KR20160074435A - 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위험 상황 통보 동작의 신뢰성과 활용성을 증대하기 위한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법에 관한 것으로, 사용자의 맥박, 심전도 센서 체온, 및 산소 포화도 중 적어도 하나를 센싱하여 생체 신호를 생성 및 출력하는 제1 센서부; 상기 사용자 주변의 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍량, 빛/조도, 소음, 진동, 및 공기질 중 적어도 하나를 센싱하여 환경 신호를 생성 및 출력하는 제2 센서부; 상기 생체 신호와 상기 환경 신호를 기반으로 사용자 상황을 추론하는 상황 추론부; 상기 사용자 상황이 위험 상황이라고 추론되면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성 체크를 위한 촉각 자극을 발생하고 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 상기 사용자 응답이 입력되지 않으면 상기 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키고, 상기 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응도를 체크하는 상황 안내부; 상기 사용자 상황 및 상기 사용자 반응도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출하고, 상기 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 외부 장치에 위험 상황 발생을 통보하는 상황 보고부; 및 상기 외부 장치와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신부를 포함할 수 있다.

Description

웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법{WEARABLE APPARATUS AND METHOD FOR DANGER AREA GUIDING}

본 발명은 센서 장치들을 통해 획득하는 정보 이외에 사용자가 실제로 느끼는 위험 정도를 추가 고려함으로써, 위험 상황 통보 동작의 신뢰도를 증가할 수 있도록 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법에 관한 것이다.

인류 문명이 발달함에 따라 지하나 수중, 밀림 속, 극서 지역, 극한 지역 등과 같이 위험한 환경에서도 연구나 작업을 수행하는 일이 빈번하게 이루어진다. 또한, 화재 현장이나 방사능 유출 현장에서 작업을 하는 경우도 자주 발생한다.

이러한 경우, 유독가스나 더위, 추위 등으로 인하여 작업자들이 의식을 잃을 위험이 있다. 이러한 위험 요소들은 육안으로 식별이 어렵기 때문에, 작업자 본인은 위험에 닥칠 때까지 위험 상황을 용이하게 인식하기 어렵다.

또한, 다수의 작업자가 함께 작업을 한다고 하더라도, 연기나 어둠 등으로 인하여 시야를 확보하지 못하여 동료작업자의 위험을 신속하게 파악하기도 어렵다. 이러한 이유로 인하여, 맨홀이나 화재 현장, 원자로 등에서 일하는 작업자들이 종종 목숨을 잃는 사고가 발생한다.

이러한 사고를 예방하기 위하여 각종 안전 장치를 투입하는 경우가 있지만, 작업 속도나 작업 환경 등의 제한으로 인하여 안전 장치가 항상 사용될 수 있는 것은 아니다. 따라서 위험 현장에서도 사용자의 상태나 주변 환경을 체크하여, 위험을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 대두되었다.

이에 국내등록특허 제10-1422234호에서는 심박, 맥박, 체온, 진동을 비롯한 생체인식정보를 인식하고, 통보장치와 휴대폰에서 현재의 위치를 수신하기 위한 GPS수신 기능을 구비하며, 탈부착이 가능한 2개 이상의 링구조로 이루어진 커플연동 기능을 구비하며, 사용자에 손목에 착용 가능한 팔찌 형태의 통보장치를 가지도록 구성함으로써, 생체정보 중 어느 하나가 사전에 미리 설정된 기준치를 초과하는 경우에는 사전에 미리 설정된 보호자에게 즉시 연락하도록 한 생체정보 및 GPS정보를 활용한 긴급상황 통보시스템을 제안하였다.

그러나 국내등록특허 제10-1422234호에서는 생체정보 중 어느 하나가 사전에 미리 설정된 기준치 이상인 경우 무조건적으로 긴급상황 발생을 통보하도록 함으로써, 사용자가 실제로 느끼는 위험 정도를 전혀 고려하지 못하는 단점이 있다. 즉, 사용자 신체 상태는 정상이나 사용자 외부 환경에 의해 심박, 맥박, 체온 및 진동 중 하나가 비정상적인 값을 가지게 되는 경우가 빈번히 발생할 수 있으나, 이는 전혀 고려할 수 없으며, 이에 따라 위험 상황 통보 동작의 신뢰성이 저하되는 문제점을 가진다.

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 사용자가 실제로 느끼는 위험 정도를 고려하여 위험 상황 통보 동작을 수행함으로써, 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한 인접 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치끼리 통신하여 해당 지역에 위험 상황이 발생했는지를 자체 판단하고, 이에 따른 통보 동작을 수행할 수 있도록 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 사용자 신체에 착용 가능한 형태로 구현된 웨어러블 사용자 위험 안내 장치는, 상기 사용자의 맥박, 심전도 센서 체온, 및 산소 포화도 중 적어도 하나를 센싱하여 생체 신호를 생성 및 출력하는 제1 센서부; 상기 생체 신호를 기반으로 사용자 상황을 추론하는 상황 추론부; 상기 사용자 상황이 위험 상황이라고 추론되면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성 체크를 위한 촉각 자극을 발생하고 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 상기 사용자 응답이 입력되지 않으면 상기 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키고, 상기 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응도를 체크하는 상황 안내부; 상기 사용자 상황 및 상기 사용자 반응도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출하고, 상기 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 외부 장치에 위험 상황 발생을 통보하는 상황 보고부; 및 상기 외부 장치와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신부를 포함할 수 있다.

상기 상황 안내부는 위험 관제 센터가 위험 상황 발생을 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 상황 안내부는 사용자 주변에 위치한 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 중 기 설정된 비율 이상이 위험 상황 발생을 동시 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 웨어러블 사용자 위험 안내 장치는 상기 사용자 주변의 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍량, 빛/조도, 소음, 진동, 및 공기질 중 적어도 하나를 센싱하여 환경 신호를 생성 및 출력하는 제2 센서부를 더 포함하며, 상기 상황 추론부는 상기 환경 신호를 추가 고려하여, 사용자 상황을 추론하는 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 방법은, 사용자 신체 상태와 사용자 주변 환경을 기반으로 사용자 상황을 추론하는 단계; 상기 사용자 상황이 위험 상황이라고 추론되면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성 체크를 위한 촉각 자극을 발생하고 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 상기 사용자 응답이 입력되지 않으면 상기 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키는 단계; 상기 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응도를 체크하는 단계; 및 상기 사용자 상황 및 상기 사용자 반응도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출하고, 상기 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 외부 장치에 위험 상황 발생을 통보하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 위험 관제 센터가 위험 상황 발생을 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 방법은 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치로부터 위험 상황 발생을 통보받으면, 사용자 주변에 위치한 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 모두를 인식하는 단계; 상기 인식한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치의 동작 상태를 확인하여, 위험 상황 발생을 통보하는 장치의 비율을 산출하는 단계; 및 상기 산출 비율이 기 설정된 비율 이상인 경우에 한해 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 사용자 신체 상황과 주변 환경을 고려하여 사용자가 위험 상황에 처한 가능성을 확인하고, 사용자가 실제로 느끼는 위험 정도를 추가 확인한 후에야 위험 상황 통보 동작을 수행하도록 함으로써, 위험 상황 통보 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 해준다.

그리고 인접 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치끼리 통신하여 해당 지역에 위험 상황이 발생했는지를 자체 판단하고, 이에 따른 통보 동작을 수행할 수 있도록 함으로써, 장치 활용성이 최대화될 수 있도록 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위험 안내 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치의 구성도이다.
도3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 장치의 구현예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 장치를 이용한 촉각 자극 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 이용한 사용자 위험 안내 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 이용한 사용자 위험 안내 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위험 안내 시스템의 구성도이다.

도1을 참고하면, 본 발명의 사용자 위험 안내 시스템은 다수의 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)와 위험 관제 센터(200) 등을 포함하여, 사용자 웨어러블 방식으로 사용자 위험을 감지하거나 통보해줄 수 있도록 한다.

본 발명에서의 "위험"이라 함은 사용자가 사전에 정상 상황이라고 설정해 놓은 상황 이외의 모든 상황을 총칭하는 것이다. 특히 본 발명에서는 사용자가 상황별 시나리오별을 사전에 작성 및 등록할 수 있으며, 사전에 등록된 상황별 시나리오를 벗어나는 값을 가지는 데이터가 획득되는 경우에는 사용자가 현재 처한 상황이 위험 상황이라고 추론할 수 있도록 한다.

웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 헬멧, 벨트, 조끼, 팔찌, 장갑 등과 같은 사용자 신체에 착용 가능한 형태로 구현되어, 사용자 행동 제약을 최소화화면서 사용자가 위험 상황에 처하는지 실시간 확인하여 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100) 및/또는 위험 관제 센터(200)에 알려주도록 한다.

특히, 본 발명의 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 사용자 신체 상태와 사용자 주변의 환경을 고려하여 위험 상황 발생 여부를 확인한 후 사용자 통보하고, 이에 대한 사용자 응답 상태를 고려하여 사용자 체감 위험 정도를 재차 산출하도록 한다. 그리고 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100) 및/또는 위험 관제 센터(200)에 위험 상황 발생을 보고함으로써, 위험 상황 통보 동작의 신뢰성이 급격히 높아질 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 자신에 인접 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치와 통신하여, 해당 지역에 위험 상황이 발생했는지를 자체 판단하고 이에 따른 사용자 안내 동작을 수행할 수도 있다. 즉, 근거리 통신 방식으로 자신 주변에 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 파악하고, 위험 상황 발생을 통보하는 장치의 비율을 확인하도록 한다. 만약, 기 설정된 비율 이상의 웨어러블 사용자 위험 안내 장치가 위험 상황 발생을 동시 통보한다면, 해당 지역에 가스 누출, 눈사태 발생, 지진 발생 등과 같은 위험 상황이 발생했음을 확인하고, 사용자 상황에 상관없이 무조건적으로 위험 상황 통보 동작을 수행하도록 한다.

위험 관제 센터(200)는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)의 각각의 동작을 모니터링하여 위험 상황에 처한 사용자를 확인하고, 사용자 정보를 연계기관에 전달함으로써, 위험 상황에 처한 사용자가 적절한 후속 조치를 제공받을 수 있도록 한다.

더하여, 본 발명의 위험 관제 센터(200)는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)의 각각의 동작 상태를 기반으로 위험 상황 발생 지역을 파악하고, 해당 지역에 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100) 모두에 위험 상황 발생을 통보함으로써, 사용자들이 위험 상황 발생 지역에서 최대한 빨리 벗어날 수 있도록 한다. 즉, 지역 단위로 위험 상황 발생 여부를 확인하고 사용자 안내하는 기능을 제공하도록 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치의 구성도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사용자 위험 안내 장치(100)는 제1 및 제2 센서부(10, 20), 상황 추론부(30), 상황 안내부(40), 상황 보고부(50), 사용자 인터페이스(60), GPS 장치(70), 및 무선 통신부(80) 등을 포함하여 구성된다.

이하, 각 구성요소의 기능을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

제1 센서부(10)는 맥박 센서, 심전도 센서, 온도 센서, 및 산소 포화도 검사 센서 중 적어도 하나를 구비하고, 이를 통해 사용자의 맥박, 심전도 센서 체온, 및 산소 포화도 중 적어도 하나를 센싱하여 생체 신호를 생성 및 출력하도록 한다. 즉, 사용자의 신체 상태에 대한 정보를 획득하여 제공하도록 한다.

제2 센서부(20)는 온도 센서, 습도 센서, 기압 센서, 측풍 감지 센서, 조도 센서, 진동 센서 중 적어도 하나를 구비하고, 이를 통해 사용자 주변의 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍량, 빛/조도, 소음, 진동, 및 공기질 중 적어도 하나를 센싱하여 환경 신호를 생성 및 출력하도록 한다. 즉, 사용자 주변의 환경 상태에 대한 정보를 획득하여 제공하도록 한다.

상황 추론부(30)는 사용자가 처할 수 있는 각종 상황에 대한 시나리오를 구비하고, 이를 참고하여 제1 및 제2 센서부(10, 20)를 통해 획득된 생체 신호와 환경 신호를 분석하여 사용자가 현재 처한 상황을 추론한다.

예를 들어, 등산 상황, 잠수 상황, 달리기 상황, 수면 상황 등에 대한 시나리오 등을 구비할 수 있으며, 시나리오 각각은 세부 상황별로 획득 가능한 환경 정보(즉, 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍량, 빛/조도, 소음, 진동, 및 공기질에 대한 정보)와 사용자 신체 정보(즉, 맥박, 심전도 센서 체온, 및 산소 포화도)를 정의 및 저장하도록 한다.

상황 안내부(40)는 상황 추론부(30)가 사용자가 위험 상황에 처했음이 추론하면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성을 위한 촉각 자극을 발생한 후 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 사용자 응답이 입력되지 않으면 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키고, 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응성을 체크하도록 한다.

본 발명의 상황 안내부(40)는 촉각 자극을 통해 위험 상황 발생 통보 동작을 수행하는 데, 이는 촉각 자극의 경우 시각 및 청각 장애 여부와 상관없이 사용자 통보 동작을 수행할 수 있는 방법이며, 시각 및 청각 자극 동작에 비하여 높은 반응성을 가지는 특징을 가지기 때문이다. 다만, 사용자 상태가 정상 상태라면, 사용자는 상황 안내부(40)가 발생한 촉각 자극에 높은 반응성을 가지나, 사용자가 위험 상황에 처하여 인지 능력이 저하되는 경우에는 상대적으로 낮은 반응성을 가지게 될 것이다. 이에 본 발명의 상황 안내부(40)는 정상 상태의 사용자가 인지 가능한 최소한의 촉각 자극을 발생하여 사용자 위험을 통보하되, 사용자 응답이 입력되지 않으면 사용자 응답이 입력될 때까지 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증가시키고, 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응성을 체크하도록 한다.

또한, 본 발명의 상황 안내부(40)는 위험 관제 센터(200)가 위험 상황 발생을 통보하는 경우와 사용자 주변에 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100) 중 기 설정된 비율 이상의 웨어러블 사용자 위험 안내 장치가 위험 상황 발생을 동시 통보하는 경우, 사용자 상황에 상관없이 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 통보하도록 한다. 즉, 위험 관제 센터(200) 또는 사용자 주변에 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)과의 협업을 통해 지역 단위의 위험 상황 통보 동작을 추가 수행할 수도 있도록 한다.

상황 보고부(50)는 사용자 상황 및 사용자 반응성을 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출한다. 그리고 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 사용자 신상 정보, 사용자 위험 안내 장치의 위치 정보, 사용자 상황 정보, 사용자 신체 정보, 사용자 체감 위험 정도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 위험 상황 발생 보고 정보를 생성하여, 위험 관제 센터(200) 및/또는 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)에 위험 상황 발생을 보고하도록 한다.

물론, 사용자가 위험 상황 발생을 직접 입력하는 경우에는, 상기와 같은 사용자 체감 위험 정도 확인 동작없이, 위험 관제 센터(200) 또는 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)로의 통보 동작을 즉각 수행할 수도 있을 것이다.

사용자 인터페이스(60)는 적어도 하나의 햅틱 엑츄에이터를 구비하는 햅틱 장치(600)를 구비하고, 이를 통해 상황 안내부(40)에 의해 발생된 위험 상황 통보 정보를 촉각화시켜 출력할 수 있도록 한다. 또한, 터치스크린, 키패드, 마이크 등과 같은 데이터 입력 장치를 추가 구비하고, 이를 통해 사용자가 상기 위험 상황 통보 동작에 응답하여 발생하는 사용자 입력값을 획득하여 상황 안내부(40)에 전달할 수도 있도록 한다.

또한, 경우에 따라 사용자 인터페이스(60)는 터치스크린, 버튼, 및 스피커 등과 같은 데이터 입출력 장치를 추가 구비하고, 이들을 통해 위험 상황 통보 정보를 시각화 및/또는 청각화하여 출력하거나, 위험 상황 통보 동작에 대응되는 피드백값을 획득할 수도 있도록 한다. 즉, 촉각자극으로 위험 알림을 받은 사용자가 터치스크린, 버튼 등을 이용해 이에 대한 피드백을 하여 더 정확한 위험 알림 시스템을 구축할 수 있도록 한다. 예를 들어, 사용자는 위험 상황에 대한 확인을 요청하는 촉각자극이 왔을 때, 버튼을 한 번 누르면서 이를 무시하거나, 버튼을 두 번 누르면서 실제 위험 상황임을 알릴 수 있게 된다.

뿐 만 아니라, 심정지 상황과 같이, 실제 사용자가 위험을 확인 할 수 없을 것이라 예상되는 특정 상황이 발생하는 경우, 상황 추론부(30)를 통해 해당 상황을 추론한 후, 사용자 피드백 확인 절차 없이 즉각적으로 위험 관제 센터(200) 또는 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)에 현재의 위험 상황을 통보할 수도 있도록 한다.

GPS 장치(70)는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치, 즉 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 착용한 사용자의 위치값을 획득하여, 상황 보고부(50)에 제공하도록 한다.

무선 통신부(80)는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치와 외부 장치, 즉 위험 관제 센터 또는 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치와의 무선 통신을 지원하도록 한다. 다만, 위험 관제 센터(200)와는 원거리 통신 기술을 통해, 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)와는 근거리 통신 기술을 통해 무선 통신 동작을 수행하도록 한다.

도3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 장치의 구현예를 도시한 도면이다.

도3 및 도4를 참고하면, 본 발명의 햅틱 장치(600)는 암 밴드, 손목 시계, 패치 등의 형태로 구현된, 천 재질의 장치 바디(610), 장치 바디(610)의 전체 영역을 거쳐 2차원 매트릭스 형태로 배치되거나, 일렬 배치되는 다수의 햅틱 엑츄에이터(620), 상황 안내부(40)로부터 인가되는 신호 각각을 다수의 햅틱 엑츄에이터(620)에 전달하는 신호 전달부(630) 등을 포함하고, 신호 전달부(630)는 다시 상황 안내부(40)와 햅틱 장치(600)간을 전기적으로 연결하는 제1 신호 라인(631), 제1 신호 라인(631)을 통해 인가된 신호를 다수의 햅틱 엑츄에이터(620) 중 적어도 하나로 선택적으로 전달하는 신호 처리 장치(632), 신호 처리 장치(632)와 다수의 햅틱 엑츄에이터(620)간을 전기적으로 연결하는 다수의 제2 신호 라인(633) 등을 포함할 수 있다.

이와 같이 구현되는 햅틱 장치(600)는 다수의 햅틱 엑츄에이터(620)의 진동 위치, 세기, 패턴을 다양하게 변경함으로써 여러 가지 위험 상황을 촉각 자극 방식으로 사용자에게 알려줄 수 있도록 한다.

예를 들어, 햅틱 장치가 일렬 배치되는 다수의 햅틱 엑츄에이터를 구비하는 경우에는 이하의 방식으로 위험 상황 통보 동작을 수행할 수 있다.

먼저, 사용자에게 위험에 대한 확인을 요청하고자 하는 경우에는 다수의 햅틱 엑츄에이터(620)를 다음과 같이 구동할 수 있을 것이다.

1) 도5의 (a)에서와 같이, 햅틱 엑츄에이터(620) 1개가 주기적으로 진동하면서 진동 세기를 점차 증가시켜가도록 함.

2) 도5의 (b)에서와 같이, 햅틱 엑츄에이터(620)가 하나씩 순차적으로 진동하면서 촉각자극이 팔을 원형으로 돌아가면서, 한 바퀴씩 돌 때마다 진동 세기를 점차 증가시켜 가도록 함).

3) 진동의 세기는 유지하면서 햅틱 엑츄에이터(620)를 순차적으로 진동시키는 시간 간격을 점차 짧아지게 만들어서 촉각자극이 원형으로 돌아가는 회전 속도가 점차 빨라지도록 함.

4) 2) 의 동작과 3)의 동작을 동시에 수행하여, 모터의 세기가 세지면서 회전 속도가 빨라지도록 함.

그리고 위험이 실제라고 확인되어서 사용자에게 통보하는 경우에는 다수의 햅틱 엑츄에이터(620)를 다음과 같이 구동할 수 있을 것이다.

1) 위험의 심각성에 따라 진동의 세기 혹은 햅틱 엑츄에이터(620)들이 순차적으로 진동하면서 회전 속도를 조절함.

2) 위험의 종류 (즉, 화재, 폭발, 화학 약품 유출 등)에 따라 햅틱 엑츄에이터(620)들의 진동 패턴을 변화시키도록 한다. 예를 들어, 1)의 동작과 같은 세기 또는 회전속도를 조절, 또는 진동하는 햅틱 엑츄에이터(620)의 위치를 달리함 (즉, 오른쪽, 왼쪽, 위, 아래 등), 또는 모터들이 동시에 진동을 on/off 하면서 이 주기를 달리함.

3) 사용자가 취해야 할 반응 (즉, 기계 전원 off, 대피, 산소 마스크 쓰기 등) 에 따라 2와 같이 촉각자극을 변화시킴

또한, 햅틱 장치가 2차원의 매트릭스 형태로 배치되는 햅틱 엑츄에이터를 구비하는 경우에는 이하의 방식으로 위험 상황 통보 동작을 수행할 수 있다.

1) 도6의 (a)에서와 같이, 햅틱 엑츄에이터(620)의 상,하,좌,우 각각의 방향으로 순차적으로 진동시켜, 앞, 뒤, 양 옆 등을 표시하도록 함.

2) 도6의 (b)에서와 같이, 2차원으로 배치된 햅틱 엑츄에이터(620)의 위치에 따라 앞, 뒤, 양 옆 등을 표시하여 대피 방향 등을 전달 가능함(도6의 (a) 참고).

3) 상기의 예시 이외에도, 도6의 (c)에서와 같이, 위험의 종류, 사용자가 취해야 할 반응 등을 보다 다양하게 알려주기 위한 진동 패턴을 2차원적으로 더욱 다양화시킬 수 있음은 물론 당연할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 햅틱 장치는 손목 또는 팔목 등에 착용 가능한 형태로 구현되며, 일정한 간격을 가지고 손목 또는 팔목을 둘러싸며 배치되는 다수의 햅틱 장치를 구비하여, 다양한 형태의 촉각 자극 동작을 수행할 수 있도록 한다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 이용한 사용자 위험 안내 방법을 설명하기 위한 도면으로, 이는 사용자 신체 상태와 사용자 주변 환경 상태를 기반으로 사용자 위험 상황 발생 여부를 확인하는 경우에 관한 것이다.

먼저, 사용자가 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)를 신체 착용하고 동작 활성화하면, 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 제1 및 제2 센서부(10,20)를 통해 사용자 신체 상태와 사용자 주변 환경 상태를 실시간 확인 및 분석하여 사용자가 처한 상황을 추론하기 시작한다(S1).

단계 S1의 추론 결과, 사용자가 현재 위험 상황이 처하였다고 판단되면(S2), 사용자에게 위험 상황 발생을 통보하고 이와 동시에 사용자의 반응성을 체크하기 위한 촉각 자극을 발생한 후, 이에 대한 사용자 응답을 요청하도록 한다(S3).

만약, 사용자가 단계 S3의 촉각 자극 동작에 응답하지 못하면(S4), 사용자가 위험 상황에 처해 인지 능력 저하 현상이 발생했다고 판단한 후 촉각 자극 정도를 증가시킨 후 다시 사용자 응답을 요청하도록 한다(S6). 즉, 본 발명에서는 사용자 응답이 입력될 때까지 촉각 자극 정도를 점차 증가시키면서, 단계 S3 내지 S5를 반복 수행하도록 한다.

다만, 촉각 자극 정도가 최대치임에도 불구하고 사용자가 응답하지 못한다면, 사용자 인지 능력이 심각하게 저하되었다고 판단하고 즉각적으로 위험 상황 발생을 외부 장치에 통보하도록 한다(S5).

반면, 사용자 응답이 입력되면(S4), 사용자 응답이 발생된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출한 후(S7), 사용자 현재 상황에 대한 위험 상황 발생 정보를 생성하여 외부 장치에 즉각 제공하도록 한다(S8).

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치를 이용한 사용자 위험 안내 방법을 설명하기 위한 도면으로, 이는 외부 장치로부터 사용자 위험 상황 발생을 통보받아 사용자 안내하는 경우에 관한 것이다.

만약, 외부 장치가 발생한 위험 상황 발생 정보를 수신하면, 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 위험 상황 발생 주체가 누구인지를 우선적으로 확인하도록 한다(S11).

단계 S11의 확인결과, 위험 상황 발생 주체가 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치이면(S12), 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)는 자신 주변에 위치한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 모두를 파악하도록 한다. 즉, 웨어러블 사용자 위험 안내 장치(100)와 동일 지역에 위치하여, 근거리 통신 범위 이내에 존재하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 모두를 파악하도록 한다(S13).

단계 S13을 통해 파악된 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 모두의 동작 상태를 확인하여, 위험 상황 발생을 통보하는 장치의 비율을 산출한다(S14).

그리고 산출 비율이 기 설정된 비율 이상인 경우(S15), 사용자 상황과 상관없이 위험 상황 발생을 사용자에게 즉각 통보하도록 한다(S16). 즉, 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치와의 협업을 통해 사용자가 현재 위치한 지역에 대규모의 위험 상황이 발생하였는지 확인하고, 위험 상황 발생 시에는 사용자가 해당 지역을 벗어날 수 있도록 위험 상황 발생을 즉각 통보하도록 한다.

반면, 단계 S11의 확인결과, 위험 상황 발생 주체가 다른 위험 관제 센터(200)이면(S17), 별도의 분석 작업 없이 무조건적으로 위험 상황 발생을 사용자에게 통보하도록 한다(S18). 즉, 정부 기관 또는 지역 관리자 등이 위험 관제 센터(200)를 통해 사용자가 현재 위치한 지역에 대규모의 위험 상황이 발생하였음을 통보하는 상황이라고 판단하고, 사용자가 해당 지역을 벗어날 수 있도록 위험 상황 발생을 즉각 통보하도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 사용자 신체에 착용 가능한 형태로 구현된 웨어러블 사용자 위험 안내 장치에 있어서,
   상기 사용자의 맥박, 심전도 센서 체온, 및 산소 포화도 중 적어도 하나를 센싱하여 생체 신호를 생성 및 출력하는 제1 센서부;
   상기 생체 신호를 기반으로 사용자 상황을 추론하는 상황 추론부;
   상기 사용자 상황이 위험 상황이라고 추론되면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성 체크를 위한 촉각 자극을 발생하고 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 상기 사용자 응답이 입력되지 않으면 상기 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키고, 상기 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응도를 체크하는 상황 안내부;
   상기 사용자 상황 및 상기 사용자 반응도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출하고, 상기 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 외부 장치에 위험 상황 발생을 통보하는 상황 보고부; 및
   상기 외부 장치와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신부를 포함하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 상황 안내부는
   위험 관제 센터가 위험 상황 발생을 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 상황 안내부는
   사용자 주변에 위치한 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 중 기 설정된 비율 이상이 위험 상황 발생을 동시 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 사용자 주변의 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍량, 빛/조도, 소음, 진동, 및 공기질 중 적어도 하나를 센싱하여 환경 신호를 생성 및 출력하는 제2 센서부를 더 포함하며,
   상기 상황 추론부는
   상기 환경 신호를 추가 고려하여, 사용자 상황을 추론하는 기능을 더 포함하는 웨어러블 사용자 위험 안내 장치.
5. 사용자 신체 상태와 사용자 주변 환경을 기반으로 사용자 상황을 추론하는 단계;
   상기 사용자 상황이 위험 상황이라고 추론되면, 위험 상황 발생 통보 및 사용자 반응성 체크를 위한 촉각 자극을 발생하고 이에 대한 사용자 응답을 요청하되, 상기 사용자 응답이 입력되지 않으면 상기 촉각 자극의 정도를 순차적으로 증대시키는 단계;
   상기 사용자 응답이 입력된 촉각 자극 정도를 기반으로 사용자 반응도를 체크하는 단계; 및
   상기 사용자 상황 및 상기 사용자 반응도를 기반으로 사용자 체감 위험 정도를 산출하고, 상기 사용자 체감 위험 정도가 기 설정된 값 이상인 경우에 한해 외부 장치에 위험 상황 발생을 통보하는 단계를 포함하는 웨어러블 사용자 위험 안내 방법.
6. 제5 항에 있어서,
   위험 관제 센터가 위험 상황 발생을 통보하는 경우, 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 방법.
7. 제5 항에 있어서,
   다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치로부터 위험 상황 발생을 통보받으면, 사용자 주변에 위치한 다른 웨어러블 사용자 위험 안내 장치 모두를 인식하는 단계;
   상기 인식한 웨어러블 사용자 위험 안내 장치의 동작 상태를 확인하여, 위험 상황 발생을 통보하는 장치의 비율을 산출하는 단계; 및
   상기 산출 비율이 기 설정된 비율 이상인 경우에 한해 상기 위험 상황 발생을 상기 사용자에게 즉각 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 사용자 위험 안내 방법.

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