KR101648300B1 - 다인승 자전거용 무선 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

연결식 다인승 자전거의 모든 브레이크를 탑승자 중 누구나 무선으로 제어할 수 있도록 제공한다. 일 실시예에 따른 브레이크를 제어하는 방법은, 복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템은 무선 제어 및 유선 제어를 통하여 브레이크를 동작시킬 수 있다. 유선 제어를 남겨둠으로써 오작동에 의한 위험 요소를 해결할 수 있음과 동시에 자전거를 연결하지 않고 일반 1인승 자전거 형태로 탑승 시 브레이크 제어를 모듈이 아닌 유선 제어 모드로 사용하여 모듈의 배터리 관리 측면에서 이들을 남길 수 있다.

Description

다인승 자전거용 무선 브레이크 시스템{WIRELESS BRAKE SYSTEM FOR SPECIAL TYPE OF TANDEM BICYCLE}

아래의 설명은 브레이크 제어 기술에 관한 것으로, 그룹의 데이터를 수집하고 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

무선 통신을 이용한 그룹 제어 시스템은 무선 통신을 통하여 그룹을 제어하는 기술에 관한 것으로, 예를 들면, 5개의 가로등이 한 그룹이라고 했을 때, 하나의 조도 센서가 조도를 감지하여 그룹 내의 5개의 가로등의 on/off 및 조도를 제어하는 기술이 있다.

한국공개특허 10-2011-0062460호는 자전거 관리용 휴대 단말기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 휴대 단말기를 통하여 자전거 주행 코스정보 또는 타 자전거 사용자의 위치 정보를 표시하고, 날씨 등에 대응하여 자전거 주행 코스정보가 변경되도록 하거나 타 자전거 사용자의 주행정보를 표시함으로써 자전거 안전사고 방지, 도난사고 방지 등을 보조하는 방안을 제안하고 있다.

종래 기술의 연결식 자전거의 브레이크는 탑승자 개개인에 의해서만 제어가 가능하였기 때문에 긴급히 제동이 필요한 상황이 발생하였을 경우, 일괄적으로 모든 브레이크를 동작시키는데 어려움이 있으므로 제때에 충분한 제동력을 얻지 못한다는 단점이 존재한다.

일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템은 제동의 필요성을 감지하였을 경우 자전거의 어느 위치에서든지 모든 브레이크를 동시에 동작시킬 수 있는 브레이크 제어 방법을 제공한다.

일 실시예에 따르면, 브레이크를 제어하는 방법은, 복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 단계는, 움직임이 감지됨에 따라 상기 슬레이브 노드로 비콘 신호를 송신하고, 상기 송신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임의 동기화가 이루어지는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계는, 상기 각각의 노드로부터 변위 데이터가 측정되고, 상기 슬레이브 노드로부터 할당된 슬롯을 통하여 상기 변위 데이터를 수신하고, 상기 자체의 브레이크 데이터를 결합한 것을 바탕으로 상기 최종 변위 데이터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계는, 상기 최종 변위 데이터를 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 통하여 상기 슬레이브 노드들에게 전송하고, 액츄에이터에 적용시켜 상기 브레이크를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계는, 이전에 탐색된 최종 변위 데이터와 상기 탐색된 최종 변위 데이터가 동일함에 따라 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 상기 복수의 슬레이브 노드에게 송신하지 않고, 비활성 상태로 진입하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 브레이크를 제어하는 방법은, 각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 단계; 상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 단계를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 단계는, 상기 마스터 노드로부터 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임의 동기화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계는, 변위 데이터를 측정하고, 상기 변위 데이터 값이 이전에 측정한 변위 데이터 값과 비교하여 변화가 있음을 판단함에 따라 할당된 슬롯을 이용하여 상기 마스터 노드에게 상기 최종 변위 데이터를 송신하고, 상기 할당된 슬롯 이외의 시간에는 휴면(Sleep) 상태로 대기하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 단계는, 액츄에이터에 상기 마스터 노드로부터 수신한 최종 변위 브레이크 데이터를 적용하여 상기 브레이크가 동작된 후, 휴면 상태에 진입하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 브레이크를 제어하는 시스템에 있어서, 복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 수신부; 상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색하는 탐색부; 및 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 제어부를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 탐색부는, 상기 각각의 노드로부터 변위 데이터가 측정되고, 상기 슬레이브 노드로부터 할당된 슬롯을 통하여 상기 변위 데이터를 수신하고, 상기 자체의 브레이크 데이터를 결합한 것을 바탕으로 상기 최종 변위 데이터를 선택할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 제어부는, 상기 최종 변위 데이터를 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 통하여 상기 슬레이브 노드들에게 전송하고, 액츄에이터에 적용시켜 상기 브레이크를 동작시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 브레이크를 제어하는 시스템은, 각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 송신부; 상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 탐색부; 및 상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 제어부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템은 자전거의 탑승자 중 어느 누구라도 제동의 필요성을 감지하였을 때, 모든 브레이크를 동시에 동작시킬 수 있으므로 자전거에 충분한 제동력을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 무선 블레이크 시스템은 프레임 구조를 통하여 마스터 노드가 전송하는 시간에는 슬레이브 노드들이 모두 수신하는 시간을 갖고, 슬레이브 노드 중에서 어느 하나가 전송하는 시간에는 마스터 노드가 수신하고, 나머지 노드들은 휴면(Sleep)상태로 진입함에 따라 간섭 영향이 감소될 수 있다.

도1은 일 실시예에 따른 연결형 자전거를 위한 무선 브레이크 시스템 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 무선 브레이크 모듈 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 마스터 노드의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 슬레이브 노드의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 네트워크 구성도를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 브레이크 신호 결합 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 슈퍼 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 마스터 노드 및 슬레이브 노드의 전체 동작을 나타낸 흐름도이다.

이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 일 실시예에 따른 연결형 자전거를 위한 무선 브레이크 시스템 구성도를 나타낸 도면이다.

무선 브레이크 시스템은 연결식 다인승 자전거의 N(N은 자연수)개의 브레이크를 동시에 제어하는데 적용될 수 있다. 자전거의 탑승자들 중 누구든지 연결된 자전거의 브레이크를 동시에 제어할 수 있도록 제공할 수 있다.

각각의 자전거에 모듈을 설치하고, 상기 모듈은 브레이크가 얼마나 잡혔는지를 감지하는 변위 센서와 자전거가 자전거의 운용여부를 확인하는 모션센서, 브레이크 와이어를 감아서 당겨줄 수 있는 액츄에이터, 통신을 위한 RF단 및 데이터 처리를 위한 제어부로 구성될 수 있다. 예를 들면, 자전거의 브레이크는 탑승자가 레버를 쥐었을 때, 브레이크 와이어가 당겨짐으로써 동작하는 원리가 적용될 수 있다.

N대의 자전거를 연결하였다고 가정하자. 이 경우, 1대의 자전거의 모듈은 연결된 자전거의 브레이크를 그룹 제어하기 위하여 네트워크를 형성할 수 있다. 이외의 N-1대의 자전거에 설치된 모듈은 형성된 네트워크에 접속하여 구성원이 될 수 있다. 다시 말해서, N대의 자전거가 하나의 그룹을 이루었을 때, 1개의 마스터 노드와 N-1개의 슬레이브가 될 수 있다.

슬레이브 노드들은 브레이크가 잡힌 정도를 감지하여 현재의 블레이크 상태 정보를 마스터 노드로 송신할 수 있다. 마스터 노드는 각각의 자전거로부터 수신한 브레이크 데이터와 자체 브레이크 데이터를 취합한 후 비교하여 가장 많이 잡힌 브레이크를 찾는다. 이를 바탕으로 슬레이브 노드에게 브레이크 동작에 필요한 데이터를 송신할 수 있다. 슬레이브 노드의 제어부는 수신한 데이터를 바탕으로 액츄에이터를 동작시키는 신호를 발생시킴으로써 브레이크를 동작시킬 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 무선 브레이크 모듈 구성도를 나타낸 도면이다.

무선 브레이크 시스템은 연결식 자전거의 모든 브레이크를 동시에 동작시킬 수 있는 시스템으로서, 자전거에 제동력을 제공할 수 있다. 무선 브레이크 시스템은 마스터 노드(200) 및 슬레이브 노드(210)(220)로 구성될 수 있다. 이때, 무선 브레이크 시스템은 상황에 따라 각각의 자전거가 마스터 노드(200) 또는 슬레이브 노드(210)(220)가 될 수 있다.

무선 브레이크 시스템에서 마스터 노드(200) 및 슬레이브 노드(210)(220)는 공통적으로 변위 센서(201), 모션 센서(202), 액츄에이터(203), RF(204), 제어기(205)로 구성될 수 있다. 이때, 마스터 노드(200) 및 슬레이브 노드(210)(220)는 브레이크 변위 데이터를 처리하는 제어기(205)와 데이터를 송수신하는 RF단(204)의 역할에서 차이가 있다.

변위 센서(201)는 브레이크가 잡힌 정도를 감지하는 용도로 사용될 수 있으며, 모션 센서(202)는 자전거가 운용중인지 여부를 판단할 수 있다. 액츄에이터9203)는 브레이크를 동작시키는데 사용될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 마스터 노드의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 슬레이브 노드의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템(300)(400)은 프로세서(310)(410), 버스(320)(420), 네트워크 인터페이스(330)(430), 메모리(340)(440) 및 데이터베이스(350)(450)를 포함할 수 있다. 메모리(340)(440)는 운영체제(341)(441) 및 서비스 제공 루틴(342)(442)를 포함할 수 있다. 마스터 노드의 프로세서(310)는 수신부(311), 탐색부(312) 및 제어부(313)를 포함할 수 있다. 슬레이브 노드의 프로세서(410)는 송신부(411), 탐색부(412) 및 제어부(413)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 무선 브레이크 시스템(300)(400)은 도 3 및 도 4의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 무선 브레이크 시스템(300)(400)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 또한, 무선 브레이크 시스템은 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에 따라 역할이 다르게 수행될 수 있다.

메모리(340)(440)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(340)(440)에는 운영체제(341)(441)와 서비스 제공 루틴(342)(442)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(340)(440)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(330)(430)를 통해 메모리(340)(440)에 로딩될 수도 있다.

버스(320)(420)는 무선 브레이크 시스템(300)(400)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(320)(420)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.

네트워크 인터페이스(330)(430)는 무선 브레이크 시스템(300)(400)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(330)(430)는, 이더넷 카드와 같은 네트워크 인터페이스 카드, 광학 송수신기, 무선 주파수 송수신기, 혹은 정보를 송수신할 수 있는 임의의 다른 타입의 디바이스일 수 있다. 이러한 네트워크 인터페이스들의 다른 예들은 모바일 컴퓨팅 디바이스들 및 USB 내의 블루투스(Bluetooth), 3G 및 WiFi 등을 포함하는 무선기기일 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨팅 디바이스는, 서버, 모바일 폰, 혹은 다른 네트워크화된 컴퓨팅 디바이스와 같은 외부 디바이스와 무선으로 통신하기 위해 네트워크 인터페이스(330)(430)를 사용할 수 있다. 네트워크 인터페이스(330)(430)는 무선 브레이크 시스템(300)(400)을 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.

데이터베이스(350)(450)는 브레이크 데이터 등을 관리하기 위하여 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 데이터베이스(350)(450)는 브레이크 데이터와 관련된 센서 정보를 실시간으로 반영하기 위하여 필요한 정보를 저장할 수 있다. 도 3 및 도 4에서 무선 브레이크 시스템(300)(400)의 내부에 데이터베이스(350)(450)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.

프로세서(310)(410)는 기본적인 산술, 로직 및 무선 브레이크 시스템(300)(400)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(340)(440) 또는 네트워크 인터페이스(330)(430)에 의해, 그리고 버스(320)(420)를 통해 프로세서(310)(410)로 제공될 수 있다. 마스터 노드의 프로세서(310)는 수신부(311), 탐색부(312) 및 제어부(313)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 슬레이브 노드의 프로세서(410)는 송신부(411), 탐색부(412) 및 제어부(413)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(340)(440)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.

마스터 노드의 수신부(311)는 복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신할 수 있다. 수신부(311)는 움직임이 감지됨에 따라 슬레이브 노드로 비콘 신호를 송신하고, 송신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임의 동기화가 이루어질 수 있다.

마스터 노드의 탐색부(312)는 슬레이브 노드로부터 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하여 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색할 수 있다. 탐색부(312)는 각각의 노드로부터 변위 데이터가 측정되고, 슬레이브 노드로부터 할당된 슬롯을 통하여 변위 데이터를 수신하고, 자체의 브레이크 데이터를 결합한 것을 바탕으로 최종 변위 데이터를 선택할 수 있다.

마스터 노드의 제어부(313)는 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동신에 브레이크를 동작시킬 수 있다. 제어부(313)는 최종 변위 데이터를 브로드캐스트(Broadcast)방식을 통하여 슬레이브 노드들에게 전송하고, 액츄에이터에 적용시켜 브레이크를 동작시킬 수 있다. 제어부(313)는 이전에 탐색된 최종 변위 데이터와 탐색된 최종 변위 데이터가 동일함에 따라 탐색된 최종 변위 데이터를 복수의 슬레이브 노드에게 송신하지 않고, 비활성 상태로 진입할 수 있다.

슬레이브 노드의 송신부(411)는 각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신할 수 있다. 송신부(411)는 마스터 노드로부터 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임 동기화를 수행할 수 있다.

탐색부(412)는 마스터 노드로 송신한 브레이크 데이터와 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색할 수 있다. 탐색부(412)는 변위 센서를 통하여 변위 데이터를 측정하고, 변위 데이터 값이 이전에 측정한 변위 데이터 값과 비교하여 변화가 있음을 판단함에 따라 할당된 슬롯을 이용하여 마스터 노드에게 최종 변위 데이터를 송신하고, 할당된 슬롯 이외의 시간에는 휴면(Sleep) 상태로 대기할 수 있다.

제어부(413)는 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 무선 통신을 통하여 마스터 노드로부터 수신함과 동신에 브레이크가 동작될 수 있다. 제어부(413)는 액츄에이터에 마스터 노드로부터 수신한 최종 변위 데이터를 적용하여 브레이크가 동작된 후, 휴면 상태에 진입할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 네트워크 구성도를 나타낸 도면이다.

N대의 자전거가 연결되어 하나의 그룹으로 있다고 가정하자. 도 2에서 설명한 바와 같이 각각의 자전거에 설치된 노드는 모션 센서, 변위 센서, 액츄에이터, 제어부 및 RF단으로 구성될 수 있다. 모션 센서의 역할은 자전거의 움직임 여부를 감지하는 역할을 하여 제어부의 동작 필요 여부를 결정할 수 있다. 다시 말해서, 일정 시간동안 자전거의 움직임에 변화가 없으면 자전거가 정지하고 있는 상태로 판단하고, 제어부는 불필요한 연산을 하지 않게 된다. 변위 센서는 브레이크의 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 슬라이드식 가변 저항을 사용하는 방식을 통하여 브레이크를 잡았을 경우, 잡은 만큼 브레이크 수단의 변위가 발생하고, 발생한 변위를 변위 센서로 센싱할 수 있다. 이때, 변위 센서는 변위의 실제적인 거리를 측정하는 것이 아니라, 변위에 해당하는 만큼 슬라이드식 가변 저항 값이 변하고, 가변 저항 값을 측정함으로써 변위를 측정하게 된다. 예를 들면, 변위가 크면 가변 저항이 낮아져서 브레이크 수단의 브레이킹력이 증가하고, 변위가 작으면 가변 저항이 커질 수 있다. 또한, 액츄에이터로 모터를 사용하는 방식은 슬라이드식 가변 저항을 사용할 수 있다. 예를 들면, 변위를 센싱하면 그에 따라 액츄에이터로 변위에 대응하는 정보가 제공되고, 액츄에이터는 기계적인 힘을 발생시키고, 그에 따라 유압 모터 등을 구동하여 브레이킹력을 발생시킬 수 있다.

제어부의 Analog-Digital Converter(ADC)에 의해 수집되어 양자화될 수 있다. 여기서, Comparator는 브레이크가 잡히지 않은 상태에서 발생하는 노이즈 성분을 제거하기 위하여 이용될 수 있다. 이때, Threshold 값을 기준으로 Threshold 값 이하의 값은 노이즈로 간주함으로써 불필요한 ADC 연산을 줄일 수 있다.

슬레이브 노드는 이 과정을 통하여 생성된 브레이크 변위 데이터를 마스터 노드로 전송할 수 있다. 도5를 참고하면, 마스터 노드(500)는 자체 브레이크 변위 데이터와 슬레이브 노드(510)로부터 수신한 데이터를 취합하고 선택하여 슬레이브 노드(510)로 전송할 수 있다.

각각의 노드의 액츄에이터는 마스터 노드(500)에서 선택된 브레이크 데이터를 바탕으로 제어부가 생성한 PWM신호에 따라 브레이크를 동작시킬 수 있다. 브레이크 변위 데이터의 선택 방식으로는 여러가지 방법이 존재할 수 있다. 예를 들면, 도 6을 참고하면, (b) 방식은 수집된 데이터를 비교하여 가장 큰 신호를 선택하는 방법, (c) 방식은 먼저 감지된 신호를 선택하는 방법이 있다. 이때, (c) 방식을 적용할 경우, (a) 방식과 같이 (610) 신호가 먼저 들어왔으므로 (620) 신호는 무시되는 방법이다. (610) 신호가 더 이상 들어오지 않으면 다른 신호 입력은 종료될 때까지 무시해야 한다. 다양한 상황이 발생할 수 있기 때문에 각 상황에 따른 적절한 방법이 선택될 수 있다.

브레이크 신호 결합 방식은 데이터의 수신 순서에 따라 크게 영향을 받는다. 이에 따라 데이터의 송수신은 도 7과 같이 슈퍼프레임 구조의 슬롯 할당을 통하여 수행된다. 만약, Random access 방식으로 수행한다면 충돌시 불규칙한 시간 지연발생의 문제와 수신순서의 불확정성이 발생할 확률이 크기 때문에 실시간으로 변화가 적용되어야 하는 브레이크 시스템에 부적합할 수 잇다.

도 7에서 4대의 자전거가 그룹을 이루었을 때의 슈퍼프레임 구조를 나타낸 예로서, 도 7의 TX-B 구간은 마스터 노드(710)에서 비콘 신호를 슬레이브 노드(720)(730)(740)에게 송신하는 구간이며, 동시에 RX-B 구간은 슬레이브 노드(720)(730)(740)에서 마스터 노드(710)의 비콘 신호를 수신하는 구간이다. RX-S 구간은 마스터 노드(710)가 슬레이브 노드(720)(730)(740)로부터 브레이크 변위 데이터를 받는 구간이며, 동시에 TX-S 구간은 슬레이브 노드(720)(730)(740)가 브레이크 변위 데이터를 마스터 노드(710)로 송신하는 구간이다. 다시 말해서, 슬레이브 노드(720)(730)(740)는 각각의 할당받은 슬롯을 이용하여 데이터를 송신하기 때문에 Random Access 방식에 비하여 수신 시간 지연과 확정성에 유리하다. TX-A 구간은 마스터 노드(710)가 슬레이브 노드(720)(730)(740)로부터 최종 선택된 브레이크 변위 데이터를 송신하는 구간이며, RX-A 구간은 슬레이브 노드(720)(730)(740)가 최종 선택된 브레이크 변위 데이터를 수신하기 위한 구간이다.

T-inactive 구간은 데이터를 송수신하지 않는 구간이며, 또 다른 네트워크를 형성하고 있는 자전거 그룹의 통신을 위하여 남겨두는 구간이다. 만약 이 구간이 존재하지 않는다면, 하나의 그룹이 채널을 계속 점유하고 있게 되어 처음 채널을 점유한 그룹 이외의 다른 그룹들은 통신을 할 수 없게 된다. 이에 따라 다른 그룹(네트워크)의 통신을 위하여 T-inactive 구간을 도입한다.

일반적으로 T-active<<T-inactive로 설계되므로 네트워크 간의 충돌 확률은 매우 낮다. 도 7에서 확인할 수 있듯이, T-inactive 구간의 길이를 설정함으로써 비콘 신호의 송신 주기를 조절할 수 있다. 비콘 신호의 송신 주기는 너무 길어지면 데이터를 갱신하는데 시간이 오래 걸리게 되어 실시간으로 데이터 수집하는데 어려움이 발생하고, 너무 짧으면 데이터의 연산 횟수와 송수신 횟수가 불필요하게 증가하여 추가적인 전력 소모가 발생하게 된다. 이에 따라 활용 환경에 따라 적절하게 설정하는 것이 중요하다.

도 8은 일 실시예에 따른 무선 브레이크 시스템의 마스터 노드 및 슬레이브 노드의 전체 동작을 나타낸 흐름도이다.

마스터 노드와 슬레이브 노드는 모션 센서를 통해 자전거의 운용 여부를 판단할 수 있다(810)(820). 이때, 모션 센서에 일정 시간동안 움직임이 감지되지 않으면 각각의 노드들은 추가적인 동작을 하지 않게 된다. 모션 센서에 동작이 감지되면 마스터 노드는 비콘 신호를 송신하고(811), 슬레이브 노드는 마스터 노드가 송신한 비콘 신호를 수신할 수 있다(821). 이를 통하여 노드 간의 프레임 동기화가 이루어질 수 있다.

이 후, 각각의 노드들은 변위 센서를 통하여 브레이크 변위 데이터를 측정할 수 있다(822). 슬레이브 노드의 경우 측정된 변위 데이터 값이 이전에 측정한 변위 데이터의 값과 비교하여 변화가 있을 경우(823), 자신에게 할당된 슬롯을 이용하여 마스터 노드에게 데이터를 송신하며(812), 할당된 슬롯 이외의 시간에는 휴면(Sleep) 상태로 대기한다(824). 만약, 변화가 없어 송신할 데이터가 존재하지 않는다면 휴면 상태로 대기하게 된다.

마스터 노드는 슬레이브 노드들로부터 수신한 데이터와 자체적으로 측정한 변위 데이터를 결합하고 이를 바탕으로 최종 변위 데이터를 선택하게 된다(813). 선택된 데이터는 브로드캐스트(Broad cast)방식을 통하여 슬레이브 노드들에게 송신함과 동시에 마스터 노드의 액츄에이터에 적용되어 브레이크를 동작시킬 수 있다(814)(825). 만약 이전에 선택된 최종 변위 데이터와 새로 생성된 최종 변위 데이터가 동일하다면 데이터를 송신하지 않고 Inactive 상태에 진입하게 된다. 그 후 다시 모션 감지 여부를 판단하고 다음 비콘 신호를 송신한다. 마스터 노드로부터 최종변위 데이터를 받은 슬레이브 노드 또한 액츄에이터에 데이터를 적용하여 브레이크를 동작시킨 후(815)(826), Inactive 상태로 진입한다(816)(827). 마스터 노드와 마찬가지로 모션감지 여부를 판단한 후 비콘 신호를 수신한다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

1. 브레이크를 제어하는 방법에 있어서,
   복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 단계;
   상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색하는 단계; 및
   상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 단계는,
   움직임이 감지됨에 따라 상기 슬레이브 노드로 비콘 신호를 송신하고, 상기 송신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임의 동기화가 이루어지는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계는,
   상기 각각의 노드로부터 변위 데이터가 측정되고, 상기 슬레이브 노드로부터 할당된 슬롯을 통하여 상기 변위 데이터를 수신하고, 상기 자체의 브레이크 데이터를 결합한 것을 바탕으로 상기 최종 변위 데이터를 선택하는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계는,
   상기 최종 변위 데이터를 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 통하여 상기 슬레이브 노드들에게 전송하고, 액츄에이터에 적용시켜 상기 브레이크를 동작시키는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 단계는,
   이전에 탐색된 최종 변위 데이터와 상기 탐색된 최종 변위 데이터가 동일함에 따라 상기 탐색된 최종 변위 데이터를 상기 복수의 슬레이브 노드에게 송신하지 않고, 비활성 상태로 진입하는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
6. 브레이크를 제어하는 방법에 있어서,
   각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 단계;
   상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계; 및
   상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 단계는,
   상기 마스터 노드로부터 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호를 통하여 각각의 노드 간 프레임의 동기화를 수행하는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 단계는,
   변위 데이터를 측정하고, 상기 변위 데이터 값이 이전에 측정한 변위 데이터 값과 비교하여 변화가 있음을 판단함에 따라 할당된 슬롯을 이용하여 상기 마스터 노드에게 상기 최종 변위 데이터를 송신하고, 상기 할당된 슬롯 이외의 시간에는 휴면(Sleep) 상태로 대기하는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 단계는,
   액츄에이터에 상기 마스터 노드로부터 수신한 최종 변위 브레이크 데이터를 적용하여 상기 브레이크가 동작된 후, 휴면 상태에 진입하는 단계
   를 포함하는 브레이크 제어 방법.
10. 브레이크를 제어하는 시스템에 있어서,
    복수의 슬레이브 노드 각각의 센서들을 통하여 획득된 브레이크 데이터를 수신하는 수신부;
    상기 수신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 데이터를 탐색하는 탐색부; 및
    상기 탐색된 최종 변위 데이터를 무선 통신을 통하여 복수의 슬레이브 노드에게 송신함과 동시에 상기 브레이크를 동작시키는 제어부
    를 포함하는 브레이크 제어 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 탐색부는,
    상기 각각의 노드로부터 변위 데이터가 측정되고, 상기 슬레이브 노드로부터 할당된 슬롯을 통하여 상기 변위 데이터를 수신하고, 상기 자체의 브레이크 데이터를 결합한 것을 바탕으로 상기 최종 변위 데이터를 선택하는
    것을 특징으로 하는 브레이크 제어 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 최종 변위 데이터를 브로드캐스트(Broadcast) 방식을 통하여 상기 슬레이브 노드들에게 전송하고, 액츄에이터에 적용시켜 상기 브레이크를 동작시키는
    것을 특징으로 하는 브레이크 제어 시스템.
13. 브레이크를 제어하는 시스템에 있어서,
    각각의 센서들을 통하여 획득한 브레이크 데이터를 마스터 노드로 송신하는 송신부;
    상기 송신한 브레이크 데이터와 자체의 브레이크 데이터를 취합하고 비교함으로써 최종 변위 브레이크 데이터를 탐색하는 탐색부; 및
    상기 탐색된 최종 변위 브레이크 데이터를 상기 마스터 노드로부터 수신함과 동시에 상기 브레이크가 동작되는 제어부
    를 포함하는 브레이크 제어 시스템.
    

Images