KR20150097046A - 시각 장애인을 위한 계단바퀴형 지팡이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이에 관한 것으로, 내부가 중공된 직선형 막대; 상기 막대 하단 양쪽으로 연결된 계단형 바퀴로서, 각각 3개의 캐스트형 바퀴가 중심축에서 대칭으로 설치된 바퀴부; 상기 막대의 상단에 설치되는 박스형 제어부; 상기 박스형 제어부 상단에 설치되어 전방의 장애물을 감지하는 초음파센서; 및 상기 막대의 최 상단 일부에 손잡이 패드가 장착된 손잡이부를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명은, 계단 등의 장애물을 용이하게 극복할 수 있고, 다양한 장애물을 효율적이고 정확하게 감지하여 사용자인 시각 장애인에 정확하게 전달하여 안전하게 보행을 유도할 수 있는 바퀴형 지팡이를 제공하고, 간단한 회로로 구성하여 단가를 낮출 뿐만 아니라, 전력소비에 대한 효율을 높일 수 있는 시각 장애인을 위한 계단바귀형 지팡이를 제공한다.

Description

시각 장애인을 위한 계단바퀴형 지팡이{step wheel typed stick for blind person}

본 발명은 지팡이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 장애물을 극복할 수 있고 감지할 수 있는 효율적인 시각 장애인을 위한 계단바퀴형 지팡이에 관한 것이다.

일반적으로 시각장애인 유도는 도 1에 도시된 바와 같이 흰 지팡이를 이용하거나, 지팡이에 센서를 달아 장애인을 유도하는 방법이 있으나 지팡이를 이용하는 경우에는 익숙하지 않은 길을 가는 경우나 장애물이 존재하는 경우에는 새로운 길이나 장애물에 대응하기가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 도 2에서 도시된 바와 같이 지팡이의 하단부에 센서를 부착한 로봇형태의 구동부를 갖는 유도장치나 카트 형태의 로봇을 이용하여 시각장애인을 유도하는 것이 있었으나, 상기와 같은 지팡이 하단부에 센서를 부착한 로봇형태의 구동부를 갖는 유도장치나 카트 형태의 로봇은 턱이나 계단에서의 승월이 불가능한 구조로 되어 있어 사용자가 사용하기에 매우 불편하다는 문제점이 있고, 일반적인 소형의 로봇을 이용하는 경우에는 평지 주행만 가능한 구조로 되어 있다는 문제점이 있으며, 또한 로봇을 구동하여 움직이는 경우에는 많은 양의 전력손실이 있으며 이는 곧 사용시간과 직결되어 장시간 사용이 불가능 하다는 문제점이 있었다.

그 외에도, 종래의 지팡이들의 문제점을 살펴보면, 이하와 같다.

1. 무게를 최소화 시켜야 하므로 많은 장비가 들어갈 수 없어서 기능이 제약된다.

2. 손으로 들고 전방을 휘저어야 하는 불편함이 있다. 장시간 이용 시 이용자의 피로가 증폭된다.

3. 이 지팡이들의 초음파 감지 시스템은 허리높이 위의 높은 위치에 있는 장애물만을 감지하기 때문에 낮은 위치에 있는 장애물을 감지하는 능력은 지팡이와 장애물의 접촉을 통하여 이뤄져야만 하므로 일반 지팡이들과 크게 다를 바가 없다.

4. 종래의 지팡이는 야간에 자체 발광이 되지 않아 다른 사람이나 차량에게 위치를 알려줄 수 없고 사고확률이 높아진다. 어두운 곳에서 위험에 처했을 때도 다른 사람들이 쉽게 알아볼 수 없다.

5. 계단을 올라갈 수 없으므로 계단을 올라가거나 내려갈 시 들고 가야하는 불편함이 따른다.

6. 종래의 로봇형 지팡이는 바퀴부에 모터를 이용한 구동으로 전력이 많이 들고 배터리의 중량이 늘어남으로써 전체적인 무게가 증가하고, 복잡한 회로 구성으로 인해 단가가 비싸고, 한 부분이 고장 날 경우 연쇄적인 고장이 발생할 가능성이 높다.

대한민국 등록특허 제10-0534465호(등록일자: 2005년12월01일)

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 계단 등의 장애물을 용이하게 극복할 수 있고, 다양한 장애물을 효율적이고 정확하게 감지하여 사용자인 시각 장애인에 정확하게 전달하여 안전하게 보행을 유도할 수 있는 바퀴형 지팡이를 제공하고, 간단한 회로로 구성하여 단가를 낮출 뿐만 아니라, 전력소비에 대한 효율을 높일 수 있는 시각 장애인을 위한 계단바귀형 지팡이를 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 특징은, 내부가 중공된 직선형 막대; 상기 막대 하단 양쪽으로 연결된 계단형 바퀴로서, 각각 3개의 캐스트형 바퀴가 중심축에서 대칭으로 설치된 바퀴부; 상기 막대의 상단에 설치되는 박스형 제어부; 상기 박스형 제어부 상단에 설치되어 전방의 장애물을 감지하는 초음파센서; 및 상기 막대의 최 상단 일부에 손잡이 패드가 장착된 손잡이부를 포함한다.

여기서, 상기 바퀴부와 상기 박스형 제어부 사이의 상기 막대 일부에 주야간을 감지하는 조도센서가 설치된 것이 바람직하고, 상기 바퀴부와 상기 박스형 제어부 사이의 상기 막대 일부에 상기 조도센서에서 야간이 감지된 경우 켜지는 다수의 LED 등이 설치된 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 바퀴부의 양 축에서 지면방향으로 연장되는 양 도체로, 지면의 물과 상기 양 도체가 접촉되는 경우 물로 감지하는 물 감지센서가 장착된 것일 수 있다.

더하여 상기 박스형 제어부는, 내부에 배터리와 연결되어 잔량전압을 감지하는 볼트미터가 설치되어, 상기 잔량전압이 일정값 이하이면 알람표시하는 전원감지장치를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 박스형 제어부 상단에는, 태양전지 모듈이 설치되어, 상기 배터리를 충전시키는 것이 바람직하며, 상기 손잡이부는, 진동모터 또는 압전 진동판과 같은 촉각 자극 장치를 설치하여, 상기 제어부에서 신호를 수신받아 진동으로 경고알람이 가능한 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 계단형 바퀴를 사용하여, 계단 높이의 장애물을 쉽게 극복하여 안전 보행을 유도할 수 있고, 정밀 초음파센서를 이용한 전방감지기능을 통해 팔을 휘젓지 않고도 효과적인 전방 감지가 가능하고, 물 감지 회로를 이용하여 바닥의 물 웅덩이를 감지하여 신발이 젓는 등의 불편함을 방지할 수 있으며, 조도센서를 이용한 LED 점등 기능으로 야간에 타인들에게 시각장애인이 있다는 것을 알릴 수 있다.

또한, 적외선 센서를 통하여 신호등을 감지할 수 있고, 배터리 저전력 알림회로를 통해 배터리 잔량이 낮을 시에 사용자에게 부저를 통해 알려줄 수 있으며, 태양전지 모듈을 설치하여 사용 중에도 배터리가 충전되어 장시간 사용이 가능하며, 진동판을 손잡이에 설치하여 각 손가락에 진동으로 신호를 줌으로써, 확실하게 시각 장애인에게 경고신호를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 중에도 청각을 충분히 이용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 시각장애인을 유도하기 위한 지팡이를 도시한 것이고,
도 2는 종래에 사용되는 시각장애인 유도로봇을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 전체 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이에서 바퀴부를 포함하는 하단부의 구성을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 구성중 박스형 제어부를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 구성중 손잡이부를 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다기능 계단바퀴형 지팡이는 내부가 중공된 직선형 막대(10); 상기 막대(10) 하단 양쪽으로 연결된 계단형 바퀴로서, 각각 3개의 캐스트형 바퀴(23)가 중심축에서 대칭으로 설치된 바퀴부(20); 상기 막대(10)의 상단에 설치되는 박스형 제어부(30); 상기 박스형 제어부(30) 상단에 설치되어 전방의 장애물을 감지하는 초음파센서(35); 및 상기 막대(10)의 최 상단 일부에 손잡이 패드가 장착된 손잡이부(40)를 포함하여 구성된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이는 초음파센서(35)를 이용하여 전방의 장애물을 감지하고, 장애물이 감지되는 경우 감지하여 진동 또는 경고음을 통해 알려주는 기능을 가진다. 또한, 막대(10) 하단부에 양쪽의 축으로 연장되어 장착된 하나의 중심에서 대칭으로 3개의 캐스트형 바퀴(23)가 설치된 바퀴부(20)는 기존의 단순한 마대형 지팡이를 들고 다는 것이 아니라, 계단용 바퀴를 달아 평상시에 쉽게 밀고 다니며, 계단과 같은 장애물이 있는 경우에도 쉽게 보행을 유도할 수 있는 지팡이를 제안한다.

그리고 막대(10)의 일부에는 장애인의 안전 보행을 위한 다양한 감지 센서를 부착하여 정밀하게 전방의 장애물 또는 환경을 감지하고, 이를 알람경고하여 시각 장애인이 최대한 안전 보행을 할 수 있도록 유도하는 장치를 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이에서 바퀴부(20)를 포함하는 하단부의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다기능 계단바퀴형 지팡이는 막대(10) 하단 양쪽으로 연결된 계단형 바퀴로서, 각각 3개의 캐스트형 바퀴(23)가 중심축에서 대칭으로 설치된 바퀴부(20)가 설치되고, 상기 바퀴부(20)의 양 축에서 지면방향으로 연장되는 양 도체로, 지면의 물과 상기 양 도체가 접촉되는 경우 물로 감지하는 물 감지센서(25)가 장착된다.

상술한 바와 같이, 계단형 바퀴부(20)는 양쪽 각 축을 중심을 대칭으로 3개의 보조다리가 연장되고, 각각의 보조다리에는 캐스트형 바퀴(23)가 설치되어 있는 구조이다. 이와 같은 구조는, 바퀴와 바퀴의 사이의 거리가 규격화된 일반 계단의 높이보다 커서, 어느 하나의 바퀴가 계단 장애물에 막히게 되면, 축을 중심으로 회전하여 다른 바퀴가 바로 윗 계단으로 미끄러지며 계단을 오르고 전진할 수 있는 구조이다.

이러한 구조에서는 시각 자애인인 상기 바퀴부(20)를 통해 지면과 접촉하여 평상시 이동하다가, 계단 장애물을 만난 경우에도, 쉽게 계단을 타고 오르며 보행을 유도할 수 있는 구조라는 점에서, 계단이나 계단 정도의 높이를 갖는 다양한 장애물을 극복하며 시각 장애인을 안전하게 보행 유도할 수 있게 된다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 바퀴부(20)의 양 축에서 지면방향으로 연장되는 양 도체로, 지면의 물과 상기 양 도체가 접촉되는 경우 물로 감지하는 물 감지센서(25)가 장착되는데, 이는 지면 상에 물이 고여있는 경우, 양 도체판이 물과 접촉하는 경우 도전되어 물을 감지하는 센서를 장착하여, 시각 장애인이 물웅덩이 등의 고여있는 물을 피해 보행을 유도할 수 있는 장치를 제안하는 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 구성중 박스형 제어부(30)를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 박스형 제어부(30)는 막대(10)를 삽입할 수 있는 구조로서, 박스 내부에 다양한 센서 등 전자 장치를 제어하고 처리할 수 있는 MOSFET 및 마이크로프로세서를 포함하는 제어회로가 내장 설치되어 있고, 박스는 뚜껑을 탈장착하는 구조로 이루어 지며, 상기 뚜껑 상단에는 초음파센서(35)를 설치하여 전방의 장애물을 감지할 수 있는 구조를 제안한다. 이와 같은 제어회로는 MOSFET과 아두이노 UNO를 바탕으로 전방감지, 신호등감지 등 다기능 감지 센서의 제어가 가능하다.

그리고, 박스형 제어부(30)는, 내부에 배터리와 연결되어 잔량전압을 감지하는 볼트미터가 설치되어, 상기 잔량전압이 일정값 이하이면 알람표시하는 전원감지장치가 설치되는 것이 바람직한데, 시각 장애인이 본 발명에 따른 지팡이를 사용하여 보행하다 배터리 전원이 off 되는 경우, 당황할 수 있고 안전 사고로 이어질 수 있는 경우를 방지하기 위함이다.

또한, 상기 박스형 제어부(30) 상단 뚜겅에는 태양전지 모듈이 설치되어, 상기 배터리를 충전시키는 것이 가능하여, 평상시에 태양광을 이용하여 항상 충전할 수 있으므로 충분히 전력을 확보할 수 있고, 전력을 소모를 줄여 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다.

더하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 바퀴부(20)와 상기 박스형 제어부(30) 사이의 상기 막대(10) 일부에 주야간을 감지하는 조도센서(13)(Cds)가 설치된 것이 바람직하고, 상기 바퀴부(20)와 상기 박스형 제어부(30) 사이의 상기 막대(10) 일부에 상기 조도센서(13)에서 야간이 감지된 경우 켜지는 다수의 LED 등(15)이 설치된 것이 바람직하다.

이처럼 본 발명의 실시예는, 조도센서(13)(Cds) 등을 이용하여 주야간 식별하고, 야간으로 감지하는 경우, 상기 막대(10) 일부에 설치된 다수의 LED 등(15)이 자동으로 켜지게 만들어, 위험한 밤길에 다른 차량, 다른 사람이 경계하도록 하여 부딪히는 등의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 기능을 제공한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이의 구성중 손잡이부(40)를 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 손잡이부(40)는, 다수의 진동모터 또는 압전 진동판과 같은 촉각 자극 장치(45)를 설치하여, 상기 제어부(30)에서 신호를 수신받아 진동으로 경고알람이 가능한 장치를 제공한다.

경적음 등의 소리의 경우, 시각장애인인 외부 환경의 시끄러운 소음으로 인지하지 못할 수 있지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 손잡이부(40)에 진동모터 또는 진동판을 통해 진동으로 촉각 자극을 하게 되면, 확실하게 경고 신호를 시각 장애인에게 전달할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 계단형 바퀴를 사용하여, 계단 높이의 장애물을 쉽게 극복하여 안전 보행을 유도할 수 있고, 정밀 초음파센서(35)를 이용한 전방감지기능을 통해 팔을 휘젓지 않고도 효과적인 전방 감지가 가능하고, 물 감지 회로를 이용하여 바닥의 물 웅덩이를 감지하여 신발이 젓는 등의 불편함을 방지할 수 있으며, 조도센서(13)를 이용한 LED 점등 기능으로 야간에 타인들에게 시각장애인이 있다는 것을 알릴 수 있다.

또한, 적외선 센서를 통하여 신호등을 감지할 수 있고, 배터리 저전력 알림회로를 통해 배터리 잔량이 낮을 시에 사용자에게 부저를 통해 알려줄 수 있으며, 태양전지 모듈을 설치하여 사용 중에도 배터리가 충전되어 장시간 사용이 가능하며, 진동판을 손잡이에 설치하여 각 손가락에 진동으로 신호를 줌으로써, 확실하게 시각 장애인에게 경고신호를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 중에도 청각을 충분히 이용할 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 막대, 13: 조도센서, 20: 바퀴부, 25: 물 감지센서,
30: 박스형 제어부, 35: 초음파센서, 40: 손잡이부

Claims (7)

1. 내부가 중공된 직선형 막대;
   상기 막대 하단 양쪽으로 연결된 계단형 바퀴로서, 각각 3개의 캐스트형 바퀴가 중심축에서 대칭으로 설치된 바퀴부;
   상기 막대의 상단에 설치되는 박스형 제어부;
   상기 박스형 제어부 상단에 설치되어 전방의 장애물을 감지하는 초음파센서; 및
   상기 막대의 최 상단 일부에 손잡이 패드가 장착된 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 바퀴부와 상기 박스형 제어부 사이의 상기 막대 일부에 주야간을 감지하는 조도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 바퀴부와 상기 박스형 제어부 사이의 상기 막대 일부에 상기 조도센서에서 야간이 감지된 경우 켜지는 다수의 LED 등이 설치된 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바퀴부의 양 축에서 지면방향으로 연장되는 양 도체로, 지면의 물과 상기 양 도체가 접촉되는 경우 물로 감지하는 물 감지센서가 장착된 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 박스형 제어부는,
   내부에 배터리와 연결되어 잔량전압을 감지하는 볼트미터가 설치되어, 상기 잔량전압이 일정값 이하이면 알람표시하는 전원감지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 박스형 제어부 상단에는,
   태양전지 모듈이 설치되어, 상기 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 손잡이부는,
   진동모터 또는 압전 진동판과 같은 촉각 자극 장치를 설치하여, 상기 제어부에서 신호를 수신받아 진동으로 경고알람이 가능한 것을 특징으로 하는 시각 장애인을 위한 다기능 계단바퀴형 지팡이.
   

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