KR102139474B1

KR102139474B1 - 직물센서를 이용한 압력 측정 장치 및 이를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템

Info

Publication number: KR102139474B1
Application number: KR1020180142705A
Authority: KR
Inventors: 정기; 김승요
Original assignee: 주식회사 메텔
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-07-30
Also published as: WO2020105878A1; KR20200058112A; US11983331B2; US20210208691A1

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 직물 센서를 이용한 압력 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 센서를 이용한 압력 측정 장치는 전도성을 갖는 직물 센서; 상기 압력 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 직물 센서 레이어 및 상기 전원부와 전기적으로 연결되며, 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 힘의 압력 값을 결정하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 직물 센서에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 대응하는 제어 명령을 확인하고, 상기 확인한 제어 명령에 대응하는 기능이 미리 지정된 주변 장치에서 실행되도록 상기 제어 명령을 상기 미리 지정된 주변 장치에게 전송할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능할 수 있다.

Description

직물센서를 이용한 압력 측정 장치 및 이를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템{PRESSURE MEASURING APPARATUS USING FABRIC SENSOR AND DEVICE MANAGEMENT SYSTEM BASED ON INTERNET OF THINGS USING THEREOF}

본 발명은 직물센서를 이용한 압력 측정 장치 및 이를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 일상 생활에서 직물 센서를 이용하여 압력을 측정하고 이에 기반하여 주변 장치를 제어할 수 있는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 의류, 방석, 발판, 쇼파, 침대 등의 일상 생활에 이용되는 제품에 직물 센서를 삽입시켜 제품에 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력을 기반으로 다양한 정보를 센싱 및 분석하는 기술들이 개발되고 있다.

그러나 일상 생활에 이용되는 제품들은 그 구조가 다양하므로 제품에 가해지는 압력을 직물 센서를 이용하여 정밀하게 센싱하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 최근 사물인터넷 기반 기술이 점점 중요해지고 있으나 기존에는 직물 센서를 이용하여 센싱된 정보를 분석하는 기술에만 초점이 맞추어져 있어서 직물 센서를 이용하여 센싱된 정보를 사물인터넷 기반 기술에 활용하고자 하는 필요성이 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압력 측정의 정밀성 및 제품 설치의 편의성을 높이기 위해 압력이 가해질 경우에 서로 접촉하는 복수의 레이어를 구비하는 압력 측정 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 압력이 검출된 위치를 정밀하게 측정하기 위해 압력이 검출된 위치의 후보 좌표와 저항 변화 값을 비교하는 압력 측정 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 일상 생활에서 사용하는 제품을 이용하여 간편하게 주변 장치를 제어할 수 있도록 압력 측정 장치에서 검출한 압력 값에 대응하는 제어 명령을 주변 장치에 전송하는 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직물 센서를 이용한 압력 측정 장치는 전도성을 갖는 직물 센서; 상기 압력 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 직물 센서 레이어 및 상기 전원부와 전기적으로 연결되며, 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 힘의 압력 값을 결정하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 직물 센서에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 대응하는 제어 명령을 확인하고, 상기 확인한 제어 명령에 대응하는 기능이 미리 지정된 주변 장치에서 실행되도록 상기 제어 명령을 상기 미리 지정된 주변 장치에게 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템은 사용자가 접촉하는 제품에 포함되는 압력 측정 장치; 및 상기 압력 측정 장치와 연결된 적어도 하나의 주변 장치를 포함하고, 상기 압력 측정 장치는, 전도성을 갖는 직물 센서; 상기 압력 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 직물 센서 레이어 및 상기 전원부와 전기적으로 연결되며, 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 힘의 압력 값을 결정하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 직물 센서에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 기반하여 제어 명령을 확인하고, 상기 확인한 제어 명령을 상기 적어도 하나의 주변 장치에게 전송하고, 상기 적어도 하나의 주변 장치는 상기 확인한 제어 명령을 수신하고, 상기 수신한 제어 명령에 대응하는 기능을 실행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.

첫째, 직물 센서에 가해지는 힘에 따라 복수의 레이어에 포함된 각각의 서브 직물 센서가 접촉함으로써 장치의 압력에 대한 민감도를 높일 수 있다.

둘째, 2개의 서브 레이어를 이용하여 획득한 압력의 위치에 대응하는 후보 좌표와 저항 변화 값을 비교함으로써 압력 위치를 보다 정밀하게 검출할 수 있다.

셋째, 사용자가 일상 생활에서 활용하는 제품에 압력 측정 장치를 삽입하여 사물 인터넷에 활용함에 따라 사용자의 주변 장치 사용 편의성을 높일 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직물 센서를 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직물 센서를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 방법 및 주변 장치 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 좌표를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템(10)은 압력 측정 장치(100) 및 주변 장치(200)로 이루어질 수 있다. 이러한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템(10)은 압력 측정 장치(100)에서 획득한 압력 값에 기반하여 주변 장치(200)에 제어 명령을 전송할 수 있고, 주변 장치(200)에서 제어 명령에 대응하는 기능을 실행할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100) 및 주변 장치(200)는 네트워크를 통해 서로 통신 연결될 수 있다. 여기서 네트워크는 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크는 근거리 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association)) 또는 원거리 통신 네트워크(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN))일 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)는 사용자가 접촉하는 제품(20)에 포함되거나 연결되어 압력 측정 장치(100)에 가해지는 압력의 값을 측정한다. 여기서, 사용자가 접촉하는 제품은 사용자가 일상 생활에서 제품의 적어도 일부를 접촉함으로써 사용할 수 있는 제품을 의미할 수 있고, 예컨대, 의류, 방석, 발판, 쇼파, 침대 등을 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 압력 측정 장치(100)는 제품이 생산되는 과정에서 제품에 내장되도록 원단 등과 함께 구성되거나 제품이 생산된 이후 제품에 부착될 수 있다.

일 실시 예에서, 주변 장치(200)는 TV, 스피커, 홈 보안 장치, 에어컨, 보일러, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버(server), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직물 센서를 나타낸 단면도이다. 도 3에서 설명하는 직물 센서(110)는 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)가 각각 하나의 층으로 구현되는 직물 센서이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 압력 측정 장치(100)는 직물 센서(110), 통신부(120), 저장부(130), 전원부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

먼저, 직물 센서(110)는 압력 측정 장치(100) 또는 직물 센서(110)에 가해지는 압력을 수치화 된 값으로 측정할 수 있는 구성으로서, 도 3과 같이 전도성을 가지는 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113) 위에 신축성 물질(111)이 코팅되는 형태로 구현되거나 도 4a 내지 도 4c와 같이 전도성을 가지는 제1 서브 레이어(114) 및 제2 서브 레이어(115) 위에 신축성 물질(111)이 코팅되는 형태로 구현될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 직물 센서(textile strain sensor, 110)는 피에조저항 효과(piezoresistive effect)를 이용하여 구성된 센서일 수 있다. 구체적으로, 스트레인(strain)은 어떤 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이의 비율을 말한다. 스트레인 센서(strain sensor)는 이러한 길이 변형에 대해 전기저항이 변화하는 것을 이용하는 센서이다. 이는 피에조 저항 센서(piezoresistive sensor) 또는 스트레인 게이지(strain gauge)라고도 불린다. 원래 스트레인 게이지는 외부에서 힘이 가해질 때 발생하는 기계적인 미세한 변화를 전기신호로 검출하는 센서로, 스트레인 게이지를 기계나 구조물의 표면에 접착해두면 그 표면에서 생기는 미세한 치수의 변화를 측정하는 것이 가능하고, 그 변화의 크기로부터 기계적 구조물의 손상을 모니터링할 수 있다. 일반적으로 금속재료의 스트레인 센서는 외부의 힘에 따라 원래 길이(L)가 길어지고

단면적(A)이 줄어들어서 저항이 증가하게 되고, 반대로 길이가 줄어들면 저항이 감소한다. 이것을 피에조저항 효과(piezoresistive effect)라고 한다. 이러한 원리를 텍스타일에 적용하여 저항치 변화로부터 착용 대상의 표면 변형의 크기를 측정할 수 있도록 만든 것이 직물 센서(textile strain sensors)이다. 다만, 직물 센서의 경우에는 그 구조에 따라서 외부의 힘에 따라 늘어나면 저항이 증가하고 외력이 제거되어 이완될 때 저항이 감소하는 경우도 있고(positive piezoresistive effect), 반대로 인장력이 가해져서 늘어날 때 저항이 감소하고 줄어들 때 저항이 증가하는 경우도 있다(negative piezoresistive effect).

일 실시 예에서, 하기에서 설명하는 본 발명의 직물 센서(110)는 외부에서 힘이 가해져서 늘어날 때 저항이 감소하는 negative piezoresistive effect 타입인 경우로 설명한다. 물론 이와 다르게 직물 센서(110)는 positive piezoresistive effect 타입으로 구성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113)에는 전원이 공급되어 전류가 연속적으로, 주기적으로 또는 임의의 시점에 흐를 수 있는 도선 또는 도선사로 구현될 수 있다. 도선 또는 도선사는 도전성 전극 역할을 할 수 있다. 도선 또는 도선사는 소정 종류의 직물과 결합되어 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113)로 형성될 수 있으며, 금, 은, 동, 니켈 등과 같은 전도성 금속을 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

다양한 실시예에 따르면, 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)는 일체로서 형성될 수 있고, 직물 센서(110)가 접힘에 따라 구분되며 서로 연결될 수 있다. 물론, 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)는 서로 별도로 형성되어 적층될 수 있다.

신축성 물질(111)은 도 3과 같이 외부 가압에 의해 신축될 수 있는 실리콘 또는 폴리우레탄(PU) 등의 도료를 포함하며, 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113) 위에 소정 두께로 코팅될 수 있다. 도 3 또는 도 4a에서는 신축성 물질(111)이 각 레이어 기준으로 어느 한쪽에 코팅되는 것으로 도시되었으나 양쪽에 코팅되는 것 또한 가능하다.

이러한 직물 센서(110)가 제품의 적어도 일부로 형성되거나 삽입된 후 사용자가 제품을 착용한 상태에서 움직이거나, 사용자의 자세가 변경되거나, 외부 객체에 앉거나 눕는 경우, 사용자 신체에 의해 제품이 눌리는 경우(예: 제품이 방석일 경우 사람이 방석에 앉는 경우) 도 3과 같이 직물 센서(110)에 대해 수직 방향으로 힘이 가해지게 된다.

그러면, 직물 센서(110)는 직물 센서(110)에 가해지는 힘과 직물 센서(110)가 신축되는 변화(예: 직물 센서(110)의 길이 변화)에 따른 저항 변화를 감지할 수 있다. 이러한 저항 변화는 직물 센서(110)에 흐르는 전류의 변화를 직물 센서(110)가 자체적으로 감지하거나, 저항 또는 전류의 변화를 감지할 수 있는 별도의 센서를 더 포함함으로써 감지할 수 있다. 직물 센서(110)는 감지된 저항 변화값을 제어부(150)에 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 직물 센서(110)의 저항 변화 값을 센싱하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 직물 선세(110)의 도전성 전극을 이루는 도선 또는 도선사는 힘이 가해지지 않는 평상시에는 저항이 거의 무한대일 수 있고, 외부에서 힘(장력/압력)이 가해질 경우, 힘에 따라 저항이 감소할 수 있고, 이러한 외력에 의한 저항의 감소분이 저항 변화 값일 수 있다. 여기서 설명하는 직물 센서(110)는 앞서 언급한 바와 같이, 인장력이 가해져서 늘어날 때 저항이 감소하고 줄어들 때 저항이 증가하는 negative piezoresistive effect 타입일 수 있다.

일 실시 예에서, 직물 센서(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 도선 또는 도선사를 포함하는 레이어를 복수 겹(제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)으로 구현할 수 있다. 예컨대, 외부에서 힘이 가해질 경우, 압력에 의해 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)가 눌릴 수 있고, 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)가 압력에 의해 상호 접촉됨에 따라 전류가 흐르는 단면적이 단일 레이어일 경우보다 증가할 수 있으므로 저항 변화 값이 단일 레이어일 경우보다 커질 수 있다. 즉, 도선 또는 도선사를 포함하는 레이어를 복수 겹으로 배치할 경우 단일 레이어일 경우보다 저항 센싱 민감도를 높일 수 있다.

도시되어 있지 않으나, 다양한 실시예에 따르면 직물 센서(110)는 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113)를 기준으로 한쪽면에 코팅되는 신축성 물질(예: 제1 코팅층)과 다른쪽 면에 코팅되는 신축성 물질(예: 제2 코팅층)이 다른 두께로 코팅될 수 있다. 이에 의해, 직물 센서(110)가 포함된 제품이 사용자의 접촉에 의해 눌리는 경우, 압력 측정 장치(100)는 사용자 신체쪽에서 가해지는 압력과 외부에서 가해지는 압력을 구분할 수 있다.

한편, 도 3에서 설명하는 직물 센서(110)는 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)가 각각 하나의 층으로 구현되는 직물 센서를 설명한 경우이고, 도 3의 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113)는 도 4b 와 도 4c와 같이 전기적인 병렬 방식으로 연결되는 복수의 서브 직물 센서가 각각 배치되는 형태일 수 있다. 예컨대, 제1 레이어(112)에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 제2 레이어(113)에 배치된 복수의 서브 직물 센서는 직물 센서(110)에 힘이 가해질 경우 서로 접촉되고, 제어부(150)는 직물 센서(110)에 가해지는 힘에 의해 서로 접촉된 제1 레이어(112)에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 제2 레이어(113)에 배치된 복수의 서브 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인할 수 있다. 또한, 도 3의 경우, 제1 레이어(112) 및 제2 레이어(113)는 각각 도 4b의 구조 및 도 4c 의 구조로 구현되거나 둘 중 하나로 동일하게 구현될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 통신부(120)는 압력 측정 장치(100) 및 주변 장치(200)간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 통신부(120)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크에 연결되어 주변 장치(200)와 통신할 수 있다.

저장부(130)는 직물 센서(110) 또는 제어부(150)에서 생성되거나 수집된 정보를 일시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있다 이러한 저장부(130)는 메모리, 버퍼 등으로 구현될 수 있다.

전원부(140)는 압력 측정 장치(100)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 이러한 전원부(140)는 대략 소형 또는 초소형으로 구현되며 압력 측정 장치(100)의 구성들과 전기적으로 연결된다. 이러한 전원부(140)는 제한된 용량을 가지는 형태의 배터리 또는 전원 공급에 의해 충전될 수 있는 형태의 배터리로 구현 가능하다.

제어부(150)는 직물 센서(110)를 통해 수집된 정보를 기반으로 변경된 저항 변화 값 및 압력 값을 확인하고 통신부(120)를 통해 주변 장치(200)로 압력 값에 대응하는 제어 명령을 전송할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직물 센서를 나타낸 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 도시되는 바와 같이 직물 센서(110)는 하나로 형성되는 직물 센서(도 3의 경우 제1 레이어(112)와 제2 레이어(113)) 뿐 아니라 복수개의 서브 직물 센서(또는 직물 센서)를 포함하는 직물 센서(도 4 a의 제1 서브 레이어(114)와 제2 서브 레이어(115))로도 구현 가능하다. 복수개의 서브 직물 센서들은 전기적으로 병렬 형태의 구조를 형성하며, 도선, 도선사 또는 은사(118)를 통해 상호 연결된다. 예를 들어, 직물 센서(110)를 잘게 나누고(예: 3cm 내외) 이를 은사나 전선으로 여러 개를 연결할 수 있다. 즉, 가로방향으로 길게 형성되던 센서를 짧게 개별적으로 형성하고, 병렬로 연결하여 저항을 감소시키는 형태이다. 다만, 이러한 형태는 예시적인 것이며, 복수개의 직물 센서의 형태 등을 도 4b 내지 도4c의 형태로 한정하는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 도 4 b에 도시된 바와 같이, 제1 서브 레이어(114)는 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 X 값을 감지하는 복수의 제1 서브 직물 센서(116)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 방향은 가로 방향일 수 있다. 각 가로 라인 당 5개의 서브 직물 센서(116)가 배치되고 총 5개의 가로 라인이 배치되는 것은 일 예이고 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 도 4 c에 도시된 바와 같이, 제2 서브 레이어(115)는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 나란하게 배치되며 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 Y 값을 감지하는 복수의 제2 서브 직물 센서(117)를 포함할 수 있다. 여기서 제2 방향은 세로 방향일 수 있다. 각 세로 라인 당 5개의 서브 직물 센서(117)가 배치되고 총 5개의 세로 라인이 배치되는 것은 일 예이고 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 방법 및 주변 장치 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5의 동작들은 도 1 내지 도 4c 에 개시된 압력 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 51에서, 직물 센서(110)에 가해지는 힘에 의해 직물 센서(110)에서 감지되는 저항 변화 값을 확인할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정 장치(100)가 포함된 제품이 현관문 앞에 설치된 발판일 경우, 제어부(150)는 도 3 또는 도 4 a와 같이 사람이 발판에 가하는 힘에 의해 직물 센서(110)가 눌림에 따라 변화하는 저항 값을 직물센서(110)로부터 전달받을 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 52에서, 확인한 저항 변화 값을 기반으로 직물 센서(110)에 가해지는 힘의 압력 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 저항 변화 값에 대응하는 압력 값들이 미리 매칭된 테이블 또는 수식을 통해 저항 변화 값에 대응하는 압력 값을 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 53에서, 직물 센서(110)에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 대응하는 제어 명령을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 압력 값들에 대응하는 제어 명령이 저장된 테이블을 저장할 수 있고, 특정 범위에 포함된 압력 값이 확인될 경우에 특정 범위에 대응하는 제어 명령을 확인할 수 있다. 예컨대, 압력 값의 범위가 10~15일 경우 보일러 전원을 켜는 제어 명령이 매칭되어 있을 수 있고, 제어부(150)는 측정한 압력 값이 13일 경우, 보일러 전원을 켜는 제어 명령을 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 54에서, 확인한 제어 명령에 대응하는 기능이 미리 지정된 주변 장치(200)에서 실행되도록 제어 명령을 미리 지정된 주변 장치에게 전송할 수 있다. 예를 들어, 확인한 제어 명령이 보일러 전원을 켜는 것일 경우, 제어부(150)는 통신부(120)를 통해 보일러 장치에 전원을 켜는 제어 명령을 전송할 수 있다. 이와 같이 사용자가 접촉하는 제품(20)이 발판이고, 주변 장치(200)가 보일러 장치인 경우는 일 예에 불과하고 다양하게 변형하여 실시될 수 있다. 예컨대, 주변 장치(200)가 보안 시스템을 제어하는 장치일 수 있고, 특정 시간 대(새벽)에 발판에서 압력이 감지될 경우 압력 측정 장치(100)는 보안 시스템에 침입을 알리는 신호를 전송할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 좌표를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6의 동작들은 도 1 내지 도 4c 에 개시된 압력 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.

도 4 b, 도 4c 및 도 6을 참조하면, 일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 61에서, 서로 다른 위치에서 직물 센서(110)에 가해지는 제1 압력(30)과 제2 압력(40)에 의해 직물 센서(110)에서 감지되는 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 확인하고, 확인한 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 기반으로 직물 센서(110)에 가해지는 제1 압력(30)의 값과 제2 압력(40)의 값을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 4 b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 압력 측정 장치(100)는 적어도 2 개의 압력(30, 40)을 동시에 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 62에서, 복수의 제1 서브 직물 센서(116)를 이용하여 제1 압력(30)이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 X 값과 제2 압력(40)이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 X 값을 확인할 수 있다. 예를 들어, 설명의 편의를 위해 제1 압력(30)의 좌표를 (a, b), 제2 압력(40)의 좌표를 (c, d)라고 가정한다. 따라서, 압력 측정 장치는 a와 c 값을 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 63에서, 복수의 제2 서브 직물 센서(117)를 이용하여 제1 압력(30)이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 Y 값과 제2 압력(40)이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 Y 값을 확인할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정 장치(100)는 b와 d 값을 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 64에서, 제1 X 값, 제2 X 값, 제1 Y 값 및 제2 Y 값에 기반하여 제1 압력(30) 및 제2 압력(40)의 후보 좌표를 결정할 수 있다. 예를 들어, 후보 좌표는 (a, b), (a, d), (c, b), (c,d)가 될 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 65에서, 후보 좌표를 제1 저항 변화 값 및 제2 저항 변화 값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정 장치(100)는 실제로 기준치 이상 저항이 변화된 위치를 도 4b 및 도 4c에 도시된 제1 압력(30)과 제2 압력(40)이 검출된 서브 직물 센서들로 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 66에서, 비교 결과에 기반하여 제1 압력(30) 및 제2 압력(40)의 좌표를 결정할 수 있다. 예를 들어, 실제로 제1 압력(30)과 제2 압력(40)이 발생한 위치는 (a, b) 와 (c, d)이므로 압력 측정 장치(100)는 후보 좌표 중 (a, d) 와 (c, b)를 배제하고 (a, b) 와 (c, d)를 각각 제1 압력(30)과 제2 압력(40)의 좌표로 확정할 수 있다.

즉, 본 발명의 압력 측정 장치(100)는 압력이 발생한 것으로 검출된 후보 좌표와 저항 변화 값을 비교함으로써 보다 정밀하게 압력이 발생한 위치를 확인할 수 있다.

한편, 동작 62와 동작 63이 순서대로 실행되는 것으로 도 6에서 도시하고 있으나 상기 동작 62와 동작 63은 동시에 실행되거나 역순으로 실행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 측정 장치를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7의 동작들은 도 1 내지 도 4c 에 개시된 압력 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 동작들에서 중복되는 내용은 생략한다.

도 7을 참조하면, 일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 71에서, 직물 센서(100)에서 감지되는 저항 변화 값을 확인할 수 있고, 동작 72에서, 직물 센서(110)에 가해지는 압력 값을 확인할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 73에서, 압력 값, 사용자가 접촉하는 제품(20) 또는 힘이 가해진 위치 중 적어도 하나에 기반하여 제어 명령을 확인할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정 장치(100)는 사용자가 접촉하는 제품(20)이 방석이고 측정된 압력 값이 사용자의 몸무게에 대응할 경우 주변 장치(200) 중 TV의 전원을 ON 시키는 제어 명령을 확인할 수 있다. 또한, 압력 측정 장치(100)는 사용자가 접촉하는 제품(20)이 발판이고 측정된 압력 값이 사용자의 몸무게에 대응하지 않을 경우 주변 장치(200) 중 보안 시스템을 제어하는 장치에 침입 감지 신호를 보내라는 제어 명령을 확인할 수 있다. 또한, 압력 측정 장치(100)는 사용자가 접촉하는 제품(20)이 침대이고 측정된 압력 값이 사용자의 몸무게에 대응할 경우 주변 장치(200) 중 조명장치의 전원을 OFF 시키는 제어 명령을 확인할 수 있다. 또한, 압력 측정 장치(100)는 사용자가 접촉하는 제품(20)이 쇼파이고 측정된 압력 값이 사용자의 몸무게에 대응할 경우 주변 장치(200) 중 보일러 장치의 전원을 ON 시키는 제어 명령을 확인할 수 있다. 이러한 실시 예들은 일 예에 불과하고 사용자의 생활 환경 및 업무 환경에 속하는 모든 주변 장치(200)를 제어하는 다양한 실시 예가 적용될 수 있다.

또한, 다양한 실시 예에 따르면 힘이 가해진 위치에 대응하는 좌표까지 고려하여 제어 명령을 결정할 수 있다. 예컨대, 침대 시트 전체적으로 압력 측정 장치(100)가 포함된 경우, 침대 시트의 왼편에서 압력이 검출될 경우 조명을 OFF 시키는 제어 명령이 확인될 수 있고, 침대 시트의 오른 편에서 압력이 검출될 경우 조명을 야간 등으로 변경하라는 제어 명령이 확인 될 수 있다. 즉, 본 발명의 압력 측정 장치(100)는 힘이 가해진 위치에 대응하는 좌표와 사용자가 접촉하는 제품 등을 종합적으로 고려하여 주변 장치(200)에 전송할 제어 명령을 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, 압력 측정 장치(100)가, 동작 74에서, 확인한 제어 명령을 주변 장치로 전송할 수 있고, 수신한 제어 명령에 대응하는 기능을 실행할 수 있다. 예를 들어, 해당 기능은 앞서 설명한 TV의 전원을 ON시키거나 조명의 전원을 OFF 시키는 경우 등을 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 직물 센서는 전기적인 병렬 방식으로 연결되는 복수의 서브 직물 센서가 각각 배치된 제1 레이어 및 제2 레이어를 포함하고, 상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서는 상기 직물 센서에 힘이 가해질 경우 서로 접촉되고, 상기 제어부는 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 서로 접촉된 상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어는 상기 직물 센서를 접힘에 따라 구분되며 서로 연결될 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 직물 센서는, 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 X 값을 감지하는 복수의 제1 서브 직물 센서를 포함하는 제1 서브 레이어 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 나란하게 배치되며 상기 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 Y 값을 감지하는 복수의 제2 서브 직물 센서를 포함하는 제2 서브 레이어를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 서로 다른 위치에서 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력과 제2 압력에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력의 값과 제2 압력의 값을 확인하고, 상기 복수의 제1 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 X 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 X 값을 확인하고, 상기 복수의 제2 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 Y 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 Y 값을 확인하고, 상기 제1 X 값, 상기 제2 X 값, 상기 제1 Y 값 및 상기 제2 Y 값에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 후보 좌표를 결정하고, 상기 후보 좌표를 상기 제1 저항 변화 값 및 상기 제2 저항 변화 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 좌표를 결정할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 힘이 가해진 위치에 대응하는 좌표 및 상기 사용자가 접촉하는 제품 중 적어도 하나를 추가로 고려하여 상기 제어 명령을 확인할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 압력 측정 장치
200 : 주변 장치

Claims

직물 센서를 이용한 압력 측정 장치에 있어서,
전도성을 갖는 직물 센서;
상기 압력 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부; 및
상기 직물 센서 및 상기 전원부와 전기적으로 연결되며, 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 힘의 압력 값을 결정하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 직물 센서에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 대응하는 제어 명령을 확인하고,
상기 확인한 제어 명령에 대응하는 기능이 미리 지정된 주변 장치에서 실행되도록 상기 제어 명령을 상기 미리 지정된 주변 장치에게 전송하고,
상기 직물 센서는,
제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 X 값을 감지하는 복수의 제1 서브 직물 센서를 포함하는 제1 서브 레이어 및
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 나란하게 배치되며 상기 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 Y 값을 감지하는 복수의 제2 서브 직물 센서를 포함하는 제2 서브 레이어를 포함하고,
상기 제어부는,
서로 다른 위치에서 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력과 제2 압력에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력의 값과 제2 압력의 값을 확인하고,
상기 복수의 제1 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 X 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 X 값을 확인하고,
상기 복수의 제2 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 Y 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 Y 값을 확인하고,
상기 제1 X 값, 상기 제2 X 값, 상기 제1 Y 값 및 상기 제2 Y 값에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 후보 좌표를 결정하고,
상기 후보 좌표를 상기 제1 저항 변화 값 및 상기 제2 저항 변화 값과 비교하고,
상기 비교 결과에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 좌표를 결정하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 직물 센서는 전기적인 병렬 방식으로 연결되는 복수의 서브 직물 센서가 각각 배치된 제1 레이어 및 제2 레이어를 포함하고,
상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서는 상기 직물 센서에 힘이 가해질 경우 서로 접촉되고,
상기 제어부는 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 서로 접촉된 상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어는 상기 직물 센서를 접힘에 따라 구분되며 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
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사물인터넷 기반 장치 제어 시스템에 있어서,
사용자가 접촉하는 제품에 포함되는 압력 측정 장치; 및
상기 압력 측정 장치와 연결된 적어도 하나의 주변 장치를 포함하고,
상기 압력 측정 장치는,
전도성을 갖는 직물 센서;
상기 압력 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부; 및
상기 직물 센서 및 상기 전원부와 전기적으로 연결되며, 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 힘의 압력 값을 결정하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 직물 센서에서 가해지는 힘에 기반하여 측정한 압력 값에 기반하여 제어 명령을 확인하고, 상기 확인한 제어 명령을 상기 적어도 하나의 주변 장치에게 전송하고,
상기 직물 센서는,
제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 X 값을 감지하는 복수의 제1 서브 직물 센서를 포함하는 제1 서브 레이어 및
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 나란하게 배치되며 상기 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 Y 값을 감지하는 복수의 제2 서브 직물 센서를 포함하는 제2 서브 레이어를 포함하고,
상기 제어부는,
서로 다른 위치에서 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력과 제2 압력에 의해 상기 직물 센서에서 감지되는 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 확인하고, 상기 확인한 제1 저항 변화 값과 제2 저항 변화 값을 기반으로 상기 직물 센서에 가해지는 제1 압력의 값과 제2 압력의 값을 확인하고,
상기 복수의 제1 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 X 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 X 값을 확인하고,
상기 복수의 제2 서브 직물 센서를 이용하여 상기 제1 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제1 Y 값과 상기 제2 압력이 검출된 위치에 대응하는 좌표의 제2 Y 값을 확인하고,
상기 제1 X 값, 상기 제2 X 값, 상기 제1 Y 값 및 상기 제2 Y 값에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 후보 좌표를 결정하고,
상기 후보 좌표를 상기 제1 저항 변화 값 및 상기 제2 저항 변화 값과 비교하고,
상기 비교 결과에 기반하여 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 좌표를 결정하고,
상기 적어도 하나의 주변 장치는 상기 확인한 제어 명령을 수신하고, 상기 수신한 제어 명령에 대응하는 기능을 실행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 힘이 가해진 위치에 대응하는 좌표 및 상기 사용자가 접촉하는 제품 중 적어도 하나를 추가로 고려하여 상기 제어 명령을 확인하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 장치 제어 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 직물 센서는 전기적인 병렬 방식으로 연결되는 복수의 서브 직물 센서가 각각 배치된 제1 레이어 및 제2 레이어를 포함하고,
상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서는 상기 직물 센서에 힘이 가해질 경우 서로 접촉되고,
상기 제어부는 상기 직물 센서에 가해지는 힘에 의해 서로 접촉된 상기 제1 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서와 상기 제2 레이어에 배치된 복수의 서브 직물 센서에서 감지되는 저항 변화 값을 확인하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 장치 제어 시스템.
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