KR101001295B1 - 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 센서를 이용하여 일상행위 중 식사 행위를 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 식사 행위 장치에서, 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서로부터 감지된 센서 데이터들을 수집하고, 수집된 센서 데이터들을 필터링하고, 필터링된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하고, 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하여 식사 행위 여부에 따른 식사 행위 정보를 전송하는 스마트 식사매트와 무선 통신하는 정보 처리 장치로 전송함을 특징으로 하며, 이로써, 보다 정확한 식사 행위를 감지할 수 있으므로 향후 노인 복지 시설이나, 독거 노인 가정에 설치될 보살핌 서비스에 추가하여 사람의 식사 생활 패턴을 효율적으로 감지할 수 있다.
스마트 식사 매트, 식사 행위 감지 장치, 압력 센서, 정보 처리 장치, 일상 행위 데이터베이스, 센서 데이터, 압력 변화량.

Description

압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법 및 장치{Method and Apparatus for sensing meal activity using pressure sensor}
본 발명은 사람의 일상행위(Activity of Daily Life) 중에서 식사행위를 감지하기 위한 것으로서, 특히 압력 센서를 이용하여 식사 행위를 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2006-S-007-03, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈/시스템].
고령화가 급격히 진행되면서 노인 인구에 대한 보살핌의 필요성이 증대됨에 따라 보살핌을 위한 서비스에 대한 요구도 같이 높아지고 있다. 이러한 요구에 따라 최근에는 고령자의 일상행위를 추적하여 모니터링하고, 해당 데이터를 분석하여 원격으로 관리하는 보살핌 서비스에 대한 많은 기술들이 개발되고 있는 추세이다.
일반적으로 일상행위는 식사, 수면 등과 같은 생활함에 있어서 필수적인 것 들로 사전에 정의된 행위에 국한한 것으로서, 그 중 식사 행위는 중요도가 높은 것이므로 이에 대한 자동 감지가 반드시 필요하다.
실제 식사를 하는지를 감지하기 위해서는 인체에 당을 감지하는 센서를 이식하는 방법이 있을 수 있는데, 이는 식사 행위를 정확하게 파악할 수 있으나, 현실적인 기술적 사회적 장애로 인하여 그 실현이 용이하지 않다.
때문에 식사 행위에 대한 기술은 주로 식기류, 조리 기구 등의 접촉 여부를 이용하여 자동으로 인식하는 방법이 주를 이루고 있으나, 이는 정확도가 많이 떨어지므로 실제 식사 행위를 감지하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 실제 식사 여부(음식이 식도를 지났는지 여부)를 감지하는 것은 아니나 식사행위가 이루어졌는지를 가능한 정확하게 인식하기 위해 식사 매트에 압력 센서를 설치하고, 설치된 압력 센서의 압력 값의 변화량을 측정하여 식사 행위를 감지하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법은, 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서로부터 감지된 센서 데이터들을 수집하는 단계; 상기 수집된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하는 단계; 상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 단계; 및 식사 행위와 관련된 식사 행위 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 장치는, 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서에 의해 감지된 센서 데이터들을 수집하는 센서 데이터 수집부; 상기 수집된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하고, 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 제어부; 및 식사 행위와 관련된 식사 행위 정보를 상기 스마트 식사매트와 무선 통신을 하는 정보 처리 장치로 전송하는 데이터 송/수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서에 의해 감지된 센서 데이터를 이용하여 보다 정확한 식사 행위를 감지할 수 있으므로 향후 노인 복지 시설이나, 독거 노인 가정에 설치될 보살핌 서비스에 추가하여 사람의 식사 생활 패턴을 효율적으로 감지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에서는 일상행위 중 식사 행위를 감지하기 위해 압력 센서를 이용한다. 이러한 압력 센서는 각 센서에 전해지는 압력의 양을 측정하는 것으로 일상행위를 감지하는 모듈로 많이 이용되는데, 이는 사람과 오브젝트의 상호작용을 인식하는 용도로 주로 활용되고 있다.
본 발명의 실시예에서는 식사 행위를 인식하기 위해 식기류를 올려두는 식사 매트에 압력 센서를 설치하고, 식사 동작에 의해 발생하는 숟가락, 젓가락, 나이프, 포크 등의 도구가 가하는 압력 차이 값(변화량)(Δpt=pt-pt_1)을 측정한다. 여기서 압력 차이값을 사용하는 이유는 식사 매트에 가해지는 압력이 책과 같은 타 오브젝트에 의한 것이라면, 압력 차이값은 낮은 값을 가질 확률이 높아지는 점을 이용하고자 함이다.
그러면 이와 같은 압력 센서를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 식사 행위 감지를 위한 방법 및 장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 우선, 식사 행위 감지 시스템 및 식사 행위 감지 시스템에 포함된 식사 행위 감지 장치의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 식사 행위 감지 시스템은 크게 스마트 식사매트(10), 정보 처리 장치(20) 및 일상행위 데이터베이스(30)로 구분될 수 있다.
스마트 식사매트(10)는 다수의 압력 센서가 설치되고, 식사 행위 여부를 판단하는 식사 행위 감지 장치(100)를 구성할 수 있다. 여기서 상기 식사 행위 감지 장치(100)는 식사 도구 등으로 인해 압력이 가해지면, 상기 다수의 압력 센서로부터 감지된 센서 데이터를 이용하여 압력 변화량을 측정하고, 측정된 압력 변화량을 이용하여 식사 행위 여부를 판단하고, 정보 처리 장치(20)와의 무선 통신(Radio Frequency) 방식으로 판단된 식사 행위에 따른 식사 행위 정보를 정보 처리 장 치(20)로 전송한다. 이러한 식사 행위 감지 장치(100)의 구체적인 구성에 대한 설명은 후술하기로 한다.
스마트 식사매트(10)에 설치된 압력 센서들 및 통신 모듈들의 배치의 일예는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같으며, 압력 센서들은 예를 들어, 감압 저항체 센서(FSR : Force Sensing Resistor)를 이용할 수 있다. 이러한 일예는 개념적인 것을 설명하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서 보여주는 것으로 한정하지 않음에 유의하여야 한다.
또한, 스마트 식사매트(10)는 크기와 사용하는 식기류의 바닥 크기에 따라서 압력 센서의 개수 및 설치 위치는 변할 수 있다. 각각의 압력 센서는 이웃하는 압력 센서와 전류가 흐를 수 있는 선으로 연결되어 있고, 그 끝은 정보 처리 장치(20)에 정보를 보내기 위한 통신 모듈로 들어가는 통신라인으로 구성되어 있다. 스마트 식사매트(10)의 외피는 방열과 방수를 고려하여 형성되어야 한다.
정보 처리 장치(20)는 컴퓨터 또는 휴대용 단말기 등이 이용될 수 있으며, 스마트 식사매트(10)로부터 전송된 정보를 이용하여 관리자 또는 가족 등에게 식사 여부에 따라 고령자의 식사 행위를 파악하도록 정보를 제공한다. 또한, 정보 처리 장치(20)는 식사 행위 정보인 사용자 정보(Uid), 식사 시작 시간(ts), 식사 종료 시간(te) 등의 정보를 일상행위 데이터베이스(30)에 기록한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식사행위 감지 장치의 구조를 도시한 도면이다.
식사행위 감지 장치(100)는 센서 데이터 수집부(110), 필터부(120), 제어부(130), 데이터 송/수신부(140) 및 저장부(150)를 포함하여 구성할 수 있다.
센서 데이터 수집부(110)는 스마트 식사매트(20)에 설치된 압력 센서들로부터 센서 데이터를 수집하고, 수집된 센서 데이터를 필터부(120)로 전달한다.
필터부(120)는 센서 데이터 수집부(110)로부터 전달받은 센서 데이터를 필터링한다. 즉, 필터부(120)는 필터링을 위해 압력이 가해졌다고 인식할 수 있는 최저값인 기초 임계값을 설정할 수 있고, 다수의 압력 센서들의 초기값을 일정하게 유지하기 위해 다중 센서 정보의 초기값을 보정해줄 수 있다.
제어부(130)는 필터부(120)로부터 전달받은 필터링된 센서 데이터를 이용하여 압력 변화량을 측정하고, 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하며 식사 행위에 대한 정보를 저장부(150)로 전달하여 이를 저장하도록 한다. 이에 대한 구체적인 동작은 이하, 식사 행위 방법 설명에서 설명하기로 한다. 또한, 제어부(130)는 필터링을 제어하고, 상기 비교 결과, 식사 행위로 판단되면 센서데이터 수집부(110)를 제어하여 다음 센서 데이터를 수집하도록 한다.
데이터 송/수신부(140)는 제어부(130)로부터 전달받은 판단된 식사 행위에 대한 정보 무선 통신 통해 정보 처리 장치(20)로 전달하고, 정보 처리 장치(20)로부터 미리 설정된 식사 행위 정보(사용자 정보, 식사 시작 시간, 식사 종료 시간 등)를 수신하여 제어부(130)로 전달한다.
이와 같은 구조를 갖는 식사행위 감지 장치에서 압력 센서를 이용하여 식사행위를 감지하기 위한 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 식사행위 감지 장치에서 압력 센서를 이용하여 식사행위를 감지하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 201단계에서 식사 행위 감지 장치는 스마트 식사매트(10)에 설치된 압력 센서들로부터 센서 데이터를 수집한 후, 202단계에서 수집된 센서 데이터를 필터링한다.
203단계에서 식사 행위 감지 장치는 압력 변화량을 측정하는 시간 간격인 윈도우 사이즈(W: window size)를 실험을 통해 미리 설정한 제1 임계값(a)으로 설정한다. 여기서, a는 시간 단위의 정보로서 30초의 윈도우 사이즈로 보는 경우, 초당 3번의 센서 데이터를 필터링할 때는 그 값이 90이 된다.
204단계에서 식사 행위 감지 장치는 이전 시간(t-1)과 현재 시간(t) 사이의 압력 변화량(Δpt=pt-pt_1)을 측정한다. 이후, 205단계에서 측정된 압력 변화량(Δpt)이 미리 설정한 제2 임계값(δ)보다 작은지를 비교한다. 비교 결과, 압력 변화량이 제2 임계값보다 작지 않으면 다시 201단계를 수행한다. 이는 압력 변화량이 식사 동작을 의미하는 것으로서, 식사 행위 감지 장치는 다음 데이터를 수집하게 되며, 다음 측정하는 압력 변화량은(Δpt=pt+1-pt)이 된다.
반면, 압력 변화량이 제2 임계값보다 작으면 206단계에서 식사 행위 감지 장 치는 원도우 사이즈(w)가 0보다 작은지를 확인한다. 확인 결과, 윈도우 사이즈(w)가 0보다 작지 않으면, 207단계에서 식사 행위 감지 장치는 원도우 사이즈(w) 값을 1만큼씩 감소시킨(w=w-1) 후, 204단계로 진행하여 다음 압력 변화량을 측정한다. 반면, 윈도우 사이즈(w)가 0보다 작으면, 208단계에서 식사 행위 감지 장치는 더 이상 식사 행위가 없는 것으로 판단하여 식사 행위를 기록 즉, 식사 행위 정보를 저장부(150)에 기록한 후 동작을 종료한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 시스템의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따란 스마트 식사매트의 압력 센서들의 설치 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식사행위 감지 장치의 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 식사행위 감지 장치에서 압력 센서를 이용하여 식사행위를 감지하기 위한 방법을 도시한 도면.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서로부터 감지된 센서 데이터들을 수집하는 단계;
    상기 수집된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하는 단계;
    상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 단계; 및
    식사 행위와 관련된 식사 행위 정보를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 수집된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하는 단계는,
    상기 압력 변화량을 측정하는 시간 간격인 윈도우 사이즈(w)를 설정하는 단계; 및
    상기 윈도우 사이즈(w) 범위 내에서 이전 시간과 현재 시간 사이의 압력 변화량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 단계는,
    상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 큰 경우, 식사 행위가 있는 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 단계는,
    상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 작은 경우, 상기 윈도우 사이즈(w)가 0 이하인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 윈도우 사이즈(w)가 0 이하인 경우, 더 이상의 식사 행위가 없는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 식사 행위 정보를 기록하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 단계는,
    상기 윈도우 사이즈(w)가 0보다 큰 경우, 다음 압력 변화량을 측정하기 위해 상기 윈도우 사이즈(w)의 값을 '1' 감소시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 식사 행위 정보는 사용자 정보(Uid), 식사 시작 시간(ts), 식사 종료 시간(te) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 스마트 식사매트에 설치된 다수의 압력 센서에 의해 감지된 센서 데이터들을 수집하는 센서 데이터 수집부;
    상기 수집된 센서 데이터들을 이용하여 압력 변화량을 측정하고, 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 제어부; 및
    식사 행위와 관련된 식사 행위 정보를 상기 스마트 식사매트와 무선 통신을 하는 정보 처리 장치로 전송하는 데이터 송/수신부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 압력 변화량을 측정하는 시간 간격인 윈도우 사이즈(w)를 설정하고, 상기 윈도우 사이즈(w) 범위 내에서 이전 시간과 현재 시간 사이의 압력 변화량을 측정하며, 상기 측정된 압력 변화량과 미리 설정된 임계값을 비교하여 식사 행위 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 큰 경우, 식사 행위가 있는 것으로 판단하고, 상기 센서 데이터 수집부로 하여금 다음 센서 데이터들을 수집하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 작고, 상기 윈도우 사이즈(w)가 0 이하인 경우, 더 이상의 식사 행위가 없는 것으로 판단하고, 상기 식사 행위 정보를 기록하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 압력 변화량이 상기 미리 설정된 임계값보다 작고, 상기 윈도우 사이즈(w)가 0보다 큰 경우, 상기 윈도우 사이즈(w)의 값을 '1' 감소시키고, 다음 필터링된 센서 데이터들을 이용하여 다음 압력 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 이용한 식사 행위 감지 장치.
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