KR102646225B1 - 체내 장착된 센서장치를 이용한 공기조화시스템 및 이를 이용한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자 체내에 삽입된 제1 센서장치와 사용자의 신체 일부에 착용된 제2 센서장치를 이용하여 IoT(Internet of Things) 기반의 공기조화시스템을 제공한다. 이 시스템은 사용자의 운동을 활용하여 전기에너지를 생성하는 발전소자모듈과 무선 통신 모듈을 포함하는 제1 센서장치, 사용자의 운동에 의존하여 위치변화가 발생하는 제2 센서장치를 통해 사용자의 신체 정보와 위치 정보를 수집한다. 이 정보를 기반으로 타겟면정보를 생성하는 타겟면연산모듈이 구성되어 타겟면을 형성하고, 이를 향해 유체를 토출하는 토출영역조절모듈을 포함하는 공기조화장치를 구현한다. 냉방, 난방, 송풍 중 어느 하나를 포함하는 모드로 동작하며, 제어정보연산모듈은 타겟면정보를 기반으로 토출영역조절모듈을 제어하여 유체의 흐름을 조절한다. 이를 통해 사용자에게 쾌적한 공기 환경을 제공하는 시스템이다.
Description
본 발명은 체내 장착된 센서장치를 이용한 공기조화시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉방장치는 여름철과 같이 높은 기온을 나타내는 계절에 주로 사용된다. 프로펠러 형태의 팬을 회전시킴으로써 팬의 전방을 향하여 발생되는 차가운 바람을 사용자에게 송풍하여 냉방효과를 제공하는 생활가전장치이다.
냉방장치는 사용자가 조작 패널을 통해 풍속, 풍향 등을 선택하면 이를 인식하고 구동모터를 제어하여 팬을 회전시키는 등의 필요한 처리를 수행함으로써 사용자가 원하는 풍속, 풍향으로 냉방장치가 동작하게 된다.
즉, 이러한 냉방장치의 동작 제어는 상기 조작 패널의 터치에 의해 수동으로 조작되며, 한번 동작을 지정하였다가 차후 변경 시에도 수동 조작을 요구하므로, 냉방장치와 떨어진 상태에서의 조작이 불가능하여 거동이 불편한 환자나 장애인, 노인들이 조작하기 어려운 문제점이 있었다.
이를 위해, 리모트 컨트롤러와 같은 원거리 조작 장치를 통해 원거리에서도 냉방장치 조작이 가능하게 하는 기술이 제시되었으나, 냉방장치 조작을 위하여 항시 리모트 컨트롤러의 휴대가 강제되는 문제점이 존재하였으며, 리모트 컨트롤러의 분실이 잦아 어쩔 수 없이 수동으로 조작하여야 하는 문제점이 여전히 상존하였다.
또한, 좌우 회전 동작제어는 사용자의 위치와 무관하게 미리 정해진 소정의 각도 내에서 주기적으로 반복 회전을 할 뿐이어서, 회전 동작을 수행하지 않을 경우, 사용자가 직접 수동으로 송풍부 방향을 조절하여야 하므로 사용자에게 효과적인 냉방효과를 가져오기 힘든 문제점이 있었으며, 사용자가 다수인 경우에도, 소정각도를 유지한 채 단순 반복 회전하므로, 사용자가 없는 공간으로 잉여 회전을 수행하여 사용자 개개인에게 송풍을 집중해주지 못해 에너지 낭비 및 냉방 효과를 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래기술로는 한국등록특허 제10-1939721호(얼굴 및 제스처 인식 기능이 구비된 스마트 선풍기)가 개시된다. 이는 이미지 획득장치에 의하여 획득된 이미지로부터 사용자의 얼굴 또는 제스처를 인식하여 구동모터 및 회전링크를 제어하는 기술로써, 이미지 획득장치에 의하여 획득된 이미지로부터 적어도 둘 이상의 사용자 얼굴이 인식되는 경우, 이미지상의 좌우 최외곽 사용자를 각각 선정하고, 송풍부와 좌우 최외곽 사용자들 사이의 각도를 산출하여, 산출된 각도 범위 내에서 회전링크의 좌우회전 각도를 조절하는 구성을 개시한다.
다만, 사용자의 얼굴 인식이 어려운 경우의 해결책까지는 제시하고 있지 않다. 또한, 사용자가 항상 스마트 선풍기 측으로 안면을 향하여야 한다는 불편함까지 존재하기 때문에, 사용자 편의성 측면에서도 그리 뛰어나다고 볼 수 없다.
최근에는, 공기조화장치의 방향을 스마트하게 제어하는 기술을 넘어서, 사용자의 현재 상태를 보다 정밀하게 분석함으로써, 사용자의 쾌적성을 극대화시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 증대되는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공기조화시스템 및 이를 이용한 제어방법을 제공하는데 있다.
다양한 실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 실시예들에 따른 공기조화시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 체내에 삽입된 제1 센서장치 및 상기 사용자의 신체 일부에 착용된 제2 센서장치를 이용하여 사용자에게 유체를 토출하는 IoT(Internet of Things) 기반의 공기조화시스템으로서, 사용자의 체내 근육과 인접한 측의 피하에 매립 고정되는 상기 제1 센서장치로서, 상기 근육의 운동에 의해 발생되는 압력을 이용하여 전기에너지를 생성시키는 발전소자모듈 및 제1 무선통신모듈을 포함하는, 제1 센서장치; 상기 사용자의 신체 중 특정부위에 착용되는 상기 제2 센서장치로서, 상기 특정부위의 운동에 의존하여 위치변화가 발생되며, 상기 제1 무선통신모듈과 통신하는 제2 무선통신모듈을 포함하는, 제2 센서장치; 상기 제1 및 제2 무선통신모듈로부터 전송받은 위치정보를 기반으로, 타겟면에 대한 타겟면정보를 생성하는 타겟면연산모듈로서, 상기 타겟면은 유체토출의 대상이 되고, 소정의 면적 및 법선각도가 형성되며, 상기 타겟면정보는 상기 사용자의 신체정보, 상기 제1 및 제2 무선통신모듈 사이의 거리정보와 각도정보를 기반으로 연산되는, 타겟면연산모듈; 냉방, 난방 및 송풍 중 어느 하나를 포함하는 모드로 동작되되, 상기 타겟면을 향해 유체를 토출시키는 토출영역조절모듈을 포함하는, 공기조화장치; 및 상기 타겟면정보를 기반으로, 상기 토출영역조절모듈의 제어정보를 생성함으로써, 상기 공기조화장치에 의해 토출되는 유체가 상기 타겟면정보에 대응되는 위치로 유동되도록 제어시키는, 제어정보연산모듈; 을 포함하는 시스템을 제공한다.
상기 타겟면연산모듈은, 상기 제1 센서장치가 매립된 제1 점의 위치에 대칭되는 가상점을 연산하는 가상점연산부; 를 포함하고, 상기 가상점연산부는, 상기 제1 센서장치에 구비된 회전감지부를 이용하여 사용자 신체의 현재상태에 대한 수직중심선을 설정하고, 상기 수직중심선을 포함하는 수직중심면을 기준으로, 상기 제1 점에 대칭되는 가상점을 연산할 수 있다.
상기 타겟면연산모듈은, 상기 제2 센서장치의 현재위치인 제2 점, 상기 제1 점 및 가상점을 포함하는 타겟면정보를 미리 설정된 방식으로 설정하는 타겟면생성부; 를 더 포함하고, 상기 제어정보연산모듈은, 상기 공기조화장치의 토출구로부터 상기 타겟면생성부로부터 연산된 상기 타겟면까지의 거리정보를 더 연산하여, 상기 공기조화장치의 출력을 제어할 수 있다.
상기 제1 센서장치는, 사용자의 제1 어깨 측에 매립되며, 상기 가상점은, 상기 제1 어깨의 반대쪽 어깨의 위치에 가상으로 설정되고, 상기 제2 센서장치는, 사용자의 손목에 착용되는 워치(watch) 타입일 수 있다.
상기 제1 센서장치는, 상기 제1 어깨의 근육부분 중 제1 근외막(Epimysium)과 제2 근외막 사이의 공간에 삽입되며, 상기 발전소자모듈은 상부조립체 및 하부조립체를 포함하되, 상기 상부조립체는 상기 제1 근외막에 고정되고, 상기 하부조립체는 상기 제2 근외막에 고정되어 상기 제1 어깨의 근육운동에 의해, 전기에너지가 발생될 수 있다.
상기 상부조립체 및 하부조립체는, 플렉서블한 재질로 형성됨으로써, 상기 제1 및 제2 근외막의 외면에 대응되는 형태로 밀착되고, 상기 상부조립체와 하부조립체의 마찰에 의해 전기에너지가 발생되어 상기 제1 무선통신모듈에 구비된 이차전지에 전기에너지를 공급할 수 있다.
상기 제어정보연산모듈은, 상기 타겟면을 상기 공기조화장치의 토출구 측으로 인위적으로 가깝게 설정함으로써, 상기 공기조화장치가 간접바람모드로 동작되도록 제어하며, 상기 간접바람모드는, 상기 공기조화장치의 토출구로부터 상기 타겟면까지의 최대거리 및 최소거리를 연산하여 거리정보를 연산하되, 상기 최소거리보다 더 작은값으로 보정된 거리정보를 기반으로 상기 공기조화장치의 출력을 제어할 수 있다.
상기 제2 센서장치는, 상기 제2 센서장치의 기울기를 연산하는 자이로센서를 더 포함하고, 상기 타겟면연산모듈은, 상기 자이로센서를 이용하여 1차적으로 상기 제2 센서장치의 회전정보를 연산하되, 2차적으로 상기 회전정보를 이용하여 상기 제2 점을 보정함으로써, 제3 점을 생성하는 보정처리부; 를 더 포함하고, 상기 보정처리부는, 상기 제1 점 및 제3 점을 잇는 가상의 연장선이 상기 사용자 신체의 수직중심선과 평행하도록 미리 설정된 방식으로 상기 제2 점을 보정할 수 있다.
상기 제어정보연산모듈은, 상기 제1 무선통신모듈로부터 상기 제1 센서장치에 의해 발생되는 전기에너지정보를 전송받도록 설정되며, 상기 전기에너지정보의 변화량을 기반으로, 상기 공기조화장치의 출력을 제어할 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 시스템을 이용한 방법으로서, (a) 사용자의 근육운동에 의해, 제1 센서장치의 발전소자모듈로부터 전기에너지가 발생되고, 상기 전기에너지를 이용하여 상기 제1 센서장치가 매립된 제1 점의 위치정보가 상기 타겟면연산모듈로 전송되고, 상기 제2 센서장치의 현재위치에 대한 제2 점의 위치정보가 상기 타겟면연산모듈로 전송되는 단계; (b) 가상점연산부에 의해, 상기 제1 센서장치가 매립된 제1 점의 위치에 대칭되는 가상점이 연산되는 단계로서, 상기 제1 센서장치에 구비된 회전감지모듈을 이용하여 사용자 신체의 현재상태에 대한 수직중심선을 설정하고, 상기 수직중심선을 기준으로, 상기 제1 점에 대칭되는 가상점이 연산되는 단계; (c) 보정처리부에 의해, 상기 제2 점의 위치정보가 제3 점으로 보정되는 단계로서, 상기 제1 점 및 제3 점을 잇는 가상의 연장선이 상기 사용자 신체의 수직중심선과 평행하도록 보정되는 단계; (d) 타겟면생성부에 의해, 상기 제1 점, 가상점 및 제3 점을 모두 포함하는 타겟면에 대한 타겟면정보가 생성되는 단계; 및 (e) 제어정보연산모듈에 의해, 상기 타겟면정보를 기반으로, 토출영역조절모듈의 제어정보를 생성함으로써, 공기조화장치에 의해 토출되는 유체가 상기 타겟면정보에 대응되는 위치로 유동되는 단계; 를 포함하는, 시스템을 이용한 방법을 제공한다.
본 발명은 공기조화시스템을 제공함으로써, 사용자의 현재위치 및 사용자 신체의 각도를 정확하게 연산할 수 있고, 이를 통해 사용자에게 유체를 집중시킴으로써, 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 거동이 불편한 노약자, 환자, 장애인 등이 별도의 인위적인 제어없이 사용자의 위치를 추적하여 사용자에게 보다 적합한 유체를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 유체를 간접적으로 제공받을 수 있도록 형성하여 개별 사용자의 쾌적성을 극대화시킬 수 있다.
다양한 실시예들로부터 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 이하의 상세한 설명을 기반으로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설정하는 과정을 개략적으로 설명하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템에서 간접바람모드 설정을 위한 보정타겟면을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 5를 보다 구체적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템을 이용한 방법의 순서도이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 개념도이다.
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도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설정하는 과정을 개략적으로 설명하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템에서 간접바람모드 설정을 위한 보정타겟면을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 5를 보다 구체적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템을 이용한 방법의 순서도이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는'이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화시스템은 제1 센서장치(110), 제2 센서장치(120), 통합서버(130) 및 공기조화장치(140)를 포함한다.
제1 센서장치(110)는 외과적 수술 과정을 통해 체내에 삽입될 수 있다. 도 1에는 도시된 바와 같이, 근육의 사용량이 큰 어깨근육 측에 삽입될 수 있다. 이는 특히, 정상적으로 걷는 것이 어려워서 휠체어를 이용하는 장애인, 노약자 등에게 매우 효과적이다. 별도의 컨트롤러를 이용할 필요없이 사용자의 움직임에 따라, 공기조화장치의 타겟면이 실시간으로 변경되어 사용자에게 유체토출을 집중시키는 구성으로 이해될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 센서장치(110)는 발전소자모듈(113), 이차전지(112), 제1 무선통신모듈(111) 및 회전감지부(114)를 포함할 수 있다.
발전소자모듈(113)은 '에너지 하베스터(energy harvester)'로 불리기도 한다. 사용자의 어깨근육의 운동에 의해 발생되는 진동을 이용하여 자가발전을 시키는 원리이다. 자기발전을 통해 생성된 전기에너지를 이용하여 이차전지(112)를 충전하고, 제1 무선통신모듈(111) 및 회전감지부(114)에 전원을 공급하도록 형성될 수 있다. 이 때, 이차전지(112)는 무선충전모듈(미도시)과 연결되어 별도의 무선충전장치를 이용하여 체외에서 이차전지(112) 측에 전기에너지를 공급하도록 설계될 수 있다. 외과적 방법에 의해 체내에 삽입되는 바, 삽입과 제거의 반복이 간단하지는 않기 때문이다.
발전소자모듈(113)은 상부조립체(1131) 및 하부조립체(1132)로 구성되며, 이들의 마찰에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 발전소자모듈(113)은 회전감지부(114)와 연결된다. 발전소자모듈(113)은 미리 설정된 방식에 의해 상부조립체(1131) 및 하부조립체(1132)의 마찰정보를 이용하되, 회전감지부(114)로부터 센싱되는 수평기울기 및 수직기울기 정보를 기반으로 사용자 신체의 기울기를 연산하도록 설계된다. 사용자 신체의 기울기에 따라, 상부조립체(1131) 및 하부조립체(1132)의 마찰면, 마찰강도 등의 마찰정보가 달라질 수 있기 때문이다.
제1 센서장치(110)는 제1 어깨의 근육부분 중 제1 근외막(Epimysium)과 제2 근외막 사이의 공간에 삽입될 수 있다. 이 때, 발전소자모듈(113)에 포함된 상부조립체(1131)는 제1 근외막에 고정되고, 하부조립체(1132)는 제2 근외막에 고정되어 제1 어깨의 근육운동에 의해, 전기에너지가 발생되도록 구성된다. 제1 근외막 및 제2 근외막은 상호 이웃하게 위치된 근육을 의미하며, 어깨근육의 운동시 적어도 어느 하나는 변위를 발생시킴으로써, 소정의 압력을 인가할 수 있도록 구성된다.
제1 센서장치(110)는 회전감지부(114)의 정보를 기반으로 하되, 발전소자모듈(113)의 마찰정보를 추가적으로 이용하여, 보다 정밀하게 사용자 신체의 기울기를 판단할 수 있다.
제1 무선통신모듈(111)은 제1 센서장치(110)로부터 수집된 여러 정보를 제2 센서장치(120)와 송수신함과 동시에, 무선중계기(102)를 통해 통합서버(130)로 전송하도록 설계될 수 있다.
제2 센서장치(120)는 제2 무선통신모듈(121)을 포함하며, 제1 및 제2 무선통신모듈(111, 121) 사이의 통신신호를 이용하여 제1 및 제2 센서장치(110, 120) 사이의 거리정보, 기울기정보 등이 연산될 수 있다.
제2 센서장치(120)는 자이로센서(122) 및 전원부(123)를 포함한다. 제2 센서장치(120)는 사용자의 체외에 구비된다는 점에서 제1 센서장치(110)와 구별된다. 일 예시로써, 제2 센서장치(120)는 사용자의 손목에 착용되는 워치(watch) 타입으로 형성될 수 있다. 사용자정보입력부(150)에는 사용자의 신체정보 뿐만 아니라, 건강정보 등이 모두 미리 입력될 수 있다. 또한, 제2 센서장치(120)의 장착정보도 함께 입력되어 타겟면정보 생성시 활용될 수 있다. 예를 들어, 제2 센서장치(120)가 사용자의 오른팔에 착용되는 것인지, 아니면 왼팔에 착용되는 것인지에 대한 정보가 입력된다.
공지된 모든 종류의 자이로센서(122)가 적용될 수 있다. 자이로센서(122)를 이용하여 사용자 팔(arm) 또는 손목의 수평기울기 및 수직기울기를 모두 센싱할 수 있다. 전원부(123)는 제2 센서장치(120)에 전원을 공급하는 수단으로써, 별도의 무선충전장치를 이용하여 간편하게 충전 가능하도록 형성될 수 있다.
통합서버(130)는 적어도 하나의 프로세서(processor, 11), 적어도 하나의 프로세서(11)가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory, 12)를 포함할 수 있다. 여기서 적어도 하나의 프로세서(11)는 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 그래픽처리장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
메모리(12) 및 저장장치(16) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(12)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
또한, 통합서버(130)는, 무선네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신장치(transceiver, 13)를 포함할 수 있다. 또한, 입력 인터페이스장치(14), 출력 인터페이스장치(15), 저장장치(16) 등을 더 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소들은 버스(bus, 17)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
통합서버(130)는 타겟면연산모듈(131) 및 제어정보연산모듈(133)을 포함한다.
타겟면연산모듈(131)은 가상점연산부(1311), 타겟면생성부(1312) 및 보정처리부(1313)를 포함한다. 타겟면연산모듈(131)은 제1 및 제2 무선통신모듈(111, 121)로부터 전송받은 위치정보를 기반으로, 타겟면에 대한 타겟면정보를 생성한다. 타겟면은 공기조화장치(140)로부터 토출되는 유체의 목표가 되는 면으로 이해될 수 있다. 공기조화장치(140)는 미리 설계된 유체유동영역을 거친 후, 타겟면에 도달한다. 공기조화장치(140 및 타겟면까지의 거리정보를 이용하여 출력정보를 생성할 수 있다. 유체유동영역의 모든 수직단면이 타겟면인 것은 아니다. 사용자가 설정한 출력으로 도달하는 면이 타겟면이기 때문이다.
타겟면은 유체토출의 대상이 되고, 면을 형성하기 때문에, 소정의 면적 및 법선각도가 형성될 수 있다. 타겟면에 대한 타겟면정보는 사용자의 신체정보, 제1 및 제2 무선통신모듈(111, 121) 사이의 거리정보와 각도정보를 기반으로 연산될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설명하기 위한 개략적인 모식도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템의 타겟면을 설정하는 과정을 개략적으로 설명하는 모식도이다.
도 3 및 4를 더 참조하여, 타겟면연산모듈(131)을 설명한다. 일 예시로써, 타겟면은 제1 센서장치(110)가 장착된 어깨부터 허리까지의 범위로 설정될 수 있다. 타겟면에 사용자의 안면이 포함될 경우, 호흡기 질환을 유발할 수 있기 때문에, 사용자의 호흡기 측으로 직접 유체를 토출하는 것보다는 사용자의 상체 측을 타겟면으로 설정할 수 있다. 또한, 본원에서는 사용자의 상체가 타겟면인 것을 기준으로 설명한다.
가상점연산부(1311)는 제1 센서장치(110)가 매립된 제1 점(P1)의 위치에 대칭되는 가상점(Pi)을 연산한다. 이 때, 제1 센서장치(110)에 구비된 회전감지부(114)를 이용하여 사용자 신체의 현재상태에 대한 수직중심선(L1)을 설정하고, 수직중심선(L1)을 포함하는 수직중심면을 기준으로, 제1 점(P1)에 대칭되는 가상점(Pi)을 연산한다.
전술한 바와 같이, 회전감지부(114)는 상부조립체(1131) 및 하부조립체(1132)의 마찰정보를 더 이용하여 수직중심면을 설정한다. 수직중심면은 미리 설정된 방식에 의해 수평기울기 및 수직기울기(θ)가 연산된다.
제1 점(P1)은 수직중심면에 대칭하여 가상점(Pi)을 설정할 수 있다. 가상점(Pi)은 제1 센서장치(110)가 삽입된 어깨의 반대쪽을 의미한다. 타겟면 설정을 위해, 제1 점(P1)과 가상점(Pi) 사이를 연결한 가상수평선이 설정될 수 있다. 도 4에 도시된 Pc는 사용자 상체의 명치 측을 의미한다. 사용자 상체의 중심이 되는 부분을 기준으로 설명한 것이다.
타겟면생성부(1312)는 제2 센서장치(120)를 이용하도록 구성된다. 제2 센서장치(120)의 현재위치인 제2 점(P2)를 미리 설정된 방식으로 보정하여 제3 점(P3)의 위치를 연산한다. 여기서, 제3 점(P3)은 사용자 상체에 설정된 가상의 점을 의미한다.
여기서, 제3 점(P3)은 보정처리부(1313)에 의해 연산될 수 있다. 보정처리부(1313)는 제1 점(P1) 및 제3 점(P3)을 잇는 가상의 연장선(L3, 가상수직선)이 사용자 신체의 수직중심선과 평행하도록 미리 설정된 방식으로 제2 점(P2)을 보정하도록 설정된다.
보정처리부(1313)는 1차적으로 제2 센서장치(120)의 자이로센서(122)를 이용하여 회전정보를 연산하고, 2차적으로 제2 점(P2)을 사용자 상체의 특정 위치에 있는 가상의 제3 점(P3)으로 보정하도록 설계된다. 전술한 가상수직선과 가상수평선을 이용하여 타겟면을 형성한다.
제어정보연산모듈(133)은 모드제어부(1331), 출력제어부(1332), 제2 통신모듈(1333) 및 제어처리부(1334)를 포함한다.
모드제어부(1331)는 사용자로부터 지시된 모드로 동작되도록 제어한다. 개별 모드에 따라, 제어처리부(1334)를 통해 공기조화장치(140)로 전송되는 제어정보가 달라질 수 있다. 여기서, '모드'는 냉방, 난방, 공기청정, 제습 등의 현재 널리 사용되는 모드뿐만 아니라, 설계자 또는 사용자에 의해 미리 설정되거나 커스터마이징된 모드를 모두 포함한다.
출력제어부(1332)는 공기조화장치(140)의 출력을 제어하도록 구성된다. 출력은 타겟면까지의 거리에 따라 달라질 수 있으며, 사용자가 이동하는 경우에는, 타겟면까지의 거리(d)가 실시간 달라질 수 있는 바, 출력도 함께 실시간으로 변동될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템에서 간접바람모드 설정을 위한 보정타겟면을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5를 참조하면, 제어정보연산모듈(133)은 타겟면을 공기조화장치(140)의 토출구 측으로 인위적으로 가깝게 설정함으로써, 공기조화장치(140)가 간접바람모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 즉, 간접바람모드는 타겟면을 공기조화장치(140) 측으로 앞당김으로써, 사용자에게 직접바람을 토출하지 않기 위함이다.
이 때, 간접바람모드는, 공기조화장치의 토출구로부터 타겟면까지의 최대거리 및 최소거리를 연산하여 거리정보를 연산하되, 최소거리보다 더 작은값으로 보정된 거리정보를 기반으로 공기조화장치의 출력을 제어할 수 있다.
최초에 연산된 타겟면까지의 거리(d)는 제1 거리(d1) 및 제2 거리(d2)의 합으로 구성되며, 타겟면을 법선방향으로 평행이동하여 새로운 보정 타겟면을 생성하는 것이다. 실제 사용자는 타겟면에 위치하나, 공기조화장치(140)에 더 가까운 가상의 보정 타겟면을 새롭게 생성함으로써, 보정 타겟면을 기준으로 출력을 제어하여 유체를 토출하는 방식이다. 이 과정에서 토출영역조절모듈(142)을 통해 보다 미세하게 제어될 수 있다. 출력이 변하면서 새롭게 설계되는 유체유동영역이 달라질 수 있기 때문이다. 토출영역조절모듈(142)는 토출부(143) 측에 위치되어 토출구(143)로부터 토출되는 유체의 필터 방식으로 설계될 수 있다.
변동된 출력에 대응되는 유체유동영역을 형성함으로써, 정확한 보정 타겟면을 생성할 수 있다. 한편, 제어정보연산모듈(130)은, 제1 무선통신모듈(111)로부터 제1 센서장치(110)에 의해 발생되는 전기에너지정보를 전송받도록 설정된다. 전기에너지정보의 변화량을 기반으로, 공기조화장치(140)의 출력을 제어하도록 구성될 수 있다. 전기에너지 발생량이 크다는 것은 현재 사용자의 활동량이 상대적으로 크다는 것을 의미하므로, 현재 사용자의 상태를 추정하여, 이를 통해 출력을 제어한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화시스템을 이용한 방법의 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 단계(S110) 내지 단계(S150)를 포함한다.
단계(S110)는 사용자의 근육운동에 의해, 제1 센서장치(110)의 발전소자모듈(113)로부터 전기에너지가 발생되고, 전기에너지를 이용하여 제1 센서장치(110)가 매립된 제1 점의 위치정보가 타겟면연산모듈(131)로 전송되고, 제2 센서장치(120)의 현재위치에 대한 제2 점의 위치정보가 타겟면연산모듈(131)로 전송되는 단계이다.
단계(S120)는 가상점연산부(1311)에 의해, 제1 센서장치(110)가 매립된 제1 점의 위치에 대칭되는 가상점이 연산되는 단계로서, 제1 센서장치(110)에 구비된 회전감지부(114)를 이용하여 사용자 신체의 현재상태에 대한 수직중심선을 설정하고, 수직중심선을 기준으로, 제1 점에 대칭되는 가상점이 연산되는 단계이다.
단계(S130)는 보정처리부(1313)에 의해, 제2 점의 위치정보가 제3 점으로 보정되는 단계로서, 제1 점 및 제3 점을 잇는 가상의 연장선이 상기 사용자 신체의 수직중심선과 평행하도록 보정되는 단계이다.
단계(S140)는 타겟면생성부(1312)에 의해, 제1 점, 가상점 및 제3 점을 모두 포함하는 타겟면에 대한 타겟면정보가 생성되는 단계이다.
단계(S150)는 제어정보연산모듈(133)에 의해, 타겟면정보를 기반으로, 토출영역조절모듈(142)의 제어정보를 생성함으로써, 공기조화장치(140)에 의해 토출되는 유체가 타겟면정보에 대응되는 위치로 유동되는 단계이다.
본 발명에 따른 공기조화시스템은 사용자단말과 연동되어 사용자단말로 현재 공기조화시스템의 동작 및 환경에 대한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 공기조화시스템의 연산처리는 별도의 서버에서 수행될 수 있다.
사용자 단말은 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 바람직한 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 하고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
110: 제1 센서장치
120: 제2 센서장치 130: 통합서버
131: 타겟면연산모듈 133: 제어정보연산모듈
140: 공기조화장치
120: 제2 센서장치 130: 통합서버
131: 타겟면연산모듈 133: 제어정보연산모듈
140: 공기조화장치
Claims (5)
- 사용자 체내에 삽입된 제1 센서장치 및 상기 사용자의 신체 일부에 착용된 제2 센서장치를 이용하여 사용자에게 유체를 토출하는 IoT(Internet of Things) 기반의 공기조화시스템으로서,
사용자의 체내 근육과 인접한 측의 피하에 매립 고정되는 상기 제1 센서장치로서, 상기 근육의 운동에 의해 발생되는 압력을 이용하여 전기에너지를 생성시키는 발전소자모듈 및 제1 무선통신모듈을 포함하는, 제1 센서장치;
상기 사용자의 신체 중 특정부위에 착용되는 상기 제2 센서장치로서, 상기 특정부위의 운동에 의존하여 위치변화가 발생되며, 상기 제1 무선통신모듈과 통신하는 제2 무선통신모듈을 포함하는, 제2 센서장치;
상기 제1 및 제2 무선통신모듈로부터 전송받은 위치정보를 기반으로, 타겟면에 대한 타겟면정보를 생성하는 타겟면연산모듈로서,
상기 타겟면은 유체토출의 대상이 되고, 소정의 면적 및 법선각도가 형성되며, 상기 타겟면정보는 상기 사용자의 신체정보, 상기 제1 및 제2 무선통신모듈 사이의 거리정보와 각도정보를 기반으로 연산되는, 타겟면연산모듈;
냉방, 난방 및 송풍 중 어느 하나를 포함하는 모드로 동작되되, 상기 타겟면을 향해 유체를 토출시키는 토출영역조절모듈을 포함하는, 공기조화장치; 및
상기 타겟면정보를 기반으로, 상기 토출영역조절모듈의 제어정보를 생성함으로써, 상기 공기조화장치에 의해 토출되는 유체가 상기 타겟면정보에 대응되는 위치로 유동되도록 제어시키는, 제어정보연산모듈; 을 포함하고,
상기 타겟면연산모듈은,
상기 제1 센서장치가 매립된 제1 점의 위치에 대칭되는 가상점을 연산하는 가상점연산부; 를 포함하고,
상기 가상점연산부는,
상기 제1 센서장치에 구비된 회전감지부를 이용하여 사용자 신체의 현재상태에 대한 수직중심선을 설정하고, 상기 수직중심선을 포함하는 수직중심면을 기준으로, 상기 제1 점에 대칭되는 가상점을 연산하는, 시스템. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 타겟면연산모듈은,
상기 제2 센서장치의 현재위치인 제2 점, 상기 제1 점 및 가상점을 포함하는 타겟면정보를 미리 설정된 방식으로 설정하는 타겟면생성부; 를 더 포함하고,
상기 제어정보연산모듈은,
상기 공기조화장치의 토출구로부터 상기 타겟면생성부로부터 연산된 상기 타겟면까지의 거리정보를 더 연산하여, 상기 공기조화장치의 출력을 제어하는, 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 제1 센서장치는,
사용자의 제1 어깨 측에 매립되며,
상기 가상점은,
상기 제1 어깨의 반대쪽 어깨의 위치에 가상으로 설정되고,
상기 제2 센서장치는,
사용자의 손목에 착용되는 워치(watch) 타입인, 시스템. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 센서장치는,
상기 제1 어깨의 근육부분 중 제1 근외막(Epimysium)과 제2 근외막 사이의 공간에 삽입되며,
상기 발전소자모듈은 상부조립체 및 하부조립체를 포함하되, 상기 상부조립체는 상기 제1 근외막에 고정되고, 상기 하부조립체는 상기 제2 근외막에 고정되어 상기 제1 어깨의 근육운동에 의해, 전기에너지가 발생되는, 시스템.
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