KR20150091723A - 변형가능한 기재를 가지는 손목착용형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변형가능한 기재를 가지는 손목착용형 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 장치는 평평하게 펴진 상태와 굽혀진 상태, 일부가 굽혀진 상태 등을 가질 수 있는 변형가능한 기재를 가지고 있어 손목에 착용하여 굽혀진 상태와 손목에서 분리하여 평평하게 펴진 상태에 따라 변화되는 기능과 사용자 인터페이스를 제공한다.
본 발명에서 제시한 방법을 이용하면 손목에 편리하게 소지하고 다니면서 필요에 따라 손목에 착용한 채로 사용하거나 손목에서 분리하여 다른 용도로 사용할 수 있어 기존 모바일 장치의 휴대 및 사용의 불편함을 극복할 수 있다.

Description

변형가능한 기재를 가지는 손목착용형 장치{Wrist wearable apparatus with transformable material}
본 발명은 웨어러블 컴퓨터의 대표적인 기기인 손목착용형 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출한 것이다[과제관리번호:10041572, 과제명:신축성(30%이상 인장)이 있고 피부에 탈부착 가능한 Smart Skin Patch 시스템 기술 개발].
최근 정보 기술의 발달과 스마트폰과 같은 모바일 기기의 대중화로 인하여 이동환경에서 사용할 수 있는 다양한 형태의 컴퓨팅 기기에 대한 관심이 대두되고 있다. 특히 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨팅 기기 이후의 차세대 컴퓨팅 장치로 웨어러블 컴퓨팅 기기(착용형 컴퓨터)가 주목 받고 있으며, 안경형태 혹은 시계형태의 웨어러블 장치들이 최근 등장하고 있다.
스마트 시계로 대표되는 손목착용형 장치는 기존 스마트폰의 기능 일부인 문자메시지 확인, 일정 확인 등을 손목에 착용한 시계형 장치에 구현하여 스마트폰을 꺼내지 않고 스마트폰을 편리하게 이용할 수 있게 되었으며, 손목시계형 장치를 이용하는 다양한 응용에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.
그러나 현재 등장한 손목착용형 웨어러블 기기는 다양한 상용화 시도에도 불구하고, 작은 화면에 따른 정보 출력의 한계, 혁신적인 입력 방법의 부재, 착용감의 한계 등 여러 가지 도전에 직면해 있다.
앞서 설명한 것과 같이 기존의 손목시계형 장치는 스마트폰과 연동하여 개인 일정 확인, 문자 확인, 발신자 확인 등이 가능하지만, 손목에 착용한 채로만 사용이 가능하고, 특히 전화 통화시에는 손목시계형 장치를 통하여 발신자를 확인하고 연동된 스마트폰을 꺼내서 통화해야 되는 불편함이 있다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 손목에 착탈이 편리하도록 형상이 변형되는 변형 기재를 이용한 손목착용형 장치를 제시하고, 사용자가 손목에 편리하게 소지하고 다니면서 필요에 따라 손목에 착용한 채로 사용하거나, 손목에서 분리하여 사용 가능하고, 장치의 기구적 변형에 따라 적응적으로 변화하는 기능 및 사용자 인터페이스를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 손목착용형 장치는,
사용자의 손목에 편리하게 착탈할 수 있는 구조를 가지면서 형태 변형이 가능한 기재를 가지며,
장치의 굽혀진 상태를 구분할 수 있는 굽힘 상태 검출 수단이 구비된 센서부,
버튼, 터치와 같은 입력 수단과 카메라, 디스플레이와 같은 영상 입출력 수단, 마이크로폰, 스피커와 같은 음향 입출력 수단이 구비된 입출력부,
센서부에서 입력된 장치의 굽힘 상태에 따라 입출력부에서 지원하는 입출력 방법(사용자 인터페이스) 또는 기능를 결정하기 위한 신호 처리 수단을 구비된 신호 처리부,
신호 처리 수단에서 처리된 자료 혹은 명령을 통신을 통하여 전송할 수 있는 통신 수단이 구비된 통신 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 형태 변형이 가능한 기재는 상용으로 판매 중인 쌍안정 스프링(bi-stable spring) 구조로 된 손목밴드인 Slap bracelet(Slap Wrap) 형태로도 구현될 수 있으며, 전기적 혹은 물리적인 방법에 의해 형태 변형이 가능하고, 나아가서는 일정한 형태를 유지할 수 있는 소재로도 구현이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 굽힘 상태 검출 수단은 유연한 구조를 가지는 굽힘 센서를 이용하여 평평하게 펴진 상태와 일부가 굽혀진 상태, 전부 굽혀진 상태를 구분할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부 및 통신 처리부는 신호 및 통신 처리 구동을 위한 기본적인 요소인 배터리, 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부는 프로그래밍된 자료를 토대로 상기 장치에서 입력되는 모든 입출력 신호를 처리하고, 프로그래밍 된 자료를 위하여 기억장치를 내장할 수도 있으며, 별도로 외장할 수도 있는 것을 특징으로 한다.
상기 통신 처리부는 Bluetooth와 같은 근거리 통신수단으로 외부 기기와 연동할 수도 있으며, LTE, CDMA와 같은 무선통신망에 직접 연결될 수도 있다.
상기 입출력부는 손목착용형 장치의 기능을 확장하기 위하여 손 움직임으로 유발되는 장치 움직임을 검출할 수 있는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 그 움직임 검출 수단은 장치의 움직임 파악할 수 있는 가속도 센서 혹은 자이로 센서로 구현이 가능하지만 더 바람직하게는 앞서 설명한 두 개의 센서가 복합적으로 구성된 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서로도 구현될 수도 있다.
상기 입출력부는 손목착용형 장치의 기능을 확장하기 위하여 손가락 움직임 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존 시계형태로 구현된 손목착용형 장치와는 다르게 편리하게 착탈이 가능하여, 사용자가 항상 소지하고 다니면서 필요에 따라 손목에 착용한 채로 사용하거나 손목에 분리하여 사용할 수 있어 기존 장치의 휴대 및 사용의 불편함을 극복할 수 있는 이점이 있다.
또한 착탈 상태에 따라 적응적으로 변화하는 사용자 인터페이스를 제공하여 기존 장치와는 차별화된 새롭고 편리한 사용 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 구조도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 기능 확장을 위해 추가되는 구성을 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 손목착용형 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 실시 예에 따른 손목착용형 장치에서의 굽힘 상태에 대한 기능 및 사용자 인터페이스 처리 동작 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 구조도를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 손목착용형 장치(1)는 손목에 착탈이 편리함을 제공하는 변형가능한 기재(11)를 가지고 있다. 이러한 변형가능한 기재(11)는 종래에 상용으로 판매 중인 쌍안정 스프링(bi-stable spring) 구조로 된 손목밴드인 Slap bracelet(Slap Wrap)를 참고하면 구현이 가능하며, 또한 다른 물질을 이용할 수도 있다. 변형가능한 기재(11)에 의하여 손목착용형 장치(1)의 변형이 생기면 굽힘 상태 검출 수단(13)에 의해서 변형의 정도(예를 들자면, 전체가 펴진 상태 혹은, 일부가 굽혀진 상태, 전체가 굽혀진 상태 등)가 검출이 된다. 이러한 굽힘 상태 검출 수단(13)은 통상의 전자부품으로 판매되고 있는 굽힘 센서(Flex sensor)로도 구현이 가능하다. 굽힘 상태 검출 수단(13)에서 전달된 신호를 입력으로 받는 신호 처리 수단(14)은 굽힘 상태에 따라 결정되는 기능 혹은 사용자 인터페이스 방법을 결정하고, 영상 출력 수단(17), 음향 입력 수단(12), 음향 출력 수단(16)과 같은 입출력 수단을 통하여 제공하게 된다. 사용자는 장치의 형태 변형에 따라 제공되는 사용자 인터페이스 혹은 기능을 활용하여 의도된 입력을 수행하여 통신 처리 수단(15)을 통하여 다른 기기 혹은 통신망에 명령 혹은 데이터를 전달하게 된다.
도 2은 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 손목착용형 장치(211, 212)는 기본적으로 도 1에서 제안한 구조를 가지고 있어 손목에 편리하게 착탈 가능하며, 손(201, 202)에 착용한 상태에서 혹은 손목에서 분리하여 손에 파지한 상태로 사용 가능하다. 예를 들어 설명하자면, 본 발명에 따른 손목착용형 장치(211. 212)는 스마트폰과 네트워크로 연동할 수 있으며 손목에 착용한 상태로 소지하고 다니면서, 스마트 시계와 같이 문자메시지, 일정 확인, 발신자 확인 등이 가능하다. 본 발명에서 제안한 방법인 변형의 정도에 따라 자동적으로 기능이 변하는 것을 이용하면, 도 2의 손목착용형 장치(211)와 같이 사용자는 전화 수신 시에 손목에 착용한 상태로 발신자를 확인하고, 통화를 하기 위하여 손목에서 분리하여 장치의 형태를 펼치게 되면 손목착용형 장치(212)는 자동적으로 통화 기능으로 전환되어 편리하게 통화할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 제안한 방법을 이용하면, 장치의 변형에 따라 상황에 적절한 사용자 인터페이스를 제공함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 3과 4는 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 도 1에서 제안한 구조에 손가락 움직임 검출 수단(321)과 움직임 검출 수단(322)를 더 구비하고 있으면 기능을 확장하여 더욱 더 편리한 사용자 인터페이스 방법 제공이 가능하다. 이때 손가락 움직임 검출 수단(321)은 본 발명자의 미국 등록특허 Finger Motion Detecting Apparatus and Method(US 8,292,833)”에서 개시된 방법을 이용하는 것으로 한다. 움직임 검출 수단(322)은 장치의 움직임을 파악할 수 있는 가속도 센서 혹은 자이로 센서로 구현이 가능하지만 더 바람직하게는 앞서 설명한 두 개의 센서가 복합적으로 구성된 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서로도 구현될 수도 있다.
앞서 설명한 두 가지 검출 수단이 더 구비됨에 따라 도 4에 도시한 것처럼 본 발명에 따른 손목착용형 장치는 손목에 착용했을 때와 같이 굽혀진 상태(410)에서는 손목착용형 장치로 기능을 수행하며, 손목에서 분리하여 전체가 펴진 상태(411)에서는 전화 기능으로 변경되며, 일부가 굽혀진 상태(412)에서 연필처럼 손에 쥐면 디지털 펜의 기능으로 자동적으로 변경되고 그에 따라 편리한 사용자 인터페이스를 제공하게 된다.
손목에 착용했을 때와 같은 굽혀진 상태(410)에서는 손가락 움직임 검출 수단(321)과 움직임 검출 수단(322)에 의하여 본 발명자의 미국 등록특허 Finger Motion Detecting Apparatus and Method(US 8,292,833)”에서 개시된 방법과 같이 제스처 입력 장치로 사용이 가능하다. 예를 들자면 전화 수신시 통화 거절을 수행하기 위하여 주먹을 쥔 채로 흔들면 자동적으로 거절된다. 주먹을 쥐면 손가락 움직임 검출 수단(321)에 의하여 움직임을 검출하고 그 시점부터 입력되는 움직임 검출 수단(322)에 의한 신호를 신호처리 수단에서 분석하여 해당 명령으로 인식하게 된다. 이러한 검출 방법은 앞서 설명한 본 발명자의 미국 등록특허에 자세히 개시되어 있지만, 손가락 움직임 검출 수단 및 방법은 다른 방법으로도 구현될 수 있다.
손목에서 분리하여 전체가 펴진 상태(411)에서는 굽힘 상태 검출 수단에 의하여 현재 상태를 감지하여 전화 기능으로 자동적으로 전환된다. 이때 본 발명에 의한 손목착용형 장치에 영상출력 수단이 있으면, 쥔 상태에 따라 화면이 자동적으로 전환될 수도 있다. 또한 전화 통화를 위하여 바닥에 연필처럼 손에 쥐고 전화번호에 입력된 번호 혹은 이름을 쓰면, 해당되는 사람에게 전화가 걸리게 된다.
사용자가 손목에서 분리하여 일부를 구부리고 연필처럼 손에 쥐면, 굽힘 상태 검출 수단에 의하여 현재 상태를 감지하여 디지털 펜으로 사용 가능하도록 기능 및 사용자 인터페이스를 전환하게 된다. 즉 연필처럼 손에 쥔 상태에서 바닥면에 글씨를 쓰듯이 사용하면 자동적으로 메모 형태로 장치에 기록되게 된다. 이때 앞서 설명한 손가락 움직임 검출(321) 수단은 본 발명자의 미국 등록특허에 개시된 것처럼 적외선 방출 수단과 반사신호 계측 수단을 구비하고 있으며, 본 발명에 따른 손목착용형 장치의 끝단에 위치하고 있기 때문에 바닥면에 닿는 것을 검출할 수가 있다. 또한 움직임 검출 수단(322)에 의하여 장치의 움직임을 파악하여 글씨의 형태를 알 수 있으며, 이 방법은 기존 IMU 센서기반의 디지털 펜의 동작원리와 동일하여 구체적인 설명은 하지 않는다.
도 5는 실시 예에 따른 손목착용형 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 5를 참조하면, 손목착용형 장치는 변형기재에 배치된 굽힘(변형) 상태 검출부(510), 신호 처리부(520), 사용자 인터페이스부(530), 통신처리부(540), 기타 센서 입력부(550)을 포함할 수 있다.
굽힘(변형) 상태 검출부(510)는 변형기재에 배치되어 변형기재의 형상 변형시 변형 정도에 대응하는 신호를 출력한다.
기타 센서 입력부(550)은 IMU 센서, 손가락 움직임 검출 센서 등으로 구비될 수 있으며, 신호 처리부에서의 굽힘(변형) 상태에 따른 기능 결정에 따라 유효한 입력으로 선택적으로 사용될 수 있다.
신호 처리부(520)은 굽힘(변형)상태 검출부(510)에서 입력되는 신호와 기타 센서 입력부(550)에서 입력되는 신호를 복합하여 현재 장치의 상태를 판단한다. 예컨대, 현재 장치의 상태를 손목에 착용 상태인지, 손목에서 제거된 상태인지, 일부가 구부러진 상태인지, 전체가 펴진 상태인지 등을 종합적으로 판단하여 제공할 수 있는 전화 통화, 제스처펜, 제스처 장치 등과 같은 기능 및 사용자 인터페이스를 결정한다.
사용자 인터페이스부(530)에서는 결정된 기능 및 사용자 인터페이스에 따라 입력을 제공하고 신호처리부(520)에서 생성된 명령을 바탕으로 영상 출력부(533)와 음향 출력부(534)과 같은 출력 수단으로 해당 명령에 대응하는 결과를 출력한다.
통신 처리부(540)에서는 다른 기기와의 연결을 제공하며, 신호처리부(520)에서 생성된 명령을 바탕으로 대응하는 결과를 전송한다.
도 6은 실시 예에 따른 손목착용형 장치에서의 굽힘 상태에 대한 기능 및 사용자 인터페이스 처리 동작 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 손목착용형 장치는 굽힘(변형) 상태 검출부(510)를 통하여 굽힘(변형)상태를 계측하고(S610), 기타 센서 입력부(550)에서 입력되는 신호와 종합하여 굽힘 상태 혹은 탈착상태를 판단한다(S620). 판단된 상태에 따라 기능 및 입력모드를 결정하고(S630), 결정된 기능을 바탕으로 IMU 센서, 손가락 움직임, 음성, 터치 등과 같은 사용자 인터페이스의 입력을 확인하고(S640), 입력에 대응하는 신호 처리 및 해석을 수행하여(S650) 명령을 생성한다(S660). 이후 생성된 명령으로 상응하는 명령을 통신 및 사용자 인터페이스를 통하여 전송하고, 출력한다(S67).
이상에서는 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 실시 예의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (9)

  1. 사용자의 손목에 착탈할 수 있는 구조를 가지면서 형태 변형이 가능한 기재를 가지며,
    장치의 굽혀진 정도를 검출할 수 있는 굽힘 상태 검출 수단이 구비된 센서부;
    사용자 입력 수단과 영상 입출력 수단, 음향 입출력 수단이 구비된 입출력부;
    상기 센서부에서 검출된 장치의 굽혀진 정도에 따라 상기 입출력부에서 지원하는 입출력 방법 또는 기능을 결정하기 위한 신호 처리 수단이 구비된 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형태변형이 가능한 기재는,
    쌍안정 스프링(bi-stable) 구조를 가진 소재 또는 형태 변형이 가능한 소재인 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부의 굽힘 상태 검출 수단은,
    상기 장치의 굽혀진 정도로서, 평평하게 펴진 상태와 일부가 굽혀진 상태, 전부 굽혀진 상태를 구분할 수 있는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 굽힘 상태 검출 수단과 IMU 센서 또는 근접 센서를 복합적으로 이용하여 굽힘 상태 또는 손목에서의 탈착 상태를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 손목착용형 장치는, 배터리, 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 장치에서 입출력되는 모든 입출력 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장치를 외부 기기와 연동시키고 상기 장치를 무선통신망에서 직접 연결시키는 통신 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 입출력부는,
    상기 장치의 움직임을 검출할 수 있는 수단인 가속도 센서 또는 자이로 센서 또는 그 조합으로 구성된 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입출력부는 손가락 움직임 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 장치.
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