KR102538611B1

KR102538611B1 - Smart wand and obstacle avoidance method using it

Info

Publication number: KR102538611B1
Application number: KR1020210013303A
Authority: KR
Inventors: 장우진; 김선근; 송기욱; 이준엽; 이정민; 윤만영; 최대수
Original assignee: 중부대학교 산학협력단
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2023-05-30
Also published as: KR20220109822A

Abstract

본 발명의 스마트 지팡이는, 시각장애인을 위한 몸체부와 파지부로 구성되는 지팡이로서, 상기 몸체부는, 높이가 다른 장애물을 감지하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에, 투명창으로 이루어지고 내부에 적어도 한개 이상의 센서가 구비된 회전축이 360도 회전하면서 장애물을 감지하도록 이루어지는 제1, 2 센싱부를 포함하고, 상기 파지부는, 높이가 다른 장애물을 경고하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에 상기 제1, 2 센싱부에 대응되는 제1, 2 가압부를 포함하고, 상기 제1, 2 가압부는, 중심축을 기준으로 상기 파지부의 외부 둘레를 따라 방사형으로 형성되는 다수개의 돌기수용홈에 가압돌기가 내장되고, 상기 센서가 장애물을 감지하면 가장 인접한 방향의 가압돌기가 인출되어 사용자에게 장애물의 방향과 높이를 경고해주도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.The smart wand of the present invention is a cane composed of a body part and a gripping part for the visually impaired. A rotating shaft equipped with one or more sensors includes first and second sensing units configured to sense an obstacle while rotating 360 degrees, and the gripping unit has first and second sensors in an upper area and a lower area, respectively, to warn of obstacles having different heights. Includes first and second pressing parts corresponding to the sensing part, wherein the first and second pressing parts have pressing protrusions built into a plurality of protrusion receiving grooves radially formed along an outer circumference of the gripping part with respect to a central axis, When the sensor detects an obstacle, the pressing protrusion in the nearest direction is drawn out to warn the user of the direction and height of the obstacle.

Description

Smart wand and obstacle avoidance method using it {SMART WAND AND OBSTACLE AVOIDANCE METHOD USING IT}

본 발명은 스마트 지팡이 및 이를 이용한 장애물 회피방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시각장애인의 이동 경로에 장애물을 감지하고 시각장애인에게 경고하기 위한 스마트 지팡이 및 이를 이용한 장애물 회피방법에 관한 것이다. The present invention relates to a smart wand and an obstacle avoidance method using the same, and more particularly, to a smart wand for detecting an obstacle in a moving path of a visually impaired person and warning the visually impaired person and an obstacle avoidance method using the same.

시각장애인은 선척적 혹은 후천적으로 시력이 현저히 낮거나 완전히 보이지 않는 사람으로, 명암을 전혀 구별하지 못하는 자(전맹)만이 시각장애인은 아니며 저시력인(어느 정도의 사물을 구별할 수 있는 자)들이 상당수(약 90%)이다. Blind people are those who have congenital or acquired vision that is remarkably low or completely blind. Only those who cannot distinguish between light and shade (blindness) are not blind, and many people with low vision (those who can distinguish objects to some extent) (about 90%).

시각적인 제약으로 보행할 때 지팡이로 바닥을 좌우로 짚어서 경사면이나 장애물을 인식하게 되는데, 지팡이가 닿는 범위 내에서만 장애물의 유무를 알 수 있어서 다수개의 장애물이 연이어 나오면 위험한 상황이 발생할 수 있는 문제가 있었다. When walking due to visual limitations, you can recognize slopes or obstacles by touching the floor with a cane from side to side, but you can only know the presence or absence of obstacles within the reach of the cane, so there is a problem that a dangerous situation can occur if multiple obstacles appear in succession. .

따라서, 시각장애인의 보행을 보조하고 지원하는 기능의 지팡이가 개발되고 있다.Therefore, a cane having a function of assisting and supporting the walking of the visually impaired is being developed.

종래기술의 일례로, 대한민국 등록특허공보 제10-2136383호(공고일: 2020.08.26.)에는 길 안내용 지팡이가 개시되어 있다. 이는, 지팡이 최하단에 위치하며, 바닥면에 닿아 굴러서 이동하는 이동부; 지팡이의 정면, 좌측면 및 우측면에 위치하며, 센서를 통해 장애물 정보를 생성하는 센서부; 목적지로 가는 경로를 안내하는 기능을 포함하되, 상기 센서부에 의해 생성된 장애물 정보를 이용하여 장애물을 회피하는 경로를 안내하기 위한 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부에서 발생한 신호를 진동으로 변환하는 진동 모터를 포함하는 파지부; 및 상기 센서부, 상기 제어부 및 상기 파지부의 진동 모터를 구동시키기 위해 전원을 공급하는 전원부;를 포함하여 구성된 것이다. As an example of the prior art, Republic of Korea Patent Registration No. 10-2136383 (publication date: 2020.08.26.) discloses a cane for guidance. It is located at the bottom of the cane, and the moving part touches the floor and rolls to move; Sensor units located on the front, left and right sides of the cane and generating obstacle information through sensors; A control unit that includes a function of guiding a path to a destination, but generates a signal for guiding a path avoiding obstacles using obstacle information generated by the sensor unit; a gripping unit including a vibration motor that converts the signal generated by the control unit into vibration; and a power supply unit supplying power to drive the sensor unit, the control unit, and the vibration motor of the holding unit.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0093255호(공개일: 2020.08.05.)에는 초음파 센서 기반 스마트 지팡이가 개시되어 있다. 이는, 초음파 센서(120); 진동모터(140); 고리형 LED(141); 적외선 송신부(130);를 포함하고, 상기 초음파 센서(120);는 상기 스마트 지팡이의 몸체의 일측면에 적어도 2개 이상이 부착되어, 각 초음파 센서에서 측정된 값의 비교를 통해 장애물의 유무를 알려주는 것이다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0093255 (published date: 2020.08.05.) discloses an ultrasonic sensor-based smart wand. This includes an ultrasonic sensor 120; Vibration motor 140; cyclic LED 141; An infrared transmitter 130; and the ultrasonic sensor 120; At least two or more are attached to one side of the body of the smart wand, and the presence or absence of an obstacle is determined by comparing the values measured by each ultrasonic sensor. is to inform

대한민국 등록특허공보 제10-2136383호(공고일: 2020.08.26.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2136383 (Public date: 2020.08.26.) 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0093255호(공개일: 2020.08.05.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0093255 (published date: 2020.08.05.)

본 발명의 목적은, 시각장애인이 보행 중 복수의 장애물을 감지하고, 장애물이 위치하고 있는 방향이나 장애물의 대략적인 높이를 시각장애인에게 경고하기 위한 스마트 지팡이 및 이를 이용한 장애물 회피방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a smart cane and an obstacle avoidance method using the smart cane for detecting a plurality of obstacles while the visually impaired person is walking and warning the visually impaired person of the direction in which the obstacle is located or the approximate height of the obstacle.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 시각장애인을 위한 몸체부와 파지부로 구성되는 지팡이로서, 상기 몸체부는, 높이가 다른 장애물을 감지하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에, 투명창으로 이루어지고 내부에 적어도 한개 이상의 센서가 구비된 회전축이 360도 회전하면서 장애물을 감지하도록 이루어지는 제1, 2 센싱부를 포함하고, 상기 파지부는, 높이가 다른 장애물을 경고하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에 상기 제1, 2 센싱부에 대응되는 제1, 2 가압부를 포함하고, 상기 제1, 2 가압부는, 중심축을 기준으로 상기 파지부의 외부 둘레를 따라 방사형으로 형성되는 다수개의 돌기수용홈에 가압돌기가 내장되고, 상기 센서가 장애물을 감지하면 가장 인접한 방향의 가압돌기가 인출되어 사용자에게 장애물의 방향과 높이를 경고해주도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 스마트 지팡이에 의하여 달성된다. The object, according to the present invention, is a cane composed of a body part and a gripping part for the visually impaired, wherein the body part is made of a transparent window in each of the upper region and the lower region to detect obstacles of different heights, and the inside includes first and second sensing units configured to sense an obstacle while a rotating shaft equipped with at least one sensor rotates 360 degrees, and the gripping unit has the first and second sensing units in an upper area and a lower area, respectively, to warn of obstacles having different heights. , Includes first and second pressing parts corresponding to the 2 sensing parts, wherein the first and second pressing parts have pressing protrusions embedded in a plurality of protrusion receiving grooves radially formed along the outer circumference of the gripping part with respect to the central axis. And, when the sensor detects an obstacle, the pressing protrusion in the nearest direction is pulled out to warn the user of the direction and height of the obstacle, achieved by a smart wand.

상기 가압돌기는, 장애물의 근접여부에 따라 인출되는 높이를 달리하도록 이루어질 수 있다. The pressure projection may be configured to vary in height from which it is drawn out depending on whether or not an obstacle is approaching.

상기 가압돌기는 실리콘 재질로 이루어지고, 상기 가압돌기의 자유단은, 외부로 노출되는 방향으로 단면의 넓이가 좁아지는 형상으로 이루어질 수 있다. The pressure protrusion may be made of a silicon material, and a free end of the pressure protrusion may have a shape in which a cross section becomes narrower in a direction exposed to the outside.

스마트 지팡이를 이용한 장애물 회피방법으로, 상기 센서가 360도 회전하며 장애물을 탐색할 때, 지속적으로 감지되는 방향에 상기 사용자가 위치하는 것을 파악하는, 내 위치 파악 단계; 상기 사용자가 보행 중, 상기 제1 센싱부에서는 허리 높이의 장애물을 감지하고, 상기 제2 센싱부에서는 정강이 높이의 장애물을 감지하는 장애물 감지 단계; 상기 제1 센싱부 또는 상기 제2 센싱부 각각이 어느 한 방향 또는 두 방향에서 장애물을 감지하고, 각 장애물에 경고하도록 상기 제1 가압부 및/또는 제2 가압부 작동하는 일차 경고 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. As an obstacle avoidance method using a smart wand, when the sensor rotates 360 degrees and searches for an obstacle, the user's position in the continuously sensed direction is identified, a self-positioning step; an obstacle detection step of detecting an obstacle at a height of the waist by the first sensing unit and detecting an obstacle at a height of the shin by the second sensing unit while the user is walking; Including a primary warning step in which each of the first sensing unit or the second sensing unit detects an obstacle in one or two directions and operates the first pressing unit and / or the second pressing unit to warn each obstacle It can be done.

상기 일차 경고 단계 진행 중, 상기 제1, 2 센싱부 각각이 세 방향 이상에서 장애물을 감지하는지 판단하는 제1 위험 판별 단계; 및 상기 제1 센싱부가 세 방향 이상에서 장애물을 감지하면 알람부에서 소리나 진동으로 된 제1 알람으로 경고하고, 상기 제2 센싱부가 세 방향 이상에서 장애물을 감지하면 상기 알람부에서 상기 제1 알람과는 다른 소리나 진동으로 된 제2 알람으로 경고하는 이차 경고 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. a first risk determination step of determining whether each of the first and second sensing units detects an obstacle in three or more directions during the primary warning step; And when the first sensing unit detects an obstacle in three or more directions, the alarm unit issues a first alarm with a sound or vibration, and when the second sensing unit detects an obstacle in three or more directions, the alarm unit issues the first alarm. A secondary warning step of warning with a second alarm with a different sound or vibration may be further included.

상기 이차 경고 단계 진행 중, 상기 제1, 2 알람 중 어느 하나가 먼저 경고하고, 경고 중에 다른 하나가 동시에 경고하는지 여부를 판단하는 제2 위험 판별 단계; 및 상기 제1 알람과 상기 제2 알람이 상충하는 시점에서, 보행을 즉시 멈출 것을 요구하는 제3 알람이 상기 제1, 2 알람과는 다른 소리나 진동으로 경고하는 삼차 경고 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. a second risk determination step of determining whether one of the first and second alarms warns first and the other alarm simultaneously warns during the secondary warning step; and a tertiary warning step of warning a third alarm requesting an immediate stop of walking with a sound or vibration different from that of the first and second alarms, at a point in time when the first alarm and the second alarm conflict. can

상기 스마트 지팡이는, 상기 제1 센싱부에서 장애물을 감지하면 상기 제1 가압부를 작동시키는 제1 구동부와, 상기 제2 센싱부에서 장애물을 감지하면 상기 제2 가압부를 작동시키는 제2 구동부와, 상기 알람부를 제어하고, 상기 몸체부에 구비되는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다. The smart wand includes a first driving unit for operating the first pressing unit when the first sensing unit detects an obstacle, and a second driving unit for operating the second pressing unit when the second sensing unit detects an obstacle; It may include a control unit that controls the alarm unit and is provided in the body unit.

본 발명에 의하면, 센서가 360도 회전하면서 장애물을 감지하여 시각장애인이 보행 중 복수의 장애물을 감지할 수 있고, 장애물이 위치하고 있는 방향이나 장애물의 대략적인 높이를 알 수 있으며, 1차로 촉각을 통해 경고하는 효과를 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, the sensor rotates 360 degrees and detects obstacles, so that the visually impaired can detect a plurality of obstacles while walking, know the direction in which the obstacle is located or the approximate height of the obstacle, and primarily through tactile sense. A warning effect can be provided.

또한, 장애물이 위치하고 있는 방향이 다수 존재하면, 2차로 소리나 진동을 통해 경고하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, if there are multiple directions in which obstacles are located, a second warning effect can be provided through sound or vibration.

또한, 제1, 2 알람이 같이 발생해야 하는 시점에는, 3차로 제1, 2 알람과는 확연히 다른 소리나 진동을 통해 경고하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, at the time when the first and second alarms should occur together, it is possible to provide a third warning effect through a sound or vibration distinctly different from the first and second alarms.

다시 말하면, 장애물이 많고 적음에 따라 시각장애인에게 단계적으로 경고하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In other words, depending on the number of obstacles and the number of obstacles, it is possible to provide a step-by-step warning effect to the visually impaired.

또한, 가압돌기가 인출되는 높이를 달리하여 장애물의 근접여부를 알려주는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, it is possible to provide an effect of notifying whether an obstacle is approaching by varying the height at which the pressing protrusion is drawn out.

한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이를 나타내는 사시도이다.
도 2의 (a)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향에서 장애물을 감지 했을 때의 A-A'선 단면도이다.
도 2의 (b)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향에서 장애물을 감지 했을 때의 B-B'선 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향 및 g방향에서 장애물을 감지 했을 때의 B-B'선 단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 스마트 지팡이의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5의 (a), (b) 및 도 6의 (a), (b)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 다양한 방향에서 장애물을 감지 했을 때의 예시를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이를 이용한 장애물 회피방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a perspective view showing a smart wand according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (a) is a cross-sectional view taken along line A-A' when the smart wand according to FIG. 1 detects an obstacle in the direction a.
Figure 2 (b) is a BB 'line cross-sectional view when the smart wand according to Figure 1 detects an obstacle in the direction a.
Figure 3 is a BB 'line cross-sectional view when the smart wand according to Figure 1 detects an obstacle in the direction a and g.
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the smart wand according to Figure 1;
5 (a), (b) and 6 (a), (b) are tables showing examples when the smart wand according to FIG. 1 detects obstacles in various directions.
7 is a flowchart illustrating an obstacle avoidance method using a smart wand according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, it should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but another element may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” to another element, it should be understood that no intervening elements exist.

그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Also, terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이를 나타내는 사시도이고, 도 2의 (a)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향에서 장애물을 감지 했을 때의 A-A'선 단면도이며, 도 2의 (b)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향에서 장애물을 감지 했을 때의 B-B'선 단면도이다. 또한, 도 3은 도 1에 따른 스마트 지팡이가 a방향 및 g방향에서 장애물을 감지 했을 때의 B-B'선 단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 스마트 지팡이의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5의 (a), (b) 및 도 6의 (a), (b)는 도 1에 따른 스마트 지팡이가 다양한 방향에서 장애물을 감지 했을 때의 예시를 나타낸 표이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이를 이용한 장애물 회피방법을 나타내는 순서도이다. Among the accompanying drawings, Figure 1 is a perspective view showing a smart wand according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (a) is A-A' when the smart wand according to Figure 1 detects an obstacle in the direction a A line cross-sectional view, Figure 2 (b) is a BB 'line cross-sectional view when the smart wand according to Figure 1 detects an obstacle in the direction a. In addition, Figure 3 is a BB 'line cross-sectional view when the smart wand according to Figure 1 detects an obstacle in the direction a and g, Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the smart wand according to Figure 1, 5 (a), (b) and FIG. 6 (a), (b) are tables showing examples when the smart wand according to FIG. 1 detects obstacles in various directions. 7 is a flowchart illustrating an obstacle avoidance method using a smart wand according to an embodiment of the present invention.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 구분하기 위하여 개략적인 라인으로 나타내거나 확대하여 나타내었다. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown in the drawings, and is indicated by schematic lines to clearly distinguish various parts and regions. or enlarged.

본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1)는, 시각장애인의 이동 경로에 장애물을 감지하고, 장애물이 많고 적음에 따라 단계적으로 경고하되 장애물의 방향과 대략적인 높이를 경고하기 위해 안출된 발명으로, 몸체부(200)와 파지부(100)를 포함하여 구성될 수 있다. The smart wand 1 according to an embodiment of the present invention detects obstacles in the movement path of the visually impaired, and warns step by step according to the number of obstacles, but the invention was devised to warn the direction and approximate height of the obstacle. As such, it may be configured to include the body portion 200 and the gripping portion 100.

이하에서는, 본 발명에 따른 스마트 지팡이(1)를 사용하는 시각장애인을 '사용자'라는 용어와 혼용하기로 한다. Hereinafter, a visually impaired person using the smart wand 1 according to the present invention will be used interchangeably with the term 'user'.

몸체부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 높이가 다른 장애물을 감지하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에, 투명창(222, 242)으로 이루어지고 내부에 적어도 한개 이상의 센서(226, 246)가 구비된 회전축(224, 244)이 360도 회전하면서 장애물을 감지하도록 이루어지는 제1, 2 센싱부(220, 240)를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 1, the body portion 200 is made of transparent windows 222 and 242 in the upper and lower regions, respectively, to detect obstacles of different heights, and has at least one sensor 226, 246) may include first and second sensing units 220 and 240 configured to sense obstacles while rotating 360 degrees.

제1 센싱부(220)는 몸체부(200)의 상부 영역(대략적으로 사용자의 허리 높이 부근)에 형성되고, 제2 센싱부(240)는 몸체부(200)의 하부 영역(대략적으로 사용자의 정강이 높이 부근)에 형성될 수 있다.The first sensing unit 220 is formed in the upper region of the body 200 (approximately at the user's waist height), and the second sensing unit 240 is formed in the lower region of the body 200 (approximately at the user's waist). around the height of the shin).

이러한 센싱부가 몸체부(200)에 하나만 구비될 수 있고, 3개 이상 구비될 수도 있지만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여, 2개, 즉, 제1 센싱부(220)와 제2 센싱부(240)가 구비되는 것으로 설명하기로 한다. Although only one sensing unit or three or more such sensing units may be provided in the body unit 200, in the present invention, for convenience of description, two sensing units, that is, the first sensing unit 220 and the second sensing unit ( 240) will be described as being provided.

파지부(100)는, 사용자가 파지하는 구성으로, 높이가 다른 장애물에 대해 경고하기 위해 상부 영역과 하부 영역 각각에는 제1, 2 센싱부(220, 240) 각각에 대응되는 제1, 2 가압부(120, 140)를 포함하여 이루어질 수 있다. The gripping unit 100 is configured to be gripped by a user, and first and second pressures corresponding to the first and second sensing units 220 and 240 are applied to the upper and lower areas, respectively, to warn of obstacles of different heights. It may be made including parts (120, 140).

제1, 2 가압부(120, 140)는, 제1, 2 센싱부(220, 240)가 장애물을 감지하면 사용자에게 경고하고 위한 구성으로, 지팡이의 중심축을 기준으로 파지부(100)의 외부 둘레를 따라 방사형으로 형성되는 다수개의 돌기수용홈(124, 144)에 가압돌기(122, 142)가 수용되고, 센서(226, 246)가 장애물을 감지하면 가장 인접한 방향의 가압돌기(122, 142)가 인출되어 사용자에게 장애물의 방향과 높이를 경고해주도록 이루어질 수 있다. The first and second pressing units 120 and 140 are configured to warn the user when the first and second sensing units 220 and 240 detect an obstacle, and the outside of the gripping unit 100 based on the central axis of the cane. The pressing protrusions 122 and 142 are accommodated in the plurality of protrusion receiving grooves 124 and 144 formed radially along the circumference, and when the sensors 226 and 246 detect an obstacle, the pressing protrusions 122 and 142 in the nearest direction ) may be drawn out to warn the user of the direction and height of the obstacle.

제1 가압부(120)는 파지부(100)의 상부 영역에 형성되고, 제2 가압부(140)는 파지부(100)의 하부 영역에 형성되되, 사용자가 파지부(100)를 파지하였을 때 제1 가압부(120)와 제2 가압부(140)의 다수개의 가압돌기(122, 142)가 사용자의 한 손의 범위에 들어와야 한다. The first pressing part 120 is formed in the upper region of the gripping part 100, and the second pressing part 140 is formed in the lower region of the gripping part 100, when the user grips the gripping part 100. At this time, the plurality of pressing protrusions 122 and 142 of the first pressing part 120 and the second pressing part 140 must come within the range of one hand of the user.

돌기수용홈(124, 144)은, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 파지부(100)의 외부 둘레를 따라 방사형으로 형성되고, 설명의 편의를 위해 지팡이의 중심축을 기준으로 45도씩 이격되어 총 8개가 형성된 것으로 설명하기로 한다. As shown in (b) of FIG. 2, the protrusion receiving grooves 124 and 144 are radially formed along the outer circumference of the gripping part 100, and each 45 degrees relative to the central axis of the wand for convenience of explanation. It will be described as being spaced apart and forming a total of eight.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 시각장애인의 보행은 비장애인의 시야가 아니라 마치 '동서남북'의 방위를 이용해서 지도 위를 움직이듯 자신의 위치를 계산하여 이동한다고 알려져 있으므로, e방향의 나(사용자)를 기준으로 12시 방향의 a방향, a방향의 시계방향으로 b, c, d, e, f, g 및 h방향에 인접한 장애물이 감지되면 그 방향의 가압돌기(122, 142)가 장애물의 존재를 사용자에게 경고한다. As shown in (a) of FIG. 2, it is known that the walking of the blind person calculates his/her position and moves as if moving on a map using the direction of 'north, south, east, west, and west' rather than the field of view of the non-disabled person. When an obstacle adjacent to the b, c, d, e, f, g, and h directions is detected in the direction a at 12 o'clock and clockwise in the direction a, based on I (user) of the direction, the pressing protrusion 122 in that direction (122, 142) warns the user of the existence of an obstacle.

가압돌기(122, 142)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장애물의 근접여부에 따라 인출되는 높이를 달리하도록 이루어질 수 있다. (도 5의 (a)의 '◎' 표기 참조)As shown in FIG. 3 , the pressure protrusions 122 and 142 may have different heights depending on whether or not an obstacle is approaching. (Refer to '◎' notation in (a) of FIG. 5)

또한, 이러한 가압돌기(122, 142)는, 사용자의 손바닥을 가압해도 아프지 않되 촉감을 빨리 느끼도록, 실리콘 재질로 성형되고, 가압돌기(122, 142)의 자유단은 외부로 노출되는 방향으로 단면의 넓이가 좁아지는 형상, 즉 뾰족하게 형성되는 것이 바람직하다. In addition, these pressure protrusions 122 and 142 are molded of a silicone material so that the user's palm does not hurt even when pressed, but feels tactile quickly. It is preferable to form a shape in which the width of is narrowed, that is, to be pointed.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1)는, 제1 센싱부(220)에서 장애물을 감지하면 제1 가압부(120)를 작동시키는 제1 구동부(320)와, 제2 센싱부(240)에서 장애물을 감지하면 제2 가압부(140)를 작동시키는 제2 구동부(340)와, 알람부(400)를 제어하고, 몸체부(200)에 구비되는 제어부(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다. (도 4 참조)On the other hand, the smart wand 1 according to an embodiment of the present invention includes a first driving unit 320 that operates the first pressing unit 120 when an obstacle is detected by the first sensing unit 220, and a second sensing unit 320. When an obstacle is detected by the unit 240, the second driving unit 340 that operates the second pressing unit 140 and the control unit 300 that controls the alarm unit 400 and is provided in the body unit 200 are further configured. can be configured to include (See Fig. 4)

제어부(300)는, 제1, 2 센싱부(220, 240), 제1, 2 가압부(120, 140), 제1, 2 구동부(320, 340) 및 알람부(400) 구성 각각이 전기적으로 연결된 상태에서 전원부(미도시)를 통해 각 구성에 전원을 인가하여 그 작동을 제어하는 한편, 각 구성에서 측정된 데이터를 전송받아 처리하게 되는 구성요소로서, MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino) 등과 같은 모듈화된 유닛으로 구현될 수 있다.In the control unit 300, the first and second sensing units 220 and 240, the first and second pressing units 120 and 140, the first and second driving units 320 and 340, and the alarm unit 400 are electrically configured, respectively. As a component that applies power to each component through a power supply unit (not shown) in a connected state to control its operation, while receiving and processing data measured in each component, a micro controller unit (MCU), a microcomputer ( It can be implemented as a modularized unit such as a microcomputer, Arduino, and the like.

이때, 연결된 각 구성을 제어하고 송수신되는 데이터 등을 처리하는 제어부(300)(121)의 일련의 과정은, 모듈화된 유닛을 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 프로그래밍 언어로 코딩됨으로써 이루어지게 된다.At this time, a series of processes of the control unit 300 (121) that controls each connected component and processes transmitted and received data is coded in a programming language such as C, C++, JAVA, and machine language that can be read through a modular unit. It will be done.

이러한 제어부(300)의 일련의 연산 및 데이터 처리 알고리즘은, 당업자 수준에서 다양한 방식 및 형태로 손쉽게 이루어질 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.A series of operations and data processing algorithms of the control unit 300 can be easily performed in various ways and forms at the level of those skilled in the art, and detailed descriptions thereof will be omitted.

이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1)를 이용한 장애물 회피방법에 대해 설명하고자 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1)를 이용한 장애물 회피방법은, 장애물의 방향을 사용자에게 경고하고, 장애물이 위치한 범위에 따라, 많고 적음에 따라, 시각장애인에게 단계적으로 경고하는 방법에 관한 것이다. Hereinafter, with reference to FIG. 7, an obstacle avoidance method using a smart wand 1 according to an embodiment of the present invention will be described. An obstacle avoidance method using a smart wand (1) according to an embodiment of the present invention is a method for warning a user of the direction of an obstacle and stepwise warning to the visually impaired according to the range where the obstacle is located, depending on whether the obstacle is large or small. it's about

먼저, 내 위치 파악 단계(S10)는, 사용자가 본 발명에 따른 스마트 지팡이(1)를 휴대하여 보행 중이라면, 센서(226, 246)가 360도 회전하며 장애물을 탐색할 때, 지속적으로 감지되는 방향에 사용자가 위치하는 것을 파악하는 단계이다. First, in the step of determining my location (S10), if the user is walking while carrying the smart wand 1 according to the present invention, when the sensors 226 and 246 rotate 360 degrees and search for obstacles, continuously detected This step is to determine the location of the user in the direction.

여기서 "지속적"이라는 단어는 센서(226, 246)가 끊임 없이 연속적으로 장애물을 감지하여 상술한 바와 같이 e방향에 사용자의 위치가 정해지면, 즉 제어부(300)에서 사용자의 위치를 e방향으로 인식하면 e방향의 제1, 2 가압부(120, 140)의 가압돌기(122, 142)는 작동하지 않는다. (도 5 및 도 6의 '●' 표기 참조)Here, the word "continuous" means that when the sensors 226 and 246 constantly detect obstacles and the user's position is determined in the e direction as described above, that is, the control unit 300 recognizes the user's position in the e direction. The pressing protrusions 122 and 142 of the first and second pressing parts 120 and 140 in the e direction do not operate. (See '●' notation in FIGS. 5 and 6)

장애물 감지 단계(S20)는, 사용자가 보행 중, 제1 센싱부(220)에서는 허리 높이의 장애물을 감지하고, 제2 센싱부(240)에서는 정강이 높이의 장애물을 감지하는 단계이다. In the obstacle detection step (S20), while the user is walking, the first sensing unit 220 detects an obstacle at the height of the waist and the second sensing unit 240 detects an obstacle at the height of the shin.

일차 경고 단계(S30)는, 제1 센싱부(220) 또는 제2 센싱부(240) 각각이 어느 한 방향 또는 두 방향에서 장애물을 감지하고, 각 장애물에 경고하도록 제1 가압부(120) 및/또는 제2 가압부(140) 작동하는 단계이다. (도 5의 (b) 참조)In the primary warning step (S30), each of the first sensing unit 220 or the second sensing unit 240 detects an obstacle in one direction or two directions, and the first pressing unit 120 and the second sensing unit 240 warn each obstacle. / or the step of operating the second pressing unit 140. (See Fig. 5 (b))

제1 위험 판별 단계(S40)는, 제1, 2 센싱부(220, 240) 각각이 세 방향 이상에서 장애물을 감지하는지 판단하는 단계이다. (도 6의 (a) 참조)The first risk determination step (S40) is a step of determining whether each of the first and second sensing units 220 and 240 detects an obstacle in three or more directions. (See Fig. 6 (a))

이차 경고 단계(S50)는, 제1 센싱부(220)가 세 방향 이상에서 장애물을 감지하면 알람부(400)에서 소리나 진동으로 된 제1 알람(420)으로 경고하고, 제2 센싱부(240)가 세 방향 이상에서 장애물을 감지하면 알람부(400)에서 제1 알람(420)과는 다른 소리나 진동으로 된 제2 알람(440)으로 경고하는 단계이다. (도 6의 (a) 참조)In the secondary warning step (S50), when the first sensing unit 220 detects an obstacle in three or more directions, the alarm unit 400 warns with a first alarm 420 made of sound or vibration, and the second sensing unit ( 240 is a step of warning the alarm unit 400 with a second alarm 440 having a sound or vibration different from that of the first alarm 420 when an obstacle is detected in three or more directions. (See Fig. 6 (a))

제2 위험 판별 단계(S60)는, 이차 경고 단계(S50) 진행 중, 제1, 2 알람(420, 440) 중 어느 하나가 먼저 경고하고, 경고 중에 다른 하나가 동시에 경고하는지 여부를 판단하는 단계이다. (도 6의 (b) 참조)In the second risk determination step (S60), during the secondary warning step (S50), it is determined whether one of the first and second alarms 420 and 440 warns first and the other one of the warnings simultaneously warns. am. (See (b) of FIG. 6)

삼차 경고 단계(S70)는, 제1 알람(420)과 제2 알람(440)이 상충하는 시점에서, 보행을 즉시 멈출 것을 요구하는 제3 알람(460)이 제1, 2 알람(420, 440)과는 다른 소리나 진동으로 경고하는 단계이다. (도 6의 (b) 참조)In the third warning step (S70), at the time when the first alarm 420 and the second alarm 440 conflict, the third alarm 460 requesting to immediately stop walking is sent to the first and second alarms 420 and 440. ) is a stage in which a warning is issued with a different sound or vibration. (See (b) of FIG. 6)

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1) 및 이를 이용한 장애물 회피방법은, 센서(226, 246)가 360도 회전하면서 장애물을 감지하여 시각장애인이 보행 중 복수의 장애물을 감지할 수 있고, 장애물이 위치하고 있는 방향이나 장애물의 대략적인 높이를 알 수 있으며, 1차로 촉각을 통해 경고할 수 있게 된다. Thus, in the smart wand 1 and the obstacle avoidance method using the same according to an embodiment of the present invention, the sensors 226 and 246 rotate 360 degrees to detect obstacles so that the visually impaired can detect a plurality of obstacles while walking. In addition, the direction in which the obstacle is located or the approximate height of the obstacle can be known, and a warning can be issued primarily through the sense of touch.

또한, 장애물이 위치하고 있는 방향이 다수 존재하면, 2차로 소리나 진동을 통해 경고할 수 있게 된다. In addition, if there are multiple directions in which an obstacle is located, a second warning can be given through sound or vibration.

또한, 제1, 2 알람(420, 440)이 같이 발생해야 하는 시점에는, 3차로 제1, 2 알람(420, 440)과는 확연히 다른 소리나 진동을 통해 경고할 수 있게 된다. In addition, at a point in time when the first and second alarms 420 and 440 should occur together, a warning can be given through a sound or vibration that is distinctly different from the first and second alarms 420 and 440 .

다시 말하면, 장애물이 많고 적음에 따라, 범위에 따라, 시각장애인에게 단계적으로 경고할 수 있게 된다. In other words, depending on the number of obstacles and the range, it is possible to warn the visually impaired in stages.

또한, 가압돌기(122, 142)가 인출되는 높이를 달리하여 장애물의 근접여부를 알려줄 수 있게 된다. In addition, by varying the height at which the pressure protrusions 122 and 142 are drawn out, it is possible to inform whether an obstacle is approaching.

한편, 본 발명에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(1) 및 이를 이용한 장애물 회피방법은, 본 발명에서 설명되는 기술적 특징을 갖는 것으로서, 형상, 모양, 규격 등이 다양하게 이루어질 수 있음은 물론이고, 상술한 실시예 및 변형예들의 혼합으로 이루어질 수도 있다.On the other hand, the smart wand 1 and the obstacle avoidance method using the same according to an embodiment of the present invention according to the present invention have the technical features described in the present invention, and can be made in various shapes, shapes, standards, etc. Of course, it may be made of a mixture of the above-described embodiments and modifications.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and shown, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.

1 스마트 지팡이
100 파지부
120 제1 가압부
122 가압돌기
124 돌기수용홈
140 제2 가압부
142 가압돌기
144 돌기수용홈
200 몸체부
220 제1 센싱부
222 투명창
224 회전축
226 센서
240 제2 센싱부
242 투명창
244 회전축
246 센서
300 제어부
320 제1 구동부
340 제2 구동부
400 알람부
420 제1 알람
440 제2 알람
460 제3 알람1 smart wand
100 grip part
120 first pressing unit
122 Pressing protrusion
124 protrusion receiving groove
140 second pressing unit
142 Pressing protrusion
144 protrusion receiving groove
200 body
220 first sensing unit
222 transparent window
224 rotary shaft
226 sensor
240 second sensing unit
242 transparent window
244 axis of rotation
246 sensor
300 control unit
320 first driving unit
340 second driving unit
400 alarm unit
420 1st alarm
440 2nd alarm
460 3rd alarm

Claims

A cane composed of a body part and a gripping part for the visually impaired,
The body part,
In order to detect obstacles of different heights, first and second sensing units configured to detect obstacles while rotating 360 degrees of rotation shafts made of transparent windows and equipped with at least one or more sensors inside each of the upper and lower areas,
The holding part,
In order to warn obstacles of different heights, first and second pressing units corresponding to the first and second sensing units are included in an upper region and a lower region, respectively;
The first and second pressing parts,
A pressing protrusion is accommodated in a plurality of protrusion receiving grooves formed radially along the outer circumference of the gripping part with respect to the central axis, and when the sensor detects an obstacle, the pressing protrusion in the nearest direction is drawn out to provide the user with the direction and direction of the obstacle. Characterized in that it is made to warn the height,
smart wand.

According to claim 1,
The pressure protrusion,
Characterized in that the height to be withdrawn depends on the proximity of the obstacle,
smart wand.

According to claim 1,
The pressure protrusion is made of a silicon material,
The free end of the pressure protrusion,
Characterized in that it consists of a shape in which the width of the cross section narrows in the direction exposed to the outside,
smart wand.

As an obstacle avoidance method using a smart wand according to claim 1,
When the sensor rotates 360 degrees and searches for an obstacle, determining that the user is located in a continuously sensed direction, a self-positioning step;
an obstacle detection step of detecting an obstacle at a height of the waist by the first sensing unit and detecting an obstacle at a height of the shin by the second sensing unit while the user is walking;
A primary warning step in which each of the first sensing unit or the second sensing unit detects an obstacle in one or two directions and operates the first pressing unit and / or the second pressing unit to warn each obstacle characterized in that,
An obstacle avoidance method using a smart cane.

According to claim 4,
During the first warning phase above,
a first risk determination step of determining whether each of the first and second sensing units detects an obstacle in three or more directions; and
When the first sensing unit detects obstacles in three or more directions, the alarm unit issues a first alarm with sound or vibration, and when the second sensing unit detects obstacles in three or more directions, the alarm unit issues the first alarm and Characterized in that it further comprises a secondary warning step of warning with a second alarm with a different sound or vibration,
An obstacle avoidance method using a smart cane.

According to claim 5,
During the second warning phase,
a second risk determination step of determining whether one of the first and second alarms warns first and the other alarm simultaneously warns; and
Further comprising a tertiary warning step in which a third alarm requesting an immediate stop of walking warns with a sound or vibration different from those of the first and second alarms at a point in time when the first alarm and the second alarm conflict. to do,
An obstacle avoidance method using a smart cane.

According to claim 6,
A first driving unit operating the first pressing unit when an obstacle is detected by the first sensing unit, and a second driving unit operating the second pressing unit when an obstacle is detected by the second sensing unit, and controlling the alarm unit, Characterized in that it comprises a control unit provided in the body portion,
An obstacle avoidance method using a smart cane.