KR102013353B1

KR102013353B1 - Method And Device for Judging Dangerous Situation of Walking Assistant Apparatus

Info

Publication number: KR102013353B1
Application number: KR1020180032940A
Authority: KR
Inventors: 이성일; 김상민; 이재형
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-08-22
Also published as: WO2018174567A1; KR20180107015A

Abstract

보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 개시한다. 본 발명은, 본 발명은 사용자와 보행 보조기 제어 장치 간의 거리, 보행 보조기의 이동과 관련된 이동 관련 정보, 기초 삼각형에 보행 보조기의 이동 관련 정보를 사용하여 연산된 변경 삼각형의 넓이, 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하고, 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 보행 보조기의 속도를 제어한다. Disclosed is a method for determining and controlling a dangerous situation of a walking aid. The present invention, the distance between the user and the walking aid control device, the movement-related information associated with the movement of the walking aids, the width of the change triangle calculated using the movement-related information of the walking aids in the base triangle, the vertex coordinates of the change triangle It is determined whether or not a dangerous situation has occurred to the user based on at least one of, and if it is determined that a dangerous situation has occurred, the speed of the walking aid is controlled.

Description

Method and Device of Judging Dangerous Situation of Walking Assistant Apparatus}

본 발명은 보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 위험상황 여부를 판단하여 보행 보조기 감속을 수행하고, 다양한 형태의 보행 보조기에 적용 가능한 보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for determining a dangerous situation of a walking aid, and more particularly, to determine whether or not a user's dangerous situation is performed to decelerate a walking aid, and to determine a dangerous situation of a walking aid applicable to various types of walking aids. And to the device.

보행이 어려운 고령자나 하지 지체 장애인 등을 위한 다양한 형태의 보행 보조기가 개발되고 있다. 밀거나 기댈 수 있는 보행차 형태, 몸에 착용하는 장착형 형태 등이 존재한다. 보행 보조기는 상체를 지지하여 보행에 상체를 활용할 수 있도록 프레임을 포함하며, 보행 보조기에 따라 브레이크 장치가 포함될 수 있다.Various types of walking aids are being developed for elderly people who have difficulty walking or those with lower limbs. There are types of walking vehicles that can be pushed or leaned on, and wearables worn on the body. The walking aid includes a frame to support the upper body to utilize the upper body for walking, and may include a brake device according to the walking aid.

보행 보조기는 사용자는 체중을 지탱하고 거동을 돕는데 사용된다. 사용자는 포트홀, 연석, 내리막이나 오르막과 같은 외부 환경에 의해 발생하는 다양한 위험상황에 노출될 수 있다. 신체 능력이 제한적인 보행 보조기 사용자는 위험 상황에 즉각적으로 대처하기 어려울 수 있다. 수동 브레이크 장치가 있는 보행 보조기도 사용자에게 완전한 도움을 줄 수 없다.Walking aids are used to support the user's weight and support movement. Users may be exposed to various hazards caused by the external environment such as portholes, curbs, downhills or uphills. Walking aid users with limited physical capabilities can be difficult to respond to risk situations immediately. Walking aids with handbrake devices cannot provide full help to the user.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하고 사용자의 안전 확보를 위해, 센서로 수집하는 데이터를 실시간으로 분석하여 위험상황을 감지하고 보행 보조기의 감속 제어를 수행할 수 있다. 장치는 보행 보조기에 임베드 될 수 있고, 또한 탈부착 가능한 모듈 형태로 설계되어 보행 보조기의 형태나 종류에 관계없이 활용될 수 있다.The present invention can solve the above problems and in order to ensure the safety of the user, to analyze the data collected by the sensor in real time to detect a dangerous situation and perform the deceleration control of the walking aid. The device may be embedded in the walking aid, and may also be designed as a detachable module to be utilized regardless of the type or type of walking aid.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 제안한다.In order to solve the above technical problem, the present invention proposes a dangerous situation determination and control method of the walking aid.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법은, 상기 보행 보조기에 부착된 보행 보조기 제어 장치의 센서부를 사용하여 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계; 상기 센서부를 사용하여 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하는 단계; 상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하는 단계; 상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계; 상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. In order to solve the above technical problem, the dangerous situation determination and control method of the walking aid according to an embodiment of the present invention, the user and the walking aid control device using a sensor unit of the walking aid control device attached to the walking aid Obtaining distance information of the liver; Calculating an area of an elementary triangle for use in determining whether a dangerous situation has occurred to the user using the obtained distance information; Acquiring movement related information which is information related to movement of the walking aid using the sensor unit; Acquiring vertex coordinates of a change triangle by using the obtained movement related information in the base triangle; Calculating an area of the change triangle using at least one of the area of the base triangle, the movement related information, or the vertex coordinates of the change triangle obtained; Determining whether a dangerous situation has occurred in the user based on at least one of the distance information, the movement related information, the vertex coordinates of the change triangle, or the width of the change triangle; And controlling the speed of the walking aid when it is determined that a dangerous situation has occurred to the user, wherein the movement related information includes at least one of acceleration information, angular velocity information, and angle information.

바람직하게, 상기 기초 삼각형의 넓이는, 상기 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서, 상기 거리 정보가 나타내는 상기 사용자의 위치 및 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 상기 기초 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출된다.Preferably, the width of the base triangle, in calculating the width of the base triangle, the position of the user represented by the distance information and both end points of the upper front frame of the walking aid as a vertex of the base triangle Is calculated using.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 거리 정보에 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 상기 사용자의 새로운 위치와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, in the step of determining whether the dangerous situation occurs, if the distance between the new location of the user calculated by reflecting the movement-related information in the distance information and the walking aid control device is greater than a threshold value is dangerous to the user Determine if a situation has occurred.

바람직하게, 상기 거리 정보 또는 상기 이동 관련 정보는, 상기 보행 보조기 제어 장치의 상기 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득된다.Preferably, the distance information or the movement related information is obtained by sensing the sensor unit of the walking aid control device at predetermined time intervals.

바람직하게, 상기 각도 정보는, 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 각도 또는 상기 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, the angle information includes at least one of a horizontal angle and a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle correspond to a phase difference in a horizontal plane and a phase difference in a vertical plane of both hands of the user holding the walking aid. And in the step of determining whether or not the dangerous situation has occurred, if the at least one of the horizontal angle or the vertical angle is greater than a threshold value, the user determines that a dangerous situation has occurred.

바람직하게, 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점은 각각 고정점과 이동 원점에 해당하고, 상기 이동 원점에 상기 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 위치가 이동점에 해당하며, 상기 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치, 상기 이동 원점 및 상기 고정점을 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고, 상기 센서부에 의해 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 고정점 및 상기 사용자의 위치를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보 및 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 상기 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치 및 상기 고정점를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출된다.Preferably, both end points of the upper front frame of the walking aid correspond to a fixed point and a movement origin, respectively, and a position calculated by reflecting the movement-related information on the movement origin corresponds to a movement point. In the calculating of the area, when the acceleration information is sensed by the sensor unit, the width of the change triangle is the location of the new user calculated by reflecting the sensed acceleration information in the location of the user and the movement. Calculated using the origin and the fixed point as a vertex of the change triangle, when the angular velocity information is sensed by the sensor unit, the width of the change triangle is reflected to the movement origin to reflect the sensed angular velocity information Using the calculated moving point, the fixed point and the user's position as a vertex of the change triangle When the acceleration information and the angular velocity information are sensed by the sensor unit, the area of the change triangle is the moving point calculated by reflecting the sensed angular velocity information in the moving origin, the position of the user. The new user's position and the fixed point calculated by reflecting the sensed acceleration information are calculated using the vertex of the change triangle.

바람직하게, 상기 가속도 정보는, 상기 보행 보조기의 수평 방향의 속도 변화량에 해당하는 수평 가속도 또는 상기 보행 보조기의 수직 방향의 속도 변화량에 해당하는 수직 가속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 가속도 또는 상기 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, the acceleration information includes at least one of a horizontal acceleration corresponding to a horizontal speed change amount of the walking aid or a vertical acceleration corresponding to a speed change amount of the walking aid in a vertical direction, and whether the dangerous situation occurs. In the determining, if the at least one of the horizontal acceleration or the vertical acceleration is greater than the threshold value determines that a dangerous situation occurred to the user.

바람직하게, 상기 각속도 정보는, 수평 각도의 변화량에 해당하는 수평 각속도 또는 수직 각도의 변화량에 해당하는 수직 각속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, the angular velocity information includes at least one of a horizontal angular velocity corresponding to a change amount of a horizontal angle or a vertical angular velocity corresponding to a change amount of a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle are the user holding the walking aid. Relating to the phase difference in the horizontal plane and the vertical plane of both hands of the step, and in determining whether the dangerous situation occurs, if the at least one of the horizontal angular velocity or the vertical angular velocity is greater than a threshold dangerous situation to the user Determine that this has occurred.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 어느 한 꼭짓점의 좌표가 미리 정해진 좌표 영역을 벗어나는 경우, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 어느 하나의 각도가 임계값 이상인 경우, 또는, 상기 변경 삼각형의 세 면 중 적어도 어느 한 면의 길이가 임계값 이상인 경우, 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, in the step of determining whether the dangerous situation occurs, if the coordinates of at least one vertex of the vertex coordinates of the change triangle is out of a predetermined coordinate region, the angle of at least one of the vertices of the change triangle is If it is greater than or equal to a threshold, or if the length of at least one of the three sides of the change triangle is greater than or equal to a threshold, it is determined that a dangerous situation has occurred to the user.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 변경 삼각형의 넓이, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 차, 또는, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 비 중 적어도 하나가 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.Preferably, in the step of determining whether or not the dangerous situation occurs, the width of the change triangle, the difference between the width of the base triangle and the width of the change triangle, or the width of the base triangle and the width of the change triangle When at least one of the ratios is equal to or greater than a preset threshold, it is determined that a dangerous situation has occurred to the user.

바람직하게, 상기 보행 보조기 제어 장치가 상기 보행 보조기의 브레이크 장치에 대하여 제동 명령을 전송함으로써 상기 보행 보조기의 속도가 제어된다.Preferably, the speed of the walking aid is controlled by the walking aid control device transmitting a braking command to the brake device of the walking aid.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기 제어 장치는, 거리, 속도, 각도, 각속도 또는 가속도 중 적어도 하나를 센싱하는 센서부; 데이터를 저장하는 메모리; 브레이크 장치와 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 센서부, 상기 메모리 및 상기 통신부를 제어하는 프로세서;를 포함하는 보행 보조기 제어 장치에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 센서부를 통해 센싱된 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하고, 상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자의 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하고, 상기 센서부를 통해 센싱된 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하고, 상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하고, 상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하고, 상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하고, 및 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하되, 상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the walking aid control apparatus according to an embodiment of the present invention, the sensor unit for sensing at least one of the distance, speed, angle, angular velocity or acceleration; A memory for storing data; Communication unit for performing communication with the brake device; And a processor for controlling the sensor unit, the memory, and the communication unit, wherein the processor acquires distance information between the user sensed through the sensor unit and the walker assist device, Compute the area of the base triangle for use in determining whether the dangerous situation of the user has occurred using the obtained distance information, and obtains the movement related information which is information related to the movement of the walking aid sensed through the sensor unit Obtain vertex coordinates of a change triangle using the obtained movement-related information on the base triangle, and change using at least one of the width of the base triangle, the movement-related information, or the vertex coordinates of the obtained change triangle. Compute the area of the triangle, the distance information, the movement related Determine whether a dangerous situation has occurred to the user based on at least one of information, vertex coordinates of the change triangle, or width of the change triangle, and the speed of the walking aid when it is determined that a dangerous situation has occurred to the user. Control the movement, the movement related information includes at least one of acceleration information, angular velocity information or angle information.

본 발명은 실시간으로 데이터를 수집하고 분석하여 보행 보조기가 넘어지거나 미끄러지는 등의 위험 상황 발생 시 사용자의 개입 없이도 보행 보조기의 감속을 수행한다. 이로써 제한된 신체 능력과 인지 능력을 갖춘 사용자의 상황 대처가 늦어져 발생 될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention collects and analyzes data in real time to decelerate a walking aid without a user's intervention in the event of a dangerous situation such as falling or slipping of the walking aid. This has the effect of preventing safety accidents that may occur due to delays in dealing with situations of users with limited physical and cognitive abilities.

또한, 본 발명의 장치를 탈부착 가능하도록 하여 보행 보조기 제품의 형태나 모델에 상관없이 다양한 보행 보조기에 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the detachable device of the present invention has an effect that can be used in a variety of walking aids regardless of the shape or model of the walking aid product.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황이 발생하지 않은 경우에서의 사용자의 위치와 보행 보조기의 프레임의 양 끝점에 의해 구성되는 기초 삼각형을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황 판단 방법에 사용되는 기초 삼각형 및 변경 삼각형을 원점좌표계에서 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도가 발생한 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도와 수직 가속도가 발생한 경우를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기가 한쪽으로 미끄러지는 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 수평이 맞지 않아 기울어지는 상황에서의 변경 삼각형을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 가속도, 수평 이동 및 정면 이동을 반영하여 산출된 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기 감속 제어 단계의 일례를 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 제어 장치의 블록도 및 보행 보조기의 제어 장치와 브레이크 장치의 연결관계를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 탈부착 방식의 모듈 형태인 제어 장치와 브레이크 장치의 부착지점 및 양 장치의 연결관계를 나타낸다.1 illustrates a basic triangle constituted by both a position of a user and two end points of a frame of a walking aid according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a basic triangle and a modified triangle used in a risk situation determination method according to an embodiment of the present invention in an origin coordinate system.
3 illustrates a modified triangle in the case where the frontal acceleration occurs in the walking aid according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a case in which the front acceleration and the vertical acceleration occur in the walking aid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a change triangle when the walking aid slides to one side, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating a change triangle in a situation in which the walking aid is inclined because it is not horizontally aligned according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates coordinates of three vertices of a change triangle calculated by reflecting acceleration, horizontal movement, and frontal movement according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a risk situation determination and control method of a walking aid according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an example of a walking aid deceleration control step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a control device of a walking aid and a connection relationship between a control device of a walking aid and a brake device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view illustrating an attachment point of a control device and a brake device and a connection relationship between both devices according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람이 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.It is to be noted that the technical terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In addition, the technical terms used in the present specification should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art unless they are specifically defined in this specification, and are overly inclusive. It should not be interpreted in the sense of or in the sense of being excessively reduced. In addition, when the technical terms used herein are incorrect technical terms that do not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood that they are replaced by technical terms that can be properly understood by those of ordinary skill in the art. .

또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계 들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted in an excessively reduced sense. Also, the singular forms used herein include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some steps It should be construed that it may not be included or may further include additional components or steps. In addition, the suffixes "unit" and "unit" for the components used herein are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.

본 명세서에서 보행 보조기란, 노약자나 장애인 등의 거동을 돕기 위해 사용되는 체중 지탱 장치로써 외형적인 구조나 형태 등의 차이에 무관하게 본 발명이 활용될 수 있는 모든 보행 보조기를 포함한다. 본 명세서에서 사용자의 위치란, 보행 보조기 제어 장치가 부착된 프레임과 동일 수평면 상의 사용자의 위치를 나타낸다. 본 명세서에서 브레이크 장치란, 보행 보조기의 속도를 줄이거나 정지시킬 수 있는 시스템을 포함한다. 본 명세서에서 관련 정보란 거리 정보, 길이 정보, 넓이(area) 정보, 위치 정보, 각속도 정보, 가속도 정보, 각도 정보, 속도 정보, 좌표 정보 등을 포함한다.In the present specification, the walking aid is a weight support device used to assist the behavior of the elderly, the disabled, and the like, and includes all walking aids in which the present invention can be utilized irrespective of differences in external structure or form. In the present specification, the position of the user refers to the position of the user on the same horizontal plane as the frame to which the walking aid control device is attached. The brake device herein includes a system capable of slowing down or stopping the walking aid. In the present specification, the related information includes distance information, length information, area information, location information, angular velocity information, acceleration information, angle information, speed information, coordinate information, and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황이 발생하지 않은 경우에서의 사용자의 위치와 보행 보조기의 프레임의 양 끝점에 의해 구성되는 기초 삼각형을 나타낸다.1 illustrates a basic triangle constituted by both a position of a user and two end points of a frame of a walking aid according to an embodiment of the present invention.

사용자는 보행 보조기의 양 손잡이를 잡고 정면을 향한 상태에서 보행 보조기를 사용할 수 있다. 보행 보조기는 바퀴와 프레임을 포함할 수 있다. The user may use the walking aid by holding both handles of the walking aid and facing the front. The walking aid may include a wheel and a frame.

기초 삼각형(2000)은 위험 상황 발생 이전의 안정된 상태에서 형성되는 삼각형을 나타낸다. 안정된 상태란 사용자가 정지한 경우, 일정 속도를 유지하며 보행하는 경우, 일정 범위 내에서 가속도 값을 가지며 보행하는 경우 등이 포함될 수 있다. 위험 상황은 보행 보조기가 일정 범위를 초과하는 가속도로 움직이는 경우, 수평이 맞지 않는 경우, 한쪽 방향으로 미끄러지는 경우 등이 포함될 수 있다. The base triangle 2000 represents a triangle formed in a stable state before a dangerous situation occurs. The stable state may include a case where the user stops, when walking while maintaining a constant speed, and when walking with an acceleration value within a certain range. The dangerous situation may include a case where the walking aid moves at an acceleration exceeding a certain range, when the level is not level, and when sliding in one direction.

기존 상태는 안정된 상태를 나타낸다. 기초 삼각형(2000) 관련 정보는 후술할 변경 삼각형 넓이 정보 획득에 사용될 수 있다.The existing state represents a stable state. The basic triangle 2000 related information may be used to obtain change triangle width information, which will be described later.

보행 보조기 제어 장치는 사용자의 위치를 측정하기 위해 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다. 보행 보조기 제어 장치의 부착 위치는 보행 보조기의 형태 등에 의해 변경될 수 있다. The walking aid control device may be attached to the top front frame of the walking aid to measure the position of the user. The attachment position of the walking aid control device may be changed by the shape of the walking aid.

이하에서는 보행 보조기 제어 장치를 제어 장치라고 할 수 있다.Hereinafter, the walking aid control device may be referred to as a control device.

제어 장치는 사용자의 위치, 보행 보조기의 가속도 변화 및 각속도 변화 등을 센싱하기 위한 센서부를 포함한다. 센서부는 거리-초음파 센서, 가속도-자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 센서부의 센싱은 일정 시간 간격으로 수행될 수 있다. 제어 장치는 센서부를 통해 획득한 다양한 정보를 이용하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다.The control device includes a sensor unit for sensing a user's position, a change in acceleration of the walking aid, a change in angular velocity, and the like. The sensor unit may include a distance-ultrasound sensor, an acceleration-gyro sensor, or the like. Sensing of the sensor unit may be performed at regular time intervals. The control device may determine whether a dangerous situation has occurred to the user using various information obtained through the sensor unit.

제어 장치는 특정 보행 보조기 제품에 임베드 되어 사용될 수 있다. 또한 제어 장치는 탈부착 방식의 모듈 형태 일 수 있다. The control device may be used embedded in a particular walk aid product. In addition, the control device may be in the form of a detachable module.

제어 장치에 대하여는 도 10 및 도 11에서 자세히 후술한다.The control device will be described later in detail with reference to FIGS. 10 and 11.

제어 장치가 부착된 보행 보조기의 정면 상단 프레임을 원점 좌표계의 원점(1000)으로 설정한다. 원점의 좌표는 (0, 0, 0) 이다. 정면 상단 프레임이 위치한 방향을 y축(1020)으로 설정하고, 사용자는 x축(1010) 상에 위치하는 것으로 설정한다. 각 축은 본 발명의 이해를 돕기 위해 임의로 설정된 것으로, 축의 방향이나 기준은 변경될 수 있다. The upper front frame of the walking aid with the control device is set to the origin 1000 of the origin coordinate system. The coordinate of the origin is (0, 0, 0). The direction in which the front top frame is located is set to the y axis 1020, and the user is set to be located on the x axis 1010. Each axis is arbitrarily set to help understanding of the present invention, and the direction or the reference of the axis may be changed.

정면 상단 프레임의 양 끝 지점 중, 하나의 지점을 고정점(2010)으로 하고, 다른 하나의 지점을 이동 원점(2020)으로 한다. 이하에서는 보행 보조기를 쥐고 있는 사용자를 기준으로 오른쪽에 위치한 점을 고정점(2010)으로 설정하여 후술한다.Of the two end points of the front top frame, one point is set as the fixed point 2010 and the other point is set as the moving origin 2020. Hereinafter, the point located on the right side with respect to the user holding the walking aid is set to the fixed point 2010 and will be described later.

고정점(2010)의 좌표는 (0, W, 0) 이고, 이동 원점(2020)의 좌표는 (0, -W, 0) 이다. W는 상단 정면 프레임의 길이의 절반에 해당한다. 거리점(2030)의 좌표는 (S+1/2*a*t^2, 0, 0) 이다. 거리점(2030)은 사용자의 위치에 해당하며. x축(1010) 상에 존재한다. S는 기존 상태에서 원점(1000)과 사용자 사이의 거리를 나타낸다. 거리점(2030)의 좌표는 제어 장치가 센싱한 가속도 변화에 의해 변경될 수 있다. 이에 대하여 자세한 사항은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다. 기초 삼각형(2000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동 원점(2020)에 해당한다. 기초 삼각형의 넓이 연산을 위해 기초 삼각형의 꼭지점 좌표가 획득되며, 기초 삼각형의 세 꼭지점 좌표 중 고정점(2010)과 이동원점(2020)은 센서에 의해 측정되거나 미리 정해진 값이 사용될 수 있다.The coordinate of the fixed point 2010 is (0, W, 0) and the coordinate of the moving origin 2020 is (0, -W, 0). W corresponds to half the length of the upper front frame. The coordinate of the distance point 2030 is (S + 1/2 * a * t ^ 2, 0, 0). The distance point 2030 corresponds to the user's location. present on x-axis 1010. S represents the distance between the origin 1000 and the user in the existing state. The coordinate of the distance point 2030 may be changed by the acceleration change sensed by the control device. Details thereof will be described later with reference to FIGS. 3 and 4. The three vertices of the basic triangle 2000 correspond to the distance point 2030, the fixed point 2010, and the moving origin 2020. The vertex coordinates of the basic triangle are obtained for the calculation of the width of the basic triangle, and among the three vertex coordinates of the basic triangle, the fixed point 2010 and the moving origin 2020 may be measured by a sensor or a predetermined value may be used.

사용자가 안정된 상태로 보행하는 경우 기초 삼각형(2000)은 일정한 모양으로 유지될 수 있다. 기초 삼각형(2000)의 넓이 정보는 획득된 거리 정보 및 상단 정면 프레임의 길이에 기초하여 사용자의 위치 및 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 세 꼭짓점으로 하여 산출될 수 있다.When the user walks in a stable state, the base triangle 2000 may be maintained in a constant shape. The width information of the base triangle 2000 may be calculated based on the acquired distance information and the length of the upper front frame, using three positions of the user's position and both end points of the upper front frame.

아래의 수학식 1은 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 수식의 일 예를 나타낸다.Equation 1 below shows an example of an equation for calculating the width of an elementary triangle.

수학식 1에서, △1은 기초 삼각형(2000)의 넓이를 나타낸다. 기초 삼각형(2000)의 넓이는 2W를 밑변으로 하고 S를 높이로 하여 연산될 수 있다. 변의 길이는 m단위로, 넓이는 m^2 단위로 계산될 수 있다. In Equation 1, Δ1 represents the width of the base triangle 2000. The width of the base triangle 2000 can be calculated by using 2W as the base and S as the height. The length of the side can be calculated in m and the width in m ^ 2.

일 예로, 상단 정면 프레임의 길이로써 기설정된 값이 사용되거나, 센서부가 센싱한 보행보조기의 손잡이를 쥔 사용자의 양 손의 거리가 사용될 수 있다. 센싱된 사용자의 양 손의 거리가 프레임의 길이로 사용되는 경우, 보행 보조기 제품의 형태나 모델에 무관하게 제어 장치가 사용될 수 있다.For example, a predetermined value may be used as the length of the upper front frame, or the distance between both hands of the user holding the handle of the walking aid sensed by the sensor unit may be used. When the distance between the two hands of the sensed user is used as the length of the frame, the control device may be used regardless of the type or model of the walking aid product.

제어 장치는 센서를 통해 측정된 제어 장치(또는 보행 보조기, 센서부)와 사용자 간의 거리가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 일 예로, 임계값은 위험 상황이 발생하지 않은 기존 상태에서의 제어 장치와 사용자간의 거리일 수 있다.The control device may determine (or determine) that a dangerous situation has occurred when the distance between the control device (or walking aid, sensor unit) measured by the sensor and the user is greater than the threshold value. For example, the threshold value may be a distance between the control device and the user in the existing state where no dangerous situation occurs.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황 판단 방법에 사용되는 기초 삼각형 및 변경 삼각형을 원점좌표계에서 나타낸다.2 illustrates a basic triangle and a modified triangle used in a risk situation determination method according to an embodiment of the present invention in an origin coordinate system.

보행 보조기의 이동으로 인해 거리점(2030) 또는 이동 원점(2020)의 위치가 변경될 수 있다. 고정점(2010), 이동 원점(2020) 및 후술할 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 이동점(3030)이 산출된다. 이동점(3030)의 위치는 이동 원점(2020)에 수평 이동(3010)과 정면 이동(3020)이 반영되어 결정된다. 이동 원점(2020)에 수평 이동(3010)과 정면 이동(3020) 반영된 이동점(3030)의 좌표는 (-W×tanθ, -W, -W×tanθ')이다. θ(3011)는 수평 각도(3011)를 나타내고, θ'(3021)은 정면 각도(3021)를 나타낸다.Due to the movement of the walking aid, the position of the distance point 2030 or the movement origin 2020 may be changed. The moving point 3030 is calculated using the fixed point 2010, the moving origin 2020, and the obtained movement related information to be described later. The position of the movement point 3030 is determined by reflecting the horizontal movement 3010 and the front movement 3020 on the movement origin 2020. The coordinates of the movement point 3030 reflected in the movement origin 2020 and the front movement 3020 at the movement origin 2020 are (−W × tanθ, −W, −W × tanθ ′). θ 3011 represents a horizontal angle 3011, and θ ′ 3021 represents a front angle 3021.

제어 장치는 수평 각도(θ)와 정면 각도(θ')를 이용하여 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 제어 장치는 수평 각도 또는 정면 각도 중 적어도 어느 하나가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.The control device may determine whether a dangerous situation has occurred using the horizontal angle θ and the front angle θ '. The control device may determine that a dangerous situation has occurred if at least one of the horizontal angle or the front angle is greater than the threshold.

수평 이동(3010)과 정면 이동(3020)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시키며 고정점(2010)은 어떠한 상황에서도 위치가 변경되지 않는다. 수평 이동(3010), 정면 이동(3020), 수평 각도(3011), 정면 각도(3021)에 대한 자세한 사항은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.The horizontal movement 3010 and the front movement 3020 only change the position of the movement origin 2020 and the fixed point 2010 does not change its position under any circumstances. Details of the horizontal movement 3010, the front movement 3020, the horizontal angle 3011, and the front angle 3021 will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.

변경 삼각형(3000)은 기존 상태(4000)에서 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)에 의해 기초 삼각형의 모양(또는 형태)이 변경되었거나, 3차원상에서의 기초 삼각형의 꼭지점의 위치(좌표)가 변경되었거나, 및/또는 기초 삼각형의 넓이가 변화한 삼각형을 나타낸다. 변경 삼각형(3000)의 모양과 넓이의 변화는 보행 보조기의 속도를 제어해야 하는 위험 상황 여부 판단에 사용될 수 있다. 변경 삼각형의 넓이 연산 방법에 대한 자세한 사항은 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다. The change triangle 3000 has a shape (or shape) of the base triangle changed by the acceleration, the horizontal movement 3010, and the front movement 3020 in the existing state 4000, or the position of the vertex of the base triangle in three-dimensional state ( Coordinates) and / or the area of the base triangle has changed. Changes in the shape and width of the change triangle 3000 may be used to determine whether a dangerous situation requires controlling the speed of the walking aid. Details of the area calculation method of the change triangle will be described later with reference to FIGS. 3 to 6.

획득된 변경 삼각형의 모양 및/또는 넓이의 변화를 사용하여 위험 상황으로 판단하는 기준과 보행보조기의 속도를 제어하는 방법(또는 감속 수행 여부를 결정하는 방법)에 대한 도 8 및 도 9를 참조하여 자세히 후술한다.With reference to Figs. 8 and 9 for the criteria for judging a dangerous situation and the method of controlling the speed of the walking aid (or deciding whether to perform deceleration) using the obtained change in shape and / or width of the change triangle. It will be described later in detail.

변경 삼각형(3000)은 고정점(2010), 거리점(2030), 수평 이동(3010), 정면 이동(3020), 이동점(3030)을 포함할 수 있다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.The change triangle 3000 may include a fixed point 2010, a distance point 2030, a horizontal movement 3010, a front movement 3020, and a movement point 3030. The three vertices of the change triangle 3000 correspond to the distance point 2030, the fixed point 2010, and the movement point 3030.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도가 발생된 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.3 illustrates a modified triangle in the case where the frontal acceleration is generated in the walking aid, according to an embodiment of the present invention.

위험 상황의 제 1 실시예로써, 보행 보조기에 필요 이상의 가속도가 발생될 수 있다. 사용자가 의도하거나 예측하지 못한 보행 보조기의 가속도로 인해 사용자가 보행 보조기를 쉽게 제어할 수 없는 상황을 설정한다. 이 경우, 사용자는 보행 보조기의 속도 변화를 따라가지 못할 수 있다.As a first embodiment of the dangerous situation, more acceleration than necessary may be generated in the walking aid. Sets a situation in which the user cannot easily control the walking aid due to the acceleration of the walking aid that is not intended or predicted by the user. In this case, the user may not be able to follow the speed change of the walking aid.

제 1 실시예는 보행 보조기에 정면 가속도(정면 방향 또는 수평 방향의 가속도)가 발생된 경우를 설정한다. 제 1 실시예는 거리점(2030)을 통해 적용될 수 있다. 정면 가속도는 수평 가속도로도 지칭될 수 있다. 기존 상태(4000)는 위험 상황 발생 이전의 안정된 상태를 나타낸다. 기존 상태(4000)는 기초 삼각형(2000)에 해당한다. 위험 상황이 발생하여 기초 삼각형(2000)이 변경된 상태를 변화 상태(4010)로 설정한다. 변화 상태(4010)는 변경 삼각형(3000)에 해당한다. 기존 상태(4000)에서 보행 보조기에 가속도가 발생하여 보행 보조기와 사용자 사이의 거리가 멀어진 변화 상태(4010)가 될 수 있다.The first embodiment sets a case where frontal acceleration (acceleration in the front direction or in the horizontal direction) is generated in the walking aid. The first embodiment may be applied through the distance point 2030. Frontal acceleration may also be referred to as horizontal acceleration. The existing state 4000 represents a stable state before a dangerous situation occurs. The existing state 4000 corresponds to the base triangle 2000. A dangerous situation occurs and the state in which the base triangle 2000 is changed is set as the change state 4010. The change state 4010 corresponds to the change triangle 3000. Acceleration may occur in the walking aid in the existing state 4000, so that the distance between the walking aid and the user may be changed to 4010.

센서부에 의해 가속도 정보가 센싱된 경우, 변경 삼각형(3000)의 넓이는 기존의 사용자의 위치에 가속도 정보가 반영되어 산출된 사용자의 새로운 위치, 이동 원점(2020) 및 고정점(2010)을 세 꼭짓점으로 하여 산출될 수 있다. 산출된 사용자의 새로운 위치는 변경된 거리점(2030)에 해당한다.When the acceleration information is sensed by the sensor unit, the width of the change triangle 3000 counts the new position, the moving origin 2020 and the fixed point 2010 of the user calculated by reflecting the acceleration information on the existing user's position. Can be computed as a vertex. The calculated new location of the user corresponds to the changed distance point 2030.

일 예로, 가속도 증가에 따른 변화 상태(4010)에서의 삼각형의 넓이는 다음과 같이 연산될 수 있다.For example, the width of the triangle in the change state 4010 according to the acceleration increase may be calculated as follows.

수학식 2에서, △2는 가속도가 반영된 변경 삼각형(3000)의 넓이를 나타낸다. a는 보행 보조기의 가속도 벡터를 나타낸다. a는 제어 장치의 센서부에 의해 센싱된다. t는 delay time으로 제어 장치가 출력값를 연산하는데 배정된 시간을 나타낸다. t는 초(s)를 단위로 할 수 있다. In Equation 2, Δ2 represents the width of the change triangle 3000 reflecting the acceleration. a represents the acceleration vector of the walking aid. a is sensed by the sensor part of the control device. t is the delay time and represents the time allotted for the controller to calculate the output value. t may be in units of seconds (s).

가속도의 증가는 사용자와 보행 보조기 사이의 물리적 거리를 증가시키는 요인이다. 연산 시간을 기준으로 가속도에 따른 거리는 기초 삼각형(2000)의 높이 S에 반영될 수 있다. x축(1010)을 기준으로 삼각형의 높이가 S에서 S+0.5*a*t^2 으로 증가한다.The increase in acceleration is a factor that increases the physical distance between the user and the walking aid. The distance according to the acceleration based on the calculation time may be reflected in the height S of the base triangle 2000. The height of the triangle increases from S to S + 0.5 * a * t ^ 2 based on the x-axis 1010.

도 3 및 후술할 도 4 내지 도 7에서는, 여러 위험 상황에서의 변경 삼각형(3000)의 넓이가 획득될 수 있다. 획득된 변경 삼각형(3000)의 넓이를 사용하여 보행 보조기 속도 제어를 수행할지 여부가 결정될 수 있다. 보행 보조기 감속 제어에 대한 자세한 사항은 도 8 및 도 9을 참조하여 후술한다.In FIG. 3 and FIGS. 4-7, which will be described later, the width of the change triangle 3000 in various risk situations can be obtained. It may be determined whether to perform walk assistance speed control using the obtained area of the change triangle 3000. Details of the walking aid deceleration control will be described later with reference to FIGS. 8 and 9.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도와 수직 가속도가 발생된 경우를 나타낸다.4 illustrates a case in which frontal acceleration and vertical acceleration are generated in the walking aid according to an embodiment of the present invention.

도 3의 제 1 실시예와 달리, 가속도는 벡터이므로 대각선 방향으로 보행 보조기에 가속도가 발생될 수 있다. 대각선 방향의 가속도는 수직 가속도(수직 방향의 가속도)와 정면 가속도(수평 방향의 가속도)를 포함할 수 있다. x축(1010)과 z축(1030)에 정면 가속도와 수직 가속도가 동시에 발생한 경우가 설정될 수 있다.Unlike the first embodiment of FIG. 3, since the acceleration is a vector, acceleration may be generated in the walking aid in the diagonal direction. The acceleration in the diagonal direction may include vertical acceleration (acceleration in the vertical direction) and frontal acceleration (acceleration in the horizontal direction). The case where the frontal acceleration and the vertical acceleration occur simultaneously on the x-axis 1010 and the z-axis 1030 may be set.

이 경우도, 도 3의 제 1 실시예와 마찬가지로 거리점(2030)은 x축(1010)에만 존재하고, 좌표는 (S+0.5*a*t^2, 0, 0)에 해당될 수 있다. 속도-시간 그래프에서 그래프 아래의 면적은 거리를 나타낸다. Delay time(t)는 0.5초로 임의로 설정되었다. 보행 보조기를 기준으로 3차원 영역이 형성되기 때문에, 거리점(2030) 좌표가 x축(1010)상에 존재하는 것은 보행 보조기와 사용자의 진행 방향이 같다는 것으로 해석될 수 있다.Also in this case, as in the first embodiment of FIG. 3, the distance point 2030 exists only on the x-axis 1010, and the coordinate may correspond to (S + 0.5 * a * t ^ 2, 0, 0). . In the velocity-time graph, the area under the graph represents distance. Delay time (t) was arbitrarily set to 0.5 seconds. Since the three-dimensional area is formed based on the walking aid, the existence of the coordinates of the distance point 2030 on the x-axis 1010 may be interpreted as the same direction in which the walking aid and the user travel.

제어 장치는 수직 가속도와 정면 가속도(또는 수평 가속도)를 이용하여 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 제어 장치는 정면 가속도(수평 가속도) 또는 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.The control device can use the vertical acceleration and the frontal acceleration (or horizontal acceleration) to determine whether a hazardous situation has occurred. If at least one of the frontal acceleration (horizontal acceleration) or the vertical acceleration is greater than the threshold, the control device may determine that a dangerous situation has occurred to the user.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기가 한쪽으로 미끄러지는 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.FIG. 5 illustrates a change triangle when the walking aid slides to one side, according to an embodiment of the present invention.

위험 상황의 제 2 실시예로써, 보행 보조기가 한쪽으로 미끄러질 수 있다. 지면의 문제 등으로 인해 보행 보조기의 한쪽 바퀴가 다른 쪽 바퀴를 일정 범위이상으로 앞지르는 상황이 설정될 수 있다. 이 실시예는 수평 이동(3010)을 통해 적용될 수 있다. 수평 이동(3010)을 따라 기존 상태(4000)가 변경될 수 있다.As a second embodiment of the dangerous situation, the walking aid can slide to one side. Due to a problem on the ground, a situation in which one wheel of the walking aid overtakes the other wheel by more than a predetermined range may be set. This embodiment can be applied via horizontal movement 3010. The existing state 4000 may be changed along the horizontal movement 3010.

수평 각도(3011) θ는 X-Y평면(또는 수평면)을 기준으로 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손의 위상차를 나타낸다. 수평 각도(3011)가 커지면 사용자의 자세가 불안정해져 위험 상황이 발생한 경우에 해당될 수 있다. 따라서 제어 장치는 수평 각도가 미리 설정된 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 또한, 제어 장치는 수평 각도의 변화량(즉, 수평 각속도)이 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다.The horizontal angle 3011 indicates the phase difference between the two hands of the user holding the walking aid based on the X-Y plane (or the horizontal plane). If the horizontal angle 3011 increases, the posture of the user may become unstable and may correspond to a dangerous situation. Therefore, the control device may determine (or determine) that a dangerous situation has occurred when the horizontal angle is larger than a preset threshold. In addition, the control device may determine that a dangerous situation has occurred if the amount of change in the horizontal angle (that is, the horizontal angular velocity) is greater than the threshold value.

θ는 X-Y평면을 기준으로 원점(1000)과 이동 원점(2020)으로 구성된 변과 원점(1000)과 이동 원점(2020)에서 수평 이동(3010)만큼 이동한 점으로 구성된 변이 이루는 각도를 나타낸다. 수평 이동(3010)에 의해 발생하는 θ는 보조기에 발생하는 위험 상황의 요인으로써 삼각형의 넓이를 증가시키는 수식적 표현을 나타낸다.θ represents an angle formed by a side composed of an origin 1000 and a moving origin 2020 and a side composed of a point moved by the horizontal movement 3010 from the origin 1000 and the moving origin 2020 based on the X-Y plane. Θ generated by the horizontal movement 3010 represents a mathematical expression that increases the width of the triangle as a factor of the dangerous situation occurring in the orthosis.

보행 보조기는 특정한 한쪽으로만 미끄러지지 않는다. 보행 보조기가 미끄러지는 방향과 무관하게 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손에 위상차가 발생할 수 있다. 보행보조기를 쥔 사용자의 두 손의 위상차가 θ인 경우 또는 -θ인 경우 모두 삼각형의 넓이는 증가할 수 있다.Walking aids do not slide on only one side. Regardless of the direction in which the walking aid slides, a phase difference may occur between the two hands of the user holding the walking aid. When the phase difference between the two hands of the user holding the walking aid is θ or -θ, the width of the triangle may increase.

수평 이동(3010)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시킨다. 고정점(2010)은 이동하지 않는다. 이동 원점(2020)에서 수평 이동(3010)만큼 이동한 점은 이동점(3030)에 해당한다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.The horizontal movement 3010 only changes the position of the movement origin 2020. The fixed point 2010 does not move. The point moved by the horizontal movement 3010 from the movement origin 2020 corresponds to the movement point 3030. The three vertices of the change triangle 3000 correspond to the distance point 2030, the fixed point 2010, and the movement point 3030.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 수평이 맞지 않아 기울어지는 상황에서의 변경 삼각형을 나타낸다.FIG. 6 is a view illustrating a change triangle in a situation in which the walking aid is inclined because it is not horizontally aligned according to an embodiment of the present invention.

위험 상황의 제3 실시예로써, 보행 보조기의 수평이 맞지 않는 경우가 발생할 수 있다. 낙차로 인해 보행 보조기가 한쪽으로 기울어지는 상황이 설정될 수 있다. 이 실시예는 정면 이동(3020)을 통해 적용될 수 있다. 정면 이동(3020)에 따라 기존 상태(4000)가 변경될 수 있다.As a third embodiment of the dangerous situation, a case in which the walking aid is not leveled may occur. The situation may be set in which the walking aid tilts to one side due to the fall. This embodiment can be applied via frontal movement 3020. The existing state 4000 may be changed according to the front movement 3020.

정면 각도(3021) θ'은 Y-Z 평면(또는 수직면)을 기준으로 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손의 위상차를 나타낸다. 정면 각도는 수직 각도로도 지칭될 수 있다. 이 위상차가 커지면 사용자의 자세가 불안정해져 보행 보조기에 위험 상황이 발생한 것으로 볼 수 있다. 따라서 일 예로, 제어 장치는 정면 각도가 미리 설정된 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 또한, 제어 장치는 수직 각도의 변화량(즉, 수직 각속도)이 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다.Front angle 3021 θ 'represents the phase difference between the two hands of the user holding the walking aid with respect to the Y-Z plane (or vertical plane). The front angle may also be referred to as the vertical angle. As the phase difference increases, the user's posture becomes unstable and a dangerous situation may occur in the walking aid. Therefore, as an example, the control device may determine (or determine) that a dangerous situation has occurred when the front angle is larger than a preset threshold. The control device may also determine that a dangerous situation has occurred if the amount of change in the vertical angle (ie, the vertical angular velocity) is greater than the threshold.

더 나아가, 제어 장치는 수평 각도와 정면 각도를 모두 이용하여 두 각도가 모두 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 즉 제어 장치는 수평 각속도(수평 각도의 변화량) 또는 수직 각속도(수직 각도의 변화량) 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.Furthermore, the control device may use both the horizontal and front angles to determine that a dangerous situation has occurred if both angles are greater than the threshold. That is, the control device may determine that a dangerous situation occurs when at least one of the horizontal angular velocity (the amount of change in the horizontal angle) or the vertical angular velocity (the amount of change in the vertical angle) is larger than the threshold value.

θ'은 Y-Z 평면을 기준으로 원점(1000)과 이동 원점(2020)으로 구성된 변과 원점(1000)과 이동 원점(2020)에서 정면 이동(3020)만큼 이동한 점으로 구성된 변이 이루는 각도를 나타낸다. 정면 이동(3020)에 의해 발생되는 θ'은 보행 보조기에 발생하는 위험 상황의 요인으로써 삼각형의 넓이를 증가시키는 수식적 표현을 의미한다.[theta] 'represents an angle formed by a side composed of an origin 1000 and a moving origin 2020 and a side composed of a point moved by the front movement 3020 from the origin 1000 and the moving origin 2020 based on the Y-Z plane. Θ ′ generated by the frontal movement 3020 refers to a mathematical expression that increases the width of the triangle as a factor of a dangerous situation occurring in the walking aid.

보행 보조기는 특정한 한쪽으로만 기울어지지 않는다. 보행 보조기가 기울어지면 보행 보조기가 기울어지는 방향에 상관없이 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손에 위상차가 발생할 수 있다. 보행보조기를 쥔 사용자의 두 손의 위상차가 θ인 경우 또는 -θ인 경우 모두 삼각형의 넓이는 증가할 수 있다.The walking aid does not tilt to only one side. If the walking aid is inclined, the phase difference may occur between the two hands of the user holding the walking aid regardless of the direction in which the walking aid is inclined. When the phase difference between the two hands of the user holding the walking aid is θ or -θ, the width of the triangle may increase.

정면 이동(3020)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시킨다. 고정점(2010)은 이동하지 않는다. 이동 원점(2020)에서 정면 이동(3020)만큼 이동한 점은 이동점(3030)에 해당한다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.The front movement 3020 only changes the position of the movement origin 2020. The fixed point 2010 does not move. The point moved by the front movement 3020 from the movement origin 2020 corresponds to the movement point 3030. The three vertices of the change triangle 3000 correspond to the distance point 2030, the fixed point 2010, and the movement point 3030.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 가속도, 수평 이동 및 정면 이동을 반영하여 산출된 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표를 나타낸다.7 illustrates coordinates of three vertices of a change triangle calculated by reflecting acceleration, horizontal movement, and frontal movement according to an embodiment of the present invention.

보행 보조기에 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)중 어느 하나만 발생될 수 있고, 두 가지가 발생될 수 있고, 모두 동시에 발생될 수도 있다. 하나만 발생된 경우는 도 4 내지 도 7에서 상술하였다.Only one of the acceleration, the horizontal movement 3010 and the front movement 3020 may be generated in the walking aid, two may be generated, or both may be simultaneously generated. Only one case has been described above with reference to FIGS.

도 7에서 변경 삼각형(3000)은 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)이 모두 반영된 좌표를 세 꼭짓점으로 한다.In FIG. 7, the change triangle 3000 has three vertices of coordinates in which acceleration, horizontal movement 3010, and front movement 3020 are all reflected.

아래의 수학식 3은 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 수식의 일 예를 나타낸다.Equation 3 below shows an example of an equation for calculating the width of the change triangle.

수학식 3에서, △3은 고정점(2010), 거리점(2030), 이동점(3030)을 세 꼭짓점으로 하는 변경 삼각형(3000)의 넓이를 나타낸다. 가속도, 각속도 중 적어도 어느 하나가 센서부에 의해 센싱된 경우, 수학식 3을 사용하여 변경 삼각형(3000)의 넓이를 산출할 수 있다.In Equation 3, Δ3 represents the width of the change triangle 3000 having three fixed points of the fixed point 2010, the distance point 2030, and the moving point 3030. When at least one of the acceleration and the angular velocity is sensed by the sensor unit, the width of the change triangle 3000 may be calculated using Equation 3.

보행 보조기와 사용자 사이의 거리(S), 수평 각도(3011)(θ), 정면 각도(3021)(θ')는 제어 장치의 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득될 수 있다.The distance S between the walking aid and the user, the horizontal angle 3011 (θ), and the front angle 3021 (θ ') may be obtained by sensing the sensor unit of the control device at predetermined time intervals.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a risk situation determination and control method of a walking aid according to an embodiment of the present invention.

도 8은 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법의 일 예로써, 제어 장치가 삼각형의 넓이 정보를 이용하여 위험 상황의 발생 여부를 판단하는 것을 나타낸다. FIG. 8 is an example of a dangerous situation determination and control method of a walking aid, and indicates that a control device determines whether a dangerous situation occurs using triangle area information.

보행 보조기에 부착된 제어 장치의 센서부를 사용하여 사용자와 제어 장치 간의 거리 정보가 획득될 수 있다(S8010). 일 예로, 제어 장치는 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다. The distance information between the user and the control device may be obtained using the sensor unit of the control device attached to the walking aid (S8010). For example, the control device may be attached to the upper front frame of the walking aid.

S8010 과정을 통해, 기초 삼각형의 꼭짓점 좌표가 획득될 수 있다. 거리 정보가 나타내는 초기 사용자의 위치는 기초 삼각형의 하나의 꼭지점 좌표에 해당한다. 기초 삼각형의 좌표에 관한 사항은 상술한 도 1에 대한 설명을 참조한다. 기초 삼각형의 좌표는 기초 삼각형의 넓이 연산에 이용될 수 있다.Through the S8010 process, vertex coordinates of the base triangle may be obtained. The location of the initial user indicated by the distance information corresponds to one vertex coordinate of the base triangle. For details on the coordinates of the elementary triangle, refer to the above description of FIG. 1. The coordinates of the elementary triangle may be used to calculate the area of the elementary triangle.

이후, 제어 장치는 획득된 거리 정보를 사용하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형(2000)의 넓이를 연산할 수 있다(S8020). Thereafter, the control device may calculate the area of the base triangle 2000 for use in determining whether a dangerous situation has occurred to the user by using the obtained distance information (S8020).

이후, 제어 장치는 센서부를 사용하여 보행 보조기의 이동 관련 정보를 획득할 수 있다(S8030). Thereafter, the control device may acquire movement related information of the walking aid using the sensor unit (S8030).

이후, 제어 장치는 연산된 기초 삼각형에 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형(3000)의 좌표를 획득할 수 있다(S8040). Thereafter, the control device may acquire the coordinates of the change triangle 3000 by using the movement related information on the calculated basic triangle (S8040).

이후, 제어 장치는 기초 삼각형의 넓이, 이동 관련 정보 또는 획득된 변경 삼각형의 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산할 수 있다(S8041).Thereafter, the control device may calculate the area of the change triangle using at least one of the area of the base triangle, the movement related information, or the obtained coordinates of the change triangle (S8041).

이후, 제어 장치는 거리 정보, 이동 관련 정보, 변경 삼각형의 좌표 또는 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다(S8042). Thereafter, the control device may determine whether a dangerous situation has occurred to the user based on at least one of distance information, movement related information, coordinates of the change triangle, or width of the change triangle (S8042).

이후, 제어 장치는 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 보행 보조기 속도를 제어할 수 있다(S8050). 즉 보행보조기가 감속될 수 있다.거리 정보는 사용자의 위치, 사용자와 제어 장치(또는 보행 보조기) 간의 거리 등이 포함될 수 있다. 이동 관련 정보는 보행 보조기의 이동에 관련된 정보로써, 센서부가 센싱한 가속도 정보, 각도 정보, 좌표 정보 또는 각속도 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 거리 정보 또는 이동 관련 정보는 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득될 수 있다.Thereafter, when it is determined that a dangerous situation occurs to the user, the control device may control the walking aid speed (S8050). That is, the walking aid may be decelerated. The distance information may include the location of the user, the distance between the user and the control device (or walking aid). The movement related information is information related to the movement of the walking aid, and may include at least one of acceleration information, angle information, coordinate information, or angular velocity information sensed by the sensor unit. The distance information or the movement related information may be obtained by sensing the sensor unit at predetermined time intervals.

경우에 따라, 상술한 단계의 수행 순서는 변경될 수 있다.In some cases, the order of performing the above-described steps may be changed.

변경 삼각형 넓이 정보를 사용하여 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계에 대한 자세한 사항은 도9를 참조하여 후술한다.Details of the step of controlling the speed of the walking aid using the change triangle area information will be described later with reference to FIG. 9.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기 속도 제어 단계의 일례를 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating an example of a walking aid speed control step according to an embodiment of the present invention.

일 실시예로써, 획득된 변경 삼각형의 넓이에 기초하여 보행 보조기의 속도 제어 여부가 결정될 수 있다.In one embodiment, whether to control the speed of the walking aid may be determined based on the obtained width of the change triangle.

예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형(3000)의 넓이가 기설정된 임계값 이상인 경우, 기초 삼각형(2000)의 넓이와 변경 삼각형의 넓이의 차이가 기설정된 임계값 이상인 경우, 또는 기초 삼각형(2000)의 넓이와 변경 삼각형의 넓이의 비가 기설정된 임계값 이상인 경우, 등을 위험 상황으로 결정할 수 있다(S9010).For example, if the width of the change triangle 3000 is greater than or equal to a preset threshold, the control device determines that the difference between the width of the base triangle 2000 and the width of the change triangle is greater than or equal to the preset threshold, or the base triangle 2000. When the ratio of the width of the width to the width of the change triangle is greater than or equal to a predetermined threshold value, the back may be determined as a dangerous situation (S9010).

또한, 다른 실시예로써, 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표에 기초하여 보행 보조기의 속도 제어 여부가 결정될 수 있다. In another embodiment, whether to control the speed of the walking aid may be determined based on vertex coordinates of the change triangle.

변경 삼각형(3000)의 좌표는 고정점(2010), 거리점(2030), 이동점(3030)으로 구성된다. 다양한 위험 상황에 의해 거리점(2030) 및/또는 이동점(3030)이 원점(1000)을 기준으로 매우 멀어지거나 가까워질 수 있다. 즉, 사용자의 거동에 문제가 발생했거나 외부의 위험 상황이 발생되면, 변경 삼각형의 모양이나 형태에 심각한 왜곡이 발생될 수 있다. 따라서 이런 경우, 제어 장치는 사용자에게 위험이 발생한 것으로 결정할 수 있다.The coordinate of the change triangle 3000 is composed of a fixed point 2010, a distance point 2030, and a moving point 3030. The distance point 2030 and / or the moving point 3030 may be very far from or close to the origin 1000 by various dangerous situations. That is, when a problem occurs in the user's behavior or an external danger situation occurs, serious distortion may occur in the shape or shape of the change triangle. Thus, in this case, the control device can determine that a danger has occurred to the user.

구체적으로, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표 중 적어도 하나가 기설정된 좌표 영역을 벗어나는 경우, 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 하나의 각도가 임계값 이상인 경우, 또는, 변경 삼각형의 세 면 중 어느 한 면의 길이가 임계값 이상인 경우, 등을 위험 상황으로 결정할 수 있다. In detail, the control device may be configured such that at least one of the coordinates of the three vertices of the change triangle is outside the preset coordinate area, the angle of at least one of the vertices of the change triangle is greater than or equal to the threshold, or one of the three sides of the change triangle. If the length of the face is above the threshold, the back can be determined as a dangerous situation.

변경 삼각형의 넓이와 꼭짓점 좌표 외에 다른 비교 방법 또는 다른 팩터(factor)를 사용하여 위험 상황이 발생되었는지 여부가 결정될 수도 있다. 다른 실시예로써, 제어 장치는 센싱된 가속도, 각속도, 각도, 보행보조기와 사용자와의 거리 중 적어도 어느 하나가 임계값 이상인 경우 위험 상황으로 결정할 수 있다.In addition to the width and vertex coordinates of the change triangle, other comparison methods or other factors may be used to determine whether a hazard has occurred. In another embodiment, the control device may determine a dangerous situation when at least one of the sensed acceleration, the angular velocity, the angle, and the distance between the walking aid and the user is greater than or equal to the threshold value.

거리 정보를 이용하는 경우, 제어 장치는 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 사용자의 새로운 위치와 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.When using the distance information, the control device may determine that a dangerous situation has occurred to the user when the distance between the user's new location and the walking aid control device calculated by reflecting the movement related information is greater than the threshold value.

각도 정보를 이용하는 경우, 제어 장치는 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다. 수평 각도와 수직 각도는 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련된다.When using the angle information, the control device may determine that a dangerous situation has occurred to the user when at least one of the horizontal angle or the vertical angle is larger than the threshold value. The horizontal angle and the vertical angle are related to the phase difference in the horizontal plane and the phase difference in the vertical plane of both hands of the user holding the walking aid.

가속도를 이용하는 경우, 제어 장치는 정면(수직) 가속도 및 수직 가속도 중 적어도 어느 하나가 임계값 이상인 경우 위험 상황으로 결정할 수 있다. 수평 각속도는 수평 각도의 변화량에 해당하고 수직 각속도는 수직 각도의 변화량에 해당한다. 수평 각도와 수직 각도는 각각 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련된다.When using acceleration, the control device may determine a dangerous situation when at least one of the frontal (vertical) acceleration and the vertical acceleration is greater than or equal to the threshold value. The horizontal angular velocity corresponds to the change in the horizontal angle, and the vertical angular velocity corresponds to the change in the vertical angle. The horizontal angle and the vertical angle are related to the phase difference in the horizontal plane and the phase difference in the vertical plane of both hands of the user holding the walking aid, respectively.

각속도를 이용하는 경우, 제어 장치는 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.When using the angular velocity, the control device may determine that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal angular velocity or the vertical angular velocity is greater than a threshold value.

위험 상황으로 결정된 경우, 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계(S8050)가 수행될 수 있다.If it is determined that the dangerous situation, step S8050 of controlling the speed of the walking aid may be performed.

임계값은 사용자의 특성이나 보행 보조기의 사용 환경에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 임계값은 기존의 다른 보행 보조기 사용자의 데이터에서 획득된 것을 사용될 수 있고, 본인으로부터 얻어진 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.The threshold value may be set to an appropriate value according to the characteristics of the user or the use environment of the walking aid. The threshold may be used obtained from data of another existing walk assistant user and may be determined based on data obtained from the user.

위험 상황으로 결정되어 보행 보조기의 속도를 제어하는 경우, 제어 장치의 통신부를 통해 브레이크 장치에 제동 명령을 전송할 수 있다. 제동 명령을 수신한 브레이크 장치는 일정 시간 보행 보조기의 감속을 수행할 수 있다. 감속의 방식은 브레이크 장치의 종류에 따라 적절한 방식으로 결정될 수 있다.If it is determined that the dangerous situation to control the speed of the walking aid, the braking command may be transmitted to the brake device through the communication unit of the control device. The brake device receiving the braking command may perform deceleration of the walking aid for a predetermined time. The mode of deceleration may be determined in an appropriate manner depending on the type of brake device.

브레이크 장치에 의한 보행 보조기의 감속은 일정 시간 이상 유지될 수 있다. 브레이크 장치를 통한 속도 제어는 센서 측정 시간보다 길게 수행될 수 있다.The deceleration of the walking aid by the brake device may be maintained for a predetermined time or more. Speed control via the brake device can be performed longer than the sensor measurement time.

일정 시간 보행 보조기의 감속이 수행된 후 사용자가 안정된 상태로 진입하여 위험 상황이 종료될 수 있다. 보행 보조기의 감속 수행을 중단하고자 하는 경우, 제어 장치는 통신부를 통해 브레이크 장치에 속도 제어 중단 신호를 송신할 수 있다. 감속 제어 중단 신호를 수신한 브레이크 장치는 보행 보조기 감속을 중단할 수 있다.After the deceleration of the walking aid is performed for a predetermined time, the user may enter a stable state and the dangerous situation may be terminated. When it is desired to stop the deceleration of the walking aid, the control device may transmit a speed control stop signal to the brake device through the communication unit. The brake device having received the deceleration control stop signal may stop the walking aid deceleration.

위험 상황 종료 여부는 변경 삼각형(3000)의 넓이를 실시간으로 산출하여 결정될 수 있다. 변경 삼각형(3000)의 넓이와 기초 삼각형(2000)의 넓이의 차이가 기설정된 임계값 미만으로 일정 시간 이상 유지되는 경우 사용자가 안정 상태로 회복한 것으로 결정될 수 있다. 이 외 산출된 변경 삼각형의 넓이를 이용한 다른 비교 방법을 사용하여 결정될 수 있다.The end of the dangerous situation may be determined by calculating the width of the change triangle 3000 in real time. When the difference between the width of the change triangle 3000 and the width of the base triangle 2000 is maintained below the preset threshold for a predetermined time or more, it may be determined that the user has recovered to a stable state. In addition, it can be determined using another comparison method using the calculated area of the change triangle.

거리, 가속도 또는 각속도가 감지되었으나, 변경 삼각형(3000)의 넓이의 연산 결과가 임계값 미만으로 산출될 수 있다. 이 경우 보행 보조기 속도 제어 단계가 수행되지 않을 수 있다.Although the distance, acceleration, or angular velocity is detected, the calculation result of the area of the change triangle 3000 may be calculated to be less than the threshold value. In this case, the walking aid speed control step may not be performed.

또한, 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표가 기설정된 좌표 영역을 벗어나지 않는 경우, 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 각도가 기설정된 임계값 이하인 경우, 또는, 변경 삼각형의 세 면 중 세 면의 길이가 기설정된 임계값 이하일 수 있다. 이 경우, 보행 보조기 속도 제어 단계(S8050)가 수행되지 않을 수 있다. Further, when the coordinates of the three vertices of the change triangle do not deviate from the preset coordinate area, the angle of the three vertices of the change triangle is less than or equal to the preset threshold, or the length of three of the three sides of the change triangle is the preset threshold. It may be less than or equal to a value. In this case, the walking aid speed control step S8050 may not be performed.

위험 상황인지 여부의 판단에 사용되는 꼭지점 좌표의 수, 꼭지점 각도의 수, 변경 삼각형 면의 수는 변경될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 면 중 두 면의 길이가 임계값 이하이면 위험 상황이 아닌 것으로 결정할 수도 있다. The number of vertex coordinates, the number of vertex angles, and the number of change triangle faces used to determine whether the situation is dangerous may be changed. For example, the control device may determine that it is not a dangerous situation if the length of two of the three sides of the change triangle is less than or equal to the threshold.

임계값은 상황에 따라 변경될 수 있으며, 두 개 이상의 임계값이 동시에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 꼭지점의 각도 또는 세 면의 길이가 모두 일정 범위 이내(두 개의 임계값 사이)인 경우에만 위험 상황이 아닌 것으로 결정할 수도 있다.The threshold may be changed depending on the situation, and two or more thresholds may be used at the same time. For example, the control device may determine that it is not a dangerous situation only if the angles of the three vertices of the change triangle or the length of the three sides are all within a range (between two thresholds).

그 후, 제어 장치는 초기 단계로 돌아가는 것으로 설정될 수 있다. 다시 사용자의 위치를 센싱하여 기초 삼각형(2000)의 넓이가 계산될 수 있다. 제어 장치의 센서부가 일정한 시간 간격으로 주기적으로 사용자 위치, 가속도 또는 각속도를 센싱할 수 있다. 따라서 보행하는 동안의 사용자의 보행 안정성 향상을 도모할 수 있다.The control device can then be set to return to the initial stage. The area of the base triangle 2000 may be calculated by sensing the position of the user. The sensor unit of the control device may sense the user position, acceleration or angular velocity periodically at regular time intervals. Therefore, it is possible to improve the walking stability of the user while walking.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 제어 장치의 블록도 및 보행 보조기의 제어 장치와 브레이크 장치의 연결관계를 나타낸다.FIG. 10 is a block diagram illustrating a control device of a walking aid and a connection relationship between a control device of a walking aid and a brake device according to an embodiment of the present invention.

보행 보조기 속도 제어 장치(10000)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 적용되도록 구현될 수 있다.A detailed configuration of the walking aid speed control apparatus 10000 may be implemented to apply the details described in the above-described various embodiments of the present disclosure.

보행 보조기 속도 제어 장치(10000)는 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)를 포함할 수 있다. 보행 보조기 제품에 따라 보행 보조기에 별도의 브레이크 장치가 내장되어 있는 경우, 보행 보조기 속도 제어 장치(10000)는 제어 장치(10010)만을 포함할 수 있다.The walking aid speed control device 10000 may include a control device 10010 and a brake device 10020. When a separate brake device is built in the walking aid according to the walking aid product, the walking aid speed control device 10000 may include only the control device 10010.

제어 장치(10010)는 센서부(10011), 프로세서(10012), 메모리(10013), 통신부(10014)를 포함할 수 있다. The control device 10010 may include a sensor unit 10011, a processor 10012, a memory 10013, and a communication unit 10014.

센서부(10011)는 사용자와 제어 장치(10010) 사이의 거리, 각속도 또는 가속도를 센싱할 수 있다. 센서부(10011)는 거리-초음파 센서 및 가속도-자이로 센서를 포함할 수 있다. The sensor unit 10011 may sense a distance, an angular velocity, or an acceleration between the user and the control device 10010. The sensor unit 10011 may include a distance-ultrasound sensor and an acceleration-gyro sensor.

센서부(10011)의 센싱은 일정 시간 간격으로 수행될 수 있다. 센싱의 주기는 사용자의 특성, 보행 보조기 사용 환경, 또는 제어 장치(10010)의 전력 사정 등에 의해 변경될 수 있다.Sensing of the sensor unit 10011 may be performed at predetermined time intervals. The cycle of sensing may be changed by characteristics of a user, a walking aid using environment, or a power condition of the control device 10010.

메모리(10013)는 프로세서(10012)를 구동하기 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(10013)는 프로세서(10012)의 내부에 포함되거나 프로세서(10012)의 외부에 설치되어 프로세서(10012)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다. The memory 10013 may store various data for driving the processor 10012. The memory 10013 may be included in the processor 10012 or installed outside the processor 10012 to be connected to the processor 10012 by known means.

통신부(10014)는 브레이크 장치(10020)와 통신을 수행할 수 있다. 위험 상황 발생 시, 제어 장치는 제동 명령을 브레이크 장치(10020)로 전송할 수 있다. 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다. 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)가 무선으로 통신하는 경우, RF 통신 또는 적외선 통신 등을 사용할 수 있다. The communicator 10014 may communicate with the brake device 10020. When a dangerous situation occurs, the control device may transmit a braking command to the brake device 10020. The control device 10010 and the brake device 10020 may perform communication by wire or wirelessly. When the control device 10010 and the brake device 10020 communicate wirelessly, RF communication or infrared communication may be used.

프로세서(10012)는 센서부(10011), 메모리부(10013), 통신부(10014)를 제어할 수 있다. 프로세서(10012)는 제어 장치(10010)가 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor 10012 may control the sensor unit 10011, the memory unit 10013, and the communication unit 10014. The processor 10012 may be configured such that the control device 10010 performs an operation according to various embodiments of the present disclosure described above.

브레이크 장치(10020)는 바퀴를 물리적으로 잡아주는 형태 또는 솔레노이드 형태 등을 포함할 수 있다. 보행 보조기가 바퀴를 구비하고 있지 않은 경우, 브레이크 장치(10020)가 바퀴를 포함할 수 있다. 따라서 바퀴가 없는 형태의 보행 보조기에도 본 발명이 사용될 수 있다.The brake device 10020 may include a shape that physically grips the wheel or a solenoid shape. When the walking aid is not provided with the wheel, the brake device 10020 may include the wheel. Therefore, the present invention can also be used for walking aids of the wheelless form.

제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 전기적으로 브레이크 장치(10020)를 제어하는 릴레이 형식으로 연결될 수 있다. 보행 보조기 감속을 수행하는 경우, 릴레이 장치에 전기적 신호가 전달될 수 있다. 전달된 전기적 신호는 브레이크 장치(10020)에 순간적으로 동력을 공급하도록 제어할 수 있다. 공급된 동력에 의해 보행 보조기의 속도 제어가 수행될 수 있다.The control device 10010 and the brake device 10020 may be connected in a relay form to electrically control the brake device 10020. When performing the walking aid deceleration, an electrical signal may be transmitted to the relay device. The transmitted electrical signal may be controlled to momentarily power the brake device 10020. The speed control of the walking aid can be performed by the supplied power.

제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 특정 보행 보조기 제품에 임베드 되어 사용될 수 있다. 또한, 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 보행 보조기와 분리되는 탈부착 방식의 모듈 형태에 해당할 수 있다.The control device 10010 and the brake device 10020 may be embedded and used in a particular walk aid product. In addition, the control device 10010 and the brake device 10020 may correspond to a detachable module type separated from the walking aid.

제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)가 탈부착 방식의 모듈 형태인 경우, 보행 보조기 제품의 종류나 형태에 상관없이 본 발명이 사용될 수 있다. 그 결과 다양한 형태의 보행 보조기를 사용하는 사용자가 본 발명을 사용할 수 있다. 발명의 범용성이 확보될 수 있다. 탈부착함으로써 제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)를 보행 보조기와 분리하여 보관할 수 있다. 별도의 충전 모듈을 구비하는 경우 보행 보조기로부터 분리하여 충전할 수 있다.When the control device 10010 or the brake device 10020 is in the form of a detachable module, the present invention may be used regardless of the type or shape of the walking aid product. As a result, a user using various types of walking aids can use the present invention. Versatility of the invention can be secured. By attaching and detaching, the control apparatus 10010 or the brake apparatus 10020 can be stored separately from a walking aid. In the case of having a separate charging module can be charged separately from the walking aid.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 탈부착 방식의 모듈 형태인 제어 장치와 브레이크 장치의 부착지점 및 양 장치의 연결관계를 나타낸다.FIG. 11 is a view illustrating an attachment point of a control device and a brake device and a connection relationship between both devices according to an embodiment of the present invention.

10010은 탈부착 가능한 제어 장치(10010)의 부착 지점을 나타낸다. 탈부착 방식의 제어 장치(10010)는 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다(11010).10010 represents an attachment point of the detachable control device 10010. The detachable control device 10010 may be attached to the top front frame of the walking aid 11010.

11020은 탈부착 방식의 브레이크 장치(10020)의 부착 지점을 나타낸다. 탈부착 방식의 브레이크 장치(10020)는 프레임의 말단 또는 바퀴에 부착될 수 있다(11020).11020 denotes an attachment point of the detachable brake device 10020. The detachable brake device 10020 may be attached to the end or the wheel of the frame (11020).

보행 보조기의 제품의 형태에 따라 제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)의 부착 위치(11020)는 변경될 수 있다.The attachment position 11020 of the control device 10010 or the brake device 10020 may be changed according to the shape of the product of the walking aid.

상술한 바와 같이 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다.As described above, the control device 10010 and the brake device 10020 may perform communication by wire or wirelessly.

1000: 원점(0,0,0)
1010: x축
1020: y축
1030: z축
2000: 기초 삼각형
2010: 고정점 (0, W, 0)
2020: 이동 원점 (0,-W, 0)
2030: 거리점 (S+1/2*at^2,0,0)
3000: 변경 삼각형
3010: 수평 이동
3011: 수평 각도(θ)
3020: 정면 이동
3021: 정면 각도(θ')
3030: 이동점(-W×tan θ,-W,-W×tan θ')1000: origin (0,0,0)
1010: x-axis
1020: y axis
1030: z axis
2000: foundation triangle
2010: fixed point (0, W, 0)
2020: Move origin (0, -W, 0)
2030: Distance point (S + 1/2 * at ^ 2,0,0)
3000: change triangle
3010: horizontal movement
3011: horizontal angle (θ)
3020: front movement
3021: Front angle (θ ')
3030: Moving point (-W × tan θ, -W, -W × tan θ ')

Claims

In the dangerous situation determination and control method of the walker,
Obtaining distance information between a user and the walking aid control device using a sensor unit of the walking aid control device attached to the walking aid;
Calculating an area of an elementary triangle for use in determining whether a dangerous situation has occurred to the user using the obtained distance information;
Acquiring movement related information which is information related to movement of the walking aid using the sensor unit;
Acquiring vertex coordinates of a change triangle by using the obtained movement related information in the base triangle;
Calculating an area of the change triangle using at least one of the area of the base triangle, the movement related information, or the vertex coordinates of the change triangle obtained;
Determining whether a dangerous situation has occurred in the user based on at least one of the distance information, the movement related information, the vertex coordinates of the change triangle, or the width of the change triangle; And
Controlling the speed of the walking aid when it is determined that a dangerous situation has occurred to the user;
The movement related information includes at least one of acceleration information, angular velocity information, and angle information.
Both end points of the upper front frame of the walking aid correspond to a fixed point and a moving origin, respectively, and a position calculated by reflecting the movement-related information on the moving origin corresponds to a moving point.
In calculating an area of the change triangle,
When the acceleration information is sensed by the sensor unit, the width of the change triangle is changed to the location of the new user, the moving origin and the fixed point calculated by reflecting the sensed acceleration information on the location of the user. Computed using the triangle vertices,
When the angular velocity information is sensed by the sensor unit, an area of the change triangle is configured to change the position of the moving point, the fixed point, and the user calculated by reflecting the sensed angular velocity information in the moving origin. Computed using the triangle vertices,
When the acceleration information and the angular velocity information are sensed by the sensor unit, the area of the change triangle is the moving point calculated by reflecting the sensed angular velocity information at the moving origin, and the sensing point at the position of the user. And a new user's position and the fixed point calculated by reflecting the calculated acceleration information as the vertices of the change triangle.

The method of claim 1,
In calculating the area of the base triangle,
The area of the basic triangle is calculated using the position of the user indicated by the distance information and both end points of the upper front frame of the walking aid as a vertex of the basic triangle, the risk situation determination and control method of the walking aid.

The method of claim 1,
In determining whether the dangerous situation has occurred;
And determining that a dangerous situation has occurred to the user when the distance between the new location of the user and the walking aid control device calculated by reflecting movement related information is greater than a threshold value.

The method of claim 1,
The angle information includes at least one of a horizontal angle or a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle are related to a phase difference in a horizontal plane and a phase difference in a vertical plane of both hands of the user holding the walking aid,
In determining whether the dangerous situation occurs,
And determining that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal angle or the vertical angle is greater than a threshold value.

delete

The method of claim 1,
The acceleration information may include at least one of a horizontal acceleration corresponding to a horizontal speed change amount of the walking aid or a vertical acceleration corresponding to a speed change amount in the vertical direction of the walking aid,
In determining whether the dangerous situation occurs,
And determining that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal acceleration or the vertical acceleration is greater than a threshold value.

The method of claim 1,
The angular velocity information may include at least one of a horizontal angular velocity corresponding to an amount of change in a horizontal angle or a vertical angular velocity corresponding to an amount of change in a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle are both hands of the user holding the walking aid. Is related to the phase difference in the horizontal plane and the phase difference in the vertical plane of
In determining whether the dangerous situation occurs,
And determining that a dangerous situation has occurred to the user when at least one of the horizontal angular velocity or the vertical angular velocity is greater than a threshold value.

The method of claim 1
In determining whether the dangerous situation occurs,
A risk situation for the user when at least one of the width of the change triangle, the difference between the width of the base triangle and the width of the change triangle, or the ratio of the width of the base triangle to the width of the change triangle is greater than or equal to a predetermined threshold value. How to determine and control the walking aid hazard situation, to determine that this has occurred.

The method of claim 1,
In determining whether the dangerous situation occurs,
When the coordinates of at least one of the vertex coordinates of the change triangle are out of a predetermined coordinate region, when the angle of at least one of the vertices of the change triangle is greater than or equal to a threshold value, or at least any of three sides of the change triangle And if the length of one side is greater than or equal to a threshold, determining that a dangerous situation has occurred to the user.

A sensor unit for sensing at least one of distance, speed, angle, angular velocity, or acceleration;
A memory for storing data;
Communication unit for performing communication with the brake device; And
In the walking aid control apparatus comprising a; processor for controlling the sensor unit, the memory and the communication unit,
The processor,
Obtaining distance information between the user sensed through the sensor unit and the walking aid control device;
Calculating the area of the base triangle for use in determining whether a dangerous situation of the user has occurred using the obtained distance information,
Obtaining movement related information which is information related to the movement of the walking aid sensed by the sensor unit,
Obtaining vertex coordinates of a change triangle by using the obtained movement related information on the basic triangle,
Calculate an area of the change triangle using at least one of the area of the base triangle, the movement-related information, or the vertex coordinates of the obtained change triangle,
Determine whether a dangerous situation has occurred to the user based on at least one of the distance information, the movement related information, the vertex coordinates of the change triangle, or the width of the change triangle, and
When it is determined that a dangerous situation has occurred to the user, the speed of the walking aid is controlled.
The movement related information includes at least one of acceleration information, angular velocity information, and angle information.
Both end points of the upper front frame of the walking aid correspond to a fixed point and a moving origin, respectively, and a position calculated by reflecting the movement-related information on the moving origin corresponds to a moving point.
When the acceleration information is sensed by the sensor unit, the processor verifies the position of the new user, the moving origin, and the fixed point that are calculated by reflecting the sensed acceleration information on the location of the user. To calculate the width of the change triangle,
When the angular velocity information is sensed by the sensor unit, the processor verifies the position of the moving triangle, the fixed point, and the user that are calculated by reflecting the sensed angular velocity information on the moving origin. To calculate the width of the change triangle,
When the acceleration information and the angular velocity information are sensed by the sensor unit, the processor calculates the moving point calculated by reflecting the sensed angular velocity information at the moving origin and the acceleration sensed at the position of the user. Calculating the width of the change triangle by using the position of the new user and the fixed point calculated by reflecting the information as a vertex of the change triangle,
The processor may be configured when the width of the change triangle, the difference between the width of the base triangle and the width of the change triangle, or the ratio of the width of the base triangle to the width of the change triangle is greater than or equal to a preset threshold. A walking aid control device for determining that a dangerous situation has occurred to a user.

The method of claim 10,
The sensor unit, a walk aid control device including a distance-ultrasonic sensor and an acceleration-gyro sensor.

The method of claim 10,
The width of the basic triangle is calculated by using the position of the user indicated by the distance information and both end points of the upper front frame of the walking aid as a vertex of the basic triangle, gait control device.

The method of claim 10,
And the processor determines that a dangerous situation has occurred to the user when the distance between the new location of the user and the walking aid control device calculated by reflecting movement related information in the distance information is greater than a threshold value.

The method of claim 10,
The distance information or the movement-related information is periodically acquired by sensing the sensor unit at a predetermined time interval, walking aid control device.

The method of claim 10,
The angle information includes at least one of a horizontal angle or a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle are related to a phase difference in a horizontal plane and a phase difference in a vertical plane of both hands of the user holding the walking aid,
And the processor determines that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal angle or the vertical angle is greater than a threshold.

delete

The method of claim 10,
The acceleration information may include at least one of a horizontal acceleration corresponding to a horizontal speed change amount of the walking aid or a vertical acceleration corresponding to a speed change amount in the vertical direction of the walking aid,
The processor determines that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal acceleration or the vertical acceleration is greater than a threshold value.
The angular velocity information may include at least one of a horizontal angular velocity corresponding to an amount of change in a horizontal angle or a vertical angular velocity corresponding to an amount of change in a vertical angle, wherein the horizontal angle and the vertical angle are both hands of the user holding the walking aid. Is related to the phase difference in the horizontal plane and the phase difference in the vertical plane of
The processor determines that a dangerous situation has occurred to the user if at least one of the horizontal angular velocity or the vertical angular velocity is greater than a threshold.
Walking aid control device.

The method of claim 10,
The processor may be configured that the coordinates of at least one vertex of the vertex coordinates of the change triangle are outside a predetermined coordinate region, the angle of at least one of the vertices of the change triangle is greater than or equal to a threshold value, or If the length of at least one of the faces is greater than or equal to the threshold, determining that a dangerous situation has occurred to the user,
Walking aid control device.

The method of claim 10,
And the speed of the walking aid is controlled by the processor transmitting a braking command to the brake device through the communication unit.

The method of claim 10,
The walk assistance control device or the brake device is a walk assist control device, which is in the form of a detachable module that can be separated from the walk aid.