KR20120064921A - 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템 - Google Patents
휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템은 피측정자의 신체 일부에 부착되어 근전도 신호를 측정하는 근전도 센서부, 상기 피측정자의 신체 일부에 부착되어 상기 피측정자의 모션 신호를 측정하는 모션 센서부, 그리고 상기 측정된 근전도 신호와 상기 측정된 모션 신호를 무선 통신을 통하여 데이터 수신 장치로 전송하는 무선 통신부를 포함하며, 상기 모션 센서부는, 자이로 센서, 가속도 센서 및 지자계 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면 근전도 및 모션 측정 장치를 피측정자에게 부착하고, 센싱된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 무선으로 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 간편하게 피측정자의 움직임을 측정할 수 있으며, 휴대 또한 간편하다. 또한 데이터 수신 장치는 피측정자의 동작 판단에 필요한 신호만 선택적으로 수신할 수 있으며, 하나의 데이터 수신 장치만으로 근전도 측정 신호뿐만 아니라 다양한 종류의 모션 측정 신호를 선택적으로 또는 동시에 수신받을 수 있으므로, 데이터 수신 장치의 용량 및 크기를 소형화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 근전도 및 모션 측정 장치를 피측정자에게 부착하고, 센싱된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 무선으로 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 간편하게 피측정자의 움직임을 측정할 수 있으며, 휴대 또한 간편하다. 또한 데이터 수신 장치는 피측정자의 동작 판단에 필요한 신호만 선택적으로 수신할 수 있으며, 하나의 데이터 수신 장치만으로 근전도 측정 신호뿐만 아니라 다양한 종류의 모션 측정 신호를 선택적으로 또는 동시에 수신받을 수 있으므로, 데이터 수신 장치의 용량 및 크기를 소형화시킬 수 있다.
Description
본 발명은 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피측정자로부터 측정된 근전도 신호와 모션 신호를 외부의 데이터 수신 장치로 전송하는 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템에 관한 것이다.
근전도는 신체의 움직임에 따라 근육 표면으로부터 근섬유를 따라 일어나는 전기적 신호를 의미하며 최근에는 이를 이용한 지능형 로봇의 제어나 HCI (Human-Computer Interface) 기술이 개발되고 있다.
미세하고 정밀한 손가락 동작과 관련된 근전도 신호는 다른 동작(팔의 큰 움직임 등)과 관련된 큰 진폭, 고주파수의 특성을 갖는 근전도 신호에 의해 은닉되거나 변형되기 쉽다. 따라서 팔의 자세에 따라 평소에는 높은 정확성으로 측정되던 손가락 동작에 따른 특징적인 근전도 신호 패턴이 불필요한 근전도 신호 성분(노이즈)때문에 정확하게 신호관측이 되지 않을 수 있다. .
이에 따라, 자세별로 근전도 신호 패턴이 다르므로 각각의 자세에 대응하여 근전도 신호를 측정하는 것이 필요하며, 또한 신체의 움직임을 정확하게 판단하기 위하여 근전도 센서뿐만 아니라 모션 센서를 동시에 부착하기도 한다.
그러나, 종래 기술에 따르면 각각의 센서에 대응하는 수신 장치들이 모두 별개로 존재하며, 각 센서들의 센싱 값을 조합하여 분석하기 위해서는 각각의 수신 장치들을 하나의 컴퓨터에 연결하여야 하는 불편함이 있었다.
특히, 모든 연결 관계가 유선으로 이루어지므로, 센싱 값을 분석하기 위해서는 분석 시스템의 설계가 매우 복잡하며, 차지하는 공간상의 면적도 매우 넓었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 설계를 간소화하는 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템은 피측정자의 신체 일부에 부착되어 근전도 신호를 측정하는 근전도 센서부, 상기 피측정자의 신체 일부에 부착되어 상기 피측정자의 모션 신호를 측정하는 모션 센서부, 그리고 상기 측정된 근전도 신호와 상기 측정된 모션 신호를 무선 통신을 통하여 데이터 수신 장치로 전송하는 무선 통신부를 포함하며, 상기 모션 센서부는, 자이로 센서, 가속도 센서 및 지자계 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 무선 통신부는, 블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비 통신, RFID 통신 중 적어도 하나의 통신 방식으로 상기 데이터 수신 장치와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 근전도 및 모션 측정 장치를 피측정자에게 부착하고, 센싱된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 무선으로 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 간편하게 피측정자의 움직임을 측정할 수 있으며, 휴대 또한 간편하다. 또한 데이터 수신 장치는 피측정자의 동작 판단에 필요한 신호만 선택적으로 수신할 수 있으며, 하나의 데이터 수신 장치만으로 근전도 측정 신호뿐만 아니라 다양한 종류의 모션 측정 신호를 선택적으로 또는 동시에 무선으로 수신받을 수 있으므로, 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템이 차지하는 면적 및 복잡도를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치의 구성을 더욱 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 피측정자가 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치를 부착한 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치의 구성을 더욱 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 피측정자가 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치를 부착한 상태를 나타내는 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 같이 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템은 근전도 및 모션 측정 장치(100)와 데이터 수신 장치(200)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치(100)는 근전도 센서부(110), 모션 센서부(120) 및 무선 통신부(130)를 포함한다.
근전도 센서부(110)는 측정 대상 부위의 근전도를 측정하기 위한 센서로서, 신체의 움직임에 따라 근육 표면으로부터 근섬유를 따라 일어나는 전기적 신호인 근전도 신호(EMG signal, Electromyographic Signal)를 측정한다. 근전도 신호의 크기는 대부분 10mV 이하이며 주파수 범위는 500Hz 미만이다.
근전도 센서부(110)는 서로 다른 채널을 가지는 복수의 근전도 센서로 이루어지며, 인접한 측정 부위에 대응되는 복수의 근전도 센서의 측정 결과를 통하여 생체 신호를 측정할 수 있다.
모션 센서부(120)는 피측정자의 움직임을 감지하기 위한 센서로서, 자이로 센서, 가속도 센서 및 지자계 센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
자이로 센서(gyroscope)는 부착 부위의 롤링(Rolling)값, 피칭(Pitching)값, 요윙(Yawing)값을 측정하는데, 상기 롤링값은 X축의 각도 변화량이고, 상기 피칭값은 Y축의 각도 변화량이며, 상기 요윙값은 Z축의 각도 변화량이다. 상기 자이로센서(300)는 인가되는 가속도에 의해 관성체에 작용하는 관성력을 검출하는 것이 기본원리이며 부착 부위의 역학적인 운동을 관찰한다.
가속도 센서(accelerometer)는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서로서, 출력신호를 처리하여 측정 대상의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정한다. 가속도센서는 검출 방식에 따라 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식 등으로 분류할 수 있다. 또한 지자계 센서(magnetometer)는 지구 자기장의 세기를 측정하여 측정 대상의 위치를 감지하는 센서이다.
이와 같은 자이로 센서, 가속도 센서, 지자계 센서는 2축 또는 3축으로 이루어 질 수 있다.
무선 통신부(130)는 근전도 센서부(110)와 모션 센서부(120)로부터 측정된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 데이터 수신 장치(200)로 전달한다. 여기서 모션 측정 신호는 측정된 자이로 센싱 정보, 가속도 센싱 정보, 지자계 센싱 정보 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또한 무선 통신부(130)는 근거리 무선 통신 방식으로 신호를 전달하는데, 블루투스(Bluetooth) 통신 방식, 지그비 통신 방식, RFID 통신 방식 등이 이용될 수 있다.
데이터 수신 장치(200)는 무선 통신을 통하여 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 근전도 및 모션 측정 장치(100)로부터 수신하는 장치로서, 컴퓨터, 각종 통신 단말기, 휴대용 무선 단말기 등을 포함한다.
데이터 수신 장치(200)는 수신된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 이용하여 기본 동작 모델과 비교하여 가장 근접한 동작을 피측정자의 동작으로 판단한다. 그리고 데이터 수신 장치(200)는 피측정자의 동작 판단에 필요한 신호만 선택적으로 수신할 수 있으며, 하나의 데이터 수신 장치(200)만으로 근전도 측정 신호뿐만 아니라 다양한 종류의 모션 측정 신호를 선택적으로 또는 동시에 수신받을 수 있으므로, 데이터 수신 장치의 용량 및 크기를 소형화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치의 구성을 더욱 상세하게 나타낸 도면이다. 도 2와 같이 근전도 및 모션 측정 장치(100)는 근전도 신호를 측정하기 위한 근전도 센서부(EMG Module), 모션 신호를 측정하기 위한 자이로 센서(Gyro Module), 가속도 센서(Acceleration Module) 및 지자계 센서(Magnetic Module)을 포함한다. 또한 근전도 및 모션 측정 장치(100)는 무선 통신을 위하여 블루투스 모듈(Blutooth Module)과 전원 공급을 위한 배터리(Battery)를 포함한다.
특히, 도 2에서는 근전도 센서부(EMG Module)는 4개의 서로 다른 채널을 가지는 근전도 센서로 이루어져 있는 것으로 도시하였으며, 각각의 근전도 센서는 근전도 커넥터(4ch EMG connector)가 연결되어 있다. 또한 근전도 센서부에는 기준 전압을 설정하기 위한 접지 커넥터(groud connector)가 연결되어 있다.
도 3은 피측정자가 본 발명의 실시예에 따른 근전도 및 모션 측정 장치를 부착한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3과 같이 근전도 및 모션 측정 장치(100)는 피측정자의 팔, 손목, 종아리와 같이 부착이 용이하고, 움직임을 측정하려고 하는 부위에 부착된다. 특히 근전도 센서부(110)에 포함된 4개의 근전도 커넥터(4ch EMG connector)와 접지 커넥터(groud connector) 각각은 케이블을 통하여 부착형 전극과 연결되어 있다.
따라서, 피측정자는 근전도 및 모션 측정 장치(100)를 팔, 손목, 종아리 등에 착용한 상태에서, 부착형 전극을 근육 근처의 피부 표면에 부착하여 해당 부위의 근전도 신호를 센싱할 수 있도록 한다. 즉, 서로 다른 채널을 가지는 근전도 센서를 서로 다른 측정 대상 부위에 부착시키므로, 각 채널을 통하여 수신되는 근전도 신호를 통하여 피측정자의 생체 신호를 판단할 수 있다. 한편 도 3에서는 4개의 근전도 센서 중에서 2개만 이용한 것으로 도시하였다.
근전도 및 모션 측정 장치(100)는 근육 근처의 피부 표면에 부착형 전극을 붙여 측정할 수 있으며, 바늘을 근육에 직접 꽂아 측정할 수도 있다. 이와 같이 근전도 및 모션 측정 장치(100)의 부착 위치 및 형태는 움직임 측정 대상 부위에 따라서 적절하게 설계 변경이 가능하다.
이와 같이 본 발명에 따르면 근전도 및 모션 측정 장치를 피측정자에게 부착하고, 센싱된 근전도 측정 신호와 모션 측정 신호를 무선으로 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 간편하게 피측정자의 움직임을 측정할 수 있으며, 휴대 또한 간편하다. 또한 데이터 수신 장치는 피측정자의 동작 판단에 필요한 신호만 선택적으로 수신할 수 있으며, 하나의 데이터 수신 장치만으로 근전도 측정 신호뿐만 아니라 다양한 종류의 모션 측정 신호를 선택적으로 또는 동시에 무선으로 수신받을 수 있으므로, 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템이 차지하는 면적 및 복잡도를 크게 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 근전도 및 모션 측정 장치,
110: 근전도 센서부, 120: 모션 센서부,
130: 무선 통신부, 200: 데이터 수신 장치
110: 근전도 센서부, 120: 모션 센서부,
130: 무선 통신부, 200: 데이터 수신 장치
Claims (2)
- 피측정자의 신체 일부에 부착되어 근전도 신호를 측정하는 근전도 센서부,
상기 피측정자의 신체 일부에 부착되어 상기 피측정자의 모션 신호를 측정하는 모션 센서부, 그리고
상기 측정된 근전도 신호와 상기 측정된 모션 신호를 무선 통신을 통하여 데이터 수신 장치로 전송하는 무선 통신부를 포함하며,
상기 모션 센서부는,
자이로 센서, 가속도 센서 및 지자계 센서 중 적어도 하나를 포함하는 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무선 통신부는,
블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비 통신, RFID 통신 중 적어도 하나의 통신 방식으로 상기 데이터 수신 장치와 근거리 무선 통신을 수행하는 휴대용 무선전송형 근전도 센서 및 모션 센서 시스템.
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2010
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