KR101125415B1 - 사용자 의도 측정 장치 - Google Patents

사용자 의도 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101125415B1
KR101125415B1 KR1020100062907A KR20100062907A KR101125415B1 KR 101125415 B1 KR101125415 B1 KR 101125415B1 KR 1020100062907 A KR1020100062907 A KR 1020100062907A KR 20100062907 A KR20100062907 A KR 20100062907A KR 101125415 B1 KR101125415 B1 KR 101125415B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving unit
axis direction
driver
elastic member
displacement
Prior art date
Application number
KR1020100062907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120002157A (ko
Inventor
한창수
고광진
김동수
샴즈 사르마드
신동익
한정수
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020100062907A priority Critical patent/KR101125415B1/ko
Publication of KR20120002157A publication Critical patent/KR20120002157A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101125415B1 publication Critical patent/KR101125415B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1123—Discriminating type of movement, e.g. walking or running
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224—Measuring muscular strength
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6895—Sport equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00—Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/09—Rehabilitation or training
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치는, 사용자의 동작 의도를 측정할 수 있도록 사용자가 파지하는 그리퍼(gripper)와 연결되는 박스(box) 형상의 제1 구동부; 내부 공간에 제1 구동부가 가상의 공간 좌표의 3축 중 x축으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제2 구동부; 내부 공간에 제2 구동부가 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제3 구동부; 및 내부 공간에 제3 구동부가 z축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 장치 하우징;을 포함하며, 제1 구동부는 제2 구동부에 대한 제1 구동부의 x축 방향으로의 변위를 감지하는 제1 감지부를 구비하고, 제2 구동부는 제3 구동부에 대한 제2 구동부의 y축방향으로의 변위를 감지하는 제2 감지부를 구비하며, 제3 구동부는 장치 하우징에 대한 제3 구동부의 z축 방향으로의 변위를 감지하는 제3 감지부를 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 구동부와 제2 구동부 그리고 제3 구동부가 각각의 방향, 즉 x축, y축 및 z축 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 구동부에 구비되는 감지부들이 구동부들의 각 방향으로의 변위를 정확하게 측정함으로써 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있다.

Description

사용자 의도 측정 장치{Apparatus to estimate intention of user}
사용자 의도 측정 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 제1 구동부와 제2 구동부 그리고 제3 구동부가 각각의 방향, 즉 x축, y축 및 z축 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 구동부에 구비되는 감지부들이 구동부들의 각 방향으로의 변위를 정확하게 측정함으로써 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있는 사용자 의도 측정 장치가 개시된다.
질병이나 사고에 의한 후천적 장애인의 수가 증가하고 있으며, 이에 따라 이러한 후천적 장애인들의 재활 및 정상적인 사회 복귀는 사회적 문제로 대두되고 있다. 따라서 최근 들어 의료/재활 분야 등에서 적용 대상자의 의도를 파악함으로써 재활 등을 도와주는 다양한 장치가 개발되어 사용되고 있다.
한편, 이러한 의료/재활 분야뿐만 아니라 다른 분야, 예를 들면 스포츠 분야 등에서도 사용자의 의도를 감지하는 사용자 의도 측정 장치가 사용되고 있으며, 이러한 장치를 통해 적용 대상자의 근력 상태 등을 확인함으로써 훈련의 효율을 향상시킬 수 있다.
종래의 사용자 의도 측정 장치로는, 근력 정도를 감지하는 힘 센서를 이용하여 사용자의 의도를 측정하는 장치, 생체 신호 데이터를 이용하여 사용자의 의도를 측정하는 장치 등이 있다.
그런데, 종래의 사용자 의도 측정 장치 중 힘 센서가 적용되는 경우에 있어서는, 힘 센서를 이루는 각 축에 따라 가격이 책정될 뿐만 아니라 3자유도의 움직임을 감지하기 위해서는 고가의 힘 센서가 요구되는 단점이 있다. 아울러 힘 센서를 이용하는 경우 어깨 또는 손목과 같이 여러 조인트의 움직임이 중첩되는 부분에서는 사용자 의도 측정의 정확성이 떨어지는 한계가 있다.
따라서, 종래에 비해 제작 비용을 절감할 수 있으면서도, 3자유도의 움직임을 구현할 수 있어 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있는 새로운 구조의 사용자 의도 측정 장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 제1 구동부와 제2 구동부 그리고 제3 구동부가 각각의 방향, 즉 x축, y축 및 z축 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 구동부에 구비되는 감지부들이 구동부들의 각 방향으로의 변위를 정확하게 측정함으로써 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있는 사용자 의도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 기존의 힘 센서를 사용하지 않고도 사용자의 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 장치 구축에 소요되는 제작 비용을 절감시킬 수 있는 사용자 의도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 복수의 구동부들이 겹겹이 결합되는 구조를 가짐으로써 장치의 전체적인 사이즈를 줄일 수 있으며, 이로 인해 심플한 장치 디자인 가능한 사용자 의도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치는, 사용자의 동작 의도를 측정할 수 있도록 사용자가 파지하는 그리퍼(gripper)와 연결되는 박스(box) 형상의 제1 구동부; 내부 공간에 상기 제1 구동부가 가상의 공간 좌표의 3축 중 x축으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제2 구동부; 내부 공간에 상기 제2 구동부가 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제3 구동부; 및 내부 공간에 상기 제3 구동부가 z축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 장치 하우징;을 포함하며, 상기 제1 구동부는 상기 제2 구동부에 대한 상기 제1 구동부의 x축 방향으로의 변위를 감지하는 제1 감지부를 구비하고, 상기 제2 구동부는 상기 제3 구동부에 대한 상기 제2 구동부의 y축방향으로의 변위를 감지하는 제2 감지부를 구비하며, 상기 제3 구동부는 상기 장치 하우징에 대한 상기 제3 구동부의 z축 방향으로의 변위를 감지하는 제3 감지부를 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 제1 구동부와 제2 구동부 그리고 제3 구동부가 각각의 방향, 즉 x축, y축 및 z축 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 구동부에 구비되는 감지부들이 구동부들의 각 방향으로의 변위를 정확하게 측정함으로써 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제1 구동부에는 x축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제1 탄성부재가 장착되고, 상기 제2 구동부에는 y축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제2 탄성부재가 장착되며, 상기 제3 구동부에는 상기 z축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제3 탄성부재가 장착될 수 있으며, 이로 인해 각 구동부들은 외력이 없어지면 원래의 위치로 복귀할 수 있다.
상기 제1 탄성부재는 x축 방향을 향하는 상기 제1 구동부의 양측면에 대칭되게 장착되고, 상기 제2 탄성부재는 y축 방향을 향하는 상기 제2 구동부의 양측면에 대칭되게 장착되며, 상기 제3 탄성부재는 z축을 향하는 상기 제3 구동부의 양측면에 대칭되게 장착될 수 있다.
상기 제1 탄성부재, 상기 제2 탄성부재 및 상기 제3 탄성부재는 복원력을 발생시키는 탄성 스프링(spring)으로 마련될 수 있다.
상기 제1 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 제2 구동부의 내면에는 상기 제2 구동부에 대한 상기 제1 구동부의 x축 방향으로의 선형 이동을 가이드(guide)하는 제1 가이드레일이 마련되고, 상기 제2 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 제3 구동부의 내면에는 상기 제3 구동부에 대한 상기 제2 구동부의 y축 방향으로의 선형 이동을 가이드하는 제2 가이드레일이 마련되며, 상기 제3 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 장치 하우징의 내면에는 상기 장치 하우징에 대한 상기 제3 구동부의 z축 방향으로의 선형 이동을 가이드하는 제3 가이드레일이 마련될 수 있다.
상기 제1 감지부, 상기 제2 감지부 및 상기 제3 감지부 각각은, 신호를 발산하는 신호 발산부재; 및 상기 신호 발산부재로부터 발산되는 신호의 세기를 감지함으로써 상기 제 1구동부, 상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부의 각각의 변위를 측정하는 측정 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 신호 발산부재는 신호로서 빛을 발산하는 엘이디(LED, Light Emitting Diode)이고, 상기 측정 센서는 상기 엘이디로부터 발산되는 빛의 세기 변화를 감지하는 옵티컬 센서(Optical Sensor)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 구동부와 제2 구동부 그리고 제3 구동부가 각각의 방향, 즉 x축, y축 및 z축 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 구동부에 구비되는 감지부들이 구동부들의 각 방향으로의 변위를 정확하게 측정함으로써 사용자 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 힘 센서를 사용하지 않고도 사용자의 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 장치 구축에 소요되는 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 구동부들이 겹겹이 결합되는 구조를 가짐으로써 장치의 전체적인 사이즈를 줄일 수 있으며, 이로 인해 심플한 장치 디자인 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치를 사용자가 파지한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 사용자 의도 측정 장치의 구성 중 제1 구동부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 제1 구동부가 제2 구동부 내에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 제2 구동부가 제3 구동부 내에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 제3 구동부가 장치 하우징 내에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다.
이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치를 사용자가 파지한 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 사용자 의도 측정 장치의 구성 중 제1 구동부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 제1 구동부가 제2 구동부 내에 장착된 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 제2 구동부가 제3 구동부 내에 장착된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 4의 제3 구동부가 장치 하우징 내에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치(100)는 손잡이 역할을 하는 그리퍼(103, gripper)를 구비한 외골격부(101)와 결합된다.
이러한 사용자 의도 측정 장치(100)는, 자세히 후술하겠지만 사용자가 그리퍼(103)를 파지한 상태로 소정 동작을 취할 때 공간 좌표 상의 x축, y축 및 z축의 모든 방향으로 사용자의 움직임을 정확하게 감지할 수 있어 사용자 의도 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 사용자의 움직임을 감지하기 위하여 힘 센서가 아닌 다른 센서, 예를 들면 옵티컬 센서(optical sensor)를 이용함으로써 종래에 비해 장비 구축에 소요되는 제작 비용을 절감할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 의도 측정 장치(100)는, 사용자가 파지하는 그리퍼(103)가 연결되는 박스(box) 형상의 제1 구동부(120)와, 제1 구동부(120)가 내측에서 공간 좌표의 3축 중 x축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 박스 형상의 제2 구동부(130)와, 제2 구동부(130)가 내측에서 공간 좌표의 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 박스 형상의 제3 구동부(140)와, 제3 구동부(140)가 내측에서 공간 좌표의 z축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 장치 하우징(110)을 포함한다. 그리고 각각의 구동부(120, 130, 140)들은 자신의 변위를 측정하기 위한 감지부(125, 도 2 참조)를 구비할 수 있다.
즉, 제1 구동부(120)는 제2 구동부(130)에 대해 x축 방향으로 상대 이동 가능하고, 제2 구동부(130)는 제3 구동부(140)에 대해 y축 방향으로 상대 이동 가능하고, 제3 구동부(140)는 장치 하우징(110)에 대해 z축 방향으로 상대 이동 가능하며, 아울러 각 구동부(120, 130, 140)가 선형 이동할 때 각 구동부(120, 130, 140)에 장착된 감지부(150)가 각 구동부(120, 130, 140)의 변위를 감지할 수 있어, 사용자의 동작 의도를 정확하게 측정할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저, 장치 하우징(110)은, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 외관을 형성하는 부분으로서, 외골격부(101)에 고정 결합된다.
이러한 장치 하우징(110)의 내측에는, 전술한 제1 구동부(120)와 제2 구동부(130) 그리고 제3 구동부(140)가 겹겹이 결합되고 각각의 방향으로 선형 이동하는데, 이때 장치 하우징(110)은 외골격부(101)에 고정됨으로써 각 구동부의 선형 이동 시 기준이 될 수 있다. 이러한 장치 하우징(110)의 일측벽에는 관통 형성된 관통공(111)이 마련되는데, 이러한 관통공(111)으로 제1 구동부(120)의 일부분이 관통되어 그리퍼(103)와 상호 결합될 수 있다.
한편, 본 실시예의 제1 구동부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 구동부(130)의 내측에 마련되는 구동본체(121)와, 구동본체(121)의 일면으로부터 원기둥 형상으로 돌출되어 전술한 그리퍼(103)에 고정 결합되는 연결부재(122)를 포함할 수 있다.
이러한 제1 구동부(120)는 사용자가 그리퍼(103)를 파지한 상태로 소정 동작을 취할 때, 후술할 제2 구동부(130)의 x축 방향으로 선형 이동 가능하다. 다만, 사용자의 움직임이 없어질 때, 즉 제1 구동부(120)에 아무런 외력이 가해지지 않을 때 원래의 위치로 돌아올 수 있도록, 구동본체(121)의 양측면에는 복원력을 구비한 제1 탄성부재(123)가 장착될 수 있다.
본 실시예의 제1 탄성부재(123)는, 복원력을 구비한 탄성 스프링(spring)으로 마련될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, x축 방향으로 복원력을 발생시킬 수 있도록 구동본체(121)의 양측면에 대칭되게 결합됨으로써 제1 구동부(120)의 선형 이동을 가능하게 하면서도 원래의 위치로 복원되는 것을 가능케 한다.
한편, 외력이 가해져 제1 구동부(120)가 x축 방향으로 선형 이동할 때, 사용자 의도 측정을 정확하게 위해서는 제1 구동부(120)의 x축 방향으로의 변위(상대적 위치값)를 정확하게 측정할 수 있어야 한다.
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 구동부(120)의 구동본체(121)의 외면에는 제1 구동부(120)의 x축 방향으로의 변위를 측정하는 제1 감지부(125)가 장착될 수 있다.
본 실시예의 제1 감지부(125)는, 구동본체(121)의 일측면에 장착되며 소정의 신호를 발산하되 제1 구동부(120)가 x축 방향으로 선형 이동할 때 신호의 세기가 변화되는 신호 발산부재(126)와, 신호 발산부재(126)로부터 발산되는 신호의 세기 변화를 감지함으로써 제1 구동부(120)의 x축 방향으로의 변위를 감지하는 측정 센서(127)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예의 신호 발산부재(126)는 빛을 발산하는 엘이디(126, LED, Light Emitting Diode)이고, 측정 센서(127)는 엘이디(126)로부터 발산되는 빛의 세기 변화를 감지함으로써 제1 구동부(120)의 변위, 즉 상대적 위치값을 감지하는 옵티컬 센서(127, optical sensor)로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 신호 발산부재 및 측정 센서가 적용될 수 있음은 당연하다.
한편, 본 실시예의 제1 구동부(120)가 제2 구동부(130)의 내측에서 x축 방향으로 선형 이동하는데, 이때 선형 이동이 정확하게 이루어질 수 있도록 제1 구동부(120)의 외면 및 제2 구동부(130)의 내면에는 상호 대응되는 제1 가이드레일(160)이 장착된다.
본 실시예의 제1 가이드레일(160)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 구동부(130)의 내면에 결합되되 x축 방향으로 길게 결합되는 바아 형상의 고정부재(161, 다만 도 2에서는 설명의 편의를 위해 고정부재가 제1 구동부(120)에 결합된 상태를 도시함)와, 제1 구동부(120)의 구동본체(121)의 외면에 장착되어 고정부재(161)를 따라 선형 이동하는 이동부재(162)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 구동부(120)가 제2 구동부(130) 내에서 x축 방향으로 이동할 때 경로 이탈하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 선형 이동이 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예의 제2 구동부(130)는, 전술한 바와 같이, 내측에는 제1 구동부(120)가 x축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되고, 제2 구동부(130) 자체는 제3 구동부(140)에 대해 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 구조를 갖는다.
본 실시예의 제2 구동부(130)는 제3 구동부(140)에 대해 y축 방향으로 선형 이동 가능하도록 제3 구동부(140)의 내측에 결합된다. 이러한 제2 구동부(130)는, 제1 구동부(120)의 구성과 실질적으로 유사한데, 이에 대해 설명하면, 제2 구동부(130)의 외면 중 y축 방향을 향하는 양측면에는 복원력을 구비한 제2 탄성부재(133)가 상호 대칭되게 마련될 수 있다.
제2 탄성부재(133)는 제2 구동부(130)의 y축 방향으로의 선형 이동을 가능하게 하면서도 제2 구동부(130)가 원래의 위치로 복원되는 것을 가능케 한다. 또한, 제2 구동부(130)의 외면에는 제3 구동부(140)에 대한 제2 구동부(130)의 y축 방향으로의 변위를 측정할 수 있도록 제2 감지부(135)가 장착될 수 있다.
본 실시예의 제2 감지부(135)는, 제1 감지부(125)와 마찬가지로, 엘이디(136, LED)로 마련되는 신호 발산부재(136)와, 옵티컬 센서(137)로 마련되는 측정 센서(137)를 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 제2 구동부(130)가 제3 구동부(140)에 대해 y축 방향으로 선형 이동할 때, 옵티컬 센서(137)는 엘이디(136)로부터 발산되는 빛의 세기 변화를 감지할 수 있으며, 이에 따라 제1 구동부(120)가 장착된 제2 구동부(130)의 y축 방향으로의 변위(상대적 위치값)를 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 제2 구동부(130)의 외면 및 제3 구동부(140)의 내면에는 상호 대응되는 제2 가이드레일(170)이 마련될 수 있다. 즉, 제3 구동부(140)의 내면에 y축 방향으로의 길이를 갖는 고정부재(171)가 장착되고, 제2 구동부(130)의 외면에 고정부재(171)의 길이 방향을 따라 이동하는 이동부재(미도시)가 마련될 수 있으며, 이에 따라 제3 구동부(140)에 대한 제2 구동부(130)의 선형 이동이 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예의 제3 구동부(140)는, 전술한 바와 같이, 내측에는 제2 구동부(130)가 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되고, 제3 구동부(140) 자체는 장치 하우징(110)에 대해 z축 방향으로 선형 이동하게 결합되는 구조를 갖는다.
본 실시예의 제3 구동부(140)는, 제2 구동부(130)와 실질적으로 유사한 구성을 갖는다. 즉, 제3 구동부(140)의 z축 방향을 향하는 양측면에는 복원력을 구비한 제3 탄성부재(143)가 상호 대칭되게 마련되며, 이에 따라 제3 구동부(140)는 장치 하우징(110)에 대해 z축 방향으로 선형 이동할 수 있을 뿐만 아니라 외력이 없어지는 경우 제3 구동부(140)는 원래의 위치로 복원될 수 있다.
또한, 제3 구동부(140)의 외면에는 장치 하우징(110)에 대한 제3 구동부(140)의 z축 방향으로의 변위(상대적 위치값)를 측정할 수 있도록 하는 제3 감지부(미도시)가 장착될 수 있다. 제3 감지부는 전술한 제1 감지부(125) 및 제2 감지부(135)와 실질적으로 동일하게 마련될 수 있다. 즉, 제3 감지부는 엘이디(LED)로 마련되는 신호 발산부재(미도시)와, 옵티컬 센서로 마련되는 측정 센서(미도시)를 구비할 수 있으며, 이러한 구성에 의해 제3 구동부(140)의 z축 방향의 변위를 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 이하에서는, 이러한 구성을 갖는 사용자 의도 측정 장치(100)의 작동 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 사용자는 그리퍼(103)를 파지한 후 소정의 동작을 취한다. 그러면, 그리퍼(103)에 전달된 외력이 제1 구동부(120), 제2 구동부(130) 및 제3 구동부(140)를 각각의 축 방향으로 선형 이동시키고 각각의 구동부(120, 130, 140)에 장착된 감지부(125), 135)는 각 구동부(120, 130, 140)의 변위, 즉 상대적 위치값을 측정하게 된다.
구체적으로 설명하면, 사용자가 그리퍼(103)를 파지한 상태에서 소정의 동작을 취하게 되면, 제1 구동부(120)는 제2 구동부(130)에 대해 x축 방향으로 선형 이동하고, 제2 구동부(130)는 제3 구동부(140)에 대해 y축 방향으로 선형 이동하며, 제3 구동부(140)는 장치 하우징(110)에 대해 z축 방향으로 선형 이동한다. 그리고, 제1 구동부(120)에 장착된 제1 감지부(125)는 제1 구동부(120)의 x축 방향으로의 변위를 감지하고, 제2 구동부(130)에 장착된 제2 감지부(135_는 제2 구동부(130)의 y축 방향으로의 변위를 감지하며, 제3 구동부(140)에 장착된 제3 감지부(미도시)는 제3 구동부(140)의 z축 방향으로의 변위를 감지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제1 구동부(120)와 제2 구동부(130) 그리고 제3 구동부(140)가 각각의 방향으로 선형 이동하고 이때 각각의 감지부(125, 135)가 구동부(120, 130, 140)들의 변위를 정확하게 파악함으로써 사용자의 의도 측정을 정확하게 수행할 수 있으며, 아울러 전술한 구동부(120, 130, 140)의 변위를 옵티컬 센서(127, 137)를 이용하여 감지함으로써 종래에 비해 장치 구축에 소요되는 제작 비용을 줄일 수 있다.
또한, 제1 구동부(120)와, 제2 구동부(130)와, 제3 구동부(140)가 겹겹이 싸이는 결합 구조를 가짐으로써 장치의 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 3자유도의 움직임을 모두 구현할 수 있어 어깨와 같이 3자유도가 1축에 모여 있는 부분의 동작 의도도 정확하게 파악할 수 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 사용자 의도 측정 장치 101 : 외골격부
103 : 그리퍼 110 : 장치 하우징
120 : 제1 구동부 123 : 제1 탄성부재
125 : 제1 감지부 130 : 제2 구동부
140 : 제3 구동부 160 : 제1 가이드레일

Claims (7)

  1. 사용자의 동작 의도를 측정할 수 있도록 사용자가 파지하는 그리퍼(gripper)와 연결되는 박스(box) 형상의 제1 구동부;
    내부 공간에 상기 제1 구동부가 가상의 공간 좌표의 3축 중 x축으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제2 구동부;
    내부 공간에 상기 제2 구동부가 y축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 제3 구동부; 및
    내부 공간에 상기 제3 구동부가 z축 방향으로 선형 이동 가능하게 결합되는 장치 하우징;
    을 포함하며,
    상기 제1 구동부는 상기 제2 구동부에 대한 상기 제1 구동부의 x축 방향으로의 변위를 감지하는 제1 감지부를 구비하고,
    상기 제2 구동부는 상기 제3 구동부에 대한 상기 제2 구동부의 y축 방향으로의 변위를 감지하는 제2 감지부를 구비하며,
    상기 제3 구동부는 상기 장치 하우징에 대한 상기 제3 구동부의 z축 방향으로의 변위를 감지하는 제3 감지부를 구비하는 사용자 의도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동부에는 x축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제1 탄성부재가 장착되고,
    상기 제2 구동부에는 y축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제2 탄성부재가 장착되며,
    상기 제3 구동부에는 상기 z축 방향으로의 복원력을 발생시키는 제3 탄성부재가 장착되는 사용자 의도 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성부재는 x축 방향을 향하는 상기 제1 구동부의 양측면에 대칭되게 장착되고,
    상기 제2 탄성부재는 y축 방향을 향하는 상기 제2 구동부의 양측면에 대칭되게 장착되며,
    상기 제3 탄성부재는 z축을 향하는 상기 제3 구동부의 양측면에 대칭되게 장착되는 사용자 의도 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성부재, 상기 제2 탄성부재 및 상기 제3 탄성부재는 복원력을 발생시키는 탄성 스프링(spring)으로 마련되는 사용자 의도 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 제2 구동부의 내면에는 상기 제2 구동부에 대한 상기 제1 구동부의 x축 방향으로의 선형 이동을 가이드(guide)하는 제1 가이드레일이 마련되고,
    상기 제2 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 제3 구동부의 내면에는 상기 제3 구동부에 대한 상기 제2 구동부의 y축 방향으로의 선형 이동을 가이드하는 제2 가이드레일이 마련되며,
    상기 제3 구동부의 외면 및 그에 대응되는 상기 장치 하우징의 내면에는 상기 장치 하우징에 대한 상기 제3 구동부의 z축 방향으로의 선형 이동을 가이드하는 제3 가이드레일이 마련되는 사용자 의도 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지부, 상기 제2 감지부 및 상기 제3 감지부 각각은,
    신호를 발산하는 신호 발산부재; 및
    상기 신호 발산부재로부터 발산되는 신호의 세기를 감지함으로써 상기 제 1구동부, 상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부의 각각의 변위를 측정하는 측정 센서를 포함하는 사용자 의도 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 발산부재는 신호로서 빛을 발산하는 엘이디(LED, Light Emitting Diode)이고,
    상기 측정 센서는 상기 엘이디로부터 발산되는 빛의 세기 변화를 감지하는 옵티컬 센서(Optical Sensor)인 사용자 의도 측정 장치.
KR1020100062907A 2010-06-30 2010-06-30 사용자 의도 측정 장치 KR101125415B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100062907A KR101125415B1 (ko) 2010-06-30 2010-06-30 사용자 의도 측정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100062907A KR101125415B1 (ko) 2010-06-30 2010-06-30 사용자 의도 측정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120002157A KR20120002157A (ko) 2012-01-05
KR101125415B1 true KR101125415B1 (ko) 2012-03-27

Family

ID=45609614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100062907A KR101125415B1 (ko) 2010-06-30 2010-06-30 사용자 의도 측정 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101125415B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102162440B1 (ko) * 2019-04-18 2020-10-06 울산과학기술원 기계적 임피던스 추정 로봇의 신뢰도 및 정확도 검증용 스프링 어레이 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003290302A (ja) * 2002-04-03 2003-10-14 Hitachi Ltd 歩行補助装置およびその制御プログラム
JP2007050249A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Omer Einav リハビリテーション並びにトレーニングのための方法及び器械
KR100807300B1 (ko) * 2007-01-26 2008-03-03 고등기술연구원연구조합 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기
KR100821641B1 (ko) * 2007-06-29 2008-04-14 한국산업기술대학교산학협력단 사용자 보행 의지를 감지하는 핸들바가 구비된 보행보조기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003290302A (ja) * 2002-04-03 2003-10-14 Hitachi Ltd 歩行補助装置およびその制御プログラム
JP2007050249A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Omer Einav リハビリテーション並びにトレーニングのための方法及び器械
KR100807300B1 (ko) * 2007-01-26 2008-03-03 고등기술연구원연구조합 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기
KR100821641B1 (ko) * 2007-06-29 2008-04-14 한국산업기술대학교산학협력단 사용자 보행 의지를 감지하는 핸들바가 구비된 보행보조기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120002157A (ko) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Toward perceptive soft robots: Progress and challenges
Qu et al. Recent progress in advanced tactile sensing technologies for soft grippers
US10248201B2 (en) Wolverine: a wearable haptic interface for grasping in virtual reality
Koyama et al. A motion monitor using hetero-core optical fiber sensors sewed in sportswear to trace trunk motion
US20170079560A1 (en) System and method for measuring finger movements
CN110476039B (zh) 用于检测相对运动或相对位置的磁性装置
KR101740310B1 (ko) 케이블을 이용한 착용형 손 외골격 장치
US20190192054A1 (en) Peg for rehabilitation
KR101125415B1 (ko) 사용자 의도 측정 장치
RU2487007C1 (ru) Мобильный робот
Hosseinabadi et al. Optical force sensing in minimally invasive robotic surgery
TW202202804A (zh) 用於彎曲感測器之非均勻電極間隔
D’Abbraccio et al. Design and development of large-area fbg-based sensing skin for collaborative robotics
JP2020131378A (ja) ハンドおよびロボット
KR101835097B1 (ko) 압전 소자를 이용한 웨어러블 인터페이스 장치
Gölz et al. Sensor Design
JP2016506769A (ja) 対象の可動域を評価するシステム及び方法
US11507202B2 (en) 3-D input device
KR20170105312A (ko) 다축 힘센서 및 이를 이용한 장치
KR102162440B1 (ko) 기계적 임피던스 추정 로봇의 신뢰도 및 정확도 검증용 스프링 어레이 장치
Fujiwara et al. Development of an optical fiber transducer applied to the measurement of finger movements
CN213545222U (zh) 一种基于生理特征的手势识别柔性传感器
TWI606191B (zh) Linear motion mechanism
JP2003005887A (ja) 入力装置
Koch et al. Real-time measurement, visualization and analysis of movements by fiber optical sensory applied to robotics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180108

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190304

Year of fee payment: 8