KR20160044651A - 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 좌/우측 전완의 근전도 신호를 각기 측정하는 근전도 신호 측정부, 상기 근전도 신호 측정부에서 측정된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호 처리부, 상기 근전도 신호 처리부에서 처리된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 조합하는 근전도 신호 조합부 및 상기 좌/우측 전완의 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 좌/우측 전완의 동작을 판단하고, 상기 판단된 좌/우측 전완의 동작에 따라 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN(Audio Video Navigation) 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A VEHICLE USING ELECTROMYOGRAPHIC SIGNAL}
본 발명은 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전완의 움직임을 통해 발생되는 근전도 신호를 측정하고 처리함으로써 운전자의 의지에 부합하여 차량의 조향과 제동 및 차량의 멀티미디어 기능을 제어할 수 있도록 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 조향 시스템은 차량의 진행 방향을 운전자 임의대로 바꾸기 위한 장치로서, 조향 핸들, 조향 축 등으로 구성되어 운전자의 조향력을 기어 장치에 전달하는 조작 기구이며, 조향력의 방향을 바꾸어 줌과 동시에 회전력을 증대시켜 주행 링크 기구에 전달하는 기어 장치 및 기어 장치의 작동을 앞 바퀴에 전달하고, 좌우 바퀴의 관계 위치를 바르게 지지하는 링크 기구 등으로 구성되어 있다.
또한 멀티미디어 시스템은 운전자, 차량 탑승자가 이용하고자 원하는 앱(App)을 터치나 조작계(예 : 스틱, 방향키, 버튼, 터치스크린, 터치패널 등)를 사용하여 선택하고, 앱(App) 자체의 기능을 같은 방법으로 선택하여 AVN(Audio Video Navigation) 장치의 화면을 통해 차량 내에서 음악, 동영상, 방송, 라디오 등의 멀티미디어 기능과 전화, 블루투스, 및 음성인식 등의 텔레매틱스 기능을 차량 탑승자에게 제공한다.
위와 같은 차량 시스템은 사람의 수부(手部, forehand, 전완, 아래팔, 팔꿈치부터 손목까지의 부분)를 통해 동작하게 되는데, 불의의 사고자 선천적인 질병으로 인해 수부의 사용이 불편한 사람은 차량내에서의 운전 및 멀티미디어 장치의 사용이 어려웠다. 이를 개선하기 위해 근전도(ELECTROMYOGRAPHIC : EMG) 신호 등의 생체신호를 이용하여 차량의 시스템(예 : 운전 및 멀티미디어 시스템)에 접목시키는 기술이 주목받고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2007-0064083호(2007.06.20.공개, 근전도를 이용한 차량 제어 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
상기 배경기술은 X-by-Wire 기술을 기반으로 하는 근전도를 처리하여 차량의 가속, 제동, 및 조향 등을 제어하는 방법이다. 그러나 상기와 배경기술과 같은 시스템은 근전도 신호를 취득하는 부위가 광범위하여 신호에 대한 구분이 모호하고, 제어하기 위해 측정된 신호를 처리하고 계산하는 방법이 명확하지 않으며, 또한 차량을 제어하는 방법이 다양하지 못하고 그 방법이 구체적으로 명시되어 있지 않아 너무 막연하기 때문에 실제 차량을 제어하는 역할을 수행할 수 있는지 알 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전완의 움직임을 통해 발생되는 근전도 신호를 측정하고 처리함으로써 운전자의 의지에 부합하여 차량의 조향과 제동 및 차량의 멀티미디어 기능을 제어할 수 있도록 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치는, 좌/우측 전완의 근전도 신호를 각기 측정하는 근전도 신호 측정부; 상기 근전도 신호 측정부에서 측정된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호 처리부; 상기 근전도 신호 처리부에서 처리된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 조합하는 근전도 신호 조합부; 및 상기 좌/우측 전완의 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 좌/우측 전완의 동작을 판단하고, 상기 판단된 좌/우측 전완의 동작에 따라 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN(Audio Video Navigation) 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 근전도 신호 측정부는, 전완에 부착되어 근전도를 측정하는 적어도 하나 이상의 표면전극; 상기 표면전극에서 검출된 근전도 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 필터링하는 밴드패스 필터; 상기 증폭기를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 전기적 잡음 신호를 필터링하는 노치 필터; 상기 필터링된 특정 주파수 대역의 신호에서 잡음이 제거된 신호를 에이디(A/D) 변환하는 에이디 컨버터; 및 상기 에이디(A/D) 컨버터를 통해 디지털로 변환된 근전도 신호를 출력하는 근전도 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 표면전극은, 좌측 전완의 척측 수근 신근과 장요측 수신 신근, 및 우측 전완의 척측 수근 신근과 요측 수신 굴근의 위치에 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward), 후진(Backward), 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간; 및 우측 전완의 레프트(Left) 방향 회전, 라이트(Right) 방향 회전, 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간;을 조합한 결과를 이용하여 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward) 동작의 횟수에 따라 차량의 배터리 오프 상태로부터 단계적으로 배터리 상태를 전환시켜 최종적으로 차량을 시동시키고, 좌측 전완의 후진(Backward) 동작의 횟수에 따라 차량의 시동 온 상태로부터 시동을 오프시킨 후 배터리 상태를 단계적으로 배터리 오프 상태까지 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전진(Forward) 동작은, 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 주먹을 말아 쥔 상태에서 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 아래로 꺾어 내리는 동작이고, 상기 후진(Backward) 동작은, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위로 꺾어 올리는 동작이며, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위나 아래로 꺾지 않고 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작은 휴식(Rest) 동작인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 우측 전완의 근전도 신호를 바탕으로, 상기 우측 전완의 주먹을 말아 쥔 상태에서 손등이 위로 향하면서 엄지 손가락이 좌측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 왼쪽 회전 방향으로 판단하고, 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 손바닥이 위로 향하면서 엄지 손가락이 우측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 오른쪽 회전 방향으로 판단하고, 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 좌측이나 우측으로 돌리지 않고 우측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 근전도 신호 처리부는, 좌측 전완의 근전도 신호를 처리하여 특징점을 추출하고, 우측 전완의 근전도 신호를 수신하여 특징점을 추출한 후, 미리 설정된 임의의 생체신호 분류 알고리즘을 이용하여 상기 추출된 좌/우측 전완의 특징점에 근거하여 근전도 패턴 인식을 수행하며, 상기 특징점은 일정시간 동안 신호의 절대값을 적분한 DAMV(Difference Absolute Mean Value)를 계산하여 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법은, 근전도 신호 측정부가 좌/우측 전완의 근전도 신호를 각기 측정하는 단계; 근전도 신호 처리부가 상기 근전도 신호 측정부에서 측정된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 단계; 근전도 신호 조합부가 상기 근전도 신호 처리부에서 처리된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 조합하는 단계; 및 제어부가 상기 좌/우측 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 좌/우측 전완의 동작을 판단하고, 상기 판단된 좌/우측 전완의 동작에 따라 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 동작을 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward), 후진(Backward), 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간; 및 우측 전완의 레프트(Left) 방향 회전, 라이트(Right) 방향 회전, 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간;을 조합한 결과를 이용하여 차량의 조향 방향과 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차량의 조향 방향과 제동을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward) 동작의 횟수에 따라 차량의 배터리 오프 상태로부터 단계적으로 배터리 상태를 전환시켜 최종적으로 차량을 시동시키고, 좌측 전완의 후진(Backward) 동작의 횟수에 따라 차량의 시동 온 상태로부터 시동을 오프시킨 후 배터리 상태를 단계적으로 배터리 오프 상태까지 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전진(Forward) 동작은, 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 주먹을 말아 쥔 상태에서 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 아래로 꺾어 내리는 동작이고, 상기 후진(Backward) 동작은, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위로 꺾어 올리는 동작이며, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위나 아래로 꺾지 않고 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작은 휴식(Rest) 동작인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 동작을 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 우측 전완의 근전도 신호를 바탕으로, 상기 우측 전완의 주먹을 말아 쥔 상태에서 손등이 위로 향하면서 엄지 손가락이 좌측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 왼쪽 회전 방향으로 판단하고, 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 손바닥이 위로 향하면서 엄지 손가락이 우측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 오른쪽 회전 방향으로 판단하고, 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 좌측이나 우측으로 돌리지 않고 우측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 단계에서, 상기 근전도 신호 처리부는, 좌측 전완의 근전도 신호를 처리하여 특징점을 추출하고, 우측 전완의 근전도 신호를 수신하여 특징점을 추출한 후, 미리 설정된 임의의 생체신호 분류 알고리즘을 이용하여 상기 추출된 좌/우측 전완의 특징점에 근거하여 근전도 패턴 인식을 수행하며, 상기 특징점은 일정시간 동안 신호의 절대값을 적분한 DAMV(Difference Absolute Mean Value)를 계산하여 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전완의 움직임을 통해 발생되는 근전도 신호를 측정하고 처리함으로써 운전자의 의지에 부합하여 차량의 조향과 제동 및 차량의 멀티미디어 기능을 제어할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 측정부의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에서 있어서, 표면전극을 통해 측정되는 근전도 신호를 이용해 검출할 수 있는 전환의 동작을 보인 사진.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 처리부의 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호를 동작에 따라 분류한 후에 각 전완의 특징점별 결과를 조합하여 조향 방향을 결정하는 근전도 신호 조합부의 동작을 설명하기 위한 테이블.
도 6은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호를 동작에 따라 분류한 후에 각 전완의 특징점별 결과를 조합하여 AVN 장치의 기능을 결정하는 근전도 신호 조합부의 동작을 설명하기 위한 테이블.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 조합부에서 출력된 근전도 신호를 기초로 제어부가 차량의 조향 및 제동을 제어하는 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 8은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 조합부에서 출력된 근전도 신호를 기초로 제어부가 조그다이얼(Jog Dial)의 유무에 따른 AVN 장치를 제어하는 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량을 시동시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 조향 및 제동시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 AVN 장치를 제어하는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 시동을 정지시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치는, 근전도 신호 측정부(100), 근전도 신호 처리부(200), 근전도 신호 조합부(300), 차속 감지부(400), 및 제어부(500)를 포함한다.
상기 근전도 신호 측정부(100)는 왼쪽 전완(좌측 전완)의 근전도 신호를 측정하는 좌측 근전도 신호 측정부(110)와 오른쪽 전완(우측 전완)의 근전도 신호를 측정하는 우측 근전도 신호 측정부(120)를 포함한다(도 2 참조).
상기 근전도 신호 처리부(200)는 좌측 근전도 신호 측정부(110)에서 측정된 좌측 전완의 근전도 신호를 처리하는 좌측 근전도 신호 처리부(210)와 우측 근전도 신호 측정부(120)에서 측정된 우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 우측 근전도 신호 처리부(220)를 포함한다.
상기 근전도 신호 조합부(300)는 상기 근전도 신호 처리부(200)에서 처리된 좌/우측 근전도 신호를 조합하고, 상기 차속 감지부(400)는 차량의 현재 속도를 감지하여 제어부(500)에 출력한다.
상기 제어부(500)는 상기 좌/우측 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 조향 방향을 판단하거나(도 5 참조) AVN 기능을 제어한다(도 6 참조).
상기 제어부(500)의 조향&제동 제어부(510)는 상기 좌/우측 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 조향을 제어하거나 제동한다. 또한 상기 제어부(500)의 멀티 AVN 제어부(520)는 상기 좌/우측 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 멀티미디어 AVN 장치의 기능을 제어한다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 측정부의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 근전도 신호 측정부(110)는 표면전극(111), 증폭기(112), 밴드패스(Band Pass) 필터(113), 노치(Notch) 필터(114), 에이디(A/D) 컨버터(115), 및 근전도 신호 출력부(116)를 포함한다.
상기 표면전극(111)은 전완의 기 설정된 위치에 부착되며, 그 소재를 한정하고자 하는 것은 아니지만 Ag/AgCl 소재로 구성될 수 있다.
예컨대 상기 표면전극(111)을 부착시키는 위치는, 좌측 전완의 경우 척측 수근 신근 및 장요측 수신 신근을 포함하고, 우측 전완의 경우 척측 수근 신근 및 요측 수신 굴근을 포함한다.
상기와 같이 좌/우측 전완에 각기 부착된 표면전극을 통해 측정되는 근전도 신호를 좌/우측 전완에서 각기 3가지의 동작을 검출할 수 있다(도 3 참조).
도 3은 상기 도 1에서 있어서, 표면전극을 통해 측정되는 근전도 신호를 이용해 검출할 수 있는 전환의 동작을 보인 사진이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 좌측 전완의 전진(Forward), 후진(Backward), 및 휴식(Rest) 동작을 검출하고, 우측 전완의 왼쪽(Left), 오른쪽(Right), 및 휴식(Rest) 동작을 검출한다.
즉, 상기 제어부(500)는 좌측 전완(또는 좌완)으로 엄지 손가락이 상부로 향하도록 주먹을 말아 쥔 상태에서 상기 좌완의 주먹쥔 손목을 아래로 꺾어 내리는 동작을 전진(Forward)으로 판단하고(a), 상기 좌완의 주먹쥔 손목을 위로 꺾어 올리는 동작을 후진(Backward)으로 판단하고(b), 상기 좌완의 주먹쥔 손목을 위나 아래로 꺾지 않고 좌완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단한다(c).
또한 상기 제어부(500)는 우측 전완(또는 우완)의 주먹을 말아 쥔 상태에서 엄지 손가락이 좌측을 향하도록(즉, 손등이 위로 향하도록) 상기 우완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 왼쪽(Left) 방향으로 판단하고(d), 상기 우완의 주먹쥔 손목을 엄지 손가락이 우측을 향하도록(즉, 손바닥이 위로 향하도록) 돌리는 동작을 오른쪽(Right) 방향으로 판단하고(e), 상기 우완의 주먹쥔 손목을 좌측이나 우측으로 돌리지 않고 우완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단한다(f).
상기 증폭기(112)는 상기 표면전극(111)에서 검출된 근전도 신호를 증폭한다. 이때 상기 증폭기(112)의 이득은 적어도 2000x 일 수 있다.
상기 밴드패스 필터(113)는 상기 증폭기(112)를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 신호(예 : 10~500Hz)를 필터링한다.
상기 노치 필터(114)는 상기 증폭기(112)를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 전기적 잡음 신호(예 : 60Hz)를 필터링한다.
상기 에이디(A/D) 컨버터(115)는 상기 필터링된 특정 주파수 대역의 신호에서 잡음이 제거된 신호를 에이디(A/D) 변환한다. 이때 상기 에이디 컨버터(115)는 1KHz의 샘플링 주파수 및 16비트 에이디 컨버터일 수 있다.
상기 근전도 신호 출력부(116)는 상기 에이디(A/D) 컨버터(115)를 통해 디지털로 변환된 근전도 신호를 출력한다.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 처리부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 근전도 신호 처리부(200)는 왼쪽 전완(좌측 전완)의 근전도 신호(EMG 신호)를 수신하여(S101) 특징점(EMG Feature)을 추출하고(S102), 오른쪽 전완(우측 전완)의 근전도 신호(EMG 신호)를 수신하여(S103) 특징점(EMG Feature)을 추출한다(S104). 그리고 상기 추출된 좌/우완의 특징점에 근거하여 근전도 패턴 인식을 수행한다(S105).
이때 상기 근전도 패턴 인식은 미리 설정된 임의의 생체신호 분류 알고리즘을 이용할 수 있다.
본 실시예에서 상기 생체신호 분류 알고리즘은 최대우도 추정법(Maximum Likelihood Estimation)을 사용할 수 있다. 상기 최대우도 추정법은 데이터의 밀도 추정 방법 중 모수적 추정법의 대표적인 방법으로 우도 함수를 최대화하여 파라미터(
Figure pat00001
)를 결정하는 방법이다.
본 실시예에서는 운전자의 근전도 신호로 계산된 근전도 특징점을 상기 알고리즘에 적용시킨 후, 각 손목에 따른 동작별 패턴을 분류한다.
상기 근전도 신호를 이용하여 각 손목에 따른 동작별 패턴을 정확하기 분류하기 위해서는 각 동작에 따른 특징을 잘 전달할 수 있는 특징점 선정이 필요하다.
예컨대 본 실시예에서는 근전도 신호의 절대 차분 평균값으로서, 아래의 수학식 1과 같이 일정시간 동안 신호의 절대값을 적분한 DAMV(Difference Absolute Mean Value)를 계산하여 근전도 특징점을 추출한다.
Figure pat00002
여기서, x는 측정된 근전도 신호이며, i는 샘플의 순서, N은 샘플의 개수를 의미한다.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호를 동작에 따라 분류한 후에 각 전완의 특징점별 결과를 조합하여 조향 방향을 결정하는 근전도 신호 조합부의 동작을 설명하기 위한 테이블이고, 도 6은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호를 동작에 따라 분류한 후에 각 전완의 특징점별 결과를 조합하여 AVN 장치의 기능을 결정하는 근전도 신호 조합부의 동작을 설명하기 위한 테이블이다.
다만, 본 실시예는 조향에 관련된 모든 상황에 대응하는 동작을 기재한 것이 아니라 대표적인 몇 가지 동작들을 기재한 것이며, 또한 이하 기재된 특징점별 조합 결과와 동작을 한정하고자 하는 것이 아님에 유의한다.
도 5를 참조하면, 왼 손목(즉, 좌완 주먹)이 전진(Forward) 오른 손목(즉, 우완 주먹)이 기 설정된 시간(예 : 1초) 이상 왼쪽(Left) 회전이면 좌상 방향을 의미하고, 왼 손목이 전진(Forward) 오른 손목이 기 설정된 시간(예 : 1초) 이상 오른쪽(Right) 회전이면 우상 방향을 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목이 기 설정된 시간(예 : 1초) 이상 왼쪽(Left) 회전이면 이면 좌 방향을 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목도 휴식(Rest)이면 직진을 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목이 기 설정된 시간(예 : 1초) 이상 오른쪽(Right) 회전이면 우 방향을 의미하고, 왼 손목이 후진(Backward) 오른 손목이 휴식(Rest)이면 정지를 의미한다.
상기 테이블에 따른 구체적인 제어 방법은 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 왼 손목(즉, 좌완 주먹)이 전진(Forward) 오른 손목(우완 주먹)이 기 설정된 시간(예 : 1초) 이상 왼쪽(Left) 회전이면 좌측 방향으로 회전(예 : 조그다이얼 회전)을 의미하고, 왼 손목이 전진(Forward) 오른 손목이 휴식(Rest)이면 상측 화살표 키를 의미하고, 왼 손목이 기 설정된 시간(예 : 2초) 이상 전진(Forward) 오른 손목이 휴식(Rest)이면 선택을 의미하고, 왼 손목이 전진(Forward) 오른 손목이 오른쪽(Right) 회전이면 우측 방향으로 회전(예 : 조그다이얼 회전)을 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목이 좌측(Left) 회전이면 좌측 화살표 키를 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목도 휴식(Rest)이면 유지를 의미하고, 왼 손목이 휴식(Rest) 오른 손목이 오른쪽(Right) 회전이면 우측 화살표 키를 의미하고, 왼 손목이 후진(Backward) 오른 손목이 왼쪽(Left) 회전이면 메뉴 호출을 의미하고, 왼 손목이 후진(Backward) 오른 손목이 휴식(Rest)이면 하측 화살표 키를 의미하고, 왼 속목이 후진(Bakward) 오른 손목이 오른쪽(Right) 회전이면 백(Back, 취소, 이전)을 의미한다.
상기 테이블에 따른 구체적인 제어 방법은 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 조합부에서 출력된 근전도 신호를 기초로 제어부가 차량의 조향 및 제동을 제어하는 동작을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 상기 도 1에 있어서, 근전도 신호 조합부에서 출력된 근전도 신호를 기초로 제어부가 조그다이얼(Jog Dial)의 유무에 따른 AVN 장치를 제어하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(500)는, 도 5의 테이블에 도시된 전완의 특징점별 결과를 조합하여 결정한 조향 방향이 좌상 방향인 경우, 조향 핸들 기준 45도 각으로 좌측으로 차량을 회전시키고(S201), 상기 조향 방향이 좌 방향인 경우 조향 핸들 기준 90도 각으로 좌측으로 차량을 회전시키고(S202), 상기 조향 방향이 우상 방향인 경우 조핸 핸들 기준 45도 각으로 우측으로 차량을 회전시키고(S203), 상기 조향 방향이 우 방향인 경우 조향 핸들 기준 90도 각으로 우측으로 차량을 회전시키고(S204), 상기 조향 방향이 직진인 경우에는 차량 직진 주행으로 변경 및 유지하고(S205), 상기 조향 방향이 정지인 경우에는 차량을 멈춘다(S206).
도 8을 참조하면, 제어부(500)는, 도 6의 테이블에 도시된 전완의 특징점별 결과를 조합하여 결정한 조향 방향이 상(UP) 방향인 경우, AVN 장치의 조작계에서 상측으로 이동시키는 기능을 수행하고(예 : 앱 간의 이동, 앱 상에서의 아이콘 이동 등)(S301), 상기 조향 방향이 다운(Down) 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서 아래측으로 이동시키는 기능을 수행하고(예 : 앱 간의 이동, 앱 상에서의 아이콘 이동 등)(S302), 상기 조향 방향이 우측(Right) 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서 우측으로 이동시키는 기능을 수행하고(예 : 앱 간의 이동, 앱 상에서의 아이콘 이동 등)(S303), 상기 조향 방향이 좌측(Left) 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서 좌측으로 이동시키는 기능을 수행하고(예 : 앱 간의 이동, 앱 상에서의 아이콘 이동 등)(S304), 상기 조향 방향이 선택 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서 선택 기능을 수행하고(예 : 앱 아이콘 선택, 앱 상에서의 기능 선택, 전화수신 기능 등)(S305), 상기 조향 방향이 백(Back) 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서 뒤로 이동시키는 기능을 수행하고(예 : 현재 페이지에서 이전 페이지로 이동 등)(S306), 상기 조향 방향이 메뉴(Menu) 방향인 경우 AVN 장치의 조작계에서의 메뉴 설정 기능을 수행하고(예 : 현재 실행중인 앱의 메뉴 기능을 설정하는 기능 등)(S307), 상기 조향 방향이 우회전(Clockwise) 방향인 경우 AVN 장치의 조그다이얼을 시계 방향으로 이동(회전)시키고(예 : 앱 상에서 페이지 간의 이동, 앱 메뉴 바에의 아이콘 이동 등)(S308), 상기 조향 방향이 좌회전(CounterClockwise) 방향인 경우 AVN 장치의 조그다이얼을 반시계 방향으로 이동(회전)시킨다(예 : 앱 상에서 페이지 간의 이동, 앱 메뉴 바에의 아이콘 이동 등)(S309).
이상으로 좌/우측 전완에서 측정된 근전도 신호를 기초로 제어부가 차량의 조향 및 제동을 제어하는 동작 및 AVN 장치의 기능을 제어하는 동작에 대해서 설명하였다.
이하 실제로 차량을 시동시켜 운전을 하면서 AVN 장치를 조작하고 차량의 시동을 정지시키기까지의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량을 시동시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 차량이 정지(시동 오프)된 상태에서 사용자(즉, 운전자)가 왼 손목(즉, 좌측 전완)을 1회 전진(Forward)시키면, 제어부(500)는 차량을 배터리 온(B+ ON) 상태로 전환시키고, 이 상태에서 좌측 전완을 다시 1회 전진(Forward)시키면 상기 제어부(500)는 차량을 ACC ON 상태로 전환시키면서 동시에 AVN 장치를 ON 시킨다(이후 AVN 모드 유지).
이 상태에서 사용자가 좌측 전완을 다시 1회 전진(Forward)시키면 상기 제어부(500)는 차량을 시동시키고, 이 상태에서 차량이 주행하기 시작하여 기 설정된 속도(예 : 2.25km/h) 보다 크면 상기 제어부(500)는 주행모드를 유지시키고, 차량의 속도가 기 설정된 속도(예 : 2.25km/h) 이하이면 상기 제어부(500)는 AVN 모드를 유지한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 조향 및 제동시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 본 실시예에서 전진(Forward)/후진(Backward) 동작은 왼 손목(즉, 좌완)에 의한 동작이고 레프트(Left)/라이트(Right) 동작은 오른 손목(즉, 우완)에 의한 동작이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(500)는 양측 전완의 EMG 신호를 측정하고(S401), 상기 측정된 양측 전완의 EMG 신호를 처리한다(S402).
그리고 상기 처리된 양측 전완의 EMG 신호를 조합한다(S403).
상기 양측 전완으로부터 측정된 EMG 신호의 조합에 따른 동작(예 : 조향 제어, AVN 장치 제어 동작)의 일 실시예는 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명하였다.
그리고 상기 조합된 EMG 신호의 방향을 판단한다(S404).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌측이면(S405의 예) 상기 제어부(500)는 좌측으로 스티어링 샤프트를 작동시킨다(S407, S408).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌상이면(S405의 아니오) 상기 제어부(500)는 좌상으로 스티어링 샤프트를 작동시킨다(S406, S408).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진방향이 아니면(즉, 후진)이면(S409의 아니오) 상기 제어부(500)는 브레이크 시스템을 작동시킨다(S410).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진방향이면(S409의 예) 상기 제어부(500)는 전진으로 스티어링 샤프트를 작동시킨다(S414).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 우측이면(S411의 예) 상기 제어부(50))는 우측으로 스티어링 샤프트를 작동시킨다(S413, S414).
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 우상이면(S411의 아니오) 상기 제어부(500)는 우상으로 스티어링 샤프트를 작동시킨다(S412, S414).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 AVN 장치를 제어하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 본 실시예에서 전진(Forward)/후진(Backward) 동작은 왼 손목(즉, 좌완)에 의한 동작이고 레프트(Left)/라이트(Right) 동작은 오른 손목(즉, 우완)에 의한 동작이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제어부(500)는 양측 전완의 EMG 신호를 측정하고(S501), 상기 측정된 양측 전완의 EMG 신호를 처리한다(S502).
그리고 상기 처리된 양측 전완의 EMG 신호를 조합한다(S503).
상기 양측 전완으로부터 측정된 EMG 신호의 조합에 따른 동작(예 : 조향 제어, AVN 장치 제어 동작)의 일 실시예는 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명하였다.
그리고 상기 제어부는 차량의 AVN 장치가 조그다이얼 방식 AVN 장치인지 판단한다(S504).
상기 판단(S504)에 따라, 상기 AVN 장치가 조그다이얼 방식 AVN 장치가 아닌 경우(S504의 아니오), 상기 제어부(500)는 상기 조합된 EMG 신호의 방향을 판단한다(S505).
이하 상기 AVN 장치가 조그다이얼 방식 AVN 장치가 아닌 경우에 대하여 상기 조합된 EMG 신호의 방향에 따른 AVN 장치의 제어동작을 설명한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진(Forward)이면서(S506의 예) 기 설정된 시간(예 : 2초) 이상 유지되면(S508의 예) 상기 제어부(500)는 선택(Select) 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진(Forward)이 아니면서 좌측 회전이면(S506의 아니오, S507의 예) 상기 제어부(500)는 메뉴(Menu) 호출 기능을 수행하고, 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진(Forward)이 아니면서 좌측 회전도 아니면(즉, 우측 회전이면)(S506의 아니오, S507의 아니오) 상기 제어부(500)는 백(Back) 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진(Forward)이 아니면(즉, 후진(Backward)이면)(S506의 아니오) 상기 제어부(500)는 다운(Down)(예 : 하측 화살표키 조작) 기능을 수행한다.
또한 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌측 회전이면(S509의 예) 상기 제어부(500)는 레프트(Left)(예 : 좌측 화살표키 조작) 기능을 수행하고, 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌측 회전이 아니면(즉, 우측 회전이면)(S509의 아니오) 상기 제어부(500)는 라이트(Right)(예 : 우측 화살표키 조작) 기능을 수행한다.
그 이외의 경우에는 이전의 AVN 장치의 조작 상태를 유지(KEEP)한다.
다시 상기 판단(S504)에 따라, 상기 AVN 장치가 조그다이얼 방식 AVN 장치인 경우(S504의 예), 상기 제어부(500)는 상기 조합된 EMG 신호의 방향을 판단한다(S510).
이하 상기 AVN 장치가 조그다이얼 방식 AVN 장치인 경우에 대하여 상기 조합된 EMG 신호의 방향에 따른 AVN 장치의 제어동작을 설명한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진(Forward)이면서 좌측 회전이면(S511의 예, S513의 예) 상기 제어부(500)는 조그다이얼을 반시계 방향(Counterclockwise)으로 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진이면서 좌측 회전이 아니면(즉, 우측 회전이면)(S511의 예, S513의 아니오, S514의 예) 상기 제어부(500)는 조그다이얼을 시계 방향(Clockwise)으로 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진이면서 좌측 회전이나 우측 회전도 아니면서 기 설정된 시간(예 : 2초) 이상 전진이면(S511의 예, S513의 아니오, S514의 아니오, S515의 예) 상기 제어부(500)는 선택(Selection) 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진이면서 좌측 회전이나 우측 회전도 아니면(S511의 예, S513의 아니오, S514의 아니오, S515의 아니오) 상기 제어부(500)는 업(Up)(예 : 상측 화살표키 조작) 기능을 수행한다.
상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진이 아니면서(S511의 아니오) 좌측 회전이면(S512의 예) 상기 제어부(500)는 메뉴(Menu) 호출 기능을 수행하고, 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 전진이 아니면서(S511의 아니오) 좌측 회전도 아니면(우측 회전이면)(S512의 아니오) 상기 제어부(500)는 백(Back) 기능을 수행한다.
또한 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌측 회전이면(S516의 예) 상기 제어부(500)는 레프트(Left)(예 : 좌측 화살표키 조작) 기능을 수행하고, 상기 조합된 EMG 신호의 방향이 좌측 회전이 아니면(즉, 우측 회전이면)(S516의 아니오) 상기 제어부(500)는 라이트(Right)(예 : 우측 화살표키 조작) 기능을 수행한다.
그 이외의 경우에는 이전의 AVN 장치의 조작 상태를 유지(KEEP)한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치를 이용하여 차량의 시동을 정지시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 차량이 시동된 상태에서 사용자(즉, 운전자)가 왼 손목(즉, 좌측 전완)을 1회 후진(Backward)시키면, 제어부(500)는 차량의 시동을 오프시키면서 ACC OFF 상태로 전환시킨다.
이 상태에서 사용자가 좌측 전완을 다시 1회 후진(Backward)시키면 상기 제어부(500)는 AVN 장치를 오프시키고, 이 상태에서 좌측 전완을 다시 1회 후진(Backward) 시키면 상기 제어부(500)는 배터리를 오프 상태(B+ OFF)로 전환시킨다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100, 110, 120 : 근전도 신호 측정부
111 : 표면전극 112 : 증폭기
113 : 밴드패스 필터 114 : 노치 필터
115 : 에이디 컨버터 116 : 근전도 신호 출력부
200, 210, 220 : 근전도 신호 처리부
300 : 근전도 신호 조합부 400 : 차속 감지부
500 : 제어부 510 : 조향 & 제동 제어부
520 : 멀티 AVN 제어부

Claims (14)

  1. 좌/우측 전완의 근전도 신호를 각기 측정하는 근전도 신호 측정부;
    상기 근전도 신호 측정부에서 측정된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호 처리부;
    상기 근전도 신호 처리부에서 처리된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 조합하는 근전도 신호 조합부; 및
    상기 좌/우측 전완의 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 좌/우측 전완의 동작을 판단하고, 상기 판단된 좌/우측 전완의 동작에 따라 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN(Audio Video Navigation) 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 근전도 신호 측정부는,
    전완에 부착되어 근전도를 측정하는 적어도 하나 이상의 표면전극;
    상기 표면전극에서 검출된 근전도 신호를 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭기를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 필터링하는 밴드패스 필터;
    상기 증폭기를 통해 증폭된 근전도 신호에서 기 설정된 특정 주파수 대역의 전기적 잡음 신호를 필터링하는 노치 필터;
    상기 필터링된 특정 주파수 대역의 신호에서 잡음이 제거된 신호를 에이디(A/D) 변환하는 에이디 컨버터; 및
    상기 에이디(A/D) 컨버터를 통해 디지털로 변환된 근전도 신호를 출력하는 근전도 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 표면전극은,
    좌측 전완의 척측 수근 신근과 장요측 수신 신근, 및 우측 전완의 척측 수근 신근과 요측 수신 굴근의 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    좌측 전완의 전진(Forward), 후진(Backward), 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간; 및
    우측 전완의 레프트(Left) 방향 회전, 라이트(Right) 방향 회전, 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간;을 조합한 결과를 이용하여 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    좌측 전완의 전진(Forward) 동작의 횟수에 따라 차량의 배터리 오프 상태로부터 단계적으로 배터리 상태를 전환시켜 최종적으로 차량을 시동시키고,
    좌측 전완의 후진(Backward) 동작의 횟수에 따라 차량의 시동 온 상태로부터 시동을 오프시킨 후 배터리 상태를 단계적으로 배터리 오프 상태까지 전환시키는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전진(Forward) 동작은, 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 주먹을 말아 쥔 상태에서 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 아래로 꺾어 내리는 동작이고, 상기 후진(Backward) 동작은, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위로 꺾어 올리는 동작이며,
    상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위나 아래로 꺾지 않고 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작은 휴식(Rest) 동작인 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    우측 전완의 근전도 신호를 바탕으로, 상기 우측 전완의 주먹을 말아 쥔 상태에서 손등이 위로 향하면서 엄지 손가락이 좌측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 왼쪽 회전 방향으로 판단하고,
    상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 손바닥이 위로 향하면서 엄지 손가락이 우측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 오른쪽 회전 방향으로 판단하고,
    상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 좌측이나 우측으로 돌리지 않고 우측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 근전도 신호 처리부는,
    좌측 전완의 근전도 신호를 처리하여 특징점을 추출하고, 우측 전완의 근전도 신호를 수신하여 특징점을 추출한 후, 미리 설정된 임의의 생체신호 분류 알고리즘을 이용하여 상기 추출된 좌/우측 전완의 특징점에 근거하여 근전도 패턴 인식을 수행하며,
    상기 특징점은 일정시간 동안 신호의 절대값을 적분한 DAMV(Difference Absolute Mean Value)를 계산하여 추출하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 장치.
  9. 근전도 신호 측정부가 좌/우측 전완의 근전도 신호를 각기 측정하는 단계;
    근전도 신호 처리부가 상기 근전도 신호 측정부에서 측정된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 단계;
    근전도 신호 조합부가 상기 근전도 신호 처리부에서 처리된 좌/우측 전완의 근전도 신호를 조합하는 단계; 및
    제어부가 상기 좌/우측 근전도 신호의 조합 결과를 이용하여 좌/우측 전완의 동작을 판단하고, 상기 판단된 좌/우측 전완의 동작에 따라 차량의 조향 방향, 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 동작을 판단하는 단계에서,
    상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward), 후진(Backward), 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간; 및
    우측 전완의 레프트(Left) 방향 회전, 라이트(Right) 방향 회전, 및 휴식(Rest) 동작과 각 동작의 유지시간;을 조합한 결과를 이용하여 차량의 조향 방향과 제동 및 차량에 설치된 AVN 장치의 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 차량의 조향 방향과 제동을 제어하는 단계에서,
    상기 제어부는, 좌측 전완의 전진(Forward) 동작의 횟수에 따라 차량의 배터리 오프 상태로부터 단계적으로 배터리 상태를 전환시켜 최종적으로 차량을 시동시키고, 좌측 전완의 후진(Backward) 동작의 횟수에 따라 차량의 시동 온 상태로부터 시동을 오프시킨 후 배터리 상태를 단계적으로 배터리 오프 상태까지 전환시키는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전진(Forward) 동작은, 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 주먹을 말아 쥔 상태에서 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 아래로 꺾어 내리는 동작이고, 상기 후진(Backward) 동작은, 상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위로 꺾어 올리는 동작이며,
    상기 좌측 전완의 주먹쥔 손목을 위나 아래로 꺾지 않고 좌측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작은 휴식(Rest) 동작인 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 동작을 판단하는 단계에서,
    상기 제어부는, 우측 전완의 근전도 신호를 바탕으로, 상기 우측 전완의 주먹을 말아 쥔 상태에서 손등이 위로 향하면서 엄지 손가락이 좌측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 왼쪽 회전 방향으로 판단하고,
    상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 손바닥이 위로 향하면서 엄지 손가락이 우측을 향하도록 상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 돌리는 동작을 오른쪽 회전 방향으로 판단하고,
    상기 우측 전완의 주먹쥔 손목을 좌측이나 우측으로 돌리지 않고 우측 전완의 엄지 손가락이 상부로 향하도록 말아 쥔 주먹을 반듯이 유지하는 동작을 휴식(Rest)으로 판단하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 좌/우측 전완의 근전도 신호를 처리하는 단계에서,
    상기 근전도 신호 처리부는, 좌측 전완의 근전도 신호를 처리하여 특징점을 추출하고, 우측 전완의 근전도 신호를 수신하여 특징점을 추출한 후, 미리 설정된 임의의 생체신호 분류 알고리즘을 이용하여 상기 추출된 좌/우측 전완의 특징점에 근거하여 근전도 패턴 인식을 수행하며,
    상기 특징점은 일정시간 동안 신호의 절대값을 적분한 DAMV(Difference Absolute Mean Value)를 계산하여 추출하는 것을 특징으로 하는 근전도 신호를 이용한 차량 제어 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106073776B (zh) * 2016-08-29 2019-06-25 吉林大学 Cacc驾驶员肢体等速多通道肌电信号特征提取方法
CN107463259B (zh) * 2017-08-07 2021-03-16 北京汽车集团有限公司 车载显示设备以及用于车载显示设备的交互方法、装置
WO2024032591A1 (zh) * 2022-08-12 2024-02-15 歌尔股份有限公司 肌电信号采集装置及控制方法、电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070064083A (ko) * 2005-12-16 2007-06-20 (재)대구경북과학기술연구원 근전도를 이용한 차량 제어 장치 및 방법
KR20090123497A (ko) * 2008-05-28 2009-12-02 한영훈 근전도 신호를 이용한 팔이 없는 장애인의 핸들 조작시스템
KR20110078034A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 한국기술교육대학교 산학협력단 근전도 신호를 이용한 외골격로봇시스템
KR20110135715A (ko) * 2010-06-11 2011-12-19 자동차부품연구원 차량의 운전상황 측정 장치
KR20140112734A (ko) * 2013-03-14 2014-09-24 주식회사 한라홀딩스 전자제어조향장치 및 그의 절대 조향각 저장방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238338B1 (en) * 1999-07-19 2001-05-29 Altec, Inc. Biosignal monitoring system and method
JP3720979B2 (ja) * 1998-05-18 2005-11-30 光洋精工株式会社 電動パワーステアリング装置
US7606411B2 (en) * 2006-10-05 2009-10-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Robotic gesture recognition system
JP2011152896A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Bosch Corp 緊急制動装置
CN202168823U (zh) * 2011-07-01 2012-03-21 太原科技大学 人体表面肌电信号采集器
CN103279734A (zh) * 2013-03-26 2013-09-04 上海交通大学 新型的智能手语翻译与人机交互系统及其使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070064083A (ko) * 2005-12-16 2007-06-20 (재)대구경북과학기술연구원 근전도를 이용한 차량 제어 장치 및 방법
KR20090123497A (ko) * 2008-05-28 2009-12-02 한영훈 근전도 신호를 이용한 팔이 없는 장애인의 핸들 조작시스템
KR20110078034A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 한국기술교육대학교 산학협력단 근전도 신호를 이용한 외골격로봇시스템
KR20110135715A (ko) * 2010-06-11 2011-12-19 자동차부품연구원 차량의 운전상황 측정 장치
KR20140112734A (ko) * 2013-03-14 2014-09-24 주식회사 한라홀딩스 전자제어조향장치 및 그의 절대 조향각 저장방법

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