KR101881701B1 - 시각장애인 보행 보조 초음파 센서 밴드 - Google Patents

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김형석
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Abstract

일 실시예에 따른 시각장애인의 보행을 보조하는 장치에서 수행되는 시각장애인의 보행을 보조하는 방법은, 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계; 상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계; 및 상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계는, 상기 초음파 센서가 상기 장애물을 감지하는 범위각도를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

시각장애인 보행 보조 초음파 센서 밴드{WALKING ASSIST ULTRASONIC BAND FOR VISUALLY IMPAIRED PERSON}
아래의 설명은 보행 보조기구에 관한 것으로, 시각장애인의 보행 보조 방법 및 시스템에 관한 것이다.
시각장애인들은 대부분을 촉각이나 청각 등의 근육 감각에 의지하여 주위에 무엇이 있는지 확인하며 다른 사람과 의사소통을 한다. 일반적으로 시각장애인들은 손이나 발로 장애물을 판단하기 때문에 장애물이나 각종 위험을 사전에 예측하여 예방하기가 어렵다. 시각장애인들은 익숙한 공간일지라도 가변적이고 일시적인 시설물은 인지가 불가능하여 충돌 위험이 있으며, 물건(물품) 위치를 알 수 없어 사용하기 힘들고 단차 등에 걸려 넘어질 위험이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 시각장애인들을 위한 여러 가지 보조기구들이 개발되고 있다.
한국등록특허 제10-1654299호는 시각 장애인용 지팡이 및 시각 장애인용 지팡이의 장애물 탐지 방법에 관한 것으로, 시각 장애인의 보행 시 장애물을 미리 탐지하여 위험을 알리는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 종래의 기술은 시각장애인들의 특성에 맞는 설계가 이루어지지 않아 보조기구의 사용 효과가 미미하다.
이에 따라 지팡이를 들고 다녀야 하는 번거로움을 해결하고, 장애물과의 거리에 대한 피드백을 보다 구체적으로 제공하기 위한 기술이 제안될 필요가 있다.
시각장애인의 보행시 장애물을 미리 탐지하여 위험을 통보하는 시각장애인을 위한 보행 보조 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
초음파 센서의 각도를 설정하여 시각장애인의 상단부의 부상을 방지하는 시각장애인을 위한 보행 보조 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
시각장애인의 보행을 보조하는 장치에서 수행되는 시각장애인의 보행을 보조하는 방법은, 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계; 상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계; 및 상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계는, 상기 초음파 센서가 상기 장애물을 감지하는 범위각도를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계는, 상기 초음파 센서가 지면과 수직을 이루는 시점에 상기 초음파 센서의 각도를 60도로 유지시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계는, 상기 초음파 센서로부터 송신된 초음파 신호가 상기 장애물에 도달되고, 상기 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신하여 시간 정보를 획득하고, 상기 획득된 시간 정보에 기반하여 상기 장애물과의 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계는, 상기 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하에 포함될 경우, 진동이 발생시키고, 상기 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 점점 세게 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보행 보조 방법은, 상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 생성된 텍스트 정보를 사운드 정보로 변환하고, 상기 변환된 사운드 정보를 안내 정보로서 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
시각장애인의 보행을 보조하는 장치는, 초음파 센서의 각도를 설정하는 각도 설정부; 상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 센서부; 및 상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 진동 발생부를 포함하고, 상기 각도 설정부는, 상기 초음파 센서가 상기 장애물을 감지하는 범위각도를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정할 수 있다.
상기 각도 설정부는, 상기 초음파 센서가 지면과 수직을 이루는 시점에 상기 초음파 센서의 각도를 60도로 유지시킬 수 있다.
상기 센서부는, 상기 초음파 센서로부터 송신된 초음파 신호가 상기 장애물에 도달되고, 상기 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신하여 시간 정보를 획득하고, 상기 획득된 시간 정보에 기반하여 상기 장애물과의 거리를 측정할 수 있다.
상기 진동 발생부는, 상기 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하에 포함될 경우, 진동이 발생시키고, 상기 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 점점 세게 발생시킬 수 있다.
상기 시각장애인의 보행 보조 장치는, 상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 생성된 텍스트 정보를 사운드 정보로 변환하고, 상기 변환된 사운드 정보를 안내 정보로서 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 시각장애인의 보행 보조 장치는 초음파 센서의 각도를 조정함으로써 시각장애인의 머리 부분을 탐색할 수 있다. 이를 통하여, 종래의 시각장애인의 전방 및 하단부에 존재하였던 장애물만을 감지했던 것과는 달리, 시각장애인의 상단부에 존재하는 장애물을 감지함으로써 보다 사각지대에 존재하는 위험으로부터 보호할 수 있다.
일 실시예에 따른 시각장애인의 보행 보조 장치는 장애물과의 거리에 따라 진동 세기를 다르게 발생시킴으로써 장애물에 대하여 즉각적으로 피할 수 있도록 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치가 장애물을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 보행 보조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 시각장애인의 보행 보조 장치에서 장애물과의 거리에 따라 진동을 발생시키는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 시각장애인의 보행 보조 장치의 진동 세기를 다르게 발생시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 시각장애인의 보행 보조 장치가 장애물을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
보행 보조 장치(100)는 시각장애인의 보행을 보조하기 위한 장치로서, 지팡이, 웨어러블 기기(예를 들면, 웨어러블 글라스, 스마트 밴드) 등이 해당될 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 컴퓨터 장치로 구현되는 이동형 단말일 수 있으며, 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 네비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC, 웨어러블 글라스, 스마트 밴드 등이 포함될 수 있다. 실시예에서는 보행 보조 장치(100)가 스마트 밴드라고 가정하기로 한다.
보행 보조 장치(100)는 초음파 센서의 초음파 신호를 통하여 장애물(110)을 감지할 수 있다. 초음파 센서(Ultrasonic　Sensor)란, 사람의 귀에 들리지 않을 정도로 높은 주파수(약 20　KHz　이상)의 소리인 초음파가 가지고 있는 특성을 이용하는 센서로서, 공기(기체), 액체, 고체에서 사용할 수 있다. 초음파 센서는 주파수가 높고 파장이 짧기 때문에 높은 분해력을 계측할 수 있다는 특징이 있다. 예를 들면, 초음파 센서를 통하여 속도, 거리, 농도 등을 측정할 수 있다.
일례로, 시각장애인은 보행 보조 장치(100)를 손목에 착용한 후, 보행을 할 수 있다. 이때, 보행 보조 장치(100)는 초음파 센서를 통하여 시각장애인이 보행하는데 존재하는 장애물(110)을 감지할 수 있고, 감지된 장애물의 위치 정보를 제공함으로써 시각장애인이 장애물(110)를 피해갈 수 있도록 안내할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
보행 보조 장치(100)는 제어부(210), 각도 설정부(220), 센서부(230), 진동 발생부(240) 및 출력부(250)를 포함할 수 있다.
제어부(Controller)(210)는 시각장애인의 보행을 보조하기 위한 것으로, 일례로 제어부(210)는 32-bit ARM Cortex-M0 코어가 들어간 Nordic 사의nRF51822을 사용할 수 있다. 이때, 제어부(210)는 2.4GHz 무선을 지원하는 저전력 칩을 사용할 수 있다. 제어부(210)는 BLE용도로 선정하면서 저전력에 모듈 부피가 작은 초음파 밴드용으로 사용할 수 있다. 　제어부(210)는 초음파 밴드를 구현하기 위해 GPIO, Timer, PWM 기능을 제공할 수 있다.
제어부(210)는 초음파 센서로부터 수신된 신호 정보를 계산하여 거리를 도출하고, 거리에 따라 진동 모터를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 사용자가 흰 지팡이를 쥔 손목에 밴드를 착용하고 보행함에 따라 보행 보조 장치(100)로부터 장애물까지의 거리가 85Cm 이하에 포함될 경우, 진동을 발생시키기 시작하고, 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 강하게 발생시킬 수 있다.
각도 조절부(220)는 초음파 센서의 각도를 조절하기 위한 것이다. 예를 들면, 각도 조절부(220)는 기 설정된 범위(예를 들면, 30-850mm)의 장애물을 탐색하도록 각도 범위를 설정할 수 있다. 또한, 각도 조절부(220)는 지면과 수직을 이루는 시점에 시각장애인의 상부(예를 들면, 머리 부분)을 탐색할 수 있도록 초음파 센서가 60도의 각도를 유지하도록 설정할 수 있다.
센서부(230)는 초음파 센서 모듈을 장착할 수 있다. 모듈 선정 기준은 소비 전력이 적으며, 초음파 센서의 감지 범위 각도가 기 설정된 기준 이하(좁은 것)로 선정할 수 있다. 이때, 감지 범위 각도를 기 설정된 기준 이하로 선정한 이유는 넓은 범위를 감지할 경우 장애물이 아님에도 계속 진동이 울리거나 노이즈가 발생할 수 있는 문제점을 방지하기 위함이다.
센서부(230)는　예를 들면, MB1240 센서 모듈을 장착할 수 있으며, 센서 모듈에서 펄스 신호를 생성하면 Ultrasonic transducer에서 초음파를 송신하고, 반사된 초음파 신호 역시 Ultrasonic transducer에서 수신하여 모듈에서 초음파 도달시간 값을 출력할 수 있다. 센서부(230)는 센서의 출력 값을 펄스로 받아 시간을 측정하여 거리를 계산할 수 있다. 이때, MB1240의 초음파 측정 주기는 100ms이다. 데이터시트(datasheet)의 추천 사양을 따라 100ms 주기로 측정하도록 프로그램을 설계할 수 있다. 또한, 센서부(230)는 초음파 센서뿐만 아니라 장애물을 감지하기 위한 별도의 센서가 부가될 수 있으며, 다른 장치와 통신하기 위한 블루투스 모듈이 장착될 수 있다.
진동 발생부(240)에 진동 모터가 장착될 수 있다. 예를 들면, 진동 발생부(240)에서 진동 모터(DS-1034)로 코인타입의 진동모터를 사용할 수 있다. 진동 모터에서 동작전압은 1.2V, 14000±3000rpm, 최대 소비전류는 100mA정도이다. 진동 모터의 구동 전원은 컨트롤러 핀의 허용 전류가 부족하므로, 레귤레이터 출력 전원을 사용할 수 있다. 이에 따라 제어 신호만 제어부(240)에서 제어하고, 중간 스위치 역할을 MOSFET TR을 사용할 수 있다. 진동 발생부(240)는 진동 모터를 제어시 PWM신호로 전류제어를 하여 진동 세기를 조절할 수 있다. 이때, 모터 제어를 위해 스위치로 사용한 MOSFET은 N형 타입이며 DIODES사 제품인 DMG1012UW을 사용할 수 있다.
또한, 전원부(도시되지 않음)는 리튬폴리머 배터리를 사용할 수 있고, 배터리의 용량은 170mAh 이며, 정격전압은3.7V이다. 배터리의 충전은 시중에 출시되어 있는 리튬배터리 충전 모듈을 활용할 수 있다. 예를 들면, 스마트 기기의 충전기를 통하여 충전시　약 15분(출력 1Ah기준) 정도면 완충전할 수 있다. 전원부는 보행 보조 장치의 착용 후 보행 시 최소 2시간 이상 사용 가능하다. 전원부에 사용된 배터리는 보호 회로가 내장될 수 있다. 충전 모듈은 과방전 방지 기능이 삽입된 제품이 선택될 수 있다. 전원부는 제어부(210) 및 센서부(230)의 Operating voltage를 고려하여 모든 전원을3.3V로 설정할 수 있다. 예를 들면, 전원부에 MicroChip 사의 MCP1824T-3302 레귤레이터를 사용할 수 있다. 이때, 상기 레귤레이터는 입력 허용전압 2.1~6.0V이고, 3.3V의 고정 전압을 출력한다. 허용 전류 300mA이며, drop out voltage는 최소 200mV로 배터리 전압이 3.5V까지 떨어져도3.3V의 전압을 출력할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 보행 보조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(310)에서 보행 보조 장치는 초음파 센서의 각도를 설정할 수 있다. 이때, 보행 보조 장치는 초음파 센서가 장애물을 감지하는 각도 범위를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정할 수 있다. 이때, 각도 범위는 사용자의 정보(예를 들면, 사용자의 키)에 따라 각도 범위가 적응적으로 변경될 수 있고, 또는 사전에 설정될 수 있다. 또한, 보행 보조 장치는 초음파 센서가 지면과 수직을 이루는 시점에 초음파 센서의 각도를 60도로 유지시킬 수 있다.
단계(320)에서 보행 보조 장치는 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지할 수 있다. 보행 보조 장치는 초음파 센서의 초음파 신호를 송신함에 따라 장애물에 도달될 수 있고, 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신하여 장애물에 도달한 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 장애물과의 거리를 측정할 수 있다.
단계(330)에서 보행 보조 장치는 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시킬 수 있다. 보행 보조 장치는 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하에 포함될 경우, 진동을 발생시키고, 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 점점 세게 발생시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
사용자(예를 들면, 시각장애인)(500)이 보행 보조 장치(100)를 착용하여 이동한다고 가정하자. 이때, 사용자는 시각장애인에 한정되는 것은 아니다. 사용자(500)는 지팡이(510)를 소지한 채, 지팡이(510)를 잡은 위치의 손목에 보행 보조 장치(100)를 착용하여 보행할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 지팡이를 오른쪽 손으로 잡을 수 있고, 오른손에 보행 보조 장치(100)를 착용할 수 있다. 마찬가지로, 사용자는 왼쪽 손에 지팡이(510)를 잡을 수 있고, 왼손에 보행 보조 장치를 착용할 수 있다.
보행 보조 장치(100)는 보행 보조 장치에 존재하는 초음파 센서의 각도를 자동으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치에서 사용자의 정보에 기초하여 센서의 각도를 조절할 수 있다. 또는, 보행 보조 장치는 사전에 정해진 각도 정보에 따라 센서의 각도를 설정할 수도 있으며, 사용자 또는 관리자에 의하여 센서의 각도가 변경될 수 있다. 또한, 사용자가 보행 보조 장치(100)를 착용한 방향에 따라 센서의 각도를 설정할 수 있다.
보행 보조 장치(100)는 장애물을 감지하는 범위 각도(520)를 설정하게 된다. 예를 들면, 통계자료를 토대로, 가장 표준키가 큰 나이대인 일반 남성 20-24세를 기준을 통하여 장애물을 감지하는 범위 각도를 설정할 수 있다. 예를 들면, 일반 남성의 20-24세의 표준키는 1,742mm이며, 지면에서 허리 높이까지의 평균키는 1,059mm이다. 표준키와 지면에서 허리 높이까지의 평균키의 차를 구하면 683mm이다. 바닥 면(지면)에서 손에 쥔 막대 축까지의 수직 거리인 주먹 높이의 평균은 777mm로 282mm정도의 차이를 알 수 있다. 이를 통해 평균적으로 손목으로부터 머리부분까지의 평균은 965mm이나 손목의 진자 운동을 고려하여 보행시 손목이 최대 높이에 머문 시점을 추정하여 약 30-850mm정도의 장애물 위치를 탐색하는 범위 각도를 설정할 수 있다. 또한, 지면과 수직을 이루는 시점에 사용자의 상부(예를 들면, 머리 부분)을 탐색할 수 있도록 초음파 센서가 60도의 각도를 유지하도록 제작될 수 있다.
초음파 센서의 각도가 설정된 보행 보조 장치(100)는 초음파 센서를 통하여 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물(110)을 감지할 수 있다. 도 4를 참고하여, 보행 보조 장치에서 장애물(110)과의 거리에 따라 진동을 발생시키는 방법을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 보행 보조 장치는 장애물에 도달한 시간 정보를 획득할 수 있다(410). 보행 보조 장치에 존재하는 초음파 센서로부터 초음파 신호가 송신되어 장애물에 도달할 수 있고, 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있다. 보행 보조 장치는 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신함에 따른 시간 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치는 초음파 신호를 수신하는 펄스를 감지하여 시간 정보를 측정하기 위하여 타이머를 사용할 수 있다. 타이머를 사용하기 위하여 처음에 타이머를 초기화한 후, 타이머 모드를 실행시킬 수 있다. 이때, 타이머의 주파수는 125kHz를 사용할 수 있고, 타이머의 최대 범위도 설정할 수 있다.
보행 보조 장치는 획득된 시간 정보에 기반하여 장애물과의 거리를 측정할 수 있다(420). 예를 들면, 보행 보조 장치는 초음파 센서의 출력 값을 펄스로 받아 시간을 측정하여 장애물과의 거리를 계산할 수 있다. 이때, 초음파 측정 주기가 설정되어 있을 수 있으며, 설정된 초음파 측정 주기에 따라 장애물에 초음파 신호를 송신할 수 있다. 예를 들면, 초음파 측정 주기는 100ms 일 수 있고, 100ms 주기마다 장애물과의 거리를 측정할 수 있다.
보행 보조 장치는 측정된 거리가 기 설정된 거리 이하인지 여부를 판단할 수 있다(430). 예를 들면, 보행 보조 장치는 측정된 거리가 3cm~85cm 사이에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 보행 보조 장치는 측정된 거리가 기 설정된 거리 이하일 경우, 측정된 거리에 따른 PWM 신호를 계산할 수 있다(440). 보행 보조 장치는 계산된 PWM 신호를 백분율 값으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치는 PWM 주기를 10ms로 설정할 수 있고, 보행 보조 장치의 주기는 100ms로 설정할 수 있다. 이때, PWM 파형을 생성하고, 100ms 동안 10번의 PWM 신호를 송신하도록 설정할 수 있다. 보행 보조 장치는 PWM 신호를 계산한 결과가 90 이상이면, PWM 주기 전체를 High로 설정되도록 하고, PWM 신호를 계산한 결과가 10 이하이면 주기 전체를 Low로 설정되도록 할 수 있다.
보행 보조 장치는 PWM 신호를 계산한 결과에 따라 진동을 발생시킬 수 있다(411). 이때, 보행 보조 장치는 장애물과의 거리에 따라 진동의 세기를 다르게 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치는 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동을 점점 세게 발생시킬 수 있다. 도 6을 참고하면, 장애물과의 거리에 따른 진동 세기를 나타낸 것으로, 장애물과의 거리(610, 611, 612)가 점점 멀어질수록 진동의 세기(620, 621, 622)는 약해짐을 판단할 수 있다. 보행 보조 장치는 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동을 점점 세게 발생시킴으로써 장애물을 피할 수 있도록 제공할 수 있다.
또한, 보행 보조 장치는 측정된 거리가 기 설정된 거리를 초과할 경우, 보행 보조 장치에 설정된 주기만큼 딜레이시킬 수 있다(450). 이때, 보행 보조 장치에 설정된 주기가 지난 후, 장애물과의 거리를 재측정할 수 있다.
다른 예로서, 보행 보조 장치(100)는 랜드마크와 관련된 정보를 사전에 저장할 수 있다. 이때, 랜드마크란 주위환경에서 변하지 않으며, 항상 존재하는 물체, 소리, 냄새, 기온변화 등 쉽게 포착할 수 있는 감각적 단서를 의미할 수 있으며, 예를 들면, 일정한 모양과 일정한 위치에 존재하여 길모퉁이나 횡단보도, 신호등 등을 식별할 수 있는 건물과 같은 물체가 해당될 수 있다. 사용자는 랜드마크를 통하여 현재의 위치를 판단하고, 방향을 감지할 수 있다. 이에 따라 보행 보조 장치(100)는 센서의 초음파 신호에 기초하여 장애물을 판단함에 따른 위치 정보에 대하여 랜드마크와 관련된 위치 정보로 저장해놓을 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 랜드마크와 관련된 위치 정보를 저장해놓음으로써 사용자가 위치하고 있는 위치 정보를 파악하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 보행 보조 장치(100)는 랜드마크와 관련된 위치 정보에 기초하여 초음파 신호를 통하여 장애물을 판단함으로써 보다 정확하게 사용자의 현재 위치 및 방향에 따른 장애물을 감지할 수 있다.
또한, 보행 보조 장치(100)는 측정된 거리가 기 설정된 거리 이내에 포함될 경우, 진동을 발생시킴과 동시에 피드백 정보를 음성 데이터로 변환하여 위험 상황을 통보할 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 인식된 위험의 상황에 대한 텍스트 정보를 음성 메시지로 변환하여 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치(100)는 "50cm 전방에 장애물이 존재합니다"와 같은 음성 메시지를 발생시킬 수 있다. 이때, 보행 보조 장치(100)는 기 설정된 시간동안 음성 메시지를 발생시킬 수 있고, 사용자가 기 설정된 거리에 포함되지 않음을 감지함에 따라 음성 메시지의 발생을 종료할 수 있다. 더 나아가, 보행 보조 장치는 장애물이 존재하지 않는 방향으로 이동할 것을 음성 메시지로 안내할 수 있다.
또한, 보행 보조 장치(100)는 블루투스와 같은 무선 통신을 통하여 다른 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 실내에 비콘이 존재할 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 비콘으로부터 수신된 비콘 신호를 통하여 위험 상황을 인식할 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 인식한 위험 상황에 대한 텍스트 정보를 음성 정보로 변환할 수 있다. 또한, 보행 보조 장치(100)는 곳곳에 존재하는 비콘으로부터 수신된 비콘 신호를 통하여 위험 상황을 인식함에 따라 안내되는 정보에 기초하여 이동함으로써 대피 경로를 안내받을 수 있다.
일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 랜드마크와 단서의 증진 및 보행 훈련 시간을 단축시킬 수 있다. 후천적 사유로 인하여 시각장애인이 되었을 때 가장 먼저 받는 훈련은 보행 훈련이다. 그러나 기존의 시각적 정보를 기반으로 보행을 했던 때와는 다르게 시각적 정보를 배제한 채 보행을 하는 것은 쉬운 일이 아니다. 보행을 함에 있어서 주변의 물체를 통하여 자신의 위치를 확인하고 가야 할 방향을 결정해야 하는데, 시각장애인의 보행에서는 그 두 가지 과정의 결합이 분리되어 있다. 시각장애인은 잔존 감각으로부터 접수되는 정보들을 분석하고, 통합해서 보행 정보로서 활용하게 된다. 보행 보조 장치는 시각장애인이 해석해야 할 정보들에 대하여 시각장애인을 대신함으로써 시간을 단축시킬 수 있다. 시각장애인은 보행 보조 장치를 통하여 훈련을 실시함에 따라 대략적 장애물을 회피할 수 있으며 보행이 가능하게 된다.
　보행 보조 장치는 시각장애인에게 자존감을 부여할 수 있다. 시각장애인은 자신들이 비장애인들과 다르지 않음을 나타내고 싶어하는 욕구를 가지고 있으며, 그러한 욕구는 다양한 형태의 디자인에 대한 소비욕구를 통해 나타나고 있다. 이러한 이유로 시각장애인은 지팡이를 항시 소지하지 않고 필요에 따라서만 펼쳐서 사용하는 사람들이 증가되어 돌발적 위기상황에 대해서 취약하게 되었다. 보행 보조 장치는 보행 및 외견적으로 비장애인과 구분이 없도록 가벼운 크기의 손목 밴드를 제공할 수 있다.
보행 보조 장치는 시각장애인뿐만 아니라 시각장애인이 아닌 사용자에게도 사용성을 증진시킬 수 있다. 예컨대, 화재로 인하여 가시적 범위의 축소 및 야간에서의 변칙적 사용에 이용될 수 있다. 보조 장치를 통하여 화재 상황에서 보이지 않는 장애물에 대한 식별 훈련을 수행할 수 있다. 더 나아가, 보행 보조 장치는 군대 야간 보조 보행 기구, 화재 재난시의 보행 보조 기구로 사용할 수 있다.
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 장치에 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.
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 (10)

  1. 시각장애인의 보행을 보조하는 장치에서 수행되는 시각장애인의 보행을 보조하는 방법에 있어서,
    사용자의 정보에 기초하여 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계;
    상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 초음파 센서의 각도를 설정하는 단계는,
    상기 초음파 센서가 상기 장애물을 감지하는 범위각도를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정하고, 상기 초음파 센서가 지면과 수직을 이루는 시점에 상기 초음파 센서의 각도를 60도로 유지시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계는,
    상기 감지된 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하인지 여부를 판단하고, 상기 감지된 장애물과의 거리가 상기 기 설정된 거리 이하일 경우, 상기 감지된 거리에 따른 PWM 신호를 계산하고, 상기 감지된 장애물과의 거리가 상기 기 설정된 거리를 초과할 경우, 상기 장치에 설정된 초음파 측정 주기만큼 딜레이시키고, 상기 장치에 설정된 초음파 측정 주기가 지난 후, 상기 장애물과의 거리를 재측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계는,
    상기 PWM 신호를 계산한 결과에 따라 진동을 발생시키는 단계
    를 포함하는 보행 보조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 단계는,
    상기 초음파 센서로부터 송신된 초음파 신호가 상기 장애물에 도달되고, 상기 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신하여 시간 정보를 획득하고, 상기 획득된 시간 정보에 기반하여 상기 장애물과의 거리를 측정하는 단계
    를 포함하는 보행 보조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 단계는,
    상기 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하에 포함될 경우, 진동이 발생시키고, 상기 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 점점 세게 발생시키는 단계
    를 포함하는 보행 보조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 생성된 텍스트 정보를 사운드 정보로 변환하고, 상기 변환된 사운드 정보를 안내 정보로서 출력하는 단계
    를 더 포함하는 보행 보조 방법.
  6. 시각장애인의 보행을 보조하는 장치에 있어서,
    사용자의 정보에 기초하여 초음파 센서의 각도를 설정하는 각도 설정부;
    상기 초음파 센서에 설정된 각도 정보에 기초하여 상기 초음파 센서의 초음파 신호를 발생시킴으로써 장애물을 감지하는 센서부; 및
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 진동을 다르게 발생시키는 진동 발생부
    를 포함하고,
    상기 각도 설정부는,
    상기 초음파 센서가 상기 장애물을 감지하는 범위각도를 기 설정된 각도 범위 이내로 설정하고, 상기 초음파 센서가 지면과 수직을 이루는 시점에 상기 초음파 센서의 각도를 60도로 유지시키는
    것을 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 감지된 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하인지 여부를 판단하고, 상기 감지된 장애물과의 거리가 상기 기 설정된 거리 이하일 경우, 상기 감지된 거리에 따른 PWM 신호를 계산하고, 상기 감지된 장애물과의 거리가 상기 기 설정된 거리를 초과할 경우, 상기 장치에 설정된 초음파 측정 주기만큼 딜레이시키고, 상기 장치에 설정된 초음파 측정 주기가 지난 후, 상기 장애물과의 거리를 재측정하는
    것을 포함하고,
    상기 진동 발생부는,
    상기 PWM 신호를 계산한 결과에 따라 진동을 발생시키는
    것을 특징으로 하는 시각장애인의 보행 보조 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 초음파 센서로부터 송신된 초음파 신호가 상기 장애물에 도달되고, 상기 장애물에 도달함에 따라 반사된 초음파 신호를 수신하여 시간 정보를 획득하고, 상기 획득된 시간 정보에 기반하여 상기 장애물과의 거리를 측정하는
    것을 특징으로 하는 시각장애인의 보행 보조 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 진동 발생부는,
    상기 장애물과의 거리가 기 설정된 거리 이하에 포함될 경우, 진동이 발생시키고, 상기 장애물과의 거리가 가까워질수록 진동의 세기를 점점 세게 발생시키는
    것을 특징으로 하는 시각장애인의 보행 보조 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 감지된 장애물과의 거리 정보에 기초하여 생성된 텍스트 정보를 사운드 정보로 변환하고, 상기 변환된 사운드 정보를 안내 정보로서 출력하는 출력부
    를 더 포함하는 시각장애인의 보행 보조 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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