KR101618301B1 - Wearable device and information input method using the same - Google Patents
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Abstract
웨어러블 장치는 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 각각 감지하는 복수의 센서들을 포함하는 센서 어레이 및 상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하는 신체 움직임 결정부를 포함한다.The wearable device includes a sensor array including a plurality of sensors each sensing a physical change with respect to a skin of the corresponding body region, and a body movement determining unit determining a movement of the body based on the sensing signals received from the plurality of sensors do.
Description
본 발명은 웨어러블 장치 및 이를 이용한 정보 입력 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 장치를 착용한 사용자의 제스처를 인식하고 인식된 제스처를 기반으로 정보를 입력하는 정보 입력 장치 및 이를 이용한 정보 입력 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wearable apparatus and an information input method using the same, and more particularly, to an information input apparatus for recognizing a gesture of a wearer wearing a device and inputting information based on the recognized gesture, .
유비쿼터스 컴퓨팅 환경으로 컴퓨터 환경이 변화되면서 다양한 정보 입력장치가 개발되어 왔다. 이러한 정보 입력 장치의 기술 변화는 키보드 휴대형에서 신체의 일부를 이용한 입력 장치로 진화되고 있다.As the computer environment changes in ubiquitous computing environment, a variety of information input devices have been developed. This technology change of the information input device is evolving from a keyboard portable type to an input device using a part of the body.
한국등록특허 제10-0634494호는 착용 가능한 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력 방법을 개시한다. 이러한 입력 장치는 손가락 구부림에 따라 변화하는 손가락 사이의 거리를 측정하여, 감지된 거리에 따라 정보 입력 항목을 선택할 수 있다.Korean Patent Registration No. 10-0634494 discloses a wearable information input device, an information processing device, and an information input method. Such an input device can measure the distance between the fingers varying according to the finger bending and select the information input item according to the detected distance.
한국등록특허 제10-1130150호는 입력 장치, 정보 처리 장치 및 입력장치 제어방법을 개시한다. 이러한 입력 장치는 센서부 표면에 대한 가압 또는 접촉에 의해 변화되는 검출 데이터값을 이용해 가압 등을 검출하고 위치를 판정하여 그에 따른 제어 신호를 생성한다.
Korean Patent No. 10-1130150 discloses an input device, an information processing device, and a method of controlling an input device. Such an input device detects a pressure or the like by using a detection data value changed by pressing or contact with the surface of the sensor portion, determines a position, and generates a control signal accordingly.
본 발명의 일 실시예는 신체 영역 표피의 물리적 변화를 감지하여 신체 부위의 움직임을 인식하고 이를 기초로 정보를 입력하는 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a device for recognizing the movement of a body part by sensing a physical change of a skin area of a body area and inputting information based thereon.
본 발명의 일 실시예는 손목의 근육 변화에 의한 손목 표피의 물리적 변화를 감지하여 손가락 및 손목의 움직임을 인식할 수 있는 정보 입력 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an information input device capable of sensing a physical change of a wrist skin by a muscle change of a wrist and recognizing a movement of a finger and a wrist.
본 발명의 일 실시예는 인식된 신체 부위의 움직임을 기초로 외부 디바이스를 제어할 수 있는 정보 입력 방법을 제공하고자 한다.
An embodiment of the present invention provides an information input method capable of controlling an external device based on a motion of a recognized body part.
실시예들 중에서, 웨어러블 장치는 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 각각 감지하는 복수의 센서들을 포함하는 센서 어레이 및 상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하는 신체 움직임 결정부를 포함한다.Among the embodiments, the wearable device may include a sensor array including a plurality of sensors each sensing a physical change to a skin of the body region, and a controller configured to determine movement of the body part based on the sensing signals received from the plurality of sensors And a body motion determining unit.
일 실시예에서, 상기 복수의 센서들의 밀집도는 상기 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도에 비례할 수 있다.In one embodiment, the density of the plurality of sensors may be proportional to muscle density below the epidermis of the corresponding body region.
일 실시예에서, 상기 복수의 센서들의 기 정의된 센싱 신호 패턴들과 상기 신체 부위의 움직임들을 연관시켜 저장하는 신체 움직임 패턴 저장부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus may further include a body movement pattern storage unit for associating and storing the predefined sensing signal patterns of the plurality of sensors with the movements of the body part.
일 실시예에서, 상기 신체 움직임 결정부는 상기 수신된 센싱 신호들에 대한 정보와 상기 신체 움직임 패턴 신체 움직임 패턴 저장부에 저장된 센싱 신호 패턴들을 비교하여 유사도를 검출하고 상기 유사도를 기초로 상기 신체 부위의 움직임을 결정할 수 있다.In one embodiment, the body motion determining unit detects the degree of similarity by comparing the information about the received sensing signals with the sensing signal patterns stored in the body motion pattern body motion pattern storage unit, and based on the degree of similarity, The motion can be determined.
일 실시예에서, 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 통신망을 통해 외부 디바이스로 전송하는 신체 움직임 전송부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the apparatus may further include a body motion transmission unit for transmitting information on the determined motion of the body part to an external device through a communication network.
일 실시예에서, 상기 센서 어레이는 상기 해당 신체 영역의 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다.In one embodiment, the sensor array may sense the skin strain of the corresponding body region.
일 실시예에서, 상기 센서 어레이는 손목에 위치하여 장무지굴근 및 심지굴근을 포함하는 근육의 변화에 의한 손목 표피의 물리적 변화를 감지할 수 있다.In one embodiment, the sensor array may be located on the wrist to sense physical changes in the wrist epidermis due to muscle changes, including intestinal flexor and wrist flexors.
일 실시예에서, 상기 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도가 특정 기준 이하인 표피 인근에 배치되고 상기 신체 부위의 움직임에 따른 각속도 및 가속도를 측정하는 관성 센서를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the inertial sensor may further include an inertial sensor disposed near the epidermis of the muscle density below the skin of the body region and measuring the angular velocity and acceleration according to the movement of the body region.
일 실시예에서, 상기 신체 움직임 결정부는 상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들과 상기 관성 센서로부터 측정된 각속도 및 가속도를 기초로 상기 신체 부위의 움직임을 결정할 수 있다.In one embodiment, the body motion determiner may determine the motion of the body part based on the sensing signals received from the plurality of sensors and the angular velocity and acceleration measured from the inertial sensor.
실시예들 중에서, 정보 입력 방법은 복수의 센서들을 포함하는 센서 어레이에서 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 각각 감지하는 단계 및 신체 움직임 결정부에서 상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하는 단계를 포함한다.In an embodiment, an information input method includes sensing a physical change of a skin region of a corresponding body region in a sensor array including a plurality of sensors, and detecting a physical change of a skin region of the body region based on sensing signals received from the plurality of sensors, And determining the movement of the body part.
일 실시예에서, 신체 움직임 전송부에서 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may further comprise transmitting information about the determined movement of the body part in the body motion transmission part.
일 실시예에서, 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 전송하는 단계는 통신망을 통해 링크된 사물인터넷(Internet of Things) 디바이스를 확인하는 단계 및 상기 링크된 사물인터넷 디바이스에 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 전송하여 해당 디바이스를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
In one embodiment, the step of transmitting information about the determined movement of the body part comprises the steps of: identifying a linked Internet Internet of Things device via a communication network and transmitting the determined movement of the body part And controlling the corresponding device by transmitting information on the device.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치는 사용자의 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 감지하여 신체 부위의 움직임을 인식할 수 있다.The wearable device according to an embodiment of the present invention can detect the movement of the body part by sensing the physical change of the skin of the user's body area.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치는 손목 근육의 변화에 의한 손목 표피의 물리적 변화를 감지하여 손가락 및 손목의 움직임을 인식하고, 이를 기초로 정보를 입력할 수 있다.The wearable device according to an embodiment of the present invention can recognize the movement of the fingers and the wrist by sensing the physical change of the wrist skin due to the change of the wrist muscle, and can input information based thereon.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치는 인식된 신체 부위의 움직임을 기초로 외부 디바이스를 제어할 수 있다.
A wearable device according to an embodiment of the present invention can control an external device based on a motion of a recognized body part.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 예시한 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 웨어러블 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 센서 어레이를 예시한 도면이다.
도 4는 도 3에 있는 센서 어레이가 포함하고 있는 센서에 대한 예시이다.
도 5는 손가락과 손목의 근육을 예시한 도면이다.
도 6은 도 1에 있는 웨어러블 장치를 이용하여 표피에 대한 물리적 변화를 감지하는 과정을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 이용한 정보 입력 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a view illustrating a wearable device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the configuration of the wearable device shown in Fig.
FIG. 3 is a diagram illustrating the sensor array of FIG. 2. FIG.
Figure 4 is an illustration of a sensor that the sensor array in Figure 3 includes.
Fig. 5 is a view showing the muscles of the fingers and wrists.
FIG. 6 is a diagram illustrating a process of detecting a physical change of the skin using the wearable device shown in FIG.
7 is a view illustrating a wearable device according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an information input method using a wearable device according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, Unless otherwise stated, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be embodied as computer-readable code on a computer-readable recording medium, and the computer-readable recording medium includes any type of recording device that stores data that can be read by a computer system . Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 예시한 도면이다.1 is a view illustrating a wearable device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 사용자는 신체 영역(110)에 웨어러블 장치(120)를 착용하여 정보를 입력할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 웨어러블 장치(120)는 플렉서블(flexible) 센서 어레이를 이용하여 밴드 또는 팔찌의 형태로 사용자의 손목에 착용될 수 있고, 손의 움직임을 통해 정보를 입력 받을 수 있다.Referring to FIG. 1, a user wears a
즉, 사용자는 손목에 웨어러블 장치(120)를 착용하고, 웨어러블 장치(120)를 착용한 손을 움직임으로써 원하는 정보를 입력할 수 있다. 웨어러블 장치(120)는 사용자의 신체 부위 움직임에 따른 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 감지하고, 이를 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하여 사용자가 의도한 정보를 입력 받을 수 있다.That is, the wearer wears the
도 1에서는 사용자가 손목에 웨어러블 장치를 착용한 예를 도시하였으나, 본 발명은 손목 외 다른 신체 부위에 착용 또는 부착되는 웨어러블 장치로도 응용될 수 있다. 이러한 경우, 해당 신체 부위에 착용 또는 부착이 용이하도록 웨어러블 장치의 형태가 변형될 수 있다.
FIG. 1 shows an example in which a user wears a wearable device on the wrist. However, the present invention can also be applied to a wearable device that is worn or attached to a body part other than the wrist. In such a case, the shape of the wearable device may be modified to facilitate wearing or attachment to the body part.
도 2는 도 1에 있는 웨어러블 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the configuration of the wearable device shown in Fig.
도 2를 참조하면, 웨어러블 장치(120)는 센서 어레이(210), 신체 움직임 결정부(220), 신체 움직임 패턴 저장부(230), 신체 움직임 전송부(240) 및 제어부(250)를 포함한다.2, the
센서 어레이(210)는 복수의 센서들과 접촉된 신체 영역의 표피(epidermis)에 대한 물리적 변화를 감지한다. 센서 어레이(210)는 표피의 물리적 변화를 전기 신호로 변환하여 출력하고, 표피의 물리적 변화를 용이하게 감지할 수 있도록 신체 영역과 대면하는 방향에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 어레이(210)는 밀집도가 균일하지 않게 배열되어 있는 복수의 센서들로 구성되어 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 센서들의 밀집도는 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도에 비례할 수 있다. 예를 들어, 근육이 많이 밀집되어 있는 신체 영역의 표피 아래에는 복수의 센서들이 밀집되어 있고, 근육이 밀집되어 있지 않은 신체 영역의 표피 아래에는 복수의 센서들이 밀집되어 위치하고 있지 않을 수 있다.The
일 실시예에서, 센서 어레이(210)는 플렉서블 촉각 센서 어레이(array)로 구성되어 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다.In one embodiment, the
신체 움직임 패턴 저장부(230)는 센서 어레이(210)의 복수의 센서들의 기 정의된 센싱 신호 패턴들과 신체 부위의 움직임들을 연관시켜 저장한다. 센싱 신호 패턴과 그에 대응되는 신체 부위의 움직임에 대한 정보는 개발자에 의해 정의되어 미리 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 저장될 수 있다. 해당 정보가 많이 정의되어 있을수록 웨어러블 장치(120)는 다양한 움직임을 인식하고 이를 기초로 다양한 정보를 입력 받을 수 있다.The body movement
신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)의 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정한다. 일 실시예에서, 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)에서 감지된 센싱 신호들과 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 저장된 센싱 신호 패턴을 비교하여, 매칭되는 패턴을 검색한다. 일 실시예에서, 신체 움직임 결정부(220)는 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들과 센싱 신호 패턴들을 비교하여, 유사도를 검출할 수 있다. 여기에서, 유사도는 수신된 센싱 신호들과 기 정의된 센싱 신호 패턴이 어느정도 유사한지, 즉, 수신된 센싱 신호들이 기 설정된 오차 범위 내로 특정 센싱 신호 패턴과 매칭되는지 여부에 해당할 수 있다. The body
일 실시예에서, 신체 움직임 결정부(220)는 수신된 센싱 신호들과 기 설정된 오차 범위 내로 매칭되는 패턴을 검색한다. 비교결과 매칭되는 패턴이 있는 경우 신체 움직임 결정부(220)는 매칭된 패턴에 대응되는 신체 부위의 움직임을 사용자의 움직임으로 인식하고, 매칭되는 패턴이 없는 경우에는 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)에서 감지된 센싱 신호들을 버리고 다시 대기한다.In one embodiment, the body
신체 움직임 전송부(240)는 신체 움직임 결정부(220)에서 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 통신망을 통해 외부 디바이스로 전송한다. 예를 들어, 신체 움직임 전송부(240)는 웨어러블 장치(120)와 통신망을 통해 링크된 외부 디바이스에 정보를 전송할 수 있다. 이를 통해 웨어러블 장치(120)는 외부 디바이스를 제어하거나 외부 디바이스에 정보를 입력할 수 있다.The body
일 실시예에서, 웨어러블 장치(120)는 전원부를 포함할 수 있다. 전원부는 웨어러블 장치(120)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부는 배터리에 해당할 수 있으며, 교체형 또는 충전형이 사용될 수 있다. 충전형의 경우 전원부는 유선 충전 수단 또는 무선 충전 수단을 통해 충전될 수 있다.In one embodiment, the
제어부(250)는 센서 어레이(210), 신체 움직임 결정부(220), 신체 움직임 패턴 저장부(230) 및 신체 움직임 전송부(240)의 동작 및 데이터의 흐름을 제어한다.
The
도 3은 도 2에 있는 센서 어레이를 예시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating the sensor array of FIG. 2. FIG.
도 3의 (a)를 참조하면, 센서 어레이(210)는 복수의 센서들(310)을 포함하고, 복수의 센서들(310)은 제1 센서(311), 제2 센서(312), 제3 센서(313), 제4 센서(314), 제5 센서(315) 및 제6 센서(316)로 구성되어 접촉된 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 감지할 수 있다. 3 (a), the
일 실시예에서, 센서 어레이(210)가 도 3의 (b)와 같이 손목에 착용되고 센서 어레이(210)의 중앙선(320) 부분이 손목 하단에 위치하는 경우에는, 복수의 센서들(310)은 손목에 있는 근육의 밀집도를 기초로 복수의 센서들(310)간의 거리가 a, b, c 및 d에 해당하도록 배열될 수 있다. 보다 구체적으로, 손목에 있는 근육들은 손목 하단에 밀집되어 있고, 손목 상단에는 손목 하단에 비하여 상태적으로 근육들이 밀집되어 있지 않기 때문에 a<b<c<d에 해당하는 거리로 복수의 센서들(310)이 배열될 수 있다. 즉, 손목 하단의 복수의 센서들(310)의 밀집도는 손목 상단의 복수의 센서들(310)의 밀집도 보다 높다. 이에 더하여, 복수의 센서들(310) 각각은 접촉 대상 부위의 종류 또는 접촉 대상 부위에 존재하는 근육의 위치에 따라 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 효율적으로 감지할 수 있는 형태로 배열되어 응용될 수 있다.In one embodiment, when the
도 3의 (a)의 센서 어레이(210)의 복수의 센서들(310) 각각은 접촉된 해당 신체 영역의 표피에 대한 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 웨어러블 장치(120)의 경우, 센서 어레이(210)는 손목 근육의 변화에 따른 손목 부위의 미세한 표피 변형도를 감지할 수 있다.Each of the plurality of
예를 들어, 도 5의 손가락과 손목 근육을 참조하여 설명하면, 사람은 손목을 관통하는 장무지굴근과 심지굴근을 움직여서 손(예를 들어, 손가락 및/또는 손목)을 움직인다. 즉, 장무지굴근과 심지굴근의 움직임에 따라 손 움직임이 달라지며, 장무지굴근과 심지굴근의 움직임에 따라 해당 근육이 위치한 손목의 표피가 변화한다. 도 5의 (a)는 손가락과 손목 근육을 나타낸 도면이며, (b)는 장무지굴근, (c)는 심지굴근을 나타낸 도면이다.For example, with reference to the fingers and wrist muscles of FIG. 5, a person moves his / her hand (e.g., a finger and / or wrist) by moving the intangible flexor and wrist flexor through the wrist. In other words, the movement of the hand varies according to the movement of the intestine flexor and the flexor flexor, and the epidermis of the wrist where the flexor flexor and flexor flexors are located changes. Fig. 5 (a) is a view showing the fingers and wrist muscles, Fig. 5 (b) is a long meandering flexor, and Fig.
센서 어레이(210)가 손목에 위치하는 경우, 센서 어레이(210)는 장무지굴근과 심지굴근의 움직임에 따른 표피의 변형도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하고, 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)에서 수신된 센싱 신호를 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 저장된 센싱 신호 패턴과 비교한다. 매칭된 패턴이 있는 경우, 신체 움직임 결정부(220)는 매칭된 패턴에 대응되는 움직임을 사용자의 손 움직임으로 인식할 수 있다.When the
일 실시예에서, 신체 움직임 패턴 저장부(230)는 복수의 센서들(310) 각각이 감지하는 센싱 신호를 기초로 기 정의된 센싱 신호 패턴들을 저장할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 센서(311), 제2 센서(312), 제3 센서(313), 제4 센서(314), 제5 센서(315) 및 제6 센서(316)가 각각 접촉하고 있는 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 감지하였는지 여부 및 물리적 변화를 감지하였다면 표피의 변형도가 어느 정도인지를 기초로 센싱 신호 패턴을 정의할 수 있다. 예를 들어, [표 1]을 참조하면, {(제1 센서, yes), (제2 센서, yes), (제3 센서, no), (제4 센서, no), (제5 센서, no), (제6 센서, yes)}에 해당하는 센싱 신호 패턴은 주먹을 쥐는 움직임과 연관시켜 저장될 수 있고, 센서 어레이(210)의 복수의 센서들(310)로부터 수신된 센싱 신호가 {(제1 센서, yes), (제2 센서, yes), (제3 센서, no), (제4 센서, no), (제5 센서, no), (제6 센서, yes)}에 해당하는 경우에는 웨어러블 장치(120)를 사용하고 있는 사용자가 주먹을 쥐는 움직임을 하였다고 인식할 수 있다.In one embodiment, the body motion
도 4는 도 3에 있는 센서 어레이가 포함하고 있는 센서에 대한 예시이다.Figure 4 is an illustration of a sensor that the sensor array in Figure 3 includes.
센서 어레이(210)에 포함되어 있는 복수의 센서들(310) 각각은 도 4의 (a) 또는 (b)로 구성될 수 있다.Each of the plurality of
도 4의 (a)를 참조하면, 복수의 센서들(310) 각각은 다수의 촉각 센서 어레이(array)로 구성되어 접촉된 표피의 물리적 변형을 감지할 수 있다. 촉각 센서는 접촉 부위의 물리적 특성을 감지하여 전기적 신호로 바꾸는 센서로서 실리콘 기반 CMOS 촉각 센서, 고분자 폴리머 기반 촉각 센서, 압력감응재료 기반 촉각 센서 등이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 센서들(310) 각각은 다수의 촉각센서가 어레이로 실장된 플렉서블 PCB(FPCB) 기판, 촉각센서가 실장된 FPCB의 상부와 하부에 적층되는 폴리머(plymer) 보호층으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4A, each of the plurality of
일 실시예에서, 복수의 센서들(310) 각각은 촉각 센서를 m×n 행렬 어레이로 배열하였으나, 촉각 센서 어레이는 접촉 대상 부위의 종류에 따라 물리적 변형을 효율적으로 감지할 수 있는 형태로 배열되어 응용될 수 있다.In one embodiment, each of the plurality of
도 4의 (b)를 참조하면, 복수의 센서들(310) 각각은 플렉서블 촉각 센서 모듈로 구성될 수 있고, 여기에서, 플렉서블 촉각 센서 모듈은 촉각 센서의 전극 라인과 연결된 단자가 평면 케이블 형태로 촉각 센서와 함께 제조될 수 있다. 또한, 연성 평면 케이블(Flexible Flat Cable, FFC)과 같은 형태로 신호처리 접속부가 구비된 플렉서블 촉각 센서 모듈을 구현할 수 있다.Referring to FIG. 4B, each of the plurality of
일 실시예에서, 플렉서블 촉각 센서 모듈은 스트레인 게이지(420), 절연막(411 및 412), 제1 전극 라인(460), 제2 전극라인(430), 제1 개구(451), 제2 개구(452) 및 지지부(450)를 포함한다. 보다 구체적으로, 플렉서블 촉각 센서 모듈은 스트레인 게이지(420), 스트레인 게이지(420)를 감싸고 있는 절연막(411 및 412), 스트레인 게이지(420) 일단에 연결되어 절연막(411 및 412) 내부 및 표면에 형성되어 있는 제1 전극 라인(460), 스트레인 게이지(420) 타단에 연결되어 절연막(411 및 412) 내부 및 표면에 형성되어 있는 제1 전극 라인(460), 스트레인 게이지(420) 타단에 연결되어 절연막(411 및 412) 내부 및 표면에 형성되어 있는 제2 전극 라인(430), 스트레인 게이지(420)의 일부를 부상시킬 수 있는 제1 개구(451) 및 제2 전극 라인(430)을 노출시키는 제2 개구(452)가 형성되어 있고 절연막(411 및 412) 하부에 형성된 지지부(450)로 구성될 수 있다. In one embodiment, the flexible tactile sensor module includes a
일 실시예에서, 절연막(411 및 412)은 제1 절연층(411) 및 제2 절연층(412)으로 분리되어 있고, 제1 절연층(411) 및 제2 절연층(412) 사이에 스트레인 게이지(420)의 일단에 연결되어 제1 절연층(411) 및 제2 절연층(412) 사이로 배열되어 있고, 제2 전극 라인(430)은 제2 절연층(412) 내부에서 스트레인 게이지(420) 타단에 연결되어 제1 절연측(411) 표면을 따라 배열되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the insulating
일 실시예에서, 제2 개구(452)의 내부에는 제1 및 제2 전극 라인(460 및 430)에 도금된 도금층이 더 형성될 수 있다.In one embodiment, a plated layer may be further formed on the first and
일 실시예에서, 절연막(411 및 412)은 유연한(Flexible) 폴리머로 구성될 수 있다.In one embodiment, the insulating
일 실시예에서, 도 4의 (a) 또는 (b)로 구성된 복수의 센서들(310)을 포함하는 센서 어레이(210)는 어레이로 배열된 복수의 센서들(310)을 통하여 접촉 부위 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있고, 보다 구체적으로 어레이로 베열된 다수의 촉각센서를 포함하고 있는 복수의 센서들(310) 각각을 통하여 접촉 부위 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 웨어러블 장치(120)의 경우, 센서 어레이(210)는 손목 근육의 변화에 따른 손목 부위의 미세한 표피 변형도를 감지할 수 있다.
In one embodiment, a
도 6은 도 1에 있는 웨어러블 장치를 이용하여 표피에 대한 물리적 변화를 감지하는 과정을 예시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a process of detecting a physical change of the skin using the wearable device shown in FIG.
도 6을 참조하면, 웨어러블 장치(120)를 이용하여 손가락 및 손목의 움직임 전후의 손목 표피의 변형도를 감지하고, 이를 신호로 출력할 수 있음을 확인할 수 있다. 도 6에서는 손가락을 이용하여 잡는 움직임, 손목을 비트는 움직임, 손가락을 펴는 움직임 및 손목을 상하로 움직이는 움직임을 일 예로 도시하였으나, 웨어러블 장치(120)는 다양한 움직임에 대한 손목 표피의 변형도를 감지할 수 있으며, 감지된 변형도를 기초로 손(손가락 및 손목 중 적어도 하나)의 움직임을 인식할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the deformation of the wrist skin before and after the movement of the fingers and the wrist is detected using the
예를 들어, 도 6을 참조하면, 손가락 및 손목 중 적어도 하나의 움직임의 종류에 따라서 손목에 장착된 센서 어레이(210)의 복수의 센서들(310)로부터 수신된 센싱 신호들의 전/후가 서로 상이하여 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)에서 수신된 센싱 신호를 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 저장된 센싱 신호 패턴과 비교하여 사용자의 손 움직임을 결정할 수 있다.
For example, referring to FIG. 6, the sensing signals received from the plurality of
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 예시한 도면이다.7 is a view illustrating a wearable device according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 웨어러블 장치(120)는 관성 센서(710), 센서 어레이(210), 신체 움직임 결정부(220), 신체 움직임 패턴 저장부(230), 신체 움직임 전송부(240) 및 제어부(720)를 포함한다. 이하에서는 도 2의 구성과 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.7, the
관성 센서(710)는 신체 부위의 움직임에 따른 가속도 및 각속도를 측정하여 전기적 신호로 출력한다. 일 실시예에서, 관성 센서(710)는 웨어러블 장치(120)에 포함되어 있을 수도 있고, 사용자가 착용 또는 소지한 외부의 다른 디바이스에 구비되어 있을 수도 있다.The
일 실시예에서, 관성 센서(710)가 웨어러블 장치(120)에 포함되어 있는 경우에는 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도가 특정 기준 이하인 표피 인근에 배치될 수 있다.In one embodiment, when the
센서 어레이(210)는 접촉된 신체 부위의 표피(epidermis)의 물리적 변화를 감지하여 물리적 변화를 전기 신호로 변환하여 출력한다.The
신체 움직임 패턴 저장부(230)는 미리 정의된 물리적 변화 및 관성 패턴과 해당 패턴에 대응되는 신체의 움직임에 대한 정보를 저장한다.The body motion
신체 움직임 결정부(220)는 관성 센서(710)에서 출력된 전기적 신호(가속도 및 각속도 정보)와 센서 어레이(210)에서 출력된 표피의 물리적 변화 신호를 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 저장된 물리적 변화 및 관성 패턴과 비교하여, 매칭되는 패턴을 검색한다. 일 실시예에서, 신체 움직임 결정부(220)는 기 설정된 오차 범위 내로 매칭되는 패턴을 검색하여, 매칭되는 패턴이 있는 경우 신체 움직임 결정부(220)는 매칭된 패턴에 대응되는 신체 움직임을 사용자의 움직임으로 인식한다.The body
예를 들어, 사용자가 웨어러블 장치(120)를 착용하고 객체를 잡아(grab) 당기는 움직임을 하는 경우, 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)로부터 수신된 해당 신체 영역 표피의 물리적 변화에 대한 센싱 신호들을 기초로 잡는(grab) 움직임을 인식하고, 관성 센서(710)에서 출력된 전기적 신호를 기초로 당기는 움직임 및 당기는 방향을 인식할 수 있다.For example, when the user wears the
웨어러블 장치(120)는 인식된 결과 정보를 신체 움직임 전송부(240)를 통해 외부 디바이스로 전송하여, 외부 디바이스를 제어하거나 정보를 입력한다. 예를 들어, 웨어러블 장치(120)가 로봇 팔(외부 디바이스)과 링크되고 잡아 당기는(grab and pull) 움직임을 인식한 경우, 인식된 정보를 로봇 팔에 전송하여 로봇 팔이 실제 물체를 잡아 당기는 움직임을 하도록 제어할 수 있다. 또는, 웨어러블 장치(120)가 컴퓨터(외부 디바이스)와 링크되고 잡아 당기는 움직임을 인식한 경우, 인식된 정보를 컴퓨터에 전송하여 화면을 이동하거나, 특정 정보를 제거하는 명령을 입력할 수 있다.The
제어부(720)는 관성 센서(710), 센서 어레이(210), 신체 움직임 결정부(220), 신체 움직임 패턴 저장부(230) 및 신체 움직임 전송부(240)의 동작 및 데이터의 흐름을 제어한다.
The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 이용한 정보 입력 방법을 설명하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an information input method using a wearable device according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 센서 어레이(210)는 접촉된 해당 신체 영역의 표피에 대한 물리적 변화를 감지한다(단계 S810). 예를 들어, 센서 어레이(210)는 복수의 센서들(310) 또는 촉각센서 어레이로 구성되어, 접촉된 신체 영역 표피의 변형도(Strain)를 감지할 수 있다. 손목에 착용하는 웨어러블 장치의 경우, 센서 어레이(210)는 손목 근육의 변화에 의한 손목 표피의 물리적 변화를 감지할 수 있다.Referring to FIG. 8, the
센서 어레이(210)는 복수의 센서들(310)이 감지한 물리적 변화를 센싱 신호로 변환하여 신체 움직임 결정부(220)로 송신한다(단계 S820).The
신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)로부터 수신한 센싱 신호를 신체 움직임 패턴 저장부(230)에 기 정의된 센싱 신호 패턴과 비교하여 매칭한다(단계 S830). 매칭되는 패턴이 있는 경우, 신체 움직임 결정부(220)는 매칭된 패턴에 대응되는 신체 부위 움직임을 사용자의 움직임으로 인식한다(단계 S840).The body
일 실시예에서, 본 발명에 따른 정보 입력 방법은 관성 센서(710)를 통해 신체 영역의 움직임에 따른 각속도 및 가속도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 신체 움직임 결정부(220)는 센서 어레이(210)를 통해 측정된 표피의 물리적 변화 정보와 관성 센서를 통해 측정된 각속도 및 가속도를 기초로 사용자의 움직임을 인식할 수 있다. In one embodiment, the method of inputting information according to the present invention may further comprise measuring an angular velocity and an acceleration according to movement of the body region through the
신체 움직임 전송부(240)는 신체 움직임 결정부(220)에서 인식된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 유선 또는 무선 통신망을 통해 외부 디바이스로 전송한다(단계 S850). 예를 들어, 신체 움직임 전송부(240)는 블루투스(Bluetooth), UWB(Ultra Wide Band) 등과 같은 근거리 무선 통신망을 통해 외부 디바이스로 움직임에 대한 정보를 전송할 수 있다.The body
일 실시예에서, 사용자가 웨어러블 장치를 통해 사물 인터넷(IoT, Internet of Things) 디바이스를 제어하는 경우, 신체 움직임 전송부(240)는 무선 통신망을 통해 웨어러블 정보 입력장치와 링크된 IoT 디바이스를 확인하고, 링크된 IoT 디바이스로 움직임에 대한 정보를 전송할 수 있다.
In one embodiment, when the user controls the Internet of Things (IoT) device through the wearable device, the
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
210: 센서 어레이 220: 신체 움직임 결정부
230: 신체 움직임 패턴 저장부 240: 신체 움직임 전송부
250: 제어부 310: 복수의 센서들
710: 관성 센서 720: 제어부210: sensor array 220: body motion determination unit
230: body movement pattern storage unit 240: body movement transmission unit
250: control unit 310: a plurality of sensors
710: inertia sensor 720:
Claims (13)
상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하는 신체 움직임 결정부; 및
상기 복수의 센서들의 기 정의된 센싱 신호 패턴들과 상기 신체 부위의 움직임들을 연관시켜 저장하는 신체 움직임 패턴 저장부를 포함하되,
상기 신체 움직임 결정부는
상기 수신된 센싱 신호들에 대한 정보와 상기 신체 움직임 패턴 신체 움직임 패턴 저장부에 저장된 센싱 신호 패턴들을 비교하여 유사도를 검출하고 상기 유사도를 기초로 상기 신체 부위의 움직임을 결정하는
웨어러블 장치.
A sensor array including a plurality of sensors each sensing a physical change to a skin of the body region;
A body motion determining unit for determining a motion of a body part on the basis of sensing signals received from the plurality of sensors; And
And a body movement pattern storage unit for storing and associating predefined sensing signal patterns of the plurality of sensors with the movements of the body part,
The body motion determining unit
And a controller for comparing the received sensing signals with sensing signal patterns stored in the body movement pattern body motion pattern storage unit to detect the degree of similarity and determining movement of the body region based on the degree of similarity
Wearable device.
상기 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도에 비례하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
The method of claim 1, wherein the density of the plurality of sensors
Wherein the wearer's weight is proportional to muscle density below the epidermis of the body region.
상기 해당 신체 영역이 손목에 해당하는 경우에는 상기 손목의 하단부분에 대한 밀집도가 상기 손목의 상단부분에 대한 밀집도보다 큰 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
The method of claim 1, wherein the density of the plurality of sensors
Wherein when the body region corresponds to the wrist, the density of the lower portion of the wrist is greater than the density of the upper portion of the wrist.
상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 통신망을 통해 외부 디바이스로 전송하는 신체 움직임 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
The method according to claim 1,
And a body motion transmitting unit for transmitting information on the determined motion of the body part to an external device through a communication network.
상기 해당 신체 영역의 표피의 변형도(Strain)를 감지하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
2. The sensor array of claim 1, wherein the sensor array
And detects the strain of the skin of the corresponding body region.
손목에 위치하여 장무지굴근 및 심지굴근을 포함하는 근육의 변화에 의한 손목 표피의 물리적 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
2. The sensor array of claim 1, wherein the sensor array
And a physical change of the wrist epidermis is detected by a change of muscles including the intramuscular and extensor muscles.
상기 해당 신체 영역의 표피 아래에 있는 근육 밀집도가 특정 기준 이하인 표피 인근에 배치되고 상기 신체 부위의 움직임에 따른 각속도 및 가속도를 측정하는 관성 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an inertial sensor disposed near a skin under the epidermis of the body region and having a density of muscle less than or equal to a predetermined standard and measuring an angular velocity and an acceleration according to movement of the body region.
상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들과 상기 관성 센서로부터 측정된 각속도 및 가속도를 기초로 상기 신체 부위의 움직임을 결정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치.
The method according to claim 9, wherein the body motion determination unit
Wherein the movement of the body part is determined based on the sensing signals received from the plurality of sensors and the angular velocity and acceleration measured from the inertial sensor.
신체 움직임 결정부에서 상기 복수의 센서들로부터 수신된 센싱 신호들을 기초로 신체 부위의 움직임을 결정하는 단계를 포함하되,
상기 신체 부위의 움직임을 결정하는 단계는
상기 복수의 센서들의 기 정의된 센싱 신호 패턴들과 상기 신체 부위의 움직임들을 연관시켜 저장하는 신체 움직임 패턴 저장부에 저장된 센싱 신호 패턴들과 상기 수신된 센싱 신호들에 대한 정보를 비교하여 유사도를 검출하고 상기 유사도를 기초로 상기 신체 부위의 움직임을 결정하는 단계를 포함하는
정보 입력 방법.
Sensing a physical change of a skin region of a corresponding body region in a sensor array including a plurality of sensors, respectively; And
Determining movement of a body part based on sensing signals received from the plurality of sensors in a body motion determination unit,
The step of determining movement of the body part
And comparing the sensed signal patterns stored in the body motion pattern storage unit storing the predefined sensing signal patterns of the plurality of sensors with the motions of the body part and information about the received sensing signals, And determining movement of the body part based on the degree of similarity
Information input method.
신체 움직임 전송부에서 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
12. The method of claim 11,
And transmitting information on the determined motion of the body part in the body motion transmitting unit.
통신망을 통해 링크된 사물인터넷(Internet of Things) 디바이스를 확인하는 단계; 및
상기 링크된 사물인터넷 디바이스에 상기 결정된 신체 부위의 움직임에 대한 정보를 전송하여 해당 디바이스를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
13. The method of claim 12, wherein transmitting information about the determined motion of the body part
Identifying an Internet of Things device linked through a communication network; And
And controlling the corresponding device by transmitting information on the determined motion of the body part to the linked object internet device.
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