KR101896590B1 - Apparatus for measuring angle of multi-joint and method for measuring the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 관절 각도 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일의 독출모듈로 다중 관절의 각도를 측정하는 다중 관절 각도 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-joint angle measuring apparatus and method, and more particularly, to a multi-joint angle measuring apparatus and method for measuring the angle of multi-joint with a single read module.
최근 들어, 로봇, 웨어러블 디바이스 등의 다양한 디바이스의 출현을 넘어서서 신체(특히, 손가락)의 동작에 의한 다양한 정보를 만들어 낼 수 있는 디바이스가 등장하고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, there have been emerged devices capable of generating various information by the motion of the body (particularly, a finger) beyond the appearance of various devices such as robots and wearable devices.
손가락의 경우, 엄지 손가락에는 관절이 2개, 다른 손가락들에는 각각 관절이 3개씩 존재하며, 각 관절의 각도(또는 굽힘 정도)를 측정하기 위해서는 센서가 각 손가락마다 관절의 수만큼(즉, 2~3개씩) 존재해야 하고, 센서를 읽을 수 있는 리더기(Reader)도 센서의 수만큼 존재해야 한다.In the case of a finger, there are two joints on the thumb and three joints on each of the other fingers. To measure the angle (or degree of bending) of each joint, the sensor measures the number of joints ~ 3), and the number of readers that can read the sensor must be equal to the number of sensors.
이는 디바이스의 크기 및 무게 증가, 불편함 증가, 소모전력 상승을 초래하며, 이에 따라 센서의 리더기(또는 읽음장치)를 최소로 줄이는 것이 필요하다.This results in increased size and weight of the device, increased inconvenience, and increased power consumption, thereby minimizing the reader (or reading device) of the sensor.
본 발명은 단일의 독출모듈로 다중 관절의 각 관절 각도를 동시에 측정하는 다중 관절 각도 측정장치 및 측정방법을 제공한다.The present invention provides a multiple joint angle measuring device and a measuring method for simultaneously measuring each joint angle of multiple joints with a single read module.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치는 다중 관절의 각 관절 상에 배치되는 복수의 가요성 저항부재; 상기 복수의 가요성 저항부재를 직렬로 연결하는 복수의 연결부재; 및 상기 연결부재에 연결되는 독출모듈;을 포함하고, 상기 가요성 저항부재는 관절의 각도 변화에 따른 길이 변화에 의해 저항값이 변화되며, 상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다.An apparatus for measuring multiple joint angles according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of flexible resistance members disposed on respective joints of multiple joints; A plurality of connecting members for connecting the plurality of flexible resistance members in series; And a reading module connected to the connection member, wherein the resistance value of the flexible resistance member is changed by a length change according to an angle change of the joint, and the reading module changes the resistance value of the plurality of flexible resistance members The angle of the multiple joints can be calculated.
상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 단일값으로 입력받을 수 있다.The readout module may receive a resistance value of the plurality of flexible resistance members as a single value.
상기 가요성 저항부재 각각은 초기 저항값이 상이할 수 있다.Each of the flexible resistance members may have different initial resistance values.
관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 상기 가요성 저항부재의 초기 저항값은 상기 복수의 가요성 저항부재 중에서 가장 클 수 있다.The initial resistance value of the flexible resistance member disposed in the joint having the largest movable angle range of the joint may be the largest among the plurality of flexible resistance members.
상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 자릿수별로 구분하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다.The readout module may calculate the angle of the multiple joints by dividing resistance values of the plurality of flexible resistance members by digits.
상기 각 관절 상에 제공되는 신축성 섬유;를 더 포함하고, 상기 가요성 저항부재는 상기 신축성 섬유 상에 형성되는 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다.The flexible resistive member may include a carbon nanotube layer formed on the elastic fibers. The flexible elastic member may include a carbon nanotube layer formed on the elastic fibers.
상기 가요성 저항부재는 상기 신축성 섬유의 길이 변화에 의해 상기 탄소나노튜브층의 저항값이 변화될 수 있다.The resistance value of the carbon nanotube layer may be changed by the change of the length of the flexible fiber.
상기 가요성 저항부재 각각은 상기 탄소나노튜브층의 두께가 상이할 수 있다.Each of the flexible resistance members may have a different thickness of the carbon nanotube layer.
상기 가요성 저항부재는 상기 신축성 섬유와 상기 탄소나노튜브층 사이에 개재되는 자가조립단층을 더 포함할 수 있다.The flexible resistance member may further include a self-assembled monolayer interposed between the stretchable fiber and the carbon nanotube layer.
상기 가요성 저항부재 상에 코팅되는 연성의 보호층;을 더 포함할 수 있다.And a soft protective layer coated on the flexible resistive member.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 관절 각도 측정방법은 다중 관절의 각도 변화에 따른 복수의 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지하는 과정; 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 한 번에 입력받는 과정; 및 입력받은 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring multiple joint angles, comprising the steps of sensing a change in length of a plurality of flexible resistance members according to an angle change of multiple joints; Receiving a resistance value of the plurality of flexible resistance members at one time; And calculating an angle of the multiple joint by reading the input resistance value.
상기 저항값을 입력받는 과정에서는 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 합한 저항값을 입력받을 수 있다.In the process of receiving the resistance value, a resistance value obtained by adding the resistance values of the plurality of flexible resistance members may be inputted.
상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정은, 상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 구분하는 과정; 및 상기 자릿수별로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.The step of calculating the angles of the multiple joints may include the steps of: dividing the input resistance value by digits; And calculating each joint angle of the multiple joints by the number of digits.
상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정에서는 미리 설정된 룩업 테이블에 상기 입력받은 저항값을 대조하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다.In the process of calculating the angle of the multiple joints, the angle of the multiple joints can be calculated by comparing the input resistance value with a preset lookup table.
본 발명의 실시 형태에 따른 다중 관절 각도 측정장치는 다중 관절의 각 관절 상에 배치되는 복수의 가요성 저항부재를 직렬로 연결하여 단일의 독출모듈로 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 읽어들임으로써, 단일의 독출모듈로 다중 관절의 각 관절 각도를 동시에 측정할 수 있다. 이에 따라 다중 관절 각도 측정장치의 크기 및 무게를 감소시킬 수 있고, 다중 관절 각도 측정장치의 전력 소모량 등을 감소시킬 수 있다.The multiple joint angle measuring apparatus according to the embodiment of the present invention includes a plurality of flexible resistance members arranged on respective joints of multiple joints connected in series to read resistance values of a plurality of flexible resistance members with a single reading module As a single readout module, each joint angle of multiple joints can be measured simultaneously. Accordingly, it is possible to reduce the size and weight of the multi-joint angle measuring device, and to reduce the power consumption and the like of the multi-joint angle measuring device.
또한, 신축성 섬유 상에 탄소나노튜브(Carbon NanoTube; CNT)층을 형성하여 신축성 섬유의 변형에 따른 탄소나노튜브층의 저항 변화를 측정함으로써, 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지할 수 있고, 착용자의 신체 움직임에 따라 변화되는 신축성 섬유의 변형에 의한 저항 변화를 판독하여 다중 관절의 각도를 측정할 수 있다.Further, it is possible to detect a change in the length of the flexible resistance member by measuring the resistance change of the carbon nanotube layer according to the deformation of the stretchable fibers by forming a carbon nanotube (CNT) layer on the stretchable fiber, The angle of the multiple joints can be measured by reading the change in the resistance due to the deformation of the stretchable fiber which changes according to the body movement of the wearer.
그리고 신축성 섬유 상에 자가조립단층을 형성한 후에 자가조립단층 상에 탄소나노튜브층을 형성함으로써, 신축성 섬유와 탄소나노튜브층의 결합력이 향상될 수 있고, 다중 관절 각도 측정장치의 민감도 및 내구성이 향상될 수 있다. 그리고 탄소나노튜브층 상에 연성의 보호층을 코팅하여 탄소나노튜브층의 박리를 방지할 수 있다.By forming the carbon nanotube layer on the self-assembled monolayer after forming the self-assembled monolayer on the stretchable fiber, the binding force between the stretchable fiber and the carbon nanotube layer can be improved and the sensitivity and durability of the multi- Can be improved. A soft protective layer may be coated on the carbon nanotube layer to prevent peeling of the carbon nanotube layer.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치를 이용한 다중 관절의 각도 측정을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 관절 각도 측정방법을 나타낸 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a multi-joint angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating angle measurement of multiple joints using a multi-joint angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a flowchart illustrating a method for measuring multiple joint angle according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. In the description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the drawings are partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치를 나타낸 개략도로, 도 1(a)는 손가락을 핀 상태이고, 도 1(b)는 손가락을 굽힌 상태이다.FIG. 1 is a schematic view of a multi-joint angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a state in which a finger is in a pin state, and FIG. 1 (b) shows a state in which a finger is bent.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치(100)는 다중 관절(10)의 각 관절(11,12,13) 상에 배치되는 복수의 가요성 저항부재(111,112,113); 상기 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 직렬로 연결하는 복수의 연결부재(120); 및 상기 연결부재(120)에 연결되는 독출모듈(130);을 포함할 수 있다.1, an
복수의 가요성 저항부재(111,112,113)는 다중 관절(10)의 각 관절(11,12,13) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 다중 관절(10)은 연속되어 함께 움직일 수 있는 관절을 의미하며, 손가락 관절, 다리 관절, 팔 관절을 포함할 수 있다. 이때, 손가락 관절은 엄지 손가락에 2개, 엄지 손가락을 제외한 나머지 손가락에 3개씩 있으며, 다리 관절은 고관절, 무릎관절, 발목관절이 있고, 팔 관절은 어깨관절, 팔꿉관절, 손목관절이 있다.The plurality of
또한, 가요성 저항부재(110)는 관절(11,12,13)의 각도 변화에 따라 그 길이가 변화할 수 있고, 이러한 길이 변화에 의해 저항값이 변화될 수 있다. 각 손가락 등의 다중 관절(10)의 굽힘 정도를 측정할 때, 각 관절(11,12,13)의 각도 변화에 따라 관절(즉, 관절 부분의 피부)에 접촉된 가요성 저항부재(110)가 늘어나거나 줄어드는 것(즉, 상기 가요성 저항부재의 길이 변화)을 측정할 수 있으며, 이러한 경우에는 각 관절(11,12,13)의 가요성 저항부재가 늘어나거나 줄어든 길이와 관절 각도의 관계로 각 관절(11,12,13)의 각도를 측정할 수 있고, 다중 관절(10)의 굽힘 정도를 측정할 수 있다.Further, the length of the
여기서, 가요성 저항부재(110)는 관절(11,12,13)의 각도 변화에 따른 길이 변화에 의해 저항값이 변화될 수 있으며, 가요성 저항부재(110)의 길이 변화는 가요성 저항부재(110)의 길이 변화에 따른 저항값의 변화를 통해 측정할 수 있다. 이때, 가요성 저항부재(110)의 저항값을 측정하여 가요성 저항부재(110)의 길이를 측정할 수 있고, 가요성 저항부재(110)의 길이와 관절 각도의 관계로 각 관절(11,12,13)의 각도를 측정할 수 있다. 즉, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독하여 다중 관절(10)의 각도를 측정(또는 산출)할 수 있다.Here, the resistance value of the
복수의 연결부재(120)는 복수의 가요성 저항부재(111,112,113) 간을 연결할 수 있으며, 가요성 저항부재(110)와 가요성 저항부재(110) 사이사이를 연결할 수 있다. 연결부재(120)는 전선일 수 있으며, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113) 간을 전기적으로 연결할 수 있으면 족하다.The plurality of connecting
독출모듈(130)은 연결부재(120)에 연결될 수 있으며, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 읽어들일 수 있다. 그리고 독출모듈(130)은 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독하여 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다. 즉, 독출모듈(130)은 관절(11,12,13)의 각도 변화에 따라 변화된 가요성 저항부재(110)의 길이에 대한 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독하여 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다.The
복수의 연결부재(120)는 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 직렬로 연결할 수 있다.The plurality of connecting
종래에는 다중 관절(10)의 굽힘 정도의 측정이 필요할 경우, 각 관절(11,12,13)에 센서를 부착한 후에 각 센서의 개수만큼 리더기(즉, 본 발명의 독출모듈)가 필요하였다. 특히, 신체의 움직임을 측정할 때, 많은 리더기가 존재해야 하며, 이는 디바이스의 크기 및 무게 증가, 불편함 증가, 소모전력 상승을 초래하였고, 이에 따라 센서에 따른 리더기의 개수를 최소로 하는 것이 요구되고 있다.Conventionally, when it is necessary to measure the degree of bending of the
예를 들어, 손가락의 경우에는 최대로 폈을 때부터 손을 쥐었을 때의 각도가 약 0 ~ 90° 사이에서 변화하며, 관절 각도의 변화는 어느 정도 비슷한 수준에서 변화하므로, 각 관절(11,12,13)마다 각도 변화를 대략적으로 추측할 수 있다. 그리고 각 손가락의 굽힘 정도를 측정할 때, 손가락(또는 다중 관절)의 굽힘 정도에 따라 손등 방향의 피부가 늘어나는 것을 이용하여 각 관절(11,12,13)에 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 배치한 후에 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 길이 변화를 감지하게 되는 경우에는 각 가요성 저항부재(111,112,113)의 길이 변화와 각 관절(11,12,13)의 각도 변화의 관계로 손가락의 굽힘 정도를 측정할 수 있다.For example, in the case of a finger, the angle at which the hand is grasped when the hand is grasped at maximum is varied between about 0 and 90 degrees, and the change in the joint angle changes at a similar level. , 13) can be roughly estimated. In measuring the degree of bending of each finger, a plurality of
즉, 손가락의 제1 관절(11)이 약 60° 정도가 굽혀졌을 경우, 제2 관절(12)과 제3 관절(13)이 비정상적으로 움직이지 않는다는 가정 하에서 제2 관절(12)은 약 60 ~ 90° 사이에서 변화하며, 제3 관절(13)은 약 0 ~ 65° 사이에서 변화하게 되므로, 제1 관절(11)의 관절 변화에 따라 제2 관절(12)과 제3 관절(13)의 가동 각도(또는 운동가능 각도) 변화값이 제한되고, 제1 관절(11)과 제2 관절(12)의 관절 변화에 따라 제3 관절(13)의 가동 각도 변화값이 제한될 수 있다. 여기서, 제1 관절(11), 제2 관절(12) 및 제3 관절(13)은 손가락의 각 관절을 지칭할 수 있고, 제1 관절(11)은 손등뼈인 중수골(metacapals)과 손가락뼈인 수지골(즉, 수지골의 기절골) 사이일 수 있으며, 제2 관절(12)은 수지골(phalanges) 중 기절골(proximal phalanx)과 중절골(middle phalanx) 사이일 수 있고, 제3 관절(13)은 중절골과 말절골(distal phalanx) 사이일 수 있다.That is, assuming that the
이에 각 관절(11,12,13)에 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 부착하고 이를 직렬 연결함으로써, 단일의 독출모듈(130)로 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 읽어들일 수 있고, 단일의 독출모듈(130)로 다중 관절(10)의 각 관절 각도를 동시에 측정할 수 있다. 이에 따라 손의 경우에는 각 관절마다 14개(즉, 엄지 손가락에 2개, 나머지 네 손가락에 3개씩)가 필요한 독출 모듈(130)을 손가락마다 하나씩 5개로 감소시킬 수 있다. 즉, 다중 관절(10)에서 2 ~ 3 개의 가요성 저항부재(111,112,113)를 직렬로 연결하고 독출모듈(130)을 한 개만 연결하여 독출모듈(130)의 수를 감소시킴으로써, 다중 관절 각도 측정장치(100)의 크기 및 무게를 감소시킬 수 있고, 다중 관절 각도 측정장치(100)의 전력 소모량 등을 감소시킬 수 있다.A plurality of
그리고 독출모듈(130)은 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 단일값으로 입력받을 수 있다. 예를 들어, 상기 단일값은 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 모두 합한 저항값일 수 있다. 이때, 독출모듈(130)은 입력받은 상기 단일값(즉, 상기 모두 합한 저항값)을 자릿수(order of magnitude)별로 구분하여 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독할 수 있으며, 이를 통해 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다. 여기서, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값에서 맨 앞 두 자리는 제1 가요성 저항부재(111)의 저항값일 수 있고, 그 뒤 두 자리는 제2 가요성 저항부재(112)의 저항값일 수 있으며, 그 다음 두 자리는 제3 가요성 저항부재(113)의 저항값일 수 있다. 이에 간단하게 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독하여 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치를 이용한 다중 관절의 각도 측정을 설명하기 위한 개념도로, 도 2(a)는 가요성 저항부재별로 상이한 초기 저항값을 나타내고, 도 2(b)는 가요성 저항부재별로 상이한 두께의 탄소나노튜브층을 나타낸다.FIG. 2 is a conceptual view for explaining angle measurement of multiple joints using a multi-joint angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows a different initial resistance value for each flexible resistance member, (b) shows a carbon nanotube layer having a different thickness for each flexible resistance member.
도 2를 참조하면, 가요성 저항부재 각각(111,112,113)은 초기 저항값이 상이할 수 있다. 이때, 가요성 저항부재 각각(111,112,113)은 길이 변화에 따른 저항 변화량(또는 관절 각도의 변화에 따른 저항 변화량)도 상이할 수 있으며, 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량은 초기 저항값에 비례할 수 있고, 초기 저항값에 따라 결정될 수 있다. 그리고 가요성 저항부재 각각(111,112,113)의 초기 저항값과 길이 변화에 따른 저항 변화량은 서로 중첩되지 않는 범위를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, each of the
예를 들어, 각 관절(11,12,13)의 위치 순서대로 초기 저항값이 결정될 수 있으며, 제1 가요성 저항부재(111)의 초기 저항값이 가장 크고, 제3 가요성 저항부재(113)의 초기 저항값이 가장 작을 수 있다. 제1 관절(11)의 제1 가요성 저항부재(111)는 초기 저항값이 100 ㏀일 수 있고, 제1 관절(11)의 관절 각도가 1° 변화(또는 상기 제1 관절의 1° 변화에 대응되는 상기 제1 가요성 저항부재의 길이가 변화)할 때에 100 ㏀씩 변화할 수 있으며, 제2 관절(12)의 제2 가요성 저항부재(112)는 초기 저항값이 1 ㏀일 수 있고, 제2 관절(12)의 관절 각도가 1° 변화(또는 상기 제2 관절의 1° 변화에 대응되는 상기 제2 가요성 저항부재의 길이가 변화)할 때에 1 ㏀씩 변화할 수 있다. 또한, 제3 관절(13)의 제3 가요성 저항부재(113)는 초기 저항값이 10 Ω일 수 있고, 제3 관절(13)의 관절 각도가 1° 변화(또는 상기 제3 관절의 1° 변화에 대응되는 상기 제3 가요성 저항부재의 길이가 변화)할 때에 10 Ω씩 변화할 수 있으며, 각 관절 각도의 범위는 약 0 ~ 90°(예를 들어, 상기 제1 관절의 각도 범위는 0 ~ 66°, 상기 제2 관절의 각도 범위는 0 ~ 92°, 상기 제2 관절의 각도 범위는 0 ~ 84°)일 수 있고, 각 관절 각도 변화의 분해능(Resolution)은 1°일 수 있다.For example, the initial resistance value can be determined in the order of the positions of the
이때, 각 관절(11,12,13)의 굽힘 정도(또는 관절 각도)가 1° 이하의 변화는 없을 수 있으며, 관절 각도의 변화에 따라 가요성 저항부재(110)의 길이가 변화하게 되므로, 가요성 저항부재(110)의 길이 변화에 따른 저항 변화량과 각 관절(11,12,13)의 관절 각도의 변화에 따른 저항 변화량은 실질적으로 동일한 의미일 수 있다. 그리고 손가락 관절의 경우에는 손을 쥐었다 폈다 할 때에 각 관절(11,12,13)의 굽힘 정도가 상관 관계를 가지고 있다.At this time, the degree of bending (or joint angle) of each joint 11, 12, 13 may not change by 1 DEG or less, and the length of the
따라서, 손에 착용하는 장갑 등의 각 관절(11,12,13)에 해당하는 부분에 상기 초기 저항값 및 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량이 상이한 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 부착하고, 이를 직렬 연결함으로써, 독출모듈(130)을 하나만 사용할 수 있다.Therefore, a plurality of
한편, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값에서 일의 자리(또는 십의 자리까지)를 사용하지 않을 수 있다. 이러한 이유는 각 관절(11,12,13)의 미세한 움직임에 따른 가요성 저항부재(111,112,113) 각각의 저항 변화가 서로 간섭(또는 중첩)되지 않을 수 있도록 중첩 부분(또는 노이즈 부분)을 제거하기 위해서이다. 예를 들어, 제3 가요성 저항부재(113)의 저항값을 일의 자리부터 사용하게 되는 경우에는 제1 관절(11) 또는 제2 관절(12)의 미세한 움직임으로 인해 제1 가요성 저항부재(111) 또는 제2 가요성 저항부재(112)의 저항값이 1 ~ 10 Ω 변화할 수 있으며, 이러한 변화값(또는 노이즈)이 제3 가요성 저항부재(113)의 저항값에 더해져서 제3 가요성 저항부재(113)의 저항값을 판독할 수 없게 될 수 있다. 특히, 제1 가요성 저항부재(111) 또는 제2 가요성 저항부재(112)의 초기 저항값은 1 ㏀ 이상으로 높아 제1 관절(11) 또는 제2 관절(12)의 미세한 움직임으로 인해 제1 가요성 저항부재(111) 또는 제2 가요성 저항부재(112)의 저항값이 제1 관절(11) 또는 제2 관절(12)의 1° 변화에 대한 저항값의 변화폭 내에서 1 ~ 10 Ω의 작은 폭으로는 변화할 수도 있다.On the other hand, the resistance value of the plurality of
그리고 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량은 상기 초기 저항값에 따라 결정될 수 있으며, 상기 초기 저항값이 ‘0’인(또는 없는) 경우에는 가요성 저항부재(110)의 길이 변화에 따라 저항값이 변화할 수 없게 되고, 이에 따라 가요성 저항부재 각각(111,112,113)의 초기 저항값을 100 ㏀, 1 ㏀, 10 Ω으로 할 수 있다. 여기서, 각 관절(11,12,13)의 각도가 1° 변화할 때에 저항 변화량은 상기 초기 저항값과 동일할 수 있다.When the initial resistance value is '0' (or absent), the resistance value changes according to the length change of the
또한, 독출모듈(130)은 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 자릿수별로 구분하여 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 가요성 저항부재(111)는 초기 저항값이 100 ㏀일 수 있고, 제1 관절(11)의 관절 각도가 1° 변화할 때에 100 ㏀씩 변화할 수 있으며, 제2 가요성 저항부재(112)는 초기 저항값이 1 ㏀일 수 있고, 제2 관절(12)의 관절 각도가 1° 변화할 때에 1 ㏀씩 변화할 수 있다. 또한, 제3 가요성 저항부재(113)는 초기 저항값이 10 Ω일 수 있고, 제3 관절(13)의 관절 각도가 1° 변화할 때에 10 Ω씩 변화할 수 있으며, 각 관절 각도의 범위는 약 0 ~ 90°일 수 있고, 각 관절 각도 변화의 분해능은 1°일 수 있다. 이러한 경우, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값에서 맨 앞 두 자리는 제1 가요성 저항부재(111)의 저항값(또는 상기 제1 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있고, 그 뒤 두 자리는 제2 가요성 저항부재(112)의 저항값(또는 상기 제2 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있으며, 그 다음 두 자리는 제3 가요성 저항부재(113)의 저항값(또는 상기 제3 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있다. 이에 자릿수별로 구분하는 것만으로 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)의 저항값을 판독하여 간단하게 다중 관절(10)의 각도를 산출할 수 있다.In addition, the
관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 초기 저항값은 복수의 가요성 저항부재(111,112,113) 중에서(또는 상기 복수의 가요성 저항부재의 초기 저항값 중에서) 가장 클 수 있다. 이때, 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량도 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)가 가장 클 수 있다. 반면에, 상기 초기 저항값은 관절의 가동 각도 범위가 가장 좁은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)가 가장 작을 수 있다. 이때, 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량도 관절의 가동 각도 범위가 가장 좁은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)가 가장 작을 수 있다. 상기 관절 각도의 변화에 따른 가요성 저항부재(110)의 저항 변화량은 상기 초기 저항값에 따라 결정될 수 있으며, 상기 초기 저항값이 클수록(또는 작을수록) 상기 관절 각도의 변화에 따른 가요성 저항부재(110)의 저항 변화량이 클(또는 작을) 수 있다.The initial resistance value of the
즉, 상기 입력받은 저항값 중 맨 앞 자리부터 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값(또는 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절의 각도)이 위치할 수 있다.That is, the resistance value of the flexible resistance member 110 (or the angle of the joint having the widest movable angle range of the joint) disposed in the joint having the largest movable angle range of the joint from the first position among the input resistance values Can be located.
관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절은 가요성 저항부재(110)의 저항값 변화 범위가 넓으므로, 다른 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 자리값(또는 상기 입력받은 저항값 중 다른 관절의 가요성 저항부재에 해당하는 자리의 값)에 간섭을 줄 수 있다.Since the range of variation of the resistance value of the
예를 들어, 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값이 상기 입력받은 저항값 중 중간 자리 또는 끝부분 자리에 위치하는 경우(즉, 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재의 초기 저항값이 가장 크지 않은 경우)에는 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 자리를 넘어 맨 앞부분 자리에 해당하는 관절에 배치된(또는 상기 초기 저항값이 가장 큰) 가요성 저항부재(110)의 자리값(또는 저항값)에 영향을 줄 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값에 해당하는 자리수를 늘리게 되는 경우에는 맨 앞부분 자리에 해당하는 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 초기 저항값이 늘어난 자리수만큼 커지게 되고, 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량도 커지게 된다. 여기서, 가요성 저항부재(110)의 초기 저항값과 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량이 너무 커지게 되면, 초기 저항값과 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량이 큰 가요성 저항부재(110)의 구성(또는 구현)이 어려울 수 있다.For example, when the resistance value of the
또한, 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값이 상기 입력받은 저항값 중 끝부분 자리에 위치하는 경우에는 상기 노이즈가 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 자리값에 영향을 주어 정확한 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값을 판독할 수 없게 될 수 있고, 상기 노이즈가 반영되어 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 자리값이 더욱 커짐으로써 상기 입력받은 저항값 중 중간 자리에 해당하는 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 자리값에 영향을 줄 수 있다.When the resistance value of the
따라서, 관절의 가동 각도 범위에 따라 넓은 범위에서 좁은 범위의 순서로 상기 입력받은 저항값 중 맨 앞 자리부터 각 관절에 해당하는 가요성 저항부재(110)의 저항값이 위치하도록 할 수 있다.Therefore, the resistance value of the
한편, 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절은 다중 관절(10)의 다른 관절이 움직이지 않을 때에도 소정 각도 움직일 수 있는데, 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)의 저항값이 상기 입력받은 저항값 중 맨 앞 자리에 위치하는 경우에는 다중 관절(10) 중 상기 관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절만을 소정 각도 움직이면서 상기 노이즈(또는 상기 노이즈 부분)를 파악할 수 있으며, 이에 따라 상기 입력받은 저항값에서 상기 노이즈를 제거할 수도 있다.The joints having the largest range of motion of the joints can move at a predetermined angle even when the other joints of the
그리고 상기 초기 저항값과 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량은 가장 많이 움직이게 되는(또는 쉽게 움직이는) 관절에 배치된 가요성 저항부재(110)가 가장 클 수 있다. 상기 가장 많이 움직이게 되는 관절은 관절 각도가 단계적으로 변화하지 않고 연속적으로 변화하게 되므로, 관절 각도 변화의 분해능을 얻기 힘들게 된다. 이에 상기 초기 저항값과 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량을 약 1 ㏀ 이상으로 크게 하여 관절 각도가 보다 단계적으로 변화할 수 있도록 할 수 있고, 상기 가장 많이 움직이게 되는 관절에서도 관절 각도 변화의 분해능을 얻을 수 있다.In addition, the initial resistance value and the resistance change amount according to the length change can be greatest in the
본 발명에 따른 다중 관절 각도 측정장치(100)는 각 관절(11,12,13) 상에 제공되는 신축성 섬유(141);를 더 포함할 수 있고, 가요성 저항부재(110)는 신축성 섬유(141) 상에 형성되는 탄소나노튜브층(110a)을 포함할 수 있다. 신축성 섬유(141)는 각 관절(11,12,13) 상에 제공될 수 있고, 탄소나노튜브층(110a)을 지지할 수 있다. 또한, 신축성 섬유(141)는 사람의 신체에 착용할 수 있는 장갑, 옷 등의 의복 소재일 수 있으며, 합성섬유 등일 수 있다. 그리고 신축성 섬유(141)는 고유한 결(grain)이 있으며, 그 결에 따라 늘어나는 길이 대비 저항의 변화량이 달라 탄소나노튜브층(110a)의 저항 변화시 방향성을 부가해줄 수 있다. 또한, 신축성 섬유(141)는 사이사이가 뚫려 있으므로, 탄소나노튜브(110a)는 신축성 섬유(141)의 표면에 남아있을 수 있고, 분산매 등의 액체는 신축성 섬유(141)를 통과하여 빠져나갈 수 있으며, 이에 신축성 섬유(141)를 사용하게 되면, 탄소나노튜브층(110a)을 형성하는 데에 진공흡착법을 사용할 수 있다.The multi-joint
사람의 신체 움직임을 센싱(sensing)하기 위해서는 착용자의 신체 움직임에 따라 탄소나노튜브층(110a)의 저항이 변화되어야 하는데, 신축성 섬유(141)인 경우에는 착용자의 신체 움직임에 따라 신축성 섬유(141)가 변형될 수 있고, 신축성 섬유(141)의 변형에 따라 탄소나노튜브층(110a)의 저항이 변화될 수 있으므로, 착용자의 신체 움직임에 따른 탄소나노튜브층(110a)의 저항 변화를 측정하여 착용자의 신체 움직임을 센싱할 수 있다.In order to sense the movement of a person's body, the resistance of the carbon nanotube layer 110a must be changed according to the body movements of the wearer. In the case of the
한편, 신축성 섬유(141)는 천연섬유 표면의 수산화기를 활용한 천연섬유 복합재료일 수도 있고, 신축성 섬유(141)의 표면을 활성화시켜 신축성 섬유(141)의 표면에 수산화기(-OH)를 형성할 수도 있다.On the other hand, the
탄소나노튜브층(110a)은 탄소나노튜브(Carbon NanoTube; CNT)로 이루어질 수 있고, 신축성 섬유(141) 상에 형성될 수 있다. 또한, 탄소나노튜브층(110a)은 그 표면적의 변화 또는 탄소나노튜브(CNT)의 접촉점 개수의 변화에 의해 저항이 변화될 수 있다. 이에 탄소나노튜브층(110a)이 신축성 섬유(141) 상에 형성되는 경우에는 신축성 섬유(141)의 변형에 따라 탄소나노튜브층(110a)의 저항이 변화될 수 있고, 탄소나노튜브층(110a)의 저항 변화를 이용하여 센싱을 수행할 수도 있다. 즉, 가요성 저항부재(110)는 신축성 섬유(141)의 길이 변화에 의해 탄소나노튜브층(110a)의 저항값이 변화될 수 있다.The carbon nanotube layer 110a may be formed of carbon nanotubes (CNT) and may be formed on the
그리고 신축성 섬유(141)의 길이 변화시 고감도의 저항 변화를 통해 신체(예를 들어, 손가락)의 움직임을 분석할 수 있는 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 웨어러블 다중 관절 각도 측정장치(100)를 제공할 수 있다. 또한, 탄소나노튜브층(110a)이 신축성 섬유(141) 상에 형성되어 답답함과 불편함 없이 착용감이 우수한 웨어러블 다중 관절 각도 측정장치(100)를 제공할 수도 있다.And a wearable multi-joint
가요성 저항부재 각각(111,112,113)은 탄소나노튜브층(111a,112a,113a)의 두께가 상이할 수 있다. 각 관절(11,12,13)의 신축성 섬유(141) 상에 형성되는 탄소나노튜브층(111a,112a,113a)의 두께를 상이하게 하여 가요성 저항부재 각각(111,112,113)의 초기 저항값을 상이하게 할 수 있다. 탄소나노튜브층(110a)은 그 두께에 따라 저항값이 달라질 수 있으며, 탄소나노튜브층(110a)의 초기 두께에 따라 탄소나노튜브층(110a)의 초기 저항값(또는 상기 가요성 저항부재의 초기 저항값)이 결정될 수 있고, 각 관절(11,12,13)의 탄소나노튜브층(110a)의 초기 두께를 다르게 함으로써, 길이 변화에 따라 저항값이 다를 수 있다. 즉, 탄소나노튜브층(110a)은 그 두께에 따라 상기 초기 저항값과 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량이 상이할 수 있다. 예를 들어, 탄소나노튜브층(110a)의 두께가 증가할수록 탄소나노튜브층(110a)의 초기 저항값이 감소할 수 있다.Each of the
따라서, 탄소나노튜브층(110a)의 두께를 다르게 하는 것만으로 간단하게 가요성 저항부재 각각(111,112,113)의 초기 저항값이 상이하도록 할 수 있고, 복수의 가요성 저항부재(111,112,113)를 직렬로 연결하여 하나의 독출모듈(130)로 용이하게 다중 관절(10)의 각 관절 각도를 동시에 측정할 수 있다.Therefore, the initial resistance value of each of the
한편, 가요성 저항부재 각각(111,112,113)은 탄소나노튜브층(111a,112a,113a)의 길이가 상이할 수 있다. 여기서, 상기 길이는 전기적 신호(예를 들어, 전류)가 흐르는 방향의 길이일 수 있다. 탄소나노튜브층(110a)의 길이가 증가할수록 탄소나노튜브층(110a)의 초기 저항값이 증가할 수 있고, 복수의 탄소나노튜브층(111a,112a,113a)의 길이를 상이하게 함으써 가요성 저항부재 각각(111,112,113)의 초기 저항값이 상이하도록 할 수 있다.Meanwhile, the lengths of the carbon nanotube layers 111a, 112a, and 113a may be different from each other in the
가요성 저항부재(110)는 신축성 섬유(141)와 탄소나노튜브층(110a) 사이에 개재되는 자가조립단층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 자가조립단층(Self-Assembled Monolayer; SAM)은 작용기를 포함할 수 있고, 신축성 섬유(141)의 적어도 일면에 형성될 수 있다. 신축성 섬유(141)의 표면에 자가조립단층(미도시)을 형성하여 신축성 섬유(141)를 표면처리하면, 신축성 섬유(141)와 탄소나노튜브층(110a)의 결합력이 향상되어 신축성 섬유(141) 상에 탄소나노튜브층(110a)이 잘 형성될 수 있다.The
상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에는 수산화기(-OH)가 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에서 적어도 일부의 카본 본딩이 끊어지고, 카본 본딩이 끊어진 자리에 수산화기가 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 수산화기가 형성되면, 상기 탄소나노튜브(CNT)의 수산화기와 상기 자가조립단층의 작용기가 이온 결합함으로써 탄소나노튜브층(110a)이 신축성 섬유(141) 상에 잘 흡착될 수 있다. 여기서, 상기 탄소나노튜브(CNT)의 수산화기(-OH)와 상기 자가조립단층의 작용기는 서로 이온 결합할 수 있다. 이에 따라 신축성 섬유(141)와 탄소나노튜브층(110a)이 더욱 강한 에너지로 결합하게 되어 신축성 섬유(141)와 탄소나노튜브층(110a)의 결합력이 향상될 수 있고, 가요성 저항부재(110)의 민감도 및 내구성이 향상될 수 있다.Hydroxyl groups (-OH) may be formed on the surfaces of the carbon nanotubes (CNTs). At least a part of the carbon bonding on the surface of the carbon nanotube (CNT) is broken, and a hydroxyl group can be formed in the place where the carbon bonding is broken. When hydroxyl groups are formed on the surfaces of the carbon nanotubes (CNTs), the hydroxyl groups of the carbon nanotubes (CNTs) and the functional groups of the self-assembled monolayer are ion-bonded to form carbon nanotube layers 110a on the
한편, 상기 탄소나노튜브(CNT)를 산처리하여 표면처리함으로써, 상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 수산화기(-OH)를 형성할 수 있다. 산처리에 의해 상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 불포화 결합(dangling bond)을 형성시켜 수산화기(-OH)가 상기 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 형성되도록 할 수 있다.On the other hand, hydroxyl groups (-OH) can be formed on the surfaces of the carbon nanotubes (CNTs) by subjecting the carbon nanotubes (CNTs) to acid treatment and surface treatment. A hydroxyl group (-OH) may be formed on the surface of the carbon nanotube (CNT) by forming a dangling bond on the surface of the carbon nanotube (CNT) by an acid treatment.
그리고 탄소나노튜브층(110a)은 진공흡착법으로 신축성 섬유(141) 상에 형성될 수 있다. 신축성 섬유(141)의 타면에 진공압을 형성할 수 있는데, 진공배기수단(미도시)를 통해 이와 연결된 진공 용기(미도시)에 진공을 형성하여 신축성 섬유(141)의 타면에 진공압이 형성되도록 할 수 있다. 이를 통해 상기 탄소나노튜브(CNT)를 신축성 섬유(141)의 일면 상에 진공 흡착시킬 수 있는데, 상기 탄소나노튜브(CNT)가 분산매에 분산된 분산 용액에서 여과(filtering)되어 신축성 섬유(141) 상에 남게 되는 상기 탄소나노튜브(CNT)가 신축성 섬유(141) 또는 자가조립단층 상에 진공 흡착되어 신축성 섬유(141)의 일면 상에 탄소나노튜브층(110a)을 형성할 수 있다. 여기서, 신축성 섬유(141)마다 다른 특성의 결이 있으며, 그 결에 따라 늘어나는 길이 대비 저항의 변화량이 다르기 때문에 저항의 변형시 방향성을 부가해줄 수 있다.The carbon nanotube layer 110a may be formed on the
신축성 섬유(141)의 타면에 진공압을 형성하여 상기 탄소나노튜브(CNT)를 신축성 섬유(141)의 일면에서 타면 방향으로 흡착시키는 진공흡착법에 의해 탄소나노튜브층(110a)을 신축성 섬유(141)의 일면 상에 형성할 경우, 강한 진공압에 의한 흡착 에너지에 의해 신축성 섬유(141) 내부까지 상기 탄소나노튜브(CNT)가 침투할 수 있고, 탄소나노튜브층(110a)이 신축성 섬유(141) 상에 효과적으로 흡착될 수 있다. 그리고 진공압에 의해 상기 분산매가 진공을 형성하지 않는 것보다 신축성 섬유(141)를 잘 빠져나올 수 있기 때문에 빠르게 탄소나노튜브층(110a)을 형성할 수 있고, 이에 따라 탄소나노튜브층(110a)을 형성하는 공정 시간을 단축할 수 있으며, 신축성 섬유(141)의 표면에 균일하게 진공압이 형성되므로 균일한 탄소나노튜브층(110a)을 형성할 수 있다.The carbon nanotube layer 110a is bonded to the
즉, 진공흡착법으로 탄소나노튜브층(110a)을 형성하여 강한 진공압에 의한 흡착 에너지에 의해 신축성 섬유(141) 내부까지 상기 탄소나노튜브(CNT)가 침투할 수 있을 뿐만 아니라 상기 탄소나노튜브(CNT) 표면의 수산화기(OH-)와 신축성 섬유(141)의 표면에 형성된 상기 자가조립단층의 작용기(예를 들어, NH+)가 이온 결합할 수 있어 더욱 강한 에너지로 신축성 섬유(141)와 탄소나노튜브층(110a)이 결합할 수 있다. 이에 진공흡착법을 통해 더욱 내구성이 높은 상기 탄소나노튜브(CNT)가 흡착(또는 코팅)된 신축성 섬유(141)로 웨어러블 다중 관절 각도 측정장치(100)를 제작할 수 있다.That is, the carbon nanotube layer 110a is formed by the vacuum adsorption method, and the carbon nanotube (CNT) can penetrate into the
본 발명에 따른 다중 관절 각도 측정장치(100)는 가요성 저항부재(110) 상에 코팅되는 연성의 보호층(미도시);을 더 포함할 수 있다. 보호층(미도시)은 연성의 재질로 이루어질 수 있고, 가요성 저항부재(110) 상에 코팅될 수 있다. 이때, 보호층(미도시)은 탄소나노튜브층(110a) 상에 코팅될 수 있다. 신축성 섬유(141)의 과도한 변형(예를 들어, 잦은 변형, 상기 탄소나노튜브층의 탄성한계 이상의 변형 등) 또는 급격한 변형으로 인해 탄소나노튜브층(110a)이 박리될 수 있는데, 신축성 섬유(141)의 변형에 따라 신축 가능한 연성의 보호층(미도시)을 통해 탄소나노튜브층(110a)의 박리를 방지할 수 있고, 신축성 섬유(141)의 변형에 따른 표면적 변화로 인한 탄소나노튜브층(110a)의 응력(stress)을 완화시켜 줄 수 있다. 또한, 가요성 저항부재(110)의 길이 변화에 따른 가요성 저항부재(110)의 이탈(또는 분리) 및/또는 변형을 억제 또는 방지할 수 있다. 상기 보호층은 수지(resin)로 이루어질 수 있는데, 이에 특별히 한정되지 않고, 신축성 섬유(141)의 변형에 따라 신축이 될 수 있도록 탄성력이 우수한 연성의 소재이면 족하다.The multi-joint
본 발명의 다중 관절 각도 측정장치(100)는 다중 관절(10)의 움직임에 따라 가요성 저항부재(110)의 길이가 자주 변화하게 되므로, 가요성 저항부재(110)가 이탈 및/또는 변형되지 않고 다중 관절(10)의 각 관절(11,12,13)에 잘 배치될 수 있도록 신축성 섬유(141)를 이용하여 장갑 등을 만들어 웨어러블하게 다중 관절 각도 측정장치(100)를 구성할 수 있으며, 상기 자가조립단층 및/또는 상기 보호층을 통해 탄소나노튜브층(110a)이 신축성 섬유(141) 상에 안정적으로 고정(또는 코팅)되도록 할 수 있다. 이에 따라 안정적이면서 내구성이 향상된 다중 관절 각도 측정장치(100)를 제공할 수 있다.Since the length of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 관절 각도 측정방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for measuring multiple joint angles according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 관절 각도 측정방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 관절 각도 측정장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 3, the multi-joint angle measuring method according to another embodiment of the present invention will be described in detail. The multi-joint angle measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, .
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 관절 각도 측정방법은 다중 관절의 각도 변화에 따른 복수의 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지하는 과정(S100); 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 한 번에 입력받는 과정(S200); 및 입력받은 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정(S300);을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a multiple joint angle, comprising: sensing a change in length of a plurality of flexible resistance members according to an angle change of an articulated joint; A step (S200) of receiving the resistance values of the plurality of flexible resistance members at one time; And a step S300 of calculating the angle of the multiple joint by reading the input resistance value.
먼저, 독출모듈이 다중 관절의 각도 변화에 따른 복수의 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지한다(S100). 가요성 저항부재의 길이를 측정함으로써, 가요성 저항부재의 길이와 관절 각도의 관계로 각 관절의 각도를 측정할 수 있다. 이때, 상기 독출모듈은 상기 가요성 저항부재의 길이 변화에 따른 저항값의 변화를 통해 상기 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지할 수 있고, 상기 가요성 저항부재의 저항값을 통해 상기 가요성 저항부재의 길이를 측정할 수 있다.First, the read module senses a change in length of a plurality of flexible resistance members according to an angle change of the multiple joints (S100). By measuring the length of the flexible resistance member, the angle of each joint can be measured in relation to the length of the flexible resistance member and the joint angle. At this time, the reading module can sense a change in length of the flexible resistance member through a change in resistance value according to a change in length of the flexible resistance member, and can detect a change in the flexible resistance member The length of the member can be measured.
다음으로, 상기 독출모듈이 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 입력받는다(S200). 여기서, 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 한 번에(또는 동시에) 입력받을 수 있고, 상기 가요성 저항부재 각각은 초기 저항값과 길이 변화에 따른 저항 변화량이 상이할 수 있다. 그리고 상기 가요성 저항부재 각각의 초기 저항값과 길이 변화에 따른 저항 변화량은 서로 중첩되지 않는 범위를 가질 수 있다.Next, the readout module receives the resistance values of the plurality of flexible resistance members (S200). Here, the resistance values of the plurality of flexible resistance members may be received at one time (or simultaneously), and each of the flexible resistance members may have different initial resistance values and resistance variation amounts according to length changes. The initial resistance value of each of the flexible resistance members and the resistance variation amount according to the length change may have a range that does not overlap each other.
그 다음 상기 독출모듈이 입력받은 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출한다(S300). 상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 판독하여 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다. 즉, 상기 독출모듈은 관절의 각도 변화에 따라 변화된 상기 가요성 저항부재의 길이에 대한 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다.Next, the readout module reads the input resistance value to calculate the angle of the multiple joints (S300). The readout module may calculate the angle of the multiple joints by reading the resistance values of the plurality of flexible resistance members. That is, the reading module may calculate the angle of the multiple joints by reading the resistance value of the plurality of flexible resistance members with respect to the length of the flexible resistance member changed in accordance with the angle change of the joint.
이때, 상기 복수의 가요성 저항부재는 직렬로 연결될 수 있으며, 이에 따라 각 관절에 상기 복수의 가요성 저항부재를 부착하고 이를 직렬 연결함으로써, 단일의 상기 독출모듈로 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 읽어들일 수 있고, 단일의 상기 독출모듈로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 동시에 측정할 수 있다. 이를 통해 손의 경우에는 각 관절마다 14개가 필요한 상기 독출 모듈을 손가락마다 하나씩 5개로 감소시킬 수 있고, 상기 다중 관절에서 2 ~ 3 개의 상기 가요성 저항부재를 직렬로 연결하고 상기 독출모듈을 한 개만 연결하여 상기 독출모듈의 수를 감소시킴으로써, 다중 관절 각도 측정장치의 크기 및 무게를 감소시킬 수 있고, 상기 다중 관절 각도 측정장치의 전력 소모량 등을 감소시킬 수 있다.At this time, the plurality of flexible resistance members may be connected in series, thereby attaching the plurality of flexible resistance members to the respective joints and connecting them in series so that the plurality of flexible resistance members The resistance value can be read, and each joint angle of the multiple joints can be simultaneously measured with a single readout module. In the case of a hand, the number of the reading modules required for each of the joints can be reduced to five for each finger, and two to three flexible resistance members may be connected in series in the multiple joints, By reducing the number of reading modules, it is possible to reduce the size and weight of the multi-joint angle measuring device and reduce the power consumption of the multi-joint angle measuring device.
상기 저항값을 입력받는 과정(S200)에서는 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 합한 저항값을 입력받을 수 있다. 상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 모두 합한 저항값을 입력받을 수 있고, 입력받은 저항값(즉, 상기 모두 합한 저항값)을 자릿수별로 구분하여 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 판독할 수 있으며, 이를 통해 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다. 이때, 상기 가요성 저항부재 각각의 초기 저항값과 길이 변화에 따른 저항 변화량은 서로 중첩되지 않는 범위를 가질 수 있고, 상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 구분하여 상기 가요성 저항부재 각각의 저항값을 판독할 수 있다.In the step of receiving the resistance value (S200), a resistance value obtained by adding the resistance values of the plurality of flexible resistance members may be inputted. The read module may receive a resistance value obtained by adding together the resistance values of the plurality of flexible resistance members, and may divide the input resistance value (i.e., the combined resistance value) by the number of digits, So that the angle of the multiple joints can be calculated. In this case, the initial resistance value of each of the flexible resistance members and the resistance variation amount according to the length change may have a range that does not overlap with each other, and the resistance value of each of the flexible resistance members may be divided Can be read.
상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정(S300)은, 상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 구분하는 과정(S310); 및 상기 자릿수별로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 산출하는 과정(S320)을 포함할 수 있다.The step S300 of calculating the angles of the multiple joints may include: S310 dividing the input resistance value by digits; And calculating the joint angles of the multiple joints according to the number of digits (S320).
상기 독출모듈이 상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 구분할 수 있다(S310). 예를 들어, 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값에서 맨 앞 두 자리는 제1 가요성 저항부재의 저항값(또는 상기 제1 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있고, 그 뒤 두 자리는 제2 가요성 저항부재의 저항값(또는 상기 제2 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있으며, 그 다음 두 자리는 제3 가요성 저항부재의 저항값(또는 상기 제3 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있다. 이때, 상기 제1 가요성 저항부재는 초기 저항값이 100 ㏀일 수 있고, 제1 관절의 관절 각도가 1° 변화할 때에 100 ㏀씩 변화할 수 있으며, 상기 제2 가요성 저항부재는 초기 저항값이 1 ㏀일 수 있고, 제2 관절의 관절 각도가 1° 변화할 때에 1 ㏀씩 변화할 수 있다. 또한, 상기 제3 가요성 저항부재는 초기 저항값이 10 Ω일 수 있고, 제3 관절의 관절 각도가 1° 변화할 때에 10 Ω씩 변화할 수 있으며, 각 관절 각도의 범위는 약 0 ~ 90°일 수 있고, 각 관절 각도 변화의 분해능은 1°일 수 있다.The readout module may divide the input resistance value by the number of digits (S310). For example, in the resistance values of the plurality of flexible resistance members, the first two digits may be the resistance value of the first flexible resistance member (or a value obtained by adding 1 to the angle of the first joint) The position may be the resistance value of the second flexible resistance member (or a value obtained by adding one at the angle of the second joint), and the next two digits may be the resistance value of the third flexible resistance member A value obtained by adding 1 to the angle). At this time, the first flexible resistance member may have an initial resistance value of 100 k ?, and may change by 100 k? When the joint angle of the first joint changes by 1 degree, and the second flexible resistance member may have an initial resistance The value may be 1 k [Omega], and when the joint angle of the second joint changes by 1 [deg.], It may change by 1 k [Omega]. In addition, the third flexible resistance member may have an initial resistance value of 10 OMEGA, and may change by 10 OMEGA when the joint angle of the third joint changes by 1 DEG, and the range of each joint angle is about 0 to 90 °, and the resolution of each joint angle change can be 1 °.
상기 독출모듈이 상기 자릿수별로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 산출할 수 있다(S320). 상기 입력받은 저항값 중 각 자리(또는 자릿수)의 저항값은 상기 각 관절의 각도 변화에 따라 변화된 상기 가요성 저항부재 각각의 저항값이므로, 상기 가요성 저항부재의 저항값과 상기 관절 각도의 관계로 상기 각 관절의 각도를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 입력받은 저항값 중 각 자릿수별 값이 상기 다중 관절에서 각 관절의 각도(또는 상기 각 관절의 각도에서 1을 더한 값)일 수 있다. 상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 읽는 것만으로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 산출할 수도 있다.The read module may calculate the joint angles of the multiple joints according to the number of digits (S320). The resistance value of each digit (or number of digits) of the input resistance value is a resistance value of each of the flexible resistance members changed in accordance with the angle change of each joint, so that the relationship between the resistance value of the flexible resistance member and the joint angle The angles of the respective joints can be calculated. Here, the value of each digit of the input resistance value may be an angle of each joint in the multiple joints (or a value obtained by adding 1 to the angle of each joint). The joint angles of the multiple joints may be calculated only by reading the input resistance value in units of digits.
따라서, 손에 착용하는 장갑 등의 상기 각 관절에 해당하는 부분에 상기 초기 저항값 및 상기 길이 변화에 따른 저항 변화량이 상이한 상기 복수의 가요성 저항부재를 부착하고, 이를 직렬 연결함으로써, 상기 독출모듈을 하나만 사용할 수 있다.Therefore, by attaching the plurality of flexible resistance members having different initial resistance values and resistance variation amounts according to the length changes to portions corresponding to the respective joints, such as a glove to be worn by a hand, and connecting them in series, Can only be used.
표 1은 손을 폈을 때부터 쥐었을 때까지 10단계로 나누어 측정한 표이며, 각 값의 단위는 °이다.Table 1 is a table of ten steps divided from hand opening to gripping, and the unit of each value is °.
손을 폈을 때부터 쥐었을 때까지 사이 8단계
Between hand opening and grasping 8 steps
표1을 참조하면, 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정(S300)에서는 미리 설정된 룩업 테이블(Look-Up Table; LUT)에 상기 입력받은 저항값을 대조하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다. 손가락의 제1 관절이 약 60° 정도가 굽혀졌을 경우, 제2 관절과 제3 관절이 비정상적으로 움직이지 않는다는 가정 하에서 상기 제2 관절은 약 60 ~ 90° 사이에서 변화하며, 상기 제3 관절은 약 0 ~ 65° 사이에서 변화하게 되므로, 상기 제1 관절의 관절 변화에 따라 상기 제2 관절과 상기 제3 관절의 가동 각도 변화값이 제한되고, 상기 제1 관절과 상기 제2 관절의 관절 변화에 따라 상기 제3 관절의 가동 각도 변화값이 제한될 수 있다. 여기서, 상기 제1 관절, 상기 제2 관절 및 상기 제3 관절은 손가락의 각 관절을 지칭할 수 있고, 상기 제1 관절은 손등뼈인 중수골과 손가락뼈인 수지골의 기절골 사이일 수 있으며, 상기 제2 관절은 기절골과 중절골 사이일 수 있고, 상기 제3 관절은 중절골과 말절골 사이일 수 있다.Referring to Table 1, in step S300 of calculating the angle of the multiple joints, the angle of the multiple joints may be calculated by comparing the input resistance value with a preset look-up table (LUT) . When the first joint of the finger is bent by about 60 degrees, the second joint changes between about 60 and 90 degrees under the assumption that the second joint and the third joint do not move abnormally, and the third joint The change of the movable angle of the second joint and the third joint is limited according to the change of the joint of the first joint and the change of the joint angle of the first joint and the joint of the second joint is limited, The movement angle change value of the third joint may be limited. Here, the first joint, the second joint, and the third joint may refer to the respective joints of the finger, and the first joint may be between the stiff bone of the resin bone, which is the spine of the hand and the finger bone, The second joint may be between the stunning bone and the abutment bone, and the third joint may be between the abutment bone and the horse abutment.
이와 같이, 손가락 관절의 경우에는 손을 쥐었다 폈다 할 때에 상기 각 관절의 굽힘 정도가 상관 관계를 가지고 있으며, 상기 다중 관절의 경우에 상기 각 관절의 굽힘 정도가 상관 관계를 가질 수 있다. 이에 따라 상기 다중 관절의 각 관절 각도의 상관 관계를 파악하여 룩업 테이블(LUT)을 설정할(또는 만들) 수 있으며, 미리 설정된 룩업 테이블(LUT)에 상기 입력받은 저항값을 대조하여 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있다.As described above, in the case of the finger joint, there is a correlation between degrees of bending of the respective joints when grasping the hand, and in the case of the multiple joints, the degree of bending of the joints may have a correlation. (LUT) can be set (or created) by grasping the correlation of each joint angle of the multiple joints, and the input resistance value is checked against a preset lookup table (LUT) Can be calculated.
상기 복수의 가요성 저항부재를 직렬로 연결하는 경우, 상기 각 관절의 미세한 움직임에 따른 상기 가요성 저항부재 각각의 저항 변화가 서로 간섭되어 노이즈로 작용할 수 있다. 이러한 경우, 정확한 상기 다중 관절의 각도를 측정(또는 산출)할 수 없게 된다.When the plurality of flexible resistance members are connected in series, resistance changes of the flexible resistance members due to the fine movement of the respective joints may interfere with each other and act as noise. In this case, it is impossible to accurately measure (or calculate) the angle of the multiple joints.
상기 각 관절의 굽힘 정도가 상관 관계를 가지고 움직이는 각 단계별로 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 입력받아 상기 노이즈를 파악할 수 있으며, 각 단계별로 상기 노이즈가 포함된 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 룩업 테이블(LUT)로 작성하여 상기 입력받은 저항값을 룩업 테이블(LUT)에 대조함으로써 각 단계(또는 상기 다중 관절의 각 각도)에서 상기 다중 관절의 각도를 산출할 수 있고, 상기 노이즈를 제거한 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 출력할 수도 있다. 이에 따라 상기 노이즈에 영향없이 정확한 상기 다중 관절의 각도를 측정할 수 있다.Wherein the resistance values of the plurality of flexible resistance members are input to each of the plurality of flexible resistance members in a manner that the degrees of bending of the respective joints move in correlation with each other, The angle of the multiple joints can be calculated at each step (or at each angle of the multiple joints) by creating the resistance value of the multi-joints with a look-up table (LUT) and checking the input resistance value against a lookup table (LUT) And output the resistance values of the plurality of flexible resistance members from which noise has been removed. Accordingly, it is possible to accurately measure the angle of the multiple joints without affecting the noise.
한편, 상기 다중 관절을 단계별로 움직이도록 제한하여 각 단계에서의 상기 각 관절의 각도를 측정함으로써, 상기 다중 관절의 각도를 측정할 수도 있다.Meanwhile, the angle of the multiple joints may be measured by restricting the multiple joints to be moved in stages and measuring the angle of each joint in each step.
이처럼, 본 발명에서는 다중 관절의 각 관절 상에 배치되는 복수의 가요성 저항부재를 직렬로 연결하여 단일의 독출모듈로 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 읽어들임으로써, 단일의 독출모듈로 다중 관절의 각 관절 각도를 동시에 측정할 수 있다. 이에 따라 다중 관절 각도 측정장치의 크기 및 무게를 감소시킬 수 있고, 다중 관절 각도 측정장치의 전력 소모량 등을 감소시킬 수 있다. 또한, 신축성 섬유 상에 탄소나노튜브층을 형성하여 신축성 섬유의 변형에 따른 탄소나노튜브층의 저항 변화를 측정함으로써, 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지할 수 있고, 착용자의 신체 움직임에 따라 변화되는 신축성 섬유의 변형에 의한 저항 변화를 판독하여 다중 관절의 각도를 측정할 수 있다. 그리고 신축성 섬유 상에 자가조립단층을 형성한 후에 자가조립단층 상에 탄소나노튜브층을 형성함으로써, 신축성 섬유와 탄소나노튜브층의 결합력이 향상될 수 있고, 다중 관절 각도 측정장치의 민감도 및 내구성이 향상될 수 있다. 그리고 탄소나노튜브층 상에 연성의 보호층을 코팅하여 탄소나노튜브층의 박리를 방지할 수 있다. 한편, 진공흡착법으로 탄소나노튜브층을 형성하여 탄소나노튜브층이 신축성 섬유에 잘 흡착될 수 있을 뿐만 아니라 탄소나노튜브층의 형성을 위한 공정 시간을 단축할 수도 있다.As described above, in the present invention, a plurality of flexible resistance members disposed on each joint of the multiple joints are connected in series to read the resistance values of a plurality of flexible resistance members by a single readout module, Each joint angle of the joint can be measured simultaneously. Accordingly, the size and weight of the multi-joint angle measuring device can be reduced, and the power consumption and the like of the multi-joint angle measuring device can be reduced. Further, by measuring the resistance change of the carbon nanotube layer according to the deformation of the stretchable fibers by forming the carbon nanotube layer on the stretchable fibers, the change in the length of the flexible resistance member can be detected, The angle of the multiple joints can be measured by reading the resistance change due to the deformation of the stretchable fibers. By forming the carbon nanotube layer on the self-assembled monolayer after forming the self-assembled monolayer on the stretchable fiber, the binding force between the stretchable fiber and the carbon nanotube layer can be improved and the sensitivity and durability of the multi- Can be improved. A soft protective layer may be coated on the carbon nanotube layer to prevent peeling of the carbon nanotube layer. On the other hand, the carbon nanotube layer is formed by the vacuum adsorption method, so that the carbon nanotube layer can be adsorbed well on the stretchable fibers, and the process time for forming the carbon nanotube layer can be shortened.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments may be possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
10 : 다중 관절 11 : 제1 관절
12 : 제2 관절 13 : 제3 관절
100 : 다중 관절 각도 측정장치 110 : 가요성 저항부재
110a: 탄소나노튜브층 111 : 제1 가요성 저항부재
112 : 제2 가요성 저항부재 113 : 제3 가요성 저항부재
120 : 연결부재 130 : 독출모듈
141 : 신축성 섬유10: multiple joints 11: first joint
12: 2nd joint 13: 3rd joint
100: Multi-joint angle measuring device 110: Flexible resistance member
110a: carbon nanotube layer 111: first flexible resistance member
112: second flexible resistance member 113: third flexible resistance member
120: connecting member 130: reading module
141: stretchable fiber
Claims (13)
상기 복수의 가요성 저항부재를 직렬로 연결하는 복수의 연결부재;
상기 연결부재에 연결되는 독출모듈; 및
상기 각 관절 상에 제공되며, 그 표면에 상기 복수의 가요성 저항부재가 형성되는 신축성 섬유;를 포함하고,
상기 복수의 가요성 저항부재는 관절의 각도 변화에 따른 길이 변화에 의해 저항값이 변화되며,
상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하고,
상기 복수의 가요성 저항부재 각각은,
표면에 수산화기가 형성된 탄소나노튜브로 이루어지며, 상기 신축성 섬유 상에 형성되는 탄소나노튜브층; 및
작용기를 포함하며, 상기 신축성 섬유와 상기 탄소나노튜브층 사이에 개재되어 상기 작용기와 상기 수산화기의 이온 결합을 통해 상기 탄소나노튜브층을 상기 신축성 섬유 상에 흡착 고정시키는 자가조립단층을 포함하는 다중 관절 각도 측정장치.A plurality of flexible resistance members disposed on each joint of the multiple joints;
A plurality of connecting members for connecting the plurality of flexible resistance members in series;
A reading module connected to the connecting member; And
And elastic fibers provided on the respective joints, wherein the plurality of flexible resistance members are formed on a surface thereof,
Wherein the resistance values of the plurality of flexible resistance members are changed by a length change according to a change in angle of a joint,
Wherein the reading module reads the resistance value of the plurality of flexible resistance members to calculate an angle of the multiple joints,
Wherein each of the plurality of flexible resistance members comprises:
A carbon nanotube layer formed on the stretchable fiber, the carbon nanotube layer comprising a carbon nanotube having a hydroxyl group formed on its surface; And
And a self-assembled monolayer interposed between the stretchable fiber and the carbon nanotube layer to adsorb and fix the carbon nanotube layer on the stretchable fiber through ionic bonding of the functional group and the hydroxyl group, Angle measuring device.
상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 단일값으로 입력받는 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the readout module receives a resistance value of the plurality of flexible resistance members as a single value.
상기 복수의 가요성 저항부재 각각은 초기 저항값이 상이한 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of flexible resistance members has a different initial resistance value.
관절의 가동 각도 범위가 가장 넓은 관절에 배치된 상기 가요성 저항부재의 초기 저항값은 상기 복수의 가요성 저항부재 중에서 가장 큰 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the initial resistance value of the flexible resistance member disposed in the joint having the largest movable angle range of the joint is the largest among the plurality of flexible resistance members.
상기 독출모듈은 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 자릿수별로 구분하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the readout module calculates the angle of the multiple joints by dividing resistance values of the plurality of flexible resistance members by digits.
상기 복수의 가요성 저항부재 각각은 상기 탄소나노튜브층의 두께가 상이한 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of flexible resistance members has a different thickness of the carbon nanotube layer.
상기 가요성 저항부재 상에 코팅되는 연성의 보호층;을 더 포함하는 다중 관절 각도 측정장치.The method according to claim 1,
And a soft protective layer coated on the flexible resistance member.
상기 다중 관절의 각도 변화에 따른 상기 복수의 가요성 저항부재의 길이 변화를 감지하는 과정;
상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 한 번에 입력받는 과정; 및
입력받은 저항값을 판독하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정;을 포함하고,
상기 복수의 가요성 저항부재 각각은,
표면에 수산화기가 형성된 탄소나노튜브로 이루어지며, 상기 신축성 섬유 상에 형성되는 탄소나노튜브층; 및
작용기를 포함하며, 상기 신축성 섬유와 상기 탄소나노튜브층 사이에 개재되어 상기 작용기와 상기 수산화기의 이온 결합을 통해 상기 탄소나노튜브층을 상기 신축성 섬유 상에 흡착 고정시키는 자가조립단층을 포함하는 다중 관절 각도 측정방법.Providing a flexible fiber having a plurality of flexible resistance members on its surface on each joint of the multiple joints;
Sensing a change in length of the plurality of flexible resistance members according to an angle change of the multiple joints;
Receiving a resistance value of the plurality of flexible resistance members at one time; And
And calculating an angle of the multiple joint by reading the input resistance value,
Wherein each of the plurality of flexible resistance members comprises:
A carbon nanotube layer formed on the stretchable fiber, the carbon nanotube layer comprising a carbon nanotube having a hydroxyl group formed on its surface; And
And a self-assembled monolayer interposed between the stretchable fiber and the carbon nanotube layer to adsorb and fix the carbon nanotube layer on the stretchable fiber through ionic bonding of the functional group and the hydroxyl group, Angle measurement method.
상기 저항값을 입력받는 과정에서는 상기 복수의 가요성 저항부재의 저항값을 합한 저항값을 입력받는 다중 관절 각도 측정방법.The method of claim 10,
And a resistance value of resistance values of the plurality of flexible resistance members is input in the step of receiving the resistance value.
상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정은,
상기 입력받은 저항값을 자릿수별로 구분하는 과정; 및
상기 자릿수별로 상기 다중 관절의 각 관절 각도를 산출하는 과정을 포함하는 다중 관절 각도 측정방법.The method of claim 11,
Wherein the step of calculating the angle of the multi-
Dividing the input resistance value by the number of digits; And
And calculating each joint angle of the multiple joints by the number of digits.
상기 다중 관절의 각도를 산출하는 과정에서는 미리 설정된 룩업 테이블에 상기 입력받은 저항값을 대조하여 상기 다중 관절의 각도를 산출하는 다중 관절 각도 측정방법.The method according to claim 10 or 11,
Wherein the step of calculating the angle of the multiple joints calculates the angle of the multiple joints by comparing the input resistance value with a preset lookup table.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170057377A KR101896590B1 (en) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | Apparatus for measuring angle of multi-joint and method for measuring the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113910270A (en) * | 2021-10-25 | 2022-01-11 | 哈尔滨工业大学 | Soft joint bending angle sensor and rigid-flexible mixed hand feeling sensing and measuring method |
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2017
- 2017-05-08 KR KR1020170057377A patent/KR101896590B1/en active IP Right Grant
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