KR102438303B1

KR102438303B1 - 압전소자가 구비된 안전신발

Info

Publication number: KR102438303B1
Application number: KR1020210042675A
Authority: KR
Inventors: 박덕근; 임수정
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-09-05

Abstract

야간에 착용자를 쉽게 식별할 수 있고, 착용자가 안전사고를 사전에 예방할 수 있는 안전신발을 제공한다.
실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 밑창; 밑창의 상부에 결합되는 갑피; 밑창의 내부에 구비되는 배터리; 밑창의 내부에 구비되는 압전소자; 밑창 또는 갑피 중 어느 한 곳에 구비되고, 밑창의 이동속도를 측정하는 제1 센서; 갑피에 구비되되 착용자의 바깥복사뼈 인근에 위치되고, 갑피로 접근하는 물체의 속도를 측정하는 제2 센서; 밑창에 구비되는 진동모터; 갑피에 구비되는 조명; 및 제1 센서 및 제2 센서로 획득된 정보를 기반으로, 제1 접근 조건과 제2 접근 조건의 충족 여부를 판단하여 진동모터를 제어하는 제어유닛;을 포함하되, 제1 접근 조건은 제2 센서가 측정한 속도가 제1 센서가 측정한 속도보다 큰 조건이고, 제2 접근 조건은 제1 센서가 측정한 속도가 0이 아닌 조건인 것을 특징으로 한다.

Description

압전소자가 구비된 안전신발{SAFTY SHOES INCLUDING PIEZOELECTRIC ELEMENT}

본 개시(The Disclosure)는 압전소자가 구비된 안전신발과 관련된다.

야간에 야외에서 운동을 할 경우, 사람의 식별이 어려워 충돌 사고가 발생한다. 이를 예방하기 위해, 반사판을 구비하거나 형광색 옷을 입는 방법이 사용된다. 하지만, 전술한 방법은 다른 빛이 존재해야 식별이 가능하며, 반사되는 빛의 양이 적어 여전히 식별이 어렵다는 한계가 있어, 조명장치를 이용하는 방법이 사용되고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2016-0023152호에는 조명장치를 갖는 신발이 개시되어 있다.

전술한 조명장치를 갖는 신발은, 일측에 광원부 설치홈을 형성한 신발 밑창; 상기 신발 밑창의 상부에 설치되고, CDS 센서부를 설치한 신발 외피; 상기 신발 외피에 설치되어 주변의 조도 정보를 검출하는 CDS 센서부; 상기 신발 밑창에 설치되어 사용자의 하중으로 발생하는 압력 정보를 검출하는 압력센서부; 상기 CDS 센서부를 통해 검출된 조도 정보와, 압력센서부를 통해 검출되는 압력 정보를 분석하여 광원부의 온/오프 제어와, 광량을 제어하는 동작 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 동작 제어신호에 따라 빛을 출력하는 광원부; 및 상기 신발 밑창에 설치되어 사용자의 하중에 따른 압력 변화에 따라 전압을 발생하는 압전소자를 구비하고, 상기 압전소자에서 발생되는전압을 충전하여 상기 제어부와 광원부로 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.

하지만, 전술한 신발은, 빛을 방출하기 때문에 착용자의 위치를 알리기에는 효과적이었으나, 착용자를 미처 보지 못하고 접근하는 자동차나 자전거 등에 의한 충돌 사고는 여전히 존재하였다.

KR 10-2016-0023152 A (2017. 09. 05. 공개)

야간에 착용자를 쉽게 식별할 수 있고, 착용자가 안전사고를 사전에 예방할 수 있는 안전신발을 제공하는 것이다.

또한, 압전소자를 구비하여 항상 전원을 공급받을 수 있는 안전신발을 제공하는 것이다.

실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 밑창; 밑창의 상부에 결합되는 갑피; 밑창의 내부에 구비되는 배터리; 밑창의 내부에 구비되는 압전소자; 밑창 또는 갑피 중 어느 한 곳에 구비되고, 밑창의 이동속도를 측정하는 제1 센서; 갑피에 구비되되 착용자의 바깥복사뼈 인근에 위치되고, 갑피로 접근하는 물체의 속도를 측정하는 제2 센서; 밑창에 구비되는 진동모터; 갑피에 구비되는 조명; 및 제1 센서 및 제2 센서로 획득된 정보를 기반으로, 제1 접근 조건과 제2 접근 조건의 충족 여부를 판단하여 진동모터를 제어하는 제어유닛;을 포함하되, 제1 접근 조건은 제2 센서가 측정한 속도가 제1 센서가 측정한 속도보다 큰 조건이고, 제2 접근 조건은 제1 센서가 측정한 속도가 0이 아닌 조건인 것을 특징으로 한다.

또한, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발의 제어유닛은, 제1 접근 조건을 충족할 경우, 진동모터를 작동시키고, 제1 접근 조건을 충족하지 않으며 제2 접근 조건을 충족할 경우, 진동모터의 세기를, 제1 접근 조건을 충족한 경우보다 작게 제어시키고, 제1 접근 조건 및 제2 접근 조건을 모두 충족할 경우, 진동모터의 세기를, 제1 접근 조건을 충족한 경우보다 크게 제어시키고, 제1 접근 조건 및 제2 접근 조건을 모두 충족하지 않을 경우, 진동모터의 작동을 중지는 것을 특징으로 한다.

또한, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 갑피에 구비되어, 갑피에 가해지는 충격을 감지하는 제3 센서; 밑창에 구비되는 통신유닛;을 더 포함하고, 제어유닛은, 제3 센서에 충격이 감지된 후, 압전소자가 일정시간 작동하지 않을 경우, 기등록된 외부 단말기로 구조신호가 발송되도록 통신유닛을 제어하는 것을 특징으로 한다.

실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 항상 전원을 공급받을 수 있으며, 야간에 착용자의 식별이 용이해진다.

또한, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 측면에 구비된 센서가 접근하는 물체를 감지한 뒤, 이를 진동모터를 통해 알려주도록 구성되어, 착용자가 사전에 충돌 사고를 예방할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 착용자의 속도와 접근하는 물체의 속도에 따라, 진동모터의 세기를 다르게 제어하므로, 착용자가 상황에 따라 용이하게 대처할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발은, 통신유닛이 구비되어, 출동 사고가 발생하면 기등록된 외부 단말기로 구조신호를 발송한다.

도 1은 실시예에 따른 안전신발의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 안전신발의 작동 예이다.
도 3은 실시예에 따른 안전신발의 작동 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 압전소자가 구비된 안전신발[이하 '안전신발(100)'이라 함]을 구체적으로 설명한다.

안전신발(100)의 사시도인 도 1을 참조하면, 안전신발(100)은 밑창(110), 갑피(120), 진동모터(130), 조명(140), 통신유닛(150) 및 제어유닛(160)을 포함한다.

밑창(110)은 안전신발(100)의 바닥에 해당하며, 착용자의 발바닥을 지지하며 발바닥을 보호하는 기능을 한다. 밑창(110)은 압전소자(111), 배터리(112) 및 제1 센서(113)를 포함한다.

압전소자(111)는 밑창(110)의 내부에 구비되며, 압력을 받으면 전기 에너지를 생성한다. 압전소자(111)는 압력을 받아 전기 에너지를 생성하므로, 압력을 많이 받을 수 있도록, 밑창(110)의 전측이나 후측에 위치함이 바람직하다.

배터리(112)는 밑창(110)의 내부에 구비되며, 전기 에너지를 저장하는 기능을 한다. 배터리(112)는 압전소자(111)에 의해 충전될 수 있다.

제1 센서(113)는 밑창(110)에 구비되며, 밑창(110)의 이동속도를 측정하는 기능을 한다. 즉, 착용자의 이동속도를 측정한다. 제1 센서(113)는 갑피(120)에 구비될 수도 있다.

갑피(120)는 밑창(110)의 상부에 결합되며, 착용자의 발 전체를 감싸 보호하는 기능을 한다. 갑피(120)는 제2 센서(121)와 제3 센서(122)를 포함한다.

제2 센서(121)는 갑피(120)에 외측에 구비되어, 갑피(120)로 접근하는 물체의 속도를 측정하는 기능을 한다. 제2 센서(121)는 착용자의 바깥복사뼈 인근에 위치하여 측면에서 접근하는 물체의 속도를 측정한다. 제2 센서(121)는 도플러센서와 같이 속도를 측정할 수 있는 센서가 사용될 수 있다.

제3 센서(122)는 갑피(120)에 구비되며, 갑피(120)에 가해지는 충격을 감지하는 기능을 한다.

진동모터(130)는 밑창(110)에 구비되며, 제어유닛(160)에 의해 동작된다. 진동모터(130)는 제2 센서(121)에 의해 착용자에게 물체가 접근하는 것이 인식되면, 진동함으로써 착용자에게 위험신호를 알려주는 기능을 한다.

조명(140)은 갑피(120)의 외측에 구비되며, 배터리(111)나 압전소자(112)로부터 전원을 공급받아 빛을 발생시킨다. 조명(140)은 착용자가 야간에 식별이 잘 되도록, 뒤꿈치, 발등, 발외측면 중 적어도 한 곳에 위치할 수 있다. 또한, 조명(140)은 필요에 따라 복수 개가 구비될 수 있다.

통신유닛(150)은 밑창(110)에 구비되며, 제어유닛(160)에 의해 동작된다. 통신유닛(150)은 기등록된 외부 단말기로 구조신호를 발송하는 기능을 한다.

제어유닛(160)은 밑창(110)이나 갑피(120)에 구비될 수 있고, 진동모터(130)와 통신유닛(150)을 제어하는 기능을 한다. 제어유닛(160)은 제1 센서(113)와 제2 센서(121)에서 획득한 정보를 기반으로 진동모터(130)의 작동 및 세기를 제어한다.

또한, 제어유닛(160)은 제3 센서(122)에 충격이 감지된 후, 압전소자(112)가 일정시간 작동하지 않을 경우, 착용자가 낙상 혹은 충돌 사고가 일어난 것으로 판단하여, 기등록된 외부 단말기로 구조신호가 발송되도록 통신유닛(150)을 제어한다.

안전신발(100)의 작동 예를 나타낸 도 2를 참조하여, 안전신발(100)의 작동을 간략히 설명한다.

제어유닛(160)은 제1 접근 조건과 제2 접근 조건을 기반으로, 진동모터(130)의 작동 및 세기를 제어한다. 제1 접근 조건은 제2 센서(121)가 측정한 속도[이하 '

'이라 함]가 제1 센서(113)가 측정한 속도[이하 '

'라 함]보다 큰 조건이다. 즉, 물체가 착용자보다 빠른지를 확인하는 조건이다. 제2 접근 조건은

이 0이 아닌 조건이다. 즉, 착용자가 움직이고 있는지를 확인하는 조건이다.

도 2 (a)를 참조하면, 착용자가 착용자에게 접근하는 자동차보다 빠를 경우, 즉, 제1 접근 조건을 충족하지 않고 제2 접근 조건만 충족할 경우, 제어유닛(160)은 진동모터(130)를 약하게 작동시켜준다. 이 경우에는 착용자에게 느리게 접근하고 있으므로, 착용자에게 접근하는 자동차의 존재 여부를 인지시켜주기 위해 진동모터(130)를 약하게 진동시켜준다.

도 2 (b)를 참조하면, 착용자가 착용자에게 접근하는 자동차보다 느릴 경우, 즉, 제1 접근 조건과 제2 접근 조건을 모두 충족할 경우, 제어유닛(160)은 진동모터(130)를 강하게 작동시켜준다. 이 경우에는 착용자에게 자동차가 빠르게 접근하고 있으므로, 진동모터(130)를 강하게 작동시켜, 착용자에게 위험신호를 알려준다.

안전신발(100)의 작동 순서도를 나타낸 도 3을 참조하여, 안전신발(100)의 작동을 설명한다.

먼저, S101단계에서, 제1 센서(113)는 착용자의 속도를 측정하고, 제2 센서(121)는 착용자에게 접근하는 물체의 속도를 측정한다.

S102단계에서,

가

보다 빠른지 판단한다.

S102단계에서

가

보다 빠르다고 판단되면, S103단계에서,

이 0이 아닌지 판단한다.

S103단계에서

이 0이라고 판단되면, 즉, 착용자가 정지해 있는 상황에서 물체가 착용자에게 접근하고 있다고 판단되면, S105단계에서, 진동모터(130)를 작동시켜준다.

만약, S103단계에서

이 0이 아니라고 판단되면, 즉, 착용자가 움직이고 있는 상황에서 물체가 착용자의 속도보다 더 빠르게 접근하고 있다고 판단되면, S106단계에서, 진동모터(130)를 강하게 작동시켜준다.

S102단계에서

가

보다 느리다고 판단되면, S104단계에서,

이 0이 아닌지 판단한다.

S104단계에서

이 0이라고 판단되면, 즉, 착용자가 움직이고 있는 상황에서 물체가 착용자의 속도보다 느리게 접근하고 있다고 판단되면, S107단계에서, 진동모터를(130)를 약하게 작동시켜준다.

만약, S104단계에서

이 0이 아니라고 판단되면, 즉, 착용자가 정지해 있고 착용자에게 접근하는 물체가 없다고 판단되면, S108단계에서, 진동모터(130)를 정지시켜준다.

전술한 안전신발(100)은, 압전소자(111)에 의해 항상 전원을 공급받을 수 있으며, 야간에 착용자의 식별이 용이해진다.

또한, 전술한 안전신발(100)은, 측면에 구비된 제2 센서(121)가 접근하는 물체를 감지한 뒤, 이를 진동모터(130)를 통해 알려주도록 구성되어, 착용자가 사전에 충돌 사고를 예방할 수 있다.

또한, 전술한 안전신발(100)은, 착용자의 속도와 접근하는 물체의 속도에 따라, 진동모터(130)의 세기를 다르게 제어하므로, 착용자가 상황에 따라 용이하게 대처할 수 있다.

또한, 전술한 안전신발(100)은, 통신유닛(150)이 구비되어, 출동 사고가 발생하면 기등록된 외부 단말기로 구조신호를 발송한다.

본 개시의 실시예를 설명할 때 사용된 표현(용어, 시각화된 이미지 등)들은 기술에 대한 이해를 높이기 위한 도구적인 목적에 의해 선택된 것에 불과하다.

또한, 여건상 본 개시는 제한된 수의 실시예에 의하여 설명되었고, 통상의 기술자는 설명된 실시예를 바탕으로 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 새로운 실시예들을 창안해 낼 수 있을 것이다.

따라서, 본 개시의 청구범위는 '발명의 설명' 및 '도면'에 나타난 일부 표현에 의하여 제한되어선 안되고, 명세서의 전반에 내재된 본원적인 기술적 사상을 바탕으로 폭넓게 해석되어야 함이 마땅하다.

100... 안전신발
110... 밑창
111... 압전소자
112... 배터리
113... 제1 센서
120... 갑피
121... 제2 센서
122... 제3 센서
130... 진동모터
140... 조명
150... 통신유닛
160... 제어유닛

Claims

밑창;
상기 밑창의 상부에 결합되는 갑피;
상기 밑창의 내부에 구비되는 배터리;
상기 밑창의 내부에 구비되는 압전소자;
상기 밑창 또는 상기 갑피 중 어느 한 곳에 구비되고, 상기 밑창의 이동속도를 측정하는 제1 센서;
상기 갑피에 구비되되 착용자의 바깥복사뼈 인근에 위치되고, 상기 갑피의 측면에서 접근하는 물체의 속도를 측정하는 제2 센서;
상기 밑창에 구비되는 진동모터;
상기 갑피에 구비되는 조명; 및
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서로 획득된 정보를 기반으로, 제1 접근 조건과 제2 접근 조건의 충족 여부를 판단하여 상기 진동모터의 작동과 세기를 제어하는 제어유닛;을 포함하되,
상기 제1 접근 조건은 상기 제2 센서가 측정한 속도가 상기 제1 센서가 측정한 속도보다 큰 조건이고,
상기 제2 접근 조건은 상기 제1 센서가 측정한 속도가 0이 아닌 조건인 것을 특징으로 하는, 안전신발.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 제1 접근 조건을 충족할 경우, 상기 진동모터를 작동시키고,
상기 제1 접근 조건을 충족하지 않으며 상기 제2 접근 조건을 충족할 경우, 상기 진동모터의 세기를, 상기 제1 접근 조건을 충족한 경우보다 작게 제어시키고,
상기 제1 접근 조건 및 상기 제2 접근 조건을 모두 충족할 경우, 상기 진동모터의 세기를, 상기 제1 접근 조건을 충족한 경우보다 크게 제어시키고,
상기 제1 접근 조건 및 상기 제2 접근 조건을 모두 충족하지 않을 경우, 상기 진동모터의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 안전신발.
제1항에 있어서,
상기 갑피에 구비되어, 상기 갑피에 가해지는 충격을 감지하는 제3 센서;
상기 밑창에 구비되는 통신유닛;을 더 포함하고,
상기 제어유닛은,
상기 제3 센서에 충격이 감지된 후, 상기 압전소자가 일정시간 작동하지 않을 경우, 기등록된 외부 단말기로 구조신호가 발송되도록 상기 통신유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 안전신발.