KR101566702B1 - System for controlling of outer device used photo scnsor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투과형 포토센서를 이용한 모션 인식 장치 및 이를 이용한 외부 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투과형 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하며, 감지한 모션을 이용하여 로봇을 제어하거나, 운동기구나 재활 기기에 적용하는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 포토 센서를 이용한 외부 장치 제어 시스템은 포토를 발광하는 발광부, 상기 발광부에서 발광된 포토를 수신하는 수광부를 포함하는 포토센서, 상기 수광부와 발광부가 교대로 장착되며, 직사각형 또는 정사각형 형태를 갖는 프레임, 상기 포토센서를 구성하고 있는 수광부에서 상기 포토의 수신 여부에 따라 상기 프레임에 내에서 이동하는 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도를 산출하는 산출부, 상기 산출부에서 산출한 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도에 대응하여 외부 장치의 이동방향, 이동거리 및 이동속도 중 적어도 하나를 산출하는 연동 제어장치, 상기 연동 제어장치에서 산출한 이동방향으로 이동거리만큼 이동하는 외부 장치를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a motion recognition apparatus using a transmission type photosensor and an external apparatus control system using the same, and more particularly, to a motion recognition apparatus using a transmission type photosensor to detect motion of a user, The present invention relates to a method for applying to sports equipment and rehabilitation equipment.
To this end, an external device control system using the photo sensor of the present invention comprises a photosensor including a light emitting unit for emitting a photo, a light receiving unit for receiving a light emitted from the light emitting unit, a light receiving unit and a light emitting unit alternately mounted, A calculation unit for calculating a moving direction, a moving distance and a moving speed of an object moving in the frame according to whether the port is received or not in a light receiving unit constituting the photo sensor, An interlocking control device for calculating at least one of a moving direction, a moving distance and a moving speed of an external device corresponding to a moving direction, a moving distance and a moving speed of an object; External device.
Description
본 발명은 투과형 포토센서를 이용한 모션 인식 장치 및 이를 이용한 외부 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투과형 포토센서를 이용하여 사용자의 모션 또는 특정 크기를 갖는 물체를 감지하며, 감지한 모션을 이용하여 로봇을 제어하거나, 운동 기기나 재활 기기에 적용하는 방안에 관한 것이다.
The present invention relates to a motion recognition apparatus using a transmission type photosensor and an external apparatus control system using the same. More particularly, the present invention relates to a transmission type photo sensor, which detects an object having a user's motion or a specific size, And controlling the robot or applying it to an exercise machine or a rehabilitation machine.
로봇 기술이 급속도로 발전하고 있는 가운데, 서비스형 로봇의 활성화를 위하여 인간과 로봇 사이의 원활한 상호 작용을 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 보다 나은 상호 작용, 즉 자연스러운 상호 작용을 위하여 사용자가 로봇에 대한 명령을 입력하는 것을 감지하기 위한 센서 장치의 기능 개선 연구가 진행되고 있다.While robot technology is rapidly developing, various researches have been conducted for smooth interaction between human and robot for activation of service type robot. Research is underway to improve the function of the sensor device to detect that the user inputs a command to the robot for better interaction, i.e., natural interaction.
인간과 로봇 사이의 상호 작용에 대한 연구 중 대표적인 것이 로봇이나 로봇의 제어부에 명령을 내리는 시스템에 의한 영상 인식을 통하여 사용자의 동작이나 음성을 인식하고 이에 따른 제어 명령을 내리는 방식이다. 그러나, 상기 방법의 경우 실생활 환경에서, 조명, 그림자, 음영, 잡음 등의 영향으로 인하여 정확한 인식 및 제어 명령 전달이 이루어지지 않고 있는 현실이다.One of the researches about the interaction between human and robot is to recognize the action or voice of the user through the image recognition by the robot or the control unit of the robot and to issue the control command accordingly. However, in the case of the above-mentioned method, accurate recognition and control commands are not transmitted due to the influence of illumination, shadow, shade, noise, etc. in a real life environment.
따라서, 영상 인식에 있어서 조도의 영향이나 음성 인식에서의 잡음 영향등의 한계를 극복할 수 있는 인식 기술이 필요하게 되었다. 또한 사용자의 동작이나 음성 인식 기술은 현재 무선 기기 제어 수단으로 대표적인 리모컨(Remote Controller)을 이용한 제어의 방향성 문제를 해결하기 위해 필수적이며, 또한 리모컨에 비하여 더욱 직관적인 제어가 가능하여 인식 기술의 사용이 필수적이 되었다. 따라서 인식 기술의 정확도를 향상시키고, 인간과 로봇의 상호 작용이 더욱 자연스럽게 이루어지도록 하는 외부 장치 및 내부 시스템의 필요성이 높아지고 있다.Therefore, a recognition technique capable of overcoming limitations such as the influence of illumination and the influence of noise in speech recognition has become necessary in image recognition. In addition, the user's operation and voice recognition technology are necessary for solving the directionality problem of the control using the representative remote controller as a control device of the current radio device, and more intuitive control than the remote control is possible, It became essential. Therefore, there is an increasing need for an external device and an internal system that improves the accuracy of the recognition technology and makes the human-robot interaction more natural.
한국공개특허 제2010-0071376호(발명의 명칭: 동작 인식 방법 및 장치)는 사용자의 제어동작에 따른 가속도 신호를 감지하는 기간인 후보영역감지기간과 상기 제어동작을 인식하기 위한 최소기간을 비교하는 최소기간비교단계; 상기 후보영역감지기간이 상기 최소기간을 초과하는 경우, 상기 후보영역감지기간과, 상기 최소기간보다 길고 상기 제어동작을 인식하기 위한 최대기간을 비교하는 최대기간비교단계; 및 상기 최대기간비교단계의 비교 결과에 따라 상기 최대기간 동안의 범위 내에서 상기 가속도 신호로부터 신호처리를 위한 세그먼트 신호를 추출하는 세그먼트 추출단계;를 포함하는 동작 인식 방법을 제안하고 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0071376 (entitled " motion recognition method and apparatus ") compares a candidate region sensing period, which is a period for sensing an acceleration signal according to a user's control operation, and a minimum period for recognizing the control operation Minimum period comparison step; Comparing the candidate region sensing period with a maximum period for recognizing the control operation longer than the minimum period when the candidate region sensing period exceeds the minimum period; And a segment extracting step of extracting a segment signal for signal processing from the acceleration signal within a range of the maximum period according to a comparison result of the maximum period comparison step.
또한, 한국공개특허 제 2012-0000807호(발명의 명칭: 모션 인식을 이용한 디지털 디바이스 제어 장치 및 제어 방법)은 모션 인식을 이용한 디지털 디바이스의 제어 장치에 있어서, 복수개의 모션을 인식하는 모션 인식부, 및 상기 모션 인식부에서 인식된 모션에 따라 상기 디지털 디바이스를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 모션 인식부가 상기 복수개의 모션들 중 제1 모션을 인식하는 경우 상기 모션 인식부에서 인식된 모션에 따른 상기 디지털 디바이스의 제어를 중지하고, 이후 상기 복수개의 모션들 중 제2 모션이 인식된 경우 상기 모션 인식부에서 인식된 모션에 따른 상기 디지털 디바이스의 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 제안하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2008-0000807 (entitled " Device and method for controlling a digital device using motion recognition ") is a device for controlling a digital device using motion recognition. The device includes a motion recognition unit for recognizing a plurality of motions, And a control unit for controlling the digital device according to the motion recognized by the motion recognition unit, wherein when the motion recognition unit recognizes the first motion among the plurality of motions, Wherein the controller controls the digital device according to the motion recognized by the motion recognition unit when the second motion of the plurality of motions is recognized. I am proposing.
이외에도 한국등록특허 제1177793호(발명의 명칭: 입체영상 체험 장치 및 방법)는 동작인식 센서를 이용한 3D 입체영상 체험 시스템에 있어서, 복수개의 영상 출력 공간(7)과 각각 겹쳐지는 동작인식 영역(5)의 동작(4)을 각각 인식하는 복수개의 동작인식 센서(1)를 포함하여 구성되는 동작 인식 감지부(100); 상기 동작인식 감지부(100)로부터 감지된 신호를 입력받아 해당 포인트별 임펙트 좌표 신호를 생성하는 동작인식 처리부(200); 상기 동작인식 처리부(200)로부터 입력된 상기 임펙트 좌표 신호를 입력받아 동작인식에 따른 연동영상과 배경영상이 연동되도록 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리부(300); 상기 데이터 처리부(300)에서 처리된 하나의 영상을 복수개로 분할하여 복수개의 영상 출력 장치(2)를 통하여 하나의 영상으로 이어지도록 출력하는 영상 출력부(400);를 포함하여 구성되는 입체영상 체험 장치를 제안하고 있다.Korean Patent No. 1177793 discloses a 3D stereoscopic image experience system using a motion recognition sensor. The 3D stereoscopic image experience system includes a plurality of image output spaces 7 and an operation recognition area 5 A motion recognition sensing unit (100) comprising a plurality of motion recognition sensors (1) for recognizing motion (4) An operation recognition processor 200 for receiving the signal sensed by the motion
이와 같이 종래 사용자의 동작 또는 특정 크기를 갖는 물체를 감지하여 연동되어 있는 기기를 제어하는 다양한 방안이 기술되어 있다. 하지만, 기기를 정밀하게 제어하기 위해서는 사용자의 동작 역시 정밀하게 감지되어야 한다.
As described above, various schemes for controlling an interlocked device by detecting an operation of a user or an object having a specific size are described. However, in order to precisely control the device, the operation of the user must be precisely detected.
본 발명이 해결하려는 과제는 사용자의 모션 또는 특정 크기를 갖는 물체를 정밀하게 감지하는 방안을 제안함에 있다.A problem to be solved by the present invention is to propose a method of precisely detecting a user's motion or an object having a specific size.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 감지한 사용자의 모션을 이용하여 연동되어 있는 기기를 제어하는 방안을 제안함에 있다.
Another problem to be solved by the present invention is to propose a method of controlling an apparatus that is linked using a motion of the detected user.
이를 위해 본 발명의 포토 센서를 이용한 외부 장치 제어 시스템은 포토를 발광하는 발광부, 상기 발광부에서 발광된 포토를 수신하는 수광부를 포함하는 포토센서, 상기 수광부와 발광부가 교대로 장착되며, 직사각형 또는 정사각형 형태를 갖는 프레임, 상기 포토센서를 구성하고 있는 수광부에서 상기 포토의 수신 여부에 따라 상기 프레임에 내에서 이동하는 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도 중 적어도 하나를 산출하는 산출부, 상기 산출부에서 산출한 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도에 대응하여 외부 장치의 이동방향, 이동거리 및 이동속도를 산출하는 연동 제어장치, 상기 연동 제어장치에서 산출한 이동방향으로 이동거리만큼 이동하는 외부 장치를 포함한다.
To this end, an external device control system using the photo sensor of the present invention comprises a photosensor including a light emitting unit for emitting a photo, a light receiving unit for receiving a light emitted from the light emitting unit, a light receiving unit and a light emitting unit alternately mounted, A calculation section for calculating at least one of a moving direction, a moving distance and a moving speed of an object moving in the frame according to whether the port is received or not in the light receiving section constituting the photo sensor, An interlocking control device for calculating a moving direction, a moving distance and a moving speed of the external device corresponding to the moving direction, the moving distance and the moving speed of the object calculated by the interlocking control device, External device.
본 발명에 따른 투과형 포토센서를 이용한 모션 인식 장치 및 이를 이용한 외부장치 제어 시스템은 발광부와 수광부를 포함하는 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하는 방안을 제안함으로써 상대적으로 저렴한 비용으로 사용자의 모션을 정확하게 감지하는 방안을 제안한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 투과형 포토센서를 이용한 모션 인식 장치 및 이를 이용한 외부장치 제어 시스템은 기존 스위치나 레버 등의 접촉식 입력기기를 대체할 수 있으며, 특히 다양한 운동기기, 재활기기로 적용 가능하다.
The motion recognition apparatus using the transmission type photosensor according to the present invention and the external apparatus control system using the transmission type photosensor according to the present invention propose a method of sensing the motion of the user by using the photosensor including the light emitting unit and the light receiving unit, In order to improve the accuracy. In addition, the motion recognition device using the transmission type photosensor proposed in the present invention and the external device control system using the same can replace the conventional contact type input device such as a switch or a lever, and can be applied particularly to various exercise devices and rehabilitation devices .
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 사용자의 모션을 감지하는 포토센서가 장착된 프레임을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 복수 개의 열로 구성된 포토센서가 장착된 프레임의 측면을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 프레임에 장착된 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 포토센서를 포함하는 사용자의 모션을 감지하는 감지장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 감지장치에서 감지한 사용자의 모션 정보를 이용하여 연동된 장치를 제어하는 방안을 도시하고 있다.FIG. 1 shows a frame equipped with a photosensor for sensing motion of a user according to an embodiment of the present invention.
2 shows a side view of a frame equipped with a photosensor having a plurality of rows according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a principle of sensing motion of a user using a photosensor mounted on a frame according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a configuration of a sensing device for sensing a motion of a user including a photosensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a method of controlling an apparatus that is linked using motion information of a user sensed by a sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 사용자의 모션을 감지하는 포토센서가 장착된 프레임을 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 사용자의 모션을 감지하는 포토센서가 장착된 프레임에 대해 상세하게 알아보기로 한다.FIG. 1 shows a frame equipped with a photosensor for sensing motion of a user according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a frame equipped with a photosensor for sensing motion of a user according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 1에 의하면, 프레임은 직사각형 또는 정사각형 형태로 구성되며, 모서리에 포토센서가 장착된다. 포토센서는 포토를 발광하는 발광부(110)와 발광부(110)에서 발광한 포토를 수신하는 수광부(120)로 구성된다. 이하에서 프레임에 장착되는 포토센서에 대해 상세하게 알아보기로 한다.1, the frame is formed in a rectangular or square shape, and a photo sensor is mounted on the corner. The photo sensor includes a light emitting unit 110 for emitting a light and a light receiving unit 120 for receiving a light emitted from the light emitting unit 110. Hereinafter, the photo sensor mounted on the frame will be described in detail.
프레임의 상단에는 발광부(110)와 수광부(120)가 교대로 장착된다. 즉, 프레임의 상단 특정 위치에 발광부(110)가 장착되면, 발광부(110)와 인접한 위치에는 수광부(120)가 장착된다. 또한, 프레임의 하단 역시 수광부(120)와 발광부(110)가 교대로 장착된다. 물론 프레임의 상단에 발광부(110)가 장착되면, 이에 대응되는 하단에는 발광부(110)에서 발광한 포토를 수신하는 수광부(120)가 장착된다. 즉, 프레임의 상단에 포토센서가 발광부, 수광부, 발광부 순으로 장착되면, 프레임의 하단은 수광부, 발광부, 수광부 순으로 포토센서가 장착된다.The light emitting portion 110 and the light receiving portion 120 are alternately mounted on the upper end of the frame. That is, when the light emitting unit 110 is mounted at a specific position on the upper end of the frame, the light receiving unit 120 is mounted at a position adjacent to the light emitting unit 110. Also, the light receiving unit 120 and the light emitting unit 110 are alternately mounted on the lower end of the frame. Of course, when the light emitting unit 110 is mounted on the upper end of the frame, the light receiving unit 120 receiving the light emitted from the light emitting unit 110 is mounted on the lower end thereof. That is, when the photosensor is mounted in the order of the light emitting portion, the light receiving portion, and the light emitting portion in the order of the frame, the photo sensor is mounted in the order of the light receiving portion, the light emitting portion, and the light receiving portion.
물론 프레임의 좌측단과 우측단 역시 동일한 형태로 포토센서가 장착된다. 즉, 프레임의 좌측단에 포토센서가 발광부, 수광부, 발광부 순으로 장착되면, 프레임의 우측단은 수광부, 발광부, 수광부 순으로 포토센서가 장착된다.Of course, the left and right ends of the frame are also mounted with the same photosensor. That is, when the photo sensor is mounted on the left end of the frame in the order of the light emitting portion, the light receiving portion, and the light emitting portion, the photo sensor is mounted on the right end of the frame in the order of the light receiving portion, the light emitting portion, and the light receiving portion.
이에 대해 구체적으로 알아보면, 발광부에서 발광되는 포토는 하단에 위치하고 있는 하나의 지점에 위치하고 있는 수광부에서만 수신되는 것이 아니라 인접한 위치에 장착된 수광부에서도 포토가 수신된다. 즉, 발광부는 발광되는 포토는 직선 형태로 발광되는 것이 아니라 일정한 각도를 갖는 원뿔 형태로 발광된다. 따라서 일측에 발광부만을 장착하고, 타측에 수광부만 장착하는 경우, 하나의 발광부에서 발광된 포토는 적어도 두 개의 수광부에서 수신될 수 있으며, 이는 인식 오류를 초래하게 된다.To be specific, the light emitted from the light emitting unit is received not only by the light receiving unit located at one position located at the lower end but also received by the light receiving unit mounted adjacent thereto. That is, the light emitting portion emits light in a conical shape having a constant angle, rather than being emitted in a linear shape. Therefore, when only the light emitting portion is mounted on one side and only the light receiving portion is mounted on the other side, the light emitted from one light emitting portion can be received by at least two light receiving portions, resulting in a recognition error.
따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 일측에 수광부와 발광부가 교대로 장착함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있다.Therefore, in order to solve such a problem, the present invention can solve the above-mentioned problem by alternately mounting the light receiving unit and the light emitting unit on one side.
일 예로 프레임의 가로와 세로의 길이가 1.2m 인 경우, 프레임의 일측에 장착되는 수광부와 발광부의 간격은 4 내지 8cm가 타당하며, 이 경우, 인식 가능한 물체의 크기는 5 내지 10cm가 된다. 이와 같이 설치되는 경우 일측에 설치되는 수광부와 발광부의 개수 14 내지 18개가 바람직하다. 물론 프레임의 모서리 부분에는 수광부와 발광부를 설치하지 않을 수 있다. 부연하여 설명하면, 상기 프레임의 가로 및 세로의 내부크기가 68cm 내지 136cm이고, 상기 프레임의 장착되는 발광부와 수광부의 포토센서를 4cm 내지 8cm의 간격으로 16개를 배치하고 상기 포토센서에 의해 인식되는 물체의 크기는 5 내지 10cm이다.For example, when the length of the frame is 1.2 m, the interval between the light receiving part and the light emitting part mounted on one side of the frame is 4 to 8 cm. In this case, the size of the recognizable object is 5 to 10 cm. When the light source is installed as described above, it is preferable that the number of light-receiving units and light-emitting units provided on one side is 14 to 18. Of course, the light receiving portion and the light emitting portion may not be provided at the corner portion of the frame. In other words, the inner size of the frame is 68 cm to 136 cm, and the photosensors of the light emitting unit and the light receiving unit, which are mounted on the frame, are arranged at intervals of 4 cm to 8 cm, The size of the object is 5 to 10 cm.
이와 같이 포토센서를 구성하고 있는 발광부(110)는 포토를 발광하며, 수광부(120)는 발광부(110)에서 발광한 포토를 수신한다.In this way, the light emitting unit 110 constituting the photo sensor emits light, and the light receiving unit 120 receives the light emitted from the light emitting unit 110.
물론 도 1은 포토센서가 하나의 열로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 가로 방향 및 세로 방향을 포함하는 2차원의 형태로 사용자의 모션을 감지하는 경우뿐만 아니라 3차원 형태로 사용자의 모션을 감지할 수 있다. 이와 같이 사용자의 모션을 3차원 형태로 감지하고자 하는 경우에는 포토센서는 적어도 2개의 열로 구성된다. 포토센서가 구성된 열의 개수가 증가할수록 사용자의 모션을 3차원 형태로 감지하는 정확도 역시 증가하게 된다. 이하에서는 프레임에 장착된 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하는 방안에 대해 알아보기로 한다.Although FIG. 1 shows the photo sensor as one row, it is not limited thereto. That is, not only when the user's motion is detected in a two-dimensional form including the horizontal direction and the vertical direction, but also when the user's motion is detected in a three-dimensional form. In the case where the user's motion is to be sensed in a three-dimensional form, the photosensor is composed of at least two columns. As the number of columns of photosensors increases, the accuracy of detecting the user's motion in three-dimensional form also increases. Hereinafter, a method of sensing a user's motion using a photosensor mounted on a frame will be described.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 다수 개의 열로 구성된 프레임의 측면을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 다수 개의 열로 구성된 프레임의 측면에 대해 상세하게 알아보기로 한다.FIG. 2 illustrates a side view of a multi-column frame according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a side surface of a plurality of rows of frames according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 2에 의하면, 특정 프레임에 수광부와 발광부 순으로 장착되었다면, 특정 프레임과 인접한 프레임은 발광부와 수광부 순으로 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 바와 같이 발광부에서 발광되는 포토는 특정 각도를 갖는 원뿔 형태를 갖기 때문이다.Referring to FIG. 2, if the light receiving unit and the light emitting unit are sequentially mounted on a specific frame, it is preferable that the frame adjacent to the specific frame is mounted in the order of the light emitting unit and the light receiving unit. That is, as described above, the light emitted from the light emitting portion has a conical shape having a specific angle.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 프레임에 장착된 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하는 원리를 설명하는 도면이다. 이하 도 3을 이용하여 프레임에 장착된 포토센서를 이용하여 사용자의 모션을 감지하는 원리에 대해 알아보기로 한다.3 is a view for explaining a principle of sensing motion of a user using a photosensor mounted on a frame according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a principle of sensing a user's motion using a photosensor mounted on a frame will be described with reference to FIG.
도 3에 의하면, 상술한 바와 같이 포토센서는 포토를 발광하는 발광부와 포토를 수광하는 수광부로 구성된다. 발광부와 수광부 사이에 장애물이 없는 경우, 수광부는 발광부에서 발광한 포토를 수광한다. 하지만, 발광부와 수광부 사이에 장애물이 있는 경우, 수광부는 발광부에서 발광한 포토를 수광하지 못한다. 이와 같이 본 발명은 발광부에서 발광한 포토를 수광부에서 수광 유무를 이용하여 사용자의 모션을 감지한다. 즉, 사용자가 손이나 기타 신체 일부가 수광부와 발광부 사이에 위치하는 경우에는 수광부는 발광부에서 발광한 포토를 수광할 수 없게 된다.Referring to FIG. 3, as described above, the photo sensor comprises a light emitting portion for emitting a photo and a light receiving portion for receiving the photo. When there is no obstacle between the light emitting portion and the light receiving portion, the light receiving portion receives the light emitted from the light emitting portion. However, when there is an obstacle between the light emitting portion and the light receiving portion, the light receiving portion does not receive the light emitted from the light emitting portion. As described above, the present invention detects the motion of the user by using the light receiving unit to receive the light emitted from the light emitting unit. That is, when a user's hand or other part of the body is positioned between the light-receiving unit and the light-emitting unit, the light-receiving unit can not receive the light emitted from the light-emitting unit.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 포토센서를 포함하는 사용자의 모션을 감지하는 감지장치의 구성을 도시한 블록도이다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 포토센서를 포함하는 사용자의 모션을 감지하는 감지장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다. 물론 상술한 바와 같이 사용자의 모션 이외에 특정 크기를 갖는 물체를 인식할 수 있다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a sensing device for sensing a motion of a user including a photosensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a sensing device for sensing a motion of a user including a photosensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Of course, as described above, an object having a specific size other than the motion of the user can be recognized.
도 4에 의하면, 감지장치는 수광부와 발광부를 포함하는 포토센서, 제어부, 산출부, 저장부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 감지장치에 포함될 수 있음은 자명하다.Referring to FIG. 4, the sensing device includes a photo sensor including a light receiving unit and a light emitting unit, a control unit, a calculating unit, and a storage unit. Obviously, other configurations other than the above-described configuration can be included in the sensing apparatus proposed by the present invention.
포토센서(100)는 발광부(110)와 수광부(120)로 구성되며, 상술한 바와 같이 프레임에 장착된다. 발광부(110)는 포토를 발광하며, 수광부(120)는 발광부(110)에서 발광한 포토를 수광한다.The
산출부(320)는 포토센서(100)를 구성하고 있는 발광부(110)와 수광부(120)를 이용하여 사용자의 모션 정보를 산출한다. 즉, 발광부(110)에서 발광한 포토가 수광부(120)에서 수광되는 지 여부를 이용하여 사용자의 모션 정보를 산출한다. 상술한 바와 같이 산출부(320)에서 산출하는 사용자의 모션 정보는 2차원 모션 정보가 아니라 3차원 모션 정보이다. 즉, 발광부와 수광부로 구성되는 포토센서는 하나의 열로 구성되는 것이 아니라 적어도 2개의 열로 구성된다. 따라서 적어도 2개의 열로 구성되는 포토센서를 이용하여 산출부는 사용자의 3차원 모션 정보를 산출한다. 산출부(320)는 모션 정보를 이용하여 물체의 위치, 속도 및 가속도를 산출할 수 있다.The calculating unit 320 calculates the motion information of the user using the light emitting unit 110 and the light receiving unit 120 constituting the
저장부(330)는 감지장치를 구동하는데 필요한 정보를 저장한다. 이외에도 저장부(330)는 발광부(310)와 수광부(320)의 위치 정보를 저장하며, 발광부와 수광부의 위치 정보를 기반으로 사용자의 모션 정보를 산출하는데 필요한 정보를 저장한다. 일 예로 각 수광부에서 포토가 수광되는 지 여부에 대응하여 사용자의 모션 정보를 저장한다. 이외에도 저장부(330)는 다양한 정보를 저장한다.The storage unit 330 stores information necessary for driving the sensing device. In addition, the storage unit 330 stores positional information of the light emitting unit 310 and the light receiving unit 320, and stores information required to calculate the user's motion information based on the position information of the light emitting unit and the light receiving unit. For example, the motion information of the user is stored corresponding to whether or not the photo is received by each light receiving unit. In addition, the storage unit 330 stores various information.
제어부(310)는 감지장치를 구성하고 있는 각 구성요소의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(310)는 포토센서(100)를 구성하고 있는 발광부(110)가 포토를 발광하도록 제어하며, 수광부(120)에서 수광되는 포토 정보를 산출부로 제공하도록 제어한다. 제어부(310)는 저장부에 저장된 정보와 포토센서로부터 제공받은 정보를 이용하여 사용자의 3차원 모션 정보를 산출하도록 산출부(320)를 제어한다. 즉, 산출부(320)는 제어부(310)의 제어 명령에 따라 저장부(330)에 저장된 정보와 포토센서로부터 제공받은 정보를 이용하여 사용자의 3차원 모션 정보를 산출한다.The control unit 310 controls the operation of each component constituting the sensing device. That is, the control unit 310 controls the light emitting unit 110 included in the
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 감지장치에서 감지한 사용자의 모션 정보를 이용하여 연동된 장치를 제어하는 방안을 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 감지장치에서 감지한 사용자의 모션 정보를 이용하여 연동된 장치를 제어하는 방안에 대해 알아보기로 한다.FIG. 5 illustrates a method of controlling an apparatus that is linked using motion information of a user sensed by a sensing apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of controlling an apparatus that is linked using motion information of a user sensed by a sensing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 5에 의하면, 감지장치에서 감지한 사용자의 모션 정보를 이용하여 연동된 장치를 제어하는 시스템은 감지장치, 외부 장치, 연동 제어장치를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 시스템에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5, a system for controlling an interlocked device using motion information of a user sensed by a sensing device includes a sensing device, an external device, and an interlocking control device. Of course, other configurations than those described above may be included in the system proposed by the present invention.
감지장치(300)는 상술한 바와 같이 포토센서를 이용하여 사용자의 모션 정보를 추출한다. 추출한 사용자의 모션 정보는 연동 제어장치(400)로 제공된다. The sensing device 300 extracts the motion information of the user using the photosensor as described above. The extracted motion information of the user is provided to the interlocking controller 400.
연동 제어장치(400)는 감지장치(300)에서 추출한 사용자의 모션 정보에 따라 감지장치(300)와 연동된 외부 장치(500)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 즉, 연동 제어장치(400)는 감지장치(300)에 추출한 사용자의 모션 정보에 대응되는 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 이용하여 외부 장치(500)를 제어한다. 물론 상술한 바와 같이 연동 제어장치(400)는 사용자의 모션 정보 이외에 위치 정보, 속도 정보 및 가속도 정보 중 어느 하나의 정보를 이용하여 외부 장치(500)를 제어할 수 있다.The interlocking controller 400 generates a control signal for controlling the operation of the external device 500 interlocked with the sensing device 300 according to the motion information of the user extracted from the sensing device 300. That is, the interlocking controller 400 generates a control signal corresponding to the extracted motion information of the user to the sensing device 300, and controls the external device 500 using the generated control signal. Of course, as described above, the interlocking controller 400 can control the external device 500 using any one of the position information, the speed information, and the acceleration information in addition to the motion information of the user.
외부 장치(500)는 연동 제어장치(400)에서 생성한 제어 신호에 따라 구동한다. 일 예로 감지장치(300)에서 감지한 사용자의 모션 정보가 우측에서 좌측으로 이동하는 신호라면, 외부 장치 역시 우측에서 좌측으로 이동한다. 물론 감지장치(300)에서 감지한 사용자의 모션 정보에 포함된 사용자의 이동거리와 제어되는 외부 장치(500)의 이동거리는 달라질 수 있다. 즉, 외부 장치(500)가 정밀한 작업이 요구되는 장치이면, 사용자의 이동거리에 비해 외부 장치(500)의 이동거리를 상대적으로 작게 설정할 수 있다. 반면 외부 장치(500)가 정밀한 작업이 요구되지 않는 장치이면, 사용자의 이동거리에 비해 외부 장치(500)의 이동거리를 상대적으로 크게 설정할 수 있다. 물론 사용자는 연동 제어장치(400)를 구성하고 있는 조작부를 이용하여 상대적인 이동거리를 제어할 수 있다. 또한, 감지장치(300)에서 감지한 사용자의 이동방향과 외부 장치(500)의 이동 방향을 달리 설정할 수 있다. 즉, 감지장치(300)에서 감지한 사용자의 이동 방향이 좌측에서 우측인 경우, 외부 장치(500)의 이동 방향은 우측에서 좌측으로 이동할 수 있다. 이외에도 다양한 방식으로 외부 장치의 동작을 제어할 수 있다.The external device 500 is driven in accordance with the control signal generated by the interlocking control device 400. For example, if the motion information of the user sensed by the sensing device 300 is a signal moving from right to left, the external device also moves from right to left. Of course, the moving distance of the user included in the motion information of the user sensed by the sensing device 300 and the moving distance of the controlled external device 500 may be different. That is, if the external device 500 is a device requiring precise work, the moving distance of the external device 500 can be set relatively small compared to the moving distance of the user. On the other hand, if the external device 500 is an apparatus requiring no precise operation, the moving distance of the external device 500 can be relatively set larger than the moving distance of the user. Of course, the user can control the relative movement distance by using the operation unit constituting the interlocking control apparatus 400. [ In addition, the moving direction of the user sensed by the sensing device 300 and the moving direction of the external device 500 can be set differently. That is, when the moving direction of the user sensed by the sensing device 300 is from left to right, the moving direction of the external device 500 can move from right to left. In addition, the operation of the external device can be controlled in various ways.
부가하여 본 발명은 운동재활기기에 적용할 수 있다. 즉, 사용자가 감지장치 내에서 손이나 팔을 움직이면, 외부 장치는 사용자의 움직임에 따라 구동한다. 따라서 사용자는 외부 장치의 구동을 보면서 자신의 손이나 팔을 움직일 수 있다. In addition, the present invention can be applied to a motion rehabilitation apparatus. That is, when the user moves his / her hand or arm in the sensing device, the external device drives according to the movement of the user. Thus, the user can move his / her hand or arm while watching the operation of the external device.
이외에도 외부 장치를 조작하는 입력 수단으로 사용할 수 있다. 즉, 감지장치에 의해 감지한 사용자의 모션 정보에 대응되는 제어 정보를 생성하고, 생성된 제어 정보를 외부 장치를 조작하는 입력 정보로 활용할 수 있다. 이외에도 본 발명은 다양한 분야에 적용 가능하다.In addition, it can be used as an input means for operating an external device. That is, control information corresponding to the motion information of the user sensed by the sensing device may be generated, and the generated control information may be utilized as input information for operating the external device. In addition, the present invention is applicable to various fields.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention .
100: 포토센서 110: 발광부
120: 수광부 300: 감지장치
310: 제어부 320: 산출부
330: 저장부 400: 연동 제어장치
500: 외부장치100: Photoelectric sensor 110:
120: light receiving unit 300: sensing device
310: control unit 320:
330: storage unit 400: interlocking control device
500: External device
Claims (3)
직사각형 또는 정사각형 형태의 4면 전체에 수광부와 발광부가 교대로 장착되는 프레임;
상기 포토센서를 구성하는 수광부에서 상기 포토의 수신 여부에 따라 상기 프레임 내에서 이동하는 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도를 산출하는 산출부;
상기 산출부에서 산출한 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도에 대응하여 외부 장치의 이동방향, 이동거리 및 이동속도 중 적어도 하나를 산출하는 연동 제어장치;
상기 연동 제어장치에서 산출한 이동방향으로 이동거리만큼 이동하는 외부 장치를 포함하며,
상기 프레임 내에서 3차원으로 이동하는 물체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도인 3차원 모션 정보를 산출하기 위해 상기 프레임은 적어도 2개로 구성되며, 상호 인접한 프레임에 장착된 수광부와 발광부의 위치는 서로 상이하며,
원뿔 형태로 발광하는 포토로 인해 발광부와 맞은편 수광부 사이의 거리 대비 발광부와 인접한 수광부 사이의 거리의 비가 1/30 내지 2/30임을 특징으로 하는 포토 센서를 이용한 외부 장치 제어 시스템.
A photosensor including a light emitting unit emitting light, a light receiving unit receiving the light emitted from the light emitting unit,
A frame in which a light receiving portion and a light emitting portion are alternately mounted on all four sides of a rectangular or square shape;
A calculating unit for calculating a moving direction, a moving distance, and a moving speed of an object moving in the frame according to whether the port is received or not in a light receiving unit constituting the photo sensor;
An interlocking control device for calculating at least one of a moving direction, a moving distance and a moving speed of the external device corresponding to the moving direction, moving distance and moving speed of the object calculated by the calculating section;
And an external device that moves by a moving distance in a moving direction calculated by the interlocking control device,
Wherein the frame is composed of at least two frames for calculating three-dimensional motion information which is a moving direction, a moving distance and a moving speed of an object moving in three dimensions in the frame, the positions of the light- Different,
Wherein the ratio of the distance between the light emitting portion and the adjacent light receiving portion is 1/30 to 2/30 of the distance between the light emitting portion and the opposite light receiving portion due to the light emitting in the conical shape.
상기 저장부는 상기 발광부와 수광부의 장착 위치 정보를 저장하며, 발광부와 수광부의 장착 위치 정보를 기반으로 상기 물체의 모션 정보를 산출하는데 필요한 정보를 저장함을 특징으로 하는 포토 센서를 이용한 외부 장치 제어 시스템.
2. The apparatus of claim 1, further comprising a reservoir,
Wherein the storage unit stores information on mounting positions of the light emitting unit and the light receiving unit and stores information necessary for calculating motion information of the object based on mounting position information of the light emitting unit and the light receiving unit, system.
상기 프레임의 가로 및 세로의 내부크기가 68cm 내지 136cm이고, 상기 프레임의 장착되는 발광부와 수광부의 포토센서를 4cm 내지 8cm의 간격으로 16개를 배치하고 상기 포토센서에 의해 인식되는 물체의 크기는 5 내지 10cm임을 특징으로 하는 포토 센서를 이용한 외부 장치 제어 시스템.3. The method of claim 2,
And the size of the object recognized by the photosensor is 16cm, and the size of the object recognized by the photosensor is 16cm, 5 to 10 cm. ≪ / RTI >
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|---|---|---|---|---|
| KR20180045436A (en) | 2016-10-25 | 2018-05-04 | 동국대학교 산학협력단 | The system and method for detecting motion using low-cost inertial sensor |
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| KR20150102369A (en) | 2015-09-07 |
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