KR101848130B1 - Ｒｆｉｄ 스마트 의복 - Google Patents

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Abstract

RFID 안테나 어레이, RFID 태그 리더, 및 파워 서플라이의 조합물에 있어서, 이러한 구성부품들은, 사람이 지니거나 또는 착용하며, 그 사람의 손과 팔이 상기 구성부품들에 의해 방해받지 않으면서 그 사람이 일 구역을 통과하는 동안, 상기 파워 서플라이가 상기 리더에 전력을 공급하고, 상기 리더가 안테나 어레이에 동력을 공급하여 상기 안테나 어레이를 통하여 RFID 태그 신호를 수신하게 하기 위해서, 가동 가능하게 연결되도록 개조되는, 조합물.

Description

ＲＦＩＤ 스마트 의복{RFID SMART GARMENT}
본 발명은 RFID 구현에 관한 것으로, 특히, 휴대용 RFID 리더 기술에 관한 것이다.
RFID 태그 및 리더는, 다양한 재고 관리 응용들 뿐만 아니라 제조, 운송, 및 다양한 상업 활동들에서 사용되고 있다. RFID 시스템 및 RFID 태그의 비용이 줄어듬에 따라, 이러한 기술은 더 범용적인 것이 되었다. 소매상점과 창고, 그리고 운송업에서, 예로써, 휴대용(hand-held) 리더는 부품, 제품, 패키지 및 다른 물체들을 스캔하기 위해 고용인들이 들게 된다. 스캐닝은, 예를 들면, 발송 명령(shipping order)을 수행하는 정확성이나 재고 상태를 확인하기 위해 수행될 수 있다. 많은 다양한 응용들이 존재하며, 휴대용 스캐너가 중요한 기능에 기여하는 곳이 개발될 것이다. 보통, 오늘날 휴대용 RFID 스캐너는 다소 단방향성이어서, 식별을 위해 물체에 수동으로 겨눠야 되는 경향이 있다.
본 발명은, 무의식적이지 않는 한, 사람이 편리하게 착용할 수 있는 휴대용 RFID 스캐닝 시스템을 제공한다. 상기 스캐닝 시스템은, 스캐닝 동작이 고용인에 의한 특정한 행동 없이 자동적으로 실행되는 동안, 고용인이 핸즈 프리(hands free)로 작업할 수 있게 하여 다양한 기존 태스크들을 수행할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 스캐닝 시스템은, 바람직하게는 가늘고 길며, 플렉시블한 다방향 RFID 안테나의 형태로 안테나 어레이를 가지고 적합한 베스트와 같은 의복 내에 내장될 수 있다. 안테나는, 이상적으로는, 극성(polarity) 및 빔 방향의 다양성(diversity)을 나타내는 형태의 것이다. 안테나 어레이는 베스트 의복 착용자의 위치에 인접한 근접 지역에 걸쳐 RFID 태그를 검출할 수 있다. 안테나 어레이는 베스트 착용자가 지니거나 그 베스트에 수용된 파워 서플라이 및 휴대용 리더에 연결된다. 의복에 기반을 둔 리더 시스템은, 의복 착용자에 의한 어떤 의도적인 노력 없이 태그들의 존재를 쉽게 기록할 수 있다. 상기 리더에 나타낸 태그 데이터는 개별의 원격 제어기로 무선 전송되거나, 또는 나중에 다운로드를 위해 저장될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스마트 의복은, 그 스마트 의복을 착용한 사람이 걸어간 길 및/또는 그 위치에 설정된 공간이나 근접 지역 내의 어디에서나 태그들의 존재를 기록하는 기능을 갖는다. 착용자는, 태그 판독(tag reading)에 관련되거나 관련되지 않는 태스크들을 수행하면서, 시설을 돌아다닐 수 있고, 스마트 의복은 착용자가 지나간 공간 내의 어디든 존재하는 모든 태그들의 존재를 알아낼 수 있다. 소매점 응용에 있어서, 점원은 제품 선반을 새롭게 단장하고, 고객이 보통하는 고객의 질문들에 대응할 수 있다. 그 점원은 이렇게 필요한 태스크를 달성하는 동안, 스마트 의복은 RFID 시스템을 사용하는데 소비되는 행동이나, 기본적인 어떤 노력없이 재고 및 적절한 제품 위치를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 베스트 형태의 스마트 의복을 착용한 사용자를 나타낸다.
도 2는 안테나 어레이, 리더 및 관련된 배터리의 배열 형태의 일례를 보여주는 사용자의 배면도이다.
도 3은 스마트 의복과 결합된 RFID 리더 시스템의 안테나 어레이로부터 방사 분포를 도식적으로 보여주는 사용자의 측면도이다.
도 4는 평면 배열 형태로 묘사된 바람직한 안테나 어레이를 나타내는 도이다.
도 5는 가늘고 긴 패디드 패브릭 파우치 내에 수용된 어레이의 하나의 안테나를 나타내는 횡단면도이다.
본 발명은, 도 4에서 설명을 위해 구성이 평면으로 펼쳐진 바와 같이, 안테나 어레이(11), 리더(12) 및 배터리 파워 서플라이(13)를 포함하는 휴대용 RFID 시스템(10)에 관한 것이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 사람(14)은 각각의 물체, 일반적으로 제품, 부품, 패키지 등과 각각 결합된 RFID 태그를 스캔하기 위해 상기 시스템(10)을 휴대한다. 사람(14)은, 본 발명에 따른 상기 시스템(10)을 가지고, 일례로 소매 상점, 창고, 공장, 운송 창고, 의료 시설이나 다른 장소 등 RFID 태그 부착 제품이 위치하는 공간을 자유롭게 돌아다닌다.
본 발명에 따른 바람직한 안테나 어레이(11)는, 미국 특허 제8,058,998호에 개시된 것과 유사할 수 있으며, 그 개시 내용은 여기서 참조된다. 이 특허에 개시된 것과 달리, 전자기 신호들을 방사하거나 수신하기 위한 본 안테나 어레이는, 한정된 길이를 가지며, 일면(single plane)이 쉽게 펴질 수 있는 매우 플렉시블하고 가늘고 긴 안테나(16)를 포함한다.
다시 도 4를 참조하여, 바람직하게는, 안테나 어레이(11)는 두 개의 서펜타인 안테나(16)를 포함한다. 각 안테나(16)는, 편평한 지지대에 놓이면서, 한 쌍의 평행한 곡선을 이루는 피드 라인(18)이 좌우로 통과하며 가로지르는 파선(17)으로 나타낸 세로축을 갖는다. 안테나(16)는, 구리나 알루미늄 포일 등 전기적 도전 재료로 이루어진 피드 라인(18)이 접착제 부착되거나 또는 달리 고정되는, 마일러(Mylar®)와 같은, 직사각형이며 플렉시블한 유전체 베이스 시트나 필름(19)으로 구성될 수 있다. 간격을 둔 위치들에서, 피드 라인(18)은 비교적 짧은 스터브(stub: 21)들의 형태로 퍼튜베이션(perturbation)들을 갖는다. RF 에너지를 방사하도록 고안된 스터브들 혹은 다이폴 라디에이터(dipole radiator: 21)들은, 전형적으로 피드 라인들과 같은 물질로 이루어지며, 각 피드 라인에 전기적으로 연결된다. 각 피드 라인(18) 상에 하나로서, 스터브(21)들의 인접한 쌍들은 다이폴들을 형성한다. 바람직하게는, 각 스터브(21)는 그것이 연결되는 피드 라인(18)의 로컬 부분에 직각으로 연장된다.
세로축(17)을 따라 조정된 안테나(16)는 대략 3 피트의 길이이며, 스터브(21)들을 지지하는 베이스 시트(19)는 대략 7 인치의 폭이다. 각 안테나(16)는 고내구성이며 내수성을 갖는 가늘고 긴 플랫 패브릭 파우치(22) 내에 들어간다. 소프트 쿠션 층인 솜(batting: 23)이, 사람(14)을 받아들이는 쪽인 안테나(16)의 측에서 안테나 어레이(11)가 수용되는 파우치(22) 내에 배치된다. 중심 전도체와 외부 전도성 피복물(sheath)을 가지며, 관련된 안테나(16)의 하나의 피드 라인(18)과 각각 연결된 동축 케이블(24)이 파우치(22) 밖으로 돌출된다.
안테나 어레이(11)를 배치하는 효과적인 방법이, 베스트(26) 또는 유사한 의복의 안쪽에 각각의 안테나(16)를 붙이는 것이다. 바람직하게는, 안테나(16)들은, 하나가 왼쪽에 하나가 오른 쪽에 있으며, 각각의 반 이상의 길이가 의복 앞쪽에 위치하도록, 의복(26) 내에 배치된다. 케이블(24)은 의복(26)의 등 부분 내측에 배치되며, 각 안테나의 케이블에 인접한 라디에이터들이나 스터브(21)들은 의복(26)의 어깨 부분에 인접한다.
바람직하게는, 파우치(22)는, 벨크로(Velcro®), 스냅, 버튼, 지퍼, 포켓 또는 다른 적절한 고정 기구(fastener) 등을 이용한 적합한 기술로 의복(26)의 내부 위치에 분리가능하게 고정된다. 분리 가능한 고정 기구는 파우치가 의복(26)으로부터 분리되게 할 수 있어, 의복이 세탁되거나 교체되게 할 수 있다.
RFID 리더(12)는 각 케이블(24)을 통하여 안테나(16)에 연결된다. 상기 리더(12)와 파워 서플라이(13)(보통, 리더에 전기적으로 연결된 재충전가능한 배터리)는 의복(26)을 착용하는 사람(14)에 의해 휴대된다. 리더(12)와 파워 서플라이(13)는 그 의복(26)에 고정 기구로 확보된 의복 상의 내측 포켓 안에 위치하거나, 또는 의복과 별개의 허리 벨트에 탑재될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각 사람(14)이 착용한 안테나 어레이(11)의 바람직한 배열 형태의 일례이다. 도 3은 각 다이폴 라디에이터(21)에 의해 생성된 RF 빔을 도식적으로 나타낸 것이다. 안테나 어레이(11)는, 바닥에서 사람(14)의 머리 위 레벨로 퍼지는, 일반적으로 원주형(columnar)인 패턴으로, 그것을 착용한 사람(14)의 측면 및 앞쪽의 근접 공간으로 방사한다고 이해할 수 있다. 설정된 파워 레벨에 따라, 안테나 어레이(11)의 범위는 2 내지 10 피트일 수 있다.
그 사용자에 이르는 RF 파워 밀도(power density)는 아주 적다. 그 파워는 모든 안테나 스터브(21)들에 걸쳐 분포된다. 바람직하게는, 안테나들이 번갈아 전력을 공급받아서, 듀티 사이클을 절반으로 나눈다. 또한, 리더(12)가 데이터를 처리해서 안테나들의 듀티 사이클을 줄일 때, 안테나(16)들은 동작되지 않는다. 리더(12)는 안테나 다이폴(21)들에 동력을 공급하고, 그 안테나 다이폴들을 통해 RFID 태그들로부터 RFID 신호를 수신한다. 바람직한 경우로서, 의복(26)을 착용한 사람(14)은, 예를 들면, 그 사람에 인접한 천(cloth)이나 전도성 금속 필름의 형태로, 반사성 물질(reflective material)을 형성함으로써 안테나 방사로부터 보호될 수 있다. 예로써, 상기 솜(23)으로 마련될 수 있는 이 반사성 물질의 간격(spacing)은 다이폴들(21)로부터 적어도 3/4 인치 떨어뜨려야 한다.
내용물을 포함하는 파우치(22)의 유연성(flexibility)과 천/필름의 구성에 따른 경량성 때문에, 의복(26)을 착용한 사람(14)은 크게 부담을 받지 않고 또한 그 시스템(10)에 의해 움직임을 방해받지 않는다. 특히, 시스템이 탑재된 의복을 착용하는 동안, 사람의 손과 팔이 요구된 업무를 달성할 수 있도록 완전히 자유롭다. 그 시스템을 착용한 사람은 RFID 태그 부착 아이템들이 위치하는 공간을 걷거나 돌아다닐 수 있다. 그 시스템(10)은 안테나 어레이(11)의 범위 내의 모든 태그들을 판독한다. 그 리더(12)는 나중에 제어기로 데이터를 이동시킬 수 있는 디바이스에 그 데이터를 일시적으로 저장하거나, 또는 원격 제어기로 그 데이터를 무선 전송할 수 있다.
본 발명에서는 베스트 스타일의 의복에 탑재되는 바와 같이 설명되었으나, 다양한 배열 형태들이 구상될 수 있다. 랩 코드나 가운이 의복(26)으로서 이용되는 경우에는, 안테나의 길이가 증가 될 수 있다. 또한, 스톨(stole)이나 스카프(scarf)의 의복에 안테나 어레이를 배열할 수도 있다. "스마트" 의복 기반 시스템은, 소매점 세팅에 이용되는 것 외에, 공장 생산라인, 운송부, 및 의료 시설 등 다양한 장소에서 이용될 수 있다. 그 시스템은 재고 뿐만 아니라 다양한 경우들에 있어서, 어셈블리나 운송 정확성을 검증할 수 있다. 각 경우에 있어서, 그 시스템(10)을 착용한 사람은, 손이 완전히 자유로워서, 자유로운 손 및/또는 팔 운동이 요구되는 기존 또는 새로운 수동의 태스크들을 수행할 수 있다.
가게, 공장, 창고, 또는 구내 등의 시설에서 공지된 위치의 특정 영역들에 RFID 태그가 미리 정해진 위치에 고정적으로 설치될 수 있다. 그 시스템(10)이 아이템 태그와 위치 태그를 동시에 검출할 때, RFID 태그 부착 아이템의 위치나 인접 위치가 밝혀질 수 있고, 및/또는 기록될 수 있다. 아이템의 위치를 찾기 위해 사람(14)에 의한 어떠한 특정 행동도 필요치 않다. 그 시스템(10)이 실시간으로 원격 제어기와 무선 통신하는 곳에서, 그 제어기는 사람에게 지시(direction)들을 보낼 수 있다. 예를 들어, 사람이 특정 아이템에 대한 지역을 찾는 경우, 제어기는 그 사람에게 라디오, 오디오 또는 시각 신호로, 그가 그 아이템의 인접 부근(즉, 바로 가까이)에 있는 것을 나타낼 수 있다. 상기 의복(26)을 착용한 사람(14) 및/또는 의복 자체는, 특히, RFID 태그가 지시하는 장소가 구내에 전략적으로 위치되는 경우에 그 사람의 작업 활동을 모니터링하기 위한 목적으로, RFID 태그가 구비될 수도 있다.
본 발명은 실시 형태로 기재된 것이며, 본 발명에 포함된 발명의 타당한 범위 내에서 세부사항들을 더하거나, 수정하거나, 제거함으로써 다양하게 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다. 따라서, 본 발명은 청구항에서 필수적으로 한정되는 범위를 제외하고, 기재된 특정 세부사항들로 한정되는 것은 아니다.

Claims (13)

  1. RFID 안테나 어레이(an RFID antenna array), RFID 태그 리더(an RFID tag reader), 및 파워 서플라이(a power supply)를 포함하는 시스템으로서,
    상기 RFID 안테나 어레이, RFID 태그 리더, 및 파워 서플라이는 사람이 착용하거나 그렇지 않으면 몸에 지닐 수 있게 구성되어 있고 또한 사람의 손과 팔이 RFID 태그 리더(an RFID tag reader), 및 파워 서플라이에 의해 방해받지 않으면서 사람이 어떤 구역을 통과하는 동안에 상기 파워 서플라이는 상기 리더를 작동시키고 또 상기 리더는 상기 안테나 어레이에 에너지를 공급하여 상기 안테나 어레이를 통해 RFID 태그 신호(RFID tag signals)를 수신하도록 동작 가능하게 구성되어 있으며,
    상기 안테나 어레이는 서펜타인(serpentine) 전도체로 이루어진 트윈 피드 유닛(a twin feed unit)이고, 다수의 다이폴 라디에이터(multiple dipole radiators)가 상기 서펜타인 전도체에 대해 직각으로 연장하도록 되어 있으며,
    반사성 물질(a reflective material)이 다이폴 라디에이터로부터 적어도 3/4 인치 이격되어(spaced) 있으며,
    상기 안테나 어레이는 바닥 높이(floor level)로부터 사람의 머리 위로까지 사람 앞의 근거리 영역(a near zone)에 동시에 방사하도록 배치되는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 어레이는 2개의 독립된 트윈 피드 안테나(twin feed antenna)를 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안테나는 사람 몸통의 오른쪽에 하나 또 왼쪽에 하나가 위치되도록 배치되는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안테나는 트윈 피드 유닛이며, 상기 트윈 피드 유닛은 상기 안테나의 길이를 따라 분포되어 배치되는 다이폴 라디에이터를 구비하고, 상기 다이폴 라디에이터는 사람의 머리 위 높이까지 위쪽을 향해 방사할 수 있도록 사람의 각각의 어깨 뒤에 또는 위에 위치 가능한 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트윈 피드 안테나는 가늘고 긴 플렉시블 유전체 시트 상에 탑재되는 서펜타인 전도체를 가지며,
    상기 시트는 사람의 왼쪽 또는 오른쪽 어깨 위에 놓이도록 구성되는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안테나는 가늘고 긴 패브릭 패디드 파우치(an elongated fabric padded pouch)에 각각 배치되는 시스템.
  7. 어떤 공간에서 그 공간을 통과할 수 있는 사람의 몸통에 탑재된 RFID 안테나 어레이를 이용하는 것에 의해 RFID 태그를 판독하는 방법으로서,
    상기 안테나 어레이가 바닥 높이에서부터 머리 위 높이까지 근거리 영역을 스캔해서 사람이 지닌 RFID 리더로 RFID 태그 데이터를 전하는 동안에 상기 안테나 어레이를 지지하는 것으로부터 자유로와져 다른 업무를 할 수 있도록 사람의 손과 팔을 자유롭게 두는 방식으로 상기 안테나 어레이는 몸통 상에 위치되고 또한 트윈 피드 서펜타인 전도체(twin feed serpentine conductors)와 상기 전도체에 대해 직각인 다수의 다이폴 라디에이터로 이루어진 형태로 상기 다이폴 라디에이터로부터 적어도 3/4 인치 이격된 반사성 물질과 함께 사람의 몸통 위에 분포되는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안테나 어레이는 2개의 가늘고 긴 플렉시블 멀티-라디에이터 안테나로써 제공되며, 각각의 안테나는 사람의 각각의 어깨 위에 걸쳐지는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 안테나의 방사 위치(a radiation site)는 각각의 어깨 뒤에 또는 위에 위치되는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 안테나는 플렉시블 유전체 시트(a flexible dielectric sheet) 상에 탑재된 트윈 피드 라인(twin feed lines)으로 형성되며,
    각각의 시트는 사람이 착용한 베스트(a vest)에 분리 가능하게 부착되는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안테나는 각각의 가늘고 긴 패브릭 패디드 파우치에 각각 들어 있으며,
    각각의 파우치는 상기 베스트의 내부에 분리 가능하게 부착되는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    RFID 태그는 시스템이 이용되는 공간에서 미리 정해진 위치에 고정적으로 위치되는 방법.
  13. 삭제
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