KR101124647B1 - 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손을 움직일 수 없는 중증 장애인이나 환자도 조향할 수 있도록 구조가 개선된 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어에 관한 것이다. 본 발명에 따른 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어는 사용자가 착석하는 본체와, 본체에 회전가능하게 결합되는 바퀴와, 바퀴에 결합되는 모터를 구비하는 전동 휠체어에 있어서, 사용자의 안구 둘레에 부착되어 안구 전위(EOG : Electrooculogram) 신호를 획득하는 EOG 센서와, EOG 센서와 전기적으로 연결되며, 획득된 안구 전위 신호를 기초로 하여 모터의 구동을 제어하는 제어유닛을 더 포함한다.

EOG 센서, 안구 전위, 휠체어, 제어유닛

Description

안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어{Electric wheel chair using EOG signal}

본 발명은 보행이 어려운 장애인 또는 환자들이 이용하는 전동 휠체어에 관한 것이다.

보행이 불편한 장애인을 위한 전동 휠체어가 널리 보급되고 있으며, 이에 따라 전동 휠체어를 타고 길거리를 돌아다니면서 사회 생활을 하는 장애인들이 많이 증가하고 있다.

하지만, 종래의 전동 휠체어의 경우, 팔 걸이 부분에 장착된 조이스틱을 이용하여 조향을 하는 방식을 취하고 있으므로, 손을 움직일 수 없는 중증 장애인 또는 환자의 경우에는 전동 휠체어를 이용할 수 없다는 한계가 있다. 따라서, 손의 움직임이 불가능한 사람들도 이용할 수 있는, 새로운 조향 방식의 전동 휠체어 개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 손을 움직일 수 없는 중증 장애인이나 환자도 조향할 수 있도록 구조가 개선된 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어는 사용자가 착석하는 본체와, 상기 본체에 회전가능하게 결합되는 바퀴와, 상기 바퀴에 결합되는 모터를 구비하는 전동 휠체어에 있어서, 상기 사용자의 안구 둘레에 부착되어 안구 전위(EOG : Electrooculogram) 신호를 획득하는 EOG 센서와, 상기 EOG 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 획득된 안구 전위 신호를 기초로 하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제어유닛은, 상기 획득된 안구 전위 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭된 안구 전위 신호를 필터링(filtering)하는 필터부와, 상기 필터링 된 안구 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환부와, 상기 디지털 신호에 대응되는 구동신호를 출력하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 제어유닛은, 상기 사용자가 상기 본체의 진행방향을 확인가능하도록 상기 디지털 신호에 따른 상기 본체의 진행방향을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 손을 사용할 수 없는 중증 장애인이나 환자도 전동 휠체어를 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어의 사시도이며, 도 2는 제어유닛의 작동과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3은 디스플레이부의 화면을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어(100)는 본체(10)와, EOG 센서(30)와, 제어유닛(40)을 포함한다.

본체(10)는 사용자가 앉는 곳으로, 의자 형상으로 형성되며, 가벼우면서 강성이 좋은 소재로 이루어진다. 본체(10)에는 바퀴, 즉 한 쌍의 구동바퀴(21)와 한 쌍의 보조바퀴(22)가 회전가능하게 결합되어 있다. 그리고, 구동바퀴(21)에는 모터(미도시)의 구동축이 연동되게 결합되어 있으며, 모터의 구동시 구동바퀴가 회전하게 된다. 상기한, 본체(10), 바퀴 및 모터의 구성은 시중에 보급된 전동 휠체어와 동일 내지 유사하며, 구체적인 설명은 생략한다.

EOG 센서(30)는 안구 전위(EOG : Electrooculogram) 신호를 획득하기 위한 것으로, 안구 전위 신호란 안구 운동시 안구 주변 근육의 전기적인 활동에 의해 발생되는 신호를 말한다. 상기 EOG 센서는 사용자의 안구, 즉 눈 둘레에 복수로 부착되어, 사용자가 눈을 움직일 때 발생되는 안구 전위 신호를 획득한다. 특히, 본 실시예의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 EOG 센서(30)는 사용자의 얼굴 형태에 따라 제작된 고글(31)에 부착되며, 고글(31) 착용시 사용자의 눈 주위에 밀착된다.

제어유닛(40)은 EOG 센서(30)에서 획득된 안구 전위 신호에 따라 모터의 구동을 제어하여 전동 휠체어를 조향하기 위한 것으로, 증폭부(41)와, 필터부(42)와, A/D 변환부(43)와, 제어부(44)와, 디스플레이부(45)로 이루어진다.

증폭부(41)는 EOG 센서(30)와 전기적으로 연결되며, EOG 센서에서 측정된 안구 전위 신호를 수신받으며, 이 안구 전위 신호를 증폭한다. 이때, 안구 전위 신호를 차동 증폭하여 불필요한 노이즈를 제거한다.

필터부(42)에서는 저역통과필터와 고역통과필터를 이용하여 필요한 영역대의 안구 전위 신호만을 선별한다.

A/D 변환부(43)에서는 선별된 안구 전위 신호를 디지털 신호로 변환한다.

제어부(44)는 디지털 신호를 인가받으며, 이 디지털 신호에 대응되는 화면표시신호를 디스플레이부(45)로 출력한다.

디스플레이부(45)는 화면표시신호를 수신하며, 수신된 화면표시신호에 따라 전동 휠체어의 진행방향을 화면상에 표시한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(45)에는 전동 휠체어의 진행방향이 9개로 세분되어 있다. 그리고, 디스플레이부(45)에는 화면표시신호에 따라 이동되며, 현재 상태에서 모터 구동시 전동 휠체어의 진행방향을 표시하는 커서(c)가 나타나있다. 그리고, 커서(c)의 이동방식은 다양하게 프로그래밍 할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호가 1회 수신(예를 들어, 사용자가 눈을 크게 한번 깜빡일 때 수신되는 디지털 신호)될 때마다 커 서(c)가 좌측 상단(전 좌회전)에서부터 우측 하단(후 우회전)까지 순차적으로 하나씩 이동되게 프로그래밍 할 수 있다. 한편, 눈의 운동방향에 따라 커서(c)가 이동되게 프로그래밍 할 수 있다. 즉, 사용자가 상측을 바라보는 경우 커서(c)가 전진으로 이동되고, 우측을 바라보면 커서가 우회전으로 이동되고, 좌측 아래를 바라보면 커서가 후 좌회전으로 이동되도록 프로그래밍을 할 수 있다.

또한, 제어부(44)는 디지털 신호에 대응되는 구동신호를 모터로 출력하며, 이에 따라 모터가 구동하여 전동 휠체어가 이동된다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어(100)의 작동 과정에 관하여 설명한다.

먼저, 사용자는 전동 휠체어에 앉은 후 고글을 착용하면 EOG 센서가 눈 주위에 부착된다. 이후, 정해진 패턴(예를 들어, 눈을 깜빡이거나 눈을 움직이는 등)으로 눈을 움직여 디스플레이부의 커서를 원하는 주행위치로 이동시킨다. 이후, 최종확인과정(예를 들어, 눈을 두 번 연속으로 길게 깜빡이는 등)을 하면, 현재 커서 위치(디지털 신호)에 대응되는 구동신호가 출력되고, 이에 따라 전동 휠체어가 움직이게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 사용자가 눈을 움직임으로써 전동 휠체어를 운전할 수 있게 된다. 따라서, 손을 움직일 수 없는 중증 장애인 또는 손에 깁스를 한 환자도 전동 휠체어를 이용할 수 있게 된다.

또한, 사용자가 디스플레이부를 통해 주행 상태를 확인할 수 있으므로, 사용자가 안전하게 전동 휠체어를 운전할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 본 실시예의 경우 디스플레이부를 통해 주행 상태를 확인할 수 있으나, 음성을 통해 주행 상태를 확인할 수 있도록 발명을 구성할 수 있다.

또한, 본 실시예의 경우 EOG 센서에서 획득되는 안구 전위 신호에 의해서 전동 휠체어가 제어되도록 구성되어 있으나, EOG 센서와 더불어 기존 전동 휠체어에 조향을 위해 구비된 조이스틱에 의해서도 전동 휠체어가 제어되도록 발명을 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어의 사시도이다.

도 2는 제어유닛의 작동과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3은 디스플레이부의 화면을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어 10...본체

21...구동바퀴 22...보조바퀴

30...EOG 센서 31...고글

40...제어유닛 41...증폭부

42...필터부 43...A/D 변환부

44...제어부 45...디스플레이부

Claims (3)

1. 사용자가 착석하는 본체와, 상기 본체에 회전가능하게 결합되는 바퀴와, 상기 바퀴에 결합되는 모터를 구비하는 전동 휠체어에 있어서,

   상기 사용자의 안구 둘레에 부착되며, 안구 운동시 안구 주변 근육의 전기적인 활동에 의해 발생되는 안구 전위(EOG : Electrooculogram) 신호를 획득하는 EOG 센서와,

   상기 EOG 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 획득된 안구 전위 신호를 기초로 하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어유닛은,

   상기 획득된 안구 전위 신호를 증폭하는 증폭부와,

   상기 증폭된 안구 전위 신호를 필터링(filtering)하는 필터부와,

   상기 필터링 된 안구 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환부와,

   상기 디지털 신호에 대응되는 구동신호를 출력하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제어유닛은, 상기 사용자가 상기 본체의 진행방향을 확인가능하도록 상기 디지털 신호에 따른 상기 본체의 진행방향을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 전위 신호를 이용한 전동 휠체어.

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