KR101973784B1 - 전동 휠 체어 운전 보조장치 및 이를 포함하는 전동 휠 체어 - Google Patents

전동 휠 체어 운전 보조장치 및 이를 포함하는 전동 휠 체어 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 전동 휠 체어 운전 보조장치는, 근전도를 감지하는 적어도 둘 이상의 근전도 센서; 상기 근전도 센서에서 감지된 근전도 신호를 수신하는 인터페이스부; 휠 체어 주변을 감지하는 센서부; 상기 휠 체어를 가속하는 동력원 구동부와, 상기 휠 체어의 이동방향을 변경하는 조향 구동부와, 상기 휠 체어를 제동하는 브레이크 구동부를 포함하는 휠 체어 구동부; 및 상기 근전도 신호를 기초로 상기 휠 체어 구동부를 제어하는 구동 제어신호를 생성하고, 상기 구동 제어신호를 상기 휠체어 구동부로 전송하여 상기 휠 체어를 주행시킴으로써, 근전도 입력을 통해 상기 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서부에서 감지된 휠 체어 주변 정보에 따라서 상기 휠 체어 구동부를 제어하여 상기 근전도 운전을 보조하는 운전자 보조 기능을 제공한다.

Description

전동 휠 체어 운전 보조장치 및 이를 포함하는 전동 휠 체어 {Apparatus for assisting the drive of electric wheel chair and electric wheel chair having the same}
본 발명은 전동 휠 체어에 구비되는 전동 휠 체어 운전 보조장치 및 이를 포함하는 전동 휠 체어에 관한 것이다.
휠 체어는, 거동에 장애가 있는 사용자를 보조하여 원하는 방향으로 이동시키는 장치이다.
기존의 사지마비 장애인을 위한 전동 휠체어 제어 방법에는 턱 아래에 설치된 조이스틱을 사용하는 방법, 호흡(sip & puff)에 의한 방법 등이 제안되어 있다. 이 때, 턱 아래에 설치된 조이스틱을 이용하는 방법은 작동 중에는 지속적으로 목에 힘을 주어야 하기 때문에 목의 피로가 심할 수 있다. 또한 작동 중에는 시선이 자유롭지 못하기 때문에 안전상의 문제가 발생할 수도 있다. 한편, 호흡에 의한 작동 방법은 빨대 모양의 호흡 조절 장치에 공기를 흡수하거나 배출하여(숨을 들어 쉬거나 내 쉬어) 이를 휠체어 제어기가 인식하게 함으로써 휠체어를 구동하는 방법으로서, 휠체어 동작을 위해서는 빨대에 입을 대고 있어야 하기 때문에 외관상으로 보기 좋지 않을 수 있으며 위생상의 문제가 발생할 수도 있다. 특히, 휠체어 제어를 위해서는 호흡의 길이 및 들숨 또는 날숨을 조절해야 하는데 그 방법이 직관적이지 못하기 때문에 숙련되는 데에는 많은 시간이 걸릴 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 장애인의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도에 따라 전동 휠체어를 구동하는 기술들이 제안되었다.
자세히, 선행문헌으로, “근전도 신호를 이용한 전동 휠체어 인터페이스 장치 및 방법, 이를 채용한 전동 휠체어”(출원번호 10-2003-0005471)는, 목의 움직임에 의해 활성화되는 목빗근(Sternocleidomastoid muscle)과 등세모근(Trapezius muscle)에서의 근전도 신호를 획득하여 이를 처리함으로써 휠체어를 구동하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 위 선행문헌은, 근전도 획득을 위한 센서를 목에 부착해야 하므로 센서 장착에 의해 사용자가 불편함을 느낄 수 있었으며 목을 계속 움직여야 하기 때문에 피로가 쉽게 올 수 있었다.
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그리고 다른 선행문헌으로, “이물기를 이용한 이동기기 제어 장치 및 방법” (출원번호 10-2005-0102368)는, 이물기에 따라 발생하는 근전도를 감지하여 이물기 패턴을 감지하고, 이물기 패턴에 따라 구동부를 제어하여 자연스럽게 휠체어를 제어하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 위 선행문헌은, 이물기를 정해진 이물기 패턴에 따라 입력하기 어려운 장애인에게 적용이 어려울 수 있다.
“근전도 신호를 이용한 전동 휠체어 인터페이스 장치 및 방법, 이를 채용한 전동 휠체어” (출원번호 10-2003-0005471) “이물기를 이용한 이동기기 제어 장치 및 방법” (출원번호 10-2005-0102368)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자가 근전도 입력을 통해 휠 체어의 구동을 제어하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 전동 휠 체어 운전 보조장치 및 이를 포함하는 전동 휠 체어를 제안하고자 한다.
실시예에 따른 전동 휠 체어 운전 보조장치는, 근전도를 감지하는 적어도 둘 이상의 근전도 센서; 상기 근전도 센서에서 감지된 근전도 신호를 수신하는 인터페이스부; 휠 체어 주변을 감지하는 센서부; 상기 휠 체어를 가속하는 동력원 구동부와, 상기 휠 체어의 이동방향을 변경하는 조향 구동부와, 상기 휠 체어를 제동하는 브레이크 구동부를 포함하는 휠 체어 구동부; 및 상기 근전도 신호를 기초로 상기 휠 체어 구동부를 제어하는 구동 제어신호를 생성하고, 상기 구동 제어신호를 상기 휠체어 구동부로 전송하여 상기 휠 체어를 주행시킴으로써, 근전도 입력을 통해 상기 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서부에서 감지된 휠 체어 주변 정보에 따라서 상기 휠 체어 구동부를 제어하여 상기 근전도 운전을 보조하는 운전자 보조 기능을 제공한다.
이때, 근전도 센서는, 사용자 신체에 부착되는 적어도 하나 이상의 전극 패드와, 전극 패드를 연결하는 커넥터와, 인터페이스부와 연결되는 플러그와, 커넥터와 플러그를 연결하는 전선과, 전선에 배치되는 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 전극 패드는, 사용자의 신체에 부착되는 접지용 전극 패드와, 측정용 전극 패드를 포함하고, 회로부는, 접지용 전극 패드와, 측정용 전극 패드 사이에 전위차를 증폭하는 차동 증폭기 및 증폭된 전위차에서 노이즈를 제거하는 주파수 필터를 통해 아날로그 근전도 신호를 출력하는 신호조절회로와, 아날로그 근전도 신호를 디지털 근전도 신호로 변환하는 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 회로부는, 인터페이스부를 통해 구동 전원을 공급받는 전원회로와, 구동 전원과 근전도 신호를 전기적으로 절연하는 절연회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 프로세서는, 인터페이스부를 통해 근전도 신호를 수신하면, 근전도 신호의 주파수 및 근전도 신호의 입력 스레스홀드(threshold) 값을 설정할 수 있다.
또한, 사용자 정보와, 사용자의 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 프로세서는, 수신한 근전도 신호가 메모리에 저장된 사용자와 일치하면, 기 저장된 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭 정보에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 세팅(setting)할 수 있다.
또한, 프로세서는, 근전도 신호가 메모리에 저장된 사용자와 일치하지 않으면, 복수의 근전도 신호의 입력패턴과 가속, 조향 및 제동 제어신호를 매칭 설정하는 근전도 운전 설정모드를 제공하고, 근전도 운전 설정모드를 통해 설정된 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭 정보를 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 프로세서는, 인터페이스부를 통해 입력되는 근전도 신호의 입력패턴을 검출하고, 세팅된 근전도 운전 인터페이스를 기반으로, 검출된 근전도 신호의 입력패턴에 따라서 구동 제어신호를 생성하고, 구동 제어신호에 따라서 휠 체어 구동부를 제어하여 휠 체어를 주행시킬 수 있다.
또한, 프로세서는, 근전도 신호 입력패턴이 휠 체어 후진 이동신호이면 센서부의 카메라가 촬영한 사방 영상을 정합하여 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 생성하고, 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하도록 디스플레이부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 휠 체어 주행 중 센서부를 통해 휠 체어 주변 정보를 획득하고, 획득된 휠 체어 주변 정보에서 충돌 위험물체를 검출하면, 휠 체어를 급 제동하는 구동 제어신호를 제동 구동부에 송신하여 휠 체어를 정지시킬 수 있다.
또한, 프로세서는, 근전도 신호의 입력패턴이 크루즈 컨트롤 모드를 선택하면, 기 설정된 속도를 유지하며 전진 주행하도록 휠 체어 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 크루즈 컨트롤 모드 실행 중에는, 휠 체어 주변 정보에서 연석을 검출하고, 휠 체어의 이동방향을 연석의 연장방향으로 변경하도록 조향 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 근전도 신호를 포함하는 생체 신호를 통해 사용자를 모니터링하고, 사용자의 상태가 근전도 운전이 불가한 상태라고 판단되면, 크루즈 컨트롤 모드를 자동 실행하고, 휠 체어 주변에서 안전지역을 검출한 후 안전지역으로 휠 체어가 이동하도록 휠 체어 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 보조자용 손잡이에 배치되어 보조자의 근전도를 감지하고, 근전도 센서의 플러그와 연결되는 소켓을 포함하는 손잡이 센서를 더 포함하고, 프로세서는, 인터페이스부를 통해 손잡이 센서에 근전도 센서의 플러그가 연결됨을 감지하면, 손잡이 센서를 통해 감지된 근전도 신호를 기초로 휠 체어 구동부를 제어하는 구동 제어신호를 생성하고, 구동 제어신호를 휠체어 구동부로 전송하여 보조자의 휠 체어 운전을 보조하는 보조자 조력 모드를 제공할 수 있다.
또한, 프로세서는, 손잡이 센서에서 입력되는 근전도 신호의 입력패턴과 휠 체어 구동부를 제어하는 구동 제어신호의 매칭 설정을 보조자 조력 모드에 따라 세팅하고, 세팅된 매칭 설정에 따라서 휠 체어 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 좌측 손잡이 센서와 우측 손잡이 센서로부터 동시에 근전도 신호가 입력되는 입력패턴을 수신하면, 휠 체어가 전진하도록 동력원 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 좌측 손잡이센서에서 입력된 근전도 신호를 감지하면, 휠 체어가 좌측 방향으로 조향하도록 조향 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 우측 손잡이센서에서 입력된 근전도 신호를 감지하면, 휠 체어가 우측 방향으로 조향하도록 조향 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 좌측 손잡이 센서와 우측 손잡이 센서로부터 휠 체어 후진을 명령하는 근전도 신호의 입력패턴을 감지하면, 휠 체어가 후진하도록 동력원 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 휠 체어 좌측 조향, 우측 조향 또는 후진시 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하도록 디스플레이부를 제어할 수 있다.
또한, 높이 조절이 가능한 반구형 전방위 카메라를 더 포함하고, 휠 체어 어라운드 뷰 이미지는 전방위 카메라 영상이고, 프로세서는, 보조자의 신장에 따라서 전방위 카메라의 촬영 높이를 결정하고, 결정된 높이로 전방위 카메라의 높이를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서는, 좌우측 근전도 센서로부터 근전도 신호 입력이 없으면, 크루즈 컨트롤 모드 실행할 수 있다.
실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치는, 복수의 전극 패드를 통해 입력되는 복수의 입력패턴의 근전도 신호를 정확하게 근전도 센서를 통해 정확하게 측정하고, 측정된 근전도 신호의 입력패턴과 휠 체어의 구동을 제어하는 구동 제어신호를 매칭 설정한 후 사용자가 근전도를 입력하여 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공함으로써, 사용자에게 직관적인 운전 인터페이스를 제공하여 사용자 편의를 향상시키며 휠 체어 주행안전을 확보할 수 있다.
자세히, 휠 체어 운전 보조장치는, 사용자가 자유롭게 움직일 수 있는 신체 부위에 부착된 전극 패드를 통해 입력되는 근전도 신호을 정확하게 측정하도록 초기 근전도 신호 입력 세팅을 수행한 후, 상기 측정된 근전도 신호의 각 입력패턴에 따라서 휠 체어의 구동부를 제어하는 매칭 설정 인터페이스를 수행하고, 상기 매칭 설정 인터페이스에서 설정된 매칭 정보에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 실행할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치는, 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 상기 감지된 휠 체어 주변 환경에 따라 사용자의 휠 체어 운전을 보조하는 다양한 운전 보조기능을 제공하여, 휠 체어 주행의 안전성을 향상시키고 사용자 편의를 증진시킬 수 있다.
예를 들어, 휠 체어 운전 보조장치는, 휠 체저 주행 중 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 주변 환경 정보에서 충돌 위험 물체를 감지하면 휠 체어를 자동으로 급 제동시키는 긴급 충돌회피 기능을 제공할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치는, 지속적인 근전도 신호 입력에 피로를 느낄 수 있는 사용자를 보조하기 위해, 정속으로 휠 체어를 주행시키는 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드(Cruise control　mode)를 제공할 수 있다.
나아가, 휠 체어 운전 보조장치는, 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드에서 휠 체어 주변 환경으로부터 도로의 진행방향을 검출하고, 상기 검출된 도로 진행방향에 따라서 휠 체어 이동방향을 변경하도록 조향하는 능동조향기능을 제공할 수 있다.
그리고 휠 체어 운전 보조장치는, 휠 체어 후진시나 조향 변경시 휠 체어의 사방을 표시하는 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하여, 휠 체어의 후진 운전을 보조할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치는, 휠 체어에 착석한 사용자의 근전도를 측정하는 근전도 센서를 이용하여, 휠 체어의 보조자용 손잡이를 통해 휠 체어를 운전하는 보조자에게, 보조자 조력 모드를 제공하여, 보조자의 휠 체어 운전을 조력할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 운전을 보조하는 전동 휠 체어 운전 보조장치의 내부 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 센서를 나타낸다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 센서의 회로부의 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 신호로 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드에서 방향 유지 보조기능을 제공하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 주변 영상을 표시하는 디스플레이부 화면을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보조자의 전동 휠 체어 운전을 조력하는 보조자 조력 모드를 제공하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 손잡이 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서부에 포함되는 반구형 전방위 카메라를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 반구형 전방위 카메라를 통해 촬영한 영상을 표시하는 디스플레이부의 화면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 휠 체어 운전 보조장치는 휠 체어에 구비되는 별도의 장치로서, 전동 휠 체어와 데이터 통신을 통해 필요 정보를 주고 받으며 운전 보조기능을 실행하는 것으로 설명한다. 다만, 전동 휠 체어의 유닛 중 일부의 집합을 휠 체어 운전 보조장치로 정의할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전동 휠 체어(10)는, 휠체어 의자(13)와, 휠체어 의자(13)에 부착된 적어도 둘 이상의 바퀴(11L, 11R)와, 보조자용 손잡이(12)와, 상기 바퀴(11L, 11R)를 제어하여 상기 휠 체어를 주행시키는 휠 체어 운전 보조장치(100)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 근전도 센서를 통해 사용자의 근전도를 정확하게 측정하고, 측정된 근전도 신호의 입력패턴과 휠 체어의 구동을 제어하는 구동 제어신호를 매칭 설정한 후 사용자가 근전도를 입력하여 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공함으로써, 사용자에게 직관적인 운전 인터페이스를 제공하여 사용자 편의를 향상시키며 휠 체어 주행안전을 확보할 수 있다.
자세히, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 사용자가 자유롭게 움직일 수 있는 신체 부위에 부착된 전극 패드를 통해 입력되는 근전도 신호을 정확하게 측정하도록 초기 근전도 신호 입력 세팅을 수행한 후, 상기 측정된 근전도 신호의 각 입력패턴에 따라서 휠 체어의 구동부를 제어하는 매칭 설정 인터페이스를 수행하고, 상기 매칭 설정 인터페이스에서 설정된 매칭 정보에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 실행할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 상기 감지된 휠 체어 주변 환경에 따라 사용자의 휠 체어 운전을 보조하는 다양한 운전 보조기능을 제공하여, 휠 체어 주행의 안전성을 향상시키고 사용자 편의를 증진시킬 수 있다.
예를 들어, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체저 주행 중 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 주변 환경 정보에서 충돌 위험 물체를 감지하면 휠 체어를 자동으로 급 제동시키는 긴급 충돌회피 기능을 제공할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 지속적인 근전도 신호 입력에 피로를 느낄 수 있는 사용자를 보조하기 위해, 정속으로 휠 체어를 주행시키는 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드(Cruise control　mode)를 제공할 수 있다.
나아가, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드에서 휠 체어 주변 환경으로부터 도로의 진행방향을 검출하고, 상기 검출된 도로 진행방향에 따라서 휠 체어 이동방향을 변경하도록 조향하는 능동조향기능을 제공할 수 있다.
그리고 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 후진시나 조향 변경시 휠 체어의 사방을 표시하는 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하여, 휠 체어의 후진 운전을 보조할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어에 착석한 사용자의 근전도를 측정하는 근전도 센서를 이용하여, 휠 체어의 보조자용 손잡이(12)를 통해 휠 체어를 운전하는 보조자에게, 보조자 조력 모드를 제공하여, 보조자의 휠 체어 운전을 조력할 수도 있다.
이하, 전술한 다양한 기능을 제공하는 휠 체어 운전 보조장치(100)를 이루는 각 구성에 대해 먼저 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어(10)의 운전을 보조하는 전동 휠 체어 운전 보조장치(100)의 내부 블록도이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 입력부(110), 인터페이스부(120), 휠 체어 구동부(130), 메모리(140), 센서부(150), 내부 센서(160), 디스플레이부(180), 전원부(190), 근전도 센서(200) 및 프로세서(170)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 휠 체어 운전 보조장치(100)의 유닛들은 휠 체어 운전 보조장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 휠 체어 운전 보조장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
먼저, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 사용자의 설정 입력을 감지하는 입력부(110)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자는, 입력부(110)를 통해 휠 체어 운전 보조장치(100)가 제공하는 휠 체어 운전 보조기능에 대한 설정 입력을 하거나, 휠 체어 운전 보조장치(100)의 전원을 온(on)/오프(off)시키는 실행 입력 등을 할 수 있다.
이러한 입력부(110)는 사용자 제스쳐를 감지하는 제스쳐 입력부(예를 들어 (optical sensor) 등), 터치를 감지하는 터치 입력부(예를 들어, 터치 센서(touch sensor), 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등) 및 음성 입력을 감지하는 마이크로폰(microphone) 중 적어도 하나 이상을 포함하여, 사용자 입력을 감지할 수 있다.
다음으로, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 근전도 센서(200)로부터 근전도 신호를 수신하는 인터페이스부(120)를 포함할 수 있다. 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 근전도 센서(200)를 직접 포함하는 것으로 설명하나, 인터페이스부(120)만 포함하고 근전도 센서(200)로부터 근전도 신호만 수신하는 실시예도 가능할 것이다.
실시예에서, 인터페이스부(120)는, 근전도 센서(200)에서 획득한 근전도 신호를 수신하고, 상기 근전도 신호를 프로세서(170)에 송신할 수 있다.
이러한 인터페이스부(120)는 근전도 센서(200)뿐만 아니라, 휠 체어 운전 보조장치(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행할 수 있다. 이러한 인터페이스부(120)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리(140) 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 휠 체어 운전 보조장치(100)에서는, 상기 인터페이스부(120)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 사용자의 근전도를 감지하는 근전도 센서(200)를 포함할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 센서(200)를 나타내고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 센서(200)의 회로부의 내부 블록도이다.
자세히, 도 3a를 참조하면, 근전도 센서(200)는, 사용자 신체에 부착되는 적어도 하나 이상의 전극 패드(240)와, 상기 전극 패드(240)를 연결하는 커넥터(210)와, 상기 인터페이스부(120)와 연결되는 플러그(220)와, 상기 커넥터(210)와 상기 플러그(220)를 연결하는 전선(215)과, 상기 전선(215)에 배치되는 회로부(230)를 포함할 수 있다.
먼저, 전극 패드(240)는, 사용자의 신체에 부착되는 접촉부와, 상기 커넥터(210)와 연결되는 연결노드(241)를 포함할 수 있다. 접촉부는, 사용자의 신체 접착 가능한 일회용 생체 전극일 수 있으며, 접촉부의 일면은 사용자의 신체에 부착되는 점성을 같은 면이고, 접촉부의 타면에는 연결노드가 배치될 수 있다.
그리고 커넥터(210)는, 전극 패드(240)의 연결노드에 끼워져 전극 패드(240)와 연결될 수 있으며, 전극 패드(240)에서 측정된 전위를 전선을 통해 회로부(230)로 전송할 수 있다.
그리고 이러한 전극 패드(240)는, 사용자의 신체에 부착되는 복수의 접지용 전극 패드(240)와, 측정용 전극 패드(240)로 구성될 수 있다.
복수의 전극 패드(240)로부터 전위를 수신하는 회로부(230)는, 전극 패드(240)로부터 수신된 전위를 신호 처리하여 근전도 신호를 출력하고, 출력된 근전도 신호를 인터페이스부(120)를 통해 프로세서(170)로 전송할 수 있다. 또한, 회로부(230)는, 인터페이스부(120)를 통해 구동 전원을 공급받을 수 있다.
자세히, 도 3b를 참조하면, 이러한 회로부(230)는, 접지용 전극 패드(240)와, 측정용 전극 패드(240) 사이에 전위차를 증폭하는 차동 증폭기 및 증폭된 전위차에서 노이즈를 제거하는 주파수 필터를 통해 아날로그 근전도 신호를 출력하는 신호조절회로(231, 233)와, 아날로그 근전도 신호를 디지털 근전도 신호로 변환하는 컨버터(234)를 포함할 수 있다. 또한, 회로부(230)는, 인터페이스부(120)를 통해 구동 전원을 공급받는 전원회로(235, 237)와, 구동 전원과 근전도 신호를 전기적으로 절연하는 절연회로(232, 236)를 더 포함할 수 있다.
이러한 근전도 센서(200)에 의해 근전도가 감지되어 근전도 신호가 출력되는 과정을 좀더 상세히 설명한다.
먼저, 사용자의 측정 부위에 전극 패드(240)를 부착하고, 전극 패드(240)에 구비된 커넥터(210)를 연결할 수 있다. 이때, 측정부위와 전극 패드(240) 사이의 상대적인 움직임이 없도록 인체에 고정함이 바람직 하다.
그리고 하나의 근전도 신호를 얻기 위해 적어도 둘 이상의 전극 패드(240)가 필요할 수 있다. 자세히, 측정용 전극 패드(240)가 측정부위에 부착되고, 나머지 한 접지용 전극 패드(240)는 인체 어디든 결선에 용이한 곳에 부착될 수있으며, 접지용 전극 패드(240)는 연결도선을 통해 회로부(230)의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 신체에 부착된 복수의 전극 패드(240)는, 근육활동에 동반된 생체전기신호인 근전도를 전위차로 측정할 수 있다.
다음으로, 접지용 전극 패드(240)와, 측정용 전극 패드(240) 사이에 형성된 전위차가 회로부(230)의 신호조절회로(231, 233)의 차동증폭기에 의해 증폭되고, 신호조절회로(231, 233)의 노치 필터에 의해 전원 잡음이 제거된 후 신호조절회로(231, 233)의 저주파통과필터(LPF)에 의해 높은 주파수 성분의 잡음이 제거되어 근전도 신호로 출력될 수 있다.
이때, 전원회로(235, 237)의 차동증폭기는 두 입력 신호에 포함된 DC성분을 제거하여(등가 고주파통과필터(HPF)) 차동 증폭한 후 인가 구동할 수 있다. 전원회로(235, 237)는, 전압(Vs)의 절반(1/2)의 직류 오프셋을 신호에 더하여 출력 신호가 단일 극성을 갖도록 할 수 있다. 또한, 전원회로(235, 237)는, 인터페이스부(120)를 통해 입력되는 구동 전압을 내부적으로 인버터(inverter)를 통해 형성된 음의 구동 전압(-Vs)과 함께 내부적으로 사용할 수 있다.
그리고 절연회로(232, 236)는, 전원회로(235, 237)와 신호조절회로(231, 233) 사이에 배치되어, 피검자의 전기적 인전을 위해 센서 구동 전원과 관련 신호는 전기적으로 절연시킬 수 있다.
이와 같은 과정을 통해, 근전도 센서(200)에서 정확하게 측정된 근전도 신호는 인터페이스부(120)를 통해 프로세서(170)로 송신될 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어를 구동하여 주행시키는 휠 체어 구동부(130)를 포함할 수 있다.
실시예에서, 휠 체어 구동부(130)는, 프로세서(170)에서 송신하는 구동 제어신호에 따라서 구동하여, 휠 체어를 가속, 조향 및 제동할 수 있다.
자세히, 휠 체어 구동부(130)는, 휠 체어의 바퀴(11L, 11R)를 회전시키는 동력을 제공하는 동력원 구동부와, 회전할 바퀴(11L, 11R), 바퀴(11L, 11R) 회전 방향을 결정하여 휠 체어를 조향하는 조향 구동부와, 휠 체어 브레이크를 제어하는 브레이크 구동부를 포함할 수 있다.
먼저, 동력원 구동부는, 휠 체어 내의 동력원에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 전기 기반의 모터(미도시)가 동력원인 경우, 동력원 구동부는, 모터에 대한 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 모터의 회전 속도, 토크 등을 제어할 수 있다.
조향 구동부는, 휠 체어 내의 조향 장치, 바퀴(11L, 11R), 동력원 또는 브레이크에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 휠 체어의 진행 방향을 변경할 수 있다.
브레이크 구동부는, 휠 체어 내의 브레이크 장치(brake apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들면, 바퀴(11L, 11R)에 배치되는 브레이크의 동작을 제어하여, 휠 체어의 속도를 줄일 수 있다. 다른 예로, 좌측 바퀴(11L)와 우측 바퀴(11R)에 각각 배치되는 브레이크의 동작을 달리하여, 휠 체어의 진행 방향을 좌측, 또는 우측으로 조정할 수 있다.
또한, 이동 단말기는, 이동 단말기의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장하는 메모리(140)를 포함할 수 있다.
자세히, 메모리(140)는 휠 체어 운전 보조장치(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 휠 체어 운전 보조장치(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.
그리고 응용 프로그램은, 메모리(140)에 저장되고, 휠 체어 운전 보조장치(100) 상에 설치되어, 프로세서(170)에 의하여 상기 휠 체어 운전 보조장치(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
또한, 메모리(140)는 오브젝트 확인을 위한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(140)는, 카메라를 통해 획득된 영상에서, 소정 오브젝트가 검출되는 경우, 소정 알고리즘에 의해, 상기 오브젝트가 무엇에 해당하는지 확인하기 위한 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 메모리(140)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있고, 메모리(140)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(140)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 주변 환경을 감지하는 센서부(150)를 포함할 수 있다.
이러한 센서부(150)는 휠 체어 주변에 위치한 오브젝트의 위치를 감지하는 거리 센서와, 휠 체어 주변을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저, 거리 센서는 본 휠 체어에서 오브젝트의 위치, 오브젝트가 이격된 방향, 이격거리 또는 오브젝트의 이동 방향 등을 정밀하게 감지할 수 있다. 이러한 거리 센서는 감지된 오브젝트와의 위치를 지속적으로 측정하여, 본 휠 체어와의 위치관계에 대한 변화를 정확하게 감지할 수 있다.
이러한 거리 센서는 휠 체어의 전후좌우 중 적어도 하나의 영역에 위치한 오브젝트를 감지할 수 있다. 이를 위해, 거리 센서는 휠 체어의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
자세히, 도 4를 참조하면, 거리 센서는 휠 체어의 바디의 전후좌우 및 천장 중 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다.
이러한 거리 센서는, 라이다(lidar) 센서, 레이저(laser) 센서, 초음파(ultrasonic waves) 센서 및 스테레오 카메라(stereo camera) 등 다양한 거리 측정 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 거리 센서는 레이저 센서로서, 레이저 신호 변조 방법에 따라 시간 지연 방식(time-of-flight, TOF) 또는/및 위상 변조 방식(phase-shift) 등을 사용하여, 휠 체어와 오브젝트 사이의 위치 관계를 정확히 측정할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 카메라로 휠 체어 주변을 촬영하고, 획득된 휠 체어 주변 영상을 프로세서(170)가 분석하여 휠 체어 주변 오브젝트를 검출하고, 오브젝트의 속성을 판단하여, 휠 체어 주변 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 영상 정보는, 오브젝트의 종류, 오브젝트가 표시하는 교통 신호 정보, 오브젝트와 휠 체어 사이의 거리 및 오브젝트의 위치 중 적어도 하나의 정보로서, 센서 정보에 포함될 수 있다.
자세히, 프로세서(170)는 이미지 처리를 통해 촬영된 영상에서 오브젝트를 검출하고, 오브젝트를 트래킹하고, 오브젝트와의 거리를 측정하고, 오브젝트를 확인하는 등의 오브젝트 분석을 수행함으로써, 영상 정보를 생성할 수 있다.
이러한 카메라는 다양한 위치에 구비될 수 있다.
자세히, 도 4를 참조하면, 복수의 카메라는, 각각 휠 체어의 좌측, 후방, 우측, 전방 및 천장 중 적어도 하나 이상의 위치에 각각 배치될 수 있다.
다음으로, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어의 상태를 감지하는 내부 센서(160)를 포함할 수 있다.
실시예에서, 내부 센서(160)는, 휠 체어 상태를 감지하여 센서 정보를 획득할 수 있으며, 센서 정보를 프로세서(170)로 송신할 수 있고, 송신된 센서 정보는 휠 체어 운전 보조기능에 활용될 수 있다.
여기서, 센서 정보는 휠 체어의 방향 정보, 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보, 기울기 정보, 전진/후진 정보, 연료 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
또한, 센서 정보는 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 휠 체어 전진/후진 센서, 휠 센서(wheel sensor), 휠 체어 속도 센서, 휠 체어 경사 감지센서, 배터리 센서, 연료 센서 등으로부터 획득될 수 있다.
다음으로, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 제어 관련 그래픽 이미지를 표시하는 디스플레이부(180)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(180)는, 휠 체어의 팔 걸이에 장착되고 연장된 고정 수단에 배치되어, 휠 체어 운전 관련 그래픽 이미지를 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이부(180)는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마지막으로, 각 유닛의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서(170)를 포함할 수 있다.
이러한 프로세서(170)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(170)(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서 (microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 휠 체어 운전 보조장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(170)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(140)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
이하, 전술한 구성을 포함하는 휠 체어 운전 보조장치(100)가, 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 과정을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 신호로 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 프로세서(170)는, 근전도 센서(200)에서 측정된 근전도 신호를 수신할 수 있다. (S101)
자세히, 근전도 센서(200)는, 복수의 전극 패드(240)에서 측정된 근전도를 신호 처리하여 근전도 신호를 생성하고, 생성된 근전도 신호를 인터페이스부(120)를 통해 프로세서(170)로 전송할 수 있다.
다음으로, 프로세서(170)는, 수신한 근전도 신호의 입력패턴을 결정하기 위해, 근전도 신호에 대한 초기 세팅을 수행할 수 있다. (S102)
프로세서(170)는, 다양한 사용자의 근전도 특성과, 사용자가 자유롭게 움질일 수 있는 어느 신체부위의 근전도 특성에 따라서, 각기 다른 근전도 신호가 수신될 수 있으므로, 초기 세팅을 통해 사용자가 입력하고자 하는 입력패턴을 좀더 정확하게 파악할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(170)는, 인터페이스부(120)를 통해 근전도 신호를 수신하면, 근전도 신호의 주파수를 특성을 설정하고 및 근전도 신호의 입력여부를 결정하는 스레스홀드(threshold) 값을 설정할 수 있다.
즉, 프로세서(170)는, 전극 패드(240)가 부착된 신체부위의 현재 근전도 특성을 먼저 파악하고, 파악된 근전도 특성에 따라 근전도 신호의 입력패턴을 결정할 수 있다.
다음으로, 프로세서(170)는, 현재 근전도 센서(200)가 부착된 사용자가, 매칭 정보를 저장한 사용자인지 판단할 수 있다. (S103)
프로세서(170)는, 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭해야 하는데, 메모리(140)에 이전 매칭한 정보가 있다면, 그 매치 정보를 불러와 불필요한 근전도 운전 인터페이스 설정과정을 생략할 수 있다.
즉, 프로세서(170)는, 수신한 근전도 신호가 메모리(140)에 저장된 사용자와 일치하면, 기 저장된 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭 정보에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 설정할 수 있다.
만약, 근전도 신호가 메모리(140)에 저장된 사용자와 일치하지 않으면, 프로세서(170)는, 복수의 근전도 신호의 입력패턴과 가속, 조향 및 제동 제어신호를 매칭 설정하는 근전도 운전 설정모드를 제공하고, 근전도 운전 설정모드를 통해 설정된 근전도 신호의 입력패턴과 구동 제어신호의 매칭 정보를 메모리(140)에 저장할 수 있다. (S104)
즉, 실시예에 따른 프로세서(170)는, 사용자가 원하는 근전도 입력패턴에 따른 휠 체어 운전 제어를 설정하는 근전도 운전 설정모드를 제공하여, 사용자가 원활하게 휠 체어 근전도 운전을 수행하도록 보조할 수 있다.
자세히, 프로세서(170)는, 사용자가 근육을 활성화 하는 위치(복수의 전극 패드(240) 중 하나의 전극 패드(240)에서 전위가 입력되는 것으로 판단), 활성화 시간, 활성화 강도, 활성화 반복 여부 등에 따라서 근전도 신호의 입력패턴을 복수개로 나누어 인식할 수 있다.
그리고, 프로세서(170)는, 복수의 근전도 신호의 입력패턴과 가속, 조향 및 제동 제어신호를 매칭 설정과정을 제공할 수 있다. 즉, 프로세서(170)는, 사용자의 의도에 따라 복수의 근전도 신호의 입력패턴과, 휠 체어를 전진 가속, 후진 가속, 좌회전, 우회전, 제동 하는 구동 제어신호를 매칭하는 설정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(170)는, 제 1 전극 패드(240)에서 근전도가 1회 활성화 되는 근전도 신호 입력패턴을 검출하면, 휠 체어가 전진 가속하도록 제어하는 구동 제어신호와 매칭하는 매칭 설정을 수행할 수 있다.
이와 같은 매칭 설정이 수행 완료되면, 프로세서(170)는, 매칭 정보를 저장하고, 매칭 정보에 따라 근전도 운전 인터페이스를 설정할 수 있다.
근전도 운전 인터페이스가 설정된 후 프로세서(170)는, 이후 인터페이스부(120)를 통해 입력되는 근전도 신호의 입력패턴을 검출하고, 세팅된 근전도 운전 인터페이스를 기반으로, 검출된 근전도 신호의 입력패턴에 따라서 구동 제어신호를 생성하고, 구동 제어신호에 따라서 휠 체어 구동부(130)를 제어하여 휠 체어를 주행시키는 근전도 운전 인터페이스를 제공할 수 있다. (S105)
즉, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 근전도 입력패턴을 판단하고, 사용자가 설정한 근전도 입력패턴에 따른 휠 체어 운전 신호를 결정한 후, 운전 신호에 따라 휠 체어를 운전하여, 사용자 친화적인 근전도 운전 인터페이스를 제공할 수 있다.
한편, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 상기 감지된 휠 체어 주변 환경에 따라 사용자의 휠 체어 운전을 보조하는 다양한 운전 보조기능을 제공하여, 휠 체어 주행의 안전성을 향상시키고 사용자 편의를 증진시킬 수 있다. (S106)
자세히, 프로세서(170)는, 센서부(150)를 통해 휠 체어 주변 환경을 감지하여 휠 체어 주변 정보를 획득할 수 있다.
그리고 프로세서(170)는, 센서부(150)에서 감지된 휠 체어 주변 정보에 따라서 휠 체어 구동부(130)를 제어하여 근전도 운전을 보조하는 운전자 보조 기능을 제공할 수 있다.
예를 들어, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체저 주행 중 휠 체어 주변 환경을 감지하고, 주변 환경 정보에서 충돌 위험 물체를 감지하면 휠 체어를 자동으로 급 제동시키는 긴급 충돌회피 기능을 제공할 수 있다.
자세히, 프로세서(170)는, 휠 체어 주행 중 센서부(150)를 통해 휠 체어 주변 정보를 획득하고, 획득된 휠 체어 주변 정보에서 충돌 위험물체를 검출하면, 휠 체어를 급 제동하는 구동 제어신호를 제동 구동부에 송신하여 휠 체어를 정지시키거나, 선회하도록 제어하여, 근전도 운전 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 지속적인 근전도 신호 입력에 피로를 느낄 수 있는 사용자를 보조하기 위해, 정속으로 휠 체어를 주행시키는 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드(Cruise control　mode)를 제공할 수 있다.
자세히, 프로세서(170)는, 근전도 신호의 입력패턴이 크루즈 컨트롤 모드를 선택하면, 기 설정된 속도를 유지하며 전진 주행하도록 휠 체어 구동부(130)를 제어할 수 있다.
또한, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어 크루즈 컨트롤 모드에서 휠 체어 주변 환경으로부터 도로의 진행방향을 검출하고, 상기 검출된 도로 진행방향에 따라서 휠 체어 이동방향을 변경하도록 조향하는 능동조향기능을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어(10) 크루즈 컨트롤 모드에서 방향 유지 보조기능을 제공하는 모습을 나타내는 도면이다.
자세히, 도 6을 참조하면, 프로세서(170)는, 크루즈 컨트롤 모드 실행 중에는 휠 체어 주변 정보에서 연석(O)의 연장방향(D)을 검출하고, 휠 체어의 이동방향(H)을 연석(O)의 연장방향(D)과 평행한 방향(H1)으로 변경하도록 조향 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(170)는, 근전도 신호를 포함하는 생체 신호를 통해 사용자를 모니터링하고, 사용자의 상태가 근전도 운전이 불가한 상태라고 판단되면, 크루즈 컨트롤 모드를 자동 실행하고, 휠 체어 주변에서 안전지역을 검출한 후 안전지역으로 휠 체어가 이동하도록 휠 체어 구동부(130)를 제어하는 휠 체어 자율주행 기능을 제공할 수 있다.
또한, 프로세서(170)는, 센서부(150)의 카메라로부터 휠 체어의 사방에 대한 영상을 각각 수집할 수 있다. 그리고 프로세서(170)는, 근전도 신호 입력패턴이 휠 체어 후진 이동신호이면 센서부(150)의 카메라가 촬영한 사방 영상을 정합하여 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어(10)의 주변 영상을 표시하는 디스플레이부(180) 화면을 나타낸다.
자세히, 도 7을 참조하면, 프로세서(170)는, 전방 카메라 영상(150ai), 후방 카메라 영상(150di), 좌측 카메라 영상(150bi), 우측 카메라 영상(150ci) 및 가상 휠 체어 이미지(10i)를 합성하여 휠 체어를 탑뷰에서 바라본 어라운드 뷰 이미지를 제공할 수 있다. 어라운드 뷰 이미지 생성시, 각 이미지 영역 사이의 경계 부분이 발생한다. 이러한 경계 부분은 이미지 블렌딩(blending) 처리하여 자연스럽게 표시될 수 있다.
이와 같이 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 후진이나 조향 중 휠 체어 사방을 확인할 수 있는 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하여, 사용자의 휠 체어 운전을 보조할 수 있다.
한편, 일반적으로 휠 체어에 앉은 사용자 보다 사용자를 보조하는 보조자에 의해 휠 체어가 운전되는 경우가 더 많을 수 있다.
실시예예 따른 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 보조자가 휠 체어를 운전할 경우, 보조자의 휠 체어 운전을 조력하는 보조자 조력모드를 더 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보조자의 전동 휠 체어(10) 운전을 조력하는 보조자 조력 모드를 제공하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠 체어(10)의 손잡이 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 보조자용 손잡이(12)에 배치되어 보조자의 근전도를 감지하고, 근전도 센서(200)의 커넥터(210)와 연결되는 소켓을 포함하는 손잡이 센서(250)를 더 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 먼저, 프로세서(170)는, 근전도 센서(200)가 보조자용 손잡이(12) 센서에 연결됨을 감지할 수 있다. (S201)
자세히, 프로세서(170)는, 인터페이스부(120)를 통해 손잡이 센서(250)의 소켓에 근전도 센서(200)의 커넥터(210)가 연결됨을 감지할 수 있다.
다음으로, 프로세서(170)는, 자동으로 보조자 조력 모드를 실행하고, 보조자 조력 모드에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 설정할 수 있다. (S202, S203)
자세히, 프로세서(170)는, 손잡이 센서(250)를 통해 감지된 근전도 신호를 기초로 휠 체어 구동부(130)를 제어하는 구동 제어신호를 생성하고, 구동 제어신호를 휠체어 구동부로 전송하여 보조자의 휠 체어 운전을 보조하는 보조자 조력 모드를 실행할 수 있다.
보조자 조력 모드가 실행되면, 프로세서(170)는, 손잡이 센서(250)에서 입력되는 근전도 신호의 입력패턴과 휠 체어 구동부(130)를 제어하는 구동 제어신호의 매칭 설정을 보조자 조력 모드에 따라 세팅할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(170)는, 좌측 손잡이 센서(250)와 우측 손잡이 센서(250)로부터 동시에 근전도 신호가 입력되는 입력패턴을 수신하면, 휠 체어가 전진하도록 동력원 구동부를 제어하도록 보조자 조력 모드를 설정할 수 있다. (S204, S205)
또한, 프로세서(170)는, 좌측 손잡이센서에서 입력된 근전도 신호 입력패턴을 감지하면, 휠 체어가 좌측 방향으로 조향하도록 조향 구동부를 제어하도록 보조자 조력 모드를 설정할 수 있다. (S206, S207)
또한, 프로세서(170)는, 우측 손잡이센서에서 입력된 근전도 신호 입력패턴을 감지하면, 휠 체어가 우측 방향으로 조향하도록 조향 구동부를 제어하도록 보조자 조력 모드를 설정할 수 있다. (S208, S209)
또한, 프로세서(170)는, 좌측 손잡이 센서(250)와 우측 손잡이 센서(250)로부터 휠 체어 후진을 명령하는 근전도 신호의 입력패턴을 감지하면, 휠 체어가 후진하도록 동력원 구동부를 제어하도록 보조자 조력모드를 설정할 수 있다. (S210, S212)
휠 체어 좌측 조향, 우측 조향 또는 후진시, 프로세서(170)는, 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 표시하도록 디스플레이부(180)를 제어할 수 있다. (S211)
즉, 프로세서(170)는, 보조자가 디스플레이부(180)를 통해 휠 체어 주변을 확인하도록 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 디스플레이부(180)를 통해 표시하도록 제어할 수 있다.
그런데 보조자가 휠 체어 후방에 위치하여, 후방 카메라의 촬영을 가려, 후방 영상을 촬영하지 못할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서부(150)에 포함되는 반구형 전방위 카메라를 도시한 도면이다.
이를 방지하기 위해, 도 10을 참조하면, 센서부(150)의 카메라는, 높이 조절이 가능한 반구형 전방위 카메라일 수 있다. 자세히, 전방위 카메라는, 반구형 몸체(151)를 가지며, 반구형 몸체에 구면을 따라 적어도 둘 이상의 카메라가 배치될 수 있고, 전방위 카메라를 지지하는 지지 바(bar)(152, 153)는 길이가 조절되어, 전방위 카메라의 촬영 높이를 변경할 수 있다.
도 11은 도 10의 반구형 전방위 카메라를 통해 촬영한 영상을 표시하는 디스플레이부(180)의 화면이다.
도 11을 참조하면, 전방위 카메라가 촬영한 영상으로, 원형 영상에는 휠 체어(10), 휠 체어 보조자(P) 및 휠 체어 사방의 주변 환경(I)을 포함될 수 있다.
프로세서(170)는, 보조자의 신장에 따라서 전방위 카메라의 촬영 높이를 결정하고, 결정된 높이로 전방위 카메라의 높이를 제어하여, 휠 체어 주변을 정확하게 식별할 수 있는 휠 체어 어라운드 뷰 이미지를 제공할 수 있다.
마지막으로, 프로세서(170)는, 좌우측 근전도 센서(200)로부터 근전도 신호 입력이 없으면, 크루즈 컨트롤 모드 실행할 수 있다. (S213)
전술한 바와 같이, 실시예에 따른 휠 체어 운전 보조장치(100)는, 휠 체어에 착석한 사용자의 근전도를 측정하는 근전도 센서(200)를 이용하여, 휠 체어의 보조자용 손잡이(12)를 통해 휠 체어를 운전하는 보조자에게, 보조자 조력 모드를 제공하여, 보조자의 휠 체어 운전을 조력하여 보조자 편의를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 근전도를 감지하는 적어도 둘 이상의 근전도 센서;
    상기 근전도 센서에서 감지된 근전도 신호를 수신하는 인터페이스부;
    휠 체어 주변을 감지하는 센서부;
    상기 휠 체어를 가속하는 동력원 구동부와, 상기 휠 체어의 이동방향을 변경하는 조향 구동부와, 상기 휠 체어를 제동하는 브레이크 구동부를 포함하는 휠 체어 구동부; 및
    상기 근전도 신호의 근전도 특성에 기초하여 상기 근전도 신호의 입력패턴을 검출하고, 근육 활성화 위치, 근육 활성화 시간, 근육 활성화 강도 및 근육 활성화 반복 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 근전도 신호의 입력 패턴을 구분하고, 구분된 상기 근전도 신호의 입력 패턴에 대응하는 구동 제어신호를 생성하고, 상기 구동 제어신호를 상기 휠 체어 구동부로 전송하여 상기 휠 체어를 주행시킴으로써 상기 휠 체어를 운전하는 근전도 운전 인터페이스를 제공하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 근전도 신호의 주파수를 특성을 설정하고 상기 근전도 신호의 입력여부를 결정하기 위한 스레스홀드(threshold) 값을 설정하는 초기 세팅 기능 및 상기 센서부에서 감지된 휠 체어 주변 정보에 따라서 상기 휠 체어 구동부를 제어하여 상기 근전도 운전을 보조하는 운전자 보조 기능을 더 제공하고,
    상기 근전도 센서는,
    사용자 신체에 부착되는 적어도 하나 이상의 전극 패드와, 상기 전극 패드를 연결하는 커넥터와, 상기 인터페이스부와 연결되는 플러그와, 상기 커넥터와 상기 플러그를 연결하는 전선과, 상기 전선에 배치되는 회로부를 포함하고,
    상기 전극 패드는,
    상기 사용자의 신체에 부착되는 접지용 전극 패드와, 측정용 전극 패드를 포함하고,
    상기 회로부는,
    상기 접지용 전극 패드와, 상기 측정용 전극 패드 사이에 전위차를 증폭하는 차동 증폭기 및 상기 증폭된 전위차에서 노이즈를 제거하는 주파수 필터를 통해 아날로그 근전도 신호를 출력하는 신호조절회로와, 아날로그 근전도 신호를 디지털 근전도 신호로 변환하는 컨버터를 포함하고,
    상기 회로부는,
    상기 인터페이스부를 통해 구동 전원을 공급받는 전원회로와, 상기 구동 전원과 상기 근전도 신호를 전기적으로 절연하는 절연회로를 더 포함하고,
    상기 휠 체어 상태를 감지 및 상기 프로세서에 송신할 수 있는 내부 센서; 및
    보조자용 손잡이에 배치되되, 보조자의 근전도를 감지할 수 있는 손잡이 센서;를 더 포함하는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 인터페이스부를 통해 근전도 신호를 수신하면, 상기 근전도 신호의 주파수 및 상기 근전도 신호의 입력 스레스홀드(threshold) 값을 설정하는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    사용자 정보와, 상기 사용자의 근전도 신호의 입력패턴과 상기 구동 제어신호의 매칭 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 수신한 근전도 신호가 상기 메모리에 저장된 사용자와 일치하면, 기 저장된 근전도 신호의 입력패턴과 상기 구동 제어신호의 매칭 정보에 따라서 근전도 운전 인터페이스를 세팅(setting)하는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 근전도 신호가 상기 메모리에 저장된 사용자와 일치하지 않으면,
    복수의 근전도 신호의 입력패턴과 상기 가속, 조향 및 제동 제어신호를 매칭 설정하는 근전도 운전 설정모드를 제공하고,
    상기 근전도 운전 설정모드를 통해 설정된 근전도 신호의 입력패턴과 상기 구동 제어신호의 매칭 정보를 상기 메모리에 저장하는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 인터페이스부를 통해 입력되는 근전도 신호의 입력패턴을 검출하고,
    상기 세팅된 근전도 운전 인터페이스를 기반으로, 상기 검출된 근전도 신호의 입력패턴에 따라서 상기 구동 제어신호를 생성하고,
    상기 구동 제어신호에 따라서 상기 휠 체어 구동부를 제어하여 상기 휠 체어를 주행시키는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 휠 체어 주행 중 상기 센서부를 통해 상기 휠 체어 주변 정보를 획득하고,
    상기 획득된 휠 체어 주변 정보에서 충돌 위험물체를 검출하면, 상기 휠 체어를 급 제동하는 구동 제어신호를 제동 구동부에 송신하여 상기 휠 체어를 정지시키는
    전동 휠 체어 운전 보조장치.
  10. 제 1 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 적어도 하나 항의 전동 휠 체어 운전 보조장치;,
    등받이를 포함하는 의자; 및,
    상기 의자에 부착된 적어도 둘 이상의 바퀴;를 포함하는
    전동 휠 체어.






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