KR101526180B1

KR101526180B1 - controlling method of walker using EMG sensors

Info

Publication number: KR101526180B1
Application number: KR1020130140192A
Authority: KR
Inventors: 송요순; 김정훈
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-06-05
Also published as: KR20150057186A

Abstract

본 발명은 근전도 센서감지부로부터 보행자가 걷고자 하는 방향과 보행 속도를 감지하고 이를 구동 속도와 방향으로 산출하여 구동 바퀴와 방향 제어 바퀴를 구동하여 보행자의 보행 의지에 맞게 진행하게 하는 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는, 사람의 팔뚝에 설치한 근전도 센서로부터 근전도를 전압이나 전류로 감지하는 근전도센서 감지부와 상기 근전도 센서부로부터 입력 받은 센서값을 통해 팔뚝의 뒤틀림 방향이나 뒤틀림 정도를 감지하여 구동 방향이나 구동 속도를 산출하기 위한 중앙처리장치와 상기 중앙처리장치로부터 산출된 구동 방향에 따라 진행 방향을 제어하는 방향제어부와 상기 중앙처리장치로부터 산출된 구동 속도에 따라 진행 속도를 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해 보행 보조기에 의지된 팔뚝의 뒤틀림 방향과 정도에 따라 방향이 바뀌게 되어 보다 보행 보조기의 의지되는 힘을 많이 실어 편한 보행을 할 수 있게 하는 효과가 있다. 또한, 빠른 속도에서도 보행 보조기에 의지된 힘의 분산이 많이 이루어져 보다 편한 보행을 할 수 있게 하는 효과가 있다. The present invention utilizes an electromyogram sensor that detects the direction and walking speed of the pedestrian from the electromyogram sensor sensing unit and calculates the driving speed and direction to drive the driving wheel and the direction control wheel to advance the walking wheel according to the walking will of the pedestrian And a control method thereof.
The present invention relates to a walking aid for controlling an electromyogram sensor, the electromyogram sensor comprising a electromyogram sensor sensing part for sensing an electromyogram as a voltage or current from an electromyogram sensor provided on a forearm of a person and a sensor value input from the electromyogram sensor part, A direction control unit for controlling a traveling direction in accordance with a driving direction calculated from the central processing unit and a control unit for calculating a driving direction and a driving speed based on a driving speed calculated from the central processing unit, And a drive control unit for controlling the traveling speed.
As a result, the direction is changed according to the warp direction and the degree of the forearm rested on the walking aids, so that it is possible to perform a comfortable walking by carrying much force to be supported by the walking aids. In addition, even at a high speed, a large amount of force is restrained from being supported by the walking aids.

Description

[0001] The present invention relates to a method of controlling a walker using EMG sensors,

본 발명은 근전도 센서감지부로부터 보행자가 보행하고자 하는 방향과 보행 속도를 감지하고 이를 구동 속도와 방향으로 산출하여 구동 바퀴와 방향 제어 바퀴를 구동하여 보행자의 보행 의지에 맞게 진행하는 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention uses an electromyogram sensor that senses a direction and a walking speed of a pedestrian to walk from an electromyogram sensor sensing unit and calculates driving speed and direction thereof to drive the driving wheel and the direction control wheel to advance to the walking will of the pedestrian And a method of controlling the same.

일반적으로 보행 보조기는 보행자의 보행의지에 따라 수동으로 힘을 가하여 바퀴를 구동하거나 방향을 바꾸게 하였다.Generally, the walking aids are manually driven according to the pedestrian's will to drive or change the direction of the wheels.

또한 전동 보행 보조기도 제어용 핸들을 조정하거나 보행의지를 반영하는 센서를 팔이나 손으로 제어하여 핸들 조정이나 팔의 힘이 주어지는 방향에 따라 구동 모터를 제어한다. 이러한 전동 보행 보조기는 핸들에 가해지는 힘의 방향 및 세기에 기반을 두어 모터를 제어함으로써 보행자가 보행 보조기에 힘을 주기 불편하여 보행 보조기의 힘 분산에 잘 활용되지 못하였다.In addition, the electric walker also controls the control handle or controls the sensor that reflects the gait will by arm or hand to control the drive motor according to the direction of the handle adjustment or the force of the arm. This electric walking aids are not well utilized for the power distribution of the walking aids because they are inconvenient for pedestrians to apply force to the walking aids by controlling the motors based on the direction and intensity of the force applied to the handles.

또한 전동 보행 보조기는 핸들로 방향을 전환하거나 핸들에 사용자가 파지하는 핸들 바를 전, 후방으로 슬라이딩하여 사용하기 때문에 보행보조기의 본래의 목적인 보행자의 하중을 보행 보조기에 싣고 이동하는 것이 어렵다. 특히 보행자의 보행 방향과 보행 속도를 힘의 세기에 비례하여 속도를 증가시키도록 모터를 제어하기 때문에 미세하게 조절하기 어려워 오히려 보행자가 위험에 처하게 될 수 있다.In addition, since the electric walking aids are used by switching the direction of the handles or by sliding the handle bars held by the user in the front and rear of the handles, it is difficult to load the load of the pedestrian, which is the original purpose of the walking aids, on the walking aid. Especially, since the motor is controlled to increase the speed in proportion to the strength of the pedestrian 's walking direction and walking speed, it is difficult to finely control the pedestrian.

등록특허 10-0807300호 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기[0001] The present invention relates to a walking assist device

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보행자가 보행보조기에 힘을 실어 의지하면서도 보행자의 팔로 보행보조기의 속도와 방향을 제어할 수 있도록 팔뚝에 설치된 근전도 센서에 의해 감지된 뒤틀림방향과 정도를 감지하고 이를 보행 보조기의 보행 방향과 속도에 맞게 방향과 속도가 제어 구동되게 하는 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a pedestrian assistance apparatus which is installed on a forearm so as to control the speed and direction of a walking- The present invention provides a walking aiding device that detects a warping direction and a degree detected by an electromyogram sensor, and controls the direction and speed of the walking assist device by using an electromyogram sensor for controlling the direction and speed of the walking aiding device in accordance with the walking direction and speed.

또한 본 발명의 다른 목적은 근육에 설치된 근전도 센서에 의해 감지된 근육의 동작을 계측하여 사용자 의지가 가장 잘 전달되도록 하여 보행 보조기를 최적 제어하는 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 제어방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a control method of a walking aiding device for controlling an operation of a muscle sensed by an electromyogram sensor installed in a muscle to control the walking assist device using an electromyogram sensor .

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 보행 보조기에 있어서, 사람의 팔뚝에 설치한 근전도 센서로부터 근전도를 전압이나 전류로 감지하는 근전도센서 감지부와 상기 근전도 센서부로부터 입력 받은 센서값을 통해 팔뚝의 뒤틀림 방향이나 뒤틀림 정도를 감지하여 구동 방향이나 구동 속도를 산출하기 위한 중앙처리장치와 상기 중앙처리장치로부터 산출된 구동 방향에 따라 진행 방향을 제어하는 방향제어부와 상기 중앙처리장치로부터 산출된 구동 속도에 따라 진행 속도를 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a walking aiding device for controlling a walking aiding device using an electromyogram sensor according to the present invention includes: an electromyogram sensor sensing part for sensing an electromyogram as a voltage or current from an electromyogram sensor installed on a forearm of a person; A central processing unit for calculating a driving direction and a driving speed by sensing a warp direction or a twist degree of a forearm through a sensor value inputted from an electromyogram sensor unit and a direction for controlling a traveling direction according to a driving direction calculated from the central processing unit And a drive control unit for controlling the progress speed according to the drive speed calculated from the central processing unit.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 사람의 한쪽 팔뚝에 설치한 근전도 센서로부터 근전도를 전압이나 전류로 감지하여 상기 중앙처리장치에서 방향을 결정하는 제 1 근전도 센서감지부와 상기 제 1 근전도센서감지부가 장착된 팔뚝과 다른 쪽 팔뚝에 설치해 근전도 센서로부터 근전도를 전압이나 전류로 감지하여 상기 중앙처리장치에서 속도를 결정하게 하는 제 2 근전도 센서감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a walking aiding device for controlling the electromyographic sensor according to the present invention includes a first electromyographic sensor sensing part for sensing the electromyogram as a voltage or current from an electromyogram sensor installed on one forearm of a person and determining the direction in the central processing unit, And a second electromyographic sensor sensing unit for sensing the electromyogram as a voltage or current from the electromyogram sensor and determining the speed in the central processing unit by installing the first electromyographic sensor sensing unit on the forearm and the other forearm on the other forearm, .

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 사람의 존재 여부를 상기 중앙처리장치가 판단하게 하는 인체 감지 센서감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the walking aiding apparatus for controlling the electromyographic sensor according to the present invention may further include a human body sensor detecting unit for allowing the central processing unit to determine whether a person is present.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 상기 중앙처리장치로부터 산출된 진행 방향이나 진행 속도 정보를 표시하는 정보표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the walking aiding apparatus for controlling using the electromyographic sensor according to the present invention may further include an information display unit for displaying the progress direction and the progress speed information calculated from the central processing unit.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 전원 버튼이나 사용자에 따른 센서 감지 정도의 가중치를 입력 할 수 있는 입력 장치부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the walking aiding device for controlling the electromyographic sensor according to the present invention may further include an input device for inputting a weight of a power button or a sensor detection degree according to a user.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기는 전원으로 사용되는 축전지의 상태를 감시하여 상기 중앙처리장치에 전달하거나 충전이나 방전을 제어하는 전원관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the walking aiding device for controlling the electromyographic sensor according to the present invention may further include a power management unit for monitoring the state of the battery used as a power source, transmitting the result to the central processing unit, or controlling charging or discharging.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법은 보행 보조기에 있어서, 이용자의 특정 근육의 동작을 계측하는 근전도센서 정보 추출 단계와 상기 근전도 센서 계측 단계를 통해 얻은 전압이나 전류 정보로 보행 보조기의 구동 방향과 속도를 산출하는 제어신호 산출 단계와 상기 제어신호 산출 단계를 통해 산출된 제어신호로 보행 보조기의 방향과 속도를 제어하는 제어신호 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a walking aids control method for controlling a walking aids using an electromyographic sensor according to the present invention. The walking aids include steps of extracting an electromyogram sensor information for measuring an operation of a user's particular muscle, A control signal calculating step of calculating a driving direction and a speed of the walking aid based on voltage or current information obtained through the control signal calculating step and a control signal outputting step of controlling the direction and speed of the walking aid with the control signal calculated through the control signal calculating step .

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법은 상기 근전도 센서 계측 단계에서 검출된 전압이나 전류의 값을 증폭하거나 필터링 하는 증폭 및 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of controlling a walking aiding device according to the present invention further includes an amplifying and filtering step of amplifying or filtering the voltage or current value detected in the electromyography sensor measuring step.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법은 상기 제어 신호 출력 단계에서 출력된 정보를 유무선으로 통신하여 바퀴에 구동 모터에 전달하는 유무선 통신 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the method of controlling a walking aids control system using the electromyographic sensor according to the present invention is characterized by further comprising a wired / wireless communication step of communicating the information output from the control signal outputting step by wired / wireless communication and transmitting the information to the driving motor .

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법은 상기 근전도센서 계측 단계 이전에 사용자 인증절차를 수행 후 사람 존재 유무를 센싱 하는 사용자 유무 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for controlling a walking aiding apparatus according to the present invention further includes a step of determining whether or not a person is present after performing a user authentication procedure before the electromyography sensor measuring step.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법은 상기 근전도센서 계측 단계 이전에 사용자 인증절차를 수행하는 사용자 인증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method further includes a user authentication step of performing a user authentication procedure before the electromyographic sensor measurement step.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 및 그 제어방법에 의하면, 보행 보조기가 단순히 핸들의 조작에 의해 방향이 제어되는 것이 아니라 보행 보조기에 의지된 팔뚝의 뒤틀림 방향과 정도에 따라 방향이 바뀌게 되어 빠른 속도에서도 보행 보조기에 의지된 힘의 분산이 이루어져 보다 편한 보행을 할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention, since the walking aid is controlled not only by the operation of the steering wheel but also by the twist direction of the forearm supported by the walking aids, The direction is changed according to the degree, and the power is restrained by the walking aids even at a high speed, so that it is possible to make walking more comfortable.

또한, 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 및 그 제어방법에 의하면, 기존의 단순 핸들의 조작에 의한 방법에서 핸들 조작의 범위가 커져 갑작스럽게 방향이 바뀌거나 속도가 빨라지는 오조정의 문제를 해결하여 근전도 센서의 조정에 의해 보행 의지를 보다 섬세하게 제어에 반영하여 오조정을 최소화할 수 있고 안전한 보행을 보조하게 하는 효과가 있다.Further, according to the walking aid and the control method thereof, which are controlled by the electromyographic sensor according to the present invention, the range of the steering operation is increased in the conventional method of operating the simple steering wheel, And it is possible to minimize the erroneous adjustment by reflecting the will to walk more delicately by the adjustment of the electromyogram sensor, thereby assisting safe walking.

도 1은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 회로장치의 블록도이다.
도 2은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 외형도이다.
도 3은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 제어방법을 도시한 절차도이다.
도 4은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 작동방법을 도시한 흐름도이다.
도 5은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 외형 모식도이다.FIG. 1 is a block diagram of a circuit device of a walking aiding device to be controlled using an electromyographic sensor according to the present invention.
FIG. 2 is an external view of a walking aiding apparatus which is controlled by using an electromyographic sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method of a walking aiding device for controlling an electromyographic sensor according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of operating a walking aids using the electromyographic sensor according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of an external appearance of a walking aiding apparatus to be controlled using an electromyographic sensor according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 회로장치의 블록도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 회로장치는 입력 장치부(103), 중앙처리장치(105), 정보 표시부(107), 근전도 센서감지부(109), 인체감지 센서감지부(111), 구동제어부(113), 방향제어부(115), 전원 관리부(117)를 포함하여 구성할 수 있다.FIG. 1 is a block diagram of a circuit device of a walking aiding device that uses an electromyogram sensor according to the present invention. As shown in FIG. 1, a circuit device of a walking aiding device, A central processing unit 105, an information display unit 107, an electromyogram sensor sensing unit 109, a human body sensor sensing unit 111, a drive control unit 113, a direction control unit 115, and a power management unit 117 .

중앙처리장치(105)는 입력 장치부(103)로부터 들어오는 동작 개시여부나 다양한 설정정보를 입력받고, 정보 표시부(107)를 통해 보행자에게 알려줄 속도나 설정 값 등 표시내용을 출력하고, 근전도 센서감지부(109)를 통해 근육의 움직임을 감지한 정보를 입력받아 이를 필터링하거나 증폭 처리하여 방향이나 속도를 산출하는 연산을 수행하거나 인체감지 센서감지부(111)를 통해 보행자의 유무나 보행자의 이상 행동을 사전 감지할 수 있는 판단을 한다. 또한 보행에 적절한 방향이나 속도를 제어하기 위한 구동제어부(113)나 방향제어부(115)와 연결되어 있고, 전원 관리부(117)를 통해 전원의 충전이나 방전 상태 등을 감시하거나, 하나 이상 연결된 센서의 감시 정보를 이용하여 보행 보조기의 진행 방향과 속도를 산출하는 것으로서 마이콤을 사용할 수 있다.The central processing unit 105 receives operation initiation information and various setting information received from the input device 103 and outputs display contents such as a speed and a setting value to notify the pedestrian through the information display 107, The motion detection unit 111 detects motion of the muscles through the input unit 109 and performs filtering or amplification processing on the information to calculate the direction or speed. Alternatively, the motion detection unit 111 may detect the presence or absence of a pedestrian, And the like. And is connected to a drive control unit 113 and a direction control unit 115 for controlling an appropriate direction or speed for walking and monitors the charging or discharging state of the power source through the power management unit 117, The microcomputer can be used to calculate the traveling direction and speed of the walking aids by using the monitoring information.

입력 장치부(103)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 전원버튼이나 설정 값 등의 입력기능을 하는 것이다. 이는 보행 약자의 사용자 편의를 위해 기계식 버튼이나 터치패널, 조그셔틀 등 다양한 입력 장치가 적용될 수 있다.The input device unit 103 is connected to the central processing unit 105 by wire or wireless, and performs input functions such as a power button and a set value. Various input devices such as a mechanical button, a touch panel, and a jog shuttle can be applied for the convenience of the user.

정보 표시부(107)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 방향이나 속도, 축전지 잔량, 사용자 정보 등을 표시하는 것이다. 특히 보행자가 보행에 필요한 정보를 사용자별로 표시할 수 있다.The information display unit 107 is connected to the central processing unit 105 via wired / wireless lines to display directions and speeds, remaining capacity of batteries, user information, and the like. In particular, the pedestrian can display information necessary for walking by user.

근전도센서 감지부(109)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 근전도 센서로부터 입력된 전압이나 전류의 량, 파형 등을 통해 보행자 진행 방향과 속도의 의지를 입력하게 하는 것이다. 이의 작동 원리의 한 예로서, 근육 주위에 부착된 전극을 통해 검출된 근육의 활동에 동반된 생체신호를 감지하여 표면 근전도를 측정하는 것이다. 이 센서는 기준 전극과 측정 전극의 두 개의 전극을 인체에 부착하여 근육 주변에 흐르는 전압과 전류의 양 그리고 주파수를 측정하게 된다. 이때 두 전극 사이에 형성되는 전위차가 센서의 증폭기를 통해 증폭되고, 필터에 의해 60Hz의 전원 잡음을 제거할 수 있다. 또한 저주파통과필터에 의해 고주파 성분의 잡음을 제거하여 근전도 신호를 감지하게 된다. 이를 다시 아날로그 디지털 컨버터를 통해 디지털화하여 상기 중앙처리장치(105)로 전달하거나 아날로그 신호를 중앙처리장치(105)에 내장된 아날로그 디지털 변환 장치로 전송하는 방법을 사용한다.The electromyogram sensor detection unit 109 is connected to the central processing unit 105 by wired / wireless lines, and inputs the will of the pedestrian's traveling direction and the speed through the amount of voltage or current input from the electromyogram sensor, a waveform, and the like. One example of its working principle is to measure the surface EMG by sensing the bio-signal accompanied by the activity of the muscles detected through the electrodes attached around the muscles. The sensor attaches two electrodes, a reference electrode and a measuring electrode, to the human body to measure the amount and frequency of voltage and current flowing around the muscle. At this time, the potential difference formed between the two electrodes is amplified by the amplifier of the sensor, and the power noise of 60 Hz can be removed by the filter. The low-pass filter removes the noise of the high-frequency component and senses the EMG signal. And then transmits the digitalized signal to the central processing unit 105 or transmits the analog signal to the analog-to-digital conversion unit built in the central processing unit 105.

인체감지센서 감지부(111)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 보행 보조기에 사람이 있는지 여부를 판단하게 하는 것이다. 이는 근접 센서나 적외선 센서, 정전기 센서 등을 사용할 수 있으며 보행자 착용형 관성 센서를 사용할 수도 있다.The human body detecting sensor detecting unit 111 is connected to the central processing unit 105 by wired / wireless connection to determine whether a person is present in the walking aid. It can use a proximity sensor, an infrared sensor, an electrostatic sensor, or a pedestrian-wearing inertial sensor.

구동제어부(113)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 보행 보조기의 속도를 제어하는 신호를 발생하게 하는 것이다. 이때 발생된 신호는 모터를 제어하기 위한 다양한 형태의 신호를 선택할 수 있다. The driving control unit 113 is connected to the central processing unit 105 by wired or wireless lines to generate a signal for controlling the speed of the walking aids. The signal generated at this time can select various types of signals for controlling the motor.

방향제어부(115)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결하여 구동 방향 바퀴를 제어할 수 있는 신호를 발생하는 것이다. 방향 제어 신호는 바퀴의 방향을 직접 조절하거나 양쪽 바퀴의 속도 차이에 의해 방향을 조절 한다.The direction control unit 115 is connected to the central processing unit 105 by wired / wireless lines to generate a signal for controlling the driving direction wheels. The direction control signal directly adjusts the direction of the wheel or the speed difference of both wheels.

전원 관리부(117)는 중앙처리장치(105)와 유무선으로 연결되어 보행 보조기에 필요한 전원을 공급하고 충전 및 방전 관리를 하게 하는 것이다.The power management unit 117 is connected to the central processing unit 105 by wired / wireless lines to supply necessary power to the walking aids and to perform charging and discharging management.

도 2는 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 일실시예를 도시하는 외형도이며, 도시한 바와 같이 본 발명의 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 일실시예는 우측 근전도 센서부(201), 좌측 근전도 센서부(203), 좌측 구동 바퀴(207), 우측 구동 바퀴(209), 좌측 방향제어 바퀴(211), 우측 방향제어 바퀴(213)를 포함하여 구성할 수 있다.FIG. 2 is an external view showing an embodiment of a walking aiding device for controlling the user using an electromyographic sensor according to the present invention. As shown in the figure, an embodiment of the walking aiding device for controlling the user using the electromyographic sensor of the present invention, And may include a sensor unit 201, a left electromyogram sensor unit 203, a left driving wheel 207, a right driving wheel 209, a left direction control wheel 211 and a right direction control wheel 213 .

상기의 구종 바퀴들은 구동 속도나 방향을 제어하기 위한 것으로 앞 뒤 바퀴가 구동 속도와 방향 제어를 각각 담당하거나, 다른 방법으로는 각 바퀴의 구동 속도를 달리하여 구동 방향을 달리 할 수도 있다. 도 1에 도시된 회로장치는 보행 보조기의 프레임의 소정 위치에 내장되어, 우측 근전도 센서부(201), 좌측 근전도 센서부(203), 좌측 구동 바퀴(207), 우측 구동 바퀴(209), 좌측 방향제어 바퀴(211), 우측 방향제어 바퀴(213)에 전기적으로 접속된다.The front wheels are used to control the driving speed and the direction. The front and rear wheels respectively control the driving speed and the direction control. Alternatively, the driving directions of the wheels may be different from each other. The circuit device shown in Fig. 1 is built in a predetermined position of a frame of the walking aiding device and includes a right electromyogram sensor unit 201, a left electromyogram sensor unit 203, a left driving wheel 207, a right driving wheel 209, And is electrically connected to the direction control wheel 211 and the right direction control wheel 213, respectively.

도 3은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법의 일실시예를 도시하는 절차도이며, 도시한 바와 같이 본 발명의 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 제어방법의 일실시예는 이용자의 특정 근육 동작단계(301), 생체 전기 발생 단계 (303), 근전도 센서 정보 추출 단계(305), 증폭 및 필터링 단계(313), 제어신호 산출 단계(307), 제어신호 출력 단계(309), 유무선 통신 단계(315), 보행 보조기 작동 단계(311)를 포함하여 구성할 수 있다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a walking aiding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a walking aiding apparatus according to an embodiment of the present invention. Examples include a user's specific muscle activation step 301, bioelectricity generation step 303, electromyography sensor information extraction step 305, amplification and filtering step 313, control signal calculation step 307, 309, a wired / wireless communication step 315, and a walking aid operation step 311.

근육 동작단계(301)는 보행자기 팔뚝의 근육을 움직여서 보행 보조기의 방향과 속도를 제어하는 동작 단계이다.The muscle operation step 301 is an operation step of controlling the direction and speed of the walking aids by moving the muscles of the walking arm's forearm.

생체 전기 발생 단계 (303)는 근전도센서로부터 근육 동작에 의해 발생되는 생체 신호를 입력 받는 것이다. 이는 도 1의 근전도센서 감지부(109)로부터 받은 신호를 처리하는 단계로 근전도 센서로부터 입력된 전압이나 전류의 량, 파형 등을 통해 보행자 진행 방향과 속도의 의지를 감지하는 단계이다. 이는 근육 주위에 부착된 전극을 통해 검출된 근육의 활동에 동반된 생체신호를 감지하는 것으로, 기준 전극과 측정 전극의 두 개의 전극을 인체에 부착하여 근육 주변에 흐르는 전압과 전류의 양 그리고 주파수를 측정한다. The bioelectricity generating step 303 receives a bio-signal generated by the muscle operation from the electromyogram sensor. The step of processing the signal received from the electromyogram sensor sensing unit 109 of FIG. 1 is a step of sensing the direction of the pedestrian's traveling direction and the speed of the pedestrian through the amount of voltage or current input from the electromyogram sensor, a waveform, and the like. This is to detect the bio-signal accompanied by the activity of the muscles detected by the electrodes attached to the muscles. By attaching the two electrodes of the reference electrode and the measuring electrode to the human body, the amount and frequency of the voltage and current flowing around the muscle .

근전도 센서 정보 추출 단계(305)는 근전도 센서 신호를 입력받아 계측하는 단계이다. 센서에 부착된 두 전극 사이에 측정된 전위차와 시간변수로 얻어지는 계측 데이터를 의미 있는 계측정보로 변환하는 것으로서, 측정된 센서값을 증폭하고, 필터에 의해 전원 잡음과 고주파 잡음을 제거하고 이를 시간변수와 결합하여 센서정보를 추출하는 단계이다. The EMG sensor information extraction step (305) is a step of receiving and measuring the EMG sensor signal. The measurement data obtained by the measured potential difference and time variable between the two electrodes attached to the sensor are converted into meaningful measurement information. The measured sensor value is amplified, the power noise and the high frequency noise are removed by the filter, And extracting the sensor information.

상기의 근전도 센서 정보 추출 단계(305)에서 수행되는 증폭 및 필터링 단계(313))는 입력된 미약한 근전도 신호를 증폭하고 단계와 계측된 신호의 잡음을 최소화하는 단계이다. 이 때 전원 잡음인 60Hz이하의 저주파 잡음과 고주파 성분의 잡음을 제거한다.The amplification and filtering step 313 performed in the electromyogram sensor information extraction step 305 is a step of amplifying a weak electromyogram signal inputted and minimizing the noise of the step and the measured signal. At this time, the noise of the low-frequency noise and the high-frequency component below the power supply noise of 60 Hz is eliminated.

제어신호 산출 단계(307)는 상기 근전도 센서 정보 추출단계(305)에서 추출된 신호에서 방향제어 신호를 통해 방향을 결정하고 신호의 세기에 따라 사용자별 설정된 값을 기준하여 방향의 전환 정도를 산출하고, 진행 속도와 관련되어 추출된 값을 통해 보행 보조기의 진행 속도를 산출하여 방향 제어 신호와 속도 제어 신호를 산출하는 단계이다.The control signal calculating step 307 determines the direction of the signal extracted in the EMG sensor information extracting step 305 through the direction control signal and calculates the degree of the directional change based on the value set for each user according to the intensity of the signal , And calculating the direction control signal and the speed control signal by calculating the traveling speed of the walking aid through the extracted value in relation to the traveling speed.

제어신호 출력 단계(309)는 보행 보조기의 바퀴에 전달될 방향제어 신호와 속도 제어신호를 유무선 통신 단계(315)를 통해 구동장치에 전달하는 단계이다. The control signal output step 309 is a step of transmitting the direction control signal and the speed control signal to be transmitted to the wheels of the walking aids to the driving device through the wired / wireless communication step 315.

보행 보조기 작동 단계(311)는 송출되어온 제어신호에 따라 모터를 구동하여 보행보조기의 작동을 가능하게 하는 단계이다.The step 311 of activating the walking aid is a step of activating the walking assistant by driving the motor according to the control signal transmitted.

상기 각 단계는 모두 필요한 단계가 아니라 중간에 생략될 수 있다.All of the above steps may be omitted in the middle, but not required steps.

도 4은 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 작동방법의 일실시예를 도시하는 흐름도이며, 도시한 바와 같이 본 발명의 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기 작동방법의 일실시예는 사용자 인증 단계(401), 사용자 인증 판단 단계(403), 인증 사용자 설정 정보 확인 단계(405), 사용자 특정근육 동작 판단 단계(407), 근전도 센서 계측 단계(409), 동작 인식 단계(411), 사용자 유효 동작 판단 단계(413), 제어신호 출력 단계(415), 사용 종료 판단 단계(417)를 포함하여 구성할 수 있다.FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of a method for operating a walking aiding apparatus using an electromyographic sensor according to the present invention. As shown in FIG. 4, the method for operating a walking aiding apparatus according to an embodiment of the present invention The user authentication step 403, the authentication user setting information confirmation step 405, the user-specific muscle operation determination step 407, the electromyography sensor measurement step 409, the motion recognition step 411, A user validity operation determination step 413, a control signal output step 415, and an end of use determination step 417.

상기의 사용자 인증 단계(401)는 사용자의 접근 여부와 사용자를 입력하여 인증하는 것으로 이를 통해 사용자 설정 정보에 맞게 보행 보조기를 구동하게 하거나 센서의 감지 정도에 대한 사용자별 설정을 달리 할 수 있게 하는 것이다.The user authentication step 401 is a step of authenticating the user by inputting and accessing the user and thereby enabling the user to operate the walking aid according to the user setting information or to set different per-user settings for the degree of detection of the sensor .

상기의 사용자 인증 판단 단계(403)는 유효 사용자인지 또는 기존 사용자 설정 정보가 등록된 사용자인지를 판단하는 것이다.The user authentication determination step 403 determines whether the user is an effective user or a registered user.

상기의 인증 사용자 설정 정보 확인 단계(405)는 사용자에 따라 설정 정보로 설정하는 것으로 보행 보조기를 여러 사람이 공유하여 사용할 경우에는 특히 사용하는 사람에 따라 센서의 민감도, 보행 속도나 사용자별 보행 보조기의 운영 방법을 달리 운영하게 하기 위한 설정정보를 확인하는 단계이다.The step of checking the authentication user setting information 405 sets the setting information according to the user. When the walking assistant is shared by several people, the sensitivity, the walking speed, and the user's walking aid And confirms the setting information for operating the operating method differently.

상기의 사용자 특정 근육 동작 판단 단계(407)는 보행 보조기를 운전하기 위해 사용자가 근육의 움직임을 판단하는 단계로 센서로부터 측정값을 입력받는 단계이다.The user-specific muscle motion determination step 407 is a step in which the user determines the motion of the muscle to operate the walking aids, and receives the measurement values from the sensor.

상기의 근전도 센서 계측 단계(409)는 근육의 움직임을 근전도 센서에 의해 측정된 신호에 시간 변수를 추가하여 근육의 움직임을 구체적으로 판단하기 위한 정보를 산출하는 단계이다.The EMG sensor measuring step 409 is a step of calculating information for specifically determining movement of a muscle by adding a time variable to a signal measured by the EMG sensor of the muscle movement.

상기의 동작 인식 단계(411)는 상기 근전도 센서 계측 단계(409)로부터 추출된 정보를 바탕으로 상기 인증 사용자 설정 정보 확인 단계(405)에서의 사용자별 설정 정보와 비교하여 근육의 움직임을 인식하여 방향과 속도로 산출하는 단계이다.Based on the information extracted from the electromyogram sensor measuring step 409, the motion recognizing step 411 recognizes the movement of the muscles in comparison with the per-user setting information in the authentication user setting information checking step 405, And the speed is calculated.

사용자 유효 동작 판단 단계(413)는 상기 동작 인식 단계(411)에서 산출된 값이 구동에 영향을 줄 수 있는 값인지를 판단하기 위해 유효 여부를 산출하고 판단하는 단계이다.The user effective operation determination step 413 is a step of calculating and determining validity to determine whether the value calculated in the operation recognition step 411 is a value that can affect driving.

제어신호 출력 단계(415)는 상기 사용자 유효 동작 판단 단계(413)에서 판단한 것을 근거로 하여 유효동작으로 판단될 경우 해당 방향과 속도를 제어신호로 출력하는 것이다.The control signal output step 415 outputs the direction and the speed as control signals when it is judged as a valid operation on the basis of the judgment result in the user valid operation judgment step 413.

사용 종료 판단 단계(417)는 사람이 없거나 종료 스위치를 통해 사용 종료를 판단하는 것이다.The end-of-use determination step 417 is to determine the end of use through no end or switch.

도 5는 본 발명에 따른 근전도 센서를 이용하여 제어하는 보행 보조기의 외형 그림이다.FIG. 5 is an outline view of a walking aiding apparatus that controls using an electromyographic sensor according to the present invention.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

101 : 보행 보조기
103 : 입력 장치부
105 : 중앙처리장치
107 : 정보 표시부
109 : 근전도센서 감지부
111 : 인체감지 센서감지부;
113 : 구동 제어부
115 : 방향 제어부
117 : 전원 관리부
305 : 근전도 센서 정보 추출
307 : 구동 신호 산출;
309 : 제어신호 출력
401 : 사용자 인증 단계
403 : 사용자 인증 판단 단계
405 : 인증 사용자 설정 정보 확인 단계
407 : 사용자 특정 근육 동작 판단 단계
409 : 근전도 센서 계측 단계
411 : 동작 인식 단계
413 : 사용자 유효 동작 판단 단계
415 : 제어신호 출력 단계
417 : 사용 종료 판단 단계101: Walking aids
103:
105: central processing unit
107: Information display section
109: EMG sensor detection unit
111: human body detection sensor detection unit;
113:
115:
117: Power management unit
305: EMG sensor information extraction
307: drive signal calculation;
309: Control signal output
401: User authentication step
403: User authentication determination step
405: Authentication user setting information confirmation step
407: User specific muscle motion determination step
409: EMG sensor measurement step
411: Motion recognition step
413: user valid motion judgment step
415: control signal output step
417: End of use determination step

Claims

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A user authentication step of inputting and authenticating user information;
A user authentication determination step of determining whether the user information is an effective user or an existing user setting information;
An authentication user setting information checking step of checking the setting information of the authentication user to change the operation method of the walking aid according to the user when it is determined that the user is the authentication user;
An electromyogram sensor information extracting step of extracting an operation of the user's specific muscle;
A control signal calculation step of calculating a driving direction and a speed of the walking aiding device by comparing the user's setting information confirmed in the authentication user setting information checking step based on the voltage or current information extracted in the electromyogram sensor information extracting step;
Determining whether the value calculated in the control signal calculating step is a valid value that may affect the driving of the walking aids; And
A control signal output step of controlling the direction and speed of the walking aid by using the control signal calculated through the control signal calculation step when the calculated value is an effective value;
And a control unit for controlling the operation of the pedestrian using the electromyogram sensor.

6. The method of claim 5,
Wherein the controller is configured to amplify or filter the voltage or current value extracted in the EMG sensor information extracting step.

delete