KR102052700B1 - Wearable device for bending change detection - Google Patents

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KR102052700B1
KR102052700B1 KR1020180035581A KR20180035581A KR102052700B1 KR 102052700 B1 KR102052700 B1 KR 102052700B1 KR 1020180035581 A KR1020180035581 A KR 1020180035581A KR 20180035581 A KR20180035581 A KR 20180035581A KR 102052700 B1 KR102052700 B1 KR 102052700B1
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Abstract

본 발명은 인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화를 감지하기 위한 웨어러블 장치 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있게 된다.
또한, 인체 굴곡 변화에 따른 동작 감지뿐만 아니라 기존 스트레인게이지를 부착하기 어려운 표면에 적용하여 길이 변형 및 힘의 측정이 가능한 장점이 있다.The present invention relates to a wearable device for detecting a change in bending of the surface of the human body generated when moving the human body.
The present invention has the following effects.
That is, by detecting the minute movement of the surface of the living body using a sensing film whose resistance value varies depending on the degree of bending, it is possible to determine the intention of the human motion caused by the movement of the muscle.
In addition, there is an advantage that can be applied to the surface difficult to attach the existing strain gauge, as well as motion detection according to the change in the human body bending, the measurement of the length deformation and force.

Description

굴곡변화 감지용 웨어러블 장치 {omitted} Wearable device for detecting bending change {omitted}

본 발명은 인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화를 감지하기 위한 웨어러블 장치 관한 것이다.The present invention relates to a wearable device for detecting a change in bending of the surface of the human body generated when moving the human body.

최근 ICT(Information & Communication Technology) 기술 개발에 관심이 집중되고 있는데, ICT의 핵심은 인간과 기계간의 인터페이스(HMI: Human Man Interfacing) 기술로서 대표적인 기술들로는 음성 인식 기술, 동작 인식 기술, 촉각 인식 기술 등이 있다.Recently, attention has been focused on the development of ICT (Information & Communication Technology) technology. The core of ICT is Human Man Interfacing (HMI) technology. The representative technologies are speech recognition technology, motion recognition technology, tactile recognition technology, etc. There is this.

현재 그 외에도 인체에서 발생하는 근전도(EMG), 뇌파(EEG)와 같은 생체 신호들을 활용하는 기술들에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.Currently, research on technologies that utilize biosignals such as electromyography (EMG) and brain waves (EEG) generated in the human body is being actively conducted.

생체 신호들을 활용하는 기술은 사람의 생각이나 동작 의도를 파악하여 스마트 기기들의 제어 신호로 사용 할 수 있기 때문에 다양한 분야에 활용되어 사람들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다.Technology that utilizes bio-signals can be used as a control signal of smart devices by grasping a person's thoughts or operation intentions, which can contribute to improving the quality of life of people.

그러나 여러 개의 동작들을 감지하기 위해서는 생체 표면에 다수개의 전극을 부착시켜야 하는 불편함이 있으며 신호에 내재된 잡음들로부터 유용한 정보를 추출해 내는 신호처리 기술들이 필요하다.However, in order to detect several motions, it is inconvenient to attach a plurality of electrodes to the surface of a living body, and signal processing techniques that extract useful information from noises inherent in a signal are required.

따라서 신체의 움직임 감지에 있어서 향상된 편의성과 활용성을 보여줄 수 있는 웨어러블 (Wearable) 기술이 개발된다면 그 가치가 클 것이다.Therefore, it will be of great value if a wearable technology is developed that can show improved convenience and utility in body motion detection.

등록특허 제10-1501661호 (2016.03.05.)Registered Patent No. 10-1501661 (2016.03.05.)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.The problem to be solved in the present invention is as follows.

즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별하고자 한다.In other words, by detecting the minute movement of the surface of the living body using a sensing film whose resistance value varies depending on the degree of bending, it is intended to determine the intention of the human motion caused by the movement of the muscle.

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,The present invention to solve the above problems,

휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름(100); 탄성있는 재질의 밴드(400); 센싱필름(100)의 양단에 결합되되, 센싱필름(100)이 밴드(400)와 평행하되 휘어진 상태로 밴드(400)의 일면에 결합되도록 형성된 결합모듈(200);을 포함하는 것을 특징으로 하고,Sensing film 100, the resistance value varies depending on the degree of bending; Elastic band material 400; It is coupled to both ends of the sensing film 100, the sensing film 100 is parallel to the band 400, but the coupling module 200 is formed to be coupled to one surface of the band 400 in a curved state; ,

상기 결합모듈(200)은 센싱필름(100)이 밴드(400)의 반대방향을 향해 휘어지도록 결합시키는 밴드결합부(240)를 포함하고, 상기 밴드결합부(240)는 밴드(400)에 고정결합되는 두 개의 고정체(244)를 포함하는 것을 특징으로 하며,The coupling module 200 includes a band coupling part 240 for coupling the sensing film 100 to bend toward the opposite direction of the band 400, and the band coupling part 240 is fixed to the band 400. It characterized in that it comprises two fixtures 244 are coupled,

상기 밴드결합부(240)는 센싱필름(100)의 양단과 각 고정체(244)를 연결하는 링크(241), 링크(241)를 고정체(244)에 회동가능하게 결합시키는 핀조인트(242), 링크(241)가 밴드(400)의 방향으로 회동하는 것을 제한하도록 고정체(244)에 형성된 스토퍼(243)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치를 제시한다.The band coupling part 240 includes a link 241 connecting both ends of the sensing film 100 and each fixture 244, and a pin joint 242 rotatably coupling the link 241 to the fixture 244. ), The wearable device using a sensor for detecting the intention of the human body, characterized in that it further comprises a stopper 243 formed on the fixed body 244 to limit the rotation of the link 241 in the direction of the band 400. present.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.The present invention has the following effects.

즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있게 된다.That is, by detecting the minute movement of the surface of the living body using a sensing film whose resistance value varies depending on the degree of bending, it is possible to determine the intention of the human motion caused by the movement of the muscle.

또한, 인체 굴곡 변화에 따른 동작 감지뿐만 아니라 기존 스트레인게이지를 부착하기 어려운 표면에 적용하여 길이 변형 및 힘의 측정이 가능한 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can be applied to the surface difficult to attach the existing strain gauge, as well as motion detection according to the change in the human body bending, the measurement of the length deformation and force.

도 1은 본 발명의 센싱필름의 저항값이 변화되는 과정을 도식화 한 도면.
도 2는 도 1의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 인체 동작의도 감지용 센서에서 회로부의 구성 및 인체에 센싱필름이 부착된 상태에서의 움직임을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 웨어러블 장치 구성을 도식화하여 나타낸 정면도(좌) 및 배면도(우).
도 5는 도 4에 대한 측면도.
도 6은 도 4의 구성을 입체적으로 나타낸 도면.
도 7은 고분자필름에 도전층이 형성될 때 그 경계(a)와 표면(b,c), 단면(d)을 전자현미경으로 촬영한 사진.
도 8은 센싱필름의 도전층이 압축되도록 굽혀졌다 펴지는 과정과 이 때의 저항변화를 나타낸 도면.
도 9는 센싱필름의 도전층이 인장되도록 굽혀졌다 펴지는 과정과 이 때의 저항 변화를 나타낸 도면.
도 10은 도 8 및 9 의 A 상태(a), 도 8의 C 상태(b), 도 9의 C 상태(c)에 대한 도전층 표면 사진.
도 11은 밴드결합부의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 12는 밴드의 수축과 팽창에 따른 센싱필름의 굴곡 변화와 그에 따른 도전층의 표면 저항의 변화를 나타낸 도면.
도 13은 도전층의 표면 저항 변화에 따른 전압 신호의 변동을 측정한 결과를 나타낸 사진.
도 14는 밴드결합부에 센싱필름의 양단이 고정결합된 경우(a)와 밴드결합부에 링크와 핀조인트가 형성된 경우(b)에 대한 센싱필름의 굴곡 과정을 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a process of changing the resistance value of the sensing film of the present invention.
2 is a view for explaining the principle of FIG.
Figure 3 is a view showing the configuration of the circuit portion in the sensor for detecting the human body operation intention of the present invention and the movement in the state where the sensing film is attached to the human body.
4 is a front view (left) and a rear view (right) showing the wearable device configuration of the present invention.
5 is a side view of FIG. 4.
6 is a diagram three-dimensionally showing the configuration of FIG.
Figure 7 is a photograph taken of the boundary (a), the surface (b, c), the cross-section (d) when the conductive layer is formed on the polymer film with an electron microscope.
8 is a view showing a process of bending and unfolding the conductive layer of the sensing film to compress and resistance change at this time.
9 is a view showing a process of bending and spreading the conductive layer of the sensing film to be stretched and a resistance change at this time.
Fig. 10 is a photograph of the surface of the conductive layer for state A (a) of Figs. 8 and 9, state C of Fig. 8 (b) and state C of Fig. 9.
11 is a view showing a detailed configuration of the band coupling portion.
12 is a view showing a change in bending of the sensing film according to the shrinkage and expansion of the band and the surface resistance of the conductive layer accordingly.
FIG. 13 is a photograph showing a result of measuring a change in a voltage signal according to a change in surface resistance of a conductive layer. FIG.
14 is a view showing a bending process of the sensing film for the case where both ends of the sensing film is fixedly coupled to the band coupling portion (a) and the link and the pin joint is formed (b).

이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention should be grasped by the claims. In addition, description of the well-known art which obscures the summary of this invention is abbreviate | omitted.

본 발명은 굴곡변화 감지용 웨어러블 장치에 관한 것으로서, 인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화로 인해 고분자 표면의 전압이 변하면 이를 감지하여 인체 동작의도를 판별하는데 이용하기 위한 것이다.The present invention relates to a wearable device for detecting a bend change, and to detect when a voltage on a polymer surface changes due to a bend change of a human body surface generated when the human body is to be moved.

본 발명의 굴곡변화 감지용 웨어러블 장치는 크게 센싱필름(100), 회로부(300), 결합모듈(200) 및 밴드(400)로 구성된다.The wearable device for detecting a bending change of the present invention is largely composed of a sensing film 100, a circuit unit 300, a coupling module 200, and a band 400.

센싱필름(100)은 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 것으로서 인체 표면의 굴곡변화가 있을 때 센싱필름(100)이 휘어져 센싱필름(100) 자체의 저항값(구체적으로는 후술하는 도전층(130)의 저항값)이 변하는 것이다. 따라서 센싱필름(100)에 일정 전류를 흘려주면 저항값 변화에 따라 양단에 걸리는 전압도 바뀌므로 이를 이용하여 인체 표면의 굴곡 변화를 감지하는 것이며, 도 1과 같이 고분자필름(110)과 도전층(130)으로 구성된다.The sensing film 100 has a resistance value that varies according to the degree of bending, and when the bending surface of the human body changes, the sensing film 100 is bent, so that the resistance value of the sensing film 100 itself (specifically, the conductive layer 130 to be described later). Resistance value) is changed. Therefore, if a certain current is applied to the sensing film 100, the voltage applied to both ends is also changed according to the change in resistance value, thereby detecting the bending change of the surface of the human body using the polymer film 110 and the conductive layer ( 130).

고분자필름(110)은 유연성 있는 Nafion 필름, PET 필름 등 조금이라도 점착성을 가지거나 마찰성을 가지는 것이라면 다양하게 사용할 수 있다.The polymer film 110 may be used in various ways as long as it has a tacky or frictional property such as a flexible Nafion film or a PET film.

도전층(130)은 고분자필름(110)의 일면에 전도성 파우더 물질을 도포하고 연마 가공(표면이 매끈하게 고루 도포되도록 문지름)을 통하여 형성시킨 층이다.The conductive layer 130 is a layer formed by coating a conductive powder material on one surface of the polymer film 110 and performing a polishing process (rubbing so that the surface is evenly applied).

도포되는 전도성 파우더 물질은 그래핀 파우더, CNT파우더, 흑연파우더 등의 탄소계열 파우더가 바람직하다. 혹은 탄소계열 파우더, 금속 파우더, 전도성 고분자와 같은 전도성 파우더 물질과 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 표면에 바른 후 건조시킴으로써 도전층(130)을 형성시킬 수도 있다.The conductive powder material to be applied is preferably carbon-based powder such as graphene powder, CNT powder, graphite powder, and the like. Alternatively, the conductive layer 130 may be formed by applying a conductive paint mixed with a conductive powder material such as carbon-based powder, metal powder, and conductive polymer and an adhesive filler to the surface, and then drying the conductive paint.

탄소계열 파우더를 사용할 경우 고분자필름(110)에 단순히 직접 문지르기만 해도 얇은 도전층을 만들 수 있다. In the case of using a carbon-based powder, it is possible to make a thin conductive layer by simply rubbing directly on the polymer film 110.

도 7은 폴리머필름에 그래핀 파우더를 문질러 센싱필름(100)을 제조한 것을 전자현미경으로 촬영한 것이다. 이 때 폴리머필름은 고분자필름(110)에, 그래핀 파우더가 그래핀 도전층(130)을 이루는 전도성 파우더 물질에 해당된다. 즉, 그래핀 파우더를 폴리머필름에 단순히 문지르기만 해도 도 7에서 확인되는 바와 같은 그래핀 도전층이 형성되는 것이다.FIG. 7 is an electron microscope photograph of manufacturing a sensing film 100 by rubbing graphene powder on a polymer film. In this case, the polymer film corresponds to the polymer film 110, and the graphene powder corresponds to the conductive powder material forming the graphene conductive layer 130. In other words, simply rubbing the graphene powder on the polymer film is to form a graphene conductive layer as shown in FIG.

한편, 금속 파우더, 전도성 고분자와 같은 전도성 파우더 물질을 사용할 경우 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 표면에 바른 후 건조과정을 통하여 도전층을 형성시킬 수도 있다.Meanwhile, in the case of using a conductive powder material such as a metal powder or a conductive polymer, a conductive layer may be formed through a drying process after applying a conductive paint mixed with an adhesive filler to the surface.

접착성 필러는 전도층을 형성시키고자하는 고분자의 액상형을 사용한다. 휘발성있는 알코올과 같은 용매에 섞여있는 액상 타입 고분자를 전도성 파우더와 함께 섞어서 필름위에 도포한 후에 건조과정을 통하여 전도층을 형성시킬 수 있다.The adhesive filler uses a liquid phase of a polymer to form a conductive layer. A liquid type polymer mixed in a solvent such as a volatile alcohol may be mixed with a conductive powder and coated on a film, followed by drying to form a conductive layer.

도 1은 고분자필름(110)에 도전층(130)이 형성된 센싱필름(100)의 굴곡에 따른 저항 변화를 나타낸 것이다.1 illustrates a change in resistance due to bending of the sensing film 100 having the conductive layer 130 formed on the polymer film 110.

A → B → C 와 같이 굽어졌다 펴지는 과정을 거치면서 도전층(130)의 저항은 도 1 하단에 도시된 그래프와 같이 변하게 된다.Through the process of bending and unfolding as A → B → C, the resistance of the conductive layer 130 is changed as shown in the graph shown at the bottom of FIG.

왜냐하면 도전층의 저항은 아래와 같은 식으로 표현되는데( R: 도전층의 저항, ρ:고유저항, L:길이, A:단면적 ),Because the resistance of the conductive layer is expressed as follows (R: resistance of conductive layer, ρ: intrinsic resistance, L: length, A: cross-sectional area),

R=ρ*L/A R = ρ * L / A

도 2를 참고하면 필름이 굽혀지거나 변형될 경우 고분자 필름위에 생성된 도전층이 팽창하게 되고 따라서 L의 증가로 전기적 저항이 커지게 되는 것이다.Referring to FIG. 2, when the film is bent or deformed, the conductive layer formed on the polymer film expands, thereby increasing the electrical resistance due to the increase of L.

따라서 도 3과 같이 인체(10)에 부착된 센싱필름(100)이 근육의 움직임에 따라 F1 또는 F2 방향으로 휘어질 때 센싱필름(100)에 걸리는 전압(Vout)을 측정함으로써 근육의 미세한 움직임을 감지할 수 있게 된다.Therefore, as shown in FIG. 3, when the sensing film 100 attached to the human body 10 is bent in the F1 or F2 direction according to the movement of the muscle, the minute movement of the muscle is measured by measuring the voltage Vout applied to the sensing film 100. It can be detected.

회로부(300)는 센싱필름(100)의 저항값 변화를 전기적 신호로 변환하여 증폭 및 정제(필터링)시키는 역할을 하는 것으로서 PCB와 같은 회로기판으로 구성된다. 바람직하게는 도 3(a)와 도 6에 도시된 바와 같이 전압분배회로로 구성하여 외부저항(Rx)과 센싱필름(100)이 직렬로 연결되고 센싱필름(100)의 일단은 접지시켜 전원을 인가할 때 센싱필름(100)에 걸리는 출력전압(Vout)을 추출하여 신호필터(LPF/HPF 등)에 의한 정제 및 증폭(Amp)회로에 의한 증폭을 통해 분석가능한 신호로 가공한다. 다수의 센싱필름(100)을 구성할 때는 각 회로를 병렬연결한다.The circuit unit 300 converts a change in resistance value of the sensing film 100 into an electrical signal to amplify and purify the filter, and is configured of a circuit board such as a PCB. Preferably, as shown in FIGS. 3A and 6, a voltage distribution circuit is used to connect an external resistor Rx and the sensing film 100 in series, and grounds one end of the sensing film 100 to supply power. When applied, the output voltage Vout applied to the sensing film 100 is extracted and processed into a signal that can be analyzed by purification by a signal filter (LPF / HPF, etc.) and amplification by an amplification circuit. When configuring a plurality of sensing film 100, each circuit is connected in parallel.

한편, 회로부(300)는 도 3(b)와 같이 브릿지회로로 구성할 수도 있다. 이 경우 오프셋 없는 출력전압(Vout)을 얻을 수 있는 장점이 있으므로, 신호처리과정에서 필터에 의한 오프셋 제거 과정을 생략할 수 있다. Meanwhile, the circuit unit 300 may be configured as a bridge circuit as shown in FIG. 3 (b). In this case, since the offset-free output voltage Vout is obtained, the offset elimination process by the filter may be omitted in the signal processing.

센서의 감도는 전압분배회로(도 3(a))나 브릿지회로(도 3(b)) 모두 센싱필름(100)의 저항값과 외부저항(Rx)의 저항값이 동일할 때 가장 민감하므로, 인체의 표면의 형상에 따라 근육의 움직임을 감지할 수 있는 최적의 폭과 길이로 선정될 때의 센싱필름(100)의 저항값에 외부저항(Rx)의 값이 대응되도록 설계함이 바람직하다.The sensitivity of the sensor is the most sensitive when the voltage distribution circuit (Fig. 3 (a)) or the bridge circuit (Fig. 3 (b)) is the same when the resistance value of the sensing film 100 and the resistance value of the external resistance (Rx) is the same, According to the shape of the surface of the human body it is preferable to design so that the value of the external resistance (Rx) corresponds to the resistance value of the sensing film 100 when the optimal width and length is selected to detect the movement of the muscle.

결합모듈(200)은 소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부를 회로부(300) 또는 밴드(400)와 결합시키는 역할을 하는데, 구체적으로는 두 개의 회로부가 구비되어 센싱필름(100)의 양단부가 모두 회로부에 결합될 때에는 두 회로부에 각각 결합모듈(200)이 형성될 것이고, 하나의 회로부가 구비될 경우 결합모듈(200)은 회로부와 밴드(400)의 단부에 형성되며 이 때 밴드(400)에 결합되는 센싱필름(100)의 단부는 접지된다. The coupling module 200 serves to couple the ends of the plurality of sensing films 100 listed at predetermined intervals with the circuit unit 300 or the band 400. Specifically, two circuit units are provided to sense the film 100. When both ends of the coupling is coupled to the circuit portion, the coupling module 200 will be formed in each of the two circuit portion, when one circuit portion is provided, the coupling module 200 is formed at the end of the circuit portion and the band 400, An end of the sensing film 100 coupled to the band 400 is grounded.

각 센싱필름(100)이 변형될 때 간섭을 최소화하기 위하여 센싱필름 간에 소정의 간격을 두는 것이며, N개의 센싱필름으로 구성할 경우 인체의 움직임에 대응한 출력신호 N개의 조합에 의해서 인체(10)의 다양한 움직임 의도를 판별할 수 있게 된다. 즉, 센싱필름의 개수 N이 증가할수록 판별 동작의 개수를 증가시킬 수 있다.In order to minimize interference when each sensing film 100 is deformed, predetermined intervals are provided between the sensing films. When the sensing films are configured as N sensing films, the human body 10 is formed by a combination of N output signals corresponding to the movement of the human body. It is possible to determine the various movement intention of the. That is, as the number N of sensing films increases, the number of discriminating operations may increase.

상기 결합모듈(200)은 도 4 및 도 5와 같이 커넥터(210), 금속박막(230) 및 연결필름(220)으로 구성된다.The coupling module 200 is composed of a connector 210, a metal thin film 230 and a connection film 220 as shown in Figs.

한편, 결합모듈(200)이 도 11과 같이 센싱필름(100)의 양단에 결합되되, 센싱필름(100)이 밴드(400)와 평행하되 휘어진 상태로 밴드(400)의 일면에 결합되도록 형성될 수도 있는데 이 경우 결합모듈(200)은 밴드결합부(240)를 더 포함하게 된다.On the other hand, the coupling module 200 is coupled to both ends of the sensing film 100 as shown in Figure 11, the sensing film 100 is to be formed to be coupled to one surface of the band 400 in parallel with the band 400 but bent. In this case, the coupling module 200 further includes a band coupling part 240.

커넥터(210)는 다수의 센싱필름(100)의 단부가 삽입되는 것으로서 FFC 커넥터를 예로 들 수 있으며, 센싱필름(100)이 삽입되어 회로부(300) 또는 접지와 연결되도록 한다.The connector 210 may be an example of an FFC connector into which the ends of the plurality of sensing films 100 are inserted, and the sensing film 100 is inserted to be connected to the circuit unit 300 or the ground.

금속박막(230)은 각 센싱필름(100)의 양단부에서 도전층(130)이 형성된 면에 부착되는 것으로서 커넥터(210)에 연결되는 전극 역할을 하며 알루미늄 테이프 등을 사용할 수 있다.The metal thin film 230 is attached to a surface on which the conductive layer 130 is formed at both ends of each sensing film 100, and serves as an electrode connected to the connector 210, and may use aluminum tape.

연결필름(220)은 다수의 센싱필름(100)의 단부를 연결하기 위해 도전층(130)이 형성된 반대면에 부착되는 필름으로, 비전도성 파우더 물질의 필름을 사용하며 소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부에서 나열방향으로 이어지는 필름이 센싱필름(100)을 연결함과 동시에 커넥터(210)에 일체로 삽입이 용이하도록 지지하는 역할을 한다. 따라서 연결필름(220)의 폭이 커넥터(210)의 삽입부 폭과 같거나 다소 작게 형성됨이 바람직하다.The connection film 220 is a film attached to the opposite surface on which the conductive layer 130 is formed to connect the ends of the plurality of sensing films 100. The connection film 220 uses a film of non-conductive powder material and is arranged at a predetermined interval. At the end of the sensing film 100, the film extending in the direction of the line serves to support the sensor film 100 to be easily inserted into the connector 210 at the same time. Therefore, the width of the connection film 220 is preferably formed to be the same or somewhat smaller than the width of the insertion portion of the connector 210.

밴드결합부(240)는 센싱필름(100)이 밴드(400)의 반대방향을 향해 휘어지도록 결합시키는 역할을 하며, 도 11과 같이 링크(241), 핀조인트(242), 스토퍼(243), 고정체(244)로 구성된다.The band coupling part 240 serves to couple the sensing film 100 to bend toward the opposite direction of the band 400. As shown in FIG. 11, the link 241, the pin joint 242, the stopper 243, It consists of the fixture 244.

두 개의 고정체(244)는 밴드(400)에 고정결합되고, 링크(241)가 센싱필름(100)의 양단과 각 고정체(244)를 연결하게 된다.The two fixtures 244 are fixedly coupled to the band 400, and the link 241 connects both ends of the sensing film 100 and each fixture 244.

핀조인트(242)는 링크(241)를 고정체(244)에 회동가능하게 결합시키도록 형성된다. 이는 도 12와 같이 밴드(400)가 수축 또는 팽창함에 따라 두 고정체(244)의 간격이 줄어들거나 늘어날 때 센싱필름(100)도 휘어지거나 펴지게 되는데, 이 때 링크(241)가 핀조인트(242)에 의해 회동함으로써 센싱필름(100)이 휘어지거나 펴질 때 센싱필름(100)의 양단을 자유롭게 회전할 수 있게 하기 위함이다.The pin joint 242 is formed to pivotally couple the link 241 to the fixture 244. As the band 400 is contracted or expanded as shown in FIG. 12, the sensing film 100 is also bent or unfolded when the distance between the two fixtures 244 is reduced or increased, and the link 241 is a pin joint ( The rotation of the sensing film 100 allows the both ends of the sensing film 100 to freely rotate when the sensing film 100 is bent or extended.

핀조인트(242)가 없이 센싱필름(100)이 고정체(244)에 고정결합된 상태에서는 도 14(a)와 같이 센싱필름(100)의 중앙부가 집중적으로 휘게 되어 도전층(130)의 균열이 쉽게 발생할 수 있다. 그러나 핀조인트(242)와 링크(241)가 도 14(b)와 같이 결합되면 고정체(244)의 사이 간격이 좁아지더라도(밴드(400)가 수축하더라도) 링크(241)의 회동에 의해 센싱필름(100)이 완만하게 휘게 되므로 센싱필름(100)의 중앙부 곡률을 최소화할 수 있고, 이로써 도전층(130)의 균열을 최소화할 수 있게 된다. 또한 링크(241)가 회동함으로써 센싱필름(100)의 양단이 센싱필름(100)의 휨에 따라 이동가능하게 되어 센싱필름(100)의 양단에 가해질 수 있는 압력 내지 충격이 가해지는 것을 방지할 수도 있다.In the state where the sensing film 100 is fixedly coupled to the fixture 244 without the pin joint 242, the central portion of the sensing film 100 is intensively bent as shown in FIG. This can easily happen. However, when the pin joint 242 and the link 241 are coupled as shown in FIG. 14 (b), even if the distance between the fixing body 244 is narrowed (even if the band 400 contracts), the link 241 is rotated. Since the sensing film 100 is gently bent, the curvature of the center portion of the sensing film 100 can be minimized, thereby minimizing the crack of the conductive layer 130. In addition, since the link 241 is rotated, both ends of the sensing film 100 may be moved according to the bending of the sensing film 100, thereby preventing the pressure or impact that may be applied to both ends of the sensing film 100. have.

스토퍼(243)는 링크(241)가 밴드(400)의 방향으로 회동하는 것을 제한하도록 고정체(244)에 형성된 것으로서, 이는 도전층(130)의 균열에 의한 저항 변화를 방지하기 위함이다. 센싱필름(100)이 도 8과 같이 도전층(130)이 형성된 면이 안쪽으로 배치되도록 하여 고분자필름(110)의 방향으로 휘게 되면 센싱필름(100)의 중앙부 곡률로 인해 해당 부분의 도전층(130)이 압축력을 받으면서 구성입자가 뭉치게 된다. 따라서 센싱필름(100)이 다시 펴질 때에는 뭉친 입자 사이에 틈이 생기면서 더 벌어지게 되어, A → B → C 과정을 거치면서 도전층의 표면저항(Rs)이 큰폭으로 변하게 된다. 즉, 펴진 이후(C) 도전층의 표면저항(RS)이 굽혀지기 전(A) 표면저항보다 큰폭으로 증가하게 되는 것이다.The stopper 243 is formed in the fixture 244 to limit the rotation of the link 241 in the direction of the band 400, and is to prevent a change in resistance due to cracking of the conductive layer 130. When the sensing film 100 is bent in the direction of the polymer film 110 so that the surface on which the conductive layer 130 is formed as shown in FIG. 8 is curved in the direction of the center portion of the sensing film 100, 130) This compressive force causes the constituent particles to aggregate. Therefore, when the sensing film 100 is unfolded again, a gap is formed between the agglomerated particles, so that the gap is increased, and the surface resistance (Rs) of the conductive layer is largely changed during the process of A → B → C. That is, the surface resistance (R S ) of the conductive layer after being unrolled (C) is significantly increased than the surface resistance (A) before bending.

그러나 센싱필름(100)을 도 9와 같이 도전층(130)이 형성된 면이 바깥쪽으로 배치되도록 하여 도전층(130)의 방향으로 휘게 되면 센싱필름(100)의 중앙부 도전층(130)은 인장력을 받으면서 균열이 발생하기는 하나 다시 센싱필름(100)이 펴졌을 때에는 균열된 부분이 닫힘으로써, 펴진 이후(C) 도전층의 표면저항(RS)이 굽혀지기 전(A) 표면저항보다 소폭 증가하게 된다. 또한 반복적인 굽힘에도 새로운 균열이 발생하기 보다는 기존에 발생한 균열이 유지된다.However, when the sensing film 100 is bent in the direction of the conductive layer 130 such that the surface on which the conductive layer 130 is formed is disposed outward as shown in FIG. 9, the central conductive layer 130 of the sensing film 100 may have a tensile force. When the sensing film 100 is unfolded, the crack is generated, but the crack is closed when the sensing film 100 is unfolded, thereby slightly increasing the surface resistance (R S ) of the conductive layer after unfolding (A) before the bend (A). Done. In addition, existing cracks are retained during repeated bending rather than new cracks.

도 10(a)는 센싱필름(100)이 굽혀지기 전인 A 상태의 도전층(130) 표면 사진이고, 도 10(b)는 도 8의 C 상태, 도 10(c)는 도 9의 C 상태에 대한 도전층(130) 표면 사진을 나타낸 것으로서, 이를 보더라도 도전층(130)이 바깥쪽에 형성된 상태에서 센싱필름(100)이 바깥으로 휘어졌을 때, 복원 후 도전층(180)의 표면 변화가 적음을 확인할 수 있다.10 (a) is a photograph of the surface of the conductive layer 130 in the A state before the sensing film 100 is bent, FIG. 10 (b) is a C state of FIG. 8, and FIG. 10 (c) is a C state of FIG. 9. As shown in the photograph of the surface of the conductive layer 130, the surface change of the conductive layer 180 is less after restoration when the sensing film 100 is bent to the outside while the conductive layer 130 is formed on the outside. can confirm.

따라서 스토퍼(243)가 센싱필름(100)과 링크(241)가 결합될 때 도전층(130)의 반대측, 즉 고분자필름(110)과 맞닿는 영역에 형성되어 링크(241)가 도전층(130)의 방향으로만 휘어지도록(도전층(130)이 바깥쪽으로 배치된 채 센싱필름(100)이 휘어지도록) 링크(241)의 회전방향을 제한하는 역할을 하는 것이다.Accordingly, when the stopper 243 is coupled to the sensing film 100 and the link 241, the stopper 243 is formed on the opposite side of the conductive layer 130, that is, in an area in which the linker 241 is in contact with the polymer film 110. It serves to limit the rotational direction of the link 241 to be bent only in the direction (to bend the sensing film 100 while the conductive layer 130 is disposed outward).

밴드(400)는 회로부(300)와 결합모듈(200)의 사이 또는 두 개의 회로부(300) 사이를 연결하는 역할을 하며 탄성있는 재질로서 센싱필름(100)이 인체에 밀착되도록 한다. 이로 인해 본 발명의 웨어러블 장치는 팔찌와 같은 형상을 하게 되고, 팔에 장착하면 팔 근육의 미세한 움직임을 감지할 수 있게 된다.The band 400 serves to connect the circuit unit 300 and the coupling module 200 or between the two circuit units 300, and the sensing film 100 is in close contact with the human body as an elastic material. As a result, the wearable device of the present invention has a shape such as a bracelet, and when mounted on the arm, the wearable device can detect the minute movement of the arm muscle.

즉, 도 6과 같이 구성할 때, 인체가 움직일 시에 발생하는 내부 근육의 움직임에 따른 인체 표면의 굴곡변화에 의해서 해당 근육군 위의 피부 표면과 접하고 있는 센싱필름(100)의 굽힘 또는 변형이 발생하고 이로 인한 고분자 필름 표면에 도전층의 저항의 변화로 출력전압(Vout)이 변동하게 된다. 이러한 출력전압 변동을 측정하여 각 근육군의 움직임 및 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있다. That is, when the configuration as shown in Figure 6, the bending or deformation of the sensing film 100 in contact with the skin surface on the muscle group by the bending change of the human body surface due to the movement of the internal muscles generated when the human body moves And the output voltage Vout fluctuates due to a change in the resistance of the conductive layer on the surface of the polymer film. The output voltage variation can be measured to determine the intention of the human body movement caused by the movement of each muscle group and the movement of the muscle.

한편, 결합모듈(200)이 밴드결합부(240)로 구성될 경우 도 11 내지 14와 같이 센싱필름(100)의 아래에 밴드(400)가 연결되어 밴드(400)의 수축 또는 신장을 센싱필름(100)의 곡률 변화에 따른 도전층(130)의 표면 저항 변화로 감지하도록 구성할 수도 있다.On the other hand, when the coupling module 200 is composed of a band coupling portion 240, the band 400 is connected to the bottom of the sensing film 100 as shown in Figure 11 to 14 to sense the contraction or extension of the band 400 It may be configured to detect the change in the surface resistance of the conductive layer 130 according to the change in curvature of (100).

도 13은 도전층(130)의 저항 변화에 따른 전압 신호의 변동 특정을 측정하여 나타낸 것으로서, 밴드(400)의 수축과 팽창을 반복함으로써 센싱필름(100)의 굽힘이 반복됨에 의해 전압신호도 반복적으로 변동되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 13 is a graph illustrating measurement of variation of a voltage signal according to a change in resistance of the conductive layer 130. The voltage signal is also repeated by repeatedly bending the sensing film 100 by repeating contraction and expansion of the band 400. It can be seen that the fluctuations.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes within the scope not departing from the technical idea of the present invention are common in the art. It will be apparent to those who have knowledge.

100 : 센싱필름
110 : 고분자필름
120 : 도전층
200 : 결합모듈
210 : 커넥터
220 : 연결필름
230 : 금속박막
240 : 밴드결합부
241 : 링크
242 : 핀조인트
243 : 스토퍼
244 : 고정체
300 : 회로부
400 : 밴드
10 : 인체100: sensing film
110: polymer film
120: conductive layer
200: coupling module
210: connector
220: connecting film
230: metal thin film
240: band coupling portion
241: link
242: pin joint
243: stopper
244: fixed body
300: circuit part
400: band
10: human body

Claims (3)

휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름(100);
탄성있는 재질의 밴드(400);
센싱필름(100)의 양단에 결합되되, 센싱필름(100)이 밴드(400)와 평행하되 휘어진 상태로 밴드(400)의 일면에 결합되도록 형성된 결합모듈(200);을 포함하고,

상기 결합모듈(200)은
센싱필름(100)이 밴드(400)의 반대방향을 향해 휘어지도록 결합시키는 밴드결합부(240)를 포함하고,

상기 밴드결합부(240)는
밴드(400)에 고정결합되는 두 개의 고정체(244)를 포함하는 것을 특징으로 하는
굴곡변화 감지용 웨어러블 장치.
Sensing film 100, the resistance value varies depending on the degree of bending;
Elastic band 400;
It is coupled to both ends of the sensing film 100, the sensing film 100 is parallel to the band 400, but the coupling module 200 is formed to be coupled to one surface of the band 400 in a curved state;

The coupling module 200 is
Sensing film 100 includes a band coupling portion 240 for coupling to bend in the opposite direction of the band 400,

The band coupling part 240 is
Characterized in that it comprises two fixtures 244 fixedly coupled to the band 400
Wearable device for bending change detection.
제1항에 있어서,
상기 밴드결합부(240)는
센싱필름(100)의 양단과 각 고정체(244)를 연결하는 링크(241),
링크(241)를 고정체(244)에 회동가능하게 결합시키는 핀조인트(242),
링크(241)가 밴드(400)의 방향으로 회동하는 것을 제한하도록 고정체(244)에 형성된 스토퍼(243)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
굴곡변화 감지용 웨어러블 장치.



The method of claim 1,
The band coupling part 240 is
Links 241 connecting both ends of the sensing film 100 and each fixture 244,
A pin joint 242 rotatably coupling the link 241 to the fixture 244,
Characterized in that it further comprises a stopper 243 formed in the fixture 244 to restrict the link 241 from rotating in the direction of the band 400.
Wearable device for bending change detection.



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