KR20160079627A - Method and apparatus for setting assistant torque - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a method and an apparatus for setting assistance force. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for setting assistance force sets stability assistance force based on an evaluation value after calculating the evaluation value of at least one index, based on walking data of a user. In addition, after setting a basic assistance force in accordance with walking motions of the user, based on the walking data, final assistance force is set based on the stability assistance force and the basic assistance force.

Description

보조력 설정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SETTING ASSISTANT TORQUE}[0001] METHOD AND APPARATUS FOR SETTING ASSISTANT TORQUE [0002]

아래의 실시 예들은 보조력 설정 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to an auxiliary force setting method and apparatus.

최근 고령화 사회가 심화되면서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있고, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 보행 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 군사용 등의 목적으로 인체의 근력을 강화시키기 위한 보행 보조 장치들이 개발되고 있다.Recently, as the aging society becomes more and more widespread, there are increasing numbers of people who are suffering from pain and discomfort due to problems in the joints. There is a growing interest in the walking aids that enable the elderly or patients with uncomfortable joints to walk smoothly. In addition, gait assist devices for strengthening the muscular strength of the human body for military purposes have been developed.

예를 들어, 보행 보조 장치는, 사용자의 몸통에 장착되는 몸체 프레임과, 몸체 프레임의 하측에 결합되어 사용자의 골반을 감싸는 골반 프레임과, 사용자의 대퇴부 및 종아리, 발 부위에 장착되는 대퇴부 프레임, 종아리 프레임, 발 프레임으로 구성된다. 골반 프레임과 대퇴부 프레임은 고관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되고, 대퇴부 프레임과 종아리 프레임은 무릎 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되며, 종아리 프레임과 발 프레임은 발목 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결된다.For example, the walking aiding apparatus includes a body frame mounted on a body of a user, a pelvis frame coupled to a lower side of the body frame to enclose the user's pelvis, a femur frame mounted on a thigh and a calf, Frame, and foot frame. The pelvis frame and the femoral frame are rotatably connected by the hip joint. The femur frame and the calf frame are connected by a knee joint so as to be rotatable. The calf frame and the foot frame are rotatably connected by an ankle joint.

일 실시예에 따른 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 데이터를 수신하는 보행 데이터 수신부; 상기 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정하는 안정 보조력 설정부; 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부; 및 상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 최종 보조력 설정부를 포함할 수 있다.The assist force setting device according to an embodiment includes a walking data receiving unit receiving walking data of a user; A stable assist force setting unit that sets a stable assist force using an evaluation value of at least one index based on the walking data; A basic assist force setting unit for setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; And a final assist force setting unit for setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force.

상기 안정 보조력 설정부는, 상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하는 인덱스 평가부; 상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 가중치 연산부; 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 상기 안정 보조력을 연산하는 안정 보조력 연산부를 포함할 수 있다.Wherein the stability assisting force setting unit comprises: an index evaluating unit for calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data; A weight computing unit for computing a weight for the at least one index based on the difference between the evaluation value and the threshold corresponding to the at least one index; And a stable assist force calculating unit for calculating the stable assist force by applying the weight to the initial stable assist force corresponding to the at least one index.

상기 적어도 하나의 인덱스는, 상기 사용자의 양 다리가 대칭되는 정도를 나타내는 보행 대칭성(gait symmetry), 상기 사용자의 스트라이드 길이(stride length), 스트라이드 넓이(stride width), 상기 사용자의 발과 지면과의 간격을 나타내는 풋 클리어런스(foot clearance), 상기 사용자의 발이 지면에 닿는 속도를 나타내는 착지 속도(landing speed) 또는 보행비(walk ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The at least one index may include at least one of a gait symmetry indicating a degree of symmetry of the legs of the user, a stride length of the user, a stride width, A foot clearance indicating an interval, a landing speed or a walk ratio indicating a speed at which the user's foot touches the ground, or a walking ratio.

상기 인덱스 평가부는, 스트라이드를 기준으로 상기 보행 데이터를 분류하고, 상기 스트라이드를 기준으로 분류된 보행 데이터를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다.The index evaluating unit may classify the walking data based on the stride and calculate an evaluation value of the at least one index based on the walking data classified on the basis of the stride.

상기 인덱스 평가부는, 상기 평가값과 상기 임계값을 비교하여 상기 적어도 하나의 인덱스를 기준으로 상기 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단할 수 있다.The index evaluating unit may compare the evaluation value with the threshold value to determine whether the user's walking is stable based on the at least one index.

상기 인덱스 평가부는, 상기 보행 데이터 중 상기 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(trajectory)과 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 유사도를 추정하고, 상기 유사도를 상기 보행 대칭성의 평가값으로 결정할 수 있다.The index evaluating unit may estimate the similarity of the trajectory of the right hip joint angle and the trajectory of the left hip joint angle of the user among the walking data and may determine the similarity as the evaluation value of the walking symmetry.

상기 인덱스 평가부는, 다이나믹 타임 와핑(Dynamic Time Warping: DTW)을 이용하여 상기 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적과 상기 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 유사도를 추정할 수 있다.The index evaluator may estimate the similarity of the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle using dynamic time warping (DTW).

상기 인덱스 평가부는, 복수의 스트라이드에 대하여, 상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도 범위의 평균 및 오른쪽 힙 관절 각도 범위의 평균을 계산하여 평균 스트라이드 길이를 추정하고, 상기 평균 스트라이드 길이를 상기 스트라이드 길이에 대한 평가값으로 결정할 수 있다.Wherein the index evaluating unit estimates an average stride length by calculating an average of a left hip joint angle range and a right hip joint angle range of the walking data for a plurality of strides and compares the average stride length with the stride length It can be determined as an evaluation value.

상기 인덱스 평가부는, 복수의 스트라이드에 대하여, 상기 보행 데이터로부터 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도(flexion angle) 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 추출하고, 상기 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 상기 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 상기 풋 클리어런스에 대한 평가값으로 결정할 수 있다.Wherein the index evaluating unit extracts a maximum flexion angle of a left hip joint and a maximum bending angle of a right hip joint from the walking data for a plurality of strides and extracts a maximum bending angle of the left hip joint and a maximum bending angle of the right hip The maximum bending angle of the joint can be determined as an evaluation value for the foot clearance.

상기 가중치 연산부는, 상기 평가값과 상기 임계값의 차이를 정규화하여 상기 가중치를 연산할 수 있다.The weight computing unit may calculate the weight by normalizing the difference between the evaluation value and the threshold value.

상기 가중치 연산부는, 상기 인덱스 평가부에서 상기 사용자의 보행이 안정한 것으로 판단된 인덱스에 대한 가중치를 0으로 설정할 수 있다.The weight calculation unit may set the weight of the index determined to be stable by the user in the index evaluation unit to zero.

상기 안정 보조력 연산부는, 상기 보행 데이터를 기초로 상기 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.The stable-assistance-force calculation unit may set the initial stable-assist force based on the walking data.

상기 안정 보조력 연산부는, 상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 차이를 기초로 상기 보행 대칭성에 대한 상기 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다..The stable assist force arithmetic unit may set the initial stable assist force for the walking symmetry based on the difference of the trajectory of the left hip joint angle and the right hip joint angle among the walking data.

상기 안정 보조력 연산부는, 상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적을 이용하여 상기 사용자의 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리가 교차하는 교차 시점을 추출하고, 상기 교차 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크(peak torque)를 상기 스트라이드 길이에 대한 상기 초기 안정 보조력으로 설정할 수 있다.The stable assist force arithmetic unit may extract an intersection point at which the left leg and the right leg of the user intersect using the trajectory of the left hip joint angle and the trajectory of the right hip joint angle among the walking data, The peak torque during the time can be set to the initial stable assist force for the stride length.

상기 안정 보조력 연산부는, 상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적을 이용하여 상기 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점을 추출하고, 상기 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크를 상기 풋 클리어런스에 대한 상기 초기 안정 보조력으로 설정할 수 있다.The stable assist force arithmetic unit may extract a time point at which the swing leg of the user approaches the ground using the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle among the walking data, The peak torque for a predetermined time from the approaching point can be set as the initial stable assist force for the foot clearance.

일 실시예에 따른 보조력 설정 장치는 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작을 인식하는 보행 동작 인식부를 더 포함하고, 상기 기본 보조력 설정부는, 상기 보행 동작 인식부에서 상기 사용자가 보행 동작을 하지 않는 것으로 인식된 경우, 상기 기본 보조력을 0으로 설정할 수 있다.The assist force setting device according to an embodiment further includes a walking motion recognition unit for recognizing the walking operation of the user on the basis of the walking data, wherein the basic assist force setting unit includes: , It is possible to set the basic assist force to zero.

상기 기본 보조력 설정부는, 적응적 오실레이터(Adaptive Oscillator: AO)에 상기 보행 데이터를 적용하여 상기 사용자의 보행 동작의 주기성을 추정하고, 상기 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 상기 기본 보조력으로 설정할 수 있다.Wherein the basic assist force setting unit estimates the periodicity of the user's gait operation by applying the gait data to an adaptive oscillator (AO), and outputs an assist force corresponding to the periodicity of the gait operation to the basic assist force Can be set.

상기 기본 보조력 설정부는, 상기 사용자의 보행 동작을 복수 개의 상태로 모델링하고, 유한 상태 머신(Finite State Machine: FSM)에 상기 보행 데이터를 적용하여, 상기 모델링된 복수개의 보행 상태 중 상기 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식하고, 상기 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 상기 기본 보조력으로 설정할 수 있다.The basic assist force setting unit may model the walking operation of the user as a plurality of states, apply the walking data to a finite state machine (FSM) It is possible to recognize the walking state corresponding to the operation and set the auxiliary force according to the recognized walking state as the basic auxiliary force.

상기 최종 보조력 설정부는, 상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 합하여 상기 최종 보조력을 설정할 수 있다.The final assist force setting unit may set the final assist force by adding the stable assist force and the basic assist force.

상기 최종 보조력 설정부는, 상기 안정 보조력 및 상기 기본 보조력 중 절대값이 큰 값을 상기 최종 보조력으로 설정할 수 있다.The final assist force setting unit may set a value having a larger absolute value among the stable assist force and the basic assist force as the final assist force.

일 실시예에 따른 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스(index)의 평가값을 연산하는 인덱스 평가부; 상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 가중치 연산부; 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정하는 보조력 설정부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the auxiliary force setting device includes an index evaluation unit that calculates an evaluation value of at least one index indicating the user's walking stability based on the user's walking data; A weight computing unit for computing a weight for the at least one index based on the difference between the evaluation value and the threshold corresponding to the at least one index; And an assist force setting unit that sets the stable assist force by applying the weight to the initial stable assist force corresponding to the at least one index.

상기 안정 보조력 설정부는, 상기 보행 데이터를 기초로 상기 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.The stable assist force setting unit may set the initial stable assist force based on the walking data.

일 실시예에 따른 보조력 설정 장치는 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부를 더 포함하고, 상기 보조력 설정부는, 상기 기본 보조력과 상기 안정 보조력에 기초하여 최종 보조력을 설정할 수 있다.The auxiliary force setting device may further include a basic assist force setting unit for setting a basic assist force based on the walking operation of the user based on the walking data, The final assist force can be set based on the stable assist force.

일 실시예에 따른 보행 보조 장치는 사용자의 보행 데이터를 수신하는 보행 데이터 수신부; 상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 안정 보조력 설정부; 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부; 상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 최종 보조력 설정부; 및 상기 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어하는 구동 제어부를 포함할 수 있다.The walking assistance apparatus according to an embodiment includes a walking data receiving unit for receiving walking data of a user; A stable assistance force setting unit for calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data and setting a stable assistance force based on the evaluation value; A basic assist force setting unit for setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; A final assist force setting unit for setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force; And a drive control unit for controlling the driving of the walking aiding apparatus based on the final assist force.

일 실시예에 따른 보조력 설정 방법은 사용자의 보행 데이터를 수신하는 단계; 상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 단계; 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 단계; 및 상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an assist force setting method comprising: receiving walking data of a user; Calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data, and setting a stable assist force based on the evaluation value; Setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; And setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force.

일 실시예에 따른 보조력 설정 방법은 사용자의 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하는 단계; 상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an auxiliary force setting method comprising: calculating an evaluation value of at least one index indicating a user's walking stability based on user's walking data; Calculating a weight for the at least one index based on the evaluation value and the difference of the thresholds corresponding to the at least one index; And setting the stable assist force by applying the weight to the initial stable assist force corresponding to the at least one index.

일 실시예에 따른 보행 보조 방법은 사용자의 보행 데이터를 수신하는 단계; 상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 단계; 상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 단계; 상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 단계; 및 상기 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다According to an embodiment of the present invention, there is provided a walking assistance method comprising: receiving walking data of a user; Calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data, and setting a stable assist force based on the evaluation value; Setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; Setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force; And controlling the driving of the gait according to the final assist force

..

도 1은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 최종 보조력의 설정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 기본 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 보행 대칭성에 대한 평가값 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 보조력의 제공을 위한 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 나타낸 블록도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 보행 보조 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.
1 is a view for explaining a walking assistance apparatus according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating an auxiliary force setting device according to an embodiment.
3 is a block diagram showing an auxiliary force setting device according to another embodiment.
4 is a block diagram showing an auxiliary force setting device according to another embodiment.
5 is a flowchart illustrating an operation of setting a final assist force according to an embodiment.
6 is a diagram for explaining the setting of the basic assist force according to an embodiment.
7 is a view for explaining evaluation value calculation for walking symmetry according to an embodiment.
8 is a view for explaining the setting of the initial stability assisting force for the walking symmetry according to the embodiment.
9 is a view for explaining the setting of the initial stable assist force for the stride length according to an embodiment.
10 is a diagram for explaining the setting of the initial stable assisting force for the foot clearance according to the embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining the setting of an assist force according to an embodiment.
12 is a view for explaining an interface for providing an auxiliary force according to an embodiment.
13 is a block diagram showing a walking assistance apparatus according to an embodiment.
FIG. 14 is a method flow chart illustrating an auxiliary force setting method according to an embodiment.
15 is a method flow chart showing an auxiliary force setting method according to another embodiment.
16 is a method flow diagram illustrating a walking assistance method in accordance with one embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.

도 1은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a walking assistance apparatus according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 사용자에게 장착되어 사용자의 보행을 도울 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 구동기(110), 센서부(120), IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(130) 및 제어기(140)를 포함한다. 도 1에서는 힙 타입(hip-type)의 보행 보조 장치가 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 하지 전체를 지원하는 형태와 하지 일부를 지원하는 형태에 모두 적용될 수 있다. 또한, 하지 일부를 지원하는 형태에서 무릎까지 지원하는 형태, 발목까지 지원하는 형태, 전신을 지원하는 형태에 모두 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the walking aiding device 100 may be mounted on a user to assist the user in walking. The walking assistance apparatus 100 includes a driver 110, a sensor unit 120, an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor 130, and a controller 140. 1, a hip-type walking aiding device is shown, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to both a shape supporting the entire lower limb and a shape supporting a part of the lower limb. In addition, it can be applied to a form supporting a part of a leg, a form supporting a knee, a form supporting an ankle, and a form supporting a body.

구동기(110)는 사용자의 양쪽 힙 관절을 구동시키고, 사용자의 오른쪽 및 왼쪽 힙 부분에 위치할 수 있다.The driver 110 drives both hip joints of the user and may be located in the right and left hip portions of the user.

센서부(120)는 보행 시 사용자의 양쪽 힙 관절 각도 정보를 측정한다. 센서부(120)에서 센싱되는 양쪽 힙 관절 각도 정보는 양쪽 힙 관절의 각도, 양쪽 힙관절 각도의 차이 및 양쪽 힙 관절 운동 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서부(120)는 구동기(110) 내에 위치할 수 있다.The sensor unit 120 measures both hip joint angle information of the user at the time of walking. Both hip joint angle information sensed by the sensor unit 120 may include at least one of an angle of both hip joints, a difference of both hip joint angles, and both hip joint motion directions. In one embodiment, the sensor portion 120 may be located within the driver 110.

다른 일 실시예에서, 센서부(120)는 포텐셔미터를 포함할 수 있다. 포텐셔미터는 사용자의 보행 동작에 따른 R축, L축 관절 각도 또는 R축, L축 관절 각속도 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.In another embodiment, the sensor portion 120 may include a potentiometer. The potentiometer can sense at least one of an R axis, an L axis joint angle, or an R axis and an L axis joint angular velocity according to a user's walking motion.

IMU 센서(130)는 사용자가 보행 시 가속도 정보와 자세 정보를 측정한다. 예를 들어, IMU 센서(130)는 사용자의 보행 동작에 따른 X축, Y축, Z축 가속도 또는 X축, Y축, Z축 각속도 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다. 보행 보조 장치(100)는 IMU 센서(130)에서 측정된 가속도 정보에 기초하여 사용자 발의 착지 시점을 검출할 수 있다. 다만, 센서부(120)에 발의 착지 시점을 검출할 수 있는 센서(예를 들어, 압력 센서(pressure sensor), 힘 센서(force sensor))가 포함되어 있는 경우, 보행 보조 장치(100)는 발의 착지 시점을 검출할 수 있는 센서를 이용하여 사용자 발의 착지 시점을 검출할 수 있다.The IMU sensor 130 measures acceleration information and attitude information when the user is walking. For example, the IMU sensor 130 may sense at least one of an X-axis, a Y-axis, a Z-axis acceleration or an X-axis, Y-axis, and Z-axis angular velocity according to a user's walking motion. The walking aiding device 100 can detect the landing time of the user's foot based on the acceleration information measured by the IMU sensor 130. [ However, if the sensor unit 120 includes a sensor (for example, a pressure sensor, a force sensor) capable of detecting a landing timing of the foot, It is possible to detect the landing time of the user's foot by using a sensor capable of detecting the landing time.

또한, 보행 보조 장치(100)는 앞서 설명한 센서부(120) 및 IMU 센서(130) 외에, 보행 동작에 따른 사용자의 운동량 또는 생체 신호 등의 변화를 센싱할 수 있는 다른 센서(예를 들어, 근전도 센서(ElectroMyoGram sensor: EMG sensor)를 포함할 수 있다.In addition to the above-described sensor unit 120 and the IMU sensor 130, the walking assistant 100 may also include other sensors (for example, an electromyogram sensor, an electromyogram sensor, etc.) capable of sensing changes in the user's exercise amount, Sensor (ElectroMyoGram sensor: EMG sensor).

제어기(140)는 구동기(110)가 사용자의 보행을 돕기 위한 보조력(또는, 보조 토크)을 출력하도록, 구동기(110)를 제어한다. 예를 들어, 힙 타입의 보행 보조 장치(110)에서, 구동기(110)는 두 개일 수 있고, 제어기(140)는 구동기(110)가 구동기(110)에 상응하는 보조력을 출력하도록, 구동기(110)에 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어기(140)에서 출력된 제어 신호에 기반하여, 구동기(110)는 보조력을 출력할 수 있다. 이 때, 보조력은 외부에 의해 설정될 수도 있고, 제어기(140)가 보조력을 설정할 수도 있다.The controller 140 controls the driver 110 so that the driver 110 outputs an assist force (or auxiliary torque) to assist the user in walking. For example, in the hip-type walking aid 110, the driver 110 may be two, and the controller 140 may be controlled by a driver (not shown) such that the driver 110 outputs an assist force corresponding to the driver 110 110, respectively. Based on the control signal output from the controller 140, the driver 110 may output an assist force. At this time, the assist force may be set by the outside, and the controller 140 may set the assist force.

도 2는 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an auxiliary force setting device according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 보조력 설정 장치(200)는 보행 보조 장치와 물리적으로 독립된 별개의 장치일 수도 있고, 보행 보조 장치의 내부에서 논리적인 모델로 구현될 수도 있다. 이하에서, 보행의 기본 단위는 스텝(step) 또는 스트라이드(stride)일 수 있다. 스텝은 하나의 힐 스트라이크(heel strike)로 구분될 수 있다. 여기서, 힐 스트라이크는 사용자의 발바닥이 지면에 닿은 상태를 나타낸다. 또한, 스트라이드는 두 개의 스텝으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the assist force setting device 200 may be a separate device physically independent of the walking aiding device, or may be implemented as a logical model within the walking aiding device. Hereinafter, the basic unit of walking may be a step or a stride. A step can be divided into one heel strike. Here, the hill strike indicates a state in which the sole of the user touches the ground. The stride may also be composed of two steps.

보조력 설정 장치(200)는 보행 데이터 수신부(210), 안정 보조력 설정부(220), 기본 보조력 설정부 및 최종 보조력 설정부(240)를 포함한다.The assist force setting device 200 includes a walking data receiving unit 210, a stable assist force setting unit 220, a basic assist force setting unit and a final assistance force setting unit 240.

보행 데이터 수신부(210)는 센서로부터 보행 동작에 따른 사용자의 운동량의 변화를 센싱한 보행 데이터를 수신한다. 보행 데이터 수신부(210)는 사용자의 보행 동작을 측정하는 센서로부터 보행 데이터를 수신할 수도 있고, 외부 장치로부터 보행 데이터를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 보행 데이터 수신부(210)는 포텐셔미터로부터 사용자의 양쪽 힙 관절에 대한 정보(예를 들어, R축, L축 관절 각도 또는 R축, L축 관절 각속도)를 수신할 수 있고, IMU 센서로부터 양쪽 힙 관절의 운동 방향에 대한 정보(X축, Y축, Z축 가속도 또는 X축, Y축, Z축 각속도)를 수신할 수도 있다. 또한, 보행 데이터 수신부(210)는 복수 개의 IMU 센서 또는 복수 개의 포텐셔미터로부터 보행 데이터를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 보행 데이터 수신부(210)는 IMU 센서, 포텐셔미터 또는 근전도 센서에 한정되지 않고, 보행 동작에 따른 사용자의 운동량의 변화를 센싱할 수 있는 모든 센서로부터 보행 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 보행 데이터 수신부(210)는 근전도 센서로부터 보행에 따른 사용자의 근전도의 변화를 나타내는 근전도 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 보행 데이터 수신부(210)는 압력 센서 또는 힘 센서로부터 사용자의 보행에 따른 압력 데이터 또는 힘 데이터를 수신할 수 있다.The walking data receiving unit 210 receives the walking data that senses a change in the user's exercise amount due to the walking operation from the sensor. The walking data receiving unit 210 may receive the walking data from the sensor that measures the user's walking motion or may receive the walking data from the external device. For example, the walking data receiving unit 210 may receive information (e.g., R axis, L axis joint angle or R axis, L axis joint angular velocity) of both hip joints of the user from the potentiometer, (X-axis, Y-axis, Z-axis acceleration or X-axis, Y-axis, Z-axis angular velocity) about the motion directions of both hip joints. In addition, the walking data receiving unit 210 can receive the walking data from a plurality of IMU sensors or a plurality of potentiometers. In one embodiment, the walking data receiving unit 210 is not limited to the IMU sensor, the potentiometer, or the EMG sensor, and can receive the walking data from all the sensors capable of sensing changes in the user's exercise amount due to the walking operation. For example, the walking data receiving unit 210 can receive the EMG data indicating the change in the EMG of the user following the walk from the EMG sensor. In addition, the walking data receiving unit 210 may receive pressure data or force data corresponding to the user's walking from the pressure sensor or the force sensor.

또한, 보행 데이터 수신부(210)는 사용자의 보행 동작을 측정하는 센서를 포함하는 외부 장치로부터 통신 인터페이스를 통하여 사용자의 보행 데이터를 수신할 수도 있다. 이하에서, 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신 인터페이스는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다.The walking data receiving unit 210 may also receive the user's walking data from an external device including a sensor for measuring the user's walking motion through the communication interface. Hereinafter, the communication interface may be a wireless LAN (WLAN), a wireless fidelity (WFI) direct, a digital living network alliance (DLNA), a wireless broadband (Wibro), a world interoperability for microwave access (Wimax), a high speed downlink packet access And a short-range communication interface such as Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), UWB (Ultra Wideband), ZigBee and NFC . In addition, the communication interface may represent any interface (e.g., a wired interface) capable of communicating with an external device.

안정 보조력 설정부(220)는 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 안정 보조력 설정부(220)는 인덱스 평가부, 가중치 연산부 및 안정 보조력 연산부를 포함한다.The stable assist force setting unit 220 can set the stable assist force using the evaluation value of at least one index based on the walking data. The stability assisting force setting unit 220 includes an index evaluating unit, a weight calculating unit, and a stabilizing assisting force calculating unit.

인덱스 평가부는 사용자의 보행 데이터를 기초로, 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산한다. 여기서, 적어도 하나의 인덱스는 보행 대칭성(gait symmetry), 스트라이드 길이(stride length), 스트라이드 넓이(stride width), 풋 클리어런스(foot clearance), 착지 속도(landing speed) 또는 보행비(walk ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The index evaluating unit calculates an evaluation value of at least one index indicating the walking stability of the user based on the walking data of the user. The at least one index may include at least one of a gait symmetry, a stride length, a stride width, a foot clearance, a landing speed, or a walk ratio One can be included.

일 실시예에서, 인덱스 평가부는 스트라이드를 기준으로 보행 데이터를 분류하고, 분류된 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다. 일 예로, 인덱스 평가부는 IMU 센서로부터 획득한 Z축 가속도를 이용하여 스트라이드를 기준으로 보행 데이터를 분류할 수 있다. 다른 일 예로, 인덱스 평가부는 사용자의 발 밑에 부착된 압력 센서 또는 힘 센서로부터 사용자의 발이 지면과 접촉될 때의 센싱값을 수신하고, 수신한 센싱값을 이용하여 스트라이드를 기준으로 보행 데이터를 분류할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 인덱스 평가부는 스텝을 기준으로 분류된 보행 데이터를 이용할 수도 있고, 다른 단위를 기준으로 분류된 보행 데이터를 이용할 수도 있다.In one embodiment, the index evaluator may classify the walk data based on the stride and calculate the evaluation value of at least one index based on the classified walk data. For example, the index evaluator may classify the walking data based on the stride using the Z-axis acceleration obtained from the IMU sensor. In another example, the index evaluating unit receives a sensing value when a user's foot touches the ground surface from a pressure sensor or a force sensor attached to the foot of the user, and classifies the walking data based on the stride using the received sensing value . However, the present invention is not limited to this, and the index evaluating unit may use the walking data classified on the basis of the step, or may use the walking data classified on the basis of another unit.

보행 대칭성은 사용자의 양 다리가 대칭되는 정도를 나타낸다. 사용자가 보행할 때 사용자의 다리는 스윙(swing)하거나 고정(standing)되나, 사용자의 근육에 걸리는 부하가 불균형하게 될 경우 사용자의 다리 중 어느 한 쪽이 취약해지면서 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리의 밸런싱이 유지되지 못할 수 있다. 왼쪽 다리와 오른쪽 다리의 밸런싱을 유지하기 위해, 인덱스 평가부는 보행 대칭성을 인덱스에 포함할 수 있다.The walking symmetry represents the degree to which both legs of the user are symmetrical. The user's legs swing or stand when the user is walking, but when the load on the user's muscles becomes unbalanced, either one of the user's legs becomes vulnerable and the balancing of the left and right legs It may not be maintained. To maintain balancing of the left leg and the right leg, the index evaluator may include the walking symmetry in the index.

스트라이드 길이(또는, 보폭)는 사용자의 보행 동작에서 하나의 스트라이드의 상하 길이를 나타낸다. 예를 들어, 스트라이드 길이는 고정된 왼쪽/오른쪽 다리를 기준으로 왼쪽/오른쪽 다리가 스윙한 후 다시 왼쪽/오른쪽 다리가 고정될 때까지의 길이를 나타낼 수 있다. 사용자의 근력이 저하될 경우 스트라이드 길이가 줄어들게 되고, 이에 따라, 사용자가 신체의 동적 에너지(dynamic energy)를 보행에 충분히 이용하지 못하게 됨으로써 근육에 부담이 유발되어 근력 저하가 가중될 수 있다. 이러한 악순환을 방지하기 위해, 인덱스 평가부는 스트라이드 길이를 인덱스에 포함할 수 있다.The stride length (or stride length) represents the length of one stride in the user's walking motion. For example, the stride length may indicate the length of the left / right leg from the fixed left / right leg to the time that the left / right leg is fixed after swinging. When the user's muscle strength is lowered, the stride length is reduced. Accordingly, since the user can not sufficiently utilize the dynamic energy of the body for walking, the muscle burden may be caused and the muscle strength may be decreased. To prevent this vicious cycle, the index evaluator may include the stride length in the index.

스트라이드 넓이는 사용자의 보행 동작에서 하나의 스트라이드의 좌우 폭을 나타낼 수 있다. 사용자의 근력이 저하될 경우, 스스로 균형을 유지하기 위하여 사용자는 양 다리의 폭을 넓게 가져가려 할 수 있다. 이 경우, 신체의 좌우 밸런스를 위해 힙 관절의 내전(aduction)/외전(abduction)근육에 큰 부하가 걸리게 되나, 힙 관절의 내전/외전 근육이 부하를 부담하지 못하는 경우, 사용자는 낙상할 수 있다. 이러한 위험을 방지하기 위해, 인덱스 평가부는 스트라이드 넓이를 인덱스에 포함할 수 있다.The stride width may indicate the width of one stride in the user's walking motion. When the user's strength is lowered, the user may want to take the width of both legs wide to maintain balance. In this case, a heavy load is applied to the aduction / abduction muscles of the hip joint to balance the left and right of the body, but the user may fall if the abduction / abduction muscles of the hip joint can not bear the load . To avoid this risk, the index evaluator may include the stride width in the index.

풋 클리어런스는 사용자의 발과 지면과의 간격(예를 들어, 하나의 스트라이드에서의 발과 지면과의 최대 높이, 사용자의 발 끝단과 지면과의 최대 높이)을 나타낸다. 정상적인 사용자는 보행 시 스윙하는 다리의 발목을 충분히 굽혀줄 수 있다. 반면, 발목 근육의 근력이 약해질 경우, 사용자가 보행 시 스윙하는 다리의 발명을 충분히 굽혀주지 못함에 따라 발이 처지게 되고, 이에 따라 지면의 장애물에 사용자의 발이 부딪치게 되어 낙상할 수 있다. 이러한 위험을 방지하기 위해, 인덱스 평가부는 풋 클리어런스를 인덱스에 포함할 수 있다.The foot clearance represents the distance between the user's foot and the ground (for example, the maximum height between the foot and the ground in one stride, the maximum height between the user's foot end and the ground). A normal user can bend the ankle of a swinging leg sufficiently when walking. On the other hand, when the muscular strength of the ankle muscles is weak, the user is unable to flex the invention of the swinging leg when the user walks, so that the user's foot hits the obstacle on the ground. To avoid such a risk, the index evaluator may include a foot clearance in the index.

착지 속도는 사용자의 발이 지면에 닿는 속도를 나타낸다. 정상적인 사용자는 보행 시 스윙하는 다리가 지면에 착지하는 시점에서 속도를 감속할 수 있고, 이에 따라, 지면에 대한 다리의 접촉력이 높아지고, 다리가 지면의 충격을 흡수할 수 있다. 반면, 근력이 저하된 사용자는 다리가 지면에 착지하는 시점에서 속도를 충분히 감속할 수 없고, 이에 따라 미끄러지게 되어 낙상할 수 있다. 이러한 위험을 방지하기 위해, 인덱스 평가부는 착지 속도를 인덱스에 포함할 수 있다.The landing speed represents the speed at which the user's foot touches the ground. The normal user can decelerate the speed at the time when the leg swinging at the time of landing on the ground, thereby increasing the contact force of the leg with respect to the ground, and the legs can absorb the impact of the ground. On the other hand, a user with a weak muscle strength can not sufficiently decelerate the speed of the leg at the time of landing on the ground, so that the user can slip and fall. To avoid such a risk, the index evaluator may include the landing speed in the index.

또한, 보행비는 스트라이드 길이와 카덴스(cadence)의 비율로 정의될 수 있다. 여기서, 카덴스는 소정의 기준 시간 대비 스트라이드의 개수를 나타낼 수 있다. 보행비는 사용자가 얼마나 효율적으로 보행을 하는지를 나타내는 지표로 이용될 수 있다.In addition, the walking ratio can be defined as a ratio of stride length to cadence. Here, Cadence can represent the number of strides with respect to a predetermined reference time. The walking rate can be used as an indicator of how efficiently the user is walking.

또한, 인덱스 평가부는 각 인덱스를 기준으로 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단하기 위한 임계값을 미리 설정할 수 있다. 인덱스 평가부는 각 인덱스마다 평가값과 임계값을 비교하여, 각 인덱스를 기준으로 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단할 수 있다.The index evaluator may set a threshold value for determining whether the user's walking is stable based on each index. The index evaluation unit compares the evaluation value with the threshold value for each index, and can determine whether or not the user's walking is stable based on each index.

일 실시예에서, 인덱스 평가부는 보행 데이터 중 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적과 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 유사도를 추정하고, 추정된 유사도를 보행 대칭성의 평가값으로 결정할 수 있다. 이 때, 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적과 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적은 하나의 스텝 차이일 수 있다.In one embodiment, the index evaluator may estimate the similarity of the trajectory of the left hip joint angle and the trajectory of the right hip joint angle among the walking data, and may determine the estimated similarity as the evaluation value of the walking symmetry. At this time, the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle may be one step difference.

인덱스 평가부는 아래의 수학식 1을 이용하여 보행 대칭성의 평가값을 결정할 수 있다.The index evaluating unit can determine the evaluation value of the walking symmetry using the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
은 n번째 스트라이드에서의 보행 대칭성의 평가값을 나타내고, DTW는 다이나믹 타임 와핑(Dynamic Time Warping: DTW) 기법을 나타내고,
Figure pat00003
은 n번째 스트라이드에서의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00004
은 n번째 스트라이드에서의 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00005
은 보행 대칭성에 대응하는 임계값을 나타낼 수 있다.here,
Figure pat00002
Represents the evaluation value of the walking symmetry in the nth stride, DTW represents the dynamic time warping (DTW) technique,
Figure pat00003
Represents the trajectory of the left hip joint angle at the nth stride,
Figure pat00004
Represents the locus of the right hip joint angle in the nth stride,
Figure pat00005
May represent a threshold value corresponding to the walking symmetry.

왼쪽 다리 및 오른쪽 다리가 교대로 스윙하기 때문에,

Figure pat00006
Figure pat00007
가 각각 측정되는 시간들 간에는 한 번의 스텝에 걸리는 시간만큼 차이가 날 수 있다.Because the left and right legs swing alternately,
Figure pat00006
And
Figure pat00007
May differ by the amount of time taken in a single step.

인덱스 평가부는 다이나믹 타임 와핑을 이용하여 왼쪽의 n번째 스트라이드에서의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 n번째 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적 간의 유사도를 추정할 수 있다. 인덱스 평가부는 추정된 유사도를 n번째 스트라이드에서의 보행 대칭성의 평가값으로 결정할 수 있다. 또한, 인덱스 평가부는 평가값

Figure pat00008
가 임계값
Figure pat00009
이하인 경우, 인덱스 평가부는 n번째 스트라이드에서, 보행 대칭성을 기준으로 사용자의 보행이 안정하다고 판단할 수 있고, 평가값
Figure pat00010
가 임계값
Figure pat00011
보다 큰 경우, 인덱스 평가부는 n번째 스트라이드에서, 보행 대칭성을 기준으로 사용자의 보행이 불안정하다고 판단할 수 있다.The index evaluator can estimate the similarity between the trajectory of the left hip joint angle in the nth stride on the left and the trajectory of the right nth right hip joint angle on the right side using dynamic time warping. The index evaluating unit may determine the estimated similarity as an evaluation value of the walking symmetry in the n-th stride. Further, the index evaluating unit
Figure pat00008
Lt; / RTI >
Figure pat00009
The index evaluating unit can determine that the user's walking is stable based on the walking symmetry in the nth stride,
Figure pat00010
Lt; / RTI >
Figure pat00011
The index evaluator can determine that the user's walking is unstable based on the walking symmetry at the nth stride.

일 실시예에서, 인덱스 평가부는 왼쪽 힙 관절 각도 범위 및 오른쪽 힙 관절 각도 범위를 이용하여 평균 스트라이드 길이를 추정하고, 평균 스트라이드 길이를 스트라이드 길이에 대한 평가값으로 결정할 수 있다. 이 때, 인덱스 평가부는 정확성을 높이기 위하여, 복수의 스트라이드 동안의 왼쪽 힙 관절 각도 범위의 평균 및 오른쪽 힙 관절 각도 범위의 평균을 계산하고, 계산된 평균을 평균 스트라이드 길이로 추정할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 인덱스 평가부는 사용자의 발 밑에 장착된 압력 센서 또는 힘 센서로부터 사용자의 발이 지면과 접촉될 때의 센싱값을 수신할 수 있고, 인덱스 평가부는 수신한 센싱값을 이용하여 평균 스트라이드 길이를 추정할 수도 있다.In one embodiment, the index evaluator may estimate the average stride length using the left hip joint angular extent and the right hip joint angular extent, and determine the average stride length as the evaluation value for the stride length. At this time, the index evaluator may calculate the average of the left hip joint angular range and the right hip joint angular range for a plurality of strides, and estimate the calculated average as the average stride length, in order to improve accuracy. In another embodiment, the index evaluator may receive a sensing value when a user's foot touches the ground from a pressure sensor or force sensor mounted at the feet of the user, and the index evaluator uses the received sensing value to calculate the average stride The length may be estimated.

인덱스 평가부는 아래의 수학식 2를 이용하여 스트라이드 길이의 평가값을 결정할 수 있다.The index evaluator can determine the evaluation value of the stride length using the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서,

Figure pat00013
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 스트라이드 길이의 m번째 평가값을 나타내고,
Figure pat00014
은 n개의 스트라이드에서의 왼쪽(오른쪽) 힙 관절 각도 범위를 나타내고,
Figure pat00015
은 왼쪽(오른쪽) 다리의 스트라이드 길이에 대응하는 임계값을 나타낼 수 있다.here,
Figure pat00013
Represents the mth evaluation value of the stride length of the left (right) leg,
Figure pat00014
Represents the left (right) hip joint angular range in n strides,
Figure pat00015
May represent a threshold corresponding to the stride length of the left (right) leg.

예를 들어, n이 100인 경우, 인덱스 평가부는 100개의 스트라이드에서의 왼쪽 힙 관절 각도 범위 및 오른쪽 힙 관절 각도 범위의 평균을 계산할 수 있다. 이 때, 인덱스 평가부는 왼쪽 힙 관절 각도의 최대값과 최소값 사이의 범위를 왼쪽 힙 관절 각도 범위로 추정할 수 있고, 오른쪽 힙 관절 각도의 최대값과 최소값 사이의 범위를 오른쪽 힙 관절 각도 범위로 추정할 수 있다.For example, if n is 100, the index evaluator can calculate the average of the left hip joint angular range and the right hip joint angular range in 100 strides. In this case, the index evaluator can estimate the range between the maximum value and the minimum value of the left hip joint angle as the left hip joint angle range, and estimate the range between the maximum value and the minimum value of the right hip joint angle as the right hip joint angle range can do.

또한, 평가값

Figure pat00016
이 임계값
Figure pat00017
이상인 경우, 인덱스 평가부는 스트라이드 길이를 기준으로 사용자의 보행이 안정하다고 판단할 수 있고, 평가값
Figure pat00018
이 임계값
Figure pat00019
보다 작은 경우, 인덱스 평가부는 스트라이드 길이를 기준으로 사용자의 보행이 불안정하다고 판단할 수 있다.In addition,
Figure pat00016
This threshold
Figure pat00017
The index evaluating unit can judge that the user's walking is stable based on the stride length,
Figure pat00018
This threshold
Figure pat00019
The index evaluating unit can determine that the user's walking is unstable based on the stride length.

일 실시예에서, 인덱스 평가부는 보행 데이터로부터 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도(flexion angle) 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 추출하고, 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 풋 클리어런스에 대한 평가값으로 결정할 수 있다. 정상적인 사용자는 보행 시 스윙하는 다리의 발 끝을 발목 근육을 이용하여 올리는 반면, 발목 근육의 근력이 약해진 보행자는 힙 관절 근육을 이용하여 스윙하는 다리 전체를 들어 올림으로써 정상적인 사용자보다 스윙하는 다리의 발 끝을 낮게 올릴 수 있다. 이에 따라, 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도는 발목 근육이 근력이 정상인지 여부를 나타낼 수 있으므로, 인덱스 평가부는 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 풋 클리어런스의 평가값으로 결정할 수 있다.In one embodiment, the index evaluator extracts the maximum flexion angle of the left hip joint from the walking data and the maximum bending angle of the right hip joint, and calculates the maximum bending angle of the left hip joint and the maximum bending angle of the right hip joint It can be determined as an evaluation value for the foot clearance. A normal user lifts the foot end of the swinging leg using the ankle muscles while the legs of the legs that have weakened the ankle muscles lift the entire swinging leg using the hip joint muscles so that the legs of the swinging leg You can raise the end low. Accordingly, the maximum bending angle of the left hip joint and the maximum bending angle of the right hip joint can indicate whether or not the ankle muscular muscle is normal, so that the index evaluating unit can determine the maximum bending angle of the left hip joint and the maximum bending angle Can be determined as the evaluation value of the foot clearance.

인덱스 평가부는 아래의 수학식 3을 이용하여 풋 클리어런스의 평가값을 결정할 수 있다.The index evaluating unit can determine the evaluation value of the foot clearance using the following expression (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서,

Figure pat00021
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 풋 클리어런스의 m번째 평가값을 나타내고,
Figure pat00022
은 n개의 스트라이드에서의 왼쪽(오른쪽) 다리의 굽힘 각도들을 나타내고,
Figure pat00023
는 왼쪽(오른쪽)다리의 굽힘 각도들 중 최대 굽힘 각도를 나타내고,
Figure pat00024
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 풋 클리어런스에 대응하는 임계값을 나타낼 수 있다.here,
Figure pat00021
Represents the mth evaluation value of the foot clearance of the left (right) leg,
Figure pat00022
Represents the bending angles of the left (right) leg in the n strides,
Figure pat00023
Represents the maximum bending angle among the bending angles of the left (right) leg,
Figure pat00024
May represent a threshold value corresponding to the foot clearance of the left (right) leg.

예를 들어, n이 100인 경우, 인덱스 평가부는 100개의 스트라이드에서의 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 추출할 수 있다.For example, when n is 100, the index evaluator can extract the maximum bending angle of the left hip joint and the maximum bending angle of the right hip joint in 100 strides.

또한, 평가값

Figure pat00025
가 임계값
Figure pat00026
이상인 경우 인덱스 평가부는 풋 클리어런스를 기준으로 사용자의 보행이 안정하다고 판단할 수 있고, 평가값
Figure pat00027
가 임계값
Figure pat00028
보다 작은 경우 인덱스 평가부는 풋 클리어런스를 기준으로 사용자의 보행이 불안정하다고 판단할 수 있다.In addition,
Figure pat00025
Lt; / RTI >
Figure pat00026
, The index evaluating unit can judge that the user's walking is stable on the basis of the foot clearance,
Figure pat00027
Lt; / RTI >
Figure pat00028
The index evaluating unit can determine that the user's walking is unstable based on the foot clearance.

가중치 연산부는 적어도 하나의 인덱스의 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 가중치 연산부는 아래의 수학식 4와 같이, 가중치 연산부는 적어도 하나의 인덱스의 평가값과 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 정규화하여 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다.The weight computing unit may calculate a weight for at least one index based on the difference between the evaluation value of at least one index and the threshold value corresponding to at least one index. The weight computing unit may calculate a weight for at least one index by normalizing a difference between an evaluation value of at least one index and a threshold value corresponding to at least one index, as shown in Equation (4) below.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00029
Figure pat00029

여기서,

Figure pat00030
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 인덱스 i의 k번째 가중치를 나타내고,
Figure pat00031
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 인덱스 i의 k번째 평가값을 나타내고,
Figure pat00032
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 왼쪽(오른쪽) 다리의 k번째 임계값을 나타내고,
Figure pat00033
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 인덱스 i의 정규화 값(normalizing value)을 나타낼 수 있다. 수학식 4에 따라, 인덱스의 평가값과 임계값의 차이가 클수록 가중치는 증가될 수 있다. 일 실시예에서, 가중치 연산부는 인덱스 평가부에서 사용자의 보행이 안정한 것으로 판단된 인덱스에 대한 가중치를 0으로 설정할 수 있다.here,
Figure pat00030
Represents the kth weight of the index i of the left (right) leg,
Figure pat00031
Represents the kth evaluation value of the index i of the left (right) leg,
Figure pat00032
Represents the kth threshold of the left (right) leg of the left (right) leg,
Figure pat00033
May represent the normalizing value of the index i of the left (right) leg. According to Equation (4), the larger the difference between the evaluation value of the index and the threshold value, the more the weight can be increased. In one embodiment, the weight calculation unit may set the weight of the index determined to be stable by the user in the index evaluation unit to zero.

안정 보조력 연산부는 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 연산할 수 있다. 여기서, 안정 보조력은 사용자가 안정적으로 보행할 수 있도록 보행 보조 장치가 제공하는 힘을 나타낼 수 있고, 초기 안정 보조력은 안정 보조력의 초기값을 나타낸 것으로, 적어도 하나의 인덱스 각각에 대응될 수 있다. 초기 안정 보조력은 미리 설정될 수도 있고, 안정 보조력 연산부가 보행 데이터를 기초로 설정할 수도 있다.The stable-assist force arithmetic unit may calculate a stable assist force by applying a weight to the initial stable-assist force corresponding to at least one index. Here, the stable assist force may represent a force provided by the walking aiding apparatus so that the user can stably walk, and the initial stable assist force represents an initial value of the stable assist force, which corresponds to each of the at least one index have. The initial stability assisting force may be set in advance, or the stabilization assisting force arithmetic operation unit may be set based on the walking data.

일 실시예에서, 안정 보조력 연산부는 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 차이를 기초로 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다. 안정 보조력 연산부는 아래의 수학식 5 내지 7에 따라 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.In one embodiment, the stable assist force operation unit can set an initial stable assist force for gait symmetry based on the difference between the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle in the walking data. The stability assisting force calculating unit may set the initial stability assisting force for the walking symmetry according to the following equations (5) to (7).

왼쪽 다리의 스트라이드 및 오른쪽 다리의 스트라이드가 시작하는 시점은 1 스텝에 소요되는 시간만큼 차이가 있을 수 있다. 상기의 시간 차이를 고려하여 왼쪽 힙 관절 각도 및 오른쪽 힙 관절 간의 차이가 계산될 수 있다.The starting point of the stride of the left leg and the stride of the right leg may differ by the time required for one step. The difference between the left hip joint angle and the right hip joint can be calculated in consideration of the above time difference.

일 측면에 따르면, 상기의 시간 차이를 고려하기 위해 변수 p가 이용될 수 있다. 변수 p는 스트라이드 궤적을 정규화한 변수일 수 있다. 예를 들어, 변수 p는 스트라이드의 시작을 0으로하고, 스트라이드의 끝을 1로하는 전체 스트라이드 궤적에 대한 위치를 의미할 수 있다.According to an aspect, a variable p may be used to account for the above time difference. The variable p may be a variable that normalizes the stride trajectory. For example, the variable p may refer to the position of the entire stride trajectory with the start of the stride as zero and the end of the stride as one.

변수 p를 이용하여 스트라이드가 수행되는 시각을 정규화한 시각을 NST(Normalized Stride Time)로 정의할 수 있다.The time at which the stride is performed using the variable p can be defined as NST (Normalized Stride Time).

동일한 NST에서, 왼쪽 힙 관절 각도 및 오른쪽 힙 관절 각도 간의 차이는 아래의 수학식 5를 이용하여 계산될 수 있다.In the same NST, the difference between the left hip joint angle and the right hip joint angle can be calculated using Equation (5) below.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00034
Figure pat00034

θ r (p)θ l (p)는 p NST에서의 오른쪽 힙 관절 각도 및 왼쪽 힙 관절 각도를 각각 나타낸다. θ r (p) and θ l (p) represent the right hip joint angle and left hip joint angle at p NST, respectively.

비대칭을 개선하기 위한 보조력은 아래의 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여 계산될 수 있다.An assist force for improving asymmetry can be calculated using Equation (6) and Equation (7) below.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00035
Figure pat00035

Figure pat00036
는 오른쪽 다리(왼쪽 다리)의 스트라이드 시작 시각이고,
Figure pat00037
는 1 번의 스트라이드의 시간을 나타낼 수 있다.
Figure pat00038
Figure pat00039
이후의 시각 t에 대해 오른쪽 다리(왼쪽 다리)의 스트라이드 궤적에서의 NST를 나타낼 수 있다.
Figure pat00036
Is the stride start time of the right leg (left leg)
Figure pat00037
Can represent the time of one stride.
Figure pat00038
The
Figure pat00039
The NST in the stride trajectory of the right leg (left leg) can be represented with respect to the later time t.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00040
Figure pat00040

여기서,

Figure pat00041
는 시각 t에 따라 왼쪽 다리에 제공하는 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00042
는 시각 t에 따라 오른쪽 다리에 제공하는 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00043
는 왼쪽 다리에 제공하는 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력의 게인을 나타내고,
Figure pat00044
는 오른쪽 다리에 제공하는 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력의 게인을 나타낸다.here,
Figure pat00041
Represents the initial stabilizing assist force for the walking symmetry provided to the left leg according to the time t,
Figure pat00042
Represents the initial stability assisting force for the walking symmetry provided to the right leg according to the time t,
Figure pat00043
Represents the gain of the initial stabilizing assist force against the walking symmetry provided to the left leg,
Figure pat00044
Represents the gain of the initial stabilizing assist force on the walking symmetry provided to the right leg.

수학식 7을 이용하여

Figure pat00045
이후의 보조력이 결정될 수 있다.Using equation (7)
Figure pat00045
Subsequent assistance forces can be determined.

일 측면에 따르며, 1 번의 스트라이드가 종료된 후, 다음 스트라이드가 시작되는 시각 및

Figure pat00046
가 업데이트 될 수 있고, 보행 대칭성에 대한 안정 보조력이 반복적으로 계산될 수 있다.According to one aspect, after one stride ends, the time at which the next stride begins and
Figure pat00046
Can be updated, and a stable assist force for gait symmetry can be calculated repetitively.

또한, 게인

Figure pat00047
Figure pat00048
는 미리 설정될 수 있다. 수학식 7에 따라, 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 차이가 발생하는 경우, 안정 보조력 연산부는 왼쪽 힙 관절의 각도 궤적과 오른쪽 힙 관절의 각도 궤적의 차이를 상쇄하도록 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.Also,
Figure pat00047
And
Figure pat00048
Can be set in advance. According to Equation (7), when there is a difference in the trajectory of the left hip joint angle and the right hip joint angle, the stable assist force calculation unit calculates the initial trajectory of the left hip joint angle and the right hip joint angle in order to cancel the difference between the angular trajectory of the left hip joint and the angular trajectory of the right hip joint The stabilizing assist force can be set.

일 실시예에서, 안정 보조력 연산부는 사용자의 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리가 교차하는 교차 시점을 추출하고, 교차 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크(peak torque)를 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력으로 설정할 수 있다. 여기서, 소정의 시간 및 피크 토크는 미리 설정될 수 있다. 안정 보조력 연산부는 아래의 수학식 8에 따라 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.In one embodiment, the stability assisting force computation section extracts the intersection points at which the user's left and right legs intersect, and calculates a peak torque for a predetermined time from the intersection point as an initial stable assist force for the stride length Can be set. Here, the predetermined time and the peak torque can be set in advance. The stabilization assist force operation unit can set the initial stabilization assist force for the stride length according to Equation (8) below.

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure pat00049
Figure pat00049

여기서,

Figure pat00050
는 시각 t에 따라 왼쪽 다리에 제공하는 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00051
는 시각 t에 따라 오른쪽 다리에 제공하는 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00052
은 시각 t에 따른 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00053
는 시각 t에 따른 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00054
은 왼쪽 다리의 스트라이드 길이의 평가값을 나타내고,
Figure pat00055
는 오른쪽 다리의 스트라이드 길이의 평가값을 나타낼 수 있다. 또한,
Figure pat00056
는 왼쪽 다리에 제공되는 스트라이드 길이에 대한 피크 토크를 나타내고,
Figure pat00057
는 오른쪽 다리에 제공되는 스트라이드 길이에 대한 피크 토크를 나타내고,
Figure pat00058
는 왼쪽 다리에 제공되는 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 제공하는 소정의 시간을 나타내고,
Figure pat00059
는 오른쪽 다리에 제공되는 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 제공하는 소정의 시간을 나타낼 수 있다. 수학식 8에 따라, 안정 보조력 연산부는 시각 t에 따른 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적
Figure pat00060
와 시각 t에 따른 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적
Figure pat00061
을 이용하여 교차 시점을 추출하고, 교차 시점부터 소정의 시간
Figure pat00062
Figure pat00063
동안 왼쪽 다리와 오른쪽 다리가 서로 벌어지도록 피크 토크
Figure pat00064
Figure pat00065
를 제공할 수 있다.here,
Figure pat00050
Represents the initial stabilizing assist force for the stride length provided to the left leg according to the time t,
Figure pat00051
Represents an initial stability assisting force for the stride length provided to the right leg according to the time t,
Figure pat00052
Represents the trajectory of the angle of the left hip joint according to the time t,
Figure pat00053
Represents the trajectory of the angle of the right hip joint according to the time t,
Figure pat00054
Represents the evaluation value of the stride length of the left leg,
Figure pat00055
Can represent the evaluation value of the stride length of the right leg. Also,
Figure pat00056
Represents the peak torque with respect to the stride length provided on the left leg,
Figure pat00057
Represents the peak torque with respect to the stride length provided on the right leg,
Figure pat00058
Represents a predetermined time that provides an initial stable assist force for the stride length provided on the left leg,
Figure pat00059
May represent a predetermined time to provide an initial stable assist force for the stride length provided on the right leg. According to Equation (8), the stable assist force arithmetic section calculates the trajectory of the angle of the left hip joint according to the time t
Figure pat00060
And the locus of the angle of the right hip joint according to time t
Figure pat00061
The intersection point is extracted from the point of intersection,
Figure pat00062
And
Figure pat00063
Peak torque so that the left leg and the right leg spread apart
Figure pat00064
And
Figure pat00065
Can be provided.

일 실시예에서, 안정 보조력 연산부는 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점을 추출하고, 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크를 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다. 여기서, 소정의 시간 및 피크 토크는 미리 설정될 수 있다. 안정 보조력 연산부는 아래의 수학식 9에 따라 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.In one embodiment, the stabilizing assist force operation section extracts a point at which the user's swinging leg approaches the ground, and calculates a peak torque for a predetermined time from the time when the swinging leg approaches the ground, You can set the force. Here, the predetermined time and the peak torque can be set in advance. The stability assisting force arithmetic unit can set the initial stability assisting force for the foot clearance according to the following equation (9).

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00066
Figure pat00066

여기서, 는 시각 t에 따라 왼쪽 다리에 제공하는 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,

Figure pat00068
는 시각 t에 따라 오른쪽 다리에 제공하는 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00069
은 시각 t에 따른 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00070
는 시각 t에 따른 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 나타내고,
Figure pat00071
은 왼쪽 다리의 풋 클리어런스의 평가값을 나타내고,
Figure pat00072
은 오른쪽 다리의 풋 클리어런스의 평가값을 나타낼 수 있다. 또한,
Figure pat00073
은 왼쪽 다리에 제공되는 풋 클리어런스에 대한 피크 토크를 나타내고,
Figure pat00074
은 오른쪽 다리에 제공되는 풋 클리어런스에 대한 피크 토크를 나타내고,
Figure pat00075
는 왼쪽 다리에 제공되는 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 제공하는 소정의 시간을 나타내고,
Figure pat00076
는 오른쪽 다리에 제공되는 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 제공하는 소정의 시간을 나타낼 수 있다. 수학식 9에 따라, 안정 보조력 연산부는 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적
Figure pat00077
와 시각 t에 따른 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적
Figure pat00078
을 이용하여 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점을 추정하고, 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점부터 소정의 시간
Figure pat00079
Figure pat00080
동안 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리를 더 높여주도록 피크 토크
Figure pat00081
Figure pat00082
를 제공할 수 있다.here, Represents the initial stability assisting force for the foot clearance provided to the left leg according to the time t,
Figure pat00068
Represents the initial stability assisting force for the foot clearance provided to the right leg according to the time t,
Figure pat00069
Represents the trajectory of the angle of the left hip joint according to the time t,
Figure pat00070
Represents the trajectory of the angle of the right hip joint according to the time t,
Figure pat00071
Represents the evaluation value of the foot clearance of the left leg,
Figure pat00072
Can indicate the evaluation value of the foot clearance of the right leg. Also,
Figure pat00073
Represents the peak torque for the foot clearance provided on the left leg,
Figure pat00074
Represents the peak torque for the foot clearance provided on the right leg,
Figure pat00075
Represents a predetermined time to provide an initial stabilizing assist force for the foot clearance provided on the left leg,
Figure pat00076
May represent a predetermined time that provides an initial stability assisting force for the foot clearance provided on the right leg. According to Equation (9), the stable assist force calculation unit calculates the trajectory of the angle of the left hip joint
Figure pat00077
And the locus of the angle of the right hip joint according to time t
Figure pat00078
And estimates the time when the user's swinging leg approaches the ground and estimates the time at which the user's swinging leg approaches the ground,
Figure pat00079
And
Figure pat00080
Peak torque to increase left and right legs
Figure pat00081
And
Figure pat00082
Can be provided.

또한, 안정 보조력 연산부는 적어도 하나의 인덱스마다, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 안정 보조력 연산부는 아래의 수학식 10을 이용하여 안정 보조력을 결정할 수 있다.In addition, the stable-assist force arithmetic unit can set a stable assist force by applying a weight to the initial stable-assist force for each at least one index. In one embodiment, the stable-assistance-force calculation unit can determine the stable assist force using the following equation (10).

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00083
Figure pat00083

여기서,

Figure pat00084
은 n번째 스트라이드에 왼쪽(오른쪽) 다리에 제공되는 안정 보조력을 나타내고,
Figure pat00085
는 왼쪽(오른쪽) 다리의 인덱스 i의 k번째 가중치를 나타내고,
Figure pat00086
는 왼쪽(오른쪽) 다리에 제공되는 인덱스 i에 대한 초기 안정 보조력을 나타낼 수 있다.here,
Figure pat00084
Represents the stabilizing assist force provided to the left (right) leg in the nth stride,
Figure pat00085
Represents the kth weight of the index i of the left (right) leg,
Figure pat00086
Can represent the initial stability assisting force for index i provided on the left (right) leg.

일 실시예에서, 안정 보조력 연산부는 하나의 스트라이드를 주기로 안정 보조력을 설정할 수 있다. 이 때, 평가값 및 가중치가 연산되는 주기는 인덱스마다 다를 수 있다. 예를 들어, 안정 보조력 연산부는 보행 대칭성에 대한 평가값 및 가중치를 하나의 스트라이드 마다 연산할 수 있고, 스트라이드 길이 및 풋 클리어런스에 대한 평가값 및 가중치를 100 스트라이드마다 연산할 수 있다. 이 경우, 안정 보조력 연산부는 하나의 스트라이드를 주기로 안정 보조력을 설정할 때, 보행 대칭성에 대한 평가값 및 가중치는 하나의 스트라이드마다 연산하여 연산된 값을 이용하고, 스트라이드 길이 및 풋 클리어런스에 대한 평가값 및 가중치는 이전에 연산된 값을 이용할 수 있다.In one embodiment, the stable-assistance-force computation unit may set the stabilization assist force in a period of one stride. At this time, the evaluation value and the period in which the weight is calculated may be different for each index. For example, the stabilization assist force calculating unit can calculate the evaluation value and the weight for the walk symmetry for each stride, and calculate the evaluation value and the weight for the stride length and foot clearance for every 100 strides. In this case, when the stabilizing assist force is set in a period of one stride, the evaluation value and the weight of the walking symmetry are calculated for each stride, and the calculated value is used to evaluate the stride length and foot clearance The values and weights may use the previously computed values.

기본 보조력 설정부(230)는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정할 수 있다. 여기서, 기본 보조력은 보조력 설정 장치(200)가 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 고려하지 않고, 사용자의 보행을 보조하기 위하여 기본적으로 설정하는 보조력을 의미할 수 있다. 기본 보조력 설정부(230)는 AO(Adaptive Oscillator, 적응적 오실레이터) 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM(Finite State Machine, 유한 상태 머신) 기반 기본 보조력 설정 기법을 이용하여 기본 보조력을 설정할 수 있다. 이 때, 기본 보조력 설정부(230)가 AO 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법 중 어느 기본 보조력 설정 기법을 선택할지 여부는 통신 인터페이스를 통하여 외부로부터 선택될 수도 있고, 기본 보조력 설정부(230)가 사용자의 근력 수준 또는 보행 패턴을 분석하여 선택할 수도 있다.The basic assist force setting unit 230 can set the basic assist force based on the user's walking motion based on the walking data. Here, the basic assistant force may mean an assistant force that is basically set by the assistant force setting device 200 in order to assist the user's walking without considering the evaluation value of at least one index. The basic assist force setting unit 230 can set the basic assist force using an AO (Adaptive Oscillator) based basic assist force setting technique or a FSM (finite state machine) based basic assist force setting technique have. At this time, whether the basic assist force setting unit 230 selects a basic assist force setting technique such as the AO-based basic assist force setting technique or the FSM-based basic assistant force setting technique may be selected externally through a communication interface, The basic assist force setting unit 230 may analyze and select a user's strength level or gait pattern.

AO 기반 기본 보조력 설정 기법에 의할 경우, 기본 보조력 설정부(230)는 AO에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행 동작의 주기성(예를 들어, 주파수 패턴, 위상 패턴)을 추정하고, 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다. 이 때, 각 주기성에 대응하는 보조력은 미리 설정될 수 있다. 일 예로, AO 기반 기본 보조력 설정 기법에 따라 설정된 기본 보조력은 규칙적으로 보행을 수행하는 사용자 또는 정상 보행자의 보행 속도로 보행을 수행하는 사용자에게 적합할 수 있다.In accordance with the AO-based basic assist force setting technique, the basic assist force setting unit 230 estimates the periodicity (e.g., frequency pattern, phase pattern) of the user's gait operation by applying the walking data to the AO, The auxiliary force corresponding to the periodicity of the operation can be set as the basic auxiliary force. At this time, the assist force corresponding to each periodicity can be set in advance. For example, the basic assist force set according to the AO-based basic assist force setting technique may be suitable for a user who regularly performs a walk or a user who performs a walk at a walking speed of a normal walker.

FSM 기반 보조력 설정 기법에 의할 경우, 기본 보조력 설정부(230)는 복수개의 보행 상태를 미리 모델링할 수 있고, FSM에 보행 데이터를 적용하여 모델링된 복수개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식할 수 있다. 또한, 기본 보조력 설정부(230)는 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다. 이 때, 각 보행 상태에 대응하는 보조력은 미리 설정될 수 있다. 일 예로, FSM 기반 기본 보조력 설정 기법에 따라 설정된 기본 보조력은 불규칙적으로 보행을 수행하는 사용자 또는 정상 보행자의 보행 속도로 보행을 할 수 없는 사용자에게 적합할 수 있다.According to the FSM-based assist force setting method, the basic assist force setting unit 230 may pre-model a plurality of walking states, and may include a walking operation of the user among the plurality of walking states modeled by applying the walking data to the FSM The corresponding walking state can be recognized. Also, the basic assist force setting unit 230 can set the assist force according to the recognized walking state as the basic assist force. At this time, the assist force corresponding to each walking state can be set in advance. For example, the basic assist force set according to the FSM-based basic assist force setting technique may be suitable for a user who is walking irregularly or a user who can not walk at a walking speed of a normal pedestrian.

또한, 보조력 설정 장치(200)는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작을 인식하는 보행 동작 인식부를 더 포함할 수 있다.The assistance force setting device 200 may further include a walking motion recognition unit that recognizes the user's walking motion based on the walking data.

보행 동작 인식부는 보행 데이터를 기초로 사용자가 보행 동작을 수행하는지 여부를 판단할 수 있다. 보행 동작 인식부에서 사용자가 보행 동작을 수행하는 것으로 판단된 경우, 기본 보조력 설정부(230)는 보행 데이터를 기초로 기본 보조력을 설정할 수 있다. 또한, 보행 동작 인식부에서 사용자가 보행 동작을 수행하지 않는 것으로 판단된 경우, 기본 보조력 설정부(230)는 기본 보조력을 0으로 설정할 수 있다.The walking motion recognizing section can judge whether or not the user performs the walking motion based on the walking data. When it is determined by the walking motion recognition unit that the user performs the walking operation, the basic assist force setting unit 230 can set the basic assist force based on the walking data. In addition, when it is determined by the walking motion recognition unit that the user does not perform the walking operation, the basic assist force setting unit 230 can set the basic assist force to zero.

최종 보조력 설정부(240)는 기본 보조력과 안정 보조력에 기초하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 최종 보조력 설정부(240)는 기본 보조력과 안정 보조력을 합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 또한, 최종 보조력 설정부(240)는 기본 보조력 및 안정 보조력 중 절대값이 큰 값을 최종 보조력으로 설정할 수 있다. 또한, 다른 일 실시예에서, 최종 보조력 설정부(240)는 안정 보조력만을 최종 보조력으로 설정할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 최종 보조력 설정부(240)는 기본 보조력과 안정 보조력을 다른 방법으로 조합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다.The final assist force setting unit 240 can set the final assist force based on the basic assist force and the stabilization assist force. In one embodiment, the final assist force setting unit 240 may set the final assist force by adding the basic assist force and the stable assist force. Also, the final assist force setting unit 240 may set a value having a larger absolute value among the basic assist force and the stable assist force as the final assist force. Further, in another embodiment, the final assist force setting unit 240 can set only the stable assist force to the final assist force. The final assist force setting unit 240 may set the final assist force by combining the basic assist force and the stabilization assist force by other methods.

일 실시예에서, 최종 보조력 설정부(240)는 통신 인터페이스를 이용하여, 안정 보조력에 대한 정보, 기본 보조력에 대한 정보 또는 최종 보조력에 관한 정보를 외부 장치(예를 들어, 외부의 보행 보조 장치, 서버)에 전송할 수 있다.In one embodiment, the final assist force setting unit 240 uses the communication interface to transmit information on the stable assist force, information on the basic assist force, or information on the final assist force to an external device (for example, A walking aid, a server).

또한, 최종 보조력 설정부(240)는 보행 보조 장치가 안정 보조력 또는 최종 보조력을 출력하도록 보행 보조 장치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 최종 보조력 설정부(240)에 의해 제어되는 보행 보조 장치는 안정 보조력 또는 최종 보조력에 따라 사용자가 안정적으로 보행하도록 보조하여, 사용자의 낙상 위험을 방지할 수 있다.In addition, the final assist force setting unit 240 can control the walking aiding device such that the walking aiding device outputs a stable assist force or a final assist force. Accordingly, the walking aiding apparatus controlled by the final assist force setting unit 240 can assist the user to stably walk according to the stabilizing assist force or the final assist force, thereby preventing the risk of falling of the user.

도 3은 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing an auxiliary force setting device according to another embodiment.

도 3을 참조하면, 보조력 설정 장치(300)는 인덱스 평가부(310), 가중치 연산부(320) 및 보조력 설정부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the auxiliary force setting apparatus 300 includes an index evaluating unit 310, a weight calculating unit 320, and an auxiliary force setting unit 330.

인덱스 평가부(310)는 사용자의 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 인덱스는 보행 대칭성, 스트라이드 길이, 스트라이드 넓이, 풋 클리어런스, 착지 속도 또는 보행비 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The index evaluating unit 310 can calculate an evaluation value of at least one index indicating the user's walking stability based on the user's walking data. Here, the at least one index may include at least one of walking symmetry, stride length, stride width, foot clearance, landing speed, or walking ratio.

인덱스 평가부(310)는 스트라이드를 기준으로 보행 데이터를 분류하고, 분류된 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다. 이 때, 인덱스 평가부(310)는 상술한 수학식 1을 이용하여 보행 대칭성의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 2를 이용하여 스트라이드 길이의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 3을 이용하여 풋 클리어런스의 평가값을 연산할 수 있다. 또한, 인덱스 평가부(310)는 각 인덱스마다 평가값과 임계값을 비교하여, 각 인덱스를 기준으로 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단할 수 있다.The index evaluating unit 310 may classify the walking data based on the stride and calculate the evaluation value of at least one index based on the classified walking data. At this time, the index evaluating unit 310 calculates the evaluation value of the walking symmetry using the above-described equation (1), calculates the evaluation value of the stride length by using the above-mentioned equation (2) The evaluation value of the foot clearance can be calculated. In addition, the index evaluating unit 310 may compare the evaluation value and the threshold value for each index, and determine whether the user's walking is stable based on each index.

가중치 연산부(320)는 적어도 하나의 인덱스의 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 이 때, 가중치 연산부(320)는 상술한 수학식 4와 같이, 적어도 하나의 인덱스의 평가값과 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 정규화하여 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다.The weight computing unit 320 may calculate a weight for at least one index based on the difference between the evaluation value of the at least one index and the threshold value corresponding to at least one index. At this time, the weight calculator 320 may calculate a weight for at least one index by normalizing the difference between the evaluation value of at least one index and the threshold value corresponding to at least one index, as shown in Equation (4) have.

보조력 설정부(330)는 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다.The assist force setting unit 330 may set a stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force corresponding to at least one index.

보조력 설정부(330)는 보행 데이터를 기초로 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 예로, 보조력 설정부(330)는 상술한 수학식 7을 이용하여 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 8을 이용하여 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 9를 이용하여 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.The assist force setting unit 330 may set an initial stable assist force based on the walking data and apply a weight to the initial stable assist force to set a stable assist force. For example, the assist force setting unit 330 sets an initial stable assist force for walking symmetry using Equation (7) described above, sets an initial stable assist force for the stride length using Equation (8) , The initial stability assisting force for the foot clearance can be set using the above-mentioned Equation (9).

또한, 보조력 설정부(330)는 적어도 하나의 인덱스마다, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 예로, 보조력 설정부(330)는 상술한 수학식 10을 이용하여 안정 보조력을 결정할 수 있다.In addition, the assist force setting unit 330 may set a stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force for each at least one index. For example, the assist force setting unit 330 may determine the stable assist force using Equation (10).

또한, 보조력 설정 장치(300)는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부를 포함할 수 있다.In addition, the assist force setting device 300 may include a basic assist force setting unit for setting a basic assist force in accordance with the user's walking motion based on the walking data.

기본 보조력 설정부는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정한다. 기본 보조력 설정부는 AO 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법을 이용하여 기본 보조력을 설정할 수 있다. 이 때, 기본 보조력 설정부가 AO 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법 중 어느 기본 보조력 설정 기법을 선택할지 여부는 통신 인터페이스를 통하여 외부로부터 선택될 수도 있고, 기본 보조력 설정부가 사용자의 근력 수준 또는 보행 패턴을 분석하여 선택할 수도 있다.The basic assist force setting unit sets the basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data. The basic assist force setting unit can set the basic assist force using the AO-based basic assist force setting method or the FSM-based basic assistant setting method. At this time, whether to select the basic assist force setting technique among the basic assist force setting part AO-based basic assist force setting method or the FSM-based basic assistant force setting method can be selected from the outside through the communication interface, The strength level of the additional user or the gait pattern may be analyzed and selected.

AO 기반 기본 보조력 설정 기법에 의할 경우, 기본 보조력 설정부는 AO에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행 동작의 주기성을 추정하고, 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다.According to the AO-based basic assist force setting method, the basic assist force setting unit estimates the periodicity of the user's walking motion by applying the walking data to the AO, and sets the assist force corresponding to the periodicity of the walking motion as the basic assist force have.

FSM 기반 보조력 설정 기법에 의할 경우, 기본 보조력 설정부는 복수개의 보행 상태를 미리 모델링 할 수 있고, FSM에 보행 데이터를 적용하여 모델링된 복수개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식할 수 있다. 또한, 기본 보조력 설정부는 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다.According to the FSM-based assist force setting method, the basic assist force setting unit may pre-model a plurality of walking states, and may include a walking state corresponding to the user's walking operation among a plurality of walking states modeled by applying the walking data to the FSM Can be recognized. Further, the basic assist force setting unit can set the assist force according to the recognized walking state as the basic assist force.

또한, 보조력 설정부(330)는 기본 보조력과 안정 보조력에 기초하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 보조력 설정부(330)는 기본 보조력과 안정 보조력을 합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 또한, 보조력 설정부(330)는 기본 보조력 및 안정 보조력 중 절대값이 큰 값을 최종 보조력으로 설정할 수 있다. 또한, 다른 일 실시예에서, 보조력 설정부(330)는 안정 보조력만을 최종 보조력으로 설정할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 보조력 설정부(330)는 기본 보조력과 안정 보조력을 다른 방법으로 조합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다.In addition, the assist force setting unit 330 can set the final assist force based on the basic assist force and the stable assist force. In one embodiment, the assist force setting unit 330 may set the final assist force by adding the basic assist force and the stable assist force. Also, the assist force setting unit 330 may set a value having a larger absolute value among the basic assist force and the stable assist force as the final assist force. Further, in another embodiment, the assist force setting unit 330 can set only the stable assist force to the final assist force. Alternatively, the assist force setting unit 330 may set the final assist force by combining the basic assist force and the stable assist force in different ways.

도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 장치를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing an auxiliary force setting device according to another embodiment.

도 4를 참조하면, 보조력 설정 장치(400)는 보행 데이터 추출부(410), 동작 추정부(420), 선택부(430), 기본 보조력 설정부(440), 안정 보조력 설정부(450) 및 최종 보조력 설정부(460)를 포함한다.4, the assistance force setting apparatus 400 includes a walking data extracting unit 410, an operation estimating unit 420, a selecting unit 430, a basic assist force setting unit 440, a stabilizing assist force setting unit 450 and a final assist force setting unit 460.

보행 데이터 추출부(410)는 힙 관절 추정부(411) 및 방향 추정부(412)를 포함한다. 힙 관절 추정부(411)는 양쪽 힙 관절의 각도, 양쪽 힙 관절의 속도, 양쪽 힙 관절의 각속도에 대한 정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 힙 관절 추정부(411)는 포텐셔미터로부터 2축 관절 각도 데이터, 2축 관절 각속도 데이터를 수신할 수 있다. 다른 예로서, 힙 관절 추정부(411)는 모터 인코더(motor encoder)로부터 양쪽 힙 관절의 각도, 속도 또는 각속도에 대한 정보를 수신할 수 있다. 힙 관절 추정부(411)는 포텐셔미터 또는 모터 인코더로부터 수신한 정보를 이용하여 힙 관절에 대한 정보를 추정할 수 있다.The walking data extracting unit 410 includes a hip joint estimating unit 411 and a direction estimating unit 412. The hip joint estimator 411 can estimate information about the angles of both hip joints, the velocity of both hip joints, and the angular velocity of both hip joints. For example, the hip joint estimator 411 may receive biaxial joint angular data and biaxial joint angular velocity data from a potentiometer. As another example, the hip joint estimator 411 may receive information about angles, velocities, or angular velocities of both hip joints from a motor encoder. The hip joint estimator 411 may estimate information about the hip joint using information received from the potentiometer or the motor encoder.

방향 추정부(412)는 양쪽 힙 관절 운동 방향에 대한 정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 방향 추정부(420)는 IMU 센서로부터 사용자의 보행 동작에 따른 X축, Y축, Z축 가속도 데이터 및 X축, Y축, Z축 각속도 데이터를 수신하고, IMU 센서로부터 수신한 데이터를 이용하여 양쪽 힙 관절의 운동 방향을 추정할 수 있다.The direction estimating unit 412 can estimate information about both hip joint motion directions. For example, the direction estimating unit 420 receives X-axis, Y-axis, Z-axis acceleration data and X-axis, Y-axis, and Z-axis angular velocity data according to the user's walking motion from the IMU sensor, Data can be used to estimate the direction of motion of both hip joints.

동작 추정부(420)는 동작 재구성부(421), 동작 인식부(422) 및 환경 인식부(423)를 포함한다. 동작 재구성부(421)는 보행 데이터 추출부(410)에서 획득한 보행 데이터를 이용하여 사용자의 자세를 추정할 수 있다. 예를 들어, 동작 재구성부(421)는 힙 관절 추정부(411)에서 획득한 힙 관절에 대한 정보를 이용하여 무릎 또는 발목의 자세를 추정할 수 있다.The operation estimation unit 420 includes an operation reconstruction unit 421, an operation recognition unit 422, and an environment recognition unit 423. The motion reconstruction unit 421 can estimate the attitude of the user by using the walking data acquired by the walking data extraction unit 410. [ For example, the motion reconstruction unit 421 may estimate the knee or ankle posture using information about the hip joint acquired by the hip joint estimator 411. [

동작 인식부(422)는 보행 데이터 추출부 (410)에서 획득한 보행 데이터를 이용하여 사용자의 동작(예를 들어, 서 있는 동작, 앉아 있는 동작, 보행하는 동작)을 추정할 수 있다.The motion recognition unit 422 can estimate a motion of the user (for example, a standing motion, a sitting motion, and a walking motion) by using the walking data acquired by the walking data extraction unit 410. [

환경 인식부(423)는 보행 데이터 추출부(410)에서 획득한 보행 데이터를 이용하여 사용자의 보행 환경을 추정할 수 있다. 예를 들어, 환경 인식부(423)는 보행 데이터 추출부(410)에서 획득한 보행 데이터를 이용하여 평지 환경, 상향 경사 환경, 하향 경사 환경, 상향 계단 환경 및 하향 계단 환경을 인식할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 환경 인식부(423)는 상술한 5개의 보행 환경 외에 다른 보행 환경을 인식할 수도 있다.The environment recognition unit 423 can estimate the walking environment of the user by using the walking data acquired by the walking data extracting unit 410. [ For example, the environment recognition unit 423 can recognize the flat environment, the upward gradient environment, the downward gradient environment, the upward stair environment, and the down stair environment using the gait data acquired by the gait data extraction unit 410. [ However, the present invention is not limited to this, and the environment recognition unit 423 may recognize a walking environment other than the five walking environments described above.

선택부(430)는 기본 보조력을 설정하기 위한 기법을 선택한다. 예를 들어, 선택부(430)는 AO 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법을 선택할 수 있다. 이 때, 선택부(430)는 통신 인터페이스를 통하여 외부로부터 기본 보조력 설정 기법을 선택 받을 수도 있고, 사용자의 근력 수준 또는 보행 패턴을 분석하여 선택할 수도 있다.The selection unit 430 selects a technique for setting the basic assist force. For example, the selector 430 may select the AO-based basic assist force setting technique or the FSM-based basic assist force setting technique. At this time, the selecting unit 430 may select the basic assist force setting technique from the outside through the communication interface, or may analyze and select the user's strength level or gait pattern.

기본 보조력 설정부(440)는 보행 주기 추정부(441), 제1 기본 보조력 설정부(442), 보행 상태 인식부(443) 및 제2 기본 보조력 설정부(444)를 포함한다.The basic assist force setting unit 440 includes a walking period estimation unit 441, a first basic assist force setting unit 442, a walking state recognition unit 443, and a second basic assist force setting unit 444.

선택부(430)에서 AO 기반 기본 보조력 설정 기법이 선택된 경우, 보행 주기 추정부(441)는 AO에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행 동작의 주기성을 추정할 수 있다. 예를 들어, 보행 주기 추정부(441)는 AO에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행에 따른 주기적인 주파수 패턴 또는 위상 패턴을 추출할 수 있다. 제1 기본 보조력 설정부(442)는 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 기본 보조력 설정부(442)는 복수의 주파수(위상) 패턴 및 복수의 주파수(위상) 패턴 각각에 대응하는 보조력을 미리 설정할 수 있다. 제1 기본 보조력 설정부(442)는 복수의 주파수(위상) 패턴 중 보행 주기 추정부(441)에서 추정된 주파수(위상) 패턴과 대응하는 주파수(위상) 패턴을 추출하고, 복수의 주파수(위상) 패턴 각각에 대응하는 보조력으로부터, 추출된 주파수(위상) 패턴과 대응하는 보조력을 추출할 수 있다.When the AO-based basic assist setting method is selected in the selecting unit 430, the walking period estimating unit 441 can estimate the periodicity of the user's walking motion by applying the walking data to the AO. For example, the walking period estimating unit 441 can extract the periodic frequency pattern or phase pattern according to the user's walking by applying the walking data to the AO. The first basic assist force setting unit 442 can set the assist force corresponding to the periodicity of the walking operation as the basic assist force. For example, the first basic assist force setting unit 442 can preset an assist force corresponding to each of a plurality of frequency (phase) patterns and a plurality of frequency (phase) patterns. The first basic assist force setting unit 442 extracts a frequency (phase) pattern corresponding to the frequency (phase) pattern estimated by the walking period estimating unit 441 from a plurality of frequency (phase) patterns, Phase) pattern from the auxiliary force corresponding to each of the plurality of patterns.

선택부(430)에서 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법이 선택된 경우, 보행 주기 추정부(441)는 FSM에 보행 데이터를 적용하여 모델링된 복수개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식할 수 있다. 예를 들어, 보행 상태 인식부(443)는 복수개의 보행 상태를 미리 모델링할 수 있다. 일 예로, 보행 상태 인식부(443)는 오른쪽 다리가 스윙하는 상태, 양쪽 다리가 교차하는 상태, 왼쪽 다리가 스윙하는 상태로 보행 상태를 분류하고, 분류된 보행 상태를 모델링할 수 있다. 보행 상태 인식부(443)는 FSM에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행 상태를 인식할 수 있다. 또한, 보행 상태 인식부(443)는 동작 재구성부(421)에서 추정된 사용자의 자세를 이용하여 사용자의 보행 상태를 인식할 수 있다. 보행 상태 인식부(443)는 모델링된 복수개의 보행 상태 중 인식된 보행 상태와 대응되는 보행 상태를 추출할 수 있다. When the FSM-based basic assist setting method is selected in the selecting unit 430, the walking period estimating unit 441 recognizes the walking state corresponding to the user's walking operation among a plurality of walking states modeled by applying the walking data to the FSM can do. For example, the walking state recognition unit 443 can model a plurality of walking states in advance. For example, the walking state recognition unit 443 can classify the walking state into a state in which the right leg swings, a state in which both legs cross each other, a state in which the left leg swings, and a modeled walking state. The walking state recognition unit 443 can recognize the walking state of the user by applying the walking data to the FSM. In addition, the walking state recognition unit 443 can recognize the user's walking state by using the posture of the user estimated by the operation reconstruction unit 421. [ The walking state recognition unit 443 can extract the walking state corresponding to the recognized walking state among the plurality of modeled walking states.

제2 기본 보조력 설정부(444)는 모델링된 복수개의 보행 상태 중 추출된 보행 상태와 대응되는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다. 이 때, 각 보행 상태에 대응하는 보조력은 미리 설정될 수 있다.The second basic assist force setting unit 444 can set the assist force corresponding to the extracted walking state among the plurality of modeled walking states as the basic assist force. At this time, the assist force corresponding to each walking state can be set in advance.

안정 보조력 설정부(450)는 인덱스 평가부(451), 가중치 연산부(452) 및 안정 보조력 결정부(453)를 포함한다.The stability assisting force setting unit 450 includes an index evaluating unit 451, a weight calculating unit 452, and a stabilizing assisting force determining unit 453. [

인덱스 평가부(451)는 스트라이드를 기준으로 보행 데이터를 분류하고, 분류된 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다. 이 때, 인덱스 평가부(451)는 상술한 수학식 1을 이용하여 보행 대칭성의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 2를 이용하여 스트라이드 길이의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 3을 이용하여 풋 클리어런스의 평가값을 연산할 수 있다. 또한, 인덱스 평가부(451)는 각 인덱스마다 평가값과 임계값을 비교하여, 각 인덱스를 기준으로 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단할 수 있다.The index evaluation unit 451 may classify the walk data on the basis of the stride and calculate the evaluation value of at least one index based on the classified walk data. At this time, the index evaluating unit 451 calculates the evaluation value of the walking symmetry using the above-described equation (1), calculates the evaluation value of the stride length by using the above-mentioned equation (2) The evaluation value of the foot clearance can be calculated. In addition, the index evaluating unit 451 compares the evaluation value with the threshold value for each index, and can determine whether the user's walking is stable based on each index.

일 실시예에서, 동작 인식부(422)에서 사용자가 보행을 하지 않는 것으로 인식된 경우, 안정 보조력을 설정하지 않아도 되므로, 인덱스 평가부(451)는 적어도 하나의 인덱스에 대한 평가값을 연산하지 않을 수 있다.In one embodiment, when the motion recognition unit 422 recognizes that the user does not walk, it is not necessary to set the stable assist force, so the index evaluation unit 451 calculates the evaluation value for at least one index .

가중치 연산부(452)는 적어도 하나의 인덱스의 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 이 때, 가중치 연산부(452)는 상술한 수학식 4와 같이, 적어도 하나의 인덱스의 평가값과 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 정규화하여 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 안정 보조력 결정부(453)는 보행 데이터를 기초로 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 예로, 안정 보조력 결정부(453)는 상술한 수학식 7을 이용하여 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 8을 이용하여 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 9를 이용하여 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다.The weight computing unit 452 may calculate a weight for at least one index based on the difference between the evaluation value of the at least one index and the threshold value corresponding to at least one index. At this time, the weight computing unit 452 may calculate a weight for at least one index by normalizing the difference between the evaluation value of at least one index and the threshold value corresponding to at least one index, as shown in Equation (4) have. The stability assisting force determining unit 453 can set the initial stabilizing assist force based on the walking data and set the stabilizing assist force by applying the weight to the initial stabilizing assist force. For example, the stability assisting force determiner 453 sets the initial stability assisting force for the walking symmetry using Equation (7) described above, and sets the initial stability assisting force for the stride length using Equation (8) , And the initial stability assisting force for the foot clearance can be set using the above-mentioned Equation (9).

안정 보조력 결정부(453)는 적어도 하나의 인덱스마다, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 결정할 수 있다. 일 예로, 안정 보조력 결정부(453)는 상술한 수학식 10을 이용하여 안정 보조력을 결정할 수 있다.The stable assist force determining unit 453 can determine the stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force for each at least one index. For example, the stable assist force determiner 453 can determine the stable assist force using Equation (10).

최종 보조력 설정부(460)는 기본 보조력 설정부(440)에서 설정된 기본 보조력과 안정 보조력 설정부(450)에서 설정된 안정 보조력에 기초하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 최종 보조력 설정부(460)는 기본 보조력과 안정 보조력을 합하여 최종 보조력을 설정할 수도 있고, 기본 보조력 및 안정 보조력 중 절대값이 큰 값을 최종 보조력을 설정할 수도 있다. 또한, 최종 보조력 설정부(460)는 안정 보조력만을 최종 보조력으로 설정할 수도 있다.The final assist force setting unit 460 can set the final assist force based on the basic assist force set in the basic assist force setting unit 440 and the stabilization assist force set in the stabilization assist force setting unit 450. [ The final assist force setting unit 460 may set the final assist force by adding the basic assist force and the stable assist force or may set the final assist force to a value having a larger absolute value among the basic assist force and the stable assist force. Further, the final assist force setting unit 460 may set only the stable assist force as the final assist force.

도 5는 일 실시예에 따른 최종 보조력의 설정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an operation of setting a final assist force according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 동작을 인식한다(510). 보조력 설정 장치는 사용자의 움직임을 센싱하는 센서로부터 보행 데이터를 획득하고, 획득한 보행 데이터를 이용하여 사용자의 동작을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 5, the assistance force setting device recognizes the user's walking motion (510). The assist force setting device can acquire the walking data from the sensor that senses the user's movement and can estimate the user's operation using the obtained walking data.

보조력 설정 장치는 사용자가 보행 중인지 여부를 판단한다(520). 사용자가 보행을 하지 않는 것으로 판단된 경우, 보조력 설정 장치는 안정 보조력을 0으로 설정한다(560).The assist force setting device determines whether the user is walking (520). When it is determined that the user does not walk, the assist force setting device sets the stable assist force to 0 (560).

사용자가 보행을 하는 것으로 판단된 경우, 보조력 설정 장치는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산한다(530). 일 예로, 보조력 설정 장치는 상술한 수학식 1을 이용하여 보행 대칭성의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 2를 이용하여 스트라이드 길이의 평가값을 연산하고, 상술한 수학식 3을 이용하여 풋 클리어런스의 평가값을 연산할 수 있다. If it is determined that the user is walking, the assist force setting device calculates an evaluation value of at least one index (530). For example, the assist force setting device may calculate an evaluation value of gait symmetry using Equation (1) described above, calculate an evaluation value of stride length using Equation (2) described above, and use Equation (3) The evaluation value of the foot clearance can be calculated.

또한, 보조력 설정 장치는 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산한다(540). 보조력 설정 장치는 적어도 하나의 인덱스의 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 이 때, 보조력 설정 장치는 상술한 수학식 4와 같이, 적어도 하나의 인덱스의 평가값과 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 정규화하여 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다.Further, the assist force setting apparatus calculates a weight for at least one index (540). The assist force setting apparatus may calculate a weight for at least one index based on the difference between the evaluation value of at least one index and the threshold value corresponding to at least one index. At this time, the auxiliary force setting apparatus may calculate a weight for at least one index by normalizing the difference between the evaluation value of at least one index and the threshold value corresponding to at least one index, as in Equation (4) .

또한, 보조력 설정 장치는 안정 보조력을 설정한다(550). 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 예로, 보조력 설정 장치는 상술한 수학식 7을 이용하여 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 8을 이용하여 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력을 설정하고, 상술한 수학식 9를 이용하여 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 적어도 하나의 인덱스마다, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 일 예로, 보조력 설정 장치는 상술한 수학식 10을 이용하여 안정 보조력을 결정할 수 있다.Further, the assist force setting device sets a stable assist force (550). The assist force setting device can set the initial stabilizing assist force based on the walking data and set the stabilizing assist force by applying the weight to the initial stabilizing assist force. For example, the assist force setting device sets the initial stable assist force for walking symmetry using Equation (7), sets the initial stable assist force for the stride length using Equation (8) described above, Equation (9) can be used to set the initial stability assisting force for the foot clearance. Also, the assist force setting device can set a stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force for each at least one index. For example, the assist force setting device can determine the stable assist force using Equation (10).

또한, 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정한다(570). 보조력 설정 장치는 AO 기반 기본 보조력 설정 기법 또는 FSM 기반 기본 보조력 설정 기법을 이용하여 기본 보조력을 설정할 수 있다. AO 기반 기본 보조력 설정 기법에 의할 경우, 보조력 설정 장치는 AO에 보행 데이터를 적용하여 사용자의 보행 동작의 주기성을 추정하고, 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다. FSM 기반 보조력 설정 기법에 의할 경우, 보조력 설정 장치는 복수개의 보행 상태를 미리 모델링할 수 있고, FSM에 보행 데이터를 적용하여, 모델링된 복수개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식할 수 있다. 또한, 기본 보조력 설정부는 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다.Further, the assist force setting device sets a basic assist force in accordance with the user's walking motion based on the walking data (570). The auxiliary force setting device can set the basic assist force using the AO-based basic assist force setting technique or the FSM-based basic assist force setting technique. According to the AO-based basic assist force setting technique, the assistance force setting device estimates the periodicity of the user's walking motion by applying the walking data to the AO, and sets the assist force corresponding to the periodicity of the walking motion as the basic assist force have. According to the FSM-based assist force setting technique, the assist force setting device can model a plurality of walking states in advance, and applies the walking data to the FSM, State can be recognized. Further, the basic assist force setting unit can set the assist force according to the recognized walking state as the basic assist force.

또한, 보조력 설정 장치는 안정 보조력과 기본 보조력을 조합하여 최종 보조력을 설정한다(580). 보조력 설정 장치는 기본 보조력과 안정 보조력을 합하여 최종 보조력을 설정할 수도 있고, 기본 보조력 및 안정 보조력 중 절대값이 큰 값을 최종 보조력을 설정할 수도 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 안정 보조력만을 최종 보조력으로 설정할 수도 있다.Further, the assist force setting device sets the final assist force by combining the stable assist force and the basic assist force (580). The assist force setting device may set the final assist force by adding the basic assist force and the stable assist force or may set the final assist force to a value larger than the absolute value of the basic assist force and the stable assist force. Further, the assist force setting device may set only the stable assist force as the final assist force.

도 6은 일 실시예에 따른 기본 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the setting of the basic assist force according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 그래프는 사용자의 보행에 따른 보행 데이터의 변화를 나타낸다. 그래프의 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 힙 관절 각도 또는 힙 관절 속도를 나타낸다.Referring to FIG. 6, the graph shows a change in walking data according to the user's walking. The horizontal axis of the graph represents time, and the vertical axis represents the hip joint angle or the hip joint speed.

시점 611에서 오른쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 612에서 왼쪽 다리는 스윙하여 오른쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 613에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 614에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 615에서 오른쪽 다리는 시점 611과 같이 스윙을 멈출 수 있다. 다시 말해, 시점 611 내지 시점 615에서의 보행 동작은 스트라이드를 나타내고, 시점 611 내지 시점 613에서의 보행 동작은 오른쪽 다리에 대한 스텝을 나타내고, 시점 613 내지 시점 615에서의 보행 동작은 왼쪽 다리에 대한 스텝을 나타낼 수 있다. 점선 621는 왼쪽 힙 관절 각도를 나타내고, 실선 622는 오른쪽 힙 관절 각도를 나타내고, 점선 631은 왼쪽 힙 관절 속도를 나타내고, 실선 632는 오른쪽 힙 관절 속도를 나타낼 수 있다.At point 611, the right leg can stop the swing, at point 612, the left leg can swing to intersect with the right leg, at point 613, the left leg can stop the swing, at point 614, And the right leg at the time point 615 can stop the swing as at the time point 611. [ In other words, the walking motion at the time 611 to the time point 615 represents stride, the walking motion at the time point 611 to the time point 613 represents the step for the right leg, and the walking motion at the time point 613 to the time point 615, Lt; / RTI > The broken line 621 represents the left hip joint angle, the solid line 622 represents the right hip joint angle, the dashed line 631 represents the left hip joint speed, and the solid line 632 represents the right hip joint speed.

일 실시예에서, 보조력 설정 장치는 시점 611, 612, 613 및 614에서의 4개의 보행 상태 각각을 미리 모델링할 수 있다. 보조력 설정 장치는 FSM 기반 보조력 설정 기법에 따라, FSM에 양쪽 힙 관절 각도 정보(621, 622) 및 양쪽 힙 관절 속도 정보(631, 632)를 적용하여, 모델링된 4개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식할 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 모델링된 4개의 보행 상태에 대응되는 보조력을 미리 설정할 수 있고, 보조력 설정 장치는 모델링된 4개의 보행 상태 중 사용자의 보행 동작으로 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다.In one embodiment, the assist force setting device may pre-model each of the four walking states at time points 611, 612, 613, and 614, respectively. The auxiliary force setting device applies both hip joint angle information (621, 622) and both hip joint speed information (631, 632) to the FSM according to the FSM-based assist force setting technique, It is possible to recognize the walking state corresponding to the walking operation. The auxiliary force setting device may set an auxiliary force corresponding to four modeled walking conditions in advance, and the auxiliary force setting device may set an assist force according to the walking state recognized as the user's walking motion among the four modeled walking states It can be set as the basic assist force.

다른, 일 실시예에서, 보조력 설정 장치는 AO 기반 기본 보조력 설정 기법에 따라, AO에 양쪽 힙 관절 각도 정보(621, 622) 및 양쪽 힙 관절 속도 정보(631, 632)를 적용하여 사용자의 보행 동작의 주기성(예를 들어, 위상 패턴)을 추정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 각 주기성에 대응하는 보조력을 미리 설정할 수 있고, 추정된 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 기본 보조력으로 설정할 수 있다.In another embodiment, the assist force setting device applies both hip joint angle information (621, 622) and both hip joint speed information (631, 632) to the AO in accordance with the AO-based basic assist force setting technique, It is possible to estimate the periodicity (for example, a phase pattern) of the walking motion. The assist force setting apparatus can set the assist force corresponding to each periodicity in advance and set the assist force corresponding to the periodicity of the estimated walking operation as the basic assist force.

도 7은 일 실시예에 따른 보행 대칭성에 대한 평가값 연산을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining evaluation value calculation for walking symmetry according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 그래프 (a)는 사용자의 보행에 따른 힙 관절 각도의 변화를 나타낸다. 그래프 (a)의 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 힙 관절 각도를 나타낸다.Referring to FIG. 7, graph (a) shows a change in the hip joint angle according to the user's walking. The horizontal axis of the graph (a) represents time, and the vertical axis represents the hip joint angle.

시점 711에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 712에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 713에서 오른쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 714에서 왼쪽 다리는 스윙하여 오른쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 715에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있다. 또한, 시점 716에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 717에서 오른쪽 다리는 시점 713과 같이 스윙을 멈출 수 있다. 시점 711 내지 시점 715에서의 보행 동작은 오른쪽 다리에 대한 하나의 스트라이드를 나타내고, 시점 713 내지 시점 717에서의 보행 동작은 왼쪽 다리에 대한 하나의 스트라이드를 나타낸다. 또한, 시점 711 내지 시점 713에서의 보행 동작 및 시점 715 내지 시점 717에서의 보행 동작은 왼쪽 다리의 스텝을 나타내고, 시점 713 내지 시점 715에서의 보행 동작은 오른쪽 다리의 스텝을 나타낸다. 실선 721는 오른쪽 힙 관절 각도를 나타내고, 점선 722는 왼쪽 힙 관절 각도를 나타낸다.At point 711, the left leg can stop the swing, at point 712, the right leg can swing to cross the left leg, at point 713, the right leg can stop the swing, at point 714, And at the point 715 the left leg may stop swinging. Also, at the time point 716, the right leg may swing and intersect with the left leg, and at the time point 717, the right leg may stop the swing as at the time point 713. The walking operation at the time point 711 to the time point 715 represents one stride to the right leg and the walking operation at the time point 713 to the time point 717 represents one stride to the left leg. The walking operation at the time point 711 to the starting point 713 and the walking operation at the time point 715 to the starting point 717 represent steps of the left leg, and the walking operation at the time point 713 to the time point 715 represents the step of the right leg. Solid line 721 represents the right hip joint angle, and dashed line 722 represents the left hip joint angle.

보조력 설정 장치는 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(721)과 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(722)의 유사도를 추정하고, 추정된 유사도를 보행 대칭성의 평가값으로 결정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 시점 711 내지 시점 715에서의 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적과 시점 713 내지 시점 717에서의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적의 차이를 계산할 수 있다. 이 때, 시점 711 내지 시점 715에서의 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적과 시점 713 내지 시점 717에서의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적은 하나의 스텝 간격일 수 있다.The auxiliary force setting device can estimate the similarity between the locus 721 of the right hip joint angle and the locus 722 of the left hip joint angle and determine the estimated similarity as the evaluation value of the walking symmetry. The assist force setting apparatus can calculate the trajectory of the right hip joint angle at the point of time 711 to the point 715 and the difference of the trajectory of the left hip joint angle at the point of time 713 to the point 717. At this time, the locus of the right hip joint angle at the time 711 to the time point 715 and the locus of the left hip joint angle at the time 713 to the time 717 may be one step interval.

그래프 (b)는 시점 711 내지 시점 715에서의 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(실선 731)과 시점 713 내지 시점 717에서의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(점선 732)의 차이(733)를 나타낸다. 그래프 (b)에서, 가로축은 NST를 나타내고, 세로축은 힙 관절 각도를 나타낸다.The graph (b) shows the difference (733) between the locus of the right hip joint angle (solid line 731) at the time 711 to the time point 715 and the locus of the left hip joint angle (dotted line 732) at the time 713 to the time point 717. In the graph (b), the horizontal axis represents NST and the vertical axis represents the hip joint angle.

보조력 설정 장치는 상술한 수학식 1을 이용하여 보행 대칭성의 평가값을 연산할 수 있다. 보조력 설정 장치는 다이나믹 타임 와핑을 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(731)과 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(732)의 차이(733)에 적용하여 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(731)과 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(732)의 유사도를 추정하고, 추정된 유사도를 시점 711 내지 시점 717에서의 보행 대칭성의 평가값으로 계산할 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 평가값과 보행 대칭성에 대한 임계값을 비교하여 보행 대칭성을 기준으로 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단할 수 있다.The assist force setting device can calculate the evaluation value of the walking symmetry using the above-described equation (1). The auxiliary force setting device applies the dynamic time warping to the difference 733 between the locus 731 of the right hip joint angle and the locus 732 of the left hip joint angle to determine the locus 731 of the right hip joint angle and the left hip joint angle & The estimated degree of similarity can be calculated as the evaluation value of the walking symmetry at the point of time 711 to the point of time 717. [ Further, the assist force setting device can determine whether the user's walking is stable based on the walking symmetry by comparing the evaluation value with the threshold value for the walking symmetry.

도 8은 일 실시예에 따른 보행 대칭성에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the setting of the initial stability assisting force for the walking symmetry according to the embodiment.

도 8을 참조하면, 그래프 (a)는 사용자의 보행에 따른 힙 관절 각도의 변화를 나타내고, 그래프 (b)는 사용자의 보행에 따른 초기 안정 보조력을 나타낸다. 그래프 (a)의 가로축은 NST를 나타내고, 세로축은 힙 관절 각도를 나타낸다. 그래프 (b)의 가로축은 NST를 나타내고, 세로축은 초기 안정 보조력을 나타낸다.Referring to FIG. 8, graph (a) shows the change of the hip joint angle according to the user's walking, and graph (b) shows the initial stability assist force according to the user's walking. The horizontal axis of graph (a) represents NST, and the vertical axis represents the hip joint angle. The abscissa of the graph (b) represents NST, and the ordinate represents the initial stability assisting force.

시점 811에서 오른쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 812에서 왼쪽 다리는 스윙하여 오른쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 813에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 814에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 815에서 오른쪽 다리는 시점 811과 같이 스윙을 멈출 수 있다. 시점 811 내지 시점 815에서의 보행 동작은 스트라이드를 나타내고, 시점 811 내지 시점 813에서의 보행 동작은 오른쪽 다리에 대한 스텝을 나타내고, 시점 813 내지 시점 815에서의 보행 동작은 왼쪽 다리에 대한 스텝을 나타낼 수 있다. At point 811, the right leg can stop the swing, at point 812 the left leg can swing to intersect with the right leg, at point 813 the left leg can stop the swing, at point 814 the right leg swings, And the right leg at the time point 815 can stop the swing as at the time point 811. [ The walking motion at the time point 811 to the time point 815 represents stride, the walking motion at the time point 811 to the time point 813 represents the step for the right leg, and the walking motion at the time point 813 to the time point 815 can represent the step for the left leg have.

그래프 (a)에서, 실선 821는 오른쪽 힙 관절 각도를 나타내고, 점선 822는 왼쪽 힙 관절 각도를 나타내고, 그래프 (b)에서, 실선 861은 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타내고, 점선 862는 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타낼 수 있다.In the graph (a), a solid line 821 indicates the right hip joint angle, a dotted line 822 indicates the left hip joint angle, a solid line 861 indicates an initial stable assist force to provide the right leg, It may indicate the initial stabilizing force provided to the left leg.

보조력 설정 장치는 상술한 수학식 5 내지 7에 따라, NST 축 상에서 나타난 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(821)과 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(822)의 차이에 미리 정해진 게인을 곱하여 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다. 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(861)을 설정하기 위해, 보조력 설정 장치는 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(822)에 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(821)을 뺀 값에 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력의 게인을 곱할 수 있다. 또한, 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(862)을 설정하기 위해, 보조력 설정 장치는 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(821)에 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(822)을 뺀 값에 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력의 게인을 곱할 수 있다.The assist force setting device multiplies the difference between the locus 821 of the right hip joint angle and the locus 822 of the left hip joint angle appearing on the NST axis by the predetermined gain according to the above Equations 5 to 7, Can be set. To set the initial stable assist force 861 to provide the right leg, the assist force setting device provides the right hip with the left hip joint angle trajectory 822 minus the right hip joint angle trajectory 821 It is possible to multiply the gain of the initial stabilizing assist force. Further, in order to set the initial stable assist force 862 to be provided to the left leg, the assist force setting device sets the value of the right hip joint angle 821 to the value obtained by subtracting the locus 822 of the left hip joint angle from the left leg It is possible to multiply the gain of the initial stabilizing assist force to be provided.

오른쪽 다리에 대한 초기 안정 보조력은 시점 811부터 적용될 수 있고, 왼쪽 다리에 대한 초기 안정 보조력은 시점 813부터 적용될 수 있다.The initial stabilizing assist force for the right leg can be applied from time point 811, and the initial stabilizing assist force for the left leg can be applied from time point 813.

이에 따라, 보조력 설정 장치는 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(822)과 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적(821)의 차이가 상쇄되도록 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(861) 및 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(862)를 설정할 수 있다.  Accordingly, the assist force setting device provides the initial stable assist force 861 to the right leg so as to cancel the difference between the locus 822 of the left hip joint angle and the locus 821 of the right hip joint angle, The initial stability assisting force 862 can be set.

도 9는 일 실시예에 따른 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining the setting of the initial stable assist force for the stride length according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 그래프는 사용자의 보행에 따른 초기 안정 보조력을 나타낸다. 그래프의 가로축은 NST를 나타내고, 세로축은 초기 안정 보조력을 나타낸다.Referring to FIG. 9, the graph shows an initial stability assisting force according to the user's walking. The abscissa of the graph represents NST, and the ordinate represents the initial stabilizing assist force.

시점 911에서 오른쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 912에서 왼쪽 다리는 스윙하여 오른쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 913에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 914에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 915에서 오른쪽 다리는 시점 911과 같이 스윙을 멈출 수 있다. 시점 911 내지 시점 915에서의 보행 동작은 스트라이드를 나타내고, 시점 911 내지 시점 913에서의 보행 동작은 오른쪽 다리에 대한 스텝을 나타내고, 시점 913 내지 시점 915에서의 보행 동작은 왼쪽 다리에 대한 스텝을 나타낼 수 있다. 그래프에서, 실선 921은 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타내고, 점선 922는 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타낼 수 있다.At point 911, the right leg can stop the swing, at point 912, the left leg can swing to cross the right leg, at point 913, the left leg can stop the swing, at point 914, And at the time 915, the right leg can stop the swing as at the time 911. [ The walking operation at the time point 911 to the time point 915 represents the stride, the walking motion at the time point 911 to the time point 913 represents the step for the right leg, and the walking motion at the time point 913 to the time point 915 can represent the step for the left leg have. In the graph, the solid line 921 indicates the initial stabilizing assist force provided to the right leg, and the dotted line 922 indicates the initial stabilizing assist force provided to the left leg.

보조력 설정 장치는 상술한 수학식 8에 따라, 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적과 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 이용하여 오른쪽 다리와 왼쪽 다리의 교차 시점을 추출하고, 교차 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크를 스트라이드 길이에 대한 초기 안정 보조력으로 설정할 수 있다. 여기서, 소정의 시간 및 피크 토크는 미리 설정될 수 있다. 도 9의 예에서, 보조력 설정 장치는 시점 912 및 시점 914를 오른쪽 다리와 왼쪽 다리의 교차 시점으로 추출할 수 있다. 보조력 설정 장치는 시점 912 및 시점 914부터 소정의 시간 동안 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리에 피크 토크를 제공하도록 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(921) 및 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(922)을 설정할 수 있다. 이에 따라, 보조력 설정 장치는 시점 912 및 시점 914로부터 소정의 시간 동안 왼쪽 다리와 오른쪽 다리가 서로 벌어지도록 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(921) 및 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(922)을 설정할 수 있다.The auxiliary force setting device extracts the intersection points of the right and left legs using the trajectory of the angle of the left hip joint and the angle of the right hip joint according to Equation (8) described above, Can be set to the initial stability assisting force with respect to the stride length. Here, the predetermined time and the peak torque can be set in advance. In the example of Fig. 9, the assist force setting device can extract the viewpoint 912 and the viewpoint 914 at the intersection of the right leg and the left leg. The assisting force setting device includes an initial stabilizing assist force 921 that provides the right leg with a peak torque to the left leg and the right leg for a predetermined time from a time point 912 and a time point 914 and an initial stabilizing assist force 922 ) Can be set. Accordingly, the assisting force setting device sets the initial stable assist force 921 to provide the left leg and the right leg to the right leg for a predetermined time from the time point 912 and the time point 914, and the initial stable assist force 922).

도 10은 일 실시예에 따른 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining the setting of the initial stable assisting force for the foot clearance according to the embodiment.

도 10을 참조하면, 그래프는 사용자의 보행에 따른 초기 안정 보조력을 나타낸다. 그래프의 가로축은 NST를 나타내고, 세로축은 초기 안정 보조력을 나타낸다.Referring to FIG. 10, the graph shows an initial stability assisting force according to the user's walking. The abscissa of the graph represents NST, and the ordinate represents the initial stabilizing assist force.

시점 1011에서 오른쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 1012에서 왼쪽 다리는 스윙하여 오른쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 1013에서 왼쪽 다리는 스윙을 멈출 수 있고, 시점 1014에서 오른쪽 다리는 스윙하여 왼쪽 다리와 교차할 수 있고, 시점 1015에서 오른쪽 다리는 시점 1011과 같이 스윙을 멈출 수 있다. 시점 1011 내지 시점 1015에서의 보행 동작은 스트라이드를 나타내고, 시점 1011 내지 시점 1013에서의 보행 동작은 오른쪽 다리에 대한 스텝을 나타내고, 시점 1013 내지 시점 1015에서의 보행 동작은 왼쪽 다리에 대한 스텝을 나타낼 수 있다. 그래프에서, 실선 1021은 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타내고, 점선 1022는 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력을 나타낼 수 있다.At point 1011, the right leg can stop the swing, at point 1012, the left leg can swing to intersect with the right leg, at point 1013, the left leg can stop the swing, at point 1014, And at the point 1015, the right leg can stop the swing like the point 1011. [ The walking operation at the time point 1011 to the time point 1015 represents the stride, the walking motion at the time point 1011 to the time point 1013 represents the step for the right leg, and the walking motion at the time point 1013 to the time point 1015 can represent the step for the left leg have. In the graph, the solid line 1021 indicates the initial stabilizing assist force provided to the right leg, and the dotted line 1022 indicates the initial stabilizing assist force provided to the left leg.

보조력 설정 장치는 상술한 수학식 9에 따라, 왼쪽 힙 관절의 각도의 궤적과 오른쪽 힙 관절의 각도의 궤적을 이용하여 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점을 추출하고, 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크를 풋 클리어런스에 대한 초기 안정 보조력을 설정할 수 있다. 여기서, 소정의 시간 및 피크 토크는 미리 설정될 수 있다. 도 10의 예에서, 보조력 설정 장치는 시점 1012와 시점 1013 사이의 시점을 왼쪽 다리가 지면에 다가가는 시점으로 추출하고, 시점 1014와 시점 1015 사이의 시점을 오른쪽 다리가 지면에 다가가는 시점으로 추출할 수 있다.The assistance force setting device extracts a point at which the user's swinging leg approaches the ground using the trajectory of the angle of the left hip joint and the angle of the right hip joint according to Equation (9) It is possible to set the initial stability assisting force for the foot clearance that is the peak torque for a predetermined time from the point of approaching the ground. Here, the predetermined time and the peak torque can be set in advance. In the example of FIG. 10, the auxiliary force setting device extracts the time point between the point of time 1012 and the point of time 1013 as the point of approaching the left leg to the ground, and the point of time between the point of time 1014 and the point of time 1015, Can be extracted.

보조력 설정 장치는 시점 1012와 시점 1013 사이의 시점부터 소정의 시간 동안 왼쪽 다리에 피크 토크를 제공하도록 왼쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(1022)을 설정하고, 시점 1014와 시점 1015 사이의 시점부터 소정의 시간 동안 오른쪽 다리에 피크 토크를 제공하도록 오른쪽 다리에 제공하는 초기 안정 보조력(1021)을 설정할 수 있다. 이에 따라, 보조력 설정 장치는 시점 1012와 시점 1013 사이의 시점부터 소정의 시간 동안 왼쪽 다리를 더 높여주도록 초기 안정 보조력(1022)을 설정하고, 시점 1014와 시점 1015 사이의 시점부터 소정의 시간 동안 오른쪽 다리를 더 높여주도록 초기 안정 보조력(1021)을 설정할 수 있다.The assist force setting device sets the initial stable assist force 1022 to provide the left leg with a peak torque to the left leg for a predetermined time from the time point between the time point 1012 and the time point 1013, To provide the right leg with a peak torque to the right leg for a predetermined period of time. Accordingly, the assist force setting device sets the initial stable assist force 1022 so that the left leg is further raised for a predetermined time from the time point between the time point 1012 and the time point 1013, The initial stable assist force 1021 can be set so as to raise the right leg further.

도 11은 일 실시예에 따른 보조력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining the setting of an assist force according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 보조력 설정 장치는 보행 보조 장치(1110) 또는 외부 장치(예를 들어, 서버)(1120)내에 포함될 수 있다.11, an assist force setting device may be included in the walking aid device 1110 or an external device (e.g., a server) 1120.

일 실시예에서, 보조력 설정 장치가 보행 보조 장치(1110)에 포함된 경우, 보조력 설정 장치는 보행 보조 장치(1110)에 포함된 센서로부터 보행 동작에 따른 사용자의 운동량의 변화를 센싱한 보행 데이터를 수신할 수 있다. 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 이 때, 보조력 설정 장치는 통신 인터페이스를 통하여, 외부 장치(1120)로부터 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 기본 보조력을 설정하고, 기본 보조력과 안정 보조력을 조합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 최종 보조력을 출력하도록 보행 보조 장치(1110)를 제어할 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 데이터, 적어도 하나의 인덱스의 평가값, 가중치, 초기 안정 보조력, 기본 보조력 및 최종 보조력을 통신 인터페이스를 통하여 외부 장치(1120)에 전송할 수 있다.In one embodiment, when the assist force setting device is included in the walking assistant device 1110, the assist force setting device may be configured to measure a change in the user's exercise amount due to the walking motion from the sensor included in the walking assistant device 1110 Data can be received. The assist force setting device can calculate the evaluation value of at least one index based on the walking data and calculate a weight for at least one index based on the evaluation value and the difference of the thresholds corresponding to at least one index . At this time, the assist force setting device can receive information on the threshold value corresponding to at least one index from the external device 1120 through the communication interface. The assist force setting device may set an initial stable assist force corresponding to at least one index based on the walking data and apply a weight to the initial stable assist force to set a stable assist force. The assist force setting device can set the basic assist force based on the walking data, and can set the final assist force by combining the basic assist force and the stable assist force. The assist force setting device can control the walking aid 1110 to output the final assist force. Also, the assist force setting device may transmit the walking data of the user, the evaluation value of at least one index, the weight, the initial stable assist force, the basic assist force, and the final assist force to the external device 1120 through the communication interface.

다른 일 실시예에서, 보조력 설정 장치가 외부 장치(1120)에 포함된 경우, 보조력 설정 장치는 통신 인터페이스를 이용하여, 보행 보조 장치(1110)에 포함된 센서가 사용자의 운동량의 변화를 센싱한 보행 데이터를 보행 보조 장치(1110)로부터 수신할 수 있다. 보조력 설정 장치는 수신한 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값은 미리 정해질 수 있다. 또한, 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 기본 보조력을 설정하고, 기본 보조력과 안정 보조력을 조합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 보조력 설정 장치는 보행 보조 장치(1110)가 최종 보조력에 따라 구동되도록, 통신 인터페이스를 통하여 보행 보조 장치(1110)에 제어 신호를 전송할 수 있다. 보행 보조 장치(1110)는 제어 신호에 따라 최종 보조력을 출력할 수 있다.In another embodiment, when the assist force setting device is included in the external device 1120, the assist force setting device uses the communication interface to allow the sensor included in the walking aid device 1110 to sense a change in the user's momentum And can receive one piece of walking data from the walking aid device 1110. [ The assist force setting device calculates an evaluation value of at least one index based on the received walking data and calculates a weight for at least one index based on the evaluation value and the difference of the threshold value corresponding to at least one index . Here, the threshold value corresponding to at least one index may be predetermined. The assist force setting device may set an initial stable assist force corresponding to at least one index based on the walking data and apply a weight to the initial stable assist force to set a stable assist force. The assist force setting device can set the basic assist force based on the walking data, and can set the final assist force by combining the basic assist force and the stable assist force. The assist force setting device can transmit a control signal to the walking aid 1110 through the communication interface so that the walking assistance device 1110 is driven in accordance with the final assistance force. The walking aid device 1110 may output the final assist force in accordance with the control signal.

도 12는 일 실시예에 따른 보조력의 제공을 위한 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining an interface for providing an auxiliary force according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 보행 보조 장치(1210)는 통신 인터페이스를 이용하여 웨어러블 장치(1220) 또는 모바일 장치(1230)로부터 동작 모드를 선택 받을 수 있다.12, the walking aiding device 1210 can select an operation mode from the wearable device 1220 or the mobile device 1230 using a communication interface.

일 측면에 따르면, 동작 모드는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드를 포함할 수 있다. 제1 동작 모드는 보행 보조 장치(1210)가 사용자에게 보행에 대한 보조력을 제공하는 모드일 수 있다. 제2 동작 모드는 보행 보조 장치(1210)가 사용자에게 낙상을 방지하기 위한 보조력을 제공하는 모드일 수 있다.According to one aspect, the operating mode may include a first operating mode and a second operating mode. The first mode of operation may be a mode in which the walking aids 1210 provide assistance to the user for walking. The second mode of operation may be a mode in which the walking aid 1210 provides assistance to the user to prevent falls.

예를 들어, 제1 동작 모드가 선택된 경우 낙상 방지를 위한 보조력은 고려되지 않을 수 있다. 다른 예로, 제2 동작 모드가 선택된 경우 보행 보조 장치(1210)는 보행을 위한 보조력 및 낙상 방지를 위한 보조력이 모두 고려된 최종 보조력을 계산할 수 있다.For example, an assist force for fall prevention may not be considered when the first operation mode is selected. As another example, if the second mode of operation is selected, the walking aiding device 1210 may calculate the final assist force in which both the assist force for walking and the assist force for fall prevention are considered.

다른 일 측면에 따르면, 보행 보조 장치(1210)는 센서(미도시)로부터 보행 동작에 따른 사용자의 운동량의 변화를 센싱한 보행 데이터를 수신할 수 있다. 센서는 보행 보조 장치(1210)와 유선 통신 또는 무선 통신을 이용하여 연결될 수 있다.According to another aspect, the walking aiding device 1210 can receive walking data from a sensor (not shown) that senses a change in the user's exercise amount due to the walking operation. The sensor may be connected to the walking aid 1210 using wireline or wireless communication.

보행 보조 장치(1210)는 보행 데이터에 기초하여 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다. 보행 보조 장치(1210)는 평가값 및 인덱스에 대응하는 임계값의 차이에 기초하여 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 보행 보조 장치(1210)는 보행 데이터를 기초로 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력을 설정하고, 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다. 보행 보조 장치(1210)는 보행 데이터에 기초하여 기본 보조력을 설정하고, 기본 보조력과 안정 보조력을 조합하여 최종 보조력을 설정할 수 있다. 보행 보조 장치(1210)는 제1 모드가 선택된 경우 설정된 최종 보조력을 출력할 수 있다.The walking aid device 1210 can calculate the evaluation value of the index based on the walking data. The walking aid 1210 may calculate a weight for the index based on the difference between the evaluation value and the threshold value corresponding to the index. The walking aiding device 1210 can set an initial stable assist force corresponding to the index based on the walking data and set a stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force. The walking assistant 1210 can set the basic assist force based on the walking data, and can set the final assist force by combining the basic assist force and the stable assist force. The walking aid device 1210 may output a final assist force set when the first mode is selected.

또 다른 일 측면에 따르면, 보행 보조 장치(1210)는 통신 인터페이스를 통하여 웨어러블 장치(1220) 또는 모바일 장치(1230)로 인덱스의 평가값, 초기 안정 보조력, 안정 보조력, 기본 보조력 또는 최종 보조력에 대한 정보를 전송할 수 있다. 웨어러블 장치(1220) 또는 모바일 장치(1230)는 보행 보조 장치(1110)로부터 수신한 정보를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 예와 같이, 웨어러블 장치(1220) 또는 모바일 장치(1230)는 최종 보조력을 설정하기 위해 스트라이드 길이에 대한 인덱스가 반영되었다는 정보를 디스플레이할 수 있다.According to yet another aspect, the walking aids 1210 are coupled to the wearable device 1220 or the mobile device 1230 via a communication interface to provide an evaluation of the index, an initial stable assist force, a stable assist force, Information about the power can be transmitted. The wearable device 1220 or the mobile device 1230 can display information received from the walking aid device 1110. [ For example, as in the example of FIG. 12, wearable device 1220 or mobile device 1230 may display information that an index for stride length has been reflected to set a final assist force.

도 13은 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 나타낸 블록도이다.13 is a block diagram showing a walking assistance apparatus according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 보행 보조 장치(1300)는 보행 데이터 수신부(1310), 안정 보조력 설정부(1320), 기본 보조력 설정부(1330), 최종 보조력 설정부(1340) 및 구동 제어부(1350)을 포함한다.13, the walking aiding apparatus 1300 includes a walking data receiving unit 1310, a stable assistant force setting unit 1320, a basic assistant force setting unit 1330, a final assistant force setting unit 1340, 1350).

보행 데이터 수신부(1310)는 사용자의 보행 데이터를 수신한다.The walking data receiving unit 1310 receives the user's walking data.

안정 보조력 설정부(1320)는 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정한다.The stabilization assist force setting unit 1320 sets the stable assist force using the evaluation value of at least one index based on the walking data.

기본 보조력 설정부(1330)는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정한다.The basic assist force setting unit 1330 sets the basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data.

최종 보조력 설정부(1340)는 안정 보조력과 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정한다.The final assist force setting unit 1340 sets a final assist force on the basis of the stable assist force and the basic assist force.

보행 데이터 수신부(1310), 안정 보조력 설정부(1320), 기본 보조력 설정부(1330) 및 최종 보조력 설정부(1340)에는 도 2의 보행 데이터 수신부(210), 안정 보조력 설정부(220), 기본 보조력 설정부(230) 및 최종 보조력 설정부(240)에서 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.The walking data receiving unit 210, the stabilizing assist force setting unit 1320, the walking assistant setting unit 1330, and the final assist force setting unit 1340 shown in FIG. 2 are connected to the walking data receiving unit 1310, the stabilizing assist force setting unit 1320, 220, the basic assist force setting unit 230, and the final assist force setting unit 240 may be applied as they are, so that a detailed description will be omitted.

구동 제어부(1350)는 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 보행 보조 장치는 사용자의 양쪽 힙 관절을 구동시키는 구동기를 포함하고, 구동기가 최종 보조력을 출력하도록 구동기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 제어부(1350)는 구동기가 최종 보조력에 대응하는 게인을 출력하도록 구동기에 제어 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 구동기는 제어 신호에 따라 최종 보조력에 대응하는 게인을 출력할 수 있다. 이에 따라, 보행 보조 장치는 최종 보조력에 따라 사용자가 안정적으로 보행하도록 보조하여, 사용자의 낙상 위험을 방지할 수 있다.The drive control section 1350 can control the driving of the walking aiding apparatus based on the final assist force. In one embodiment, the walking aid includes a driver that drives both hip joints of the user, and the driver can control the driver to output a final assist force. For example, the drive control unit 1350 may transmit a control signal to the driver so that the driver outputs a gain corresponding to the final assist force. In this case, the driver can output a gain corresponding to the final assist force in accordance with the control signal. Thus, the walking aid assists the user to walk stably according to the final assist force, thereby preventing the risk of the user falling.

도 14는 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.FIG. 14 is a method flow chart illustrating an auxiliary force setting method according to an embodiment.

도 14를 참조하면, 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 데이터를 수신할 수 있다(1410).Referring to FIG. 14, the assist force setting device may receive the user's walking data (1410).

또한, 보조력 설정 장치는 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다(1420).Further, the assist force setting device may set the stable assist force using the evaluation value of at least one index based on the walking data (1420).

또한, 보조력 설정 장치는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정할 수 있다(1430).Further, the assist force setting device may set the basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data (1430).

또한, 보조력 설정 장치는 안정 보조력과 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정할 수 있다(1440).In addition, the assist force setting device can set the final assist force based on the stable assist force and the basic assist force (1440).

도 14에 도시된 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법에는 도 1 내지 도 13을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.The auxiliary force setting method according to the embodiment shown in FIG. 14 can be applied to the method described with reference to FIGS. 1 to 13 as it is, so that a detailed description will be omitted.

도 15는 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.15 is a method flow chart showing an auxiliary force setting method according to another embodiment.

도 15를 참조하면, 보조력 설정 장치는 사용자의 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산할 수 있다(1510).Referring to FIG. 15, the assist force setting device may calculate an evaluation value of at least one index indicating the user's walking stability based on the user's walking data (1510).

또한, 보조력 설정 장치는 평가값 및 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산할 수 있다(1520).Further, the assist force setting apparatus may calculate a weight for at least one index based on the evaluation value and the difference of the thresholds corresponding to at least one index (1520).

또한, 보조력 설정 장치는 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다(1530).In addition, the assist force setting apparatus may set a stable assist force by applying a weight to the initial stable assist force corresponding to at least one index (1530).

도 15에 도시된 다른 일 실시예에 따른 보조력 설정 방법에는 도 1 내지 도 13을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.In the auxiliary force setting method according to another embodiment shown in FIG. 15, the contents described in FIG. 1 through FIG. 13 may be applied as they are, so that a detailed description will be omitted.

도 16은 일 실시예에 따른 보행 보조 방법을 나타낸 방법 흐름도이다.16 is a method flow diagram illustrating a walking assistance method in accordance with one embodiment.

도 16을 참조하면, 보행 보조 장치는 사용자의 보행 데이터를 수신할 수 있다(1610).Referring to FIG. 16, the walking aid can receive the user's walking data (1610).

또한, 보행 보조 장치는 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정할 수 있다(1620).Further, the walking assist device can set the stable assist force using the evaluation value of at least one index based on the walking data (1620).

또한, 보행 보조 장치는 보행 데이터를 기초로 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정할 수 있다(1630).Further, the walking assist device can set the basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data (1630).

또한, 보행 보조 장치는 안정 보조력과 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정할 수 있다(1640).In addition, the walking assist device can set the final assist force based on the stable assist force and the basic assist force (1640).

또한, 보행 보조 장치는 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어할 수 있다(1650).In addition, the walking aiding apparatus can control the driving of the walking aiding apparatus based on the final assist force (1650).

도 16에 도시된 다른 일 실시예에 따른 보행 보조 방법에는 도 1 내지 도 13을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.The gait assisting method according to another embodiment shown in FIG. 16 can be applied to the steps illustrated in FIG. 1 through FIG. 13 as they are, so that a detailed description will be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

Claims (28)

사용자의 보행 데이터를 수신하는 보행 데이터 수신부;
상기 보행 데이터에 기초한 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 이용하여 안정 보조력을 설정하는 안정 보조력 설정부;
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부; 및
상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 최종 보조력 설정부
를 포함하는,
보조력 설정 장치.
A walking data receiving unit for receiving walking data of a user;
A stable assist force setting unit that sets a stable assist force using an evaluation value of at least one index based on the walking data;
A basic assist force setting unit for setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; And
A final assist force setting unit for setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force,
/ RTI >
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 안정 보조력 설정부는,
상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하는 인덱스 평가부;
상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 가중치 연산부; 및
상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 상기 안정 보조력을 연산하는 안정 보조력 연산부
를 포함하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the stable assist force setting unit comprises:
An index evaluation unit for calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data;
A weight computing unit for computing a weight for the at least one index based on the difference between the evaluation value and the threshold corresponding to the at least one index; And
A stable assist force calculating unit for calculating the stable assist force by applying the weight to the initial stable assist force corresponding to the at least one index,
/ RTI >
Auxiliary power setting device.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 인덱스는,
상기 사용자의 양 다리가 대칭되는 정도를 나타내는 보행 대칭성(gait symmetry), 상기 사용자의 스트라이드 길이(stride length), 스트라이드 넓이(stride width), 상기 사용자의 발과 지면과의 간격을 나타내는 풋 클리어런스(foot clearance), 상기 사용자의 발이 지면에 닿는 속도를 나타내는 착지 속도(landing speed) 또는 보행비(walk ratio) 중 적어도 하나를 포함하는,
보조력 설정 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the at least one index comprises:
A stride length of the user, a stride width, a foot clearance (foot) indicating a distance between the user's foot and the ground, a foot symmetry indicating a degree of symmetry of both legs of the user, a landing speed or a walk ratio indicating a speed at which the user's foot touches the ground,
Auxiliary power setting device.
제3항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
스트라이드를 기준으로 상기 보행 데이터를 분류하고,
상기 스트라이드를 기준으로 분류된 보행 데이터를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하는,
보조력 설정 장치.
The method of claim 3,
The index evaluating unit may include:
Classifying the walking data based on the stride,
Calculating an evaluation value of the at least one index based on the walk data classified on the basis of the stride,
Auxiliary power setting device.
제4항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
상기 평가값과 상기 임계값을 비교하여 상기 적어도 하나의 인덱스를 기준으로 상기 사용자의 보행이 안정한지 여부를 판단하는,
보조력 설정 장치.
5. The method of claim 4,
The index evaluating unit may include:
And comparing the evaluation value with the threshold value to determine whether the user's walking is stable based on the at least one index.
Auxiliary power setting device.
제4항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
상기 보행 데이터 중 상기 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적(trajectory)과 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 유사도를 추정하고,
상기 유사도를 상기 보행 대칭성의 평가값으로 결정하는,
보조력 설정 장치.
5. The method of claim 4,
The index evaluating unit may include:
Estimating a similarity between a trajectory of the left hip joint angle and a trajectory of the right hip joint angle among the walking data,
Determining the degree of similarity as an evaluation value of the walking symmetry,
Auxiliary power setting device.
제6항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
다이나믹 타임 와핑(Dynamic Time Warping: DTW)을 이용하여 상기 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적과 상기 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 유사도를 추정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 6,
The index evaluating unit may include:
Estimating the similarity of the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle using dynamic time warping (DTW)
Auxiliary power setting device.
제4항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
복수의 스트라이드에 대하여, 상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도 범위의 평균 및 오른쪽 힙 관절 각도 범위의 평균을 계산하여 평균 스트라이드 길이를 추정하고,
상기 평균 스트라이드 길이를 상기 스트라이드 길이에 대한 평가값으로 결정하는,
보조력 설정 장치.
5. The method of claim 4,
The index evaluating unit may include:
Estimating an average stride length by calculating an average of a left hip joint angle range and a right hip joint angle range of the walking data for a plurality of strides,
Determining an average stride length as an evaluation value for the stride length,
Auxiliary power setting device.
제4항에 있어서,
상기 인덱스 평가부는,
복수의 스트라이드에 대하여, 상기 보행 데이터로부터 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도(flexion angle) 및 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 추출하고,
상기 왼쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도 및 상기 오른쪽 힙 관절의 최대 굽힘 각도를 상기 풋 클리어런스에 대한 평가값으로 결정하는,
보조력 설정 장치.
5. The method of claim 4,
The index evaluating unit may include:
Extracting a maximum flexion angle of the left hip joint and a maximum bending angle of the right hip joint from the walking data for a plurality of strides,
Determining a maximum bending angle of the left hip joint and a maximum bending angle of the right hip joint as an evaluation value for the foot clearance,
Auxiliary power setting device.
제2항에 있어서,
상기 가중치 연산부는,
상기 평가값과 상기 임계값의 차이를 정규화하여 상기 가중치를 연산하는,
보조력 설정 장치.
3. The method of claim 2,
The weight computing unit may include:
Calculating a weight value by normalizing the difference between the evaluation value and the threshold value,
Auxiliary power setting device.
제5항에 있어서,
상기 가중치 연산부는,
상기 인덱스 평가부에서 상기 사용자의 보행이 안정한 것으로 판단된 인덱스에 대한 가중치를 0으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
6. The method of claim 5,
The weight computing unit may include:
Wherein the index evaluation unit sets a weight for an index determined to be stable by the user as 0,
Auxiliary power setting device.
제4항에 있어서,
상기 안정 보조력 연산부는,
상기 보행 데이터를 기초로 상기 초기 안정 보조력을 설정하는,
보조력 설정 장치.
5. The method of claim 4,
The stable-assist force arithmetic unit may include:
And setting the initial stable assist force based on the walking data,
Auxiliary power setting device.
제12항에 있어서,
상기 안정 보조력 연산부는,
상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적의 차이를 기초로 상기 보행 대칭성에 대한 상기 초기 안정 보조력을 설정하는,
보조력 설정 장치.
13. The method of claim 12,
The stable-assist force arithmetic unit may include:
Setting the initial stable assist force for the walking symmetry based on a difference between a locus of a left hip joint angle and a locus of a right hip joint angle among the walking data,
Auxiliary power setting device.
제12항에 있어서,
상기 안정 보조력 연산부는,
상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적을 이용하여 상기 사용자의 왼쪽 다리 및 오른쪽 다리가 교차하는 교차 시점을 추출하고,
상기 교차 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크(peak torque)를 상기 스트라이드 길이에 대한 상기 초기 안정 보조력으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
13. The method of claim 12,
The stable-assist force arithmetic unit may include:
Extracting an intersection point at which the left leg and the right leg of the user intersect using the trajectory of the left hip joint angle and the trajectory of the right hip joint angle among the walking data,
And setting a peak torque for the predetermined time from the intersection point to the initial stable assisting force for the stride length.
Auxiliary power setting device.
제12항에 있어서,
상기 안정 보조력 연산부는,
상기 보행 데이터 중 왼쪽 힙 관절 각도의 궤적 및 오른쪽 힙 관절 각도의 궤적을 이용하여 상기 사용자의 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점을 추출하고,
상기 스윙하는 다리가 지면에 다가가는 시점부터 소정의 시간 동안의 피크 토크를 상기 풋 클리어런스에 대한 상기 초기 안정 보조력으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
13. The method of claim 12,
The stable-assist force arithmetic unit may include:
Extracting a point of time when the swing leg of the user approaches the ground by using the locus of the left hip joint angle and the locus of the right hip joint angle among the walking data,
And sets a peak torque for a predetermined time from the time when the swinging leg approaches the ground to the initial stable assisting force for the foot clearance.
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작을 인식하는 보행 동작 인식부
를 더 포함하고,
상기 기본 보조력 설정부는,
상기 보행 동작 인식부에서 상기 사용자가 보행 동작을 하지 않는 것으로 인식된 경우, 상기 기본 보조력을 0으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
And a gait operation recognition unit for recognizing the gait operation of the user based on the gait data,
Further comprising:
Wherein the basic assist force setting unit comprises:
When the walking operation recognizing unit recognizes that the user does not perform the walking operation, sets the basic assist force to 0,
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 기본 보조력 설정부는,
적응적 오실레이터(Adaptive Oscillator: AO)에 상기 보행 데이터를 적용하여 상기 사용자의 보행 동작의 주기성을 추정하고,
상기 보행 동작의 주기성에 대응하는 보조력을 상기 기본 보조력으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the basic assist force setting unit comprises:
Estimating the periodicity of the user's gait operation by applying the gait data to an adaptive oscillator (AO)
And setting an auxiliary force corresponding to the periodicity of the walking operation to the basic auxiliary force,
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 기본 보조력 설정부는,
상기 사용자의 보행 동작을 복수 개의 상태로 모델링하고,
유한 상태 머신(Finite State Machine: FSM)에 상기 보행 데이터를 적용하여, 상기 모델링된 복수개의 보행 상태 중 상기 사용자의 보행 동작과 대응되는 보행 상태를 인식하고,
상기 인식된 보행 상태에 따른 보조력을 상기 기본 보조력으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the basic assist force setting unit comprises:
Modeling the walking operation of the user into a plurality of states,
The walking data is applied to a finite state machine (FSM) to recognize a walking state corresponding to a walking operation of the user among the plurality of modeled walking states,
And setting an assist force according to the recognized walking state as the basic assist force,
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 최종 보조력 설정부는,
상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 합하여 상기 최종 보조력을 설정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the final assist force setting unit comprises:
And the final auxiliary force is set by adding the stable auxiliary force and the basic auxiliary force,
Auxiliary power setting device.
제1항에 있어서,
상기 최종 보조력 설정부는,
상기 안정 보조력 및 상기 기본 보조력 중 절대값이 큰 값을 상기 최종 보조력으로 설정하는,
보조력 설정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the final assist force setting unit comprises:
And the absolute value of the stable assist force and the basic assist force is set to the final assist force,
Auxiliary power setting device.
사용자의 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스(index)의 평가값을 연산하는 인덱스 평가부;
상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 가중치 연산부; 및
상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정하는 보조력 설정부
를 포함하는,
보조력 설정 장치.
An index evaluating unit for calculating an evaluation value of at least one index indicating the walking stability of the user based on the user's walking data;
A weight computing unit for computing a weight for the at least one index based on the difference between the evaluation value and the threshold corresponding to the at least one index; And
An auxiliary force setting unit for setting a stable auxiliary force by applying the weight to the initial stable auxiliary force corresponding to the at least one index,
/ RTI >
Auxiliary power setting device.
제21항에 있어서,
상기 안정 보조력 설정부는,
상기 보행 데이터를 기초로 상기 초기 안정 보조력을 설정하는,
보조력 설정 장치.
22. The method of claim 21,
Wherein the stable assist force setting unit comprises:
And setting the initial stable assist force based on the walking data,
Auxiliary power setting device.
제21항에 있어서,
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부
를 더 포함하고,
상기 보조력 설정부는,
상기 기본 보조력과 상기 안정 보조력에 기초하여 최종 보조력을 설정하는,
보조력 설정 장치.
22. The method of claim 21,
And a basic assist force setting unit for setting a basic assist force based on the user's walking motion based on the walking data,
Further comprising:
Wherein the auxiliary force setting unit comprises:
And setting a final assist force based on the basic assist force and the stable assist force,
Auxiliary power setting device.
사용자의 보행 데이터를 수신하는 보행 데이터 수신부;
상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 안정 보조력 설정부;
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 기본 보조력 설정부;
상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 최종 보조력 설정부; 및
상기 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어하는 구동 제어부
를 포함하는,
보행 보조 장치.
A walking data receiving unit for receiving walking data of a user;
A stable assistance force setting unit for calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data and setting a stable assistance force based on the evaluation value;
A basic assist force setting unit for setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data;
A final assist force setting unit for setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force; And
A driving control unit for controlling driving of the walking aiding apparatus based on the final assist force,
/ RTI >
Walking aids.
사용자의 보행 데이터를 수신하는 단계;
상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 단계;
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 단계; 및
상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 단계
를 포함하는,
보조력 설정 방법.
Receiving walking data of a user;
Calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data, and setting a stable assist force based on the evaluation value;
Setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data; And
Setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force
/ RTI >
How to set auxiliary power.
사용자의 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 안정도를 나타내는 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하는 단계;
상기 평가값 및 상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 임계값의 차이를 기초로 상기 적어도 하나의 인덱스에 대한 가중치를 연산하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 인덱스에 대응하는 초기 안정 보조력에 상기 가중치를 적용하여 안정 보조력을 설정하는 단계
를 포함하는,
보조력 설정 방법.
Calculating an evaluation value of at least one index indicating the walking stability of the user based on the user's walking data;
Calculating a weight for the at least one index based on the evaluation value and the difference of the thresholds corresponding to the at least one index; And
Setting a stable assist force by applying the weight to the initial stable assist force corresponding to the at least one index
/ RTI >
How to set auxiliary power.
사용자의 보행 데이터를 수신하는 단계;
상기 보행 데이터를 기초로 적어도 하나의 인덱스의 평가값을 연산하고, 상기 평가값을 기초로 안정 보조력을 설정하는 단계;
상기 보행 데이터를 기초로 상기 사용자의 보행 동작에 따른 기본 보조력을 설정하는 단계;
상기 안정 보조력과 상기 기본 보조력을 기초로 최종 보조력을 설정하는 단계; 및
상기 최종 보조력을 기초로 보행 보조 장치의 구동을 제어하는 단계
를 포함하는,
보행 보조 방법.
Receiving walking data of a user;
Calculating an evaluation value of at least one index based on the walking data, and setting a stable assist force based on the evaluation value;
Setting a basic assist force according to the user's walking motion based on the walking data;
Setting a final assist force based on the stable assist force and the basic assist force; And
Controlling the driving of the walking assist device based on the final assist force
/ RTI >
Walking aids.
제25항 내지 제27항 중 적어도 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
27. A computer-readable recording medium on which a program for performing the method of any one of claims 25 to 27 is recorded.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200116200A (en) * 2019-04-01 2020-10-12 근로복지공단 User interface control device and control method therof
WO2023128619A1 (en) * 2021-12-29 2023-07-06 삼성전자주식회사 Method for estimating walking index of user and electronic device and wearable device for performing same
KR20230101712A (en) * 2021-12-29 2023-07-06 삼성전자주식회사 Method for estimating gait index of user, and wearable device and electronic device performing the same
WO2023219257A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-16 삼성전자주식회사 Electronic device and wearable device for providing information on exercise capacity of user, and operation methods thereof
KR20240116870A (en) 2023-01-22 2024-07-30 오영식 Apparatus and method for image and audio file patchwork

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049171A1 (en) * 2009-10-21 2011-04-28 本田技研工業株式会社 Motion assisting device, control method therefor, and rihabilitation method
JP2012245212A (en) * 2011-05-30 2012-12-13 Honda Motor Co Ltd Walking assist device
KR20130095973A (en) * 2012-02-21 2013-08-29 삼성전자주식회사 Walking robot and control method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011049171A1 (en) * 2009-10-21 2011-04-28 本田技研工業株式会社 Motion assisting device, control method therefor, and rihabilitation method
JP2012245212A (en) * 2011-05-30 2012-12-13 Honda Motor Co Ltd Walking assist device
KR20130095973A (en) * 2012-02-21 2013-08-29 삼성전자주식회사 Walking robot and control method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
유재관 외 2명, 적응형 오실레이터기반의 이족보행 제어, 한국정밀공학회 춘계학술대회 (2011.06.)* *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200116200A (en) * 2019-04-01 2020-10-12 근로복지공단 User interface control device and control method therof
WO2023128619A1 (en) * 2021-12-29 2023-07-06 삼성전자주식회사 Method for estimating walking index of user and electronic device and wearable device for performing same
KR20230101712A (en) * 2021-12-29 2023-07-06 삼성전자주식회사 Method for estimating gait index of user, and wearable device and electronic device performing the same
WO2023219257A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-16 삼성전자주식회사 Electronic device and wearable device for providing information on exercise capacity of user, and operation methods thereof
KR20240116870A (en) 2023-01-22 2024-07-30 오영식 Apparatus and method for image and audio file patchwork

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