KR102077979B1 - 기능성 침대 - Google Patents

Abstract

기능성 침대가 개시된다. 기능성 침대는, 탄성력이 있는 쿠션을 제공하며, 복수의 스프링들과 복수의 열선 모듈들을 포함하는 매트리스; 상기 매트리스를 지지하는 하부 지지부재; 상기 매트리스의 일 측면과 접하면서 쿠션을 제공하는 헤드 지지부재; 상기 헤드 지지부재의 상부에 위치한 레일 부재; 상기 레일 부재를 따라 상기 헤드 지지부재의 상부를 직선으로 이동하면서 모바일 단말을 지지하는 거치 부재; 상기 복수의 스프링들의 탄성력을 제어하는 탄성 제어부; 상기 복수의 열선 모듈들의 발열을 제어하는 열선 제어부; 및 상기 탄성 제어부에 탄성 제어 명령을 전송하고, 상기 열선 제어부에 온도 제어 명령을 전송하는 MCU(micro circuit unit)을 포함한다.

Description

기능성 침대{FUNCTIONAL BED}

본 발명은 기능성 침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 단말과 IoT(Internet of Things) 센서와 연동하여 자세 제어와 온도 제어를 수행하는 기능성 침대에 관한 것이다.

사람은 매일 일정시간 수면을 취하는 것이 필수적이다. 따라서, 침대는, 사람들의 피로를 풀어주고 가장 편안한 장소를 제공하는 중요한 기능을 수행한다.

종래의 침대는 받침대의 상부에 매트리스를 설치하여 편하게 누울 자리를 제공하는 것에 초점을 맞추어 개발되었으나, 최근에는 휴식이나 피로회복 뿐만 아니라 TV를 시청하거나 독서를 할 수 있는 가장 편안한 공간을 제공하는 용도로도 소비자 요구가 확대되고 있다.

이러한 소비자 요구사항에 부응하기 위하여 최근에는 편안하게 침대에 앉아 책을 보거나 TV를 시청하는 것이 가능하도록 등받이가 접혀 올라가는 전동 침대가 개발되고 있으며, 평소에는 쇼파로 기능하다가 쇼파를 펼치면 침대로 기능하는 다기능 침대 형태도 개발되고 있다.

한편, 이러한 침대들은 다기능을 제공하는 점에서 공통되지만 사람의 수면 자세를 정밀하게 파악하여 가장 편안한 자세를 제공하는 것은 불가능하며, 사람의 수면 위치에 따른 온도 제어가 어려운 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사람의 수면 자세를 보정하여 최적의 수면 자세를 제공함과 동시에 위치 기반의 온도 제어가 가능한 기능성 침대를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 기능성 침대를 제공한다.

상기 기능성 침대는, 탄성력이 있는 쿠션을 제공하며, 복수의 스프링들과 복수의 열선 모듈들을 포함하는 매트리스; 상기 매트리스를 지지하는 하부 지지부재; 상기 매트리스의 일 측면과 접하면서 쿠션을 제공하는 헤드 지지부재; 상기 헤드 지지부재의 상부에 위치한 레일 부재; 상기 레일 부재를 따라 상기 헤드 지지부재의 상부를 직선으로 이동하면서 모바일 단말을 지지하는 거치 부재; 상기 복수의 스프링들의 탄성력을 제어하는 탄성 제어부; 상기 복수의 열선 모듈들의 발열을 제어하는 열선 제어부; 및 상기 탄성 제어부에 탄성 제어 명령을 전송하고, 상기 열선 제어부에 온도 제어 명령을 전송하는 MCU(micro circuit unit)을 포함한다.

상기 거치 부재는, 상기 모바일 단말과 유선으로 연결 가능한 접속모듈을 포함하며, 상기 접속모듈을 통해 상기 모바일 단말이 연결되면 상기 모바일 단말에서 미리 설정된 애플리케이션이 트리거될 수 있다.

상기 MCU는, 상기 메모리에 포함된 명령어들(instructions)에 의해 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시될 수 있다.

상기 적어도 하나의 단계는, 상기 메모리에서 영상 데이터 및 탄성 데이터를 획득하는 단계; 상기 영상 데이터와 상기 탄성 데이터를 조합하여 사용자의 현재 자세를 결정하는 단계; 상기 현재 자세를 미리 설정된 기본 자세별 위치 좌표와 비교하여 보정 좌표를 결정하는 단계; 및 상기 보정 좌표에 상응하는 상기 탄성 제어 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 단계는, 상기 영상 데이터 및 상기 탄성 데이터를 획득하는 단계 이후에, 상기 영상 데이터에서 상기 사용자의 신체 부위 영역을 추출하는 단계; 추출된 상기 신체 부위 영역에서 온도 제어가 수행될 신체 부위 영역을 선정하는 단계; 선정된 신체 부위 영역을 미리 설정된 매핑 데이터와 비교하여 온도 제어 좌표를 결정하는 단계; 및 결정된 온도 제어 좌표에 상응하는 온도 제어 명령을 상기 열선 제어부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 온도 제어 좌표를 결정하는 단계는, 상기 탄성 데이터를 참조하여 상기 온도 제어 좌표를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 기능성 침대를 이용할 경우에는 사용자의 자세를 영상 데이터와 탄성 데이터로 정확하게 분석하여 자세 보정 및 온도 제어를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 침대에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 매트리스를 측면에서 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 제2 레이어에 포함된 강성 스프링들에 대한 감지와 제어를 수행하는 블록을 나타낸 것이다.
도 4는 도 2의 제1 레이어를 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 침대의 기능 블록들 사이의 관계를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5에 따른 MCU의 동작을 나타낸 제1 흐름도이다.
도 7은 도 5에 따른 MCU의 동작을 나타낸 제2 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 침대에 대한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 기능성 침대(FB)는, 탄성력이 있는 쿠션을 제공하는 매트리스(100), 매트리스(100)를 지지하는 하부 지지부재(110), 매트리스(100)의 일 측면과 접하면서 쿠션을 제공하는 헤드 지지부재(120), 상기 헤드 지지부재(120)의 상부에 위치한 레일 부재(130), 레일 부재(130)를 따라 헤드 지지부재(120)의 상부를 직선으로 이동하면서 모바일 단말(150)을 지지하는 거치 부재(140)를 포함할 수 있다.

매트리스(100)는, 탄성력을 갖는 복수의 스프링들 및 상기 복수의 스프링들과 인접하게 배치된 복수의 열선 모듈들(후술하는 도 4 참조)을 포함할 수 있다.

레일 부재(130)는, 거치 부재(140)가 레일 부재(130)에 끼워질 수 있는 레일형 홈을 제공함으로써, 거치 부재(140)가 레일 부재(130)를 따라 직선 운동이 가능하게 할 수 있다.

헤드 지지부재(120)의 일 측면에는 제어 패널(160)을 더 포함할 수 있다. 제어 패널(160)은 사용자의 입력을 수신하는 입력 모듈 및 기능성 침대의 상태를 사용자에게 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.

한편, 거치 부재(140)는 모바일 단말(150)과 유선으로 연결 가능한 접속모듈을 포함할 수 있으며, 예를 들어 접속모듈은 USB(Type A, B, C 등) 일 수 있다. 또한, 거치 부재(140)의 접속모듈을 통해 모바일 단말(150)이 연결되면, 모바일 단말(150)은 미리 설정된 애플리케이션이 트리거(trigger)될 수 있다. 여기서 트리거링된 애플리케이션이 동작함에 따라 모바일 단말(150)은, 기능성 침대(FB)의 상부 방향(DR1)의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상 데이터를 기능성 침대(FB)에 전송할 수 있다.

이하에서, 기능성 침대의 매트리스(100) 내부를 상부 방향(DR1)과 측면 방향(DR2)에서 각각 바라본 모습을 중심으로 세부적인 기능들을 설명한다.

도 2는 도 1의 매트리스를 측면에서 도시한 측면도이다.

도 2를 참조하면, 매트리스(100)의 측면 방향(DR2)에서 바라본 매트리스(100)의 내부를 확인할 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 매트리스(100)는 복수의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...)을 포함하는 제1 레이어(L1), 연성 부재(PLT)를 통해 제1 레이어(L1)와 분리되어 제1 레이어(L1)의 하부에 배치되고, 복수의 강성 스프링들(SPR2, ...)을 포함하는 제2 레이어(L2)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 레이어(L1)에 포함된 복수의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...) 각각은, 중앙부가 양 측면부보다 상대적으로 강한 탄성력을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 연성 스플링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...) 각각은 중앙부에서 사람의 신체 체중을 대부분 지지하고 연성 스프링의 양 측면부에서는 보조적으로 사람의 신체 체중을 지지하도록 구성될 수 있다.

또한, 복수의 연성 스플링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...) 각각은, 중앙부가 양 측면부보다 상대적으로 곡률 반경이 큰 타원형으로 구성되고, 양 측면부는 중앙보다 상대적으로 곡률 반경이 작은 원형으로 구성될 수 있다.

또한, 복수의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...) 각각의 양 측면부에는, 탄성력에 따른 수축 또는 이완 과정에서 발생하는 소음을 방지하는 완충성 부재가 결합될 수 있다.

한편, 제2 레이어(L2)는, 복수의 강성 스프링들(SPR2, ...)을 수축 또는 이완시키는 유압식 모듈(OM)들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 유압식 모듈(OM)은, 강성 스프링 전체를 수축 또는 이완시킬 수 있도록 강성 스플링의 일 측면과 동일하거나 더 큰 면적을 갖는 접촉 패드(PD), 유압에 의해 접촉 패드(PD)를 밀어내는 막대형 피스톤 로드(piston rod, RD), 및 피스톤 로드(RD)의 일부를 일 측면에서 수용하고, 2개의 유압개구(ETA, ETB)의 유압 분배를 이용하여, 피스톤 로드(RD)를 일 측면으로 밀어내는 유압 실린더(CLD)를 포함할 수 있다.

접촉 패드(PD)는 강성 스플링의 일 측면부와 상응하는 원형 또는 타원형일 수 있다.

또한, 유압 실린더(LCD)에는 피스톤 로드(RD)와 접촉하면서 유압 실린더(CLD)를 직선 운동하면서 유압 실린더(LCD)의 공간을 2개로 분할하는 피스톤(PST), 상기 피스톤(PST)을 사이에 두고 유압 실린더(LCD)의 일 측면에 배치된 2개의 유압 개구(ETA, ETB)를 포함할 수 있다. 유압 개구들(ETA, ETB) 중 제1 유압 개구(ETA)에 유압이 주입되면, 피스톤(PST)이 제2 유압 개구(ETB)로 이동하면서 피스톤 로드(RD)를 이완시키고, 제2 유압 개구(ETB)에 유압이 주입되면, 피스톤(PST)이 제1 유압 개구(ETA)로 이동하면서 피스톤 로드(RD)를 이완시킬 수 있다.

한편, 제2 레이어(L2)에 포함된 복수의 강성 스프링들(SPR2, ...)은, 제1 레이어(L1)에 포함된 복수의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...)보다 상대적으로 강한(예를 들면 2배 이상) 탄성력을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 레이어(L2)에 포함된 강성 스프링들(SPR2, ...)은 유압식 모듈(OM)에 의해 수축 또는 이완되면서 연성 부재(PLT)를 통해 간접적으로 접촉하고 있는 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...)을 밀어내거나 이완시킬 수 있다. 또한, 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, SPR1-5, ...)이 사람의 신체 하중에 의해 수축될 경우, 그러한 수축 하중이 연성 부재(PLT)를 통해 강성 스프링들로 전달되므로, 강성 스프링들(SPR2, ...)의 수축 정도를 감지할 경우 사람의 신체 하중 분포 및 강도를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 복수의 강성 스프링들(SPR2, ...) 각각에 하나의 유압식 모듈(OM)이 결합된 구조이므로, 강성 스프링들(SPR2, ...)의 수축이나 이완을 개별적으로 제어할 수 있다.

또한, 제2 레이어(L2)는, 강성 스프링들을 측면에서 감싸는 원통형 부재(PP)를 더 포함할 수 있다. 원통형 부재(PP)는 강성 스프링들이 수직 방향으로 운동하도록 가이드할 수 있다. 또한, 원통형 부재(PP)는 유압식 모듈(OM)에 포함된 유압 실린더(CLD)의 측면부 형상과 일치하도록 구성됨으로써, 유압식 모듈(OM)과 원통형 부재(PP)가 하나의 외형을 형성하도록 구성될 수 있다.

또한, 원통형 부재(PP)의 외부 일 측면에는 탄성 센싱 모듈(SS)이 결합될 수 있다. 탄성 센싱 모듈(SS)은 원통형 부재(PP) 내부에 있는 강성 스프링들의 탄성 변화(더욱 상세하게는 수직 이동 거리)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 탄성 센싱 모듈(SS)은, 위치 감지 센서, 마그네틱 센서, 초음파 센서 등이 사용될 수 있다.

또한, 원통형 부재(PP)는 투명 플라스틱이나 강화 유리 등과 같이 투명한 재질로 구성될 수 있다. 이처럼, 원통형 부재(PP)가 투명한 재질로 구성됨으로써 탄성 센싱 모듈(SS)이 원통형 부재(PP)의 외부 일 측면에 결합되더라도, 원통형 부재(PP) 내부의 강성 스프링들의 탄성 변화를 용이하게 감지할 수 있다.

강성 스프링들 각각은 연성 부재(PLT)를 통해 연성 스프링들 중 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 강성 스프링(SPR2)은, 네개의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-6, SPR1-7)과 동시에 중첩되도록 배치될 수 있다. 사람의 신체 하중은 하나의 연성 스프링의 수축으로 나타나지 않고, 여러 연성 스프링의 동시 수축으로 나타난다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 네 개의 연성 스프링들이 사람의 신체 하중에 의해 수축되는 것을 하나의 강성 스프링의 수축을 통해 감지할 수 있다.

도 3은 도 2의 제2 레이어에 포함된 강성 스프링들에 대한 감지와 제어를 수행하는 블록을 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 탄성 감지부(115)는 도 2에 따른 복수의 강성 스프링들의 탄성력을 감지하는 복수의 탄성 센싱 모듈(SS)과 유선 또는 무선으로 연결됨으로써, 복수의 탄성 센싱 모듈(SS)로부터 전달된 데이터를 변환할 수 있다.

예를 들어, 복수의 탄성 센싱 모듈(SS) 각각이 강성 스프링의 탄성력 감지에 따른 현재 강성 스프링의 길이를 탄성 감지부(115)로 전송하면, 탄성 감지부(115)는 현재 강성 스프링의 길이와 미리 설정된 강성 스프링의 초기 길이를 서로 비교하여 강성 스프링의 수축이나 이완된 길이로 변환할 수 있다.

또한, 탄성 제어부(145)는 외부의 탄성 제어 명령에 따라 각각의 강성 스프링의 수축과 이완을 제어하는 유압식 모듈(OM)에 포함된 2개의 유압 개구들(ETA, ETB)로 유입되는 유압을 물리적으로 조절할 수 있다. 구체적으로, 탄성 제어부(145)는, 탄성 제어 명령에 포함된 위치 좌표에 상응하는 위치에 배치된 강성 스프링의 수축 또는 이완을 제어하도록 유압식 모듈(OM)의 유압을 물리적으로 조정할 수 있다.

도 4는 도 2의 제1 레이어를 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1 레이어(L1)에 포함된 복수의 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, ...)은 정방형 격자 형태로 매트리스(100) 내부에 배치될 수 있다.

또한, 제1 제이어(L1)에는 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)을 더 포함할 수 있다. 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)은 열선 모듈의 파손을 방지할 수 있도록 연성 스프링들(SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4, ...)과 중첩되지 않게 정방형 격자 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...) 각각은 정방형으로 배치된 네 개의 연성 스프링들의 중앙에서 상기 네 개의 연성 스프링들과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.

한편, 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)은 서로의 물리적 배선이 분리되어 독립한 배선으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...) 각각은 서로 물리적으로 배선이 연결되지 않을 수 있다. 이처럼, 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)이 독립적으로 구성될 경우 네 개의 연성 스프링들 사이의 온도를 독립적으로 제어하는 것이 가능한 장점이 있다. 이때, 도 2에 도시한 강성 스프링의 배치 구조를 참조할 때, 네개의 연성 스프링들 사이에 배치된 하나의 열선 모듈은, 하나의 강성 스프링과 수직 방향으로 서로 중첩하게 배치될 수 있다. 따라서, 하나의 강성 스프링의 수축이나 이완을 감지한 위치 좌표가 하나의 열선 모듈의 위치 좌표와 그대로 대응될 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 4에서 도시한 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)을 독립적으로 제어하기 위한 수단으로 다음과 같이 결선할 수 있다. 예를 들어, 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...) 중 동일한 행에 위치한 열선 모듈들은 서로 동일한 고전압 입력단(IPTA1, IPTA2, ...)과 연결될 수 있고, 복수의 열선 모듈들 중 동일한 열에 위치한 열선 모듈들은 서로 동일한 저전압 입력단(IPTB1, IPTB2, IPTB3, IPTB4, ...)과 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 4에서 첫번째 행과 두번째 열(즉, 위치좌표 (1, 2))에 위치한 제2 열선 모듈(HL2)은, 복수의 고전압 입력단들(IPTA1, IPTA2, ...) 중에서 첫번째 행과 연결된 제1 고전압 입력단(IPTA1)과 연결될 수 있고, 복수의 저전압 입력단들(IPTB1, IPTB2, IPTB3, IPTB4, ...) 중에서 두 번째 열과 연결된 제2 저전압 입력단(IPTB2)에 연결될 수 있다.

이처럼, 복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...)은 연성 스프링들과 마찬가지로 정방형 격자 형태로 배치되므로, 행과 열로 구분될 수 있고, 동일한 행에 위치한 열선 모듈들은 동일한 고전압 입력단과 연결하며, 동일한 열에 위치한 열선 모듈들은 동일한 저전압 입력단과 연결되는 방식으로 열선 제어부(155)에 의해 독립 제어될 수 있다.

고전압 입력단 선택부(156)는, 열선 제어부(155)로부터 수신한 행 좌표 데이터에 따라 행 좌표에 상응하는 고전압 입력단을 선택하고, 선택된 고전압 입력단으로 고전압 전원(VH)을 인가할 수 있다.

저전압 입력단 선택부(157)는, 열선 제어부(155)로부터 수신한 열 좌표 데이터에 따라 열 좌표에 상응하는 저전압 입력단을 선택하고, 선택된 저전압 입력단으로 저전압 전원(VL)을 인가할 수 있다. 이때, 저전압 전원(VL)은 접지(ground)를 포함할 수 있다.

열선 제어부(155)는, 외부의 온도 제어 명령에 포함된 위치 좌표를 참조하여, 고전압 입력단 선택부(156)로 행 좌표 데이터를 전송하고, 저전압 입력단 선택부(157)로 열 좌표 데이터를 전송할 수 있다.

복수의 열선 모듈들(HL1, HL2, HL3, ...) 각각은 고전압 입력단 선택부(156)로부터 고전압 전원(VH)이 연결되고 저전압 입력단 선택부(157)로부터 저전압 전원(VL)이 연결되면, 고전압 전원(VH)에서 저전압 전원(VL)으로 이동하는 전류 흐름에 의해 열을 발생시킬 수 있다.

이하에서 탄성 데이터의 위치 좌표는 특별한 제한이 없는 한 매트리스(100)의 상부에서 바라보았을 때, 강성 스프링이 위치한 위치 좌표로서 행과 열로 정의될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 침대의 기능 블록들 사이의 관계를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 기능성 침대는, 모바일 단말(150)로부터 영상 데이터를 유선 또는 무선으로 수신하는 통신부(105), 탄성 센싱 모듈(SS)로부터 강성 스프링의 탄성력을 감지하여 탄성 데이터를 생성하는 탄성 감지부(115)를 포함할 수 있다.

통신부(105)가 수신한 영상 데이터는 메모리(125)에 저장되며, 탄성 감지부(115)가 생성한 탄성 데이터도 메모리(125)에 저장될 수 있다. MCU(micro circuit unit, 135)는, 메모리에 저장된 영상 데이터와 탄성 데이터를 분석하여 탄성 제어부(145)에 탄성 제어 명령을 전송하고, 열선 제어부(155)에 온도 제어 명령을 전송할 수 있다.

또한, MCU(135)는 주기적으로 또는 실시간으로 메모리(125)에 저장된 탄성 데이터 및/또는 온도 제어 명령에 따른 온도 데이터를 컨트롤 패널(160)로 전송할 수 있다. 컨트롤 패널(160)은, 온도 데이터와 탄성 데이터를 MCU(135)로부터 수신하고, 수신된 온도 데이터와 탄성 데이터를 디스플레이에 표시할 수 있다.

여기서 MCU(135)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(125)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(125)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

도 6은 도 5에 따른 MCU의 동작을 나타낸 제1 흐름도이다. 도 7은 도 5에 따른 MCU의 동작을 나타낸 제2 흐름도이다.

도 5에 따른 MCU(135)는 메모리(memory, 125)에 저장된 명령어들(instructions)에 의해 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시될 수 있다.

구체적으로, 적어도 하나의 단계는, 메모리(memory, 125)에서 영상 데이터 및 탄성 데이터를 획득하는 단계(S100), 영상 데이터와 탄성 데이터를 조합하여 사용자의 현재 자세를 결정하는 단계(S110), 결정된 현재 자세를 미리 설정된 기본 자세별 위치 좌표와 비교하여 보정 좌표를 결정하는 단계(S120), 및/또는 결정된 보정 좌표에 상응하는 탄성 제어 명령을 생성하고, 생성된 탄성 제어 명령을 탄성 제어부로 전송하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.

탄성 데이터는, 사용자의 체중 부하에 따라 수축한 강성 스프링들의 위치 좌표 및 수축 길이를 포함할 수 있다.

사용자의 자세를 결정하는 단계(S110)는, 영상 데이터에서 객체 검출 알고리즘을 통해 사용자의 형상을 검출하고, 검출된 형상에 따른 사용자의 기본 자세를 결정하는 단계, 및 탄성 데이터에 따른 위치 좌표에 따라 기본 자세를 변경하여 사용자의 현재 자세를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 기본 자세는 좌 또는 우 방향으로 옆으로 누운 자세, 정면으로 누운 자세, 및 엎어져 누운 자세 중 하나일 수 있다.

구체적으로 예를 들어, 사용자가 현재 옆으로 누워있는 자세를 하고 있다면, 객체 검출 알고리즘을 통해 검출된 사용자의 형상을 통해 옆으로 누워있는 기본 자세를 특정할 수 있다. 다만 옆으로 누워있는 자세라고 하더라도 손이나 발의 위치나 방향 등에 따라 세밀한 자세가 상이하므로 탄성 데이터에 포함된 위치 좌표를 참조하여 기본 자세를 변경함으로써, 현재 자세를 결정할 수 있다. 객체 검출 알고리즘으로는 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN) 기반의 YOLO(You Only Look Once), SSD(Single Shot multi-box Detector), Rainbow-SSD 등을 포함할 수 있다.

미리 설정된 기본 자세별 위치 좌표는, 사용자의 기본 자세들 각각에 대하여 가장 권장되는 권장 자세를 결정하고, 결정된 권장 자세에 대해 미리 측정된 위치 좌표일 수 있다.

따라서, 보정 좌표를 결정하는 단계(S120)는, 현재 자세에 따른 탄성 데이터와 기본 자세별 위치 좌표 사이의 차이를 검출하고, 검출된 차이값을 보상하는 위치의 보정 좌표를 결정할 수 있다. 예를 들어, (3,1)의 위치 좌표가 사용자의 현재 자세에 따른 탄성 데이터가 지시하는 위치인데, 기본 자세별 위치 좌표에는 (3,1)이 없는 경우, (3,1)의 위치 좌표에 따른 강성 스프링을 밀어내는 방향으로 제어하도록 탄성 보정 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 기본 자세별 위치 좌표가 (3,9)의 위치 좌표를 포함하고 있는데, 사용자의 현재 자세에 따른 탄성 데이터는 그러한 위치 좌표를 포함하지 않고 있는 경우, (3,9)의 위치 좌표에 따른 강성 스프링을 이완시키는 방향으로 제어하도록 탄성 보정 데이터를 생성할 수 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 영상 데이터 및 탄성 데이터를 획득하는 단계(S100) 이후에, 영상 데이터에서 사용자의 신체 부위 영역을 추출하는 단계(S101); 추출된 신체 부위 영역에서 온도 제어가 수행될 신체 부위 영역을 선정하는 단계(S102); 선정된 신체 부위 영역을 미리 설정된 매핑 데이터와 비교하여 온도 제어 좌표를 결정하는 단계(S103); 및 결정된 온도 제어 좌표에 상응하는 온도 제어 명령을 열선 제어부로 전송하는 단계(S104)를 더 포함할 수 있다.

여기서 매핑 데이터는, 영상 데이터의 각 지점을 미리 설정된 강성 스프링의 위치 좌표들과 매핑한 데이터일 수 있으며, 사전에 메모리(125)에 관리자에 의해 입력될 수 있다.

온도 제어가 수행될 신체 부위 영역을 선정하는 단계(S102)는, 머리 영역을 제외하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 모든 신체 부위 영역에 온도 제어를 수행하는 것이 아니라 독립한 열선 모듈이 사용된 점을 이용하여 특정 신체 부위 영역은 온도 제어에서 제외하는 등의 제어가 가능한 장점이 있다.

또한, 온도 제어 좌표를 결정하는 단계(S103)는, 탄성 데이터를 참조하여 온도 제어 좌표를 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 탄성 데이터에는 사용자의 현재 체중 부하에 따른 탄성력 변화가 있는 위치 좌표가 포함되어 있으므로, 탄성 데이터를 참조하여 온도 제어 좌표를 보정하면 더욱 정확한 온도 제어 좌표를 결정할 수 있다.

본 발명의 도 6 및 도 7에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 매트리스 105: 통신부
110: 하부 지지부재 115: 탄성 감지부
120: 헤드 지지부재 125: 메모리
130: 레일 부재 135: MCU
140: 거치 부재 145: 탄성 제어부
150: 모바일 단말 155: 열선 제어부
156: 고전압 입력단 선택부 157: 저전압 입력단 선택부
160: 컨트롤 패널
SPR1-1, SPR1-2, SPR1-3, SPR1-4: 연성 스프링
SPR2: 강성 스프링 L1: 제1 레이어
L2: 제2 레이어 OM: 유압식 모듈

Claims (5)

1. 탄성력이 있는 쿠션을 제공하며, 복수의 스프링들과 복수의 열선 모듈들을 포함하는 매트리스;
   상기 매트리스를 지지하는 하부 지지부재;
   상기 매트리스의 일 측면과 접하면서 쿠션을 제공하는 헤드 지지부재;
   상기 헤드 지지부재의 상부에 위치한 레일 부재;
   상기 레일 부재를 따라 상기 헤드 지지부재의 상부를 직선으로 이동하면서 모바일 단말을 지지하되, 상기 모바일 단말과 유선으로 연결 가능한 USB(Universal Serial Bus)인 접속모듈을 포함하는 거치 부재;
   상기 복수의 스프링들의 탄성력을 제어하는 탄성 제어부;
   상기 복수의 열선 모듈들의 발열을 제어하는 열선 제어부; 및
   상기 탄성 제어부에 탄성 제어 명령을 전송하고, 상기 열선 제어부에 온도 제어 명령을 전송하는 MCU(micro circuit unit); 을 포함하고,
   상기 MCU는, 메모리에 포함된 명령어들(instructions)에 의해 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시되며,
   상기 적어도 하나의 단계는,
   기능성 침대의 상부를 촬영한 영상 데이터 및 탄성 데이터를 상기 메모리로부터 획득하되, 상기 탄성 데이터는 사용자의 체중 부하에 따라 수축한 강성 스프링들의 위치 좌표 및 수축 길이를 포함하는 단계;
   상기 영상 데이터와 상기 탄성 데이터를 조합하여 상기 사용자의 현재 자세를 결정하는 단계;
   상기 현재 자세가 나타내는 현재 좌표가 미리 설정된 기본 자세별 위치 좌표에 포함되는 경우, 상기 현재 좌표에 대응하는 강성 스프링의 수축을 지시하는 제1 탄성 제어 명령을 생성하고,
   상기 현재 자세가 나타내는 상기 현재 좌표가 상기 미리 설정된 기본 자세별 위치 좌표에 포함되지 않는 경우, 상기 현재 좌표에 대응하는 강성 스프링의 이완을 지시하는 제2 탄성 제어 명령을 생성하는 단계; 를 포함하고,
   상기 제1 탄성 제어 명령에 따라, 상기 현재 좌표에 대응하는 위치에 배치된 강성 스프링의 수축이 유압식 모듈에 의해 제어되고,
   상기 제2 탄성 제어 명령에 따라, 상기 현재 좌표에 대응하는 위치에 배치된 강성 스프링의 이완이 상기 유압식 모듈에 의해 제어되고,
   상기 강성 스프링의 수축 및 이완은 상기 유압식 모듈에 포함된 2개의 유압 개구들에 유입되는 유압이 조절됨으로써 수행되는 것을 특징으로 하는,
   기능성 침대.
2. 청구항 1에서,
   상기 접속모듈을 통해 상기 모바일 단말이 연결되면 상기 모바일 단말에서 미리 설정된 애플리케이션이 트리거되는,
   기능성 침대.
3. 삭제
4. 청구항 1에서,
   상기 적어도 하나의 단계는,
   상기 영상 데이터 및 상기 탄성 데이터를 획득하는 단계 이후에,
   상기 영상 데이터에서 상기 사용자의 신체 부위 영역을 추출하는 단계;
   추출된 상기 신체 부위 영역에서 온도 제어가 수행될 신체 부위 영역을 선정하는 단계;
   선정된 신체 부위 영역을 미리 설정된 매핑 데이터와 비교하여 온도 제어 좌표를 결정하는 단계; 및
   결정된 온도 제어 좌표에 상응하는 온도 제어 명령을 상기 열선 제어부로 전송하는 단계를 포함하는, 기능성 침대.
5. 청구항 4에서,
   상기 온도 제어 좌표를 결정하는 단계는,
   상기 탄성 데이터를 참조하여 상기 온도 제어 좌표를 보정하는 단계를 포함하는, 기능성 침대.

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