KR102670467B1 - Smart stick - Google Patents

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KR102670467B1
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한영근
박홍성
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주식회사 메타플바이오
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Abstract

본 발명은 스마트 지팡이에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이는 지팡이 몸체, 지팡이 몸체에 배치되고 레이저빔을 방사 및 수광하는 사물인식부, 지팡이 몸체 하측에 배치되고 물을 검출하는 수분 센서, 및 사물인식부 및 수분 센서와 통신 가능하도록 연결된 프로세서를 포함하고, 사물인식부는 사물인식부가 레이저빔을 방사하는 방향에 위치한 사물을 인식하고, 프로세서는 사물인식부에서 수신한 신호로 사물의 정보를 생성하고, 사물의 정보는 사물의 형태, 사물인식부와 사물과의 거리, 사물의 이동 속도 및 사물의 이동 방향이다.The present invention relates to a smart wand. A smart wand according to an embodiment of the present invention includes a wand body, an object recognition unit disposed on the wand body and emitting and receiving a laser beam, a moisture sensor disposed on the lower side of the wand body and detecting water, and an object recognition unit and moisture sensor. It includes a processor connected to enable communication with the object recognition unit, which recognizes an object located in the direction in which the object recognition unit emits a laser beam. The processor generates information about the object using signals received from the object recognition unit, and the information about the object is These are the shape of the object, the distance between the object recognition unit and the object, the moving speed of the object, and the direction of movement of the object.

Description

스마트 지팡이{SMART STICK}SMART STICK}

본 발명은 스마트 지팡이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라이다(LiDAR) 센서로 사물을 인식하는 것이 가능한 시각장애인용 스마트 지팡이에 관한 것이다.The present invention relates to a smart cane, and more specifically, to a smart cane for the visually impaired that is capable of recognizing objects using a LiDAR sensor.

라이다(LiDAR)는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도 등을 감지할 수 있는 기술이다. 라이다는 일반적으로 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀한 사물 인식 및 거리 측정 등에 활용이 된다.LiDAR is a technology that can detect the distance, direction, and speed of an object by shining a laser on the target. LIDAR is generally used for more precise object recognition and distance measurement by utilizing the advantages of lasers that can generate pulse signals with high energy density and short periods.

지구과학 및 우주 탐사를 목적으로 지속적으로 발전해 온 라이다 기술은 현재 항공기 및 위성에 탑재되어 정밀한 지구 지형 및 환경 관측을 위한 주요 수단으로 사용되고 있다. 또한, 지상에서 사물인식부는 원거리 거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등 간단한 형태로 상용화되었다.LiDAR technology, which has been continuously developed for the purpose of earth science and space exploration, is currently mounted on aircraft and satellites and is used as a major means for precise observation of the Earth's topography and environment. In addition, on the ground, object recognition systems have been commercialized in simple forms such as measuring long distances and cracking down on speeding violations.

특히 최근 자율주행 자동차에 대한 연구개발 및 상용화가 진행되면서, 라이다는 자동차에 탑재된 레이저 스캐너 및 3D 영상 카메라의 핵심 기술로 활용되면서 관심이 집중되고 있다.In particular, as research and development and commercialization of self-driving cars progress, LiDAR is attracting attention as it is used as a core technology for laser scanners and 3D video cameras mounted on cars.

하지만, 상술한 분야 외의 분야에서는 라이다에 관한 국내 기반 기술이 부족하고, 라이다가 제대로 상용화되거나 개발되지 않고 있다. 미국, 유럽 및 일본에 비하여 한국은 라이다 기술이 발달한 원인인 지구과학 분야의 연구가 상대적으로 더디기 때문이다. 이러한 이유로, 과거에 비해 라이다 센서가 소형화됨에도 불구하고 개인용 장비에는 라이다 기술이 상용화되지 않고 있다.However, in fields other than those mentioned above, domestic-based technology for LiDAR is lacking, and LiDAR is not properly commercialized or developed. This is because compared to the United States, Europe, and Japan, research in the field of earth science, which is the reason for the development of lidar technology, is relatively slow in Korea. For this reason, despite LiDAR sensors becoming smaller than in the past, LiDAR technology has not been commercialized for personal equipment.

한편, 시각장애인에게는 사물과의 거리에 대한 정보뿐만 아니라, 사물 자체에 대한 정보, 사물의 이동 속도 및 사물의 이동 방향도 중요하다. 이를 알아야 시각장애인이 다음 상황을 예측하고 대응할 수 있기 때문이다.Meanwhile, for the visually impaired, not only information about the distance to an object but also information about the object itself, the moving speed of the object, and the direction of movement of the object are also important. Knowing this allows visually impaired people to predict and respond to the next situation.

하지만, 종래의 시각장애인용 지팡이에는 다채널 라이다 센서가 아닌, 초음파 센서, 적외선 센서 및 레이더 등을 이용하는데, 초음파 센서는 사물의 인식이 가능하지만 분해능이 현저히 낮은 문제점이 있다. 또한, 적외선 센서는 인식 가능 거리가 수 mm에 불과한 문제점이 있다. 레이더는 사물의 다양한 정보를 취득할 수 있지만, 비용이 높고 비금속 사물에 대한 반사율이 떨어지며 지팡이에 배치하기에는 부피가 크다는 문제점이 있다.However, conventional walking sticks for the visually impaired use ultrasonic sensors, infrared sensors, and radar, rather than multi-channel lidar sensors. Ultrasonic sensors are capable of recognizing objects, but have the problem of significantly low resolution. Additionally, infrared sensors have a problem in that the recognition distance is only a few millimeters. Radar can acquire a variety of information about objects, but has the problem of being expensive, having low reflectivity for non-metallic objects, and being bulky to place on a wand.

또한, 라이다 센서를 이용한 시각장애인용 장비라도, 도로 바닥에 고인 물은 감지를 하지 못한다는 문제점이 있다.In addition, even equipment for the visually impaired using a LiDAR sensor has the problem of not being able to detect water accumulated on the road floor.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.Meanwhile, the above-described background technology is technical information that the inventor possessed for deriving the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before filing the application for the present invention. .

한국등록특허 제 1898582호 (2018.09.07)Korean Patent No. 1898582 (2018.09.07)

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 지팡이 몸체에 다채널 라이다 센서가 배치되어, 사물을 인식하거나 사물과의 거리, 사물의 이동 속도 및 사물의 이동 방향을 측정할 수 있는 스마트 지팡이를 제공하는 것이다.The problem that the present invention aims to solve is to provide a smart wand that can recognize objects or measure the distance to the object, the moving speed of the object, and the direction of movement of the object by placing a multi-channel LiDAR sensor on the cane body. .

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 지팡이 몸체 하측에 수분 센서가 배치되어, 바닥에 존재하는 물을 파악할 수 있는 스마트 지팡이를 제공하는 것이다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is to provide a smart wand that can detect water present on the floor by having a moisture sensor placed on the lower side of the wand body.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 스캐너에 짐벌 마운트(gimbal mount)가 연결되어, 지팡이 몸체가 흔들려도 사물 인식을 정확하게 하는 스마트 지팡이를 제공하는 것이다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is to provide a smart cane that is connected to a scanner with a gimbal mount and accurately recognizes objects even when the cane body is shaken.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 지팡이 몸체 하측에 이동 수단이 배치되어, 사용자가 더욱 편리하게 이동시킬 수 있는 스마트 지팡이를 제공하는 것이다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is to provide a smart wand that allows the user to move it more conveniently by placing a moving means on the lower side of the wand body.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 지팡에 몸체에 무선 송신부가 배치되어, 사물의 정보 또는 GPS 센서를 이용한 위치 정보를 스피커, 진동자, 스마트폰 또는 무선 이어폰에 송신하여 사용자에게 전달할 수 있는 스마트 지팡이를 제공하는 것이다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is a wireless transmitter disposed on the body of the cane, which can transmit object information or location information using a GPS sensor to a speaker, vibrator, smartphone, or wireless earphone and deliver it to the user. The goal is to provide a smart wand.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이는 지팡이 몸체, 지팡이 몸체에 배치되고 레이저빔을 방사 및 수광하는 사물인식부, 지팡이 몸체 하측에 배치되고 물을 검출하는 수분 센서, 및 사물인식부 및 수분 센서와 통신 가능하도록 연결된 프로세서를 포함하고, 사물인식부는 사물인식부가 레이저빔을 방사하는 방향에 위치한 사물을 인식하고, 프로세서는 사물인식부에서 수신한 신호로 사물의 정보를 생성하고, 사물의 정보는 사물의 형태, 사물인식부와 사물과의 거리, 사물의 이동 속도 및 사물의 이동 방향이다.In order to solve the above-described problem, a smart wand according to an embodiment of the present invention includes a wand body, an object recognition unit disposed on the wand body and emitting and receiving a laser beam, and a moisture disposed on the lower side of the wand body and detecting water. It includes a sensor and a processor connected to communicate with the object recognition unit and the moisture sensor, wherein the object recognition unit recognizes an object located in the direction in which the object recognition unit emits a laser beam, and the processor recognizes the object using the signal received from the object recognition unit. Information is generated, and the object information is the shape of the object, the distance between the object recognition unit and the object, the moving speed of the object, and the direction of movement of the object.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 사물인식부는, 레이저빔을 방사하는 광원, 사물에서 반사된 레이저빔을 수광하는 감지부, 및 광원에 의해 방사된 레이저빔 및 사물에서 반사된 레이저빔 중 적어도 하나를 반사하고 반사된 레이저빔의 진행 방향을 변화시키는 스캐너를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the object recognition unit includes a light source that emits a laser beam, a detection unit that receives the laser beam reflected from the object, and at least one of the laser beam emitted by the light source and the laser beam reflected from the object. It may include a scanner that reflects and changes the direction of travel of the reflected laser beam.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 사물인식부는, 멀티채널(multi-channel) 레이저빔을 방사하는 광원, 광원으로부터 방사된 멀티채널 레이저빔 중 특정 파장의 레이저빔을 반사시키고, 나머지 파장의 레이저빔을 투과시키는 적어도 하나의 빔스플리터(Beamsplitter), 빔스플리터에 의해 반사된 레이저빔을 수광하고 광원에 의해 방사된 레이저빔의 방사 시간을 측정하는 제1 감지부, 빔스플리터로부터 투과된 레이저빔의 광학적 특성을 변화시키는 변조기(modulater), 변조기를 통과한 레이저빔을 평행화하는 시준 렌즈(collimating lens), 시준 렌즈에 의해 평행화된 레이저빔 및 사물에서 반사된 레이저빔 중 적어도 하나를 반사하고 반사된 레이저 빔의 진행 방향을 변화시키는 스캐너, 사물에서 반사된 레이저빔을 집중시키는 집광 렌즈(condenser lens), 및 집광 렌즈에서 집중된 레이저빔을 수광하고 집광 렌즈에서 집중된 레이저빔의 귀환 시간을 측정하고 사물의 이미지를 촬상하는 제2 감지부를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the object recognition unit includes a light source that emits a multi-channel laser beam, reflects a laser beam of a specific wavelength among the multi-channel laser beams emitted from the light source, and laser beams of the remaining wavelengths. At least one beam splitter that transmits, a first detection unit that receives the laser beam reflected by the beam splitter and measures the radiation time of the laser beam emitted by the light source, and an optical detector of the laser beam transmitted from the beam splitter. A modulator that changes the characteristics, a collimating lens that collimates the laser beam that has passed through the modulator, a laser beam collimated by the collimating lens, and a laser beam reflected from an object that is reflected and reflected. A scanner that changes the direction of the laser beam, a condenser lens that focuses the laser beam reflected from the object, and a condenser lens that receives the focused laser beam, measures the return time of the laser beam focused in the condenser lens, and measures the return time of the laser beam focused on the object. It may include a second detection unit that captures an image.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스캐너는, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스캐너, 액체 렌즈(liquid lens) 스캐너, 액정(liquid crystal) 스캐너 및 갈보(galvo) 스캐너 중 어느 하나일 수 있고, 짐벌 마운트(gimbal mount)에 고정될 수 있고, 짐벌 마운트는 스캐너를 적어도 하나의 축으로 회전시킬 수 있고 스캐너의 광축을 고정시킬 수 있다.According to another feature of the present invention, the scanner may be any one of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner, a liquid lens scanner, a liquid crystal scanner, and a galvo scanner, and may be gimbal mounted. It can be fixed to a gimbal mount, and the gimbal mount can rotate the scanner in at least one axis and fix the optical axis of the scanner.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 감지부는 이미지 센서를 포함할 수 있고, 이미지 센서는 포토다이오드, PMT(Photo Multiplier Tube), CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the detection unit may include an image sensor, and the image sensor may include any one of a photodiode, a photo multiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). It can be included.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체 하측에 배치된 적어도 하나의 이동 수단을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the smart wand may further include at least one movement means disposed on the lower side of the wand body.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스마트 지팡이는 스피커 또는 진동자를 더 포함할 수 있고, 스피커 또는 진동자는, 지팡이 몸체에 배치될 수 있고, 사물의 정보에 대한 신호를 사용자에게 전달할 수 있고, 프로세서와 통신 가능하도록 연결될 수 있다.According to another feature of the present invention, the smart wand may further include a speaker or a vibrator, and the speaker or vibrator may be disposed on the wand body and may transmit a signal about information about the object to the user, and may include a processor and Can be connected to enable communication.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체에 배치된 무선 송신부 및 GPS 센서를 더 포함할 수 있고, 무선 송신부 및 GPS 센서는 프로세서와 통신 가능하도록 연결될 수 있고, GPS 센서는 사용자의 위치 정보를 생성할 수 있고, 무선 송신부는 사물의 정보 및 사용자의 위치 정보에 대한 신호를 스마트폰에 송신할 수 있다.According to another feature of the present invention, the smart wand may further include a wireless transmitter and a GPS sensor disposed on the wand body, the wireless transmitter and the GPS sensor may be connected to communicate with the processor, and the GPS sensor may be configured to determine the user's location. Information can be generated, and the wireless transmitter can transmit signals about object information and user location information to the smartphone.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 무선 송신부는 사물의 정보에 대한 신호를 무선 이어폰에 송신할 수 있다.According to another feature of the present invention, the wireless transmitter can transmit a signal about information about an object to the wireless earphone.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스마트 지팡이는 사물의 정보에 따라 사용자에게 위험을 알리는 알람을 스마트폰 또는 무선 이어폰에 송신할 수 있다.According to another feature of the present invention, the smart wand can transmit an alarm informing the user of danger to the smartphone or wireless earphone according to information about the object.

본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체에 배치된 다채널 라이더 센서와 프로세서를 포함함으로써, 사물을 인식하거나 사물과의 거리, 사물의 이동 속도 및 사물의 이동 방향을 측정할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의한 스마트 지팡이는 다채널 라이더 센서를 통해, 전방의 사물에 대한 이미지를 한번에 인식할 수 있다.According to one of the means for solving the problem of the present invention, a smart wand includes a multi-channel lidar sensor and a processor disposed on the wand body, thereby recognizing an object or measuring the distance to the object, the moving speed of the object, and the direction of movement of the object. can do. Furthermore, the smart wand according to the present invention can recognize images of objects in front at once through a multi-channel lidar sensor.

본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체 하측에 배치된 수분 센서에 의해, 바닥에 존재하는 물을 파악할 수 있다.According to one of the means for solving the problem of the present invention, a smart wand can detect water existing on the floor by a moisture sensor disposed on the lower side of the wand body.

본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체에 배치된 짐벌 장치에 의해, 지팡이 몸체가 흔들려도 사물 인식을 정확하게 할 수 있다.According to one of the means for solving the problem of the present invention, a smart wand can accurately recognize objects even if the wand body is shaken by a gimbal device disposed on the wand body.

본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체 하측에 배치된 이동 수단에 의해, 사용자가 더욱 편리하게 이동시킬 수 있다.According to one of the means for solving the problem of the present invention, the smart wand can be moved more conveniently by the user by means of a moving means disposed on the lower side of the wand body.

본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스마트 지팡이는 지팡이 몸체에 배치된 프로세서, 스피커 또는 진동자에 의해, 사물의 정보 또는 GPS를 이용한 위치 정보를 스피커, 진동자, 스마트폰 또는 무선이어폰에 송신하여 사용자에게 전달할 수 있다.According to one of the means for solving the problem of the present invention, the smart wand transmits object information or location information using GPS to the speaker, vibrator, smartphone, or wireless earphone by means of a processor, speaker, or vibrator disposed on the wand body. It can be passed on to the user.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 지팡이 몸체의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 레이저빔의 진행 과정을 설명하기 위해 사물인식부의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 레이저빔의 진행 과정을 설명하기 위해 사물인식부의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.
1 is a smart wand according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the interior of a wand body according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the inside of an object recognition unit to explain the progress of a laser beam according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing the inside of an object recognition unit to explain the progress of a laser beam according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in the specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In cases where a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.When interpreting components, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.

별도로 명시하지 않는 한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Unless otherwise specified, like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or fully combined or combined with each other, and as can be fully understood by those skilled in the art, various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other. It may be possible to conduct them together due to a related relationship.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이다.1 is a smart wand according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 1을 참조하면, 스마트 지팡이(100)는 지팡이 몸체(110), 사물인식부(120) 및 프로세서(140)를 포함하고, 스피커 또는 진동자(160)를 포함한다. 또한, 스마트 지팡이(100)는 수분 센서(130), 이동수단(150), 무선 송신부(170) 또는 GPS 센서(180)를 더 포함할 수 있다. First, referring to FIG. 1, the smart wand 100 includes a wand body 110, an object recognition unit 120, and a processor 140, and includes a speaker or vibrator 160. In addition, the smart wand 100 may further include a moisture sensor 130, a means of transportation 150, a wireless transmitter 170, or a GPS sensor 180.

지팡이 몸체(110)는 스마트 지팡이(100)의 몸체를 구성한다. 지팡이 몸체(110)의 소재는 알루미늄 합금 등의 금속재질이나, 폴리카보네이트(PC) 및 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 플라스틱 소재일 수 있다. 지팡이 몸체(110)는 사용자의 체중을 충분히 견딜 수 있는 강도를 가질 수 있다.The wand body 110 constitutes the body of the smart wand 100. The material of the wand body 110 may be a metal material such as aluminum alloy, or a plastic material including polycarbonate (PC) and polypropylene (PP). The wand body 110 may have sufficient strength to withstand the user's weight.

지팡이 몸체(110)에는 사물인식부(120) 및 프로세서(140)가 배치되고, 스피커 또는 진동자(160)가 배치된다. 또한, 지팡이 몸체(110)의 하측에는 수분 센서(130)가 배치된다. 도 1에서 스마트 지팡이(100)의 각 구성들이 배치된 위치는 예시적이며, 각 구성들은 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 스피커 또는 진동자(160)는 지팡이 몸체(110) 내부에 배치되거나 지팡이 몸체(110) 외부에 부착될 수 있다, 또한, 수분 센서(150)는 지팡이 몸체(110) 내부의 하측에 배치되고 수분 센서(150)와 도전체로 연결된 패드가 지팡이 하측의 외부에 부착되거나, 지팡이 몸체(110) 하측의 외부에 부착될 수 있다.An object recognition unit 120 and a processor 140 are disposed on the wand body 110, and a speaker or vibrator 160 is disposed. Additionally, a moisture sensor 130 is disposed on the lower side of the wand body 110. In FIG. 1 , the positions of each component of the smart wand 100 are exemplary, and each component may be disposed in various locations. For example, the speaker or vibrator 160 may be placed inside the wand body 110 or attached to the outside of the wand body 110. Additionally, the moisture sensor 150 may be placed on the lower side inside the wand body 110. A pad connected to the moisture sensor 150 and a conductor may be attached to the outside of the lower side of the wand, or may be attached to the outside of the lower side of the wand body 110.

도 1을 참조하면, 사물인식부(120)는 지팡이 몸체(110) 내부에 배치된다. 사물인식부(120)는 레이저빔을 방사하고 사물(127)에 반사된 레이저빔을 수광하여, 레이저빔 방사 시간, 레이저빔 귀환시간 및 사물(127)의 이미지를 취득할 수 있다. Referring to Figure 1, the object recognition unit 120 is disposed inside the wand body 110. The object recognition unit 120 radiates a laser beam and receives the laser beam reflected by the object 127 to acquire the laser beam emission time, laser beam return time, and image of the object 127.

바람직하게는 사물인식부(120)는 라이다(LiDAR) 센서를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 사물인식부(120)가 취득한 정보를 수신한 프로세서(140)는 사물인식부(120)와 사물(127)과의 거리를 산출할 수 있다.Preferably, the object recognition unit 120 may include a LiDAR sensor. In this case, the processor 140, which has received the information acquired by the object recognition unit 120, can calculate the distance between the object recognition unit 120 and the object 127.

더 바람직하게는 사물인식부(120)는 주파수 변조형 연속파 레이더(Frequency Modulated Continuous Wave radar; FMCW)인 멀티채널(multi-channel) 라이다 센서를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 사물인식부(120)가 취득한 정보를 수신한 프로세서(140)는 사물인식부(120)와 사물(127)과의 거리뿐만 아니라, 사물(127)의 형태, 사물(127)의 이동 속도 및 사물(127)의 이동 방향을 산출할 수 있다. 나아가, 사물인식부(120)는 멀티채널 레이저빔 및 이를 감지할 수 있는 멀티채널 레이더 센서를 활용하여, 사물(127)에 대한 이미지를 한번에 인식할 수 있다.More preferably, the object recognition unit 120 may include a multi-channel lidar sensor that is a frequency modulated continuous wave radar (FMCW). In this case, the processor 140, which has received the information acquired by the object recognition unit 120, determines not only the distance between the object recognition unit 120 and the object 127, but also the shape of the object 127 and the movement of the object 127. The speed and direction of movement of the object 127 can be calculated. Furthermore, the object recognition unit 120 can recognize the image of the object 127 at once by utilizing a multi-channel laser beam and a multi-channel radar sensor capable of detecting it.

이외에도, 사물인식부(120)는 프로세서(140)와 데이터를 송수신하여 사물(127) 및 주변 환경에 대한 다양한 정보를 생성하게 할 수 있다. 여기서 사물(127) 및 주변 환경에 대한 다양한 정보란 사물(127)의 온도 또는 대기 물질의 특성일 수 있다. 또한, 사물인식부(120)가 생성하는 다양한 정보는 사물(127)에 대한 이미지 또는 사물(127)에 대한 크기, 표면 재질, 또는 형태 등일 수 있다.In addition, the object recognition unit 120 can transmit and receive data with the processor 140 to generate various information about the object 127 and the surrounding environment. Here, various information about the object 127 and the surrounding environment may be the temperature of the object 127 or the characteristics of atmospheric substances. Additionally, various information generated by the object recognition unit 120 may be an image of the object 127 or the size, surface material, or shape of the object 127.

또한, 사물인식부(120)는 고정형(solid-state) 또는 기어와 모터가 내장되어 360도로 레이저빔을 방사하거나 감지할 수 있는 회전형일 수 있다.Additionally, the object recognition unit 120 may be a solid-state or a rotatable type that has a built-in gear and motor and can radiate or detect a laser beam at 360 degrees.

사물인식부(120)는 프로세서(140)와 통신 가능하도록 연결된다. 사물인식부(120)는 취득한 데이터를 전기적 신호로 프로세서(140)로 송신한다.The object recognition unit 120 is connected to enable communication with the processor 140. The object recognition unit 120 transmits the acquired data to the processor 140 as an electrical signal.

사물인식부(120)는 레이저빔을 이용하여 사물(127)을 인식하므로 초음파를 이용하는 초음파센서에 비해 사물(127) 인식 시간이 매우 빠르고 분해능이 높다. 또한, 사물인식부(120)의 사물(127) 인식거리는 수십m이므로, 사물인식부(120)는 적외선 센서에 비해 더욱 멀리 있는 사물(127)의 데이터를 사용자에게 전달해 사고를 방지할 수 있다.Since the object recognition unit 120 recognizes the object 127 using a laser beam, the object 127 recognition time is very fast and the resolution is high compared to an ultrasonic sensor using ultrasonic waves. In addition, since the recognition distance of the object 127 by the object recognition unit 120 is tens of meters, the object recognition unit 120 can prevent accidents by transmitting data of the object 127 that is farther away than the infrared sensor to the user.

도 1을 참조하면, 수분 센서(130)는 지팡이 몸체(110)의 하측에 배치된다. 수분 센서(130)는 사물인식부(120)가 감지하지 못하는 지면에 흐르거나 고인 물을 검출할 수 있다. 수분 센서(130)는 적외선 흡수법, 마이크로파식 및 전기 저항식 중 어느 하나의 방식으로 물을 검출할 수 있다.Referring to Figure 1, the moisture sensor 130 is disposed on the lower side of the wand body 110. The moisture sensor 130 can detect water flowing or stagnant on the ground that the object recognition unit 120 cannot detect. The moisture sensor 130 can detect water using any one of infrared absorption, microwave, and electrical resistance methods.

수분 센서(130)는 프로세서(140)와 통신 가능하도록 연결된다. 수분 센서(130)는 취득한 데이터를 프로세서(140)로 송신한다.The moisture sensor 130 is connected to enable communication with the processor 140. The moisture sensor 130 transmits the acquired data to the processor 140.

스마트 지팡이(100)에 수분 센서(130)가 배치되므로, 스마트 지팡이(100)는 사용자가 물을 밟는 상황을 방지할 수 있다.Since the moisture sensor 130 is disposed on the smart wand 100, the smart wand 100 can prevent the user from stepping on water.

도 1을 참조하면, 프로세서(140)는 지팡이 몸체(110) 내부에 배치된다. 프로세서(140)는 스마트 지팡이(100)에서 다양한 기능을 수행하는 각 구성들과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 프로세서(140)는 중앙연산 처리장치일 수 있다. Referring to Figure 1, the processor 140 is disposed inside the wand body 110. The processor 140 may be connected to communicate with each component that performs various functions in the smart wand 100. The processor 140 may be a central processing unit.

프로세서(140)는 지팡이 몸체(110)에 배치된 사물인식부(120) 및 수분 센서(130)와 통신 가능하도록 연결된다. 또한, 프로세서(140)는 스피커 또는 진동자(160)와 통신 가능하도록 연결될 수 있고, 무선 송신부(170) 및 GPS 센서(180)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 나아가, 프로세서(140)는 스마트 지팡이(100)에 배치된 구성요소들 중 연산 또는 데이터의 송수신이 필요한 모든 구성요소들과 연결될 수 있다.The processor 140 is connected to enable communication with the object recognition unit 120 and the moisture sensor 130 disposed on the wand body 110. Additionally, the processor 140 may be connected to enable communication with the speaker or vibrator 160, and may be connected to enable communication with the wireless transmitter 170 and the GPS sensor 180. Furthermore, the processor 140 may be connected to all components that require calculation or data transmission and reception among the components arranged in the smart wand 100.

프로세서(140)는 사물인식부(120)가 취득한 데이터를 수신하여 사물(127)의 정보를 생성할 수 있다. 자세하게는, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 취득한 레이저빔의 방사 시간 및 사물(127)에 반사된 레이저빔의 귀환 시간을 수신하여 사물(127)과의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 취득한 귀환 레이저빔의 주파수를 수신하여 사물(127)의 이동 속도 및 사물(127)의 이동 방향을 산출할 수 있다. 나아가, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 취득한 귀환 레이저빔을 통해 사물(127)의 전체적인 이미지, 크기, 표면 재질, 또는 형태 등을 획득할 수 있다.The processor 140 may receive data acquired by the object recognition unit 120 and generate information on the object 127. In detail, the processor 140 can calculate the distance to the object 127 by receiving the radiation time of the laser beam acquired by the object recognition unit 120 and the return time of the laser beam reflected by the object 127. Additionally, the processor 140 may receive the frequency of the returned laser beam acquired by the object recognition unit 120 and calculate the moving speed and direction of movement of the object 127. Furthermore, the processor 140 can obtain the overall image, size, surface material, or shape of the object 127 through the returned laser beam acquired by the object recognition unit 120.

더 자세하게는, 프로세서(140)는 레이저빔의 방사 시간과 사물(127)에 반사된 레이저빔의 귀환 시간의 차이를 빛의 속도(C)로 곱하고, 이를 2로 나누어 사물인식부(120)와 사물(127)과의 거리를 산출할 수 있다.More specifically, the processor 140 multiplies the difference between the radiation time of the laser beam and the return time of the laser beam reflected by the object 127 by the speed of light (C), divides this by 2, and The distance to the object 127 can be calculated.

또한, 스캐너가 레이저빔을 반사하여 광출력과 광축의 각도가 *?*일 때, 프로세서(140)는 광원에서 방사된 레이저빔의 주파수와 사물(127)에서 반사된 레이저빔의 주파수의 차이를 광원에서 방사된 레이저빔의 파장으로 곱하고, 이를

Figure 112022051769680-pat00001
로 나누어 사물(127)의 이동 속도 및 사물(127)의 이동 방향을 산출할 수 있다.In addition, when the scanner reflects the laser beam and the angle of the optical output and the optical axis is *?*, the processor 140 calculates the difference between the frequency of the laser beam emitted from the light source and the frequency of the laser beam reflected from the object 127. Multiply by the wavelength of the laser beam emitted from the light source, and
Figure 112022051769680-pat00001
By dividing by , the moving speed of the object 127 and the moving direction of the object 127 can be calculated.

이러한 산출 원리는 도플러 효과(Doppler effect)를 이용한 것이다. 따라서, 사물(127)에서 반사된 레이저빔의 주파수가 광원에서 방사된 레이저빔의 주파수보다 크다면, 사물(127)의 이동 방향은 사물인식부(120)와 가까워지는 방향일 수 있다. 반대로 사물(127)에서 반사된 레이저빔의 주파수가 광원에서 방사된 레이저빔의 주파수보다 작다면, 사물(127)의 이동 방향은 사물인식부(120)와 멀어지는 방향일 수 있다.This calculation principle uses the Doppler effect. Therefore, if the frequency of the laser beam reflected from the object 127 is greater than the frequency of the laser beam emitted from the light source, the moving direction of the object 127 may be a direction closer to the object recognition unit 120. Conversely, if the frequency of the laser beam reflected from the object 127 is lower than the frequency of the laser beam emitted from the light source, the moving direction of the object 127 may be away from the object recognition unit 120.

또한, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 촬상한 사물(127)의 이미지를 수신하여 사물(127) 또는 주변 환경을 인식할 수 있다. 예를 들어, 이미 딥러닝 AI 알고리즘으로 학습되고 추출된 피쳐(feature) 맵을 통하여 사물인식부(120)가 촬상한 사물(127)이 무엇인지 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 촬상한 주변 환경의 이미지를 통해 주변 환경에 대한 2D 또는 3D 맵을 생성할 수 있다.Additionally, the processor 140 may receive the image of the object 127 captured by the object recognition unit 120 and recognize the object 127 or the surrounding environment. For example, it is possible to determine what the object 127 captured by the object recognition unit 120 is through a feature map that has already been learned and extracted using a deep learning AI algorithm. Additionally, the processor 140 may generate a 2D or 3D map of the surrounding environment through the image of the surrounding environment captured by the object recognition unit 120.

또한, 프로세서(140)는 사물인식부(120)가 취득한 데이터를 연산하여 생성한 사물의 정보를 스피커 또는 진동자(160)로 송신할 수 있고, 무선 송신부(170)로 송신할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 수분 센서(130)가 취득한 데이터를 수신하여 바닥에 물이 검출되는지를 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 GPS 센서(180)가 생성한 사용자의 위치 정보를 스피커 또는 진동자(160)로 송신할 수 있고, 무선 송신부(170)로 송신할 수 있다.Additionally, the processor 140 can transmit object information generated by calculating the data acquired by the object recognition unit 120 to the speaker or vibrator 160 and to the wireless transmitter 170. Additionally, the processor 140 may receive data acquired by the moisture sensor 130 and determine whether water is detected on the floor. Additionally, the processor 140 may transmit the user's location information generated by the GPS sensor 180 to the speaker or vibrator 160 and to the wireless transmitter 170.

도 1을 참조하면, 적어도 하나의 이동 수단(150)은 지팡이 몸체(110)의 하측에 배치된다. 도 1에서 이동 수단(150)은 이동 바퀴 2개로 표현되었지만, 이동 방식이나 이동 수단(150)의 개수는 한정되지 않는다.Referring to Figure 1, at least one moving means 150 is disposed on the lower side of the wand body 110. In Figure 1, the moving means 150 is represented by two moving wheels, but the moving method or the number of moving means 150 is not limited.

이동 수단(150)이 지팡이 몸체(110) 하측에 배치되므로, 사용자는 스마트 지팡이(100)를 더욱 수월하게 이동시킬 수 있다. 또한 사용자는 스마트 지팡이(100)를 이동시킬 때 스마트 지팡이(100)를 들거나 내려놓지 않으므로, 사물인식부(120)는 스마트 지팡이(100)가 이동하고 있을 때에도 사물(127)을 안정적으로 감지할 수 있다.Since the moving means 150 is disposed below the wand body 110, the user can move the smart wand 100 more easily. Additionally, since the user does not lift or put down the smart wand 100 when moving the smart wand 100, the object recognition unit 120 can stably detect the object 127 even when the smart wand 100 is moving. there is.

도 1을 참조하면, 스피커 또는 진동자(160)는 지팡이 몸체(110)에 배치된다. 스피커 또는 진동자(160)의 배치 위치는 한정되지 않고, 사용자가 사물에 대한 소리 정보를 효과적으로 듣거나 진동 정보를 효과적으로 느낄 수 있도록 배치될 수 있다.Referring to Figure 1, a speaker or vibrator 160 is disposed on the wand body 110. The placement position of the speaker or vibrator 160 is not limited, and may be placed so that the user can effectively hear sound information about an object or effectively feel vibration information.

스피커 또는 진동자(160)는 프로세서(140)로부터 수신한 사물(127)의 정보나 사용자의 위치 정보를 수신하여 소리로 출력할 수 있다. 스피커 또는 진동자(160)가 출력하는 소리는 한국어로 표현될 수 있다. 또한, 스피커 또는 진동자(160)는 상기 정보들 외에도, 전원이 켜고 꺼지는 신호음, 사물(127)의 정보에 따라 사용자에게 위험을 알리는 알람을 출력할 수 있다.The speaker or vibrator 160 may receive information on the object 127 or user location information received from the processor 140 and output it as sound. The sound output by the speaker or vibrator 160 may be expressed in Korean. Additionally, in addition to the above information, the speaker or vibrator 160 may output an alarm to inform the user of danger according to a signal sound for turning on and off and information on the object 127.

도 1을 참조하면, 무선 송신부(170)는 지팡이 몸체(110)에 배치된다. 무선 송신부(170)는 프로세서(140)로부터 수신한 사물(127)의 정보, 사용자의 위치 정보 또는 위험을 알리는 알람 정보를 스마트폰이나 무선 이어폰으로 무선 송신한다. 무선 송신부(170)는 블루투스(Bluetooth)를 이용하여 무선 송신할 수 있다.Referring to Figure 1, the wireless transmitter 170 is disposed on the wand body 110. The wireless transmitter 170 wirelessly transmits information on the object 127, user location information, or alarm information indicating danger received from the processor 140 to a smartphone or wireless earphone. The wireless transmitter 170 can transmit wirelessly using Bluetooth.

상술한 스마트 지팡이(100)의 구성요소 외에도, 당업자가 용이하게 결합 가능하고 본 실시예의 기술적 특징을 저해하지 않는 다른 구성요소도 스마트 지팡이(100)에 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 스마트 지팡이(100)를 구동하도록 전력을 공급하는 배터리, 스피커 또는 진동자(160)의 출력을 조절하거나 스마트 지팡이(100)의 전원을 켜고 끌 수 있는 조작 패널, 사용자가 스마트 지팡이(100)를 이동시키는데 사용되는 손잡이를 더 포함될 수 있다.In addition to the components of the smart wand 100 described above, other components that can be easily combined by those skilled in the art and do not impair the technical features of the present embodiment may be further included in the smart wand 100. For example, a battery that supplies power to drive the smart wand 100, an operation panel that adjusts the output of the speaker or vibrator 160 or turns on and off the power of the smart wand 100, and a user can use the smart wand 100. ) may further include a handle used to move the device.

또한, 상술한 실시예에 따르면, 스마트 지팡이(100)는 사물(127)과의 거리를 측정할 수 있을 뿐 아니라, 사물(127) 전체에 대한 이미지를 한번에 확인하여 사물(127)을 인식할 수 있고, 사물(127)의 이동 속도 및 이동 방향을 산출할 수 있다.In addition, according to the above-described embodiment, the smart wand 100 can not only measure the distance to the object 127, but also recognize the object 127 by checking the image of the entire object 127 at once. And the moving speed and direction of movement of the object 127 can be calculated.

또한, 상술한 실시예에 따르면, 스마트 지팡이(100)는 사물(127) 인식 시간이 매우 빠르고, 분해능이 높고, 수십m 밖의 사물을 인식할 수 있다.In addition, according to the above-described embodiment, the smart wand 100 has a very fast object 127 recognition time, high resolution, and can recognize objects tens of meters away.

또한, 상술한 실시예에 따르면, 스마트 지팡이(100)는 사용자에게 사물(127)의 정보, 위치 정보 또는 위험을 알리는 신호를 소리로 전달할 수 있다. 이러한 구성을 통해 스마트 지팡이(100)는 사용자의 접촉 사고를 방지할 수 있고 현재 위치를 알 수 있다. 이때, 스마트 지팡이(100)는 사용자에게 상기 사물의 정보를 음성으로 전달할 수 있다.Additionally, according to the above-described embodiment, the smart wand 100 can transmit a signal informing the user of information about the object 127, location information, or danger through sound. Through this configuration, the smart wand 100 can prevent accidents by touching the user and can know the current location. At this time, the smart wand 100 can transmit information about the object to the user by voice.

또한, 상술한 실시예에 따르면, 스마트 지팡이(100)는 사용자에게 사물(127)의 정보, 위치 정보 또는 위험을 알리는 신호를 무선 송신하여 사용자의 스마트폰이나 무선 이어폰에 전달할 수 있다. 이로 인해 사용자는 스마트폰으로 상기 정보와 신호를 전달받을 수 있고, 무선 이어폰을 착용하여도 상기 정보와 신호를 전달받을 수 있다.In addition, according to the above-described embodiment, the smart wand 100 can wirelessly transmit a signal informing the user of information, location information, or danger of the object 127 and deliver it to the user's smartphone or wireless earphone. As a result, the user can receive the information and signals through a smartphone, and can also receive the information and signals even while wearing wireless earphones.

또한, 상술한 실시예에 따르면, 스마트 지팡이(100)는 바닥에 고이거나 흐르는 물을 감지하여, 사용자에게 물에 대한 정보를 전달할 수 있다. 이로 인해 사용자는 물이 없는 곳으로 이동 방향을 변경할 수 있다.Additionally, according to the above-described embodiment, the smart wand 100 can detect water that is pooled or flowing on the floor and transmit information about the water to the user. This allows the user to change the direction of movement to a place without water.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 지팡이 몸체의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.Figure 2 is a block diagram showing the interior of a wand body according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 지팡이 몸체(210)의 일부 영역 내부에 사물인식부(220)가 배치되고, 사물인식부(220)는 광원(221), 스캐너(225) 및 감지부(229)를 포함한다. 광원(221)에서 방사된 레이저빔은 스캐너(225)에 반사되어 사물(227)로 조사되고, 사물(227)에 반사된 레이저빔은 다시 스캐너(225)에 반사되어 감지부(229)로 수광된다.Referring to Figure 2, the object recognition unit 220 is disposed inside a portion of the wand body 210, and the object recognition unit 220 includes a light source 221, a scanner 225, and a detection unit 229. do. The laser beam emitted from the light source 221 is reflected by the scanner 225 and irradiated to the object 227, and the laser beam reflected by the object 227 is reflected again by the scanner 225 and received by the detection unit 229. do.

도 2를 참조하면, 광원(221)은 레이저빔을 스캐너(225)로 방사한다. 광원(221)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(221)에서 방사된 레이저빔의 파장은 600nm 내지 1550nm일 수 있다. 또한, 광원(221)은 멀티 파장의 레이저빔을 방사할 수도 있다. 즉, 광원(221)은 도 2에서 하나로 도시되었으나, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 레이저빔들을 동시에 방사할 수도 있다.Referring to FIG. 2, the light source 221 radiates a laser beam to the scanner 225. The light source 221 may include a laser diode. The wavelength of the laser beam emitted from the light source 221 may be 600 nm to 1550 nm. Additionally, the light source 221 may emit a multi-wavelength laser beam. That is, although the light source 221 is shown as one in FIG. 2, it may simultaneously emit a plurality of laser beams having different wavelengths.

광원(221)은 광 분리기(optical isolator; 아이솔레이터)를 포함하거나, 편광기(polarizer) 및 페러데이 회전자(Faraday rotator)의 결합체를 포함할 수 있다. 이에, 광원(221)에서 방사된 레이저빔은 광 분리기를 통과하거나, 편광기 및 페러데이 회전자의 결합체를 통과할 수 있다.The light source 221 may include an optical isolator (isolator) or a combination of a polarizer and a Faraday rotator. Accordingly, the laser beam emitted from the light source 221 may pass through an optical separator or a combination of a polarizer and a Faraday rotor.

도 2를 참조하면, 스캐너(225)는 광원(221)으로부터 방사된 레이저빔 및 사물(227)에서 반사된 레이저빔 모두를 반사한다. 도 2는 일 실시예일 뿐이므로, 스캐너(225)는 광원(221)에 의해 방사된 레이저빔 및 상기 사물(227)에서 반사된 레이저빔 모두를 반사하거나, 어느 하나를 반사할 수 있다.Referring to FIG. 2, the scanner 225 reflects both the laser beam emitted from the light source 221 and the laser beam reflected from the object 227. Since FIG. 2 is only an example, the scanner 225 may reflect both the laser beam emitted by the light source 221 and the laser beam reflected from the object 227, or one of them.

스캐너(225)는 광원(221)으로부터 방사된 레이저빔을 반사하는 적어도 하나의 스캐닝 미러 및 스캐닝 미러를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다. 더 자세하게는 스캐너(225)는 수평축이 회전하는 미러 및 수직축이 회전하는 미러를 포함할 수 있고, 각각의 미러는 대응되는 액츄에이터와 연결되어 회전할 수 있다. 이 경우, 스캐너(225)는 2차원 스캔을 할 수 있다.The scanner 225 may include at least one scanning mirror that reflects the laser beam emitted from the light source 221 and a rotating part that rotates the scanning mirror. More specifically, the scanner 225 may include a mirror whose horizontal axis rotates and a mirror whose vertical axis rotates, and each mirror may be connected to a corresponding actuator to rotate. In this case, the scanner 225 can perform two-dimensional scanning.

스캐너(225)는 MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) 스캐너일 수 있다. 광학에서 MEMS는 광학 소자, 기계부품 및 전자부품을 하나의 소자로 통합하는 기술이다. 이 경우, 스캐너(225)는 MEMS 공정을 통해 소정의 영역에 광을 주사하고 반사된 광을 수광하여 촬상 데이터를 수집할 수 있다.The scanner 225 may be a Micro-Electro Mechanical Systems (MEMS) scanner. In optics, MEMS is a technology that integrates optical elements, mechanical parts, and electronic parts into one element. In this case, the scanner 225 can collect imaging data by scanning light to a predetermined area and receiving reflected light through a MEMS process.

또한, 스캐너(225)는 액체 렌즈(liquid lens) 스캐너 및 액정(liquid crystal) 스캐너 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우, 스캐너(225)는 안정적 구조를 위한 플라스틱 하우징을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 스캐너(225)가 전류나 전압으로 구동신호를 받아 액체 렌즈 또는 액정의 곡률이 변경될 수 있다. 이 경우, 스캐너(225)는 제작이 용이하고 작은 크기의 소자에 배치될 수 있다.Additionally, the scanner 225 may be one of a liquid lens scanner and a liquid crystal scanner. In this case, the scanner 225 may further include a plastic housing for a stable structure. In this case, the curvature of the liquid lens or liquid crystal may be changed when the scanner 225 receives a driving signal such as current or voltage. In this case, the scanner 225 is easy to manufacture and can be placed in a small-sized device.

또한, 스캐너(225)는 갈보(galvo) 스캐너일 수 있다. 이는 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)로 이해될 수 있다. 갈보 스캐너는 스캐너로 입사한 레이저빔을 반사하며 레이저빔의 왜곡을 보정하는 갈보 미러(galvo mirror) 및 갈보 미러의 회전을 제어하는 BLDC(Brushless Direct Current;BLDC) 모터의 결합체일 수 있다.Additionally, scanner 225 may be a galvo scanner. This can be understood as a galvanometer scanner. A galvo scanner may be a combination of a galvo mirror that reflects the laser beam incident on the scanner and corrects distortion of the laser beam, and a brushless direct current (BLDC) motor that controls the rotation of the galvo mirror.

레이저빔의 진행방향은 스캐너(225)의 레이저빔 반사 방향에 따라 다양하게 조정될 수 있다.The traveling direction of the laser beam can be adjusted in various ways depending on the laser beam reflection direction of the scanner 225.

도 2를 참조하면, 짐벌 마운트(gimbal mount)(226)는 스캐너(225)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 스캐너(225)는 짐벌 마운트(226) 위에 고정될 수 있다. 짐벌 마운트(226)는 가속도 센서 또는 자이로 센서를 포함할 수 있고, 이로써 짐벌 마운트(226)는 지팡이 몸체(110)의 회전방향이나 회전속도를 측정할 수 있다. 또한, 짐벌 마운트(226)는 스캐너(225)를 적어도 하나의 축으로 회전시킨다. Referring to FIG. 2, a gimbal mount 226 may be arranged to surround the scanner 225. The scanner 225 may be fixed on a gimbal mount 226. The gimbal mount 226 may include an acceleration sensor or a gyro sensor, so that the gimbal mount 226 can measure the rotational direction or rotational speed of the cane body 110. Additionally, the gimbal mount 226 rotates the scanner 225 about at least one axis.

또한, 짐벌 마운트(226)은 적어도 하나의 회전축을 가진다. 짐벌 마운트(226)의 회전축이 복수일 때, 하나의 회전축은 다른 회전축 각각과 직각을 이룬다. 짐벌 마운트(226)는 1축, 2축 및 3축 중 어느 하나일 수 있다.Additionally, the gimbal mount 226 has at least one rotation axis. When the gimbal mount 226 has multiple rotation axes, one rotation axis forms a right angle to each of the other rotation axes. The gimbal mount 226 may be one of 1 axis, 2 axis, and 3 axis.

이로써, 스캐너(225)의 광축은 고정되어, 지팡이 몸체의 흔들림에도 스캐너(225)는 레이저빔을 안정적으로 사물(227)에 조사하거나, 사물(227)에서 반사된 레이저빔을 안정적으로 수광할 수 있다.As a result, the optical axis of the scanner 225 is fixed, so that the scanner 225 can stably radiate a laser beam to the object 227 or stably receive the laser beam reflected from the object 227 even when the wand body is shaken. there is.

도 2를 참조하면, 감지부(229)는 사물(227)로부터 되돌아오고 스캐너(225)에 의해 반사된 레이저빔을 수광한다. 감지부(228)는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 포토다이오드(photodiode), PMT(Photo Multiplier Tube), CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 중 어느 하나일 수 있다.Referring to FIG. 2, the detection unit 229 receives the laser beam returned from the object 227 and reflected by the scanner 225. The detection unit 228 may include an image sensor. The image sensor may be one of a photodiode, a photo multiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).

감지부(229)는 감지부(229)로 조사된 레이저빔의 도달 시간을 감지하거나 상기 레이저빔을 이용하여 사물(227)의 이미지에 대한 데이터를 취득할 수 있다. 감지부(229)는 취득한 데이터를 프로세서로 송신하고, 프로세서는 상기 데이터를 이용하여 사물(227)의 정보를 생성할 수 있다.The detection unit 229 may detect the arrival time of the laser beam irradiated to the detection unit 229 or acquire data about the image of the object 227 using the laser beam. The detection unit 229 transmits the acquired data to the processor, and the processor can generate information about the object 227 using the data.

상술한 실시예에 따르면, 반사형 스캐너(225)에 의해 레이저빔의 진행방향이 변화되므로 지팡이 몸체(210)의 두께가 얇음에도 사물인식부(220)가 지팡이 몸체(210) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 스캐너(225)와 연결된 짐벌 마운트(226)를 통해 스마트 지팡이(200)로부터 방사되는 레이저빔과 사물(227)에서 반사되는 레이저빔이 안정적으로 사물인식부(220)에 도달할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 지팡이(200)는 전방의 사물(227)에 대한 정보를 정확하게 파악하여 사용자에게 전달할 수 있다. 특히, 스마트 지팡이(200)는 멀티채널의 스캐너(225) 및 사물인식부(220)를 통해 복수의 파장으로 이루어진 레이저빔을 수신함으로써, 사물(227)에 대한 이미지, 크기, 표면 재질, 및 형태 등을 한번에 획득할 수 있다.According to the above-described embodiment, the direction of movement of the laser beam is changed by the reflective scanner 225, so the object recognition unit 220 can be placed inside the cane body 210 even though the thickness of the cane body 210 is thin. there is. In addition, the laser beam radiated from the smart wand 200 and the laser beam reflected from the object 227 can stably reach the object recognition unit 220 through the gimbal mount 226 connected to the scanner 225. Accordingly, the smart wand 200 according to an embodiment of the present invention can accurately determine information about the object 227 in front and deliver it to the user. In particular, the smart wand 200 receives a laser beam consisting of multiple wavelengths through the multi-channel scanner 225 and the object recognition unit 220 to determine the image, size, surface material, and shape of the object 227. You can obtain them all at once.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 레이저빔의 진행 과정을 설명하기 위해 사물인식부의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.Figure 3 is a block diagram showing the inside of an object recognition unit to explain the progress of a laser beam according to another embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 사물인식부(320)는 광원(321), 빔스플리터(322), 변조기(323), 시준 렌즈(324), 스캐너(325), 집광 렌즈(328), 제1 감지부(329a) 및 제2 감지부(329b)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the object recognition unit 320 includes a light source 321, a beam splitter 322, a modulator 323, a collimating lens 324, a scanner 325, a condensing lens 328, and a first detection unit. It includes (329a) and a second detection unit (329b).

도 3를 참조하면, 광원(321)은 멀티채널(multi-channel) 레이저빔을 빔스플리터(322)로 방사한다. 멀티채널 레이저빔은 서로 다른 파장을 가진 복수의 레이저빔들이다. 각각의 레이저빔의 파장은 600nm 내지 1550nm 중 어느 하나일 수 있다. 광원(321)은 복수의 레이저 다이오드(diode)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light source 321 radiates a multi-channel laser beam to the beam splitter 322. Multi-channel laser beams are multiple laser beams with different wavelengths. The wavelength of each laser beam may be any one of 600 nm to 1550 nm. The light source 321 may include a plurality of laser diodes.

광원(321)은 광 분리기(optical isolator; 아이솔레이터)를 포함하거나, 편광기(polarizer) 및 페러데이 회전자(Faraday rotator)의 결합체를 포함할 수 있다. 이에, 광원(321)에서 방사된 레이저빔은 광 분리기를 통과하거나, 편광기 및 페러데이 회전자의 결합체를 통과할 수 있다.The light source 321 may include an optical isolator or a combination of a polarizer and a Faraday rotator. Accordingly, the laser beam emitted from the light source 321 may pass through an optical separator or a combination of a polarizer and a Faraday rotor.

도 3를 참조하면, 빔스플리터(322)는 입사광의 특정 파장은 반사하고, 나머지 파장은 투과하는 광학 장치다. 빔스플리터(beamsplitter)(322)는 광원(321)에서 방사된 멀티채널 레이저빔을 변조기(323) 방향의 레이저빔과 제1 감지부(329a) 방향의 레이저빔으로 분광한다. Referring to FIG. 3, the beam splitter 322 is an optical device that reflects a specific wavelength of incident light and transmits the remaining wavelengths. The beamsplitter 322 splits the multi-channel laser beam emitted from the light source 321 into a laser beam in the direction of the modulator 323 and a laser beam in the direction of the first detection unit 329a.

빔스플리터(322)의 형태는 두개의 프리즘이 접착된 유리 큐브(glass cube), 금속이 부분적으로 증착된 단방향 투과성 미러(half-silvered mirror) 및 이색성 미러 프리즘(dichroic mirror prism) 조립체 중 하나일 수 있다.The form of the beam splitter 322 may be one of a glass cube with two prisms glued together, a half-silvered mirror with partially deposited metal, and a dichroic mirror prism assembly. You can.

상술한 도 2의 스캐너(225)와 마찬가지로, 빔스플리터(322)는 하나만 배치되거나 복수가 배치될 수 있다. 또한 빔스플리터(322)의 반사 방향은 실시예에 따라 다양하게 조정될 수 있다.Like the scanner 225 of FIG. 2 described above, only one beam splitter 322 or a plurality of beam splitters 322 may be disposed. Additionally, the reflection direction of the beam splitter 322 can be adjusted in various ways depending on the embodiment.

도 3를 참조하면, 변조기(modulator)(323)는 빔스플리터(322)에서 투과된 레이저빔을 수광하여 광학적 특성을 변화시켜 시준 렌즈(324)로 조사한다. 여기서 광학적 특성은 레이저빔의 진폭, 주파수, 위상 및 편광면을 포함한다. 변조기(323)가 레이저 광을 변조하는 방법은 직접변조(direct modulation) 및 외부변조(external modulation) 중 하나일 수 있다.Referring to FIG. 3, the modulator 323 receives the laser beam transmitted from the beam splitter 322, changes the optical characteristics, and radiates it to the collimating lens 324. Here, the optical properties include the amplitude, frequency, phase, and polarization plane of the laser beam. The method by which the modulator 323 modulates the laser light may be one of direct modulation and external modulation.

도 3를 참조하면, 시준 렌즈(collimating lens)(324)는 변조기(233)에서 광학적 특성이 변화된 레이저빔을 평행화하여 스캐너(325)로 조사한다. 시준 렌즈(324)는 광선을 평행하게 만드는 곡선형 광학 렌즈다.Referring to FIG. 3, a collimating lens 324 collimates the laser beam whose optical characteristics have been changed in the modulator 233 and radiates it to the scanner 325. The collimating lens 324 is a curved optical lens that collimates light rays.

도 3를 참조하면, 스캐너(325)는 시준 렌즈(324)에서 평행화된 레이저빔을 반사시켜 레이저빔의 조사 방향을 변화시킨다. 이에, 스캐너(325)는 본 발명에 따른 스마트 지팡이의 전방으로 레이저빔을 방사할 수 있다.Referring to FIG. 3, the scanner 325 changes the irradiation direction of the laser beam by reflecting the collimated laser beam from the collimating lens 324. Accordingly, the scanner 325 can emit a laser beam in front of the smart wand according to the present invention.

도 3를 참조하면, 집광 렌즈(condenser lens)(328)는 사물(327)에서 반사된 레이저빔을 집중시키고 제2 감지부(329b)로 조사한다. 집광 렌즈는 볼록 렌즈와 유사한 형태일 수 있고, 레이저광을 굴절시켜 한 곳으로 모은다.Referring to FIG. 3, a condenser lens 328 focuses the laser beam reflected from the object 327 and irradiates it to the second detection unit 329b. The condenser lens may be similar in shape to a convex lens, and refracts the laser light to focus it on one place.

도 3를 참조하면, 제1 감지부(329a)는 빔스플리터(322)에 의해 반사된 레이저빔을 수광한다. 제1 감지부(329a)는 광원(321)에서 레이저빔이 방사된 시간을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first detection unit 329a receives the laser beam reflected by the beam splitter 322. The first detection unit 329a can measure the time at which the laser beam is emitted from the light source 321.

도 3을 참조하면, 제 2 감지부(329b)는 집광 렌즈(328)에서 집중된 레이저빔을 수광한다. 제2 감지부(329b)는 레이저빔이 사물(327)에서 반사되어 귀환한 시간을 측정할 수 있다. 또한, 반사된 레이저빔의 주파수를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 3, the second detection unit 329b receives the laser beam focused on the condenser lens 328. The second detection unit 329b can measure the time when the laser beam is reflected from the object 327 and returned. Additionally, the frequency of the reflected laser beam can be measured.

제1 감지부(329a) 및 제2 감지부(329b)는 수집한 데이터를 프로세서로 송신한다. 상술한 도플러 효과(Doppler effect)에 따라, 프로세서는 상기 데이터를 연산하여 사물(327)의 형태, 사물인식부(320)와 사물(327)과의 거리, 사물(327)의 이동 속도 및 사물(327)의 이동 방향에 대한 정보를 생성할 수 있다.The first detection unit 329a and the second detection unit 329b transmit the collected data to the processor. According to the above-described Doppler effect, the processor calculates the data to determine the shape of the object 327, the distance between the object recognition unit 320 and the object 327, the moving speed of the object 327, and the object ( 327) can generate information about the direction of movement.

상술한 실시예에 따르면, 사물인식부(320)는 사물인식부(320)와 사물(327)의 거리뿐만 아니라, 사물(327)의 이동 속도 및 이동 방향을 산출할 수 있다.According to the above-described embodiment, the object recognition unit 320 can calculate not only the distance between the object recognition unit 320 and the object 327, but also the moving speed and direction of movement of the object 327.

도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 레이저빔의 진행 과정을 설명하기 위해 사물인식부의 내부를 도시한 블록 다이어그램이다.Figure 4 is a block diagram showing the inside of an object recognition unit to explain the progress of a laser beam according to another embodiment of the present invention.

도 4을 참조하면, 도 3의 사물인식부(320)와 달리 스캐너(425)가 시준 렌즈(424)에 의해 평행화된 멀티채널 레이저빔 및 사물(427)에서 반사된 멀티채널 레이저빔을 반사하고, 빔스플리터(422)가 3개(422a, 422b, 422c) 배치된다. 이외의 도 4의 구조는 도 3의 구조와 유사하다.Referring to FIG. 4, unlike the object recognition unit 320 of FIG. 3, the scanner 425 reflects the multi-channel laser beam collimated by the collimating lens 424 and the multi-channel laser beam reflected from the object 427. And three beam splitters 422 (422a, 422b, 422c) are arranged. Other than that, the structure of FIG. 4 is similar to the structure of FIG. 3.

도 4를 참조하면, 광원(421)에서 방사된 멀티채널 레이저빔은 제1 빔스플리터(422a)에 의해 반사되어 제2 빔스플리터(422b)로 조사되고, 제2 빔스플리터(422b)에 의해 투과되어 제1 감지부(429a)로 조사된다.Referring to FIG. 4, the multi-channel laser beam emitted from the light source 421 is reflected by the first beam splitter (422a), is irradiated to the second beam splitter (422b), and is transmitted by the second beam splitter (422b). and is irradiated by the first detection unit 429a.

또한, 집광 렌즈(428)에서 집중된 멀티채널 레이저빔은 제3 빔스플리터(422c)로 조사되어, 특정 파장의 레이저빔은 제2 감지부(429b)로 반사되고 나머지 파장의 레이저빔은 제2 빔스플리터(422b)로 투과된다. 제3 빔스플리터(422c)에서 제2 빔스플리터(422b)로 투과된 레이저빔은 제1 감지부(429a)로 반사된다.In addition, the multi-channel laser beam concentrated in the condenser lens 428 is irradiated to the third beam splitter 422c, so that the laser beam of a specific wavelength is reflected to the second detection unit 429b and the laser beam of the remaining wavelength is sent to the second beam. It is transmitted through the splitter 422b. The laser beam transmitted from the third beam splitter 422c to the second beam splitter 422b is reflected to the first detection unit 429a.

도 4를 참조하면, 도 3의 제1 감지부(329a)는 빔스플리터(322)에서 조사된 하나의 레이저빔을 수광함에 반해, 도 4의 제1 감지부(429a)가 수광한 레이저빔은 제2 빔스플리터(422b)가 제1 빔스플리터(422a) 및 제3 빔스플리터(422c)에서 동시에 수광하여 반사한 복수의 레이저빔들이 결합된 레이저빔이다. 즉, 도 4의 사물인식부(420)는 도 3의 사물인식부(320)와는 상이한 간섭계(Interferometer)를 포함한다.Referring to FIG. 4, while the first detection unit 329a of FIG. 3 receives one laser beam irradiated from the beam splitter 322, the laser beam received by the first detection unit 429a of FIG. 4 is The second beam splitter 422b is a laser beam that is a combination of a plurality of laser beams simultaneously received and reflected from the first beam splitter 422a and the third beam splitter 422c. That is, the object recognition unit 420 of FIG. 4 includes an interferometer that is different from the object recognition unit 320 of FIG. 3.

상술한 실시예에 따르면, 제1 감지부(429a)는 제1 빔스플리터(422a)로부터 광원(421)에서 방사된 레이저빔 및 제3 빔스플리터(422c)를 통과한 복수의 레이저빔들이 결합된 레이저빔을 측정할 수 있다. 이에, 제1 감지부(429a)는 광원(421)에서 방사된 레이저빔에 대한 정보 및 사물(427)에서 반사된 복수의 레이저빔들에 대한 정보를 모두 감지할 수 있다. 또한, 제2 감지부(429b)는 사물(427)에서 반사된 복수의 레이저빔들을 측정할 수 있으며, 제2 감지부(429b)는 제1 감지부(429a)에 비해 광 경로상 앞에 배치된다. 이에, 제2 감지부(429b)는 제1 감지부(429a)와의 광 경로 차이를 통해 서로 다른 시간에서의 복수의 레이저빔들에 대한 정보를 획득할 수 있다.According to the above-described embodiment, the first detection unit 429a combines the laser beam emitted from the light source 421 from the first beam splitter 422a and a plurality of laser beams that passed through the third beam splitter 422c. Laser beams can be measured. Accordingly, the first detection unit 429a can detect both information about the laser beam emitted from the light source 421 and information about the plurality of laser beams reflected from the object 427. Additionally, the second detection unit 429b can measure a plurality of laser beams reflected from the object 427, and the second detection unit 429b is disposed ahead of the first detection unit 429a in the optical path. . Accordingly, the second detection unit 429b can obtain information about a plurality of laser beams at different times through the difference in optical path from the first detection unit 429a.

이에, 제1 감지부(429a)에서는 기준이 되는 광원(421)에서 방사되는 레이저빔들에 대한 정보와 사물(427)에서 반사된 레이저빔들에 대한 정보를 비교하여, 사물(427)에 대한 정보를 획득할 수 있고, 제2 감지부(429b)에서는 제1 감지부(429a)와의 광 경로 차이로 인해 발생하는 사물(427)에서 반사된 레이저빔들에 대한 정보를 비교하여, 사물(427)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 제1 감지부(429a) 및 제2 감지부(429b)를 포함하는 사물인식부(420)는 사물(427)에서 반사된 멀티채널 레이저빔의 주파수를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 사물인식부(420)를 포함하는 본 발명의 스마트 지팡이는 제 1 감지부(429a) 및 제2 감지부(429b)로부터 광원(421)에서 방사된 멀티채널 레이저빔 및 사물(427)에서 반사된 멀티채널 레이저빔을 측정한 측정 데이터를 수신하여 사물(427)의 전체적인 형상 등과 이에 대한 이미지, 이동 속도 및 이동 방향을 보다 정확하게 산출할 수 있다.Accordingly, the first detection unit 429a compares the information about the laser beams emitted from the reference light source 421 with the information about the laser beams reflected from the object 427, Information can be obtained, and the second detection unit 429b compares information about the laser beams reflected from the object 427 caused by the difference in the optical path with the first detection unit 429a, and compares the information on the laser beams reflected from the object 427 ) You can obtain information about. Accordingly, the object recognition unit 420 including the first detection unit 429a and the second detection unit 429b can more accurately measure the frequency of the multi-channel laser beam reflected from the object 427. That is, the smart wand of the present invention including the object recognition unit 420 detects the multi-channel laser beam emitted from the light source 421 from the first detection unit 429a and the second detection unit 429b and the object 427. By receiving measurement data obtained by measuring the reflected multi-channel laser beam, the overall shape of the object 427, its image, movement speed, and direction of movement can be more accurately calculated.

본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체 또는 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체 또는 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체 또는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 기록 매체 또는 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체 또는 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체 또는 저장 매체는 주문형 집적회로 (ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented directly as hardware or software modules executed by a processor, or a combination of the two. Software modules may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or any other form of recording or storage medium known in the art. An exemplary recording medium or storage medium is coupled to a processor, the processor capable of reading information from and writing information to the recording medium or storage medium. Alternatively, the recording medium or storage medium may be integral with the processor. The processor and recording or storage medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside within the user terminal. Alternatively, the processor and storage medium may reside as separate components within the user terminal.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

100 200 스마트 지팡이
110 210 지팡이 몸체
120 220 320 420 사물인식부
127 227 327 427 사물
130 수분 센서
140 프로세서
150 이동수단
160 스피커 또는 진동자
170 무선 송신부
180 GPS 센서
221 321 421 광원
225 325 425 스캐너
226 326 426 짐벌 마운트
229 감지부
322 422 빔스플리터
323 423 변조기
324 424 시준 렌즈
328 428 집광 렌즈
329a 429a 제1 감지부
329b 429b 제2 감지부
422a 제1 빔스플리터
422b 제2 빔스플리터
422c 제3 빔스플리터
100 200 smart wand
110 210 wand body
120 220 320 420 Object recognition unit
127 227 327 427 objects
130 moisture sensor
140 processor
150 means of transportation
160 speaker or oscillator
170 wireless transmitter
180 GPS sensor
221 321 421 light source
225 325 425 scanner
226 326 426 Gimbal Mount
229 detection unit
322 422 Beam Splitter
323 423 modulator
324 424 collimating lens
328 428 condenser lens
329a 429a first detection unit
329b 429b second detection unit
422a first beam splitter
422b second beam splitter
422c 3rd beam splitter

Claims (10)

지팡이 몸체;
상기 지팡이 몸체에 배치되고 레이저빔을 방사 및 수광하는 사물인식부;
상기 지팡이 몸체 하측에 배치되고 물을 검출하는 수분 센서; 및
상기 사물인식부 및 상기 수분 센서와 통신 가능하도록 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 사물인식부는,
레이저빔을 방사하는 광원; 및
상기 광원으로부터 방사된 레이저빔 및 상기 사물에서 반사된 레이저빔 중 적어도 하나를 반사하는 스캐너를 포함하고,
상기 사물인식부가 레이저빔을 방사하는 방향에 위치한 사물을 인식하며,
상기 스캐너는 짐벌 마운트(gimbal mount)에 고정되고,
상기 짐벌 마운트는 상기 스캐너를 적어도 하나의 축으로 회전시키고 상기 스캐너의 광축을 고정시키고,
상기 프로세서는 상기 사물인식부에서 수신한 신호로 상기 사물의 정보를 생성하고,
상기 사물의 정보는 상기 사물의 형태, 상기 사물인식부와 상기 사물과의 거리, 상기 사물의 이동 속도 및 상기 사물의 이동 방향인,
스마트 지팡이.
wand body;
an object recognition unit disposed on the wand body and emitting and receiving a laser beam;
a moisture sensor disposed on the lower side of the wand body and detecting water; and
Includes a processor connected to communicate with the object recognition unit and the moisture sensor,
The object recognition unit,
A light source that emits a laser beam; and
A scanner that reflects at least one of a laser beam emitted from the light source and a laser beam reflected from the object,
The object recognition unit recognizes objects located in the direction in which the laser beam is emitted,
The scanner is fixed to a gimbal mount,
The gimbal mount rotates the scanner about at least one axis and fixes the optical axis of the scanner,
The processor generates information about the object using signals received from the object recognition unit,
The information on the object is the shape of the object, the distance between the object recognition unit and the object, the moving speed of the object, and the moving direction of the object,
Smart wand.
제 1항에 있어서,
상기 사물인식부는,
상기 사물에서 반사된 레이저빔을 수광하는 감지부를 더 포함하고,
상기 스캐너는, 상기 스캐너가 반사하는 레이저빔의 진행 방향을 변화시키는,
스마트 지팡이.
According to clause 1,
The object recognition unit,
It further includes a detection unit that receives the laser beam reflected from the object,
The scanner changes the direction of travel of the laser beam reflected by the scanner,
Smart wand.
제 1항에 있어서,
상기 광원이 방사하는 레이저빔은 멀티채널(multi-channel) 레이저빔이고,
상기 사물인식부는,
상기 광원으로부터 방사된 멀티채널 레이저빔 중 특정 파장의 레이저빔을 반사시키고, 나머지 파장의 레이저빔을 투과시키는 적어도 하나의 빔스플리터(Beamsplitter);
상기 빔스플리터에 의해 반사된 레이저빔을 수광하고 상기 광원에 의해 방사된 레이저빔의 방사 시간을 측정하는 제1 감지부;
상기 빔스플리터로부터 투과된 레이저빔의 광학적 특성을 변화시키는 변조기(modulater);
상기 변조기를 통과한 레이저빔을 평행화하는 시준 렌즈(collimating lens);
상기 사물에서 반사된 레이저빔을 집중시키는 집광 렌즈(condenser lens); 및
상기 집광 렌즈에서 집중된 레이저빔을 수광하고 상기 집광 렌즈에서 집중된 레이저빔의 귀환 시간을 측정하고 사물의 이미지를 촬상하는 제2 감지부를 포함하고,
상기 스캐너는,
상기 시준 렌즈에 의해 평행화된 레이저빔 및 상기 사물에서 반사된 레이저빔 중 적어도 하나를 반사하고 상기 반사된 레이저빔의 진행 방향을 변화시키는,
스마트 지팡이.
According to clause 1,
The laser beam emitted by the light source is a multi-channel laser beam,
The object recognition unit,
At least one beam splitter that reflects a laser beam of a specific wavelength among the multi-channel laser beams emitted from the light source and transmits laser beams of the remaining wavelengths;
a first detection unit that receives the laser beam reflected by the beam splitter and measures the radiation time of the laser beam emitted by the light source;
A modulator that changes the optical properties of the laser beam transmitted from the beam splitter;
a collimating lens that collimates the laser beam passing through the modulator;
A condenser lens that focuses the laser beam reflected from the object; and
A second detection unit that receives the laser beam focused in the condensing lens, measures the return time of the laser beam focused in the condensing lens, and captures an image of the object,
The scanner is,
Reflecting at least one of a laser beam collimated by the collimating lens and a laser beam reflected from the object and changing the direction of travel of the reflected laser beam,
Smart wand.
제 2항 및 제 3항 중 어느 하나에 있어서,
상기 스캐너는,
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스캐너, 액체 렌즈(liquid lens) 스캐너, 액정(liquid crystal) 스캐너 및 갈보(galvo) 스캐너 중 어느 하나인,
스마트 지팡이.
According to any one of paragraphs 2 and 3,
The scanner is,
Any one of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner, a liquid lens scanner, a liquid crystal scanner, and a galvo scanner,
Smart wand.
제 2항 및 제 3항 중 어느 하나에 있어서,
상기 감지부는 이미지 센서를 포함하고,
상기 이미지 센서는 포토다이오드, PMT(Photo Multiplier Tube), CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 중 어느 하나를 포함하는,
스마트 지팡이.
According to any one of paragraphs 2 and 3,
The detection unit includes an image sensor,
The image sensor includes any one of a photodiode, a photo multiplier tube (PMT), a charge coupled device (CCD), and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).
Smart wand.
제 1항에 있어서,
상기 지팡이 몸체 하측에 배치된 적어도 하나의 이동 수단을 더 포함하는,
스마트 지팡이.
According to clause 1,
Further comprising at least one moving means disposed below the cane body,
Smart wand.
제 1항에 있어서,
스피커 또는 진동자를 더 포함하고,
상기 스피커 또는 진동자는,
상기 지팡이 몸체에 배치되고, 상기 사물의 정보에 대한 신호를 사용자에게 전달하고, 상기 프로세서와 통신 가능하도록 연결된,
스마트 지팡이.
According to clause 1,
further comprising a speaker or oscillator,
The speaker or vibrator,
disposed on the wand body, transmitting a signal about information about the object to the user, and connected to enable communication with the processor,
Smart wand.
제 1항에 있어서,
상기 지팡이 몸체에 배치된 무선 송신부 및 GPS 센서를 더 포함하고,
상기 무선 송신부 및 상기 GPS 센서는 상기 프로세서와 통신 가능하도록 연결되고,
상기 GPS 센서는 사용자의 위치 정보를 생성하고,
상기 무선 송신부는 상기 사물의 정보 및 상기 사용자의 위치 정보에 대한 신호를 스마트폰에 송신하는,
스마트 지팡이.
According to clause 1,
Further comprising a wireless transmitter and a GPS sensor disposed on the wand body,
The wireless transmitter and the GPS sensor are connected to communicate with the processor,
The GPS sensor generates location information of the user,
The wireless transmitter transmits a signal about the object information and the user's location information to the smartphone,
Smart wand.
제 8 항에 있어서,
상기 무선 송신부는 상기 사물의 정보에 대한 신호를 무선 이어폰에 송신하는,
스마트 지팡이.
According to claim 8,
The wireless transmitter transmits a signal about information about the object to the wireless earphone,
Smart wand.
제 9 항에 있어서,
상기 사물의 정보에 따라 상기 사용자에게 위험을 알리는 알람을 상기 스마트폰 또는 상기 무선 이어폰에 송신하는,
스마트 지팡이.
According to clause 9,
Transmitting an alarm informing the user of danger according to the information on the object to the smartphone or the wireless earphone,
Smart wand.
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