(40)로부터 산출된 최적 정보를 보행자에게 전달하도록 구성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 보행자의 신체에 착용되어 특정 부분에 진동을 발생시키는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 진동 장치(51)와, 보행자의 신체에 착용되어 보행자의 신체 특정 부위에 외력을 작용시키는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 힘반향 장치(52)와, 영상 정보를 출력하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 영상 출력 장치(53)와, 보행자의 신체에 착용되어 보행자에게 다양한 촉각 정보를 제공하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 촉각 출력 장치(54)와, 음성 정보를 출력하는 방식으로 보행자에게 보행 정보를 전달하는 음성 출력 장치(55) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 방식으로 구성된다.The walking information providing module 50 is configured to deliver the optimal information calculated from the calculation module 40 to the pedestrian, which is worn on the body of the pedestrian as shown in FIG. Vibration device 51 for transmitting the walking information, Force echo device 52 for transmitting the walking information to the pedestrian in a way that is applied to the pedestrian's body to exert external force on a specific part of the pedestrian body, and outputs the image information An image output device 53 for transmitting the walking information to the pedestrian in a manner, a tactile output device 54 for transmitting the walking information to the pedestrian in a manner of providing various tactile information to the pedestrian when worn on the body of the pedestrian, and audio information Configured to include at least any one or more of the voice output device 55 for transmitting the walking information to the pedestrian in a way to output the .

진동 장치(51)는 특정 부분의 진동을 통해 필요한 정보를 제공하는 장치로서, 예를 들면, 진동 장치(51)를 양손에 착용하는 반지나 팔지의 형태로 구성하고, 양손에 착용된 반지나 팔찌의 선택적 진동을 통해 보행 방향을 왼쪽 또는 오른쪽으로 향하도록 보행자에게 전달할 수 있다. 이외에도 벨트의 형태로 구성되어 보행 방향을 좀더 세분화하여 보행자에게 전달하도록 구성될 수 있는 등 신체에 착용되는 다양한 형태로 변경 가능하다.Vibration device 51 is a device for providing the necessary information through the vibration of a specific portion, for example, in the form of a ring or a wrist to wear the vibration device 51 on both hands, ring or bracelet worn on both hands The selective vibration of the pedestrian may be transmitted to the pedestrian so that the walking direction is directed left or right. In addition, it is configured in the form of a belt can be changed to a variety of forms to be worn on the body, such as can be configured to deliver to the pedestrian to further refine the walking direction.

힘반향 장치(52)는 보행자에게 미리 학습된 특정 방향으로 힘을 작용시킴으로써 보행자에게 보행 정보를 제공하는 장치로서, 예를 들면, 힘반향 장치(52)를 허리에 착용하는 벨트의 형태로 형성하고, 벨트의 내측면에 에어백과 에어백 구동 장치를 마련하는 방식으로 구성되어, 특정 부분의 에어백을 부풀게 하여 보행자에게 외력을 가함으로써 보행 방향을 제공하도록 구성될 수 있으며, 에어백의 부푼 정도를 보행 방향에 대한 이탈 정도에 따라 단계적으로 변화시켜 보행 방향을 더욱 세분화하여 정확하게 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 힘반향 장치(52)를 맹인용 지팡이로 구현할 수 있으며, 이 경우에는 지팡이의 길이 변화를 통해 맹인에게 주행 정보를 직관적으로 전달하도록 구성될 수 있다.The force echo device 52 is a device that provides walking information to the pedestrian by applying a force to a pedestrian in a predetermined direction. For example, the force echo device 52 is formed in the form of a belt worn on the waist. It is configured to provide an airbag and an airbag driving device on the inner side of the belt, it can be configured to provide a walking direction by applying an external force to the pedestrian by inflating the airbag in a specific portion, the degree of swelling of the airbag in the walking direction It may be configured to change in steps according to the degree of departure for more finely and provide a more precise walking direction. As another example, the force echo device 52 may be implemented as a blind cane, in which case it may be configured to intuitively convey driving information to the blind person by changing the length of the cane.

영상 출력 장치(53)는 영상 센서(24)로부터 추출된 영상 정보를 HMD(Head Mounted Display)를 통해 전달하거나 혹은 붉은색 점과 같은 특정 영상을 보행자의 시야 범위 내에 보행 방향에 따라 변화하도록 출력함으로써 보행자에게 보행 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.The image output device 53 transmits the image information extracted from the image sensor 24 through the head mounted display (HMD) or outputs a specific image such as a red dot to change according to the walking direction within the pedestrian's field of view. It may be configured to provide walking information to pedestrians.

촉각 출력 장치(54)는 다양한 정보를 촉각을 통해 전달하기 위한 장치로서, 예를 들면, 손바닥 혹은 손등과 같이 촉각이 민감한 부분에 부착된 촉각센서의 형태로 구성할 수 있고, 이 경우 영상센서(24)로부터 취득된 영상 정보를 단순화하여 촉각센서를 통해 보행자에게 전달하는 방식으로 구성할 수 있다. 이러한 방식은 촉각의 위치 및 그 강약의 정도를 통해 개략적 영상을 파악할 수 있다는 점에서 맹인의 경우에도 원활하게 사용할 수 있는 구조이다. 또한, 촉각 출력 장치(54)는 촉각 입력이 가능한 장치들이 부착된 모자의 형태로 구성될 수도 있는데, 이러한 장치에는 중력 정보 센서(32)로부터 입력된 현재 보행자의 다양한 동역학 정보들을 모자를 통해 보행자에게 전달할 수 있다. 따라서, 평형 감각 기능에 이상이 발생하여 정상적 보행이 힘든 환자의 경우, 이러한 방식을 통해 자신의 보행을 촉각을 통해 느낄 수 있도록 도와줄 수 있다.The tactile output device 54 is a device for transmitting various information through the tactile sense. For example, the tactile output device 54 may be configured in the form of a tactile sensor attached to a sensitive part such as a palm or a hand, and in this case, an image sensor ( 24 may be configured by simplifying the image information acquired from the tactile sensor and transmitting the image information to the pedestrian. This method is a structure that can be used smoothly even in the case of the blind in that it is possible to grasp the schematic image through the position of the tactile sense and the strength of the tactile. In addition, the tactile output device 54 may be configured in the form of a hat attached to the devices capable of tactile input, which includes various dynamic information of the current pedestrian inputted from the gravity information sensor 32 to the pedestrian through the hat. I can deliver it. Therefore, in the case of a patient having difficulty in equilibrium sensory function and having difficulty walking normally, this method may help to feel his walking through tactile sense.

음성 출력 장치(55)는 보행자에게 음성 신호로 보행 정보를 제공하는 장치로서, 헤드폰이나 이어폰의 형태로 구성될 수 있으며, 소음이 심한 곳이나 시각 장애 정도가 큰 보행자에게 특히 유용하게 사용될 수 있다.The voice output device 55 is a device that provides pedestrian information as a voice signal to pedestrians, and may be configured in the form of headphones or earphones, and may be particularly useful for pedestrians having a high noise level or a large visual impairment.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 다양한 기능의 명령을 입력할 수 있는 명령 입력부(10)와, 네트워크 환경 및 각종 센서들을 이용하여 다양한 주변 환경 정보를 파악할 수 있는 주변 환경 인식 모듈(20)을 구비함과 동시에 보행자의 외적인 보행 상태 및 내적인 심리 상태까지도 파악할 수 있는 행동 예측 모듈(30)을 구비하고, 이를 통해 인식된 정보들을 조합 연산하여 최적의 보행 정보를 실시간으로 제공하도록 구성된다. 따라서, 보행자 개개인의 특성에 따라 각각 서로 다른 최적의 보행 정보를 제공할 수 있고, 동일한 보행자인 경우에도 보행자의 내적 외적 상태에 따라 서로 다른 최적의 보행 정보를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 따라 단순히 시각 장애인을 위한 용도 뿐만 아니라 전술한 바와 같이 일부 보행 장애를 갖는 사람이나 비장애인에게도 모두 유용하게 활용될 수 있으며, 특히, 보행 정보 제공 모듈(50)의 구성이 다양한 형태로 구성되기 때문에 그러한 활용 범위가 더욱 확장될 수 있다.As described above, the walking assistance apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a command input unit 10 capable of inputting a command of various functions, and a surrounding which can grasp various surrounding environment information using a network environment and various sensors. In addition to the environmental recognition module 20, and having a behavior prediction module 30 that can grasp the external pedestrian state and even the inner psychological state of the pedestrian, and through the combination of the recognized information through the optimal walking information in real time It is configured to provide. Therefore, different types of optimal walking information may be provided according to characteristics of individual pedestrians, and even in the same pedestrian, different optimal walking information may be provided according to internal and external states of pedestrians. In addition, according to such a configuration, not only for the visually impaired, but also as described above, it may be useful to both a person with a walking disability and a non-disabled person. In particular, the configuration of the walking information providing module 50 may be various. The scope of such use can be further extended.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 연산 모듈(40)을 통해 산출된 보행자 관련 정보를 별도의 외부 단말기에 전송하기 위한 상태 정보 제공 모듈(60)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상태 정보 제공 모듈(60)은 보행자의 현재 위치 또는 보행자의 내적 외적 상태 등의 정보를 보행자가 아닌 다른 사람에게 전송하기 위한 장치로서, 예를 들면, 보행자의 현재 위치를 네트워크를 통해 계속해서 보호자에게 전송하거나 또는 행동 예측 모듈(30)을 통해 보행자가 쓰러진 것으로 파악된 경우 이 정보를 병원 등에 전송하는 방식으로 구성될 수 있다.On the other hand, the walking assistance apparatus according to an embodiment of the present invention may further comprise a state information providing module 60 for transmitting the pedestrian-related information calculated through the calculation module 40 to a separate external terminal. . The status information providing module 60 is a device for transmitting information such as the current location of the pedestrian or the internal and external state of the pedestrian to a person other than the pedestrian. For example, the current location of the pedestrian is continuously transmitted to the guardian through the network. If it is determined that the pedestrian has fallen through the transmission or the behavior prediction module 30, the information may be transmitted to a hospital or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 전술한 바와 같이 명령 입력부(10)와, 주변 상황 인식 모듈(20)과, 행동 예측 모듈(30)과, 연산 모듈(40)과, 보행 정보 제공 모듈(50)과, 상태 정보 제공 모듈(60)이 구비되는데, 이러한 구성 요소들이 각각 상호 무선 통신을 통해 연계되도록 별도의 통신 모듈(70)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 각 구성 요소들은 전술한 바와 같이 인체의 다양한 부분에 각각 분산 장착되거나 또는 별도의 본체 내에 특정 구성 요소가 수용되는 형태로 구성될 수 있는데, 이때 각각의 구성 요소는 모두 통신 가능하게 연계되어야 한다. 예를 들면, 보행 보조 장치가 전술한 바와 같이 양손에 착용하는 반지나 팔지 형태로 구성될 수도 있고, 허리에 착용하는 벨트와 맹인용 지팡이 형태로 분리되어 구현될 수도 있으며, 진동 장치(51)의 기능을 보행자의 휴대폰을 통해 구현하는 방식으로 구성될 수도 있으므로, 이러한 각 구성 요소가 사용상의 편의를 위해 모두 상호 무선 통신 가능하게 연계되는 것이 바람직하며, 이를 통해 일부 기능을 기존 기기와의 융합을 통해 구현할 수도 있을 것이다.
In addition, the walk assistance apparatus according to an embodiment of the present invention, as described above, the command input unit 10, the surrounding situation recognition module 20, the behavior prediction module 30, the calculation module 40, and the walking unit. The information providing module 50 and the state information providing module 60 are provided, and it is preferable to further include a separate communication module 70 such that these components are linked to each other through wireless communication. That is, each component may be configured to be distributed in various parts of the human body as described above, or in a form in which a specific component is accommodated in a separate body, each of the components must be communicatively linked . For example, the walking assistance device may be configured in the form of a ring or a limb worn on both hands as described above, may be implemented separately in the form of a belt and a blind cane worn on the waist, the function of the vibration device 51 It can be configured in such a way that through the pedestrian's mobile phone, each of these components is preferably linked to each other for the convenience of use, it is possible to implement some functions through the convergence with existing devices Could be

다음으로 이상에서 설명한 보행 보조 장치의 다양한 활용예를 살펴보면, 이는 전술한 바와 같이 비장애인, 경미한 보행 장애인 및 중증 보행 장애인 모두에게 각각 활용될 수 있다.Next, looking at the various applications of the walk assistance device described above, it can be used for both non-disabled, mild walking disabled and severe walking disabled as described above.

먼저, 비장애인을 위한 활용예로는 경로 제공 서비스의 형태로 제공될 수 있다. 즉, 비장애인이 처음 방문하는 지역에서 특정 지점으로 이동하기를 원할 때, 일반적인 경우 지도를 살펴보고 그 경로를 계획해야 하는데, 본 장치를 활용할 경우, 목적지를 명령 입력부(10)를 통해 보행 보조 장치에 입력하면, 보행 보조 장치가 주변 환경 인식 모듈(20)과 데이터 베이스(41) 내의 지도를 연동하여 자동으로 가야할 길의 경로를 계획하고, 자동으로 인식된 경로는 다양한 형태의 보행 정보 제공 모듈(50)을 통해 보행자에게 된다. 예를 들어, 보행 보조 장치가 양손가락에 착용하는 반지 혹은 팔찌와 같은 형태일 경우, 방향 전환이 필요한 곳에서 왼쪽 혹은 오른쪽의 진동 장치(51)를 통해 방향 전환 필요성 및 목표 방향을 알려 줄 수 있으며, 또한 비장애인이 대형 마트에서 구매가 필요한 물품들의 리스트를 시스템에 입력하면, 네트워크 정보 획득부(21)가 마트 내의 정보를 획득하고 필요한 물품이 있는 곳을 방문할 수 있는 최단 경로를 생성 한 후, 보행 정보 제공 모듈(50)을 통해 보행자를 인도할 수 있다.First, a use example for a non-disabled person may be provided in the form of a route providing service. That is, when a non-disabled person wants to move to a specific point in the first visited area, in general, it is necessary to look at a map and plan its route. When using this device, a walking assistance device is provided to the destination through the command input unit 10. When input to the pedestrian assisting device to plan the path of the road to automatically go by interlocking the map in the surrounding environment recognition module 20 and the database 41, the automatically recognized path is a pedestrian information providing module of various forms ( Through 50) it becomes a pedestrian. For example, when the walking aid device is shaped like a ring or bracelet worn on both fingers, the vibration device 51 on the left or right side may indicate the necessity of the change of direction and the target direction when the change of direction is required. In addition, if a non-disabled person inputs a list of items that need to be purchased in a large mart to the system, the network information acquisition unit 21 acquires the information in the mart and generates the shortest path to visit where necessary items are located. The pedestrian may be guided through the walking information providing module 50.

경미한 보행 장애인에 대한 활용예로는 보행 판단에 대한 보조 역할을 수행함과 동시에 치료 시스템의 형태로도 제공될 수 있다. 즉, 파킨슨씨병 등의 환자가 문을 인식한 이후 두뇌에서 이를 지나갈 수 없는 영역으로 판단하여 보행이 어려워진 경우, 이러한 심리 상태는 행동 예측 모듈(30)을 통해 파악되며, 주변 환경 인식 모듈(20) 및 연산 모듈(40)을 통해 문에 대한 상태를 충분히 지나갈 수 있다는 것으로 판단한 후에, 보행 정보 제공 모듈(50)을 통해 이를 보행자에게 알려주고 또한 이를 위해 필요한 보행 방향 혹은 보행 속도 등을 힘반향 장치(54) 등을 통해 제공할 수 있다. 이 경우, 보행 보조 장치는 벨트 형태로 제작될 수 있으며, 벨트 안쪽으로 에어백 등의 힘반향이 가능한 장치를 설치함으로써, 직관적인 힘반향을 가능하게 할 수 있다. 또한 경미한 보행 장애인이 보행 중 위험 요소를 판단하지 못하여, 계단이나 난간이 앞에 있음에도 불구하고 속도를 내어 걷고 있을 경우 이를 중력 정보 센서(32)로 인지한 후, 보행 정보 제공 모듈(50)을 통해 급히 정지해야 함을 알려줄 수도 있다. 아울러, 이러한 과정을 반복해서 적용함으로써, 손상된 뇌 부위의 기능을 다시 학습시킬 수 있고 이를 통해 단순한 보행 보조 수단으로서의 기능 뿐만 아니라, 치료 시스템으로도 활용이 가능하다.As an example of the use of mild pedestrians, it may be provided in the form of a treatment system at the same time as performing an auxiliary role for walking judgment. That is, when a patient such as Parkinson's disease recognizes a door and it is difficult to walk by judging it as an area that cannot pass through the brain, the psychological state is identified through the behavior prediction module 30, and the surrounding environment recognition module 20. And after it is determined that the state of the door can be sufficiently passed through the operation module 40, the pedestrian information providing module 50 informs the pedestrian of this, and also the direction or walking speed necessary for the force reverberation device 54. ) Can be provided through. In this case, the walking assistance device may be manufactured in the form of a belt, and by installing a device capable of force reflection such as an airbag inside the belt, it is possible to enable intuitive force reflection. In addition, the mild walking impaired person can not determine the risk factors during walking, if walking at high speed despite the stairs or railings in front of the gravitational information sensor 32, and then urgently through the walking information providing module 50 You may be told to stop. In addition, by repeatedly applying this process, it is possible to re-learn the function of the damaged brain area, and thus can be utilized as a treatment system as well as a simple walking aid.

중증 보행 장애인에 대한 활용예로는 손상된 신체 기능을 보완하여 보행을 보조하는 형태로 제공될 수 있다. 즉, 시각이 손상된 장애인에게는 영상 센서(24)의 정보를 단순화하고, 이를 촉각 출력 장치(54)를 통해 장애인에게 다시 전달해 줌으로써, 촉각으로 영상을 느낄 수 있도록 보조해 줄 수 있고, 관성 감각을 상실한 장애인에게는 중력 정보 센서(32)에 의한 정보를 힘반향 장치(52) 혹은 촉각 출력 장치(54) 등을 통해 제공함으로써, 중심을 잃지 않고 보행이 가능하도록 도움을 줄 수 있다. 이와 더불어 혹은 별개로, 이상에서 기술된 다양한 형태의 구성들을 분산 구현함으로써, 시각 장애인의 보행을 더욱 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 힘반향 장치(52) 및 각종 센서를 에어백이 부착된 벨트 형태로 장애인의 허리에 부착하고, 보다 직관적인 입력을 위하여 음성 출력 장치(55)인 이어폰을 장애인이 착용토록 하며, 진동 장치(51)를 장애인의 지팡이 손잡이 부분에 간단히 추가 구현하고, 이들을 통신 모듈(7)을 통해 근거리 네트워크로 연결하면, 장애인의 손실된 보행 기능을 본 발명의 보행 보조 장치가 총체적으로 보조해 줄 수 있다. 이외에도 전술한 다양한 형태의 다른 구성 또한 동시에 분산 구현할 수 있으며, 이를 통해 장애인의 손상된 신체 기능을 보완할 수 있고, 이에 따라 장애인의 보행 또한 더욱 용이하게 수행될 수 있다.
As an example of the use for the severely pedestrian disabled, it may be provided in a form that assists walking by supplementing impaired physical function. That is, the visually impaired can simplify the information of the image sensor 24 and transfer it back to the disabled through the tactile output device 54, thereby assisting the user to feel the image by tactile sense, and having lost the inertia. By providing the information by the gravity information sensor 32 to the disabled through the force echo device 52 or the tactile output device 54, it is possible to help the walk without losing the center. In addition or separately, it is possible to more easily walk the visually impaired by implementing the various forms of configuration described above. For example, the force echo device 52 and various sensors are attached to the waist of the disabled in the form of a belt with an air bag attached, and the earphone, which is a voice output device 55, is worn by the disabled for more intuitive input. By simply adding the device 51 to the cane handle of the handicapped and connecting them to the local area network via the communication module 7, the walking aid of the present invention can assist the walking aid of the present invention as a whole. have. In addition, the above-described various configurations of the above-described various configurations may also be implemented at the same time, thereby making it possible to compensate for the impaired physical function of the disabled, and accordingly, the walking of the disabled may be more easily performed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 명령 입력부 20: 주변 환경 인식 모듈
30: 행동 예측 모듈 40: 연산 모듈
50: 보행 정보 제공 모듈 60: 상태 정보 제공 모듈
70: 통신 모듈10: command input unit 20: surrounding environment recognition module
30: behavior prediction module 40: calculation module
50: walk information providing module 60: status information providing module
70: communication module

Claims

A command input unit capable of inputting various commands for walking;
Surrounding environment recognition module for identifying the spatial information on the surrounding environment of the pedestrian;
A behavior prediction module that grasps a walking state and a psychological state of a pedestrian in real time;
A calculation module configured to calculate various pieces of information applied through the command input unit, a surrounding environment recognition module, and a behavior prediction module to calculate optimal information for achieving a walking purpose; And
Pedestrian information providing module for transmitting the information calculated by the calculation module to the pedestrian
Walking assistance device comprising a.

The method of claim 1,
The command input unit
And at least one of a microphone for inputting a command through a voice operation, a touch input unit for inputting a command through a touch operation, and a button unit for inputting a command through a button operation.

The method of claim 2,
The command input unit
And a path selection function for selecting and inputting a characteristic for a walking path.

The method of claim 1,
The surrounding environment recognition module
Network information acquisition unit that can acquire information about a specific space in connection with wired / wireless networks, location information sensor that can recognize the absolute location of pedestrians on a map, and obstacle detection that can detect obstacles around pedestrians And at least one of a sensor and an image sensor capable of extracting 3D image information around a pedestrian.

The method of claim 1,
The behavior prediction module
A walk assistance device comprising a body information sensor capable of measuring a pedestrian's biosignal and a gravity information sensor capable of measuring a pedestrian's walking speed and acceleration.

The method of claim 1,
The calculation module
A database in which various basic information is stored, a sensor information analyzing unit for interpreting the information applied through the surrounding environment recognition module by using the information of the database, and the information through the information of the database and the behavior prediction module. Calculated output information for calculating the optimal pedestrian information by calculating the pedestrian intention determination unit for determining the walking state or psychological state of the pedestrian through the received information, the information input through the command input unit, sensor information analysis unit and pedestrian intention determination unit A walking assistance device comprising a portion.

The method of claim 1,
The walking information providing module
Vibration device that transmits walking information to pedestrians in a way that is worn on the pedestrian's body and generates vibration in specific parts, and transmits walking information to pedestrians by applying external force to specific parts of the pedestrian's body. A force echo device to transmit pedestrian information to pedestrians by outputting image information, and a tactile output to transmit pedestrian information to pedestrians by providing a variety of tactile information to pedestrians worn on the pedestrian's body. And at least one of a device and a voice output device for transmitting walking information to a pedestrian in a manner of outputting voice information.

The method according to any one of claims 1 to 7,
And a status information providing module for transmitting the information calculated through the calculation module to a separate external terminal.

The method of claim 8,
And a separate communication module, wherein the command input unit, a surrounding situation recognition module, a behavior prediction module, a calculation module, a walking information providing module, and a status information providing module are connected to each other through wireless communication.