KR20120125940A

KR20120125940A - 경사로／장애물 구간에서 편리하고 안전한 진행을 유도하는 보행 보조기

Info

Publication number: KR20120125940A
Application number: KR1020110118695A
Authority: KR
Inventors: 이응혁; 이동광; 고민수; 공정식; 장문석; 천정봉; 이원영; 홍석용
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-11-19
Also published as: KR101242460B1

Abstract

본 발명은 오르막 경사로에서는 사용자가 일정 힘으로 지지하면서 편리하게 올라갈 수 있도록 하고 내리막 경사로에서는 사용자 보행속도에 맞추어 사용자가 원하는 속도로 안전하게 내려 갈 수 있도록 유도하며, 또한, 실내 및 실외에서 신뢰성이 있는 장애물의 거리 데이터를 추출하기 위해 초음파 센서를 복수로 장착하여 전방의 장애물을 감지하고, 장애물이 나타나면 사용자에게 진동, LED 점등, 또는 음향을 이용하여 올바른 방향으로 진행을 유도할 수 있는 보행 보조기에 관한 것이다.

Description

경사로／장애물 구간에서 편리하고 안전한 진행을 유도하는 보행 보조기{Walking Support Machine for Conveniently and Safely Guiding in Ramp/Obstacles Section}

본 발명은 보행 보조기에 관한 것으로서, 특히, 오르막 경사로에서는 사용자가 일정 힘으로 지지하면서 편리하게 올라갈 수 있도록 하고 내리막 경사로에서는 사용자 보행속도에 맞추어 사용자가 원하는 속도로 안전하게 내려 갈 수 있도록 유도하며, 또한, 실내 및 실외에서 신뢰성이 있는 장애물의 거리 데이터를 추출하기 위해 초음파 센서를 복수로 장착하여 전방의 장애물을 감지하고, 장애물이 나타나면 사용자에게 진동, LED 점등, 또는 음향을 이용하여 올바른 방향으로 진행을 유도할 수 있는 보행 보조기에 관한 것이다.

오늘날 의약의 발달과 삶의 질 향상으로 인해 노인 인구가 급격하게 증가하고 있고 이에 따른 실버산업 및 노인들을 위한 갖가지 기구들이 개발되고 있다. 그 중 보행 보조기는 하지 근력이 약한 노인들을 위해 가장 필요한 기구 중에 하나이다.

대표적인 사례로는 일본 히타치에서 개발된 Power Assisted Walking Support System, 미국 Camegie Mellon 대학에서 개발한 Robotic Walker등이 있다. 이러한 노인 및 장애인을 위한 보행보조기에 대한 연구는 크게 노인들이 보행 보조기의 차량 제어를 원활하게 수행할 수 있도록 고안된 센서를 개발하는 기술과 차량을 안정적으로 제어할 수 있는 차량 이동 기술, 그리고 노인들이나 장애인들이 가지고 있는 순발력의 어려움 등을 해결하기 위한 장애물 회피 기술, 등이 대표적이라 할 수 있겠다.

그러나, 현재 장애물 회피 연구에 쓰이는 레이저 스캐너 센서는 외부 빛에 의한 강인한 특성을 가지고 있어 실외에서도 거리데이터가 매우 신뢰성이 있으나 가격이 고가인 단점이 있고, 오르막 경사로와 내리막 경사로에서 편리하고 안전하게 사용될 수 있도록 개선이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 오르막 경사로에서는 사용자가 일정 힘으로 지지하면서 편리하게 올라갈 수 있도록 하고, 내리막 경사로에서는 사용자 보행속도에 맞추어 사용자가 원하는 속도로 안전하게 내려 갈 수 있도록 유도할 수 있는 보행 보조기를 제공하는 데 있다.

또한, 실내 및 실외에서 신뢰성이 있는 장애물의 거리 데이터를 추출하기 위해 초음파 센서를 복수로 장착하여 전방의 장애물을 감지하고, 장애물이 나타나면 사용자에게 진동, LED 점등, 또는 음향을 이용하여 올바른 방향으로 진행을 유도할 수 있는 보행 보조기를 제공하는 데 있다.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 경사로 속도 제어부는, 사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 사용자 의지 파악부; 상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 속도 계산부; 상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 속도 제어기; 상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 PWM계산부; 상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 구동부; 복수의 가속도 센서들에서 발생하는 센서 신호들에 기초하여 상기 차량이 진행하는 도로의 경사각을 산출하는 각도 산출부; 상기 경사각에 따라 경사로인지 여부를 인식하는 경사로 인식부; 및 상기 인식 결과에 따라 경사로에 대하여 상기 PWM계산부가 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 경사로 속도 제어부를 포함한다.

상기 경사로 인식부는 상기 경사각이 임계치 이상이면 상기 경사로로 인식하되, 상기 경사로가 오르막 또는 내리막 여부에 따른 인식 신호를 발생하고, 상기 인식 신호에 따라 상기 경사로 속도 제어부는 상기 오르막에서는 속도를 증가시키고 상기 내리막에서는 속도를 감소시키기 위한 보정 신호를 생성하며, 상기 PWM계산부는 상기 보정 신호에 따라 보정된 전류제어신호를 발생한다.

상기 경사로 속도 제어부는 상기 오르막 또는 상기 내리막에 대하여 상기 모터의 회전 속도가 미리 설정된 평지의 기준 속도를 추종하도록 상기 보정 신호를 생성한다.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 보행 보조기는, 사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 사용자 의지 파악부; 상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 속도 계산부; 상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 속도 제어기; 상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 PWM계산부; 상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 구동부; 적어도 하나 이상의 초음파 센서에서 발생하는 센서 신호에 기초하여 상기 차량의 전방에 장애물까지의 거리를 측정하여, 상기 장애물까지의 거리에 따라 상기 PWM계산부가 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 거리 측정부; 및 상기 차량의 좌측 손잡이 또는 상기 차량의 우측 손잡이에 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 이용하여 상기 장애물의 존재를 미리 표시하기 위한 사용자 인지부를 포함한다.

상기 거리 측정부는 상기 장애물까지의 거리가 제1거리 보다 작은지 또는 상기 제1거리보다 작은 제2거리보다도 더 작은지 여부에 따른 보정 신호를 생성하며, 상기 PWM계산부는 상기 보정 신호에 따라 보정된 전류제어신호를 발생하고, 상기 구동부는 상기 보정 신호에 따라 현재 차량의 진행 방향을 일정 각도 바꾸어 상기 장애물을 회피하여 진행하도록 제어할 수 있다.

상기 거리 측정부는, 상기 장애물까지의 거리가 상기 제1거리 보다 작은 경우에, 상기 모터의 회전 속도가 로그 함수적으로 감소하도록 상기 보정 신호를 생성하고, 상기 장애물까지의 거리가 상기 제2거리보다도 더 작은 경우에, 상기 모터의 회전 속도가 일정 최저 속도를 유지하도록 상기 보정 신호를 생성한다.

상기 초음파 센서는 상기 차량의 앞쪽에 지면으로부터 일정 걸리 떨어진 위치에 설치되며 좌우로 이격되어 설치된 좌측 초음파 센서 및 우측 초음파 센서를 포함하고, 상기 거리 측정부가 상기 좌측 초음파 센서 또는 상기 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 좌우의 장애물을 구분하여 인식한 인식 신호를 발생하며, 상기 인식 신호에 따라 상기 사용자 인지부는 상기 좌측 손잡이 또는 상기 우측 손잡이에 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 통해 전방의 좌측 또는 우측에 장애물의 존재를 표시한다.

상기 차량의 전방 좌측과 우측에 모두 장애물이 있는 경우에, 상기 거리 측정부가 상기 좌측 초음파 센서 또는 상기 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 측정한 각각의 거리에 기초하여 좌측 장애물과 우측 장애물 중 더 가까운 거리의 장애물에 대한 상기 인식 신호를 발생한다.

또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 보행 보조기의 동작 방법은, 사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 단계; 상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 단계; 상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 단계; 상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 단계; 상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 단계; 복수의 가속도 센서들에서 발생하는 센서 신호들에 기초하여 상기 차량이 진행하는 도로의 경사각을 산출하는 단계; 상기 경사각에 따라 경사로인지 여부를 인식하는 단계; 및 상기 인식 결과에 따라 경사로에 대하여 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 보행 보조기의 동작 방법은, 사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 단계; 상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 단계; 상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 단계; 상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 단계; 상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 단계; 적어도 하나 이상의 초음파 센서에서 발생하는 센서 신호에 기초하여 상기 차량의 전방에 장애물까지의 거리를 측정하여, 상기 장애물까지의 거리에 따라 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 단계; 및 상기 차량의 좌측 손잡이와 상기 차량의 우측 손잡이에 각각 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 이용하여 상기 장애물의 존재를 미리 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 보행 보조기에 따르면, 오르막 경사로에서는 사용자가 일정 힘으로 지지하면서 편리하게 올라갈 수 있도록 하고 내리막 경사로에서는 사용자 보행속도에 맞추어 사용자가 원하는 속도로 안전하게 내려 갈 수 있도록 유도할 수 있다.

또한, 초음파 센서를 이용해 실내 및 실외에서 신뢰성이 있는 장애물과의 거리 데이터를 추출함으로써 전방의 장애물을 용이하게 감지하고 장애물이 나타나면 사용자에게 진동, LED 점등, 또는 음향을 이용하여 올바른 방향으로 진행을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기의 3차원 모델이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 경사로 처리부의 구체적인 하드웨어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 가속도 센서를 이용한 경사로 인식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 경사로 실험 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 오르막 경사로에 대한 속도 변화 실험 결과의 예이다.
도 6b는 내리막 경사로에 대한 속도 변화 실험 결과의 예이다.
도 7a는 오르막 경사로에서 경사각 및 속도 보정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 내리막 경사로에서 경사각 및 속도 보정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 사용자 지지력 대비 속도 보정의 결과를 예시하는 표이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 보조기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 힘센서, 정전용량 센서, 사용자 인지 수단 등의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 전방 장애물에 의한 보행 보조기의 속도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 초음파 센서의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 장애물을 회피하여 진행하기 위한 장애물 회피부의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 보행 보조기의 실험 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 초음파 센서의 유무에 따른 장애물 회피 시의 보행 보조기의 속도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 16a는 초음파 센서를 사용하지 않고 평지에서 일반 주행할 때의 보행 보조기의 회전 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16b는 초음파 센서를 사용하여 평지에서 일반 주행할 때의 보행 보조기의 회전 위치를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기의 3차원 모델이다. 사용자가 보행보조기를 구동하여 차량을 진행시키려면 차량의 손잡이 주위에 설치한 조이스틱을 조작하여 전후좌우 진행하도록하거나 힘센서 부분을 눌러 원하는 속도로 진행하도록 할 수 있다. 힘센서는 손잡이 아래에 부착하는 것이 좋은데, 그 이유는 사용자가 보행보조기 차량에 몸을 의지하여도 손잡이의 힘센서에 힘이 전달되지 않도록 하기 위해서이다. 만약 사용자가 앞으로 나가지 않고 몸을 보행기 차량에 지지하고자 하면 힘 센서에 힘이 전달되지 않는다. 따라서 센서를 손잡이 아래에 부착하여 사용자의 지지력과 사용자의 의지력을 분리할 수 있다. 사용자가 차량을 전진시키고자 한다면 사용자가 손잡이 밑 부분의 힘센서를 가볍게 눌러 악력을 사용하게 되면 힘의 크기에 따라 모터의 전원을 공급하여 구동하게 된다. 또한 접혀 있는 의자를 펴게 되면 자동으로 인식하여 휠체어 모드로 사용이 가능하도록 할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(100)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(100)는, 차량 구동부(110), 경사로를 인식하여 차량 구동부(110)를 제어하는 경사로 제어부(120), 및 무선 데이터 송신부(130)를 포함한다. 차량 구동부(110)는 힘센서(111), 조이스틱(112), 사용자 의지 파악부(113), 차량 바퀴 속도 계산부(114), PI 제어기(115), 구동축 PWM 계산부(116), 및 보행 보조기 구동부(117)를 포함하고, 경사로 제어부(120)는 가속도 센서(121), 각도 산출부(122), 경사로 인식부(123), 및 경사로 속도 제어부(124)를 포함한다.

힘센서(111)는 차량의 좌우 손잡이 하부에 장착되어 사용자가 손으로 누르는 악력을 감지하여 전기적 신호인 센서 신호를 발생하며, 조이스틱(112)는 차량의 좌우 손잡이 주위, 예를 들어, 손잡이 상부에 장착되고, 사용자의 전후좌우 조작에 따라 차량의 진행 방향 결정을 위한 전기적 신호를 발생할 수 있다. 사용자 의지 파악부(113)는 사용자의 조이스틱(112) 조작에 따라 전후좌우의 진행방향을 결정하고, 사용자가 힘센서(111)를 누름에 따라 해당 악력을 감지하여 힘센서(111)가 발생하는 센서 신호의 크기에 따라 그에 맞게 차량의 진행속도를 결정할 수 있다.

이와 같이 사용자 의지 파악부(113)가 결정한 차량의 진행방향과 진행속도에 따라 구동부(217)가 모터를 구동하여 차량이 진행하게 되며, 이때 차량 바퀴 속도 계산부(114)는 차량의 바퀴의 회전속도를 계산한다. 보행 보조기 구동부(117)에 구비되는 모터에 의해 차량의 바퀴가 회전하며, 모터에는 엔코더가 장착되어 모터 (회전자)의 회전 위치에 대응되는 전기적 신호를 생성할 수 있으므로, 차량 바퀴 속도 계산부(114)는 엔코더의 신호를 이용하여 모터 또는 바퀴의 회전 속도를 계산할 수 있다.

PI 제어기(115)는 속도 제어기로서 차량 바퀴 속도 계산부(114)가 계산한 모터 또는 바퀴의 회전 속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생한다. PI 제어기(115)는 모터의 회전 시간에 따른 속도를 조절하기 위한 소정 속도 프로파일에 따라 속도제어신호를 발생시킬 수 있으며, 모터 또는 바퀴의 회전 속도에 따라 PI또는 PID(Proportional Integral Differential)(비례 적분 미분) 제어를 통해 모터 또는 바퀴가 부드럽게 회전하도록 차량의 진행속도의 가감을 제어할 수 있는 속도제어신호를 발생시킬 수 있다.

구동축 PWM 계산부(116)는 PI 제어기(115)가 발생한 속도제어신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation)을 수행하여 전류제어신호를 발생한다. 예를 들어, 구동축 PWM 계산부(116)는 PWM을 수행하여구동부(117)의 모터로 공급하는 전류의 양을 제어하기 위한 신호를 발생할 수 있다.

보행 보조기 구동부(117)는 구동축 PWM 계산부(116)가 발생한 전류제어신호에 따라 차량의 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 차량의 진행을 구동하되, 사용자 의지 파악부(113)가 결정한 진행방향으로 진행하도록 한다. 예를 들어, 보행 보조기 구동부(117)는 PWM 제어부(116)가 발생한 펄스폭 변조된 신호의 그 펄스폭의 평균 전압에 해당하는 전류가 모터로 공급되도록 할 수 있으며, 이에 따라 모터가 회전함으로써 모터의 회저자의 축에 맞물린 차량의 바퀴가 회전하여 차량이 전후좌우로 진행될 수 있다.

한편, 경사로 제어부(120)의 가속도 센서(121)는 속도 변화에 대한 전기적 신호를 발생하며, 전진 방향(Y축), 전진방향의 우측방향(X축), 및 높이(중력) 방향(Z축)과 관련한 3축에 대한 센서 신호를 이용하기 위하여 각 축에 대한 속도 변화를 감지하기 위한 복수의 가속도 센서가 구비될 수 있다. 도 3과 같이, 가속도 센서(121)의 센서 신호들은 각각 고주파성분의 노이즈를 제거하기 위하여 소정 차단 주파수 특성을 갖는 LPF(Low Pass Filter)의 한 종류인 RC-LPF에 의해 필터링된 후 경사로 제어부(120)의 하드웨어인 MCU(Micro Control Unit)로 입력될 수 있다.

이와 같이 LPF를 거쳐 입력되는 가속도 센서(121)의 센서 신호들에 기초하여 각도 산출부(122)는 차량이 진행하는 도로의 경사각을 산출하게 된다. 가속도 센서(121)의 센서 신호들은 ADC(Analog/Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 바뀌면서 노이즈 등이 부가될 수 있으므로, [수학식 1]과 같이 입력되는 센서 신호들 x을 10회 정도 평균한 디지털 센서 신호들 y를 이용하여, 각도 산출부(122)는 도로의 경사각을 산출할 수 있다. 예를 들어, 각도 산출부(122)는 해당 각각의 축 방향이 중력 가속도에 대해 반응한 데이터를 가공하여 도로의 경사각 θ을 산출할 수 있다. 차량이 경사로를 이동함에 있어 사용자의 지지 무게와 경사도에 영향을 받는다. 사용자를 포함한 차량의 중력가속도 방향으로 작용하는 힘을 F 라 하였을 때 평지일 경우 수직으로 작용하는 힘 Fv 만 존재하게 된다. 하지만 차량이 경사진 비탈면 도로를 진행할 때, 도 4와 같이 F는 수평 방향의 힘FH 와 수직 방향의 힘Fv 로 분산되게 된다. 이에 기초하여 각도 산출부(122)는 [수학식 2]와 같은 관계가 성립하는 도로의 경사각 θ을 산출할 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 2]

각도 산출부(122)가 도로의 경사각 θ을 산출하면, 경사로 인식부(123)는 해당 경사각에 따라 경사로인지 여부를 인식할 수 있고, 경사로 속도 제어부(124)는 경사로 인식부(123)의 인식 결과에 따라 해당 경사로에 대하여 PWM계산부(116)가 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 경사로 인식부(123)는 경사각이 임계치(예를 들어, 수평면에 대하여 3o) 이상이면 경사로로 인식하고, 해당 경사각이 음의 값인지 또는 양의 값인지 여부에 따라 해당 경사로가 오르막 또는 내리막 여부에 대한 정보를 포함한 해당 경사로 인식 신호를 발생함으로써, PWM계산부(116)가 보정된 전류제어신호를 발생하도록 할 수 있다. 예를 들어, 위와 같은 경사로 인식부(123)로부터의 인식 신호에 따라 경사로 속도 제어부(124)는 오르막에서는 속도를 증가시키고 내리막에서는 속도를 감소시키기 위한 보정 신호를 생성할 수 있다. 경사로 속도 제어부(124)는 오르막 또는 내리막에 대하여 구동부(117)의 모터의 회전 속도가 미리 설정된 평지에서의 기준 속도를 추종하도록 해당 보정 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 PWM계산부(116)는 해당 보정 신호에 따라 전류제어신호를 보정하여 보정된 전류제어신호를 발생함으로써, 보행 보조기 구동부(117)는 구동축 PWM 계산부(116)가 발생한 보정된 전류제어신호에 따라 차량의 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급함으로써, 경사로에서도 편리하게 안전하게 차량이 진행되도록 구동할 수 있다. 즉, 오르막 경사로에서는 사용자가 차량에 일정 힘으로 지지하면서 편리하게 올라갈 수 있으며, 내리막 경사로에서는 사용자 보행속도에 맞추어 사용자가 원하는 속도로 안전하게 내려 갈 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(100)의 동작 수행을 실험하기 위하여, 도 5와 같이, 9^o의 경사로를 갖는 약 2.2M 정도의 길이의 가상 경사로를 제작하였고, 무선 데이터 송신부(130)를 통해 모터의 엔코더 신호를 무선으로 수집할 수 있도록 하였다. 사용자가 보행보조기 차량에 기대어 의지하는 데이터는 정량적으로 구성하기 위해 10Kg에서 5Kg씩 분동을 증가 시키며 30Kg까지 각 10회 측정하였다. 또한 사용자의 악력을 고정하여 차량 속도가 대략 3Km/h가 되도록 고정하였다. 엔코더는 인휠 모터에 작은 바퀴 형태로 부착하여 인휠 모터 1회전 당 12674 펄스로 수집하였다. 오르막 등속구간에서 데이터를 수집하며 또한 내리막 등속구간에서 데이터를 10ms로 수집하였다. 도로의 경사각(기울기), 현재의 모터속도지령 값, 엔코더를 이용한 현재 속도 데이터도 무선 데이터 송신부(130)를 통하여 무선으로 수집하였다. 실험구간은 도 5와 같이 가속구간 1m, 등속 평지 구간 1m, 경사로 구간 2.2m, 등속평지 구간 1m, 감속구간 1m 이며 결과에 사용되는 데이터는 경사로 진입 전 등속평지구간 1m부터 경사로 진입 후 등속 평지구간 까지의 데이터를 검토하였다.

보행보조기 차량의 좌측 및 우측 손잡이에 기본 5Kg의 분동을 부착하였으며 좌우측 손잡이에 2.5Kg의 분동을 증가시키면서 실험을 각 10회 실시하였으며, 도 6의 그래프는 10Kg, 15Kg, 20Kg, 25Kg, 30Kg의 총 5가지 무게에 따른 10회 평균 결과 그래프를 나타낸다. 도 6a는 기울기를 보정하지 않았을 경우 오르막 경사로에 진행할 경우이며, 도 6 b는 기울기를 보정하지 않았을 경우 내리막 경사로 결과 그래프이다. 그래프 결과 오르막일 경우 평지에서 보다 속도의 감쇠가 발생하였으며 분동무게에 따라 속도의 감쇠가 최대 약60% 감쇠 되는 것을 확인하였다. 또한 내리막 경사로일 경우 속도가 최대 30% 이상 증가 하는 것을 확인 하였다. 이러한 결과는 사용자에게 오르막 경사로일 경우 사용의 불편함을 주며 또한 내리막일 경우 사용상의 위험을 발생하게 된다.

본 발명에 따른 경사로 인식을 통하여 도 7a와 같이 2도 이상 오르막 경사로가 발생 할 경우 모터의 속도 지령 값이 변경되도록 하여 모터 출력의 속도가 평지에서의 속도를 추종하도록 하였다. 목표 속도 3Km/h에 따른 최종 출력 평균속도는 3.28Km/h 이며 목표 속도 대비 98% 복원이 되어 경사로에서도 평지와 동일한 편안함을 주었다. 또한 도 7b와 같이 2도 이상(예를 들어, 9도) 내리막 경사로 발생시 모터 속도 감속을 통하여 목표 속도 3Km/h에 따른, 최종 출력 평균속도는 2.67Km/h 이다. 목표 속도 대비 약 95% 복원이 되어 너무 빠르게 내려가는 보행보조기 속도를 감소하여 안정성을 향상시켰다(도 8 참조).

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 보조기(200)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(200)는, 차량 구동부(210), 장애물을 인식하여 차량 구동부(210)를 제어하는 장애물 회피부(220), 및 무선 데이터 송신부(230)를 포함한다. 차량 구동부(210)는 힘센서(211), 조이스틱(212), 사용자 의지 파악부(213), 차량 바퀴 속도 계산부(214), PI 제어기(215), 구동축 PWM 계산부(216), 및 보행 보조기 구동부(217)를 포함하고, 장애물 회피부(220)는 전방 장애물까지의 거리를 측정하기 위한 거리 측정부(221), 및 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치 등을 구비하는 사용자 인지부(222)를 포함한다. 여기서의 차량 구동부(210)의 동작은 도 2에서의 차량 구동부(110)와 유사하게 동작하고, 다만, 장애물 회피부(220)와의 관계에서 일부 다르게 동작을 수행한다. 또한, 여기서의 보행 보조기(200)는 도 2에서의 보행 보조기(100)와 독립적으로 동작하는 보행보조기일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 도 2에서의 차량 구동부(110)를 공유하여 도 2에서의 보행 보조기(100)에 추가적으로 장애물 회피부(220)를 탑재하도록 구현될 수도 있다.

힘센서(211)는 도 2의 힘센서(111)와 유사하게 차량의 좌우 손잡이 하부에 장착되어 사용자가 손으로 누르는 악력을 감지하여 전기적 신호인 센서 신호를 발생하며, 조이스틱(212)는 도 2의 조이스틱(112)와 유사하게 차량의 좌우 손잡이 주위, 예를 들어, 손잡이 상부에 장착되고, 사용자의 전후좌우 조작에 따라 차량의 진행 방향 결정을 위한 전기적 신호를 발생할 수 있다. 사용자 의지 파악부(213)는 사용자의 조이스틱(212) 조작에 따라 전후좌우의 진행방향을 결정하고, 사용자가 힘센서(211)를 누름에 따라 해당 악력을 감지하여 힘센서(211)가 발생하는 센서 신호의 크기에 따라 그에 맞게 차량의 진행속도를 결정할 수 있다.

이와 같이 사용자 의지 파악부(213)가 결정한 차량의 진행방향과 진행속도에 따라 구동부(217)가 모터를 구동하여 차량이 진행하게 되며, 이때 차량 바퀴 속도 계산부(214)는 차량의 바퀴의 회전속도를 계산한다. 보행 보조기 구동부(217)에 구비되는 모터에 의해 차량의 바퀴가 회전하며, 모터에는 엔코더가 장착되어 모터 (회전자)의 회전 위치에 대응되는 전기적 신호를 생성할 수 있으므로, 차량 바퀴 속도 계산부(214)는 엔코더의 신호를 이용하여 모터 또는 바퀴의 회전 속도를 계산할 수 있다.

PI 제어기(215)는 속도 제어기로서 차량 바퀴 속도 계산부(214)가 계산한 모터 또는 바퀴의 회전 속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생한다. PI 제어기(215)는 모터의 회전 시간에 따른 속도를 조절하기 위한 소정 속도 프로파일에 따라 속도제어신호를 발생시킬 수 있으며, 모터 또는 바퀴의 회전 속도에 따라 PI또는 PID(Proportional Integral Differential)(비례 적분 미분) 제어를 통해 모터 또는 바퀴가 부드럽게 회전하도록 차량의 진행속도의 가감을 제어할 수 있는 속도제어신호를 발생시킬 수 있다.

구동축 PWM 계산부(216)는 PI 제어기(215)가 발생한 속도제어신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation)을 수행하여 전류제어신호를 발생한다. 예를 들어, 구동축 PWM 계산부(216)는 PWM을 수행하여 구동부(217)의 모터로 공급하는 전류의 양을 제어하기 위한 신호를 발생할 수 있다.

보행 보조기 구동부(217)는 구동축 PWM 계산부(216)가 발생한 전류제어신호에 따라 차량의 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 차량의 진행을 구동하되, 사용자 의지 파악부(113)가 결정한 진행방향으로 진행하도록 한다. 예를 들어, 보행 보조기 구동부(217)는 PWM 제어부(216)가 발생한 펄스폭 변조된 신호의 그 펄스폭의 평균 전압에 해당하는 전류가 모터로 공급되도록 할 수 있으며, 이에 따라 모터가 회전함으로써 모터의 회저자의 축에 맞물린 차량의 바퀴가 회전하여 차량이 전후좌우로 진행될 수 있다.

한편, 장애물 회피부(220)의 거리 측정부(221)는 적어도 하나 이상의 초음파 센서에서 발생하는 센서 신호에 기초하여 차량 전방의 장애물까지의 거리를 측정하여, 해당 장애물까지의 거리에 따라 PWM계산부(216)가 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어할 수 있다.

사용자 인지부(222)는 차량의 좌측 손잡이 및(또는) 차량의 우측 손잡이에 각각 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 이용하여 장애물의 존재를 미리 표시할 수 있다. 도 10과 같이 힘센서(111/211), 사용자 손의 접근을 감지하기 위한 정전용량 센서 등이 차량 손잡이 하부쪽에 장착될 수 있으며, 사용자 인지 수단인 진동 모터, 표시 장치(LED 등), 또는 음향 장치(부저, 스피커 등)이 사용자가 차량에 의지하여 느끼거나 볼 수 있는 적절한 위치, 즉, 손잡이 주위에 설치될 수 있다.

거리 측정부(221)는, 도 11과 같이, 장애물까지의 거리가 제1거리(예를 들어, 2m) 보다 작은지 또는 제1거리(예를 들어, 2m)보다 작은 제2거리(예를 들어, 1m)보다도 더 작은지 여부에 따른 보정 신호를 생성할 수 있으며, PWM계산부(216)는 해당 보정 신호에 따라 보정된 전류제어신호를 발생할 수 있다. 또한, 구동부(217)는 위와 같은 보정 신호에 따라 차량이 장애물을 회피하여 진행하도록 현재 진행 방향에 대하여 장애물로부터 이격되도록 하는 일정 각도(예를 들어, 30~90^o) 달라진 방향으로 차량이 진행하도록 할 수 있다.

거리 측정부(221)는 장애물까지의 거리 Lsonic가 제1거리(예를 들어, 2m) 보다 작은 경우에, [수학식 3]과 같이, 구동부(217)의 모터의 회전 속도가 로그 함수적으로 감소하도록 보정 신호를 생성할 수 있으며, 장애물까지의 거리가 제2거리(예를 들어, 1m)보다도 더 작은 경우에, 모터의 회전 속도가 일정 최저 속도를 유지하도록 해당 보정 신호를 생성할 수 있다.

[수학식 3]

도 12와 같이, 보행보조기 차량이 장애물을 회피할 수 있도록 차량 전방쪽에 초음파 센서 2개를 설치할 수 있다. 설치 위치는 지면에서 300mm 이며 초음파 센서들의 간격은 440mm 일 수 있다. 초음파 센서의 최대 인식 거리는 2m 이며 초음파의 빔폭은 40° 일 수 있다. 거리인식 샘플링 주기는 100ms 이다. 거리 측정부(221)는 도 12에서 1번의 좌측 초음파 센서의 신호의 반사파에 따라 좌측에 장애물이 있음을 인식하고 해당 거리를 산출할 수 있으며, 2번의 우측 초음파 센서의 신호의 반사파에 따라 우측에 장애물이 있음을 인식하고 해당 거리를 산출할 수도 있으며, 1번의 좌측 초음파 센서와 2번의 우측 초음파 센서의 신호에 대한 해당 반사파에 따라 좌우에 모두 장애물이 있음을 인식할 수도 있다.

이와 같이, 초음파 센서는 차량의 앞쪽에 지면으로부터 일정 걸리 떨어진 위치에 설치될 수 있고, 좌우로 이격되어 설치된 좌측 초음파 센서 및 우측 초음파 센서를 포함한다. 거리 측정부(221)는 이와 같은 좌측 초음파 센서 또는 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 좌우의 장애물을 구분하여 인식한 인식 신호를 발생할 수 있다. 이와 같이 발생된 인식 신호에 따라 사용자 인지부(222)는 좌측 손잡이 또는 우측 손잡이에 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 통해 전방의 좌측 또는 우측에 장애물의 존재를 표시할 수 있게 된다.

예를 들어, 도 13과 같이, 좌측 초음파 센서에 기초한 반사파를 수신하는 경우, 거리 측정부(221)는 좌측에 장애물이 있음을 인식하고 그 거리가 1.5m이내이면 해당 인식 신호를 발생할 수 있으며(S10), 이에 따라 사용자 인지부(222)는 먼저 표시 장치(LED)를 통해 점등으로 표시하고, 음향 장치(부저)를 통하여 2500Hz의 주파수 음을 0.5초 주기로 사용자에게 알려줄 수 있으며, 장애물이 1m 이내로 근접시 좌측 손잡이에 있는 진동 모터를 이용하여 진동으로 장애물에 근접 했다는 것을 알려줄 수 있다(S40). 이외에도 우측 초음파 센서에 기초한 반사파를 수신하는 경우, 거리 측정부(221)는 우측에 장애물이 있음을 인식하고 그 거리가 1.5m이내이면 해당 인식 신호를 발생할 수 있으며(S30), S40과 유사하게 우측 손잡이에 있는 진동 모터, 표시 장치(LED 등), 또는 음향 장치(부저 등)을 통해 사용자에게 알려줄 수 있다(S50). 또한, 좌우측 초음파 센서에 기초한 반사파를 수신하는 경우, 거리 측정부(221)는 좌우측에 모두 장애물이 있음을 인식하고 그 거리가 1.5m이내이면 해당 인식 신호를 발생할 수 있으며(S20), 이때에는 거리 측정부(221)는 좌측 초음파 센서 또는 상기 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 측정한 각각의 거리에 기초하여 좌측 장애물과 우측 장애물 중 더 가까운 거리의 장애물에 대한 해당 인식 신호를 발생하여(S210), S40 또는 S50과 같이 좌측 또는 우측 손잡이에 있는 진동 모터, 표시 장치(LED 등), 또는 음향 장치(부저 등)을 통해 사용자에게 알려줄 수 있다(S40/S50).

또한, 차량이 진행 중에 장애물이 더욱 근접하게 되면, 사용자 인지부(222)는 진동 모터, 표시 장치(LED 등), 또는 음향 장치(부저 등)의 트리거 발생을 주기를 높여 좀더 빠르게 해당 수단이 출력하도록 할 수 있으며(S60), 이에 따라 구동부(217)가 거리 측정부(221)의 해당 보정 신호 생성에 따라 차량이 장애물을 회피하여 진행하도록 일정 각도(예를 들어, 30~90o) 달라진 방향으로 차량이 진행하도록 할 수 있으며, 사용자도 보행 보조기 차량의 힘센서(211)와 조이스틱(212) 조작으로 차량 속도와 각도를 조절하여 장애물을 회피해 진행할 수 있다(S70).

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(200)의 동작 수행을 실험하였다. 도 14와 같이 4모서리에 1,2,3,4의 장애물을 가정한 환경에서, 무선 데이터 송신부(230)를 통해 모터의 엔코더 신호를 무선으로 수집할 수 있도록 하였으며, 차량에 장착된 좌우의 초음파 센서는 위에서 기술한 바와 같이 인식거리 2m, 각도 40도, 분해능 1cm 인 것을 사용하였고, 손잡이(핸들바)에는 힘센서의 범위인 0~10kg으로 노인 남녀의 평균악력 31kgf, 19.1kgf을 충분히 수용할 수 있도록 최적화된 증폭기(opamp) 회로를 통해 센서 신호를 입력 받도록 하였다. 또한, 힘의 세기에 따른 모터 속도 제어는 0km/h에서 2km/h까지 선형적으로 가변될 수 있도록 하였다. 2m 전방에 있는 장애물 회피를 10번 반복 실험 후 결과를 평균하여 확인한 결과, 도 15와 같이, 초음파 센서를 사용하여 2m 이내에 장애물이 감지가 되면 진동 모터, 표시 장치(LED 등), 또는 음향 장치(부저 등) 사용자에게 경고하여 회피를 유도하는 방법(Sensor-On)이 기존의 수동회피 방법(Sensor-Off)보다 980ms만큼 반응성이 향상됨을 보였다.

또한, 초음파 센서를 사용한 보행보조기의 회피 각도도 5번 실험하여 평균한 결과, 도 16a 및 도 16b와 같이, 기존(도 16a) 대비 θ=19.85^o 넓어져서 장애물를 더욱 여유를 두고 회전함을 확인하였다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 보행 보조기(200)를 통하여, 초음파 센서를 이용해 실내 및 실외에서 신뢰성이 있는 장애물과의 거리 데이터를 추출함으로써 전방의 장애물을 용이하게 감지하고 장애물이 나타나면 사용자에게 진동, LED 점등, 또는 음향을 이용하여 올바른 방향으로 진행을 유도할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

힘센서(111/211)
조이스틱(112/212)
사용자 의지 파악부(113/213)
차량 바퀴 속도 계산부(114/214)
PI 제어기(115/215)
구동축 PWM 계산부(116/216)
보행 보조기 구동부(117/217)
가속도 센서(121)
각도 산출부(122)
경사로 인식부(123)
경사로 속도 제어부(124)
거리 측정부(221)
사용자 인지부(222)

Claims

사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 사용자 의지 파악부;
상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 속도 계산부;
상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 속도 제어기;
상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 PWM계산부;
상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 구동부;
복수의 가속도 센서들에서 발생하는 센서 신호들에 기초하여 상기 차량이 진행하는 도로의 경사각을 산출하는 각도 산출부;
상기 경사각에 따라 경사로인지 여부를 인식하는 경사로 인식부; 및
상기 인식 결과에 따라 경사로에 대하여 상기 PWM계산부가 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 경사로 속도 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제1항에 있어서,
상기 경사로 인식부는 상기 경사각이 임계치 이상이면 상기 경사로로 인식하되, 상기 경사로가 오르막 또는 내리막 여부에 따른 인식 신호를 발생하고,
상기 인식 신호에 따라 상기 경사로 속도 제어부는 상기 오르막에서는 속도를 증가시키고 상기 내리막에서는 속도를 감소시키기 위한 보정 신호를 생성하며,
상기 PWM계산부는 상기 보정 신호에 따라 보정된 전류제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제2항에 있어서,
상기 경사로 속도 제어부는 상기 오르막 또는 상기 내리막에 대하여 상기 모터의 회전 속도가 미리 설정된 평지의 기준 속도를 추종하도록 상기 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 사용자 의지 파악부;
상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 속도 계산부;
상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 속도 제어기;
상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 PWM계산부;
상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 구동부;
적어도 하나 이상의 초음파 센서에서 발생하는 센서 신호에 기초하여 상기 차량의 전방에 장애물까지의 거리를 측정하여, 상기 장애물까지의 거리에 따라 상기 PWM계산부가 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 거리 측정부; 및
상기 차량의 좌측 손잡이 또는 상기 차량의 우측 손잡이에 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 이용하여 상기 장애물의 존재를 미리 표시하기 위한 사용자 인지부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제4항에 있어서,
상기 거리 측정부는 상기 장애물까지의 거리가 제1거리 보다 작은지 또는 상기 제1거리보다 작은 제2거리보다도 더 작은지 여부에 따른 보정 신호를 생성하며, 상기 PWM계산부는 상기 보정 신호에 따라 보정된 전류제어신호를 발생하고, 상기 구동부는 상기 보정 신호에 따라 현재 차량의 진행 방향을 일정 각도 바꾸어 상기 장애물을 회피하여 진행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제5항에 있어서,
상기 거리 측정부는,
상기 장애물까지의 거리가 상기 제1거리 보다 작은 경우에, 상기 모터의 회전 속도가 로그 함수적으로 감소하도록 상기 보정 신호를 생성하고,
상기 장애물까지의 거리가 상기 제2거리보다도 더 작은 경우에, 상기 모터의 회전 속도가 일정 최저 속도를 유지하도록 상기 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제4항에 있어서,
상기 초음파 센서는 상기 차량의 앞쪽에 지면으로부터 일정 걸리 떨어진 위치에 설치되며 좌우로 이격되어 설치된 좌측 초음파 센서 및 우측 초음파 센서를 포함하고,
상기 거리 측정부가 상기 좌측 초음파 센서 또는 상기 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 좌우의 장애물을 구분하여 인식한 인식 신호를 발생하며,
상기 인식 신호에 따라 상기 사용자 인지부는 상기 좌측 손잡이 또는 상기 우측 손잡이에 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 통해 전방의 좌측 또는 우측에 장애물의 존재를 표시하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
제7항에 있어서,
상기 차량의 전방 좌측과 우측에 모두 장애물이 있는 경우에, 상기 거리 측정부가 상기 좌측 초음파 센서 또는 상기 우측 초음파 센서로부터의 센서 신호에 따라 측정한 각각의 거리에 기초하여 좌측 장애물과 우측 장애물 중 더 가까운 거리의 장애물에 대한 상기 인식 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기.
사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 단계;
상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 단계;
상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 단계;
상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 단계;
상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 단계;
복수의 가속도 센서들에서 발생하는 센서 신호들에 기초하여 상기 차량이 진행하는 도로의 경사각을 산출하는 단계;
상기 경사각에 따라 경사로인지 여부를 인식하는 단계; 및
상기 인식 결과에 따라 경사로에 대하여 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기의 동작 방법.
사용자의 조이스틱 조작에 따라 진행방향을 결정하고, 사용자의 악력을 감지하는 힘센서에서 발생하는 센서 신호에 따라 진행속도를 결정하 는 단계;
상기 진행방향과 상기 진행속도에 따른 차량의 진행 시에 바퀴의 회전속도를 계산하는 단계;
상기 회전속도에 따라 차량의 진행속도의 가감을 제어하기 위한 속도제어신호를 발생하는 단계;
상기 속도제어신호에 따라 PWM을 수행하여 전류제어신호를 발생하는 단계;
상기 전류제어신호에 따라 상기 바퀴를 회전시키는 모터로 전원을 공급하여 상기 차량의 진행을 구동하는 단계;
적어도 하나 이상의 초음파 센서에서 발생하는 센서 신호에 기초하여 상기 차량의 전방에 장애물까지의 거리를 측정하여, 상기 장애물까지의 거리에 따라 상기 전류제어신호의 발생을 보정하도록 제어하는 단계; 및
상기 차량의 좌측 손잡이와 상기 차량의 우측 손잡이에 각각 설치된 진동 모터, 표시 장치, 또는 음향 장치를 이용하여 상기 장애물의 존재를 미리 표시하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조기의 동작 방법.