KR101597622B1 - 위치 측정 모듈 - Google Patents

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KR101597622B1
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Abstract

본 발명은 위치 측정 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 외력에 의해 권출되는 와이어의 권출 길이 및 권출 각도를 각각 산출하고, 산출된 권출 길이 및 권출 각도를 이용하여 와이어 일부 지점의 위치 정보 및 속도를 차례로 산출 후 속도가 임계값 초과하는 경우, 초과 횟수에 대응하는 제어 신호를 생성하는 위치 측정 모듈에 관한 것이다.

Description

위치 측정 모듈{Position measurement module}
본 발명은 위치 측정 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 외력에 의해 권출되는 와이어의 권출 길이 및 권출 각도를 각각 산출하고, 산출된 권출 길이 및 권출 각도를 이용하여 와이어 일부 지점의 위치 정보 및 속도를 차례로 산출 후 속도가 임계값 초과하는 경우, 초과 횟수에 대응하는 제어 신호를 생성하는 위치 측정 모듈에 관한 것이다.
최근 정보처리장치의 전자제품의 회로의 직접 기술의 발달에 따라, 범용의 컴퓨터 장치와, 그 주변기기 또한 발전을 거듭하고 있으나, 사용자로부터 신호를 입력받는 입력 장치의 발달은 미비한 실정이다.
입력 장치는 컴퓨터 장치에 신호를 입력하기 위한 디바이스(Device)를 의미하며, 인풋시스템이라고도 한다. 인간이 정보를 해석하고 기억하는 방식과는 달리 컴퓨터 장치는 0과 1로 정보를 표시하는 프로세스를 진행한다. 이에 따라, 입력 장치는 문자, 도형, 목소리, 숫자 등의 자료를 읽어 들여 0과 1의 이진수 형태로 바꾸어 처리를 할 수 있도록 해주는 역할을 수행한다. 초기의 컴퓨터 장치에서는 종이 카드 입력 장치가 많이 활용되었으나, 요즈음의 대표적인 입력 장치는 문자를 입력시키는 키보드와 공간을 지적할 수 있는 마우스이며 사용자가 문자, 숫자 또는 특수 문자를 입력하면 내부적으로 0과 1의 2진수로 변환되어 컴퓨터 장치에 입력된다.
이외, 화면에 나타난 각종 그림이나 자료의 위치를 지적하는 마우스, 게임 등에 많이 사용되는 조이스틱과 같은 입력 장치도 있다. 그 중 터치스크린과 같은 입력 장치는 현금자동지급기나 노트북, 컴퓨터, 휴대용 단말 등에 쓰이며 스크린에 손가락이나 펜을 이용하여 정보를 입력할 수 있도록 하고 있다.
이러한, 종래의 입력 장치들은 2차원 공간인 평면이 있어야만 구동이 가능하며 사용자가 디스플레이에 표시되는 정보를 확인하여 신호를 입력해야만 한다. 여기에서 발전된 형태로는 손가락으로 구동되는 핑거 마우스나 공간 마우스 등이 있지만 상술한 바와 같이 단가나 사용의 불편함 때문에 사용하기 불편한 점이 있다.
또한, IT 장치의 사용 빈도가 높아지면서 정보를 디지털화하는데 많은 시간을 보내고 있으며, 키보드를 사용하면서 마우스를 사용하는 방식이 아닌 키보드와 마우스에 대해 별도로 시간 차를 두고 있는 입력하는 방식을 취하고 있어 입력 속도를 지연시키는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2015-0010286호
본 발명의 목적은, 외력에 의해 권출되는 와이어의 권출 길이 및 권출 각도를 각각 산출한 후 권출 길이 및 권출 각도를 이용하여 와이어 일부 지점의 위치 정보를 산출함으로써, 와이어의 시간에 따른 위치 정보를 측정할 수 있는 위치 측정 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은, 시간에 따른 위치 정보에 근거하여 속도를 산출하고, 속도의 임계값 초과 횟수에 대응하여 제어 신호를 생성할 수 있는 위치 측정 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 위치 측정 모듈은, 외력에 의해 권출되는 와이어; 상기 와이어가 권출된 권출 길이를 산출하는 길이 산출부; 상기 와이어가 권출된 권출 각도를 산출하는 각도 산출부; 및 상기 권출 길이 및 상기 권출 각도를 이용하여 상기 와이어의 적어도 일부 지점의 위치 정보를 산출하는 위치 정보 산출부;를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 길이 산출부는, 상기 와이어가 권출되어 회전하는 제1 회전 부재; 상기 제1 회전 부재의 회전량을 측정하는 회전량 측정 센서; 및 상기 회전량에 비례하여 상기 권출 길이를 산출하는 길이 산출 모듈;을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 각도 산출부는, 상기 와이어가 권출되는 방향으로 회전하는 제2 회전 부재; 상기 제2 회전 부재의 회전각을 측정하는 회전각 측정 센서; 및 상기 회전각으로부터 상기 제2 회전 부재의 회전축을 기준으로 하는 상기 권출 각도를 산출하는 각도 산출 모듈;을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 회전각 측정 센서 또는 상기 회전량 측정 센서는, 포텐셔미터 및 엔코더 중 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 위치 정보 산출부는, 상기 와이어의 적어도 일부 지점의 위치 정보(X, Y 좌표)를 시간에 따른 좌표계 상에 좌표로 산출 및 저장할 수 있다.
바람직하게는, 위치 측정 모듈은, 기준 시간(△T) 동안 상기 와이어의 적어도 일부 지점이 이동한 이동 거리(△L)를 속도값(V)으로 산출하는 속도 산출부;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 위치 측정 모듈은, 상기 속도 산출부로부터 산출되는 속도값과 기 설정된 임계값을 비교하여 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는, 기 설정된 시간 내에 상기 속도값이 상기 임계값를 초과하는 굴곡부의 개수에 대응하여 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어 신호는, 주행 장치를 가속, 감속 및 정지시키는 제어 신호 중 하나일 수 있다.
바람직하게는, 위치 측정 모듈은, 상기 권출 길이가 기 설정된 길이를 초과하는 경우, 경고 신호를 생성하는 경고 신호 생성부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 위치 측정 모듈은 와이어의 권출 길이 및 권출 각도를 산출하여 와이이의 일부 지점의 위치 정보를 산출함으로써, 사용자의 외력에 의해 권출되는 와이어의 정확한 위치 정보를 획득할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은, 와이어의 위치 정보를 근거하여 속도를 산출하고 속도의 임계값 초과 횟수에 대응하여 제어 신호를 생성함으로써, 사용자가 와이어를 당기는 행위를 제어 신호로 생성할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈의 구성 간에 결합을 도시한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈로부터 와이어가 권출되는 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈의 위치 정보 산출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈로부터 산출된 위치 정보를 x-y 직교좌표계 상에 좌표로 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈로부터 산출된 와이어의 적어도 일부 지점의 속도값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈의 길이 산출부 및 각도 산출부를 구제적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈의 길이 산출부 및 각도 산출부를 구제적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 길이 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부" 및 "...모듈"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)의 구체적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)의 구성 간에 결합을 도시한 분해도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)은 와이어(110), 길이 산출부(120), 각도 산출부(130), 위치 정보 산출부(140), 속도 산출부(150), 제어 신호 생성부(160) 및 경고 신호 생성부(170)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 위치 측정 모듈(100)의 구체적인 구성은 일 실시예에 따른 것이고 도 1에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)로부터 와이어(110)가 권출되는 형상을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)의 내부에는 와이어(110)의 일단이 권취되어 있으며, 와이어(110)의 적어도 일부 지점이 사용자의 외력에 의해 당겨져 권출되거나 권취될 수 있다.
와이어(110)는 위치 측정 모듈(100)의 내부에 권출 또는 권취되는 경우, 인가되는 장력에 의해 끊기지 않는한 종류 및 재질이 한정되지 않음을 유의한다.
길이 산출부(120)는 권출된 와이어(110)의 길이를 산출하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 길이 산출부(120)는 사용자의 외력에 의해 당겨져 위치 측정 모듈(100)로부터 권출된 와이어(110)의 길이를 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 길이 산출부(120)는 제1 회전 부재(121), 회전량 측정 센서(122) 및 길이 산출 모듈(123)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 회전 부재(121)는 원통 형태로 형성되어 와이어(110)의 일단과 연결되며, 제1 회전 부재(121) 외측에 와이어(110)이 권출 또는 권취될 수 있다.
제1 회전 부재(121)는 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 회전하는 경우, 제1 회전 부재(121)로부터 와이어(110)가 권출될 수 있고 다른 한 방향으로는 와이어(110)가 권취될 수 있다.
이때, 제1 회전 부재(121)의 내측에는 제1 회전 부재(121)의 회전축과 동일한 회전축으로 회전하고, 회전 탄성을 갖는 탄성 부재(121')가 연결될 수 있다.
여기서, 탄성 부재(121')은 태엽일 수 있다.
이를 통해, 외력에 의해 제1 회전 부재(121)에 와이어(110)가 권출되어 제1 회전 부재(121)가 회전하는 경우, 와이어(110)의 권출로 인한 제1 회전 부재(121)의 회전량에 비례하여 탄성 부재(121')의 회전 탄성력은 증가할 수 있다.
즉, 제1 회전 부재(121)로부터 와이어(110)가 권출 될수록 탄성 부재(121')의 회전 탄성력을 증가하여 더 큰 외력으로 와이어(110)를 당겨야 와이어(110)가 제1 회전 부재(121)로부터 권출될 수 있다.
또한, 와이어(110)에 외력이 작용하지 않거나 회전 탄성력보다 작은 외력이 작용하는 경우, 상술된 탄성 부재(121')의 회전 탄성력에 의해 제1 회전 부재(121)가 권출 방향과 반대 방향으로 회전하여 와이어(110)가 제1 회전 부재(121)에 권취될 수 있다.
회전량 측정 센서(122)는 제1 회전 부재(121)의 회전량을 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 회전량 측정 센서(122)는 제1 회전 부재(121)와 연결되어 와이어(110)의 권출로 인한 제1 회전 부재(121)의 회전량을 측정할 수 있다.
이때, 회전량 측정 센서(122)는 제1 회전 부재(121)에 와이어(110)가 최대로 권취되었을 경우, 제1 회전 부재(121)의 위치를 기준으로 회전량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 회전 부재(121)에 와이어(110)가 최대로 권취되었을 경우, 회전량 측정 센서(122)로부터 측정되는 제1 회전 부재(121)의 회전량은 0일 수 있다.
회전량 측정 센서(122)는 등간격으로 홈이 형성된 회전 엔코더 링이 제1 회전 부재(121)와 함께 회전함에 따라 지나간 홈의 개수를 카운팅하여 회전량을 측정하는 엔코더(Encoder)일 수 있다.
엔코더를 간략히 설명하자면, 회전 엔코더 링(110) 상에는 소정의 등간격으로 무수한 구멍 또는 홈 등(이를 '눈금'이라 통칭하기로 한다)이 형성되어 있다. 회전 엔코더 링이 회전하면, 판독 헤드에서는 회전 엔코더 링 상에 형성된 눈금이 몇 개가 지나갔는지를 카운팅한다. 눈금의 간격 즉 1회전 시 눈금 개수는 회전 엔코더 링의 제조시 기 설정되어 있어 판독 헤드에서 카운팅한 눈금의 개수를 사용하여 회전 엔코더 링이 얼마나 회전했는지 측정할 수 있다.
또한, 회전량 측정 센서(122)는 회전 변위의 변화에 따라 회전축이 회전하면, 내부의 와이퍼가 저항체 위를 이동함으로써, 회전량에 비례하여 전압을 출력하는 포텐셔미터(Potentiometer)일 수 있다.
길이 산출 모듈(123)은 회전량 측정 센서(122)로부터 측정된 제1 회전 부재(121)의 회전량에 비례하여 와이어(110)의 권출된 권출 길이를 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 길이 산출 모듈(123)은 제1 회전 부재(121)의 둘레 길이(l1)와 제1 회전 부재(121)의 회전량(r1)을 곱하여 권출 길이(l)로 산출할 수 있다.
이때, 길이 산출 모듈(123)은 하기의 수학식 1을 이용하여 권출 길이를 산출할 수 있다.
Figure 112015095431743-pat00001
여기서, l은 와이어의 권출 길이, l1은 제1 회전 부재의 둘레 길이, a는 둘레 길이 보정 상수 및 r1은 제1 회전 부재의 회전량일 수 있다.
각도 산출부(130)는 와이어(110)의 권출된 각도를 산출하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 각도 산출부(130)는 사용자의 외력에 의해 당겨진 와이어(110)와 위치 측정 모듈(100)가 이루는 각도를 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 각도 산출부(130)는 제2 회전 부재(131), 회전각 측정 센서(132) 및 각도 산출 모듈(123)을 포함하여 구성될 수 있다.
제2 회전 부재(131)는 원통 형태로 형성되며 제2 회전 부재(131)의 내측에서 외측으로 와이어(110)가 통과될 수 있는 홈(131')이 형성될 수 있다. 즉, 와이어(110)의 일단은 제1 회전 부재(121)와 연결되고, 와이어(110)의 끝단은 제2 회전 부재(131)에 형성된 홈(131')을 통과하여 위치 측정 모듈(100)의 외부로 권출될 수 있다.
제2 회전 부재(131)는 외력으로 인한 와이어(110)의 권출 각도가 변경되는 경우, 제2 회전 부재(131)의 내측에 위치한 와이어(110)의 일부 지점과 위치 측정 모듈(100)의 외부에 위치하고 외력이 인가되어 지점 간에 직선을 이루기 위하여 제2 회전 부재(131)의 홈(131')은 와이어(110)로부터 외력을 받아 회전할 수 있다.
이때, 제1 및 제2 회전 부재(131)의 회전축은 동일할 수 있다.
회전각 측정 센서(132)는 제2 회전 부재(131)의 회전각을 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 회전각 측정 센서(132)는 제2 회전 부재(131)와 연결되어 와이어(110)의 권출 각도 변경으로 인한 제2 회전 부재(131)의 회전각을 측정할 수 있다.
이때, 회전각 측정 센서(132)는 제2 회전 부재(131)가 상술된 회전축을 기준으로 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 최대 회전한 위치를 기준으로 회전각을 측정할 수 있다.
회전각 측정 센서(132)는 등간격으로 홈이 형성된 회전 엔코더 링이 제2 회전 부재(131)와 함께 회전함에 따라 지나간 홈의 개수를 카운팅하여 회전량을 측정하는 엔코더(Encoder)일 수 있다.
또한, 회전각 측정 센서(132)는 회전 변위의 변화에 따라 회전축이 회전하면, 내부의 와이퍼가 저항체 위를 이동함으로써, 회전각에 비례하여 전압을 출력하는 포텐셔미터(Potentiometer)일 수 있다.
각도 산출 모듈(133)은 회전각 측정 센서(132)로부터 측정된 제2 회전 부재(131)의 회전각을 이용하여 와이어(110)의 권출된 권출 각도를 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 각도 산출 모듈(133)은 제2 회전 부재(131)의 회전각(r2)에 회전각 보정 상수(b)를 곱하여 권출 각도(r)를 산출할 수 있다.
여기서, 회전각 보정 상수(b)는 회전각 측정 센서(132)로부터 측정되는 회전각 데이터의 종류에 따라 회전각(r2)을 권출 각도(r)로 보정하기 위한 보정 상수일 수 있다.
예를 들어, 회전각 측정 센서(132)가 제2 회전 부재(131)의 회전각 변화에 따라 전압을 출력하는 포텐셔미터인 경우, 각도 산출 모듈(133)은 출력되는 전압 데이터를 권출 각도(r)로 보정하는 회전각 보정 상수(b)를 이용하여 권출 각도(r)를 산출할 수 있다.
이때, 각도 산출 모듈(133)은 하기의 수학식 2를 이용하여 권출 각도를 산출할 수 있다.
Figure 112015095431743-pat00002
여기서, r은 와이어의 권출 각도, r2는 제2 회전 부재의 회전각, b는 회전각 보정 상수일 수 있다.
위치 정보 산출부(140)는 길이 산출부(120) 및 각도 산출부(130)로부터 각각 산출된 권출 길이 및 권출 각도를 이용하여 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 위치 정보를 시간에 따른 좌표계 상에 좌표로 산출하고 저장하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 와이어(110)의 적어도 일부 지점은 와이어(110)의 끝단(A)일 수 있다. 또한, 좌표계는 x-y 직교좌표계, 3차원 좌표계, 원통 좌표계 중 하나일 수 있다.
한편, 위치 정보 산출부(140)는 산출된 좌표를 저장하기 위하여 플래쉬 메모리(Flash Memory), SRAM(Static Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read OnlyMemory), EPROM(Erasable and Programmable Read Only Memory), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive;HDD) 및 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive;SSD) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)의 위치 정보 산출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 위치 정보 산출부(140)는 외력에 의해 권출된 와이어(110)의 적어도 일부 지점 중 끝단(A)의 위치 정보를 기준 시간(△T) 마다 x-y 직교좌표계 상에 좌표로 산출할 수 있다.
여기서, 기준 시간(△T)은 위치 정보 산출부(140)가 위치 정보를 좌표로 산출하는 주기일 수 있으며, 예를 들어 기준 시간(△T)은 20ms일 수 있다.
위치 정보 산출부(140)가 기준 시간(△T) 마다 위치 정보를 산출하기 위하여, 길이 산출부(120) 및 각도 산출부(130) 또한 기준 시간(△T) 마다 각각 권출 길이 및 권출 각도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 위치 정보 산출부(140)는 길이 산출부(120)로부터 산출된 권출 길이(l) 및 각도 산출부(130)로부터 산출된 권출 각도(r)를 이용하여 x-y 직교좌표계 상에 x축 좌표 및 y축 좌표를 와이어 끝단(A)의 위치 정보로 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 위치 정보 산출부(140)는 하기의 수학식 3을 이용하여 x축 좌표를 산출하고 수학식 4를 이용하여 y축 좌표를 산출할 수 있다.
Figure 112015095431743-pat00003
여기서, x는 와이어 끝단의 x-y 직교 좌표계 상에 x축 좌표, l은 와이어의 권출 길이 및 r은 와이어의 권출 각도일 수 있다.
Figure 112015095431743-pat00004
여기서, y는 와이어 끝단의 x-y 직교 좌표계 상에 y축 좌표, l은 와이어의 권출 길이 및 r은 와이어의 권출 각도일 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)로부터 산출된 위치 정보를 x-y 직교좌표계 상에 좌표로 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 와이어(110)가 제1 회전 부재(121)에 최대로 권취된 상태에서 외력에 의해 권출된 이후, 와이어(110)에 작용하는 외력보다 탄성 부재(121')로부터 제1 회전 부재(121)에 작용하는 회전 탄성력이 더 커 와이어(110)가 제1 회전 부재(121)에 다시 권취되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 위치 정보 산출부(140)는 기준 시간(△T) 마다 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 위치 정보를 복수의 좌표로 산출할 수 있다.
도 6을 참조하면, 와이어(110)의 권출 및 권취가 2회 반복하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 위치 정보 산출부(140)는 기준 시간(△T) 마다 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 위치 정보를 복수의 좌표로 산출할 수 있다.
속도 산출부(150)는 기준 시간(△T) 동안 와이어(110)의 적어도 일부 지점이 이동한 이동 거리(△L)를 속도값(V)으로 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 속도 산출부(150)는 기준 시간(△L) 전과 후 각각의 좌표로부터 기준 시간(△L) 동안 와이어(110)가 이동한 이동 거리(△L)를 산출하고, 이동 거리(△L)를 기준 시간(△T)으로 나누어 속도값(V)를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)로부터 산출된 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 속도값을 도시한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 속도 산출부(150)는 위치 정보 산출부(140)로부터 도 5및 도 6에 도시된 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 위치 정보(좌표)를 전달받아 기준 시간(△T) 동안 이동한 이동 거리(△L)를 산출 후 속도값(V)으로 산출할 수 있다.
와이어(110)가 외력에 의해 제1 회전 부재(121)에 권출 및 권취 각각 차례로 1회씩 수행되는 경우, 속도 산출부(150)로부터 산출되는 속도값(V)은 와이어(110)가 권출되는 시점부터 중지되는 시점까지 증가 후 감소하고, 와이어(110)가 권취되는 시점부터 중지되는 시점까지 다시 증가 후 감소할 수 있다. 즉, 와이어(110)가 제1 회전 부재(121)에 권출 또는 권취되는 경우, 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 속도값(V)는 증가 및 감소를 1회 반복할 수 있다.
이때, 제어 신호 생성부(160)는 속도 산출부(150)로부터 산출되는 속도값(V)과 기 설정된 임계값을 비교하여 제어 신호를 생성하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 기 설정된 임계값은 외부로부터 인가되는 외력이 제어 신호의 입력인지 여부를 판단하는 기준값일 수 있다. 즉, 속도값(V)가 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 제어 신호 생성부(160)는 사용자로부터 와이어(110)를 통해 제어 신호가 입력되는 것으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어 신호 생성부(160)는 속도 산출부(150)로부터 산출된 와이어(110)의 적어도 일부 지점의 속도값(V)의 증가 및 감소의 반복으로 형성되는 굴곡부 중에서 기 설정된 시간 내에 임계값을 초과하는 개수에 대응하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 제어 신호는 주행 장치를 가속, 감속 및 정지시키는 제어 신호 중 하나일 수 있다.
도 7을 참조하면, 기 설정된 임계값이 20인 경우, 제어 신호 생성부(160)는 속도값(V)의 증가 및 감소의 반복으로 최초에 형성된 굴곡부(C1)의 속도값이 임계값 20을 초과하는 여부를 판단할 수 있다.
제어 신호 생성부(160)는 굴곡부(C1)의 속도값이 임계값을 초과하는 것으로 판단하는 결과, 기 설정된 시간 이내 임계값을 초과하는 속도값의 굴곡부가 형성되는지 판단할 수 있다.
제어 신호 생성부(160)는 굴곡부(C2)가 기 설정된 시간 이내 형성되고 속도값이 임계값을 초과하는 것으로 판단할 수 있다.
이때, 제어 신호 생성부(160)는 기 설정된 시간 내에 임계값을 초과하는 굴곡부(C1, C2)의 개수를 2회로 판단하여 주행 장치의 속도를 가속시키는 가속 제어 신호를 생성할 수 있다.
이어서, 제어 신호 생성부(160)는 굴곡부(C3, ..., C6)가 기 설정된 시간 이내에 형성되고, 굴곡부(C3, ..., C6)의 속도값이 임계값을 초과하는 것으로 판단할 수 있고, 이에 따라, 기 설정된 시간 내에 임계값을 초과하는 굴곡부(C3, ..., C6)의 개수를 4회로 판단하여 주행 장치의 속도를 감속시키는 감속 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치(100)가 주행 장치와 연결되어 제어 신호 생성부(160)로부터 생성된 제어 신호를 주행 장치로 송신하는 경우, 주행 장치는 제어 신호에 대응하여 속도가 제어될 수 있다.
경고 신호 생성부(170)는 한정된 와이어(110)의 길이를 초과하여 와이어(110)가 권출되는 것을 방지하기 위하여, 길이 산출부(120)로부터 산출된 와이어(110)의 권출 길이가 기 설정된 길이를 초과하는 경우, 경고 신호를 생성하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 기 설정된 길이는 30cm 내지 2m일 수 있다.
경고 신호 생성부(170)는 경고 신호를 출력하여 사용자에게 경고하는 경고 신호 출력부를 포함할 수 있다.
경고 신호 출력부는 문자, 기호, 그림 및 숫자 중 하나 이상으로 경고 신호를 출력하는 디스플레이, 음향으로 경고 신호를 출력하는 스피커 중 하나 이상일 수 있다.
PCB 하우징(180)은 길이 산출 모듈(123), 각도 산출 모듈(133), 위치 정보 산출부(140), 속도 산출부(150), 제어 신호 생성부(160) 및 경고 신호 생성부(170)를 인쇄 회로 기판(PCB)에 실장하여 내부에 수납하는 역할을 수행할 수 있다.
길이 산출 모듈(123), 각도 산출 모듈(133), 위치 정보 산출부(140), 속도 산출부(150), 제어 신호 생성부(160) 및 경고 신호 생성부(170)는 중앙처리장치(Cenrtal Processing Unit; CPU)를 통해 응용프로그램 및 어플리케이션과 같은 소프트웨어를 구동하는 하나의 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit; MCU)일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(200)의 길이 산출부 및 각도 산출부를 구제적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)과 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(200)을 비교하면, 각도 산출부의 구조만이 상이할 뿐 다른 구성 및 그 구성의 역할은 동일하므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(200)의 제1 회전 부재(221) 및 최전량 측정 센서(222)의 회전축은 제2 회전 부재(231) 및 회전각 측정 센서(232)의 회전축과 상이할 수 있다.
또한, 제2 회전 부재(231)는 제1 회전 부재(221)의 전면에 위치하고, 90도로 꺽인 형상으로 일측에는 와이어(210)가 관통할 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
제2 회전 부재(231)에 형성된 홈을 관통하는 와이어(210)는 권출 각도가 변경됨에 따라 직선을 제1 회전 부재(221)로부터 직선을 유지하기 위하여 제2 회전 부재(231)에 척력을 인가하게 되고, 이로 인해, 제2 회전 부재(231)은 와이어(210)의 권출 각도로 회전할 수 있다.
이때, 제2 회전 부재(231)의 타측은 회전각 측정 센서(232)와 연결되어 회전함으로써, 회전각 측정 센서(232)로부터 회전각을 측정하도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(300)의 길이 산출부 및 각도 산출부를 구제적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)과 도 9에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(300)을 비교하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(300)은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 모듈(100)의 제2 회전 부재(131) 및 회전량 측정 센서(132) 대신 각각 이동 부재(331) 및 거리 측정 센서(332)로 교체될뿐 다른 구성 및 그 구성의 역할은 동일하므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(300)의 이동 부재(331) 및 거리 측정 센서(232)는 제1 회전 부재(321) 및 회전량 측정 센서(322)의 전면에 위치할 수 있다.
이동 부재(331)는 직선으로 이동가능하며, 와이어(310)가 관통하는 홈이 형성될 수 있다.
제1 회전 부재(321)로부터 권출되는 와이어(310)가 이동 부재(331)에 형성된 홈을 관통하고, 와이어(310)는 권출 각도가 변경됨에 따라 제1 회전 부재(321)로부터 직선을 유지하기 위하여 이동 부재(331)에 척력을 인가할 수 있다.
이로 인해, 이동 부재(331)는 와이어(210)의 권출 각도만큼 직선으로 이동할 수 있다.
이때, 이동 부재(331)의 타측은 거리 측정 센서(332)와 연결되어 직선 이동하고, 거리 측정 센서(332)는 이동 부재(331)의 이동 거리를 측정할 수 있다.
이후, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 모듈(300)의 각도 산출 모듈은 거리 측정 센서(332)로부터 측정된 이동 부재(331)의 이동 거리를 와이어(310)의 권출 각도로 산출할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 위치 측정 모듈
110 : 와이어
120 : 길이 산출부
121 : 제1 회전 부재 122 : 회전량 측정 센서
123 : 길이 산출 모듈
130 : 각도 산출부
131 : 제2 회전 부재 132 : 회전각 측정 센서
133 : 각도 산출 모듈
140 : 위치 정보 산출부
150 : 속도 산출부
160 : 제어 신호 생성부
170 : 경고 신호 생성부

Claims (10)

  1. 외력에 의해 권출되는 와이어;
    상기 와이어가 권출된 권출 길이를 산출하는 길이 산출부;
    상기 와이어가 권출된 권출 각도를 산출하는 각도 산출부;
    상기 권출 길이 및 상기 권출 각도를 이용하여 상기 와이어의 적어도 일부 지점의 위치 정보를 산출하는 위치 정보 산출부; 및
    기준 시간(△T) 동안 상기 와이어의 적어도 일부 지점이 이동한 이동 거리(△L)를 속도값(V)으로 산출하는 속도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 길이 산출부는,
    상기 와이어가 권출되어 회전하는 제1 회전 부재;
    상기 제1 회전 부재의 회전량을 측정하는 회전량 측정 센서; 및
    상기 회전량에 비례하여 상기 권출 길이를 산출하는 길이 산출 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각도 산출부는,
    상기 와이어가 권출되는 방향으로 회전하는 제2 회전 부재;
    상기 제2 회전 부재의 회전각을 측정하는 회전각 측정 센서; 및
    상기 회전각으로부터 상기 제2 회전 부재의 회전축을 기준으로 하는 상기 권출 각도를 산출하는 각도 산출 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회전량 측정 센서는,
    포텐셔미터 및 엔코더 중 하나인 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 정보 산출부는,
    상기 와이어의 적어도 일부 지점의 위치 정보(X, Y 좌표)를 시간에 따른 좌표계 상에 좌표로 산출 및 저장하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 속도 산출부로부터 산출되는 속도값과 기 설정된 임계값을 비교하여 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는,
    기 설정된 시간 내에 상기 속도값이 상기 임계값를 초과하는 굴곡부의 개수에 대응하여 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 신호는,
    주행 장치를 가속, 감속 및 정지시키는 제어 신호 중 하나인 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 권출 길이가 기 설정된 길이를 초과하는 경우, 경고 신호를 생성하는 경고 신호 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 측정 모듈.
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