KR102380485B1

KR102380485B1 - 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR102380485B1
Application number: KR1020210080838A
Authority: KR
Inventors: 박세훈; 김승기; 정성윤; 이석민
Original assignee: 근로복지공단
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-04-01
Also published as: EP3954339A1; US20220039972A1; KR20220019619A

Abstract

본 발명은 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작 뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 사용자가 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있게 함으로써, 근전전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있도록 구성한 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

Description

근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법{CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR HAND MOTIONS OF MYOELECTRIC HAND WITH 2 MYO-ELECTRIC SENSORS}

본 발명은 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작을 엄지위치를 기반으로 모두 표현할 수 있도록, 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있게 함으로써, 근전전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 한 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

최근 급속한 경제발전으로 컴퓨터, 휴대폰, 생수 등 많은 다양한 제품들과 식품들을 사용하지 않고서는 일상생활에 많은 지장을 초래한다. 그래서 많은 장애인들이 기존의 수동식 보조장치 보다는 인간의 손과 유사한 보조장치(근전전동의수)에 대한 요구가 증가하여 다양한 재활 보조 장치들에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.

특히 상지 절단환자를 위한 근전전동의수(Myoelectric hand)의 경우, 팔의 근육에서 나오는 전기 신호인 근전도 신호를 이용하여 인공손을 움직여 물건 등을 파지할 수 있게 해줌으로써, 장애인의 독립적인 사회활동과 일생생활을 영위할 수 있게 해주는 대표적인 재활 보조 장치이다.

이러한 근전전동의수의 경우 최근에는 다양한 형태의 물체를 안정적으로 잡을 수 있을 뿐만 아니라, 엄지척, 오케이 등 본인의 의견이나, 감정을 손동작으로 표현할 수 있는 5손가락 타입의 제품들이 시장을 확대해 나가고 있다.

그러나, 이러한 5 손가락 타입의 근전전동의수는 영국에서 2006년 처음 개발된 이후 약 14년이 지난 현재까지도, 종래 3손가락 타입의 근전전동의수를 완전히 대체하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 내구성, 가격, 유지보수 비용, 편의성 등의 많은 단점이 지속적으로 노출되고 있다.

특히, 이러한 5손가락 타입의 근전전동의수를 이용하여 다양한 손동작을 구현함에 있어 쉽게 손동작을 바꾸기 어렵기 때문에, 기존의 단순 파지기능을 수행하기 위해 구현되던 손동작에 비해 2가지 이상의 다른 손동작 구현이 가능한 이점을 모두 활용하기에는 많은 애로사항이 존재하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 종래 5손가락 타입의 근전전동의수는 다양한 손동작과 파지동작이 모두 구현 가능하지만, 동작을 변화하기 위해서는 파지동작을 위해 사용자가 잔존근육으로 가해줄 수 있는 근전도 신호만으로 이루어진 제어신호를 벗어난 추가적인 제어신호(버튼, 몸동작)를 필요하게 되거나, 앱(APP)이나 동글(무선칩)과 같은 장치가 추가적으로 필요하게 되며, 그로 인해 조작의 복잡도가 크게 증가하게 되는 문제점이 있었다.

이처럼 장치의 추가나 조작의 복잡도 증가는 사용 편의성을 급격히 저하시킴으로써 5손가락 타입의 근전전동의수가 널리 보급되는데 많은 지장을 초래할 수 밖에 없다.

대한민국 등록특허 제10-1618706호 대한민국 공개특허 제10-2012-0040431호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작 뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 사용자가 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있게 함으로써, 근전전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 한 근전전동의수의 제어시스템 및 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 근전전동의수의 제어시스템은, 근전전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하는 동작모드 전환부; 상기 근전전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하여 엄지수직 및 엄지수평 동작모드를 구현하기 위한 엄지감지센서; 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평과 엄지수직 동작모드 각각에 매치되어 있는 주손동작 또는 부손동작 세부동작모드가 선택되면, 신체에 부착되어 있는 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 주손동작 또는 부손동작 세부동작모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송하는 손동작 제어부; 및 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평과 엄지수직 동작모드 각각에 매치되어 있는 주파지동작 또는 부파지동작 세부동작모드가 선택되면, 상기 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 주파지동작 또는 부파지동작 세부동작모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송하는 파지동작 제어부;를 포함하며, 상기 동작모드 전환부는, 상기 제1 및 제2근전도 센서로부터 인가되는 복수 개의 조합된 신호를 통해 상기 손동작 모드와 상기 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하고, 상기 복수 개의 조합된 신호는, 제1 및 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호 또는 제1근전도 센서에서 LOW 값이 인가되고 제2근전도 센서에서 설정된 시간동안 두 번의 HIGH 값이 인가되는 더블 오픈신호를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 손동작 제어부는, 손동작 모드의 각 세부동작모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 손동작 설정부; 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 또는 엄지수직 손동작모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및 상기 엄지감지부에서 선택된 손동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 주손동작 세부동작모드 또는 부손동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 손동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파지동작 제어부는, 파지동작 모드의 각 세부동작모드에서 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 파지동작 설정부; 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 및 엄지수직 파지동작모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및 상기 엄지감지부에서 선택된 파지동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 주파지동작 세부동작모드 또는 부파지동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 파지동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 근전전동의수 제어방법은 전술한 근전전동의수의 제어시스템을 이용한 제어방법에 관한 것으로, 근전전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고, 각각의 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각 엄지수직 및 엄지수평 동작모드별로 설정하여 저장하는 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계; 상기 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계; 사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 엄지수직 및 엄지수평 동작모드 판별을 위해 획득하는 엄지위치 감지단계; 엄지손가락의 위치가 수평위치인지, 수직위치인지를 판단하여 각 동작모드에 설정되어 있는 주동작과 부동작 세부동작모드를 활성화시키는 세부동작모드 선택단계; 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해, 각 주동작과 부동작 세부동작모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계; 및 활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계는, 근전전동의수로 구현하고자 하는 동작을, 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와, 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정; 상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 엄지수평 및 엄지수직 동작모드를 설정하는 엄지위치 동작모드 설정과정; 상기 엄지위치 동작모드에서 손가락 모양이나 그립동작을 구현하기 위해 엄지수직 및 엄지수평 동작모드에 각각 매치시켜 있는 주동작 세부동작모드와 부동작 세부동작모드를 설정하는 세부 동작모드 설정과정; 및 손가락 모양과 그립을 구현하기 위해, 상기 근전전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 주동작과 부동작으로 분류하여 다양화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 앱(APP)이나 동글 등 부가장비의 추가없이 물체의 파지뿐만 아니라 다양한 손동작의 표현을 가능하게 함으로써, 근전전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 간단한 동작신호를 통해 구현되므로 사용자의 이용편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 근전전동의수의 제어시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 주/부 손동작과 주/부 파지동작을 나타내는 예시 사진.
도 3은 본 발명에 따라 다양한 손동작이나 파지동작을 나타내는 근전전동의수의 제어방법에 대한 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 주/부 손동작과 주/부 파지동작을 나타내는 구성 흐름도.

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 따른 근전전동의수의 제어시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 주/부손동작과 주/부파지동작을 나타내는 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 근전전동의수의 제어시스템은 동작모드 전환부(100), 엄지감지센서(200), 손동작 제어부(300) 및 파지동작 제어부(400)를 포함하며, 동일한 근전도 신호로 손동작과 파지동작을 모두 구현할 수 있도록 구성된다.

동작모드 전환부(100)는 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서(10)에서 근전도 신호가 함께 인가되거나 연속적인 HIGH 동신호가 입력되는 경우, 근전전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 동작 제어부를 변경한다.

엄지감지센서(200)는 상기 근전전동의수에 구비된 엄지손가락을 사용자가 수동으로 회전시키거나 또는 위 두 신호에 의해 자동으로 회전된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하여 엄지수직 동작모드와 엄지수평 동작모드를 구분한다.

손동작 제어부(300)는 동작모드 전환부(100)에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평 손동작모드와 엄지수직 손동작모드에 각각 매치되어 있는 주손동작 세부동작모드와 부손동작 세부동작모드가 선택되면, 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각각의 세부동작모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송한다.

파지동작 제어부(400)는 동작모드 전환부(100)에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평 파지동작모드와 엄지수직 파지동작모드에 각각 매치되어 있는 주파지동작 세부동작모드와 부파지동작 세부동작모드가 선택되면, 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부동작모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송한다.

즉, 본 발명은 5손가락 타입의 다관절 근전전동의수(1)를 이용하여 물체의 파지뿐만 아니라, 사용자의 의사표현이나 감정표현을 나타내는 간단한 손동작을 표현함에 있어, 종래와 같이 새로운 구동신호를 생성할 수 있는 앱(APP)이나 동글 같은 부가적인 장치를 구비하지 않고도 종래 파지동작을 제어하기 위해 사용되던 2개의 근전도 센서에서 발생하는 신호만을 이용하여 구현할 수 있게 한 것이다.

그에 따라, 본 발명에서 의사표현이나 감정표현을 위한 손동작을 구현하기 위해 근전전동의수(1)를 착용하고 있는 사용자가 가해주는 신호는, 종래에 물체의 파지동작을 수행하기 위해 신체에 부착되어 있던 두 개의 근전도 센서에서 획득할 수 있는 근전도 신호에 불과하게 되므로, 복잡하고 새로운 조작법을 익히지 않고도 간단한 손동작을 보다 편리하게 표현할 수 있게 된다.

이와 같이 파지동작과 손동작을 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 모두 구현할 수 있게 하기 위해, 상기 근전전동의수(1)는, 사용자의 피부에 부착되어 근전도 신호를 획득하는 두 개의 근전도 센서(10)와, 상기 근전도 센서(10)에서 획득한 근전도 신호에 의해 구동되어 손가락의 관절을 구부리거나 펼치는 구동부(20)를 포함하여 구성된다.

이처럼 두 개의 근전도 센서(12,14)에서 발생될 수 있는 근전도 신호의 조합은 두 개의 근전도 센서에서 모두 활성화 신호가 감지되는 경우와, 둘 중 어느 하나의 근전도 센서에서만 활성화 신호가 감지되는 경우가 있을 수 있는 바, 본 발명에서는 이러한 세 가지의 신호만을 이용하여 물체의 파지뿐만 아니라, 간단한 손동작의 표현도 가능할 수 있게 된다. 만일 엄지를 자동으로 수직 또는 수평위치에 이동시키는 제어신호가 필요하거나, 동시에 활성화되는 신호를 대신할 수 있는 추가신호가 필요한 경우, 연속적인 HIGH 신호를 추가로 사용할 수도 있다.

즉, 신체에 부착된 두 개의 근전도 센서(12,14)에서 발생되는 신호는 하기의 표 1에 나타난 바와 같이, 제1근전도 센서(12)에서 전송되는 제1근전도 신호와 제2근전도 센서(14)에서 전송되는 제2근전도 신호가 모두 HIGH 값을 나타내는 동시 활성화신호(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)와, 제1근전도 신호만이 HIGH 값을 나타내고 제2근전도 신호는 LOW 값을 나타내는 제1활성화신호(도 2에서는 Close 신호로 표시함)와, 제1근전도 신호는 LOW 값을 나타내고 제2근전도 신호는 HIGH 값을 나타내는 제2활성화신호(도 2에서는 Open 신호로 표시함)만이 가능하게 된다. 만일 엄지가 자동일 경우, 추가로 신호가 필요한 경우, 설정된 시간안에 입력되는 연속적인 HIGH 신호를(double open) 추가로 사용할 수 도 있다. 이때, 근전도 센서에서 HIGH 값이 인가될 때 이를 각 근전도 센서가 활성화되었음을 나타내는 활성화신호로 지칭한다.

	동시 활성화신호 (Co-contraction)	제1활성화신호(Close) (Close)	제2활성화신호(Open) (Open)	DOUBLE OPEN
제1근전도신호	HIGH	HIGH	LOW	LOW
제2근전도신호	HIGH	LOW	HIGH	HIGH+HIGH

이러한 4 종류의 신호 중 DOUBLE OPEN 신호와 동시 활성화신호(Co-contraction)는 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 동작모드를 바꿀 수 있는 전환신호로 상기 동작모드 전환부(100)에서 사용하거나 엄지가 자동일 때 수직위치 동작모드와 수평위치 동작모드 변환에 사용할 수 있고, 제1활성화신호(Close)와 제 2활성화신호는 손동작 모드와 파지동작 모드에서 엄지 위치에 따라 모두 미리 설정된 손동작 표현 또는 파지동작 표현을 위한 제어신호로 상기 손동작 제어부(300)와 파지동작 제어부(400)에서 사용할 수 있도록 구성된다.

그에 따라, 상기 동작모드 전환부(100)는, 상기 근전전동의수를 이용하여 수행하고자 하는 동작을 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 전환하기 위한 것으로서, 제1근전도 센서(12)와 제2근전도 센서(14)로부터 인가되는 복수 개의 조합된 신호를 통해 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경한다. 즉, 두 개의 근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호가 입력될 때마다 또는 필요에 따라 DOUBLE OPEN 신호가 활성화될 때마다 제어부가 손동작 제어부(300)와 파지동작 제어부(400) 상호간에 전환되도록 구성된다.

즉, 현재 손동작 모드에서 제1근전도 센서(12)와 제2근전도 센서(14)에서 모두 HIGH 값이 입력(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)되거나 DOUBLE OPEN 신호가 입력될 때 상기 동작모드 전환부(100)는 현재 활성화되어 있는 손동작 모드를 비활성화시키고 파지동작 모드를 활성화시켜 파지동작 제어부(400)에 의해 손가락들을 굽히거나 펼치는 제어신호가 근전전동의수의 구동부(20)로 인가될 수 있게 한다.

또한 파지동작 모드에 있는 동안 다시 제1근전도 센서와 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 입력(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)되거나 DOUBLE OPEN 신호가 입력될 때 상기 동작모드 전환부(100)는 현재 활성화되어 있는 파지동작 모드를 비활성화시키고 손동작 모드를 활성화시켜 손동작 제어부(300)에 의해 손가락들을 굽히거나 펼치는 제어신호가 근전전동의수의 구동부로 인가될 수 있게 한다.

이와 같이 상기 동작모드 전환부(100)에 의해 활성화되어 제어신호를 출력하는 제어부가 바뀌게 됨으로써, 별도의 부가 장비의 추가없이 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 동일한 근전도 신호를 이용하여 파지동작뿐만 아니라 손동작도 표현할 수 있게 된다.

또한, 상기 엄지감지센서(200)는, 상기 근전전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여 있는지 또는 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하여 엄지수직 동작모드인지 엄지수평 동작모드인지를 판단하기 위한 것으로서, 상기 손동작 모드에서 구현될 수 있는 주손동작과 부손동작 세부동작모드와, 상기 파지동작 모드에서 구현될 수 있는 주파지동작과 부파지동작 세부동작모드를 설정하기 위해 엄지손가락의 위치를 감지하도록 구성된다.

이때, 상기 엄지손가락의 위치는 사용자가 엄지손가락을 수동으로 회전시켜 변경하거나 DOUBLE OPEN(또는 Co-contraction 및 두 신호의 조합) 신호를 이용하여 자동으로 변경 할 수 있으며, 상기 실시례에서는 회전된 엄지손가락이 다른 손가락들과 수평(측면) 방향이 되도록 위치한 경우를 수평위치로 칭하고, 회전된 엄지손가락이 다른 손가락들과 수직(정면) 방향이 되도록 위치한 경우를 수직위치로 칭하였으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형태로 엄지손가락의 위치를 설정할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 손동작 제어부(300)는 손동작 설정부(310), 엄지감지부(320) 및 손동작 실행부(330)를 포함하여 구성된다.

손동작 설정부(310)는 손동작 모드의 각 세부동작모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장한다.

엄지감지부(320)는 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 손동작모드와 엄지수직 손동작모드를 선택하여 활성화시킨다.

손동작 실행부(330)는 상기 엄지감지부에서 선택된 세부동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제1주손동작 세부동작모드와 제1부손동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송한다.

이때, 상기 손동작 설정부(310)는, 손동작 모드의 각 세부동작모드에서 나타내고자 하는 손동작을 표현하기 위해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 매치시켜 저장하도록 구성된다.

이를 위하여, 상기 손동작 설정부(310)는 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 손동작모드에서는, 엄지수직 주손동작 세부동작모드와 엄지수직 부손동작 세부동작모드로 나누어지며, 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 엄지수직 제1주손동작과, 엄지수직 제1주손동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간(0.5 ~ 1초)동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 상태를 표현하고자 하는 엄지수직 제1부손동작 세부동작모드을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다. 또한 필요에 따라 엄지수직 제1주손동작 또는 제1부손동작 세부동작모드에서 제1활성화신호 상태를 표현하고자 하는 엄지수직 제2주손동작 세부동작모드와 제2부손동작 세부동작모드로 확장할 수 있다.

즉, 상기 손동작 설정부(310)는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 손동작모드에서, 상기 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호(Close) 및 상기 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Open)와 각 신호의 횟수에 따라 엄지수직 주손동작모드와 엄지수직 부손동작모드 상호간이 전환되거나 상기 엄지수직 주손동작모드와 연결된 적어도 하나의 제1주손동작모드 및 상기 엄지수직 부손동작모드와 연결된 적어도 하나의 제2부손동작모드로 동작하도록 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장된다.

또한, 상기 손동작 설정부(310)는, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 손동작모드에서는 엄지수평 주손동작 세부동작모드와 엄지수평 부손동작 세부동작모드로 나누어지며, 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 엄지수평 제1주손동작 세부동작모드와, 엄지수평 제1주손동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 상태를 표현하고자 하는 엄지수평 제1부손동작 세부동작모드을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다. 또한 필요에 따라 엄지수평 제1주손동작 또는 제1부손동작 세부동작모드에서 제1활성화신호 상태를 표현하고자하는 엄지수평 제2주손동작 세부동작모드와 제2부손동작 세부동작모드로 확장할 수 있다.

즉, 손동작 설정부(310)는 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 손동작 모드에서, 상기 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호(Close) 및 상기 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Open)와 각 신호의 횟수에 따라 엄지수평 주손동작모드와 엄지수평 부손동작모드 상호간이 전환되거나 상기 엄지수평 주손동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드 및 상기 엄지수평 부손동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드로 동작하도록 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다.

상기 실시례에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 주손동작 모드에서 제1활성화신호 상태(도 2에서는 Close 신호로 표시함)에서는 엄지수직 제1주손동작인 '인덱싱' 손동작을 나타내도록 설정하고, 엄지수직 제1주손동작 세부모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력(Open 신호)될 때 상태를 표현하는 엄지수직 제1부손동작 세부모드로 변환되며, 엄지수직 제1부손동작 세부모드인 '오케이' 손동작을 나타내도록 설정하였다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 손동작모드에서 제1활성화신호 상태(도 2에서는 Close 신호로 표시함)에서는 엄지수평 제1주손동작 모드인 '가위바위보' 게임에서 '가위'를 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하고, 엄지수평 제1주손동작 세부모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력될 때 상태를 표현하는 엄지수평 제1부손동작 세부모드로 변환되며 엄지수평위치 제1부손동작 세부모드인 '엄지척'을 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하였다.

상기 엄지감지부(320)는, 근전전동의수의 손가락을 이용하여 나타내고자 하는 손동작의 설정이 완료된 후, 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서(200)로부터 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 의해 엄지수평 동작모드 또는 엄지수직 동작모드에 매치되어 있는 세부동작모드를 활성화시키도록 구성된다.

이때, 사용자가 엄지손가락을 수동 또는 자동으로 회전시켜 그 위치를 수평위치에서 수직위치로, 또는 수직위치에서 수평위치로 바꿀 때마다 손동작 모드에서 활성화되는 세부동작모드가 바뀌게 됨은 물론이다.

또한, 상기 손동작 실행부(330)는, 엄지손가락의 위치에 의해 선택된 엄지 위치모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 그에 매치되어 있는 제어신호가 도출되어 상기 근전전동의수의 구동부로 전송되도록 구성된다.

그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지 수직 동작모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 손동작 실행부(330)는 그러한 제1활성화신호에 매치되어 있는 엄지수직 제1주손동작 세부동작모드인 '인덱싱' 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 구동신호들로 이루어진 제어신호를 활성화시켜 상기 근전전동의수의 구동부로 전송하도록 구성된다. 이와 같이 상기 손동작 실행부의 제어에 의해 전송되는 제어신호에 따라 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 '인덱싱' 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Close 신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성되며, 이때 충분한 시간동안 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 세부동작모드 전환을 통해 새로운 세부동작모드 준비상태를 유지할 수 있도록 구성된다. 즉, 주동작 세부동작모드일 경우 부동작 세부동작모드로 전환되며, 부동작 세부동작모드일 경우 주동작 세부동작모드로 전환된다

또한, 엄지수직 제1주손동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 신호 상태를 표현하고자 하는 엄지수직 제1부손동작 세부동작모드를 나타내기 위해, 상기 동작 실행부는 엄지수직 제1부손동작 '오케이' 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송한다. 따라서, 엄지수직 제1부손동작 세부동작모드에서는 제1활성화신호(Close 신호) 발생시 그에 따라 상기 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 사물이나 방향을 지시할 수 있는 '오케이' 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Close신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성되며, 이때 충분한 시간동안 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 세부동작모드 전환을 통해 새로운 세부동작모드 준비상태를 유지할 수 있도록 구성된다. 즉, 주동작 세부동작모드일 경우 부동작 세부동작모드로 전환되며, 부동작 세부동작모드일 경우 주동작 세부동작모드로 전환된다

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지 수평모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 손동작 실행부는 그러한 제1활성화 신호에 매치되어 있는 엄지수평 제1주손동작‘가위바위보’게임의 '가위' 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송하고, 그에 따라 상기 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 '가위' 표현을 나타낼 수 있게 된다.

또한, 엄지수평위치 제1주손동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 신호 상태를 표현하고자 하는 엄지 수평위치 제1부손동작 세부동작모드를 나타내기 위해, 상기 손동작 실행부는 엄지수평위치 제1부손동작 '엄지척' 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송한다. 따라서, 엄지수평 제2부손동작 세부동작모드에서는 제1활성화신호(Close 신호) 발생시 그에 따라 상기 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 '엄지척' 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Close신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성되며, 이때 충분한 시간동안 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 세부동작모드 전환을 통해 새로운 세부동작모드 준비상태를 유지할 수 있도록 구성된다. 즉, 주동작 세부동작모드일 경우 부동작 세부동작모드로 전환되며, 부동작 세부동작모드일 경우 주동작 세부동작모드로 전환된다. 또한, 각 세부동작모드에 설정되는 손동작의 유형이 이에 제한되지 않고 사용자가 주로 사용하는 손동작 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 파지동작 제어부(400)는 파지동작 설정부(410), 엄지감지부(420) 및 파지동작 실행부(430)를 포함하여 구성된다.

파지동작 설정부(410)는 파지동작 모드의 각 세부동작모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장한다.

엄지감지부(420)는 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지 감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 파지동작모드와 엄지수직 파지동작모드를 선택하여 활성화시킨다.

파지동작 실행부(430)는 상기 엄지감지부에서 선택된 세부동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제1주파지동작 세부동작모드와 제1부파지동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송한다.

이와 같이 상기 파지동작 제어부(400)도 상기 손동작 제어부(300)와 마찬가지로 각 세부동작모드마다 제1 또는 제2활성화신호에 의해 손가락을 펼치거나 구부리는 동작을 실행하기 위한 구동신호들이 미리 매치되어 제어신호로 저장되어 있음으로써, 사용자는 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 동일한 형태의 활성화신호를 이용하여 손동작의 구현과 파지동작의 구현을 모두 실행시킬 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 파지동작 설정부(410)는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 파지동작모드에서는, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제 2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제 1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 엄지수직 제1주파지동작과, 엄지수직 제1주파지동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 상태를 표현하고자 하는 엄지수직 제1부파지동작을 나타내기 위해 손가락의 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다. 또한 필요에 따라 엄지수직 제1주파지동작 또는 제1부파지동작 세부동작모드에서 제1활성화신호 상태를 표현하고자하는 엄지수직 제2주파지동작 세부동작모드와 제2부파지동작 세부동작모드로 확장할 수 있다.

즉, 상기 파지동작 설정부(410)는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 파지동작 모드에서, 상기 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호(Close) 및 상기 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Open)와 각 신호의 횟수에 따라 엄지수직 주파지동작모드와 엄지수직 부파지동작모드 상호간이 전환되거나 상기 엄지수직 주파지동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드 및 상기 엄지수직 부파지동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드로 동작하도록 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다.

또한, 상기 파지동작 설정부(410)는 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 파지동작모드에서도, 상기 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 엄지수평위치 제1주파지동작과 엄지수평 제1주파지동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 상태를 표현하고자 하는 엄지 수직 제1부파지동작을 나타내기 위해 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호도 생성하여 저장하도록 구성된다. 또한 필요에 따라 엄지수평 제1주파지동작 또는 제1부파지동작 세부동작모드에서 제1활성화신호 상태를 표현하고자하는 엄지수평 제2주파지동작 세부동작모드와 제2부파지동작 세부동작모드로 확장할 수 있다.

즉, 상기 파지동작 설정부(410)는, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 파지동작 모드에서, 상기 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호(Close) 및 상기 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 상기 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Open)와 각 신호의 횟수에 따라 엄지수평 주파지동작모드와 엄지수평 부파지동작모드 상호간이 전환되거나 상기 엄지수평 주파지동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드 및 상기 엄지수평 부파지동작모드와 연결된 적어도 하나의 후속동작모드로 동작하도록 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다.

상기 실시례에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 파지모드에서는 엄지수평 제1주파지동작 세부동작모드인 실린더나 봉과 같이 바깥면이 둥근 물체를 감싸 쥐는 그립(도 2에서는 ‘실린더’ 그립으로 표현함)과, 엄지수평 제1부파지동작 세부동작모드인 카드와 같은 얇고 넓은 물체의 일면을 안정적으로 잡을 수 있는 그립(도 2에서는 ‘측면’ 그립으로 표현함)이 이루어질 수 있게 하고, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직위치 동작모드에서는 엄지수직 제1주파지동작 세부동작모드인 큰 물체의 외주면을 넓게 감싸 쥐는 그립(도 2에서는 ‘파워’ 그립으로 표현함)과, 엄지수직 제1부파지동작 세부동작모드인 작은 물체를 일부 손가락으로 가볍게 잡는 그립(도 2에서는 ‘팁(정밀)’ 그립으로 표현함)이 이루어질 수 있도록 설정하였으며, 각 세부동작모드에 설정되는 그립의 유형이 이에 제한되지 않고 사용자가 주로 사용하는 그립 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 엄지감지부(420)는, 상기 파지동작 제어부(400)와 마찬가지로 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지 감지센서로부터 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 의해 수평위치 또는 수직위치에 매치되어 있는 엄지수평 파지동작모드와 엄지수직 파지동작모드를 활성화시키도록 구성된다.

또한, 상기 파지동작 실행부(430)는, 엄지손가락의 위치에 의해 선택된 엄지위치 동작모드 각각에 설정되어 있는 주파지동작과 부파지동작 세부동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 그에 매치되어 있는 제어신호가 도출되어 상기 근전전동의수의 구동부로 전송되도록 구성된다.

그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평위치 동작모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 그러한 제1활성화신호에 매치되어 있는 엄지수평 제1주파지동작 세부동작모드인 '실린더' 그립을 형성하기 위해 엄지를 제외한 나머지 손가락들의 말단을 말아 쥐면서 봉이나 실린더와 같이 외주면이 둥근 물체를 감싸 쥐게 된다. 이후 다시 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Open 신호)가 인가되면 다시 손가락들을 펴서 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 엄지수평 제1주파지동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되는 신호 상태를 표현하고자 하는 엄지수평 제1부손동작 세부동작모드를 나타내기 위해, 상기 파지동작 실행부는 엄지수평 제1부파지동작 세부동작모드로 변환되어‘측면’ 그립을 형성하여 카드와 같은 얇은 물체의 넓은 면을 안정적으로 파지할 수 있는 상태가 된다. 따라서, 엄지수평 제1부파지동작 모드에서는 제1활성화신호(Close 신호) 발생시 그에 따라 상기 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 '측면' 파지를 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Close신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전전동의수의 손가락들을 파지동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성되며, 이때 충분한 시간동안 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 세부동작모드 전환을 통해 새로운 세부동작모드 준비상태를 유지할 수 있도록 구성된다. 즉 주동작 세부동작모드일 경우 부동작 세부동작모드로 전환되며, 부동작 세부동작모드일 경우 주동작 세부동작모드로 전환된다.

또한, 엄지손가락이 수직위치에 있는 엄지수직 파지동작모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 엄지수직 제1주파지동작 '파워' 그립을 형성하기 위해 엄지를 포함한 모든 손가락들의 말단을 말아 쥐면서 물체를 보다 강력하게 감싸 쥔 상태로 변환되고, 이후 상기 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 인가되면 다시 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

또한, 엄지수직위치 제1주파지동작 세부동작모드에서 제2근전도 센서로부터 충분한 시간동안 HIGH 값이 입력되고 제1근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되면, 상기 파지동작 실행부는 엄지수직 제1부파지동작 세부동작모드로 변환되어 '팁(정밀)' 그립을 형성하여 작은 물체를 엄지손가락과 집게손가락으로만 가볍게 파지할 수 있는 상태가 된다. 따라서, 엄지수직 제1부파지동작 모드에서는 제1활성화신호(Close 신호) 발생시 그에 따라 상기 근전전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 '팁(정밀)' 파지를 나타낼 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 근전전동의수의 제어시스템은, 물체를 집는 파지동작 또는 이와는 별개의 모드로 사용자의 감정이나 의사를 나타내는데 이용되는 손동작을 설정한 후, 어느 한 모드에서의 동작을 위해 설정된 데이터가 다른 모드의 동작을 위해서는 영향을 미치지 못하게 함으로써, 다른 앱(APP)이나 동글과 같은 부가장치에 의한 도움 없이도 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해서만 다양한 세부동작모드로 구동되는 파지동작 뿐만 아니라 손동작의 표현도 가능하게 하여, 근전전동의수의 사용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 본 발명에서는 한번의 동작으로 구현하는 손동작 모드와 반복적인 신호발생에 의해 동작하는 파지동작을 분명하게 구분하기 때문에 사용자가 쉽게 다양한 동작을 체득할 수 있으므로, 복잡하고 어려운 조작법을 획득해야 하는 불편함을 최소화할 수 있게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 근전전동의수의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따라 다양한 손동작이나 파지동작을 나타내는 근전전동의수의 제어방법에 대한 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 주/부 손동작과 주/부 파지동작을 나타내는 구성 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 근전전동의수의 제어방법은, 근전전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고 각 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각각 엄지위치에 따라 엄지수평 또는 엄지수직 동작모드별로 설정하여 각각의 모드에 맞게 주동작과 부동작 세부동작모드를 저장하는 엄지기반 동작 설정단계(S100)와, 상기 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 미리 정해진 두 개의 근전도 센서의 조합(CO-contraction, DOUBLE Open 등)신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계(S200)와, 사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지 감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하여 엄지수평 및 엄지수직 동작모드를 판단하기위한 엄지위치 감지단계(S300)와, 엄지손가락의 위치가 수평위치인지 수직위치인지를 판단하여 엄지수평 및 엄지수직 동작모드에 각각 설정되어 있는 주동작과 부동작 세부동작모드를 활성화시키는 세부동작모드 선택단계(S400)와, 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해 각 세부동작모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계(S500)와, 활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계(S600)를 포함하여 구성된다.

상기 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계(S100)는, 근전전동의수로 구현하고자 하는 동작을 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정(S110)과, 상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 엄지수평 및 엄지수직 동작모드 설정과정(S120)과, 상기 엄지손가락의 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 주동작 및 부동작 세부동작모드 설정과정(S130)과 각각의 세부동작모드에 매치되어 있는 손가락 모양과 그립을 구현하기 위해 상기 근전전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정(S140)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 상기 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계(S100)에서는, 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 손동작과 파지동작을 모두 구현할 수 있게 하면서도, 구현될 수 있는 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화하기 위하여 사용자가 수동 및 자동으로 회전시켜 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 엄지 수평위치와 수직위치모드를 설정할 수 있도록 구성된다.

그에 따라, 손동작 모드에서 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호가 동일하더라도 엄지손가락의 위치에 따라 변경되는 엄지위치 손동작모드에 의해 복수의 손동작을 표현할 수 있게 된다. 이와 마찬가지로 파지동작 모드에서도 동일한 근전도 신호를 이용하여 엄지손가락의 위치에 따라 변경되는 엄지위치 파지동작모드마다 다른 파지 그립을 구현할 수 있게 된다.

상기 동작모드 전환단계(S200)는, 상기 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 모두 HIGH 값으로 이루어진 근전도 신호인 동시 활성화신호(Co-contraction 신호)가 입력되거나 DOUBLE Open 및 두 신호의 조합에 의한 정해진 활성화 신호가 입력될 때마다 활성화될 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 전환하도록 구성된다.

그에 따라, 사용자는 별도의 스마트폰 등에 설치되어 있는 앱(APP)이나 동글의 조작 없이, 통상적인 파지동작을 위해 습득해 놓은 방식과 동일하게 미리 정해진 두 개의 근전도 센서의 조합(CO-contraction, DOUBLE Open 등)에 의한 신호를 활성화하는 것만으로 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간을 전환시킬 수 있게 된다.

상기 엄지위치 감지단계(S300)는, 사용자가 수동/자동으로 회전 조작한 엄지손가락의 위치를 상기 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하여, 엄지손가락이 나머지 손가락들과 수직한 수직위치에 있는지, 아니면 회전하여 나머지 손가락들과 수평한 수평위치에 있는지 여부를 판단하도록 구성된다.

상기 세부동작모드 선택단계(S400)는, 상기 엄지위치 감지단계에서 판단된 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평 또는 엄지수직 동작모드 각각에 매치되어 있는 주동작과 부동작 세부동작모드를 상기 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호에 의해 활성화될 손동작 모드 또는 파지동작 모드의 세부동작모드로 선택하도록 구성된다.

그에 따라, 상기 동작모드 전환단계(S200)에서 사용자가 선택한 동작모드 내에서 상기 엄지손가락의 위치가 바뀔 때마다 상기 근전도 신호에 의해 활성화될 손동작모양을 나타내거나 물체를 파지하는 그립을 나타내는 세부동작모드를 변경할 수 있게 함으로써, 미리 정해진 두 개의 근전도 센서의 조합(CO-contraction, DOUBLE Open 등)을 동작모드 및 엄지위치 전환에 사용하면서도 근전전동의수를 이용하여 표현할 수 있는 손동작 모양과 파지그립 방식의 다양성을 유지할 수 있게 된다.

상기 제어신호 활성화단계(S500)는, 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해 상기 세부동작모드 선택단계에서 선택된 각 세부동작모드에 설정되어 있는 손가락 모양이나 파지 그립을 수행하도록 설정되어 있는 제어신호를 도출하도록 구성된다.

이때, 상기 제어신호에는 구현하고자 하는 손가락 모양과 그립을 구현할 수 있도록 근전전동의수의 여러 손가락들의 관절을 굽히거나 펼치기 위해 상기 근전전동의수에 구비된 구동부를 구동시키는 구동신호들이 매치되어 있는바, 상기 두 개의 근전도 센서를 통하여 입력되는 두 개의 근전도 신호에 의해 제어신호를 도출하는 것만으로도 손가락 모양과 파지 그립을 수행하는 구동신호들을 활성화시킬 수 있게 된다.

상기 동작 구현단계(S600)는, 상기 제어신호 활성화단계에서 활성화된 제어신호에 매치되어 있는 구동신호가 상기 근전전동의수의 구동부로 전송되어 미리 설정된 손가락 모양이나 파지 그립을 형성하게 된다.

이와 같이, 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 동일한 근전도 신호를 이용하여, 통상적인 파지동작이 가능하게 됨은 물론, 별도의 부가장비 없이도 다양한 의사표현이나 감정표현을 표출하기 위한 손동작도 표현할 수 있게 되어, 근전전동의수를 착용한 사용자의 일상생활 편의를 향상시키고 삶의 질 향상에 기여할 수 있게 된다.

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 : 근전도 센서
12 : 제1근전도 센서 14 : 제2근전도 센서
20 : 구동부
100 : 동작모드 전환부 200 : 엄지감지센서
300 : 손동작 제어부 310 : 손동작 설정부
320 : 엄지감지부 330 : 손동작 실행부
400 : 파지동작 제어부 410 : 파지동작 설정부
420 : 엄지감지부 430 : 파지동작 실행부

Claims

근전전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하는 동작모드 전환부;
상기 근전전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하여 엄지수직 및 엄지수평 동작모드를 구현하기 위한 엄지감지센서;
상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평과 엄지수직 동작모드 각각에 매치되어 있는 주손동작 또는 부손동작 세부동작모드가 선택되면, 신체에 부착되어 있는 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 주손동작 또는 부손동작 세부동작모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송하는 손동작 제어부; 및
상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 엄지수평과 엄지수직 동작모드 각각에 매치되어 있는 주파지동작 또는 부파지동작 세부동작모드가 선택되면, 상기 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 주파지동작 또는 부파지동작 세부동작모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전전동의수의 구동부로 전송하는 파지동작 제어부;를 포함하며,
상기 동작모드 전환부는,
상기 제1 및 제2근전도 센서로부터 인가되는 복수 개의 조합된 신호를 통해 상기 손동작 모드와 상기 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하고,
상기 복수 개의 조합된 신호는,
제1 및 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호 또는 제1근전도 센서에서 LOW 값이 인가되고 제2근전도 센서에서 설정된 시간동안 두 번의 HIGH 값이 인가되는 더블 오픈신호를 포함하는 근전전동의수의 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 손동작 제어부는,
손동작 모드의 각 세부동작모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 손동작 설정부;
손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 또는 엄지수직 손동작모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및
상기 엄지감지부에서 선택된 손동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 주손동작 세부동작모드 또는 부손동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 손동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전전동의수의 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 파지동작 제어부는,
파지동작 모드의 각 세부동작모드에서 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 파지동작 설정부;
파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 엄지수평 및 엄지수직 파지동작모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및
상기 엄지감지부에서 선택된 파지동작모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 주파지동작 세부동작모드 또는 부파지동작 세부동작모드와 매치되는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 파지동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전전동의수의 제어시스템.
제1항에 기재된 근전전동의수의 제어시스템을 이용한 제어방법에 관한 것으로,
근전전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고, 각각의 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각 엄지수직 및 엄지수평 동작모드별로 설정하여 저장하는 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계;
상기 근전전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계;
사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 엄지수직 및 엄지수평 동작모드 판별을 위해 획득하는 엄지위치 감지단계;
엄지손가락의 위치가 수평위치인지, 수직위치인지를 판단하여 각 동작모드에 설정되어 있는 주동작과 부동작 세부동작모드를 활성화시키는 세부동작모드 선택단계;
상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해, 각 주동작과 부동작 세부동작모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계; 및
활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전전동의수의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 동작모드 및 엄지위치기반 동작 설정단계는,
근전전동의수로 구현하고자 하는 동작을, 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와, 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정;
상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 엄지수평 및 엄지수직 동작모드를 설정하는 엄지위치 동작모드 설정과정;
상기 엄지위치 동작모드에서 손가락 모양이나 그립동작을 구현하기 위해 엄지수직 및 엄지수평 동작모드에 각각 매치시켜 있는 주동작 세부동작모드와 부동작 세부동작모드를 설정하는 세부 동작모드 설정과정; 및
손가락 모양과 그립을 구현하기 위해, 상기 근전전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근전전동의수의 제어방법.