KR102267250B1 - 보행 알고리즘 검증 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행감지센서를 컨트롤하는 제어기가 구비된 의족시스템에 적용되는 제어기의 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, PC 환경에서 개발된 상기 제어기의 보행 알고리즘에 따른 제1데이터인 상기 제어기의 입력값과 상기 입력값에 대응되는 테이블 출력값이 저장되는 데이터수집부; 및 상기 제어기와 상기 데이터수집부에 연결되어 상기 제1데이터를 상기 제어기의 입력값으로 전달하고, 전달된 상기 입력값에 따른 상기 제어기의 출력값을 상기 테이블 출력값과 비교하여 상기 제어기의 정상동작상태를 판단하는 처리부;를 포함하는 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것이다.

Description

보행 알고리즘 검증 시스템{VERIFICATION SYSTEM FOR WALKING ALGORITHM}

본 발명은 의족시스템에 들어가는 제어기의 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것으로서, 특히, PC 환경에서 개발된 보행 알고리즘 코드가 임베디드 시스템에 사용되는 제어기의 코드로 올바르게 구현되었는지 여부를 검증할 수 있는 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것이다.

의족시스템은 대퇴절단자의 삶의 질을 향상시키는데 필수적인 재활 보조 장치이다.

이러한 의족의 보행상태를 판단하는 알고리즘을 개발할 때, 실제 알고리즘이 동작하는 임베디드 시스템보다는 PC 환경에서 개발하기가 편리하다. 하지만, PC 환경에서 개발된 알고리즘이 임베디드 시스템의 제어기로 이식되는 과정에서 예기치 못한 오동작이 발생할 수 있다. 또한, 의족의 신규 기능 추가나 기존 기능 변경 시 기존 임상 데이터를 활용할 수 있다면 개발기간과 테스트 비용을 줄일 수 있다.

그러나, 현재 의족시스템과 관련된 검증 시스템은, 의족시스템 시장이 협소한 관계로, 개발조차 이루어지지 않은 전무한 실정이다.

(0001) 대한민국 공개특허 제10-2018-0000202호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 보행 임상실험 중의 카메라와 의족시스템에 사용되는 보행감지센서로부터 취득된 데이터, 또는 PC 환경에서 개발(or 변경)된 신규 보행 알고리즘에 따른 데이터를 임베디드 시스템 제어기의 입력값으로 사용하고, 이에 따른 결과값을 통해 PC에서 구현된 알고리즘 결과와 동일한지를 비교하여 임베디드 시스템의 정상동작 여부를 검증할 수 있는 보행 알고리즘 검증 시스템을 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명인 보행 알고리즘 검증 시스템은, PC 환경에서 개발된 보행제어기의 보행 알고리즘이 보행감지센서가 구비된 의족시스템의 보행제어기에서 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하기 위한 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것으로, 상기 보행 알고리즘에 따른 제1데이터인 상기 보행제어기의 입력값과 상기 입력값에 대응되는 테이블 출력값이 저장되는 데이터수집부; 및 상기 보행제어기와 상기 데이터수집부에 연결되어 상기 제1데이터를 상기 보행제어기의 입력값으로 전달하고, 전달된 상기 입력값에 따른 상기 보행제어기의 출력값을 상기 테이블 출력값과 비교하여 상기 보행제어기의 정상동작상태를 판단하는 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1데이터는, 상기 PC 환경에서 개발된 제어기의 보행 알고리즘에 따른 설정된 데이터값이거나, 상기 보행감지센서로부터 전송된 데이터값으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터수집부에는 의족시스템 및 주변환경을 촬영하는 적어도 하나의 영상센서로부터 취득된 제2데이터 및 의족시스템의 정상동작상태 영상인 기준영상데이터가 더 저장되고, 상기 처리부는 상기 보행제어기에 대한 정상동작상태를 판단한 후 상기 제2데이터 및 상기 기준영상데이터에 대한 영상전송신호를 생성하여 전달하며, 상기 처리부로부터 상기 영상전송신호를 전달받아 상기 제2데이터와 상기 기준영상데이터 영상을 비교하여 디스플레이하는 표시부;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보행감지센서는 무릎각도 센서, 관성 센서 및 발목모멘트 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 보행 임상실험 중의 카메라와 의족시스템 제어기의 보행감지센서 데이터를 동기화시켜 저장하고, 이를 임베디드 시스템의 제어기를 검증하는 입력데이터로 사용할 수 있다.

또한, 제어기의 보행 판단 결과 데이터를 PC에서 구현된 알고리즘 결과와 동일한지 비교함으로써 임베디드 시스템의 동작을 검증할 수 있다.

또한, 임상 실험을 저장한 영상을 같이 비교하여 확인함으로써 보행 단계 판단이 올바른지에 대해서도 눈으로 바로 확인할 수 있다.

또한, 보행 알고리즘의 신규 기능 추가 혹은 기존 기능의 변경이 발생해도 기존 데이터를 활용한 회귀 테스트가 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 보행 알고리즘 검증 시스템의 일 실시례에 따른 구성도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 보행 알고리즘 검증 시스템의 일 실시례에 따른 구성도이며, 이를 참조하여 본 발명인 보행 알고리즘 검증 시스템을 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 보행 알고리즘 검증 시스템은 PC 환경에서 개발된 보행제어기(40)의 보행 알고리즘이 보행감지센서(50)가 구비된 의족시스템의 보행제어기(40)에서 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하기 위한 것으로, 크게 서버와 의족시스템으로 구분할 수 있다.

서버를 설명하기에 앞서 의족시스템을 먼저 설명하기로 한다.

의족시스템은 하지 절단자가 착용하는 것으로, 임베디드 시스템인 보행제어기(40)와 보행감지센서(50)를 포함하여 구성되며, 기구적인 부분은 공지의 기술이므로 의족을 구성하는 구조적인 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

보행감지센서(50)는 의족 착용자의 보행상태를 파악하기 위한 센서로 구성되며, 적어도 하나의 센서로 구성될 수 있다. 일례로, 무릎각도 센서, 관성 센서 및 발목모멘트 센서를 포함할 수 있다. 보행감지센서(50)를 통해 착용자의 현재 보행 상태, 즉, 걷는 상태인지, 멈춰선 상태인지, 경사로나 계단을 올라가는 상태인지 또는 내려가는 상태인지 등을 파악할 수 있다.

일반적으로, 보행감지센서(50)를 통한 센싱값은 보행제어기(40)의 입력값으로 전송되어 입력되고, 보행제어기(40)는 입력값에 따른 결과(출력)값을 출력하여 동작한다. 상기 입력값의 경우, 무릎각도 센서는 의족 무릎각도 센서 전압으로 변환해서 출력되어 입력되고, 관성 센서는 의족 관성 센서의 통신 방식으로 출력되어 입력되며, 발목모멘트 센서는 의족 발목모멘트 센서 전압으로 변환해서 출력되어 입력된다. 반대로 출력값의 경우 설정된 보행 알고리즘에 따른 출력값이 도출되며, 수치로 표시된다.

즉, 보행제어기(40)에는 보행감지센서(50)에서 센싱된 값이 입력값으로 입력되며, 상기 입력값에 따른 알고리즘 의한 출력값이 도출되어 의족시스템이 동작하는 구조이다.

따라서, 이와 같은 의족시스템에 적용된 보행 알고리즘을 검증하기 위해서는 알고리즘에 따른 입력값과 이에 매칭되는 결과값을 테이블값으로 저장한 후 저장된 입력값을 보행제어기(40)에 입력값으로 입력하여 도출되는 출력값을 확인함으로써, 보행 알고리즘이 정상적으로 동작하는지 여부를 알 수 있다.

서버는 새로운 보행 알고리즘이 설계되거나 현재 적용되고 있는 보행 알고리즘이 저장된 PC 제반 환경일 수 있으며, 의족시스템과 떨어진 근거리나 원격지가 될 수 있다. 서버와 의족시스템 상호간은 무선 또는 유무선 통신으로 연결될 수 있다. 따라서, 도면 상에는 도시되지 않았으나, 서버와 의족시스템에는 각각 무선 또는 유무선 통신을 위한 통신부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.

서버는 데이터수집부(10) 및 처리부(20)를 포함하며, 표시부(30)를 더 포함한다.

데이터수집부(10)에는 보행제어기(40)로 입력되는 입력값과 상기 입력값에 대응되어 출력되는 출력값이 항상 매칭되어 저장된다. 즉, 상기 입력값에 따른 출력값은 테이블값으로 저장되며, 이하 '테이블 출력값'이라 칭하도록 한다.

보행 알고리즘에 따른 제1데이터인 상기 입력값은 PC 환경에서 개발되거나 수정된 보행제어기(40)의 보행 알고리즘에 따른 설정된 데이터값이거나, 보행감지센서(50)로부터 전송된 데이터값일 수 있다.

처리부(20)는 보행제어기(40)와 데이터수집부(10)에 연결된다. 처리부(20)는 데이터수집부(10)에 저장된 제1데이터를 보행제어기(40)의 입력값으로 전달한다. 보행제어기(40)는 전달된 상기 입력값에 따른 출력값을 출력하며, 이를 테이블 출력값과 비교하여 보행 알고리즘이 의족시스템에 구비된 보행제어기(40)에서 정상적으로 동작하는지 여부를 파악할 수 있다.

한편, 의족시스템 및 주변환경을 촬영하는 적어도 하나의 영상센서(60)가 더 구비된다. 영상센서(60)로부터 취득된 제2데이터는 의족시스템의 정상동작상태 영상인 기준영상테이터와 함께 데이터수집부(10)에 저장되며, 데이터수집부(10)에 저장되는 데이터는 동기화되어 저장된다.

처리부(20)는 보행제어기(40)에 대한 정상동작상태를 판단한 후에 상기 제2데이터 및 상기 기준영상데이터에 대한 영상전송신호를 생성하여 표시부(30)로 전달한다.

서버에는 적어도 하나의 모니터로 구성된 표시부(30)가 더 구비된다. 표시부(30)는 처리부(20)로부터 상기 영상전송신호를 전달받아 상기 제2데이터와 상기 기준영상데이터 영상을 비교하여 디스플레이한다. 상기 제2데이터와 상기 기준영상데이터는 하나의 화면에 표시되거나, 하나의 화면에 하나씩 두 개의 화면에 각각 표시될 수 있다.

검증자는 1차적으로 보행제어기(40)의 입력값과 출력값에 따라 보행 알고리즘의 정상동작상태를 판단할 수 있으며, 2차적으로 표시부(30)를 통한 의족시스템의 동작 영상을 비교하여 정상동작상태 여부를 판단할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명인 보행 알고리즘 검증 시스템의 사용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 서버에 저장된 보행 알고리즘이 의족시스템에 적용되고 있는 보행 알고리즘과 동일한 경우에, 의족시스템의 보행감지센서(50)에서 보행제어기(40)에 입력값으로 입력되는 각각의 입력값과 이에 매칭된 테이블 출력값이 데이터수집부(10)에 저장된다.

처리부(20)는 데이터수집부(10)에 저장된 특정 입력값을 보행제어기(40)의 입력값으로 전송하고, 이에 따른 보행제어기(40)로부터의 출력값을 전송받아 데이터수집부(10)에 저장된 테이블 출력값과 비교한다.

비교를 통해 보행제어기(40)로부터의 출력값이 테이블 출력값과 동일하다면, 모니터를 통한 의족시스템의 동작 영상을 비교하여 정상적으로 동작하는지 여부를 최종적으로 확인할 수 있다.

또한, 비교를 통해 보행제어기(40)로부터의 출력값이 테이블 출력값과 동일하지 않다면, 모니터를 통한 의족시스템의 동작 영상을 비교하여 어떠한 부분이 비정상적으로 동작하는지 여부를 최종적으로 확인할 수 있다.

다음으로, 서버에 저장된 보행 알고리즘이 수정되거나 새로 설계된 경우로써, 의족시스템에 적용되고 있는 보행 알고리즘과 다른 경우에, 데이터수집부(10)에는 수정되거나 새로 설계된 보행 알고리즘에 따른 입력값 및 이에 따른 테이블 출력값이 저장된다.

처리부(20)는 데이터수집부(10)에 저장된 상기 입력값을 보행제어기(40)의 입력값으로 전송하고, 이에 따른 보행제어기(40)로부터의 출력값을 전송받아 데이터수집부(10)에 저장된 테이블 출력값과 비교한다.

비교를 통해 보행제어기(40)로부터의 출력값이 테이블 출력값과 동일하다면, 모니터를 통한 의족시스템의 동작 영상을 비교하여 정상적으로 동작하는지 여부를 최종적으로 확인할 수 있다.

또한, 비교를 통해 보행제어기(40)로부터의 출력값이 테이블 출력값과 동일하지 않다면, 모니터를 통한 의족시스템의 동작 영상을 비교하여 어떠한 부분이 비정상적으로 동작하는지 여부를 최종적으로 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, PC 환경에서 개발된 보행 알고리즘 코드가 임베디드 시스템 보행제어기의 코드로 올바르게 구현되었는지 검증이 가능하고, 보행 알고리즘에 신규 기능 추가 혹은 기존 기능 변경이 발생했을 때, 저장된 데이터 기반의 회귀 테스트가 가능해진다.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 데이터수집부 20 : 처리부
30 : 표시부 40 : 보행제어기
50 : 보행감지센서 60 : 영상센서

Claims (4)

1. PC 환경에서 개발된 보행제어기의 보행 알고리즘이 보행감지센서가 구비된 의족시스템의 보행제어기에서 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하기 위한 보행 알고리즘 검증 시스템에 관한 것으로,
   상기 보행 알고리즘에 따른 제1데이터인 상기 보행제어기의 입력값과 상기 입력값에 대응되는 테이블 출력값이 저장되고, 의족시스템 및 주변환경을 촬영하는 적어도 하나의 영상센서로부터 취득된 제2데이터와 의족시스템의 정상동작상태 영상인 기준영상데이터가 저장되는 데이터수집부;
   상기 보행제어기와 상기 데이터수집부에 연결되어 상기 제1데이터를 상기 보행제어기의 입력값으로 전달하고, 전달된 상기 입력값에 따른 상기 보행제어기의 출력값을 상기 테이블 출력값과 비교하여 상기 보행제어기의 정상동작상태를 판단하며, 상기 보행제어기에 대한 정상동작상태를 판단한 후 상기 제2데이터 및 상기 기준영상데이터에 대한 영상전송신호를 생성하여 전달하는 처리부; 및
   상기 처리부로부터 상기 영상전송신호를 전달받아 상기 제2데이터와 상기 기준영상데이터 영상을 비교하여 디스플레이하는 표시부;를 포함하며,
   상기 제1데이터는, 상기 PC 환경에서 개발된 제어기의 보행 알고리즘에 따른 설정된 데이터값이거나, 상기 보행감지센서로부터 전송된 데이터값으로 구성되고,
   상기 보행감지센서는 무릎각도 센서, 관성 센서 및 발목모멘트 센서를 포함하는 보행 알고리즘 검증 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images