KR20100064302A - 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법 - Google Patents

직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법 Download PDF

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Abstract

다른 사람이나 사물에 의해 동작되는 기존의 직물형 터치패드의 문제를 극복하고, 사용자의 신체 일부와 터치패드가 접촉한 다수의 위치를 검출하도록 한 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법이 제시된다. 제시된 직물형 터치패드는, 특정 패턴의 전기신호를 생성하는 신호 생성부; 서로 접촉되지 않도록 거리를 두고 배열되고, 사용자의 신체 일부와 접촉됨에 따라 상시 신호 생성부에서 생성된 전기신호가 인가되는 복수의 도전판; 및 복수의 도전판에서 전기신호가 인가된 도전판의 위치정보 및 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출하는 신호 검출부를 포함한다.

Description

직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법{Textile touchpad and method for sensing touch using the same}
본 발명은 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의류 등에 내장 가능하도록 직물과 같은 플렉시블한 부재를 이용한 터치패드 장치 및 이를 이용한 접촉 감지방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-048-01, 과제명: u-컴퓨팅 공간 협업을 위한 Wearable Personal Companion 기술개발].
유비쿼터스 시대가 도래하면서 사용자가 항상 신체에 휴대하면서 언제나 사용 가능한 컴퓨팅 기기에 대한 요구가 커지고 있다. 이에 PDA와 같이 손에 들고 사용하는 장치가 보편화되었으며, 더욱 나아가서 사람들의 생활에 가장 밀접한 위치를 차지하는 의류에 컴퓨팅 기능을 통합하려는 시도들이 나타나고 있다. 이미 시장에는 MP3 재킷과 같은 단순한 기능의 제품들이 출시되었으며, 더욱 높은 컴퓨팅 능력을 가지고 생활 보조 및 건강 기능 모니터링 등의 역할 담당하는 의류의 개발이 진행 중이다.
웨어러블 컴퓨터(Wearable PC)는 사용자가 이동 환경에서 자유자재로 컴퓨터를 사용하기 위하여 소형화, 경량화하여 신체 또는 의복에 착용할 수 있도록 제작된 컴퓨터이다. 즉, 웨어러블 컴퓨터의 가장 두드러진 특징은 사용자가 어떤 활동을 하고 있을 때에도 항상 사용자와 같이 있고, 사용자가 언제라도 사용을 할 수 있으며, 그때마다 명령을 수행하여 사용자에게 그 내용을 제공하는 것을 말한다.
웨어러블 컴퓨터는 반도체 칩의 소형화 및 전도성 사(絲)의 출현으로 의복 형태로 구현하는 것이 가능하게 되었다. 현재 미국을 비롯하여 유럽, 일본 등이 선도하여 기술을 개발하여 MP3 재킷, 건강관리용 의류 등을 선보이고 있으며, 국내에서도 건강관리용과 작업용 위주의 특수 의복을 개발하고 있다. 현재까지 상용화 가능한 웨어러블 컴퓨터는 의복과 탈착할 수 있는 형태로 구성되며, 별도의 커넥터를 이용하여 연결된다.
한편, 이러한 의류형 웨어러블 장치들에는 기존의 데스크 톱에서 널리 사용되는 키보드 및 마우스와 같은 입력장치를 장착할 수 없다. 또한 의류형 웨어러블 장치들은 사용자의 착용감을 고려한다면 간단한 스위치 하나도 의류에 특화된 직물형태의 새로운 제품을 사용해야만 한다. 직물형태의 입력장치로 엘렉센(Eleksen)에서 제안한 터치패드를 예로 들 수 있다. 엘렉센의 터치패드는 직물 소재이면서도 옷감과 같은 플렉시블한 표면 위의 사용자의 접촉점을 2D 좌표로 알아낼 수 있다. 하지만, 엘렉센의 터치패드는 기계적인 접촉을 인식하여 접촉점을 알아내기 때문에 착용자 이외의 사람이나 물체의 접촉을 구분할 수 없으며, 접촉하는 힘이 전기적 신호를 생성하는데 부족할 경우, 인식하지 못할 수 있어 사용성이 떨어진다.
또한, 종래의 직물형 터치패드는 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 발생하는 문제점이 있다. 즉, 종래의 터치패드는 착용자 이외의 다른 사람 또는 사물과 접촉되어도 해당 동작을 수행하게 되어, 착용자의 입장에서는 의도하지 않은 동작이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 직물형 터치패드는 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 일반적인 터치패드는 캐패시턴스 커플링을 이용하는 종래의 터치스크린 방식들이 직물형 센서를 고려하지 않아 직물 형태로 구현하기가 어려운 문제점이 있다.
사용자의 터치 입력을 받는 터치패드나 터치스크린은 이미 오래전부터 컴퓨터의 입력장치로 개발되어 왔는데, 초기에 제안된 저항 기반의 터치인식 방식 역시 같은 단점이 있었다. 이러한 단점을 보완하기 위해 애플(Apple)이나 미쯔비시(Mitsubishi Electric Research Laboratory) 등에서 멀티 터치를 인식할 수 있는 캐패시턴스 기반의 새로운 터치 인식 기법들이 개발된 바 있지만, 직물소재로 구현하는 데는 어려움이 있다. 이에 직물기반의 센서들의 특징과 웨어러블 컴퓨팅 환경을 고려하여, 플렉시블한 직물 형태를 가지면서 착용자만의 터치를 인식할 수 있는 보다 사용성이 높은 입력장치가 요구되었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 그 목적은 의복 형태의 웨어러블 컴퓨팅 장치에 사용할 수 있도록 직물과 같은 플렉시블한 형태의 직물형 터치패드를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 다른 사람이나 사물에 의해 동작되는 기존의 직물형 터치패드의 문제를 극복하고, 사용자의 신체 일부와 터치패드가 접촉한 다수의 위치를 검출하도록 한 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 직물형 터치패드는, 특정 패턴의 전기신호를 생성하는 신호 생성부; 서로 접촉되지 않도록 거리를 두고 배열되고, 사용자의 신체 일부와 접촉됨에 따라 상시 신호 생성부에서 생성된 전기신호가 인가되는 복수의 도전판; 및 복수의 도전판에서 전기신호가 인가된 도전판의 위치정보 및 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출하는 신호 검출부를 포함한다.
신호 생성부는 특정 주파수를 갖는 전기신호를 생성하고, 신호 검출부는 복수의 도전판에 특정 주파수를 갖는 전기신호가 인가되면 접촉위치를 검출한다.
신호 생성부는 사용자의 신체에 접촉되어 전기신호를 사용자의 신체로 전달하는 전극을 추가로 포함한다.
신호 검출부는 특정 패턴의 전기신호가 인접하지 않은 복수의 도전판에 인가 되면, 전기신호가 인가된 복수의 도전판 각각의 위치정보를 접촉위치로 검출한다.
신호 검출부는 특정 패턴의 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판에 인가되면, 각 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 하나의 접촉위치를 검출한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법은, (a) 신호 생성부에 의해 특정 패턴의 전기신호를 생성하는 단계; (b) 신호 검출부에 의해 복수의 도전판 중에서 (a) 단계에서 생성된 전기신호가 인가된 도전판을 검출하는 단계; 및 (c) 신호 검출부에 의해 (b) 단계에서 검출된 도전판의 위치정보 및 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 사용자의 신체 일부가 접촉된 접촉위치를 검출하는 단계를 포함한다.
(a) 단계에서는, 신호 생성부에 의해 특정 주파수를 갖는 전기신호를 생성한다.
(c) 단계에서는, (a) 단계에서 생성된 특정 주파수를 갖는 전기신호가 인가되면 접촉위치를 검출한다.
(c) 단계에서는, 신호 검출부에 의해 특정 패턴의 전기신호가 인접하지 않은 복수의 도전판에 인가되면, 전기신호가 인가된 복수의 도전판 각각의 위치정보를 접촉위치로 검출한다.
(c) 단계에서는, 신호 검출부에 의해 특정 패턴의 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판에 인가되면, 각 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 하나의 접촉위치를 검출한다.
본 발명에 의하면, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 설정된 주파수를 갖는 전기신호에 대해서만 사용자의 접촉위치를 산출함으로써, 기존의 직물형 터치패드들이 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 가능하며 심지어 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
부수적으로, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 직물형 센서들이 가지는 물리적, 전기적 특성의 한계를 고려한 새로운 방법으로 의류형 웨어러블 컴퓨팅 기기에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 직물형 터치패드를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 터치패드의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 도전판을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 신호 검출부를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 직물형 터치패드의 다른 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 실시예에 따른 직물형 터치패드를 용이하게 설명하기 위해 의류에 장착된 직물형 터치패드를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 직물형 터치패드는 신호 생성부(100), 감지부(200), 신호 검출부(300)를 포함한다.
신호 생성부(100)는 특정 패턴의 전기신호를 발생한다. 즉, 신호 생성부(100)는 특정 주파수를 갖는 전기신호를 발생한다. 여기서, 신호 생성부(100)는 특정 주파수의 교류전류(AC)를 발생한다. 이때, 신호 생성부(100)에서 생성되는 전기신호는 직물형 터치패드만의 고유한 전기신호에 해당하는 특정 주파수로 설정된다. 신호 생성부(100)는 인체에 평소에 흐르는 전기신호의 주파수와는 다른 대략 1㎒ 정도의 주파수를 갖는 전기신호를 발생한다. 물론, 신호 생성부(100)는 특정 주파수를 갖는 전기신호를 대신하여 특정 크기, 특정 진폭, 특정 주기 등과 같이 일정한 패턴을 갖는 전기신호를 발생할 수도 있다.
신호 생성부(100)는 신호 검출부(300)와 연동하여 동작한다. 물론, 전기신호를 생성하는 과정은 신호 생성부(100)에서 독자적으로 진행되지만, 생성되는 전기 신호의 주파수 및 크기 정보는 신호 생성부(100) 및 신호 검출부(300)에 동일하게 제공된다. 신호 생성부(100)는 기본적으로는 생산단계에서 설정된 특정 주파수를 이용하되, 선택적으로 주파수를 변경할 수 있다. 신호 생성부(100)에서 발생하는 전기신호의 주파수 및 크기는 접촉을 감지하는데 기준이 되기 때문에 신호 검출부(300)와 연동하여 동작해야 한다.
신호 생성부(100)는 신호 생성기(120)와 전극(140)을 포함한다. 신호 생성기(120)는 특정 주파수의 전기신호를 발생한다. 신호 생성기(120)는 전극(140)과 전기적으로 연결되어 발생한 전기신호를 전극(140)으로 제공한다. 전극(140)은 전기신호를 사용자의 신체로 전달한다. 이때, 신호 생성기(120)에서 발생한 전기신호는 사용자의 신체의 일부와 접촉하는 전극(140)을 통해 사용자의 신체로 전달된다. 신호 생성부(100)에서 발생하는 전기신호는 착용자의 신체를 통해 감지부(200)로 전달되므로, 사용자의 신체에 전기신호를 전달하기 위한 전극(140)이 필요하다. 여기서, 신호 생성부(100)는 직물형의 전극(140)을 포함한다. 이는 전극(140) 역시 의류에 내장 가능해야 하므로 직물형으로 구현되어야하고, 신호 생성부(100)와의 연결 역시 직물기반의 연결기법을 활용하여 구현된다.
감지부(200)는 복수의 도전판(220)으로 구성된다. 즉, 감지부(200)를 구성하는 복수의 도전판(220)은 서로 접촉되지 않도록 거리를 두고 배열되고, 사용자의 신체 일부와 접촉됨에 따라 신호 생성부(100)에서 생성된 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)의 전기신호가 인가된다.
감지부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 도선(210) 및 복수의 도전판(220)으로 구성된 도전판 어레이(230)가 장착된 내피(240)와, 도전판(220)을 절연시키기 위한 직물 외피(250)로 구성된다.
더욱 상세하게 설명하면, 내피(240)는 복수의 행 및 열로 구성된 복수의 영역으로 구분된다. 내피(240)는 구분된 영역에 서로 절연된 도전판(220)이 장착된다. 이때, 내피(240)는 사용자의 신체와 접촉하는 일면이 절연재질로 형성된다.
내피(240)에 장착되는 도전판(220)은 일반 직물 소재에 전도성 잉크를 씌우는 방법, 표면이 절연되지 않은 전도성사를 자수하는 방법 등과 같이 다양한 직물기반의 전자소자구현 방법으로 형성된다.
도전판(220)은 크기(즉, 면적)가 작을수록 보다 세밀한 해상도를 얻을 수 있다. 하지만, 도전판(220)은 일반적으로 사람의 손가락으로 눌렀을 때 접촉하는 면보다 작은 정도의 면적으로 형성될 필요는 없다. 그 원인은 직물기반의 소자 제작 방법으로는 밀리미터(mm) 단위 이하의 작은 소자 제작이 어렵다는 점도 있지만, 웨어러블 환경하에서는 세밀한 조작을 요구하는 응용애플리케이션이 적기 때문이다.
각각의 도전판(220)은 직물기반의 도선(210)을 통해 후술할 신호 검출부(300)(즉, 신호 검출부(300)에 포함되는 멀티플렉서(380))로 연결된다. 이때, 각각의 도전판(220)은 하나의 도선(210)과 연결된다. 한 장의 직물 내에서 도선(210)의 라우팅이 어렵다면, 내피(240)를 한 장 이상 적층하여 사용할 수도 있다.
외피(250)는 도전판(220)들을 절연시키고, 신체접촉으로 인한 마찰로부터 보호하며, 터치패드의 외관을 형성한다.
신호 검출부(300)는 복수의 도전판(220) 중에서 전기신호가 인가된 도전판(220)의 위치정보 및 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출한다. 즉, 신호 검출부(300)는 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)을 갖는 전기신호가 인가되는 도전판(220)의 위치정보를 접촉위치로 검출한다. 이때, 신호 검출부(300)는 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)을 갖는 전기신호가 인접하지 않은 하나 이상의 도전판(220)에 인가되면, 하나 이상의 도전판(220)의 위치정보를 접촉위치로 검출한다. 신호 검출부(300)는 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)을 갖는 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판(220)에 인가되면, 둘 이상의 도전판(220)의 위치정보 및 각 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출한다. 이처럼, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 설정된 주파수를 갖는 전기신호에 대해서만 사용자의 접촉위치를 산출함으로써, 기존의 직물형 터치패드들이 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 가능하며 심지어 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
신호 검출부(300)는 도전판(220)에서 검출되는 전기신호는 단일 주파수의 비교적 단순한 신호이므로 특성이 알려진 전기신호를 검출하도록 구성한 리시버 회로(340)를 포함한다. 이때, 리시버 회로(340)는 각 도전판(220)당 하나씩 N×M개의 리시버(320)로 구성된다.
신호 검출부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 리시버 회로(340)를 대신하여 멀티플렉서(380)를 포함할 수도 있다. 즉, 도전판 어레이(230) 중에서 하나의 행 또는 열을 한 세트로 하여 N개 또는 M개의 세트로 도전판(220)을 구성하고, 멀티플렉서(380)는 순차적으로 한 세트씩 각 도전판(220)의 전기신호 인가 여부를 검출한다. 신호 검출부(300)의 리시버 회로(340)를 멀티플렉서(380)로 구성하면 사용되는 리시버(320)의 개수를 최소화할 수 있다. 일반적으로, 사용자의 입력은 느리게 변화하므로, 신호 검출부(300)는 대략 100㎐(즉, 10㎳에 한번) 정도의 주기로 각 도전판(220)을 확인하면 된다. 하지만, 도전판(220)으로 전달되는 신호는 수백 ㎒의 주파수를 가지므로 확인 작업은 대략 1㎳ 정도 이내에 끝나기 때문이다. 신호 검출부(300)의 멀티플렉서(380)와 리시버 회로(340)는 전체적인 터치패드의 크기와 도전판 어레이(230)의 행 및 열의 개수를 고려하여 적절한 설계가 필요하다. 여기서, 적절하다는 것은 신호 검출부(300)가 대략 100㎐ 정도로 모든 도전판(220)의 신호 검출을 반복 수행할 수 있는 정도의 수준을 의미한다. 예를 들어, 감지부(200)가 3×4의 도전판 어레이(230)로 구성되어 있다. 이때, 신호 검출부(300)가 리시버 회로(340)를 포함하는 경우 각 도전판(220)의 전기신호 인가 여부를 검출하기 위해서는 총 12개의 리시버(320)를 구비해야한다. 반면, 신호 검출부(300)가 입력단이 4개인 멀티플렉서(380)를 포함하는 경우 한번에 도전판(220) 4개의 전기신호 인가 여부를 검출하기 때문에 총 4개의 리시버(320)를 구비하면 된다. 물론, 신호 검출부(300)는 입력단이 3개인 멀티플렉서(380)를 사용하여 3개의 리시버(320)를 구비할 수도 있다.
신호 검출부(300)는 리시버 회로(340) 또는 멀티플렉서(380)에서 검출한 전 기신호를 근거로 각 전기신호의 적합성 여부 판단하고, 접촉위치를 산출하는 신호 검출기(360)를 포함한다. 신호 검출기(360)는 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)과 전기신호의 패턴(예컨대, 주파수)을 비교하여 적합성 여부를 판단한다. 이때, 신호 검출기(360)는 특정 패턴(예컨대, 특정 주파수)에 상응하는 패턴(예컨대, 주파수)을 갖는 전기신호가 인가되면 적합성이 존재는 것으로 판단한다. 물론, 신호 검출기(360)는 소정의 오차범위를 설정하고, 오차범위 내의 패턴(예컨대, 주파수)을 갖는 전기신호는 적합성이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다. 이때, 신호 검출기(360)는 전기신호의 크기와는 관계없이 해당 전기신호의 패턴(예컨대, 주파수)만으로 적합성 여부를 판단한다.
신호 검출기(360)는 적합성이 존재하는 전기신호가 인가된 도전판(220)의 위치정보와, 해당 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 산출한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 직물형 터치패드는 프로세서 모듈(400)과 연결될 수도 있다. 이때, 프로세서 모듈(400)은 입력수단으로서의 터치패드로부터 제공되는 사용자의 접촉위치를 x, y의 좌표로 전달받고, 이를 활용하는 응용 소프트웨어를 포함한다. 이때, 프로세서 모듈(400)은 사용자의 의도에 따라 터치패드의 켜거나 끄는 등의 설정이 가능하지만, 전체적인 터치패드의 동작에 관여하지는 않는다.
상술한 바와 같이, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 설정된 주파수를 갖는 전기신호에 대해서만 사용자의 접촉위치를 산출함으로써, 기존의 직 물형 터치패드들이 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 가능하며 심지어 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
부수적으로, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 직물형 센서들이 가지는 물리적, 전기적 특성의 한계를 고려한 새로운 방법으로 의류형 웨어러블 컴퓨팅 기기에 적용이 가능하다.
본 발명에서 제안하는 직물형 터치패드의 감지부(200)는 사용자가 손을 이용하여 만지기 쉬운 위치에 장착되어야 한다. 신호 검출부(300)는 감지부(200)에 인접한 위치에 장착된다.
프로세서 모듈(400)이나 신호 생성부(100)의 경우 그 위치에 제약 사항은 없지만, 웨어러블 시스템의 착용감을 높이기 위해서는 무게를 분산시킬 수 있는 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 이때, 신호 생성부(100)의 전극(140)은 신체와 직접 맞닿으면서도 착용감이 높은 위치에 장착된다.
직물형 터치패드는 상위 시스템의 설계에 따라 단일 부품으로 구현할 수도 있지만, 여러 부품으로 구성되어 의류의 각 부위에 분산되어 장착될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 사용자는 직물형 터치패드를 포함하는 웨어러블 시스템이 장착된 의류를 착용한 상태에서, 웨어러블 시스템을 구동시킨다(S100). 그에 따라, 신호 생성부(100)는 특정 주파수를 갖는 전기신호를 발생한다. 즉, 신호 생성부(100)는 웨어러블 시스템에 전원이 인가되면 미리 설정된 특정 주파수를 갖는 전기신호를 발생한다. 이때, 신호 생성부(100)에서 발생한 전기신호는 사용자의 신체와 접촉된 전극(140)을 통해 사용자의 신체로 전달된다.
사용자가 손가락 등의 신체를 직물형 터치패드에 접촉하면(S200; YES), 감지부(200)를 구성하는 복수의 도전판(220) 중에서 사용자의 신체와 접촉한 도전판(220)에 신호 생성부(100)에서 발생한 전기신호가 인가된다(S300). 즉, 접촉된 사용자의 신체를 통해 신호 생성부(100)에서 발생한 전기신호가 도전판(220)에 인가된다. 이때, 도전판(220)은 사용자 신체와의 접촉 정도에 따라 다른 크기의 전기신호들이 커플링되어 인가된다. 즉, 사용자 신체와의 접촉 정도가 클수록 큰 전기신호가 커플링되어 인가된다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락을 감지부(200)의 어느 한 위치에 접촉시킨다. 그에 따라, 감지부(200)의 도전판(220)에는 신호 생성부(100)에서 발생한 전기신호가 인가된다. 이때, 도전판(220)의 크기가 손가락의 접촉 영역보다 작기 때문에 하나 이상의 도전판(220)에 서 신호가 검출된다. 즉, 감지부(200)에 포함된 복수의 도전판(220) 중에서 사용자의 손과 접촉한 위치에 장착된 도전판(220)(예컨대, 제1도전판(220a) 및 제2도전판(220b))에 전기신호가 인가된다. 여기서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1도전판(220a) 및 제2도전판(220b)는 사용자의 손가락과 접촉한 정도에 따라 전기신호의 크기가 다르게 인가된다. 도전판(220)은 사용자의 손가락과 접촉한 정도에 따라 전기신호의 크기가 다르게 인가되기 때문이다. 도 6에서는 전기신호의 크기를 6가지 레벨로 표현하였으나, 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기는 리시버(320)의 설계에 따라 다양한 영역의 값으로 표현이 가능하다.
이와 함께, 신호 검출부(300)는 감지부(200)에 포함된 도전판(220)에 인가된 전기신호를 검출하기 시작한다(S400). 이때, 신호 검출부(300)는 복수의 리시버(320)로 구성된 리시버 회로(340)를 통해 도전판 어레이(230)를 구성하는 모든 도전판(220)에 인가된 전기신호를 한번에 검출한다. 물론, 신호 검출부(300)는 멀티플렉서(380)를 통해 각 도전판(220)에 인가된 전기신호를 한 세트씩 순차적으로 검출한다. 여기서, 신호 검출부(300)는 도전판 어레이(230)에 포함된 하나의 행 또는 열을 한 세트로 하여 각 도전판(220)에 인가된 전기신호를 검출한다. 이때, 신호 검출부(300)는 내부적으로 마이크로컨트롤러와 메모리가 있어서, 각 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기정보(또는, 세기정보) 및 전기신호가 인가된 도전판(220)의 위치정보를 저장하고 있으며, 멀티플렉서(380)를 이용하여 순차적으로 각 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기정보(또는, 세기정보) 및 전기신호가 인 가된 도전판(220)의 위치정보를 업데이트한다.
신호 검출부(300)는 각 도전판(220)에 인가된 전기신호의 적합성 여부를 판단한다(S500). 신호 검출부(300)는 미리 설정된 주파수에 상응하는 주파수를 갖는 전기신호가 인가되면 적합성이 존재는 것으로 판단한다. 물론, 신호 검출부(300)는 소정의 오차범위를 설정하고, 오차범위 내의 주파수를 갖는 전기신호는 적합성이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다. 이때, 신호 검출부(300)는 전기신호의 크기와는 관계없이 해당 전기신호의 주파수만으로 적합성 여부를 판단한다.
신호 검출부(300)는 적합성이 존재하는 전기신호가 인가된 도전판(220)의 위치정보와, 해당 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 산출한다(S600). 신호 검출부(300)는 설정된 주기로 메모리에 저장된 전기신호의 크기정보 및 위치정보를 이용하여 접촉위치를 산출한다. 이때, 신호 검출부(300)는 적합성을 갖는 전기신호가 인접하지 않은 하나 이상의 도전판(220)에 인가되면, 하나 이상의 도전판(220)의 위치정보를 접촉위치로 검출한다. 신호 검출부(300)는 적합성을 갖는 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판(220)에 인가되면, 둘 이상의 도전판(220)의 위치정보 및 각 도전판(220)에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출한다. 이처럼, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 설정된 주파수를 갖는 전기신호에 대해서만 사용자의 접촉위치를 산출함으로써, 기존의 직물형 터치패드들이 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 가능하며 심지어 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
신호 검출부(300)가 S600 단계에서 접촉위치를 산출하는 내용을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 신호 검출부(300)는 매 주기마다 '0'보다 큰 전기신호가 인가된 도전판(220) 중 인접한 도전판(220)들을 그룹으로 묶는다. 신호 검출부(300)는 P개의 그룹을 얻으면 각 그룹은 하나의 접촉점으로 인식하고, 그룹마다 접촉의 중심점을 산출한다. 신호 검출부(300)는 그룹 p 내에 속한 도전판(220) i의 중심점이 (xc,i, yC,i)이고 신호의 크기가 si라면, 그룹 p의 중심점 (xc,p, yC,p)는 질량 중심 계산식과의 유사성으로부터 하기의 수학식 1을 이용하여 산출한다. 신호 검출부(300)는 p의 중심점 (xc,p, yC,p)을 접촉위치로 산출한다.
Figure 112009023683915-PAT00001
여기서, 도 5에는 도시하지 않았으나, 프로세서 모듈(400)이 직물형 터치패드의 신호 검출부(300)로부터 사용자의 접촉위치를 제공받고, 이를 이용하여 소정 의 프로세스를 수행하는 단계가 추가로 포함될 수도 있다. 예를 들면, 프로세서 모듈(400)은 사용자의 의도에 따라 터치패드의 켜거나 끄는 등의 설정이 가능하다. 하지만, 본 실시예에서 프로세서 모듈(400)은 전체적인 직물형 터치패드의 동작에 관여하지는 않기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 설정된 주파수를 갖는 전기신호에 대해서만 사용자의 접촉위치를 산출함으로써, 기존의 직물형 터치패드들이 착용자 이외의 다른 사람이나 사물에 의해서도 의도하지 않은 동작이 가능하며 심지어 접촉이 없어도 직물의 구부러짐 등 의복 내에 발생할 수 있는 물리적인 힘에 의해서도 오동작이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
부수적으로, 직물형 터치패드 및 이를 이용한 접촉 감지방법은 직물형 센서들이 가지는 물리적, 전기적 특성의 한계를 고려한 새로운 방법으로 의류형 웨어러블 컴퓨팅 기기에 적용이 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 터치패드의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 도 1의 도전판을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1의 신호 검출부를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 터치패드의 다른 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 신호 생성부 120: 신호 생성기
140: 전극 200: 감지부
210: 도선 220: 도전판
230: 도전판 어레이 240: 내피
250: 외피 300: 신호 검출부
320: 리시버 340: 리시버 회로
360: 신호 검출기 380: 멀티플렉서
400: 프로세서 모듈

Claims (10)

  1. 특정 패턴의 전기신호를 생성하는 신호 생성부;
    서로 접촉되지 않도록 거리를 두고 배열되고, 사용자의 신체 일부와 접촉됨에 따라 상시 신호 생성부에서 생성된 전기신호가 인가되는 복수의 도전판; 및
    상기 복수의 도전판에서 전기신호가 인가된 도전판의 위치정보 및 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 접촉위치를 검출하는 신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 생성부는 특정 주파수를 갖는 전기신호를 생성하고,
    상기 신호 검출부는 상기 복수의 도전판에 상기 특정 주파수를 갖는 전기신호가 인가되면 접촉위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 생성부는 사용자의 신체에 접촉되어 상기 전기신호를 사용자의 신체로 전달하는 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 검출부는
    상기 특정 패턴의 전기신호가 인접하지 않은 복수의 도전판에 인가되면, 상기 전기신호가 인가된 복수의 도전판 각각의 위치정보를 접촉위치로 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 검출부는
    상기 특정 패턴의 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판에 인가되면, 각 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 하나의 접촉위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드.
  6. (a) 신호 생성부에 의해 특정 패턴의 전기신호를 생성하는 단계;
    (b) 신호 검출부에 의해 복수의 도전판 중에서 상기 (a) 단계에서 생성된 전기신호가 인가된 도전판을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 신호 검출부에 의해 상기 (b) 단계에서 검출된 도전판의 위치정보 및 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 사용자의 신체 일부가 접촉된 접촉위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는,
    상기 신호 생성부에 의해 특정 주파수를 갖는 전기신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는,
    상기 (a) 단계에서 생성된 특정 주파수를 갖는 전기신호가 인가되면 접촉위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는,
    상기 신호 검출부에 의해 상기 특정 패턴의 전기신호가 인접하지 않은 복수의 도전판에 인가되면, 상기 전기신호가 인가된 복수의 도전판 각각의 위치정보를 접촉위치로 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는,
    상기 신호 검출부에 의해 상기 특정 패턴의 전기신호가 인접한 둘 이상의 도전판에 인가되면, 각 도전판에 인가된 전기신호의 크기를 근거로 하나의 접촉위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 직물형 터치패드를 이용한 접촉 감지방법.
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