KR102476594B1 - 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈 - Google Patents

짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동체의 자유공간 상의 위치와 진행 방향 및 운동 모션을 실시간으로 추적하여 줌으로써, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있고, 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈을 하나의 조립체로 하여 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작함으로써, 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있으며, 9축 자이로센서 기본 모듈에 로라 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 주므로 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있고, 9축 자이로센서 기본 모듈에 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 주므로 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈{Embedded 9-Axis Gyrosensor Module Without Gimberlocks}
본 발명은 이동체의 자유공간 상의 위치와 진행 방향 및 운동 모션을 실시간으로 추적하여 줌으로써, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있고, 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈을 하나의 조립체로 하여 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작함으로써, 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있으며, 9축 자이로센서 기본 모듈에 로라 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 줌으로써, 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있고, 9축 자이로센서 기본 모듈에 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 줌으로써, 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있으며, 먼지, 비와 같은 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 제공함은 물론 리튬 이온을 탑재하여 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 전원을 공급할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 관한 것이다.
국내의 경우, 초기의 자이로센서는 주로 계측 장비 업체와 방산 업체가 대상이 되었고, 그 외의 국내 시장에는 그다지 진입할 수가 없는 보수적인 시장이었다.
지금은 자이로센서와 같은 사물인터넷(IOT) 센서 시장이 폭발적으로 증가하고 있으나, 국내의 경우, 국산화율은 10%에 지나지 않으므로 국내의 수요 중에서 90%를 수입에 의존하고 있는 상태이다.
일예로, 영국의 x-io 사는 다년동안 자이로센서를 개발키트 형태로 제공하고 있으며, 전방위 회전각 뿐만 아니라 시간에 따른 에러율을 적용 3D 궤적을 표현하는 알고리즘과 함께 제공하고 있으나, 양산성이 부족하여 개발키트 공급으로 머무르고 있다.
또한, 하니웰사의 자이로센서와 같이 굴삭기나 굴착기로 응용되려면 자석에 붙는 금속을 배제한 패키지와 신뢰성을 확보해야 하는 문제점이 있다.
한편, Global Opportunity Analysis and Industry Forecat 2014-2022에 의하면, 전세계 가속도 자이로센서의 시장 규모는 2015년 30억불이며, 연간 7% 성장하여 2022년에는 50억불 규모가 될 것이며, 융합 센서 시장이 폭발적으로 증가하고 있다.
또한, 중기청 MEMS 산업 로드맵 2014-2016에 의하면, 국내 시장은 전세계 시장의 1%를 적용하면 2022년에는 5,000 만불 (500억원) 규모가 될 것이다.
또한, 자이로센서의 활용분야는 초기에는 주로 계측 장비와 방산 분야였으나, 점차 초소형화 지능화 네트워크화가 되어 중장비, 자율주행(로봇/드론/차/배 등 이동 수단), VR, 헬스 케어, 카메라 스테빌라이저, 웨어러블 등으로 활용되고 있으며, 점차 그 분야가 추가되거나 세분화될 것으로 전망될 것으로 예측되고 있다.
따라서, 이동체의 자유공간 상의 위치와 진행 방향 및 운동 모션을 실시간으로 추적하여 주므로 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있고, 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈을 하나의 조립체로 하여 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작하여 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있으며, 9축 자이로센서 기본 모듈에 로라 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 주므로 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있고, 9축 자이로센서 기본 모듈에 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 주므로 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-1869924(2018 .6. 15)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 이동체의 자유공간 상의 위치와 진행 방향 및 운동 모션을 실시간으로 추적하여 줌으로써, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈을 하나의 조립체로 하여 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작함으로써, 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 9축 자이로센서 기본 모듈에 로라 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 줌으로써, 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 9축 자이로센서 기본 모듈에 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 줌으로써, 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 먼지, 비와 같은 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 제공함은 물론 리튬 이온을 탑재하여 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 전원을 공급할 수 있는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈은 가속도 센서와 함께 사용하여 물체의 수평, 속도, 거리로부터 동작을 인식하는 기능과, 지자기센서와 함께 사용하여 자북에 대하여 회전하는 각도를 측정하는 기능을 갖는 9축 자이로센서와; 상기 9축 자이로센서와 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈이 근거리통신을 하게 하는 기능을 갖는 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과; 상기 와이파이(wifi) 또는 블루투스 5.0으로 적용되는 경우, 하나의 블루투스 모듈과 다수의 블루투스 모듈이 무선으로 통신이 가능한 블루투스 모듈에 의해 9축 자이로센서와 통신할 수 있게 연결되며, 쿼터니언 함수를 적용하여 특정 축이 회전을 했을 때, 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 현상인 짐벌락이 없이 전 자유공간의 회전각의 값을 알게 하고, 알고리즘에 의해 그 값을 융합하여 3차원 궤적을 표현하는 기능을 갖으며, 리튬 이온 배터리 또는 유선으로 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈과; 상기 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 적은 전력으로 먼 거리를 통신하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 로라 모듈/GPS 모듈과; 상기 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 심박센서로 사람들의 심박을 측정하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈; 을 포함하며, 상기 9축 자이로센서 모듈은 철판 위에 회전되어 지자기센서가 사용되지 않아야 하는 환경에 대하여 지구 자전과 공전을 보정하여 회전각을 표현하는 기능과, 먼지, 비의 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 갖는 것과, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있는 것과, 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작하여 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있는 것과, 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 것과, 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 한다.
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상술한 바와 같이, 본 발명인 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 이동체의 자유공간 상의 위치와 진행 방향 및 운동 모션을 실시간으로 추적하여 줌으로써, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있다.
둘째, 본 발명은 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈을 하나의 조립체로 하여 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작함으로써, 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있다.
셋째, 본 발명은 9축 자이로센서 기본 모듈에 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈을 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 줌으로써, 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있다.
넷째, 본 발명은 9축 자이로센서 기본모듈과 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈의 조립식 모듈에 로라 모듈/GPS 모듈을 임베디드화하여 줌으로써, 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 먼지, 비와 같은 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 제공함은 물론 리튬 이온을 탑재하여 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈의 구성 중 자이로센서의 이미지 형태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 쿼터니언 해석을 좌표와 벡터로 표현하여 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈의 구성 중 자이로센서의 이미지 형태를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 짐벌락이 없는 쿼터니언 해석을 좌표와 벡터로 표현하여 나타낸 도면이다.
본 발명인 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈(70)은 9축 자이로센서(10), 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20), 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30), 9축 자이로센서 기본 모듈(40), 로라 모듈/GPS 모듈(50), 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈(60), 심박센서(61) 등으로 구성된다.
삭제
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈은 가속도 센서와 함께 사용하여 물체의 수평, 속도, 거리로부터 동작을 인식하는 기능과, 지자기센서와 함께 사용하여 자북에 대하여 회전하는 각도를 측정하는 기능을 갖는 9축 자이로센서(10)와; 상기 9축 자이로센서(10)와 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)이 근거리통신을 하게 하는 기능을 갖는 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)과; 상기 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)에 의해 9축 자이로센서(10)와 통신할 수 있게 연결되며, 쿼터니언 함수를 적용하여 짐벌락이 없이 전 자유공간의 회전각의 값을 알게 하고, 알고리즘에 의해 그 값을 융합하여 3차원 궤적을 표현하는 기능을 갖으며, 전원부(미도시)를 포함하는 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30); 을 구비하고, 상기 9축 자이로센서(10)와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈(40)에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 적은 전력으로 먼 거리를 통신하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 로라 모듈/GPS 모듈(50); 을 더 구비하며, 상기 9축 자이로센서(10)와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈(40)에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 심박센서로 사람들의 심박을 측정하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈(60); 을 더 구비한다.
상기 본 발명인 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈을 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
상기 9축 자이로센서(10)는 가속도 센서와 함께 사용하여 물체의 수평, 속도, 거리로부터 동작을 인식하는 기능과, 지자기센서와 함께 사용하여 자북에 대하여 회전하는 각도를 측정하는 기능을 갖는 것이다.
상기 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)은 상기 9축 자이로센서(10)와 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)이 근거리통신을 하게 하는 기능을 갖는 것이다.
여기서, 상기 블루투스 모듈(20)은 블루투스 5.0으로 적용되는 경우, 하나의 블루투스 모듈(20)과 다수의 블루투스 모듈(20)이 무선으로 통신이 가능한 것이다.
또한, 상기 블루투스(bluetooth)란 근거리 스마트폰, 이어폰, 노트북 등의 휴대 기기간의 사진, 음성 등을 정보를 전달하는 근거리 무선 통신 기술을 말한다. 따라서, 사용자로부터 요청되는 엘리베이터의 상승 호출, 하강 호출, 도달 층수를 포함하는 사용자 요청정보를 블루투스를 통하여 사용자 무선기기(100)로부터 수신할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 와이파이(wifi)는 무선 데이터 전송 시스템(wireless fidelity)의 줄임말이며, 와이파이는 전용선이나 전화선이 없이 근거리통신망을 가동시킬 수 있어 가정 및 사업장 네트워크 시스템으로 많이 선택되었으며 노트북과 휴대전화, 개인용 휴대 정보 단말기(PDA), 전자 게임기 등 많은 장치들에 무선 광대역 인터넷 접속을 가능하고, 무선 인터넷 장치를 휴대하고 핫스팟이라고 불리는 와이파이 접속 가능 지역에 가면 인터넷 접속이 가능한 것이다.
상기 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)은 상기 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)에 의해 9축 자이로센서(10)와 통신할 수 있게 연결되며, 쿼터니언 함수를 적용하여 짐벌락이 없이 전 자유공간의 회전각의 값을 알게 하고, 알고리즘에 의해 그 값을 융합하여 3차원 궤적을 표현하는 기능을 갖으며, 전원부(미도시)를 포함하는 것이다.
여기서, 상기 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)에 포함되는 전원부(미도시)는 리튬 이온 배터리 또는 유선으로 전원을 공급하는 것이다.
상기 짐벌(Gimbal)은 물체가 회전하도록 중심축을 가진 구조물로서, 각각의 고리는 본인이 가진 축을 기준으로만 회전을 하는 것이다. 각자의 단일축으로 회전하는데도 불구하고 축에 관계없이 모든 방향으로 회전하는 것처럼 보이는 이유는 고리들이 서로 연결되어 있기 때문이다. 고리가 다른 고리에 자식으로 붙어있는 관계이기 때문에 각 축은 서로 종속적인 것이다.
또한, 짐벌락(Gimbal Lock)은 특정 축이 회전을 했을 때, 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 현상인 것이다.
또한, 쿼터니언은 사원수로, 복소수를 확장한 일종의 4차원 벡터이고, 세 개의 축을 동시에 회전함으로써 짐벌락이 발생하지 않지만 쿼터니언 하나로 180도 보다 큰 회전을 나타낼 수 없고 직관적이지 못하다. Unity 내부적으로 쿼터니언을 사용하지만 쉽게 편집할 수 있도록 Inspector에 오일러 각의 값을 표시하는 것이다.
상기 오일러 각(Euler Angles)은 오일러가 도입한 강체(힘을 가해도 모양이 변하지 않은, 평행이동과 회전만 가능한 물체)의 회전 시스템으로, 3차원상의 강체의 방향과 회전을 정의하기 위해 만들어낸 시스템이다. 3차원에 존재하는 어떠한 강체를 회전하고 싶으면 세 개의 축을 통한 회전으로 표현 가능(회전할 때에는 세 축이 종속적일 수밖에 없음, 짐벌락의 원인)하고, 회전하는 순서에 따라 같은 오일러 각이라도 결과(방향)이 달라질 수 있는 것이다.
상기 로라 모듈/GPS 모듈(50)은 상기 9축 자이로센서(10)와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈(40)에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 적은 전력으로 먼 거리를 통신하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 것이다.
여기서, 상기 로라(LoRa, Long Range)란 사물끼리 서로 통신을 주고받을 수 있게 도와주는 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area) 기술로서, 다른 통신망과 비교했을 때, 적은 전력으로 먼 거리를 통신할 수 있어 사물인터넷(IoT) 전용망으로 불리기도 한다. 로라(LoRa)망은 롱레인지(Long Range)의 약자로 3G나 롱텀에볼루션(LTE) 등 기존 스마트폰 통신망과 달리 저전력으로 통신할 수 있는 장거리 통신망이다. 최소한의 전력 소모로 10km 이상 통신하며, 초고속, 광대역 네트워크 장비를 필요로 하는 통신망과 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비도 필요 없고, 기기에 바로 칩을 올려 데이터를 주고받을 수 있는 것이다. 또한, 로라는 3G나 LTE에 비해 인프라 구축 비용이 낮은 동시에 높은 확장성을 갖고 있는 통신망인 것이다.
상기 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈(60)은 상기 9축 자이로센서(10)와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈(20)과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈(30)로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈(40)에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 심박센서(61)로 사람들의 심박을 측정하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 것이다.
상술한, 상기 9축 자이로센서 모듈(70)은 철판 위에 회전되어 지자기센서가 사용되지 않아야 하는 환경에 대하여 지구 자전과 공전을 보정하여 회전각을 표현하는 기능을 갖는 것이다.
또한, 상기 9축 자이로센서 모듈(70)은 먼지, 비의 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 포함하는 것이다.
상술한 바와 같은, 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈은 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장 분야는 물론 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장 분야에 적용할 수 있으므로 그 사용 및 적용대상이 광범위하다.
도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 9축 자이로센서
20 : 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈
30 : 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈
40 : 9축 자이로센서 기본 모듈 50 : 로라 모듈/GPS 모듈
60 : 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈
61 : 심박센서 70 : 9축 자이로센서 모듈

Claims (7)

  1. 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈에 있어서,
    가속도 센서와 함께 사용하여 물체의 수평, 속도, 거리로부터 동작을 인식하는 기능과, 지자기센서와 함께 사용하여 자북에 대하여 회전하는 각도를 측정하는 기능을 갖는 9축 자이로센서와;
    상기 9축 자이로센서와 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈이 근거리통신을 하게 하는 기능을 갖는 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과;
    상기 와이파이(wifi) 또는 블루투스 5.0으로 적용되는 경우, 하나의 블루투스 모듈과 다수의 블루투스 모듈이 무선으로 통신이 가능한 블루투스 모듈에 의해 9축 자이로센서와 통신할 수 있게 연결되며, 쿼터니언 함수를 적용하여 특정 축이 회전을 했을 때, 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 현상인 짐벌락이 없이 전 자유공간의 회전각의 값을 알게 하고, 알고리즘에 의해 그 값을 융합하여 3차원 궤적을 표현하는 기능을 갖으며, 리튬 이온 배터리 또는 유선으로 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈과;
    상기 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 적은 전력으로 먼 거리를 통신하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 로라 모듈/GPS 모듈과;
    상기 9축 자이로센서와 와이파이(wifi) 또는 블루투스 모듈과 자이로센서 제어유닛(MCU) 모듈로 구성되는 9축 자이로센서 기본 모듈에 임베디드 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장되어 심박센서로 사람들의 심박을 측정하고 위치도 파악하게 하는 기능을 갖는 심박 측정용 광학 모듈/GPS 모듈; 을 포함하며, 상기 9축 자이로센서 모듈은 철판 위에 회전되어 지자기센서가 사용되지 않아야 하는 환경에 대하여 지구 자전과 공전을 보정하여 회전각을 표현하는 기능과, 먼지, 비의 외부 환경요인을 고려하여 IP68급 방수 기능을 갖는 것과, 자유공간의 궤적과 회전각의 정보가 필요한 모든 운동 모션 분야에서 활용할 수 있는 플랫폼에 제공하여 적용할 수 있는 것과, 짐벌락이 없는 임베디드형 또는 포트 형태에 의해 조립식으로 확장하여 제작하여 특정 축이 회전할 때 나머지 두 축이 겹쳐서 한 축의 역할이 없어지는 것을 방지할 수 있음은 물론 조립식의 확장성을 부여할 수 있는 것과, 헬스 케어, 레저, 치매 노인, 어린이 보호의 웨어러블 시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 것과, 수 킬로미터에서도 통신이 가능하여 공유자전거, 육상 및 수상 주행 드론, 로봇시장에 진입이 용이하게 적용할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 하는 짐벌락이 없는 임베디드형 9축 자이로센서 모듈.
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