KR101267118B1 - 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치에 관한 것으로서, 이동 가능한 프레임의 하부에 설치된 컴퓨터 본체와, 상기 컴퓨터 본체 위의 프레임에 설치된 카메라(PC CAM)와, 상기 카메라의 상측 프레임에 설치되어 카메라를 통해 촬상되는 모션을 캡쳐하여 디스플레이하는 프로그램 디스플레이부와, 상기 카메라로 촬영될 수 있는 위치에 서있는 사용자의 손에 끼워져 촉각과 고유수용성 감각을 사용자가 느낄 수 있도록 모션을 인식하는 글러브센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 뇌졸중, 치매, 노인의 특정 신체 일부 또는 전체가 카메라를 통해 모션인식으로 캡쳐되어 TV나 컴퓨터 모니터에 이미지 표상으로 나타나게 한다. 모니터 외부에 있는 환자가 움직이거나 반응하는 것을 모니터라는 가상공간 안에서 이미지표상이 똑같이 반응하여 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠(운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련)를 수행하며 안전하고 창의적인 재활훈련을 하는 효과가 있다.

Description

글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치{REHABILITATION EXERCISING APPARATUS SENSING MOTION USING GLOVE SENSOR}

본 발명은 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 뇌졸중, 치매, 노인의 특정 신체 일부 또는 전체가 카메라를 통해 모션인식으로 캡쳐되어 TV나 컴퓨터 모니터에 이미지 표상으로 나타나게 한다. 모니터 외부에 있는 환자가 움직이거나 반응하는 것을 모니터라는 가상공간 안에서 이미지표상이 똑같이 반응하여 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠(운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련)를 수행하며 안전하고 창의적인 재활훈련을 하는 장치에 관한 것이다.

가상현실(VR: Virtual Reality)이란 컴퓨터를 이용하여 구축한 가상공간(Virtual Environmental)속에서 인간감각계(sensory system)와의 상호작용을 통해 물리적ㅇ공간적 제약에 의해 현실세계에서는 직접 경험하기 어려운 상황을 간접체험 할 수 있도록 만든 정보활동 분야이다(장희정, 2006). 가상현실을 구현해 내는 시스템들이 사용자의 시점과 동작이 실현되는 가상의 환경을 제공하게 되면 일반적으로 사용자의 시점이나 동작의 변화를 가상의 공간에서 실제로 행하거나 가상현실 공간에서 인간의 신체를 대신하여 행위를 수행하는 존재를 통하여 그 환경을 경험한다(박은순, 2002; 최유경 외, 2007).

가상현실은 건축, 디자인 분야에서 설계된 가상공간에 사람이 들어가 설계된 장소에 대해 실제 경험을 하기도 하고 최근에는 게임과 레저 분야에서 적용하고 있다. 특히 군사분야에서는 모의전투체험을 하는 등 재현하기 힘든 상황에서 재현하는데 효과적으로 적용하고 있다.

최근 의학 분야에서도 가상현실은 활용되고 있는데 특히, 정신과에서 가상현실치료를 적용하고 있다. 공포증 치료는 체계적 탈감각법과 노출치료에 이론적 배경을 두고 경험하기 어렵거나 높은 불안을 유발하는 실제상황을 가상현실에서 경험하게 함으로써 불안감을 감소시키는 치료기법이 개발되었다(이장한과 김선일, 2003). 실제로 인제대학교 백병원 신경정신과와 세브란스정신건강병원은 가상현실기법을 이용하여 정신분열증 환자의 사회적기술 훈련에 적용하였다. 이 외에도 파블로(Pavlo)의 학습이론을 기반으로 자극노출치료를 가상현실 공간에서 사용하여 약물중독 환자를 치료하고 있으며 청소년 흡연대상자나 흡연 중독자를 대상으로 금연에 효과적으로 적용하고 있다.

뇌손상 환자를 위한 인지재활이나 기능훈련에 적용하는 시도가 이루어지고 있으나 아직까지 콘텐츠나 기술적인 부분이 부족하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 뇌졸중, 치매, 노인의 특정 신체 일부 또는 전체가 카메라를 통해 모션인식으로 캡쳐되어 TV나 컴퓨터 모니터에 이미지 표상으로 나타나게 한다. 모니터 외부에 있는 환자가 움직이거나 반응하는 것을 모니터라는 가상공간 안에서 이미지표상이 똑같이 반응하여 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠(운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련)를 수행하며 안전하고 창의적인 재활훈련을 하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치는, 이동 가능한 프레임의 하부에 설치된 컴퓨터 본체와, 상기 컴퓨터 본체 위의 프레임에 설치된 카메라(PC CAM)와, 상기 카메라의 상측 프레임에 설치되어 카메라를 통해 촬상되는 모션을 캡쳐하여 디스플레이하는 프로그램 디스플레이부와, 상기 카메라로 촬영될 수 있는 위치에 서있는 사용자의 손에 끼워져 촉각과 고유수용성 감각을 사용자가 느낄 수 있도록 모션을 인식하는 글러브센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 프로그램 디스플레이부는, 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠인 운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련을 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.

상기 글러브센서는 각각의 손가락의 등 부위에 삽입되어 있는 휨센서와, 팔목 부위에 설치된 무선컨트롤러로 이루어지고; 상기 휨센서의 굽힘과 펴짐이 이루어질 때 휨의 정도를 아날로그 값으로 상기 프로그램 디스플레이부에 표시하게 되고; 프리엠프와 증폭단 및 필터를 통해 휨의 정도를 증폭하게 되며; 마이크로컨트롤러에 내장된 A/D 변환기(Analog/Digital Converter)를 통해 디지털 값으로 변환하게 되며; 휨의 정도를 환자마다 칼리브레이션을 수행하여 환자의 굽힘과 펴짐의 휨 정도를 인식하여, 인식된 휨의 정도를 상기 무선컨트롤러의 블루투스 통신 모듈을 통해 무선으로 데이터를 PC 프로그램에 전송하게 되며; 전송된 데이터를 분석하여 손가락의 휨의 정도를 인식하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치에 의하면, 뇌졸중, 치매, 노인의 특정 신체 일부 또는 전체가 카메라를 통해 모션인식으로 캡쳐되어 TV나 컴퓨터 모니터에 이미지 표상으로 나타나게 한다. 모니터 외부에 있는 환자가 움직이거나 반응하는 것을 모니터라는 가상공간 안에서 이미지표상이 똑같이 반응하여 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠(운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련)를 수행하며 안전하고 창의적인 재활훈련을 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치를 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치의 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠를 디스플레이하는 화면을 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 글러브 센서의 데이터를 PC 프로그램에 데이터를 전송하는 블록도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치를 도시한 사진이고, 도 2는 본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치의 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠를 디스플레이하는 화면을 도시한 사진이며, 도 3은 본 발명의 글러브 센서의 데이터를 PC 프로그램에 데이터를 전송하는 블록도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치는, 이동 가능한 프레임의 하부에 설치된 컴퓨터 본체와, 상기 컴퓨터 본체 위의 프레임에 설치된 카메라(PC CAM)와, 상기 카메라의 상측 프레임에 설치되어 카메라를 통해 촬상되는 모션을 캡쳐하여 디스플레이하는 프로그램 디스플레이부와, 상기 카메라로 촬영될 수 있는 위치에 서있는 사용자의 손에 끼워져 촉각과 고유수용성 감각을 사용자가 느낄 수 있도록 모션을 인식하는 글러브센서로 이루어진다.

상기 프로그램 디스플레이부는, 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠, 즉 운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련 등을 디스플레이하게 된다.

상기 글러브센서는 각각의 손가락의 등 부위에 삽입되어 있는 휨센서와, 팔목 부위에 설치된 무선컨트롤러로 이루어진다.

상기 글러브센서는, 상기 휨센서의 굽힘과 펴짐이 이루어질 때 휨의 정도를 아날로그 값으로 상기 프로그램 디스플레이부에 표시하게 되고, 프리엠프와 증폭단 및 필터를 통해 휨의 정도를 증폭하게 되며, 마이크로컨트롤러에 내장된 A/D 변환기(Analog/Digital Converter)를 통해 디지털 값으로 변환하게 되며, 휨의 정도를 환자마다 칼리브레이션을 수행하여 환자의 굽힘과 펴짐의 휨 정도를 인식하여, 인식된 휨의 정도를 상기 무선컨트롤러의 블루투스 통신 모듈을 통해 무선으로 데이터를 PC 프로그램에 전송하게 되며, 전송된 데이터를 분석하여 손가락의 휨의 정도를 인식한다.

도 1에서와 같이 카메라를 통해 신체 일부 팔 또는 몸 전체가 카메라를 통해 모션이 캡쳐되어 움직임을 인식하게 되며, 팔 또는 몸전체가 이동되면 도 2에서의 프로그램 상에 표시되는 모션인식 손이 움직이게 된다. 이때 좌우, 상하로 이동하면 모션인식 손도 좌우, 상하로 이동하게 된다.

도 2에서와 같이 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠(운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련)를 보여주게 되며, 이때 잡는 동작이 나올 경우 상기 글러브센서에서 손가락을 굽히면 도형 잡기가 수행되며, 이동은 팔 또는 몸 전체를 이동하게 되면 콘텐츠 상에서 이동되는 방향으로 움직이게 된다. 또한 목적을 수행하기 위해 똑같은 블록에 위치하게 되고 손가락을 펴게 되면 도형이 손에서 떨어지게 된다.

이때 해당도형에 위치하게 되면 정답이 표시되게 되며, 잘못된 도형이나 중도에 놓게 되면 실패하게 된다. 성공 실패의 정도를 분석하여 재활훈련 능력을 점수로 표시하게 된다.

도 3에서와 같이 글러브 센서의 데이터를 PC 프로그램에 데이터를 전송하는 블록도로, 글러브센서는 5개 손가락의 휨센서를 부착하고 휨센서의 굽힘과 펴짐이 이루어질 때 휨의 정도를 아날로그 값으로 표시하게 된다.

이때 프리엠프와 증폭단 및 필터를 통해 휨의 정도를 증폭하게 되며, 마이크로컨트롤러에 내장된 A/D 변환기(Analog/Digital Converter)를 통해 디지털 값으로 변환하게 된다. 휨의 정도를 환자마다 칼리브레이션을 수행하여 환자의 굽힘과 펴짐의 휨 정도를 인식하게 되며, 인식된 휨의 정도를 블루투스 통신 모듈을 통해 무선으로 데이터를 PC 프로그램에 전송하게 된다. 전송된 데이터를 분석하여 손가락의 휨의 정도를 인식하게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예 들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

Claims (2)

1. 이동 가능한 프레임의 하부에 설치된 컴퓨터 본체와, 상기 컴퓨터 본체 위의 프레임에 설치된 카메라(PC CAM)와, 상기 카메라의 상측 프레임에 설치되어 카메라를 통해 촬상되는 모션을 캡쳐하여 프로그램상의 가상공간에서 주어지는 다양한 콘텐츠인 운동조절, 상황인식, 실행기능, 인지훈련을 디스플레이하는 프로그램 디스플레이부와, 상기 카메라로 촬영될 수 있는 위치에 서있는 사용자의 손에 끼워져 촉각과 고유수용성 감각을 사용자가 느낄 수 있도록 모션을 인식하는 글러브센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 글러브센서는 각각의 손가락의 등 부위에 삽입되어 있는 휨센서와, 팔목 부위에 설치된 무선컨트롤러로 이루어지고;
   상기 휨센서의 굽힘과 펴짐이 이루어질 때 휨의 정도를 아날로그 값으로 상기 프로그램 디스플레이부에 표시하게 되고;
   프리엠프와 증폭단 및 필터를 통해 휨의 정도를 증폭하게 되며;
   마이크로컨트롤러에 내장된 A/D 변환기(Analog/Digital Converter)를 통해 디지털 값으로 변환하게 되며;
   휨의 정도를 환자마다 칼리브레이션을 수행하여 환자의 굽힘과 펴짐의 휨 정도를 인식하여, 인식된 휨의 정도를 상기 무선컨트롤러의 블루투스 통신 모듈을 통해 무선으로 데이터를 PC 프로그램에 전송하게 되며;
   전송된 데이터를 분석하여 손가락의 휨의 정도를 인식하게 되는 것을 특징으로 하는 글러브 센서를 이용한 모션인식 가상현실 재활훈련 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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