KR20000063308A - 청각 장애인용 피부촉각 음향 인식기 - Google Patents

Abstract

전 방향의 소리를 수집 및 가공하여 인체의 피부촉각에 전달시켜 음의 방향과 음량을 즉각 인식하는 청각 장애자용 피부촉각 음향 인식기에 관한 것이다.

6개의 마이크(11,12)로 전 방향의 음의 신호를 수집하여 비교 기(31)에서 입력신호 차이의 값을 구하고 레벨장치(51)에 입력되어 레벨신호로 전환되며 연산 처리장치(60)에 입력되고 입력된 신호를 연산 처리하여 음의 방향과 음의 량을 구하고 호출음을 판별하여 그 출력 신호를 주파수 변환장치(70)에서 1-100HZ의 주파수로 변환하며 피부촉각 진동자(100)에 입력된 신호는 인체의 피부촉각에 음의 방향 과 음의 량 및 호출 음이 전달된다 따라서 본 장치는 청각 장애인이 어떠한 소리에도 즉각적인 대응이 가능하여 청각장애를 최대한 줄일 수 있다.

Description

청각 장애인용 피부촉각 음향 인식기{The sound recognition machine by skin for hearing handicapped}

인체의 신경계는 즉 청각신경 시각신경 촉각신경 등이 외부로부터 영향을 받으면 즉각적인 반사작용이 나타나는 점을 이용하여 청각신경을 촉각신경으로 작용하게 하여 어떠한 위급한 상황이나 생활중의 위험한 상황에서도 대처 능력을 같게 하였고 특히 인체의 귀가 2개를 가짐으로써 음의 방향을 알고 고막으로써 음량을 인식하는 우리 인체의 구조를 생각하여 본 발명에서는 2개의 귀 기능으로 6개의 마이크를 이용하여 전 방향의 음의 방향을 인식하고 귀의 고막기능으로 음의 량을 분석하는 레벨장치(51)와 연산 처리장치(60)로 음량을 구분하고 피부촉각 진동자를 통하여 인체의 피부촉각에 전달되며 청각장애인은 발성장애를 동반하고 있는 점을 감안 본 음의 량 구분장치를 이용하여 자신이 발성한 음의 량을 식별함으로서 연습을 통하여 발성장애를 극복하고 또한 교통사고 및 재난사고 예방 가정에서의 유아양육 손님방문 등 청각장애인의 불편한 점을 해소하는데 최대한의 노력을 경주하였다.

청각장애인의 장애를 최소화하여 정상인과 같이 보여지고 대화(구화법을 구사할 수 있는 사람)하고 소리를 느낄 수 있고 교통사고 대비 및 위급한 상황에서도 즉각 대처할 수 있고 어떠한 행동이나 작업 중에도 자신의 이름 또는 이에 상응한 부름이 있을 때 즉각 응답할 수 있는 이러한 장치를 개발하는데 주안점을 두어 피부촉각 음의 방향 및 음의 량 인식기를 발명하였다.

도 1은 피부촉각 음향 인식기의 전체 구성도

도 2는 음량 진동자의 구성도

도 3은 앞면과 뒤면 및 좌측과 우측의 음의 방향 진동자 구성도

도 4는 위쪽과 아래쪽의 음의 방향 진동자 구성도

아래를 설명하기 이전에 용어에 대한 설명을 하면 음은 소리를 의미하고 음량은 소리의 높고 낮음을 의미한다

피부촉각 음향 인식장치는 소리를 수집하는 마이크 6개와 마이크의 입력신호를 피부촉각 진동자를 통하여 인체의 피부촉각에 전달될 수 있도록 하는 피부촉각 진동자와 그 피부촉각 진동자를 구동 및 조절할 수 있도록 비교장치 레벨장치 연산 처리장치 기억장치 주파수 변환장치 등으로 구성된 조절장치로 만들어져 있고 또 마이크에서 피부촉각 진동자까지 음의 신호처리 과정이 3조로 구분되었으며 특히 마이크에서 레벨회로까지는 완전 독립되어 있고 구성이나 작동방법이 같아 1조만 설명키로 한다.

조의 분리는 소리의 수집방향을 중심으로 각각 역 방향으로 분리하면 좌측 마이크(11)와 우측 마이크(12)의 입력신호를 1조 라고 하고 전면 마이크(13)와 뒷면 마이크(14)의 입력 신호를 2조 라고 하며 위쪽 마이크(15)와 아래쪽 마이크(16)의 입력 신호를 3조라고 한다.

마이크는 소리의 수집을 목적으로 하며 마이크 6개 위치는 음의 방향과 음량을 결정하는 중요한 역할을 하므로 그 기능의 위치에 정확히 장착되어야 한다.

도면1의 비교장치(31,32,33)는 6개의 마이크의 출력신호를 각각 증폭하여 각 조 입력신호 음량을 비교하여 그 차이 값을 구하면 그 신호는 각 조별 1개로 전체 3개의 신호가 만들어져 레벨장치(51,52,53)에 입력되어 증폭회로를 지나 레벨회로에서 레벨신호로 전환 됨 레벨회로는 오디오 세트의 레벨회로와 같은 기능인데 단 레벨등급을 가변형으로 개발하여 피부촉각 진동소자의 구성 수량에 의하여 레벨 등급을 가 변할 수 있다

연산 처리장치(60)는 레벨회로에서 각 조의 입력을 받으며 그 구성은 연산 처리장치와 발진회로 및 기억장치로 구성되고 그 기능은 첫째 음량을 결정 둘째 음의 방향을 결정 셋째 10종류의 기억된 호출음을 식별 이와 같이 3가지의 처리하는 방법을 차례로 설명을 하면 첫 번째 음량 판별 법은 하나의 음의 신호를 레벨회로에서 받아 그 레벨신호 중에서 가장 높은 레벨신호를 출력 함 그 효과는 피부 촉각의 인식 도를 높이고 음의 흐름을 식별하며 또한 본 장치는 음의 방향 연산장치에도 사용됨 두 번째 음의 방향 연산 법은 1조 레벨회로에서 입력된 신호와 2조 레벨회로에서 입력된 신호를 비교하면 예를 들어 레벨회로의 구성을 1조와 2조 각각 8 레벨로 구성하고 발생 음의 음량을 7레벨로 좌측과 앞쪽의 정 중앙에서 음이 발생하였을 때 출력은 다음과 같이 된다 1조 레벨회로는 7이고 2조 레벨회로도 7이 되어 결과는 피부 촉각 진동자의 앞면과 좌측의 정 중앙에 위치한 음의 방향 진동소자 (118)의 입력신호가 발생됨 또한 3조 레벨회로에서 입력된 레벨신호 중 가장 높거나 가장 낮은 즉 최대치와 최소치의 레벨 신호만 출력 됨 셋째 10종류 기억 된 호출의 음을 찾는 법 본 장치는 자신을 호출하는 음성 10종류를 기억 시켜두고 그 음이 발생 시 출력신호가 발생하는 장치로서 비교장치(31)에서 음성을 입력받아 디지털신호로 전환하여 기억하고 또 기억되어 있는 동일한 음성이 입력되면 출력신호가 발생된다

주파수 변환장치(70)는 연산 처리장치(60)에서 입력을 받는데 그 입력신호의 종류는 4종류로 분류하면 첫째 음량신호 둘째 1조와 2조의 음의 방향신호 셋째 3조의 방향신호 넷째 호출음의 신호이며 또한 가정의 예로 마이크에서 수집된 소리가 같은 음량과 같은 주파수의 음이 연속적으로 장시간 발생 시 연산 처리장치(60)에서 출력된 4종류의 신호는 모두가 직류인 관계로 피부촉각 진동소자에 과부하가 발생 할 수 있으므로 내부의 R-C 발진회로에서 1-100HZ의 주파수로 4종류의 입력신호 모두를 주파수 변환시킴 또한 1-100HZ의 주파수는 장애인이 소리의 환경에 맞추어 스스로 조절하도록 설계하였음 본 장치의 효과는 인체의 피부촉각에서 음량 또는 리듬과 같은 신호가 입력 시 균일한 속도로 진동되므로 진동자가 멈추지 아니하고 음량과 방향을 계속 인식시켜 줌으로써 피부촉각 음향 인식기를 착용한 장애인은 시각으로 바라보지 아니하여도 음성 또는 어떠한 소리의 흐름과 진행 방향을 인식할 수 있다.

피부촉각 진동자(100)는 인체의 청각기능을 피부의 촉각기능으로 이용하는 장치로서 청각장애인의 장애정도 예를 들어 교통사고로 인한 장애 작업현장에서 발생 한 장애 선천적인 장애 등 그 장애의 정도와 유형이 다양한 관계로 본 발명에서는 인체에 부착하는 부위 또는 부착되는 피부촉각 진동자(100)의 형태 그리고 내부에 장착되는 진동소자의 수량 등 장애인의 환경에 맞추어 원하는 형태로 진동소자의 수량 등 다양하게 설계가 가능하며 본 장치의 설명을 위하여 표준형 도2의 원형 피부촉각 진동자(100)로 설명코자 한다. 이어서 본 장치(100)의 구성을 보면 원 형을 이루고 진동소자는 8개(111,112,113,114,115,116,117,118)로 구성된 장치는 1조와 2조의 음의 방향 진동자(110)이고 그 원의 내부에 세로방향으로 진동소자 4개(121,122,123,124)로 구성된 장치(120)는 3조의 음의 방향진동자(120)이며 원의 내부에 가로방향으로 진동소자 6개(131,132,133,134,135,136)로 구성된 장치는 음량 진동자(130)임 또한 원의 정 중앙에 위치한 한 개의 진동소자는 호출 음 진동소자(140)로 구성 됨 그리고 진동소자의 내부구조는 원통형 코일의 내부에 원통형 자석이 들어가고 그 자석의 끝 부분에 지름이 0.1cm의 철심이 부착되어 입력된 신호에 의하여 코일에 전기 자기유도가 발생하여 자석이 이동하는 자석형과 코일이 이동하는 코일형으로 두 종류가 있고 사용의 선택은 피부촉각 진동자의 부착 부위와 형태에 의하여 선택되게 된다

그럼 피부촉각 진동자의 작동 방법에 대한 설명을 순서대로 하면 첫째 음량 진동자(130)의 설명 둘째 3조 음의 방향 진동자(120)의 설명 셋째 1조와 2조 음의 방향 진동자(110)의 설명 넷째 호출음 소자(140)의 순서로 설명한다.

첫째 음량 진동자 1조의 좌측과 우측 마이크(11,12)에 음량을 수집한다 그 이유로서 인체의 귀의 위치 및 방향이 유사하므로 1조에서 음량을 수집함 본 진동자(130)는 음량의 강약에 따라 원형 수평 진동소자의 우측 첫 번째 진동소자(131)가 약한 음량이고 반대 측 진동소자(136)는 강한 음량으로서 입력된 음의 강약에 따라 6개의 진동소자가 교대로 진동하여 피부촉각으로 음의 강약을 인식할 수 있다. 둘째 3조 위쪽과 아래쪽 음의 방향 진동자(120)는 3조의 역 방향 마이크 (15,16)의 장착 위치에서 위쪽과 아래쪽의 음을 수집함 본 진동자(130)는 중앙의 호출 음 소자(140)를 기준으로 위쪽 2개(121,122)의 소자중 음의 방향이 정 방향 위쪽일수록 위의 진동소자(122)가 작동하며 아래쪽 진동소자는 위쪽의 반대 방향 의로 작동 함 예를 들어보면 뒤쪽과 위쪽 수직의 45도의 각도에서 음이 발생하였을 때 위쪽 첫 번째 진동소자(121)가 작동하고 뒷면 방향 진동소자(115)가 작동하게 되어 즉각적으로 음의 방향을 인식할 수 있다. 셋째 1조와 2조의 음의 방향 진동자는 주파수 변환장치에서 입력받아 작동되며 도1의 상단의 진동소자(111)는 앞면과 그 반대 하단 진동소자(115)는 뒷면이며 원형의 좌측 진동소자(117)는 좌측 방향이고 그 반대 방향 원형의 우측 진동소자(113)는 우측 방향임 또한 4각의 중간 중간에 있는 진동소자는 진동이 이루어진 중간 방향에서 음이 발생하였을 때 작동하게 되어 전 방향의 음을 수집하여 음의 발생 방향을 인식하게 되었다. 또한 어느 일정한 방향 및 음이 발생하여 음의 방향 진동소자 및 음의 량 진동소자가 작동 중에도 자신의 호출 소리나 또는 자동차 소리 등이 발생하였을 때 그 음의 방향과 음량을 인식할 수 있게 되었다.

넷째 호출 음 발진소자(140)는 피부접촉 진동자(100)의 정 중앙에 위치하고 있으며 그 기능은 앞에서 음량과 음의 방향으로도 인식이 가능하나 아주 소음이 많은 곳에서는 피부접촉 음향 인식장치의 입력 음량을 낮출 필요가 있을 때 본 장치를 이용하여 자신의 호출을 인식할 수 있음 본 장치의 작동은 타인이 자신을 호출 가능한 음성 10종류를 입력해두고 입력된 호출음이 있을 때 이 호출 진동소자와 음의 방향 소자가 작동되는 방향을 바라보면 바로 호출의 위치를 찾을 수 있다 예를 들어 호출부호의 입력 방법은 성 춘향 씨 춘향아 미스 성 엄마 이모 등 우리의 생활에서 자신을 호출 가능한 음성을 10종류 이내로 기억시키면 된다. 이와 같이 본 발명은 청각 장애인이 있는 곳에는 항시 휴대 및 부착 가능토록 소형으로 설계되었고 마이크의 수량이 많으나 소형이고 의상 및 의상의 액세서리 단추 등에 장착하여 외부의 노출을 최소화하였고 조절장치 또한 소형으로 제작되어 의상 속 호주머니나 벨트 등에 장착 가능토록 하였고 피부촉각 진동자를 인체의 피부에 부착을 하여도 의상으로 보호 할 수 있어 장애인의 심리적인 부담을 덜어주고 외형상으로 자유로울 수 있어 장애인의 모든 생활과 활동에 크나 큰 도움이 된다.

특별히 앞의 설명 중에 피부촉각 진동자의 구성 및 형태에서 가장 인식 도가 뛰어난 형태는 벨트형으로 피부촉각 진동소자를 각각 인체의 실체의 방향에 부착하는 것이 인식도가 가장 좋다

피부촉각 음향 인식기의 개발로 인하여 전 세계 청각 장애인이 보다 정상인에 가까운 생활과 활동을 영위하며 직업의 선택이나 능률이나 모든 면에서 현재 보다 나은 조건과 환경을 가질 수 있으며 또한 장애인 자신이 장애인이 아니라는 자신감을 가지고 모든 사회활동과 가정생활에 참여함으로써 자신의 발전은 물론이고 가정의 화목을 도모하고 스스로를 개척하며 독립 할 수 있는 여건을 갖추었다 또한 청각 장애의 초기나 선천적인 장애 일 경우 조기 교육이 가능하고 교육의 효율성을 높여 현재보다는 단기간에 교육효과를 얻어 부모나 친척의 보호에서 빨리 벗어나 가정의 일손을 덜어주고 자신의 지능개발 및 교육에 크게 이바지하리라 믿는다.

Claims (2)

1. 음의 방향과 음의 량을 수집하는 6개의 마이크(11,12)와 전 방향에서 입력 된 음성신호를 비교 분석하는 비교장치(31) 이 비교장치(31)에 연결되어 음의 량을 식별하는 레벨회로(51) 이 레벨회로(51)와 연결하여 음의 방향과 음량 및 호출음을 판별하는 연산처리 장치와 이 연산처리 장치와 연결되어 인체의 피부 촉각에 음을 전달 해주는 피부촉각 진동자를 포함 한 청각 장애인용 피부촉각 인식장치.
2. 제 1 항에서 마이크에서 입력된 음의 신호를 분석 및 가공하여 음의 방향과 음의 량을 인체의 피부 촉각신경에 전달 해주는 피부촉각 진동자.