KR102478038B1 - 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자의 생체신호와 움직임을 수집분석하며 실시간으로 운동량 및 상태 관리를 수행하되 이상 상태 발생시 경보신호를 전달하여 조치가 이뤄지도록 하고 사용환경에 따라 팁 부분이 변형되어 장소에 구애받지 않고 다양한 환경에서 사용할 수 있는 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이에 관한 것이다.
Description
본 발명은 등산 스틱으로 대표되는 지팡이에 관한 것으로, 자세하게는 사용자의 생체신호와 움직임을 수집분석하며 실시간으로 운동량 및 상태 관리를 수행하되 이상 상태 발생시 경보신호를 전달하여 조치가 이뤄지도록 하고 사용환경에 따라 팁 부분이 변형되어 장소에 구애받지 않고 다양한 환경에서 사용할 수 있는 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이에 관한 것이다.
근래 국내외적으로 스마트 건강관리 시장이 크게 성장하는 가운데 다양한 스포츠와 연계한 장비가 제품화되어 다양한 콘텐츠와 함께 출시되고 있으나, 누구나 쉽게 접근할 수 있는 등산 및 걷기와 관련된 장비는 국내외적으로 부재한 상황이다.
특히 최근 많은 사람이 코로나 19로 인한 사회적 거리 두기로 운동시설 이용을 피하고 자전거, 등산, 걷기 등 주로 야외에서의 개인적인 운동을 선호하고 있다. 이 중 등산과 걷기는 특별한 장비가 필요하지 않기 때문에 누구나 쉽게 접근할 수 있는 운동으로 특히 심신이 허약한 사람들이 건강관리를 위해 기본적으로 하는 운동이라 할 수 있다.
또한, 신경계, 근골격계, 심폐계 등의 질병으로 병원에서 치료를 받고 퇴원 후 건강관리와 신체기능 재활을 위해 가장 선호하는 운동이 등산과 걷기 운동으로 알려졌다.
하지만, 등산과 걷기는 상황에 따라 심장과 호흡기계에 큰 부담을 줄 수 있음에도 이러한 위험성을 간과하는 경향이 있다. 이로 인해 등산 중에 돌연사로 인해 사망하는 사례가 발생하고 있는 가운데, 최근 수년간 국립공원 등산사고로 인한 사망자 가운데 약 55.4%가 심장 돌연사로 보고되었으며, 가을 등산사고 사망자 가운데 약 58%가 심장 돌연사로 보고될 정도로 심장 문제로 인한 사망 비율이 높다.
또한, 등산과 걷기는 균형능력이 저하되어 있는 노인이나 장애인에게는 낙상으로 인한 골절 등 다양한 위험성을 내재하고 있다.
따라서 등산과 걷기 등 운동 중 심장 기능이상과 돌연사의 징후를 확인하고 균형 등 신체기능 저하를 예측하여 낙상으로 인한 신체상해와 심장과 호흡기능 저하로 인한 사망사고를 예방하는 것이 중요하다.
그럼에도, 등산과 걷기 동안 신체변화와 운동기능의 변화를 측정하고 사용자의 안전을 도모할 수 있는 장비 개발은 부족한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 생체신호와 움직임을 수집분석하며 실시간으로 운동기능의 변화를 확인하고 이상 상태 발생시 경보신호를 전파하되 사용환경에 따라 팁 부분이 변형되어 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있는 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 폴대와 상기 폴대 상단 및 하단에 각각 손잡이부 및 팁부가 형성된 지팡이에 있어서, 충전 가능한 배터리와, 상기 배터리의 충전량을 나타내는 확인부를 구비하는 전원모듈; 상기 손잡이부에 형성되어 사용자의 손에 접촉되되, 전극을 통해 심전도신호를 측정하는 심전도센서와, 발광부 및 수광부로 이루어져 신체를 투과 또는 반사되는 빛을 감지하는 맥파센서를 구비하여 생체신호를 수집하는 생체신호수집모듈; 상기 폴대 또는 손잡이부에 설치되되, 상하방향 및 전후좌우의 움직임과 속도를 측정하는 IMU 센서와, 사용자로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서로 이루어지는 동작신호수집모듈; 상기 동작신호수집모듈의 측정결과를 통해 지팡이의 변위와 사용자의 보행 속도 및 보폭을 포함하는 동작정보를 생성하는 동작분석부와, 상기 동작정보를 시간에 따라 저장하는 저장부와, 상기 생체신호 및 동작정보를 모니터링하며 사용자의 이상상황을 반영하는 상황정보를 생성하는 판단부로 이루어지는 제어모듈; 상기 동작정보 및 상황정보를 지정된 단말기로 전송하는 통신모듈; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 손잡이부는, 하단이 상기 폴대 상단에 결합되되 설정된 범위 내에서 회동되며 각도조절이 가능한 힌지 및 상기 힌지가 설정된 각도를 유지하도록 고정하는 고정부로 이루어지는 각도조절부와, 사용자의 손목을 감아 체결되는 손목밴드를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 손잡이부에는 한쪽으로 빛을 방출하는 메인램프가 설치되고, 상기 폴대에는 복수의 색상을 갖는 보조램프가 하측을 둘러 바닥을 비추도록 복수로 설치되며, 상기 제어모듈은, 상기 판단부의 모니터링에 따라 사용자의 정상상황과 이상상황에 따른 상기 보조램프의 색상을 달리하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴대는 하단 외주면을 따라 수나사부가 형성되고, 상기 팁부는 상측에 상기 수나사부에 대응하는 암나사부가 형성되어 상호 결합되는 메인지지체로서, 상하방향으로 관통되되 하측 내벽측으로 좁아지는 제1지지부가 형성된 수납공과, 횡 방향으로 상기 제1지지부에 대응하는 제2지지부가 돌출형성된 원기둥 형상의 구조체로 상단이 상기 폴대 하단에 접하도록 수납되며 하단이 뾰족한 형상의 스파이크와, 상기 제1지지부와 제2지지부 사이에 위치하여 밀어주도록 작용하는 스프링을 구비하고, 상기 수나사부 및 암나사부의 결합에 의해 메인지지체를 한쪽으로 회전시켜 하단으로 상기 스파이크가 돌출되고 다른 쪽으로 회전시켜 상기 스파이크가 수납되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴대 하단으로 노출되는 한 쌍의 접점과, 상기 메인지지체 내측의 설정된 위치에 상하방향으로 떨어져 설치되되 각각 상기 한 쌍의 접점을 도통시키는 한 쌍의 도전체와, 상기 손잡이부에 형성되어 상기 한 쌍의 접점의 도통 여부를 표시하는 표시부를 구비하되, 상기 한 쌍의 접점 및 한 쌍의 도전체의 접촉을 통해 상기 스파이크가 메인지지체에 완전히 수납된 여부 및 완전히 돌출된 여부를 상기 표시부를 통해 나타내도록 구성되는 확인모듈; 을 더 포함할 수 있다.
본 발명을 통해 사용중 사용자로부터 다양한 생체신호와 함께 사용자의 움직임 및 자세를 추적관리하여 심장 및 호흡기계 기능 변화와 운동 기능 변화를 쉽게 확인할 수 있으며 이상상태 발생시 위험을 경고하는 알람 기능을 통해 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 지원한다.
또한, 팁 부분의 형태 변경을 통해 등산시 지형이나 바닥 구조에 따라 효과적인 지지가 이루어지도록 하고 일반 도로나 실내 등 장소에 구애받지 않고 사용 가능하다.
또한, 수집된 데이터를 축적하여 사용자의 활동 상황을 파악하여 사용자 맞춤형 건강관리 프로그램에 활용 가능하며, 일반 사용자의 건강관리를 비롯하여 신체가 불편한 사용자의 재활운동시 널리 사용되며 낙상/PD 예방 및 조치에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손잡이부의 구조를 나타낸 분해사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 팁부의 구조 및 작동상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손잡이부의 구조를 나타낸 분해사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 팁부의 구조 및 작동상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이의 구조 및 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 측면도이다. 본 발명은 일명 등산 스틱이라고도 불리는 지팡이(100)로서, 기본적으로 기존의 지팡이(스틱)와 동일하게 봉 형상의 폴대(110)와 상기 폴대(110) 상단에 파지를 위한 손잡이부(120)와 상기 폴대(110) 하단에는 지면과 접촉하여 지지하는 팁부(130)가 각각 형성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 등산 또는 걷기에 사용할 수 있는 기존의 지팡이에 IoT 기술을 접목하여 실시간으로 신체변화와 운동기능 변화를 확인하면서 사고 위험을 미연에 예방할 수 있는 지팡이(100)인 일명 헬스틱을 제안한다.
이를 위해 기본적으로 전원공급을 위한 충전 가능한 배터리(141)와, 상기 배터리(141)의 충전량을 나타내는 확인부(142)로 이루어지는 전원모듈(140)이 구비된다. 이러한 전원모듈(140)은 상기 손잡이부(120) 또는 폴대(110)에 내장되며, 상기 배터리(141)는 USB 단자 등을 통해 외부로부터 공급되는 전원을 통해 충전 가능하도록 하고, 복수의 LED나 단계별 색상을 나타내는 LED 등을 통해 상기 확인부(142)를 구성하여 사용자가 남은 전원량 및 충전이 필요함을 쉽게 인지할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 기본적으로 사용자가 지팡이(100)를 사용함에 따라 사용자의 생체신호 및 동작신호를 수집 분석하여 사용자의 상태를 모니터링하게 된다.
이를 위한 생체신호수집모듈(150)은 상기 손잡이부(120)에 형성되어 지팡이(100)의 사용중 사용자의 손에 상기 접촉할 수 있도록 구성되며, 전극을 통해 심전도신호를 측정하는 심전도센서(151)와, 발광부 및 수광부로 이루어져 신체를 투과 또는 반사되는 빛을 감지하는 맥파센서(152)로 구성된다.
즉 상기 손잡이부(120)에 PPG(Photoplethysmograrhy)나 심전도 측정용 전극을 구비하여 심장박동수 및 이의 변화인 심박수변이(Heart rate variability; HRV)를 획득할 수 있도록 구성되는 것으로, 의공학 분야에서 가장 높은 비중으로 다루어지고 있는 심전도(ECG, electrocardiogram)를 기본적으로 얻게 하며 신체표면에 접촉되는 전극을 통해 심장의 전기활동을 측정하도록 구성된다.
상기 맥파센서(152)는 구체적으로 광전용적맥파(Photo-plethysmography) 방식으로 주로 손가락이나 귀에 부착하여 광원으로부터의 빛이 모세혈관을 통과/투과하거나 뼈에서 반사되는 빛을 감지하는 방식이 적용된다.
이때 상기 심전도센서(151)의 경우 신체에서 발생하는 전기적신호를 이용하는데 반해 상기 맥파센서(152)는 광학적신호를 이용한다는 특징이 있으며, 측정되는 모세혈관을 통과 또는 투과, 뼈에서 반사된 광량은 심장박동과 동기되어 주기적으로 변화하므로 심장박동의 측정도 가능하므로 수술중 환자감시용으로도 많이 활용되는 기술이다. 이와 더불어 상기 맥파센서에 적외선 분광 기법을 적용하여 산소포화도, 젖산농도도 측정할 수 있다.
지팡이(100)를 사용하는 사용자의 동작신호 생성을 위한 동작신호수집모듈(160)은 상기 폴대(110) 또는 손잡이부(120)에 설치되되, 상하방향 및 전후좌우의 움직임과 속도를 측정하는 IMU 센서(161)와, 사용자로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서(162)로 구성된다.
상기 IMU 센서(161)는 관성측정장비에 사용되는 센서로서 자이로센서, 가속도센서, 지자기센서를 포함하는 센서로서, 3차원 자세측정 장치나 AHRS(Attitude Heading Reference System)에 적용된 기술을 통해 지팡이의 움직임을 정밀하게 측정할 수 있다.
상기 압력센서(162)는 사용자로부터 지팡이에 인가되는 압력, 힘을 측정하기 위한 구성으로, 로드셀과 같이 전자적으로 압력을 측정할 수 있는 센서를 손잡이부(120) 및 폴대(110) 사이에 넣어 지팡이(100)에 인가되는 힘(하중)을 측정한다.
상기 생체신호수집모듈(150) 및 동작신호수집모듈(160)에서 측정된 신호는 제어모듈(170)을 통해 분석이 이루어진다.
상기 제어모듈(170)은 상기 배터리(141)로부터 전원을 공급받아 본 발명에서 발생하는 신호의 처리 및 제어를 위한 MCU에 해당하는 구성으로, 상기 손잡이부(120)에 내장되며, 세부구성으로 동작분석부(171)와, 저장부(172)와, 판단부(173)를 구비한다.
상기 동작분석부(171)는 상기 동작신호수집모듈(160)의 측정결과를 통해 지팡이(100)의 변위와 사용자의 보행 속도 및 보폭을 포함하는 동작정보를 생성하는 구성이다.
즉 사용자가 지팡이를 사용하여 등산이나 걷기를 하는 동안 지팡이의 전후좌우 및 상하 변위와 지팡이를 누르는 힘을 측정할 수 있으며, 이를 통해 속도, 포복, 운동시간 및 지팡이 사용 횟수를 산출하여 어떤 동작이 이루어지는지에 관한 동작정보를 생성하게 된다.
상기 저장부(172)는 메모리로서, 상기 동작정보를 시간에 따라 저장하여 실시간 및 추후 분석을 위해 사용하게 된다.
상기 판단부(173)는 상기 생체신호 및 동작정보를 모니터링하며 사용자의 이상상황을 반영하는 상황정보를 생성하는 구성이다. 이를 위해 평상시의 보행과 관련된 기준정보를 미리 설정하여 비교가 이루어지도록 하되, 정상상태로 판단되는 경우뿐 아니라 특히 기준정보를 벗어나는 동작이나 상태 예를 들어 사용자가 넘어지거나, 생체신호가 정상 범위를 벗어나는 경우 이상상황으로 판단하여 실시간으로 상황정보를 생성하게 된다.
이때 사용자가 단순 실수로 지팡이를 놓치는 동작 등으로 인한 이상상황 판단을 방지하도록 몇 초 가량 지연시간을 설정하여 지연시간 이내 정상상황으로 복귀되지 않을 경우 이상상황으로 판단되도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 이상상황을 후술되는 바와 같이 시각 또는 청각적인 신호로 지팡이 자체적으로 출력하여 주변에서 인지 및 조치가 이루어지도록 할 수도 있으나, 본 발명에서는 스마트폰이나 PC와 연계하여 보호 또는 관계 시설에 알림과 같은 확장된 기능의 구현, 원격 모니터링 및 조치를 위해 상기 동작정보 및 상황정보를 지정된 단말기로 전송하는 통신모듈(180)을 구비하게 된다.
상기 통신모듈(180)은 최근에는 스마트폰의 보급률이 높아져 사용자가 스마트폰을 구비하는 경우가 많으므로 블루투스와 같은 저전력 근거리 무선통신방식을 적용하여 구성하여 스마트폰과 연계하여 지정된 단말기나 서버로 상기 동작정보 및 상황정보가 전송되도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손잡이부의 구조를 나타낸 분해사시도이다.
본 발명에서는 첨부된 도면과 같이 폴대(110) 상단에 손잡이부(120)가 소정의 각도로 꺾인 형태로 구성함으로 직선 형태의 손잡이부를 갖는 지팡이에 비하여 손목관절에 부담을 줄여주고 안정적인 보행을 유도할 수 있도록 하게 된다.
이때 종래의 지팡이에서는 손잡이부가 일률적인 각도로 제작되어 사용자의 신장이나 팔의 각도 등에 대응할 수 없었으며 심지어 불편함을 줄 수 있음에 따라 본 발명에서는 사용자가 사용이 가장 편하고 안정적인 갖도록 손잡이부의 각도를 조절하여 사용할 수 있도록 구성된다.
이를 위해 상기 손잡이부(120)는, 하단이 상기 폴대(110) 상단에 결합되되 설정된 범위 내에서 회동되며 각도조절이 가능한 힌지(122) 및 상기 힌지(122)가 설정된 각도를 유지하도록 고정하는 고정부(123)로 이루어지는 각도조절부(121)를 구비한다.
다양한 형태로 구성될 수 있으며, 바람직한 실시예로 도 4에서는 상호 결합되어 원 형태를 이루는 한 쌍의 반구 형태의 힌지(122)로서 접촉면에 상호 결합되는 방사상의 홈이 일정 각도로 형성되어 사용자가 원하는 각도를 유지하며 접촉할 수 있도록 하되, 상기 고정부(123)를 볼트 및 너트로 구성하여 이러한 한 쌍의 힌지(122)를 상호 체결하여 설정된 각도가 안정적으로 유지될 수 있는 구조를 도시하고 있다.
이와 더불어 사용자가 상기 손잡이부(120)를 파지한 상태에서 손잡이부(120)를 놓칠 경우를 대비하여 사용자의 손목을 감아 체결되는 손목밴드(124)가 구비되며, 필요에 따라 상기 생체신호수집모듈(150)에 따른 심전도센서(151) 및 맥파센서(152)를 상기 손목밴드(124)에 구성하여 지팡이의 사용 중 상시 생체신호를 수집할 수도 있다.
이와 함께 지팡이(100)에 조명기능을 부가하여 야간 사용에 따른 시야 확장 및 주변에서 위급상황을 인지하는 용도로 활용할 수 있다. 조명은 두 가지 형태로 적용할 수 있으며 먼저 상기 손잡이부(120)에는 한쪽으로 빛을 방출하는 메인램프(125)가 설치된다. 상기 메인램프(125) 손잡이부(120)에 내장되는 소형의 손전등과 같은 역할로 야간 비교적 먼 거리를 비추는 역할과 함께 인근에 불빛을 이용한 구조신호를 보내는 용도로 활용하게 된다.
다음으로, 상기 폴대(110)에 하측을 둘러 바닥을 비추도록 복수로 설치되는 보조램프(111)로서 바람직하게는 전후좌우 방향으로 90도 간격을 이루며 4개의 보조램프(111)가 설치될 수 있다. 이는 상대적으로 짧은 거리의 바닥면을 비추는 용도로서 사용자의 보행위치를 비출 뿐 아니라 타인이 사용자를 쉽게 인지할 수 있는 역할을 한다.
이때 상기 보조램프(111)는 각각 복수의 색상을 갖도록 구성하여 정상상황과 위급상황을 불빛의 색상을 통해 구분할 수 있도록 한다. 예를 들어 조명용으로는 주광색이나 백색광을 적용하되 상태표시를 위한 목적으로 정상상황을 나타내는 청색이나 녹색계열의 광원과 이상상황을 나타내는 적색이나 황색계열의 광원을 구비하여 구성할 수 있다.
이에 대응하여 상기 제어모듈(170)은 상기 판단부(173)의 모니터링에 따라 사용자의 정상상황과 이상상황에 따른 상기 보조램프(111)의 색상을 달리하도록 구성되며, 바람직한 실시예와 같이 전후좌우 방향에 각각 보조램프(111)가 설치됨에 있어 상기 동작분석부(171)를 통해 이동이 이루어지는 방향에 위치한 보조램프만 켜지도록 하되 정지 상태나 상태 알림 상태 등 필요시 모든 보조램프가 켜지도록 제어하는 것이 바람직하다.
이처럼 시각적인 상황전파 외에 청각적 상황전파를 위해 상기 손잡이부(120)에는 버저음향을 출력하는 경보부(126)를 구성하여 상기 판단부(173)의 모니터링에 따라 사용자의 이상상황에 따른 경보음을 출력하도록 구성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 팁부의 구조 및 작동상태를 나타낸 단면도로서, 사용환경에 따른 팁부의 변환구조를 도시한다.
본 발명은 일상에서 보행보조용 지팡이로 사용될 수도 있지만 등산용 스틱으로도 사용할 수 있다. 이때 등산용 스틱의 경우 통상 흙이나 돌, 바위로 이루어진 경사로에서 파지력을 높이기 위해 하단이 뾰족한 스파이크 구조를 갖는 것이 유용하다. 반면 이러한 스파이크 구조는 목재 데크로 이루어진 통행로나 일상 보도, 실내에서는 바닥 손상 및 상해의 위험으로 실질적으로 사용이 금지된다. 이에 본 발명에서는 하나의 지팡이에 이러한 두 가지 구조를 모두 넣어 상황에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있는 구조를 제안한다.
이를 위해 상기 폴대(110)는 하단 외주면을 따라 수나사부(112)가 형성되고, 상기 팁부(130)는 상측에 상기 수나사부(112)에 대응하는 암나사부(132)가 형성되어 상호 결합되는 메인지지체(131)로 구성된다.
통한 상기 폴대(110)는 알루미늄 합금이나 티타늄과 같이 경량의 고강도 금속소재로 구성되며, 상기 메인지지체(131)는 접촉되는 바닥재를 손상시키지 않으면서도 마모율이 낮은 합성고무나 합성수지로 이루어지게 된다. 또한, 상기 수나사부(112)와 암나사부(132)는 가능한 피치를 작게 하여 후술되는 바와 같이 스파이크(135) 노출 또는 수납을 위해 메인지지체(131)를 회전시키는 동작에서 쉽게 폴대(110)로부터 분리되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 메인지지체(131)의 구체적인 구조를 살펴보면, 상하방향으로 관통된 수납공(133)이 형성되며 상기 수납공(133)의 하측 내벽측으로 지름이 좁아지는 형태로 제1지지부(134)가 형성된다.
이때 상기 수납공(133) 내부에는 원기둥 형상의 구조체로 하단이 뾰족한 형상의 스파이크(135)가 승하강 가능하도록 삽입된다. 즉 상기 제1지지부(134)는 상기 스파이크(135)가 통과 가능한 크기로 형성된다.
또한, 상기 스파이크(135)는 상부에 횡 방향으로 상기 제1지지부(134)에 대응하는 제2지지부(136)가 돌출형성된다. 즉 상기 제2지지부(136)는 수납공(133) 내경에 대응하여 스파이크(135)의 승하강이 가능하도록 하되 제1지지부(134)의 안지름보다는 제2지지부(136)의 바깥지름이 크게 형성되어 스파이크(135)는 폴대(110)에 결합된 메인지지체(131) 외부로 이탈되지 않는다.
이때 상기 제1지지부(134)와 제2지지부(136) 사이에 위치하여 밀어주도록 작용하는 스프링(137)이 설치됨에 따라 상기 스파이크(135)는 스프링(137)의 작용력에 의해 상측으로 밀려 상기 폴대(110) 하단에 접촉한 상태를 유지하게 된다.
이러한 구조를 바탕으로 상기 수나사부(112) 및 암나사부(132)의 결합에 의해 메인지지체(131)를 한쪽, 즉 메인지지체(131)를 폴대(110)에 결합시키는 방향으로 회전시켜 하단으로 상기 스파이크(135)가 노출되고, 상기 메인지지체(131)를 다른 쪽, 즉 메인지지체(131)가 폴대(110)로부터 분리되는 방향으로 회전시켜 상기 스파이크(135)가 메인지지체 내부로 수납되어, 사용 환경에 따라 적절히 스파이크(135)를 활용할 수 있도록 구성된다.
이는 스파이크(135)가 노출, 수납되는 동작을 기준으로 표현한 것으로 실질적으로 결합관계를 기준으로 설명하면, 스파이크(135)는 폴대(110) 하단에 접촉 및 고정된 상태로 메인지지체(131)가 폴대(110) 하단에 나사 결합된 상태로 승하강하며 스파이크(135)가 외부로 노출되도록 하나 스파이크(135)를 덮어 노출되지 않도록 동작하는 것이라 할 수 있다.
이러한 구조를 통해 실질적으로 스파이크(135)를 사용하거나 사용하지 않을 경우 전체 지팡이(100) 전체 길이의 차이가 거의 없도록 할 수 있으며, 스파이크의 사용 여부에 관계없이 일정한 센서의 측정결과를 통한 동작정보가 생성될 수 있다.
이때 사용자가 메인지지체(131)를 돌려 높이를 조절함에 있어, 스파이크(135)의 수납이 이루어졌다고 생각했으나 완전히 수납되지 않았고 일부 노출이 되었을 경우 바닥면 손상이나 미끄럼과 같은 문제가 발생할 수 있다.
이에 스파이크(135)가 필요한 상황에서 선택적으로 사용 후 불필요하거나 사용하지 않아야 할 때 완전 수납이 이루어진 여부를 쉽게 확인할 수 있도록 확인모듈(190)을 구성할 수 있다.
상기 확인모듈(190)은 폴대 외측에 메인지지체의 높이를 시각적으로 확인할 수 있는 눈금이나 표식형태로 구성할 수도 있으나 전자적인 형태로 구성하는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 폴대(110) 하단으로 외측으로 노출되는 한 쌍의 접점(191)과, 상기 메인지지체(131) 내측의 설정된 위치에 상하방향으로 떨어져 설치되되 각각 상기 한 쌍의 접점(191)을 도통시키는 한 쌍의 도전체(192)를 구성하게 된다.
즉 상기 한 쌍의 접점(191)은 동일한 높이로 폴대(110) 하단에 외측을 향해 형성되고 상기 도전체는 폴대(110)를 감싸는 링 형태로 구성되어 한 쌍의 접점(191)을 도통시키는 것으로, 상기 메인지지체(131)가 하강하는 경우 위쪽의 도전체(192)가 상기 한 쌍의 접점(191)을 도통시키고, 상기 메인지지체(131)가 상승하는 경우 아래쪽의 도전체(192)가 상기 한 쌍의 접점(191)을 도통시켜 높이 확인이 이루어질 수 있도록 구성된다.
이에 대응하여 상기 손잡이부(120)에는 상기 한 쌍의 접점(191)의 도통 여부를 표시하는 램프형태의 표시부(193)가 형성되어, 상기 한 쌍의 접점(191) 및 한 쌍의 도전체(192)의 접촉을 통해 상기 스파이크(135)가 메인지지체(131)에 완전히 수납된 여부 및 완전히 돌출된 여부를 상기 표시부(193)를 통해 확인할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 지팡이 110: 폴대
111: 보조램프 112: 수나사부
120: 손잡이부 121: 각도조절부
122: 힌지 123: 고정부
124: 손목밴드 125: 메인램프
126: 경보부 130: 팁부
131: 메인지지체 132: 암나사부
133: 수납공 134: 제1지지부
135: 스파이크 136: 제2지지부
137: 스프링 140: 전원모듈
141: 배터리 142: 확인부
150: 생체신호수집모듈 151: 심전도센서
152: 맥파센서 160: 동작신호수집모듈
161: IMU 센서 162: 압력센서
170: 제어모듈 171: 동작분석부
172: 저장부 173: 판단부
180: 통신모듈 190: 확인모듈
191: 접점 192: 도전체
193: 표시부
111: 보조램프 112: 수나사부
120: 손잡이부 121: 각도조절부
122: 힌지 123: 고정부
124: 손목밴드 125: 메인램프
126: 경보부 130: 팁부
131: 메인지지체 132: 암나사부
133: 수납공 134: 제1지지부
135: 스파이크 136: 제2지지부
137: 스프링 140: 전원모듈
141: 배터리 142: 확인부
150: 생체신호수집모듈 151: 심전도센서
152: 맥파센서 160: 동작신호수집모듈
161: IMU 센서 162: 압력센서
170: 제어모듈 171: 동작분석부
172: 저장부 173: 판단부
180: 통신모듈 190: 확인모듈
191: 접점 192: 도전체
193: 표시부
Claims (5)
- 폴대(110)와 상기 폴대(110) 상단 및 하단에 각각 손잡이부(120) 및 팁부(130)가 형성된 지팡이(100)에 있어서,
상기 폴대(110)에는 조명과 정상상황 및 이상상황에 대응하여 복수의 색상을 갖는 4개의 보조램프(111)가 각각 전후좌우 방향으로 90도 간격을 이루며 하측을 둘러 바닥을 비추도록 설치되고, 하단 외주면을 따라 수나사부(112)가 형성되며,
상기 팁부(130)는 상측에 상기 수나사부(112)에 대응하는 암나사부(132)가 형성되어 상호 결합되는 메인지지체(131)로서, 상하방향으로 관통되되 하측 내벽측으로 좁아지는 제1지지부(134)가 형성된 수납공(133)과, 횡 방향으로 상기 제1지지부(134)에 대응하는 제2지지부(136)가 돌출형성된 원기둥 형상의 구조체로 상단이 상기 폴대(110) 하단에 접하도록 수납되며 하단이 뾰족한 형상의 스파이크(135)와, 상기 제1지지부(134)와 제2지지부(136) 사이에 위치하여 밀어주도록 작용하는 스프링(137)을 구비하여, 상기 수나사부(112) 및 암나사부(132)의 결합에 의해 메인지지체(131)를 한쪽으로 회전시켜 하단으로 상기 스파이크(135)가 돌출되고 다른 쪽으로 회전시켜 상기 스파이크(135)가 수납되도록 구성되고,
상기 손잡이부(120)에는 한쪽으로 빛을 방출하는 메인램프(125)와 버저음향을 출력하는 경보부(126)가 설치되며,
충전 가능한 배터리(141)와, 상기 배터리(141)의 충전량을 나타내는 확인부(142)를 구비하는 전원모듈(140);
상기 손잡이부(120)에 형성되어 사용자의 손에 접촉되되, 전극을 통해 심전도신호를 측정하는 심전도센서(151)와, 발광부 및 수광부로 이루어져 신체를 투과 또는 반사되는 빛을 감지하는 맥파센서(152)를 구비하여 생체신호를 수집하는 생체신호수집모듈(150);
상기 폴대(110) 또는 손잡이부(120)에 설치되되, 상하방향 및 전후좌우의 움직임과 속도를 측정하는 IMU 센서(161)와, 사용자로부터 인가되는 압력을 측정하는 압력센서(162)로 이루어지는 동작신호수집모듈(160);
상기 동작신호수집모듈(160)의 측정결과를 통해 지팡이(100)의 변위와 사용자의 보행 속도 및 보폭을 포함하는 동작정보를 생성하는 동작분석부(171)와, 상기 동작정보를 시간에 따라 저장하는 저장부(172)와, 상기 생체신호 및 동작정보를 모니터링하며 사용자의 이상상황을 반영하는 상황정보를 생성하는 판단부(173)로 이루어지고, 상기 판단부(173)의 모니터링에 따라 사용자의 정상상황과 이상상황에 따른 상기 보조램프(111)의 색상을 달리하도록 구성되며, 상기 동작분석부(171)를 통해 이동이 이루어지는 방향에 위치한 보조램프만 켜지고 상태 알림시 모든 보조램프가 켜지면서 상기 경보부(126)를 통해 경보음을 출력하도록 제어하는 제어모듈(170);
상기 동작정보 및 상황정보를 지정된 단말기로 전송하는 통신모듈(180);
상기 폴대(110) 하단으로 노출되는 한 쌍의 접점(191)과, 상기 메인지지체(131) 내측의 설정된 위치에 상하방향으로 떨어져 설치되되 각각 상기 한 쌍의 접점(191)을 도통시키는 한 쌍의 도전체(192)와, 상기 손잡이부(120)에 형성되어 상기 한 쌍의 접점(191)의 도통 여부를 표시하는 표시부(193)를 구비하되, 상기 한 쌍의 접점(191) 및 한 쌍의 도전체(192)의 접촉을 통해 상기 스파이크(135)가 메인지지체(131)에 완전히 수납된 여부 및 완전히 돌출된 여부를 상기 표시부(193)를 통해 나타내도록 구성되는 확인모듈(190); 를 구비하는 것을 특징으로 하는 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이.
- 제1항에 있어서,
상기 손잡이부(120)는,
하단이 상기 폴대(110) 상단에 결합되되 설정된 범위 내에서 회동되며 각도조절이 가능한 힌지(122) 및 상기 힌지(122)가 설정된 각도를 유지하도록 고정하는 고정부(123)로 이루어지는 각도조절부(121)와, 사용자의 손목을 감아 체결되는 손목밴드(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 환경 맞춤형 사물인터넷 기반의 지팡이.
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