KR102517451B1 - 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 vr 컨트롤러의 제어 방법 - Google Patents

고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 vr 컨트롤러의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법에 관한 것으로, VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼 신호를 검출하는 단계;사용자의 버튼 입력 동작에 따른 훈련 프로그램을 실행하는 단계;훈련 프로그램에 따라 사용자가 VR 컨트롤러를 통한 동작을 수행하면, 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출하는 단계;손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 단계;수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하고, 사용자 운동능력 분석 및 재활 프로그램 업데이트를 하는 단계;를 포함하는 것이다.

Description

고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법{Method for Controlling Customized VR controller for cognitive rehabilitation of the elderly}
본 발명은 인지재활에 관한 것으로, 구체적으로 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가상현실(VR: Virtual Reality)은 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 실제 주변 상황과 상호작용을 하는 것처럼 만들어주는 기술이다.
보통 수술 실습이나 탱크, 항공기의 조종법 훈련으로 사용되었으나, 가상현실 실감 콘텐츠를 편리하게 즐길 수 있는 머리 장착용 HMD 타입의 모바일 디바이스가 등장해 다양한 분야에서 적용되고 있다.
최근 들어 가상현실의 응용분야로 의료 및 헬스케어가 각광을 받고 있다. 고령화 시대의 도래와 경쟁 심화로 인한 심리질환 등 의료서비스 수요 증가에 대응하기 위한 의료전문가 육성 및 심리치료 대안으로 VR 기술이 부상하고 있다.
VR은 유사 지각 자극을 생성해 실제와 다른 곳에 존재하는 것처럼 느끼게 하는 기술로 미국과 유럽에서는 사회불안, 비행공포증, 대화공포증 등을 가진 환자 인지행동 요법에 VR을 이용한 치료법이 적용되고 있다.
VR은 트라우마 치료에 제한적으로 활용했던 것에서 벗어나 수술, 치료, 재활 등 의료 전 영역으로 적용 범위가 확대되고 있다.
한편, 인지장애란 기억력, 주의력, 언어능력, 시공간능력과 판단력 등이 저하된 상태를 말한다. 그 정도는 아주 경미한 경우에서 심한 경우까지 다양하며, 인지기능장애가 심해 일상생활이나 사회생활에 지장을 주는 경우를 치매라고 한다.
즉, 치매란 의식이 청명한 상태에서 전반적인 인지기능의 장애를 나타내는 뇌질환으로 보통 만성 또는 진행성 뇌질환에 의해서 발생되며 기억, 사고, 이해, 계산, 학습, 언어 판단 등 다수의 고위 대뇌기능에 장애가 나타나는 증후군이다.
반면에 동일 연령대에 비해 인지기능, 특히 기억력이 떨어져 있으나 일상생활을 수행하는 능력은 보존되어 있어 아직은 치매라고 할 정도로 심하지 않은 상태의 경우 경도인지장애라고 한다. 이는 정상노화와 치매의 중간단계라고 할 수 있는 것으로서 검사를 통해 발견할 수 있는 가장 초기 단계로 치료 효과를 극대화시킬 수 있다고 알려져 있다.
따라서, 치매는 치료보다는 예방차원에서 관리하는 것이 효과적이 방안이 될 수 있다. 현재 치매관련 질환 예방을 위한 조치로서 뇌를 활성화하기 위한 퍼즐게임, 그림 그리기, 이야기하기 등 다양한 프로그램이 제시되고 있다.
특히, 치매의 전 단계인 경도인지장애상태에서의 예방에 따라 치료 회복 및 경증치매로 전환되는 확률을 낮출 수 있어 경도인지장애자에 대한 인지훈련 프로그램 운영 필요성이 절실히 요구되고 있다.
현재, 관련 기술의 발전에 따라 인지훈련과 신기술을 접목하는 시도는 지속적으로 이루어지고 있다. 태블릿 pc를 활용한 인지훈련 도구, 실내사이클을 활용한 복합인지훈련도구, VR을 활용한 실감형 인지 훈련 도구 등이 개발되고 있다.
그 중 사용자에게 재미와 흥미를 제공하고, 콘텐츠의 몰입도가 높은 가상현실(VR)형태의 제품군이 높이 평가되고 있다.
그러나 VR 인지훈련의 경우 인지훈련효과와 오락적인 요소를 가미하여 재미있게 지속적인 훈련이 가능하나, VR 기기에 대한 거부반응 및 어려운 조작법으로 인해 초기 진입장벽이 있어 현장에서 적극적으로 사용하는데 한계가 있다.
특히, 종래 기술의 VR 컨트롤러는 대부분 사용자가 움켜쥐는 스틱형 또는 리모콘 형태의 구조를 갖고 있어 고령자가 재활 훈련 자세를 취하는 동작의 유지 및 제어에 어려움이 있어 재활 훈련의 진행이 용이하지 않고, 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터 수집에 한계가 있어 효과 검증 및 재활 프로그램의 수정 및 업드레이드 진행에 한계가 있다.
또한, 웨어러블 소프트센서 장갑(스마트 장갑)을 이용하는 경우에는 가상 공간에서 사용자가 잡아야 하는 대상체를 움켜쥐는 동작에서 대상체와 손바닥 간의 이격 거리 때문에 재활 훈련에 흥미가 떨어지고, 인지 재활 훈련 효과가 크지 않다.
따라서, 고령자의 사용 편리성을 높이고, 반복적인 재활 훈련에도 사용자의 흥미가 지속될 수 있고, 훈련 데이터의 정밀한 수집이 용이하도록 하는 새로운 VR 컨트롤러의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0074563호 대한민국 공개특허 제10-2019-0061146호 대한민국 공개특허 제10-2017-0124978호
본 발명은 종래 기술의 인지재활 VR 제어 기기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사용자가 직접 움켜쥐지 않고 손등에 장착하는 형태로 제작되는 VR 컨트롤러를 사용하여 고령자의 사용 편리성을 높이고 훈련 데이터의 정밀한 수집이 용이하도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사용자 손 마디 사이에 위치하는 힌지 사잇각 변화를 이용하여 손가락별 움직임 정도를 정확하게 측정할 수 있도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 손가락별로 스트레인 게이지가 설치되는 VR 컨트롤러를 사용하여 손가락별 움직임 세기를 정확하게 측정할 수 있도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 하여 효과 검증 및 재활 프로그램의 수정 및 업드레이드 진행의 효율성을 높일 수 있도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 VR 컨트롤러의 본체가 사용자 손등에 착장되고 각 손가락 끝단에는 손가락을 감싸는 형태이고, 손바닥 영역은 개방되는 구조를 갖도록 하여 사용자가 잡아야 하는 대상체를 움켜쥐는 동작에서 가상 공간에서 대상체와 손바닥의 이격이 최대한 발생하지 않도록 하여 인지 재활 훈련의 효율을 높일 수 있도록 한 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법은 VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼 신호를 검출하는 단계;사용자의 버튼 입력 동작에 따른 훈련 프로그램을 실행하는 단계;훈련 프로그램에 따라 사용자가 VR 컨트롤러를 통한 동작을 수행하면, 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출하는 단계;손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 단계;수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하고, 사용자 운동능력 분석 및 재활 프로그램 업데이트를 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출하는 단계는, 각각의 손가락 마디 부분에 위치하는 마디 사잇각 변화 측정부를 통하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하고, 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정부를 통하여 각 손가락의 움켜쥐는 동작의 세기를 검출하는 것을 특징으로 한다.
그리고 VR 컨트롤러는, VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 가상 공간 버튼 신호 검출부와,각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들의 신호를 측정하는 마디 사잇각 변화 측정부와,각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정부와,마디 사잇각 변화 측정부 및 스트레인 게이지 측정부의 측정값을 수신하여 손가락별 움직임 정도 및 동작 세기를 측정하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 재활 훈련 데이터 수집부와,재활 훈련 데이터 수집부에서 수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하는 훈련 프로그램 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 재활 훈련 데이터 수집부에서 수집된 훈련 데이터를 분석하는 사용자 운동능력 분석부와,사용자 운동능력 분석부의 분석 결과에 따라 재활 프로그램을 업데이트하는 재활 프로그램 업데이트부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 훈련 데이터를 수집하는 단계에서, 각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들로부터의 신호를 이용하여 손가락 마디별 움직임 변화를 산출하는 손가락 마디별 움직임 변화 산출 단계와,각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정 신호를 기준으로 손가락별 움직임 세기를 산출하는 손가락별 움직임 세기 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 VR 컨트롤러 본체는, 손등을 덮는 손등 블록과,손가락 마디 부분에서 각각 분리되어 각각의 엄지,검지,중지,약지,새끼손가락 상단부를 덮는 형태를 갖고 마디 영역에서 힌지 결합되는 손가락 블록들과,손등 블록과 손가락 블록들 상에 부착되고 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 VR 컨트롤러 본체는, 사용자 손등에 착장되고 각 손가락 끝단에는 손가락을 감싸는 형태이고, 손바닥 영역은 개방되는 구조를 갖도록 하여 사용자가 잡아야 하는 대상체를 움켜쥐는 동작에서 대상체와 손바닥의 이격이 최대한 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 VR 컨트롤러 본체는, 손가락 끝단에 위치하는 손가락 블록은 끝단의 영역에서 손가락 끝을 감싸는 형태로 구성되고, 손등 블록이 손목 부분을 일정 부분 감싸는 구조를 갖도록 구성되어 VR 컨트롤러 본체를 사용자가 장착 상태를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 한다.
둘째, 사용자가 직접 움켜쥐지 않고 손등에 장착하는 형태로 제작되는 VR 컨트롤러를 사용하여 고령자의 사용 편리성을 높이고 훈련 데이터의 정밀한 수집이 용이하도록 한다.
셋째, 사용자 손 마디 사이에 위치하는 힌지 사잇각 변화를 이용하여 손가락별 움직임 정도를 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
넷째, 손가락별로 스트레인 게이지가 설치되는 VR 컨트롤러를 사용하여 손가락별 움직임 세기를 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
다섯째, 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 하여 효과 검증 및 재활 프로그램의 수정 및 업드레이드 진행의 효율성을 높일 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 구성 블록도
도 2는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 본체 구성도
도 3은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 단면 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 연결 마디 부분의 힌지 동작 및 사잇각 검출 동작 상태를 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 스트레인 게이지의 일 예를 나타낸 구성도
도 6은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트
이하, 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 구성 블록도이다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러 및 그의 제어 방법은 사용자가 직접 움켜쥐지 않고 손등에 장착하는 형태로 제작되어 고령자의 사용 편리성을 높이고 훈련 데이터의 정밀한 수집이 용이하도록 한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 사용자 손 마디 사이에 위치하는 힌지 사잇각 변화를 이용하여 손가락별 움직임 정도를 측정하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 손가락별로 스트레인 게이지를 설치하여 손가락별 움직임 세기를 측정하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 하는 구성을 포함하여, 사용자 운동 눙력 분석, 훈련 프로그램 제어 및 재활 프로그램 업데이트가 효율적으로 이루어지도록 한다.
본 발명은 VR 컨트롤러의 본체가 사용자 손등에 착장되고 각 손가락 끝단에는 손가락을 감싸는 형태이고, 손바닥 영역은 개방되는 구조를 갖도록 하여 사용자가 잡아야 하는 대상체를 움켜쥐는 동작에서 대상체와 손바닥의 이격이 최대한 발생하지 않도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러는 도 1에서와 같이, VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 가상공간에서의 터치를 위한 동작시에 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼 신호를 검출하는 가상 공간 버튼 신호 검출부(10)와, 각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들의 신호를 측정하는 마디 사잇각 변화 측정부(20)와, 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정부(30)와, 가상 공간 버튼 신호 검출부(10) 및 마디 사잇각 변화 측정부(20) 및 스트레인 게이지 측정부(30)의 측정값을 수신하여 손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 재활 훈련 데이터 수집부(40)와, 재활 훈련 데이터 수집부(40)에서 수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하는 훈련 프로그램 제어부(50)와, 재활 훈련 데이터 수집부(40)에서 수집된 훈련 데이터를 분석하는 사용자 운동능력 분석부(60)와, 사용자 운동능력 분석부(60)의 분석 결과에 따라 재활 프로그램을 업데이트하는 재활 프로그램 업데이트부(70)를 포함한다.
여기서, 재활 훈련 데이터 수집부(40)는 각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들로부터의 신호를 이용하여 손가락 마디별 움직임 변화를 산출하는 손가락 마디별 움직임 변화 산출부(40a)와, 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정 신호를 기준으로 손가락별 움직임 세기를 산출하는 손가락별 움직임 세기 산출부(40b)를 포함한다.
그리고 VR 컨트롤러 본체의 상세 구성은 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 본체 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 단면 구성도이다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러 본체는 도 2에서와 같이, 손등을 덮는 손등 블록과, 마디 부분에서 각각 분리되어 각각의 엄지,검지,중지,약지,새끼손가락 상단부를 덮는 형태를 갖고 마디 영역에서 힌지 결합되는 손가락 블록들을 포함하는 VR 컨트롤러 본체와, 손등 블록과 손가락 블록들 상에 부착되고 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지들(30a)(30b)(30c)(30d)(30e)과, 엄지의 손가락 블록들을 마디 부분에서 서로 결합시키는 제 1,2 힌지 결합부(21a)(21b)와, 검지의 손가락 블록들을 마디 부분에서 서로 결합시키는 제 1,2,3 힌지 결합부(22a)(22b)(22c)와, 중지의 손가락 블록들을 마디 부분에서 서로 결합시키는 제 1,2,3 힌지 결합부(23a)(23b)(23c)와, 약지의 손가락 블록들을 마디 부분에서 서로 결합시키는 제 1,2,3 힌지 결합부(24a)(24b)(24c)와, 새끼손가락의 손가락 블록들을 마디 부분에서 서로 결합시키는 제 1,2,3 힌지 결합부(25a)(25b)(25c)를 포함한다.
여기서, 손가락 끝단에 위치하는 손가락 블록은 도 3에서와 같이, 끝단의 (나) 영역에서 손가락 끝을 감싸는 형태로 구성되어 VR 컨트롤러 본체를 사용자가 장착 상태를 유지할 수 있도록 하는 구조를 갖는다.
이와 같은 (나) 영역의 구조는 검지의 끝단 손가락 블록만 갖도록 할 수도 있고, 장착 상태 특성을 높이기 위하여 전체 손가락의 끝단 손가락 블록을 (나) 영역 구조를 갖도록 할 수도 있다.
(나) 영역의 손가락 블록의 꺽여진 부분의 안쪽에는 가상공간에서의 터치를 위한 동작시에 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼(10a)이 구성된다.
도 3의 손목 부분을 일정 부분 감싸는 구조를 갖는 (가) 영역 구조는 사용자가 장착 상태를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 3의 (가) 영역의 구조와 (나) 영역의 구조에 의해 사용자가 VR 컨트롤러 본체 장착 및 탈착 편리성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 VR 컨트롤러를 이용한 훈련 데이터 수집 동작 및 VR 컨트롤러 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 연결 마디 부분의 힌지 동작 및 사잇각 검출 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
도 4a는 손가락이 움켜쥐는 동작을 하지 않고 VR 컨트롤러 본체를 장착한 상태를 나타낸 것으로, 힌지 결합부(41)의 힌지 축(42)에 결합된 손가락 블록에 구성되는 홀 센서(44)와, 힌지 축(42)의 특정 위치에 구성되는 각도 검출을 위한 자석(43)이 구비된다.
도 4b는 손가락이 움켜쥐는 동작을 하는 상태를 나타낸 것으로, 손가락의 움직임에 따라 힌지 결합된 손가락 블록이 회전하고, 회전에 따라 홀 센서(44)와 자석(43)의 상대 위치가 변화되어 자기장의 세기가 달라져 변화된 전압값을 검출한다.
이 동작에서 스트레인 게이지(30a)도 변형이 일어나고 그에 따른 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 검출하여 움켜쥐는 동작에서의 각각의 손가락 세기 변화를 검출한다.
도 5는 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 스트레인 게이지의 일 예를 나타낸 구성도이다.
본 발명에서 사용하는 스트레인 게이지(Strain Gage)는 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인 게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인 게이지(mechanical strain gage)를 포함한다.
전기식 스트레인게이지는 구조체가 변형을 일으킬 때에부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것이며, 기계식 스트레인게이지는 두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여구조체의 변형률을 측정하는 것이다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법은 손가락별 움직임 정도 및 세기를 동시에 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 한 것이다.
이와 같은 정밀한 훈련 데이터 수집에 의해 재활 훈련 효과 검증 및 재활 프로그램의 수정 및 업드레이드 진행의 효율성을 높일 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법은 도 6에서와 같이, 먼저 VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼 신호를 검출한다.(S601)
이어, 사용자의 버튼 입력 동작에 따른 훈련 프로그램을 실행한다.(S602)
그리고 훈련 프로그램에 따라 사용자가 VR 컨트롤러를 통한 동작을 수행하면(S603), 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출한다.(S604)(S605)
즉, 각각의 손가락 마디 부분에 위치하는 마디 사잇각 변화 측정부를 통하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하고, 스트레인 게이지 측정부를 통하여 각 손가락의 움켜쥐는 동작의 세기를 검출한다.
이어, 손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집한다.(S606)
여기서, 훈련 데이터를 수집하는 단계는, 각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들로부터의 신호를 이용하여 손가락 마디별 움직임 변화를 산출하는 손가락 마디별 움직임 변화 산출 단계와, 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정 신호를 기준으로 손가락별 움직임 세기를 산출하는 손가락별 움직임 세기 산출 단계를 포함한다.
그리고 수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하고, 사용자 운동능력 분석 및 재활 프로그램 업데이트를 한다.(S607)
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법은 사용자가 직접 움켜쥐지 않고 손등에 장착하는 형태로 제작되어 고령자의 사용 편리성을 높이고 훈련 데이터의 정밀한 수집이 용이하도록 한 것이다.
본 발명은 손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 사용자의 손동작에 따른 정밀한 훈련 데이터 수집이 가능하도록 하여 효과 검증 및 재활 프로그램의 수정 및 업드레이드 진행의 효율성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 가상 공간 버튼 신호 검출부 20. 마디 사잇각 변화 측정부
30. 스트레인 게이지 측정부 40. 재활 훈련 데이터 수집부
50. 훈련 프로그램 제어부 60. 사용자 운동능력 분석부
70. 재활 프로그램 업데이트부

Claims (8)

  1. VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 버튼 신호를 검출하는 단계;
    사용자의 버튼 입력 동작에 따른 훈련 프로그램을 실행하는 단계;
    훈련 프로그램에 따라 사용자가 VR 컨트롤러를 통한 동작을 수행하면, 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출하는 단계;
    손가락별 움직임 정도 및 세기를 측정하여 손가락의 동작 각도와 세기를 통합 분석하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 단계;
    수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하고, 사용자 운동능력 분석 및 재활 프로그램 업데이트를 하는 단계;를 포함하고,
    VR 컨트롤러 본체는, 손등을 덮는 손등 블록과, 손가락 마디 부분에서 각각 분리되어 각각의 엄지,검지,중지,약지,새끼손가락 상단부를 덮는 형태를 갖고 마디 영역에서 힌지 결합되는 손가락 블록들과, 손등 블록과 손가락 블록들 상에 부착되고 각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 동시에 손가락별 움직임 정도 및 세기를 검출하는 단계는,
    각각의 손가락 마디 부분에 위치하는 마디 사잇각 변화 측정부를 통하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하고,
    각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정부를 통하여 각 손가락의 움켜쥐는 동작의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, VR 컨트롤러는,
    VR 컨트롤러 본체의 손가락 영역 끝단 안쪽면에 구성되어 손가락 끝단 표면이 접촉하는 가상 공간 버튼 신호 검출부와,
    각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들의 신호를 측정하는 마디 사잇각 변화 측정부와,
    각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정부와,
    마디 사잇각 변화 측정부 및 스트레인 게이지 측정부의 측정값을 수신하여 손가락별 움직임 정도 및 동작 세기를 측정하여 사용자의 손동작에 따른 훈련 데이터를 수집하는 재활 훈련 데이터 수집부와,
    재활 훈련 데이터 수집부에서 수집된 훈련 데이터를 기초하여 훈련 프로그램을 제어하는 훈련 프로그램 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 재활 훈련 데이터 수집부에서 수집된 훈련 데이터를 분석하는 사용자 운동능력 분석부와,
    사용자 운동능력 분석부의 분석 결과에 따라 재활 프로그램을 업데이트하는 재활 프로그램 업데이트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 훈련 데이터를 수집하는 단계에서,
    각각의 손가락 마디 부분에 위치하여 손가락 움직임 동작에 따른 힌지 각도 변화를 검출하는 센서들로부터의 신호를 이용하여 손가락 마디별 움직임 변화를 산출하는 손가락 마디별 움직임 변화 산출 단계와,
    각각의 손가락 상단 중앙부를 따라 손가락 끝단부터 손목 부분까지 설치되어 손가락 움직임에 따른 변화값을 검출하는 스트레인 게이지 측정 신호를 기준으로 손가락별 움직임 세기를 산출하는 손가락별 움직임 세기 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, VR 컨트롤러 본체는,
    사용자 손등에 착장되고 각 손가락 끝단에는 손가락을 감싸는 형태이고, 손바닥 영역은 개방되는 구조를 갖도록 하여 사용자가 잡아야 하는 대상체를 움켜쥐는 동작에서 대상체와 손바닥의 이격이 최대한 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, VR 컨트롤러 본체는,
    손가락 끝단에 위치하는 손가락 블록은 끝단의 영역에서 손가락 끝을 감싸는 형태로 구성되고,
    손등 블록이 손목 부분을 일정 부분 감싸는 구조를 갖도록 구성되어 VR 컨트롤러 본체를 사용자가 장착 상태를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고령자의 인지재활을 위한 맞춤형 VR 컨트롤러의 제어 방법.
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