KR101352945B1 - 작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템과 그 방법 - Google Patents

작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템과 그 방법 Download PDF

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Abstract

작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템과 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템은 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및 상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함한다.

Description

작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템과 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRACKING POSITION AND SENSING ACTION OF A WORKER}
본 발명은 위치 추적 및 동작감지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업자 위치 추적 및 동작감지 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
종래의 작업자를 위한 위치 추적기는 전파의 전파전달시간(Time of Arrival)을 이용하거나, 송신한 신호의 도달 시간차를 이용(Time Difference of Arrival) 하거나, 다수의 송신기로부터 신호의 세기(Signal Strength)를 측정하여 위치를 추정하는데, 이와 같은 방식은 전파를 방해하는 물질이 공간상에 분포해있으면 위치 추정이 불가능하고, 특히 복잡한 건물 내에서 통신 상의 문제가 발생하여 위치 추정이 곤란하였다.
또한 종래에는 작업자의 위치만을 단순히 추정할 뿐이어서, 작업자의 동작에 대해서는 감지를 할 수 없었다.
그러나, 긴급상황에서는 언어적 커뮤니케이션이 곤란한 경우가 발생하므로, 작업자의 위치 이외에도 지휘본부에서 작업자의 동작을 통하여 상황을 파악할 필요가 있다.
특히, 건설 작업자, 소방관, 경찰관, 군인 등과 같이 작업자가 재난 지역에서 활동하는 경우, 지휘본부에서 작업자의 위치와 행동을 실시간으로 파악할 수 있으면 구조구난 계획 및 대책을 수립하는 데 용이하고, 작업자 입장에서도 안전에 대한 심리적 불안감이 낮아져 작업에 충실할 수 있다.
그러나 종래의 기술은 단순히 작업자의 위치만을 추적할 뿐, 작업자의 위치 추적과 동시에 작업자의 동작을 감지하는 기술은 현재 개시되지 않고 있다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제 10-2006-0119805호 (2006.11.24) [문헌 2] 대한민국 공개특허공보 제 10-2010-0117658호 (2010.11.03)
본 발명의 실시 예들은 통신중계기가 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 작업자의 신체나 의복에 설치된 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작 정보를 통신 중계기(200)를 통하여 모니터링 장치(300)로 송부하고, 모니터링 장치(300)에서 작업자의 동작정보를 전송 받아 작업자의 현재 위치를 계산하면, 후행자가 디스플레이 장치(400)를 통하여 작업자의 동작정보와 위치정보를 확인할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송 받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및 상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 후행자가 상기 작업자의 위치 정보를 확인하여, 상기 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정할 수 있는 보정장치(500)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정장치(500)는 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 상기 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 특징점(P)은 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착된 위치를 구별되는 색 또는 모양으로 표시하거나, 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 시점의 상기 작업자의 동작 정보를 구별되는 색으로 표시 또는 점멸하도록 하여 표시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 특징점(P)은, 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되어 장착완료신호가 입력되면 상기 모니터링 장치(300)로 상기 장착완료신호가 전송되고, 상기 모니터링 장치(300)에서 상기 장착완료신호와 상기 통신 중계기(200) 장착을 위한 상기 작업자의 동작정보를 수신하여 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 통신 중계기(200)는 무선 ad-hoc network 방식으로 통신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 통신 중계기(200)는 외부에서 상기 통신 중계기(200)를 시각적으로 인식할 수 있는 발광 점멸기 또는 청각적으로 인식할 수 있는 알람장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 작업자의 동작정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치(400)는 상기 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치로서, 상기 작업자의 동작과 위치를 증강현실이나 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 상기 후행자가 상기 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치(400)는, 상기 후행자의 위치를 기준으로 하여 상기 작업자와의 거리, 시간을 표시하며, 상기 작업자가 이동한 궤적을 상기 작업자가 지나간 위치에 설치된 통신 중계기(200)에 대응되는 상기 디스플레이 장치(400) 상의 지점에 명암이나 색의 구배를 주어 가시화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 모니터링 장치(300)는 상기 작업자의 동작정보 중 상기 작업자의 보폭을 계산하여 상기 작업자의 현재 위치를 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여 상기 통신 중계기(200)와 상기 작업자의 통신기기 사이의 전파강도를 더 반영하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여, 가속도계, 각 속도계 및 지자기 센서에서 측정한 정보를 더 반영하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 작업자의 신체나 의복에 설치된 모션 캡쳐 센서(100)에서 작업자의 동작 정보를 감지하는 감지단계(S100);상기 감지단계(S100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 상기 작업자의 이동경로에 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착된 통신 중계기(200)를 통하여 전송하는 전송단계(S200);상기 전송단계(S200)에서 전송된 상기 작업자의 동작정보에 따라 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 상기 작업자를 모니터링하는 모니터링단계(S300);상기 모니터링단계(S300)에서 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 단계(S400)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 후행자가 상기 작업자의 위치 정보를 확인하여, 상기 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정하는 보정단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정단계(S500)는 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 상기 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전송단계(S200)는 무선 ad-hoc network 방식으로 통신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 동작 정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 단계(S400)는, 상기 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치에, 상기 작업자의 동작과 위치를 증강현실 또는 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 상기 후행자가 상기 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및 상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템에 있어서, 제 1 작업자가 상기 통신 중계기(200)에 근접하게 될 때, 상기 제 1 작업자의 이동경로를 따라 후행하는 제 2 작업자의 디스플레이 장치에서 상기 통신 중계기(200)와 상기 제1 작업자 사이의 거리를 음성, 문자 또는 진동으로 알려주는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 통신중계기가 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 작업자의 신체나 의복에 설치된 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작 정보를 통신중계기를 통하여 모니터링 장치(300)로 송부하고, 모니터링 장치(300)에서 작업자의 동작정보를 전송받아 작업자의 현재 위치를 계산하면, 후행자가 디스플레이 장치(400)를 통하여 작업자의 동작정보와 위치정보를 확인일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 보정장치를 더 포함하는 건물의 작업자 동작 및 위치추적 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모션 캡쳐 센서를 장착한 작업자를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 이용되는 애드훅 네트워크를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 특징점이 나타나는 것을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 방법을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 보정단계를 더 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 방법을 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 시스템을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 시스템은 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및 상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모션 캡쳐 센서(100)를 장착한 작업자를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 모션 캡쳐 센서(100)는 작업자의 의복에 설치되어 작업자가 모션 캡쳐 센서(100)가 설치된 의복을 착용한 후 움직일 때, 모션 캡쳐 센서(100)를 통하여 작업자의 동작을 감지할 수 있다. 또한 모션 캡쳐 센서(100)는 작업자의 의복 뿐만 아니라 신체 내에 이식되어 작업자의 동작을 감지할 수 도 있다.
작업자의 동작정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화 등을 포함할 수 있으며, 감지된 동작정보는 통신 중계기(200)를 통하여 모니터링 장치(300)로 전송된다.
통신 중계기(200)는 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착된다. 통신 중계기(200)가 이동경로와 그 주변에 투척 설치되거나 장착됨에 따라 통신 네트워크가 형성되게 된다. 통신 중계기(200)에서 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 모니터링 장치(300)로 전송한다. 통신 중계기(200)는 무선 애드훅 네트워크(ad-hoc network) 방식으로 통신할 수 있으며, 도 4는 본 발명의 실시예에 이용되는 애드훅 네트워크를 도시한 것이다. 애드혹 네트워크는 AP(Access Point)가 없이 흩어져 있는 무선으로 통신이 가능한 노드들끼리 서로 통신을 하는 자율적인 구조의 네트워크이다. 즉 기존의 착용식 모션 캡쳐 시스템은 비정형 환경의 건물 내에서 통신이 원활하지 못하였으나, 작업자가 무선 애드혹 네트워크 구성이 가능한 통신 중계기(200)를 이동경로 및 주변에 살포 또는 장착하면서 이동하여 원활한 통신이 가능하게 된다.
이동경로 및 주변에 살포, 장착되는 통신 중계기(200)는 후행 작업자가 이동하면서 통신 중계기(200)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 발광 점멸기 또는 알람장치를 포함할 수 있다. 발광 점멸기는 빛이 점멸하여 통신 중계기(200)의 위치를 시각적으로 인식할 수 있고, 알람장치의 알람을 통하여 청각적으로 통신 중계기(200)의 위치를 인식할 수 있다.
모니터링 장치(300)는 작업자의 동작정보를 전송받아 작업자의 현재의 위치를 계산할 수 있다. 즉, 작업자의 보폭 등을 계산하여 작업자의 현재 위치를 계산하는 것이 가능하다.
간단히 살펴보면, 작업자가 이동할 때, 작업자의 왼쪽다리의 허벅지와 종아리, 작업자의 오른쪽 다리의 허벅지와 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도 및 각도변화 동작 정보를 이용하면, 작업자의 보폭이 용이하게 계산된다.
아래는 작업자의 보폭을 계산하는 식을 나타낸 것이다.
Figure 112012028642863-pat00001
(L_shank:종아리 길이, L_thigh:허벅지 길이, a_shank_left:왼쪽다리의 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_shank_right:오른쪽다리의 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_thigh_left:왼쪽다리의 허벅지가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_thigh_right:오른쪽다리의 허벅지가 몸의 중심선과 이루는 각도)
또한, 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여 통신 중계기(200)와 작업자의 통신기기 사이의 전파강도를 더 반영할 수 있다. 작업자가 통신 중계기(200) 가까이 있을 때의 전파강도는 상대적 멀리 있을 때보다 크다.
또한, 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여, 가속도계, 각 속도계 및 지자기 센서에서 측정한 정보를 더 반영할 수 있다. 가속도계는 어떤 운동체의 가속도를 재는 기구로서, 진자를 운동체에 매달아두면 운동체의 가속도의 영향을 받아 진자가 흔들리는데 이것이 가속도에 비례하는 성질을 이용한 것이다. 가속도계는 주로 지진계나 기계의 운행 중 발생하는 미세한 진동을 잴 때 사용되는 것이므로 작업자의 현재 위치 계산을 위해 가속도계를 이용할 경우 작업자의 현재 위치를 더욱 정확하게 계산할 수 있다. 지자기 센서는 지자기를 검출하는 데 사용되는 센서로서, 지자기의 방향을 직접 알 수 있을 뿐 아니라, 진동주기로부터 크기를 알 수 있다. 따라서 지자기 센서를 통하여 작업자의 현재 위치를 더욱 정확하게 계산할 수 있다.
디스플레이 장치(400)는 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치로서, 선행 작업자의 동작과 위치를 증강현실이나 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 후행자가 선행 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화한다. 즉 실제환경에서 획득된 동작 정보를 합성하여 원래 환경에 존재하는 사물처럼 가시화할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(400)는, 후행자의 위치를 기준으로 하여 선행 작업자와의 거리, 시간을 표시하며, 선행 작업자가 이동한 궤적을 선행 작업자가 지나간 위치에 설치된 통신 중계기(200)에 대응되는 디스플레이 장치(400) 상의 지점에 명암이나 색의 구배를 주어 가시화할 수 있다.
디스플레이 장치(400)는 일반적으로 이동식 단말기 형태이나, 이에 한정되는 것은 아니고, 후행자가 선행 작업자의 위치를 알 수 있는 방식이면 어떠한 형태의 디스플레이 장치(400)도 가능하다.
선행 작업자의 동작과 위치는 여러 가지 방법으로 가시화할 수 있다. 일정한 시간간격을 두어 시간 간격마다 작업자의 동작, 위치를 표시할 수 있고, 선행 작업자에게 특별한 이벤트가 발생한 경우 예컨대 팔, 다리의 동작 각도, 가속도 등의 변화가 발생한 경우에 가시화하는 것도 가능하다. 또한 후행자와 일정거리 간격을 두고 표시하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 보정장치(500)를 더 포함하는 건물의 작업자 동작 및 위치추적 시스템을 도시한 것이다. 도 2을 참조하면, 본 발명의 실시예는 후행자가 선행 작업자의 위치 정보를 확인하여, 선행 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정할 수 있는 보정장치(500)를 더 포함할 수 있다. 즉 후행자는 보정장치(500)를 통하여 선행 작업자의 위치를 더욱 정확하게 보정할 수 있고, 보정된 정보는 다른 후행자에 전송될 수 있다.
보정장치(500)는 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 특징점(P)이 나타나는 것을 도시한 것인데, 특징점(P)은 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착된 위치를 구별되는 색 또는 모양으로 표시하거나, 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 시점의 선행 작업자의 동작 정보를 구별되는 색으로 표시 또는 점멸하도록 하여 표시된다. 따라서 후행자는 디스플레이 상에서 특징점(P)을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 특징점(P)은 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되어 장착완료신호가 입력되면 모니터링 장치(300)로 장착완료신호가 전송되도록 하여 자동으로 인식되도록 하는 것도 가능하다. 모니터링 장치(300)에서는 장착완료신호와 통신 중계기(200) 장착을 위한 작업자의 동작정보를 수신하여 특징점(P)을 설정되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 방법을 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작업자 동작 및 위치추적 방법은작업자의 신체나 의복에 설치된 모션 캡쳐 센서(100)에서 작업자의 동작 정보를 감지하는 감지단계(S100);상기 감지단계(S100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 상기 작업자의 이동경로에 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착된 통신 중계기(200)를 통하여 전송하는 전송단계(S200);상기 전송단계(S200)에서 전송된 상기 작업자의 동작정보에 따라 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 상기 작업자를 모니터링하는 모니터링단계(S300);상기 모니터링단계(S300)에서 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 단계(S400)를 포함한다.
감지단계(S100)는 모션 캡쳐 센서(100)를 통해 작업자의 동작 정보를 감지하는 단계이다. 모션 캡쳐 센서(100)는 작업자의 의복에 설치되어 작업자가 모션 캡쳐 센서(100)가 설치된 의복을 착용한 후 움직일 때, 모션 캡쳐 센서(100)를 통하여 작업자의 동작을 감지할 수 있다. 또한 모션 캡쳐 센서(100)는 작업자의 의복 뿐만 아니라 신체 내에 이식되어 작업자의 동작을 감지할 수 도 있다.
작업자의 동작정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화 등을 포함할 수 있으며, 감지된 동작정보는 통신 중계기(200)를 통하여 모니터링 장치(300)로 전송된다.
전송단계(S200)는 통신 중계기(200)를 통하여 감지된 작업자의 동작정보를 전송하는 단계이다. 통신 중계기(200)는 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착된다. 통신 중계기(200)가 이동경로와 그 주변에 투척 설치되거나 장착됨에 따라 통신 네트워크가 형성되게 된다. 통신 중계기(200)에서 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 모니터링 장치(300)로 전송한다. 통신 중계기(200)는 무선 애드혹 네트워크(ad-hoc network) 방식으로 통신할 수 있는데, 애드혹 네트워크는 AP(Access Point)가 없이 흩어져 있는 무선으로 통신이 가능한 노드들끼리 서로 통신을 하는 자율적인 구조의 네트워크이다. 즉 기존의 착용식 모션 캡쳐 시스템은 비정형 환경의 건물 내에서 통신이 원활하지 못하였으나, 작업자가 무선 애드혹 네트워크 구성이 가능한 통신 중계기(200)를 이동경로 및 주변에 살포 또는 장착하면서 이동하여 원활한 통신이 가능하게 된다.
이동경로 및 주변에 살포, 장착되는 통신 중계기(200)는 후행 작업자가 이동하면서 통신 중계기(200)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 발광 점멸기 또는 알람장치를 포함할 수 있다. 발광 점멸기는 빛이 점멸하여 통신 중계기(200)의 위치를 시각적으로 인식할 수 있고, 알람장치의 알람을 통하여 청각적으로 통신 중계기(200)의 위치를 인식할 수 있다.
모니터링 단계는 모니터링 장치(300)를 통하여 전송된 작업자의 동작정보에 따라 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링 하는 단계이다.
모니터링 장치(300)는 작업자의 동작정보를 전송받아 작업자의 현재의 위치를 계산할 수 있다. 즉, 작업자의 보폭 등을 계산하여 작업자의 현재 위치를 계산하는 것이 가능하다.
간단히 살펴보면, 작업자가 이동할 때, 작업자의 왼쪽다리의 허벅지와 종아리, 작업자의 오른쪽 다리의 허벅지와 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도 및 각도변화 동작 정보를 이용하면, 작업자의 보폭이 용이하게 계산된다.
아래는 작업자의 보폭을 계산하는 식을 나타낸 것이다.
Figure 112012028642863-pat00002
(L_shank:종아리 길이, L_thigh:허벅지 길이, a_shank_left:왼쪽다리의 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_shank_right:오른쪽다리의 종아리가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_thigh_left:왼쪽다리의 허벅지가 몸의 중심선과 이루는 각도, a_thigh_right:오른쪽다리의 허벅지가 몸의 중심선과 이루는 각도)
또한, 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여 통신 중계기(200)와 작업자의 통신기기 사이의 전파강도를 더 반영할 수 있다. 작업자가 통신 중계기(200) 가까이 있을 때의 전파강도는 상대적 멀리 있을 때보다 크다.
또한, 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여, 가속도계, 각 속도계 및 지자기 센서에서 측정한 정보를 더 반영할 수 있다. 작업자의 현재 위치 계산을 위해 가속도계와 각 가속도계를 함께 이용할 경우 작업자의 현재 위치를 더욱 정확하게 계산할 수 있다. 지자기 센서는 지구 자기장을 검출하는 데 사용되는 센서로서, 지자기의 방향을 직접 알 수 있다. 따라서 지자기 센서를 통하여 작업자의 현재 위치를 더욱 정확하게 계산할 수 있다.
디스플레이 단계(S400)는 모니터링된 작업자의 위치 및 동작정보를 디스플레이 장치(400)를 통하여 디스플레이 하는 단계이다.
디스플레이 장치(400)는 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치로서, 선행 작업자의 동작과 위치를 증강현실이나 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 후행자가 선행 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화한다. 즉 실제환경에서 획득된 동작 정보를 합성하여 원래 환경에 존재하는 사물처럼 가시화할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(400)는, 후행자의 위치를 기준으로 하여 선행 작업자와의 거리, 시간을 표시하며, 선행 작업자가 이동한 궤적을 선행 작업자가 지나간 위치에 설치된 통신 중계기(200)에 대응되는 디스플레이 장치(400) 상의 지점에 명암이나 색의 구배를 주어 가시화할 수 있다.
디스플레이 장치(400)는 일반적으로 이동식 단말기 형태이나, 이에 한정되는 것은 아니고, 후행자가 선행 작업자의 위치를 알 수 있는 방식이면 어떠한 형태의 디스플레이 장치(400)도 가능하다.
선행 작업자의 동작과 위치는 여러가지 방법으로 가시화할 수 있다. 일정한 시간간격을 두어 시간 간격마다 작업자의 동작, 위치를 표시할 수 있고, 선행 작업자에게 특별한 이벤트가 발생한 경우 예컨대 팔, 다리의 동작 각도, 가속도 등의 변화가 발생한 경우에 가시화하는 것도 가능하다. 또한 후행자와 일정거리 간격을 두고 표시하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 보정단계(S500)를 더 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 방법을 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 후행자가 선행 작업자의 위치 정보를 확인하여, 선행 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정장치(500)를 통하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉 후행자는 보정장치(500)를 통하여 선행 작업자의 위치를 더욱 정확하게 보정할 수 있고, 보정된 정보는 다른 후행자에 전송될 수 있다.
보정장치(500)는 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정한다.
특징점(P)은 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착된 위치를 구별되는 색 또는 모양으로 표시하거나, 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 시점의 선행 작업자의 동작 정보를 구별되는 색으로 표시 또는 점멸하도록 하여 표시된다. 따라서 후행자는 디스플레이 상에서 특징점(P)을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 특징점(P)은 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되어 장착완료신호가 입력되면 모니터링 장치(300)로 장착완료신호가 전송되도록 하여 자동으로 인식되도록 하는 것도 가능하다. 모니터링 장치(300)에서는 장착완료신호와 통신 중계기(200) 장착을 위한 작업자의 동작정보를 수신하여 특징점(P)을 설정되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및 상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템에 있어서, 제 1 작업자가 상기 통신 중계기(200)에 근접하게 될 때, 상기 제 1 작업자의 이동경로를 따라 후행하는 제 2 작업자의 디스플레이 장치(400)에서 상기 통신 중계기(200)와 상기 제1 작업자 사이의 거리를 음성, 문자 또는 진동으로 알려주는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템이 제공될 수 있다.
100 : 모션 캡쳐 센서(100)
200 : 통신 중계기(200)
300 : 모니터링 장치(300)
400 : 디스플레이 장치(400)
500 : 보정장치(500)

Claims (20)

  1. 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);
    상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);
    상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300)
    상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400) 및
    상기 후행자가 상기 작업자의 위치 정보를 확인하여, 상기 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정할 수 있는 보정장치(500)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정장치(500)는 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 상기 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 특징점(P)은 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착된 위치를 구별되는 색 또는 모양으로 표시하거나, 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 시점의 상기 작업자의 동작 정보를 구별되는 색으로 표시 또는 점멸하도록 하여 표시하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 특징점(P)은, 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되어 장착완료신호가 입력되면 상기 모니터링 장치(300)로 상기 장착완료신호가 전송되고, 상기 모니터링 장치(300)에서 상기 장착완료신호와 상기 통신 중계기(200) 장착을 위한 상기 작업자의 동작정보를 수신하여 설정되는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 중계기(200)는 무선 ad-hoc network 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 중계기(200)는 외부에서 상기 통신 중계기(200)를 시각적으로 인식할 수 있는 발광 점멸기 또는 청각적으로 인식할 수 있는 알람장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업자의 동작정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치(400)는 상기 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치로서, 상기 작업자의 동작과 위치를 증강현실이나 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 상기 후행자가 상기 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치(400)는, 상기 후행자의 위치를 기준으로 하여 상기 작업자와의 거리, 시간을 표시하며, 상기 작업자가 이동한 궤적을 상기 작업자가 지나간 위치에 설치된 통신 중계기(200)에 대응되는 상기 디스플레이 장치(400) 상의 지점에 명암이나 색의 구배를 주어 가시화하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 장치(300)는 상기 작업자의 동작정보 중 상기 작업자의 보폭을 계산하여 상기 작업자의 현재 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여 상기 통신 중계기(200)와 상기 작업자의 통신기기 사이의 전파강도를 더 반영하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 작업자의 현재 위치를 계산하기 위하여, 가속도계, 각 속도계 및 지자기 센서에 서 측정한 정보를 더 반영하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
  14. 작업자의 신체나 의복에 설치된 모션 캡쳐 센서(100)에서 작업자의 동작 정보를 감지하는 감지단계(S100);
    상기 감지단계(S100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 상기 작업자의 이동경로에 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착된 통신 중계기(200)를 통하여 전송하는 전송단계(S200);
    상기 전송단계(S200)에서 전송된 상기 작업자의 동작정보에 따라 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 상기 작업자를 모니터링하는 모니터링단계(S300);
    상기 모니터링단계(S300)에서 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 단계(S400); 및
    상기 후행자가 상기 작업자의 위치 정보를 확인하여, 상기 작업자의 실제 위치와 모니터링되어 디스플레이상에 나타난 위치가 상이할 경우, 이를 보정하는 보정단계(S500)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 보정단계(S500)는 상기 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 지점을 특징점(P)으로 표시하고, 상기 특징점(P)과 실제 통신 중계기(200)가 설치 또는 장착되는 위치를 일치시키는 방식으로 보정하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 전송단계(S200)는 무선 ad-hoc network 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 동작 정보는 신체상의 팔, 다리, 발 등에서의 가속도, 각도와 각도 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이 단계(S400)는, 상기 후행자가 이동하며, 휴대할 수 있는 이동형 디스플레이장치에, 상기 작업자의 동작과 위치를 증강현실 또는 빛, 소리, 진동의 패턴 또는 강도 변화를 통하여 상기 후행자가 상기 작업자의 이동 궤적을 확인할 수 있도록 가시화하는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 방법.
  20. 작업자의 인체관절 동작 정보를 감지하며, 상기 작업자의 신체나 의복에 설치되는 모션 캡쳐 센서(100);
    상기 작업자의 이동경로에 순차적으로 투척되어 설치되거나, 이동경로 중의 벽 또는 바닥 등에 장착되어, 상기 모션 캡쳐 센서(100)에서 감지한 작업자의 동작정보를 전송하는 통신 중계기(200);
    상기 통신 중계기(200)로부터 작업자의 동작정보를 전송받아 상기 작업자의 현재 위치를 계산하고 작업자를 모니터링하는 모니터링 장치(300) 및
    상기 모니터링 장치(300)에 의해 모니터링된 상기 작업자의 동작정보 및 현재 위치 정보를 후행자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(400)를 포함하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템에 있어서,
    제 1 작업자가 상기 통신 중계기(200)에 근접하게 될 때, 상기 제 1 작업자의 이동경로를 따라 후행하는 제 2 작업자의 디스플레이 장치(400)에서 상기 통신 중계기(200)와 상기 제1 작업자 사이의 거리를 음성, 문자 또는 진동으로 알려주는 것을 특징으로 하는 작업자 동작 및 위치추적 시스템.
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