KR20170082836A - 보행 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예의 보행 보조 장치는 착용 기구 및 구동 장치를 포함한다. 착용 기구는 왼쪽 허벅지 착용부 및 오른쪽 허벅지 착용부를 포함한다. 왼쪽 허벅지 착용부는 사용자의 왼쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다. 오른쪽 허벅지 착용부는 사용자의 오른쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다. 구동 장치는 센서들의 정보에 따라 왼쪽 허벅지 착용부 및 오른쪽 허벅지 착용부에 전진 또는 후진의 힘을 각각 인가한다.

Description

보행 보조 장치{Walking assistance apparatus}
본 발명은, 보행 보조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시각 장애인뿐만 아니라 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 편리하게 이용될 수 있는 보행 보조 장치에 관한 것이다.
종래의 보행 보조 장치와 관련된 기술로서, 대한민국 공개특허 공보 제10-2014-0066477호(출원인 : 남서울대학교 산학협력단)가 있다.
이와 같은 종래의 보행 보조 장치에 있어서, GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함한 각종 센서들이 이용되어, 보행자에게 유익한 정보가 제공된다.
상기와 같은 종래의 보행 보조 장치들에 의하면 다음과 같은 문제들이 있다.
첫째, 보행자에게 유익한 정보가 단순하게 전달될 뿐이므로, 지속적으로 제공되는 정보에 따라 보행자는 지속적인 판단을 내려야하는 부담감을 가진다. 또한, 이로 인하여 보행 보조의 성능이 떨어진다. 예를 들어, 시각 장애인의 판단 실수로 인하여 시각 장애인에게 큰 사고가 발생할 수 있다.
둘째, 지팡이 형상의 기구를 사용하므로, 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 물리적인 도움을 크게 줄 수 없다.
상기 배경 기술의 문제점은, 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 내용으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공지된 내용이라 할 수는 없다.
대한민국 공개특허 공보 제10-2014-0066477호 (출원인 : 남서울대학교 산학협력단)
본 발명의 실시예는, 보행 보조 장치에 있어서, 보행자가 지속적인 판단을 내려야하는 부담감을 줄일 수 있고, 보행 보조의 성능이 향상될 수 있으며, 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 물리적인 도움을 크게 줄 수 있는, 보행 보조 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예의 보행 보조 장치는 착용 기구 및 구동 장치를 포함한다. 상기 착용 기구는 사용자에 의하여 착용된다. 상기 구동 장치는 상기 착용 기구를 구동한다.
상기 착용 기구는 왼쪽 허벅지 착용부 및 오른쪽 허벅지 착용부를 포함한다. 상기 왼쪽 허벅지 착용부는 사용자의 왼쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다. 상기 오른쪽 허벅지 착용부는 사용자의 오른쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다.
상기 구동 장치는 센서들의 정보에 따라 상기 왼쪽 허벅지 착용부 및 상기 오른쪽 허벅지 착용부에 전진 또는 후진의 힘을 각각 인가한다.
본 발명의 실시예의 상기 보행 보조 장치에 의하면, 상기 센서들의 정보에 따라 상기 왼쪽 허벅지 착용부 및 상기 오른쪽 허벅지 착용부에 전진 또는 후진의 힘이 각각 인가된다. 이와 같은 능동적 보조 동작에 의하면 다음과 같은 효과들이 발생한다.
첫째, 보행자는 지속적인 판단을 내려야하는 부담감을 줄일 수 있다. 또한, 이로 인하여 보행 보조의 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 시각 장애인의 판단 실수로 인하여 대형 사고가 발생될 확률을 줄일 수 있다.
둘째, 보행자의 허벅지 및 관절에 외부적 힘이 추가되므로, 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 물리적인 도움을 크게 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 보행 보조 장치가 사용자에 의하여 착용된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 보행 보조 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1 및 2의 보행 보조 장치의 평면도이다.
도 4는 도 1 내지 3의 보행 보조 장치에 포함된 구동 장치의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 제어부의 제어 동작을 보여주는 상태도(state disgram)이다.
하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예의 보행 보조 장치가 사용자에 의하여 착용된 상태를 보여준다. 도 2는 도 1의 보행 보조 장치의 정면도이다. 도 3은 도 1 및 2의 보행 보조 장치의 평면도이다. 도 1 내지 3에서 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다. 도 1 내지 3을 참조하여 본 실시예의 보행 보조 장치를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예의 보행 보조 장치는 착용 기구(102 내지 106) 및 구동 장치를 포함한다. 착용 기구(102 내지 106)는 사용자에 의하여 착용된다. 착용 기구(102 내지 106)에 내장된 구동 장치는 착용 기구(102 내지 106)를 구동한다.
착용 기구(102 내지 106)는 왼쪽 허벅지 착용부(102) 및 오른쪽 허벅지 착용부(103)를 포함한다. 왼쪽 허벅지 착용부(102)는 사용자(101)의 왼쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다. 오른쪽 허벅지 착용부(103)는 사용자의 오른쪽 허벅지를 감싸면서 착용된다.
구동 장치는 센서들의 정보에 따라 왼쪽 허벅지 착용부(102) 및 오른쪽 허벅지 착용부(103)에 전진 또는 후진의 힘을 각각 인가한다.
예를 들어, 왼쪽 허벅지 착용부(102)의 전진의 힘이 오른쪽 허벅지 착용부(103)의 전진의 힘과 같으면, 사용자(101)는 직진의 힘을 느끼면서 직진 보행을 할 수 있다. 왼쪽 허벅지 착용부(102)의 전진의 힘이 오른쪽 허벅지 착용부(103)의 전진의 힘보다 약하면, 사용자(101)는 좌회전의 힘을 느끼면서 좌회전 보행을 할 수 있다. 왼쪽 허벅지 착용부(102)의 전진의 힘이 오른쪽 허벅지 착용부(103)의 전진의 힘보다 강하면, 사용자(101)는 우회전의 힘을 느끼면서 우회전 보행을 할 수 있다. 회전 각도는 두 힘의 차이에 따라 설정될 수 있다.
이와 같은 능동적 보조 동작에 의하면 다음과 같은 효과들이 발생한다.
첫째, 보행자(101)는 지속적인 판단을 내려야하는 부담감을 줄일 수 있다. 또한, 이로 인하여 보행 보조의 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 시각 장애인의 판단 실수로 인하여 대형 사고가 발생될 확률이 줄어들 수 있다.
둘째, 보행자(101)의 허벅지 및 관절에 외부적 힘이 추가되므로, 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 물리적인 도움을 크게 줄 수 있다.
본 실시예의 경우, 착용 기구(102 내지 106)는 사용자의 양쪽 고관절을 감싸면서 착용되는 고관절 띠(104)를 더 포함한다. 구동 장치는 고관절 띠(104)에 설치된다.
도 4는 도 1 내지 3의 보행 보조 장치에 포함된 구동 장치의 내부 구성을 보여준다. 도 4에서 도 1 내지 3과 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다. 도 1 내지 4를 참조하여, 구동 장치의 내부 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
구동 장치는 왼쪽 구동 모터(111, ML), 오른쪽 구동 모터(112, MR), 구동부(402), 사용자 입력부(401), 센서들(113 내지 119), 및 제어부(403)를 포함한다.
왼쪽 구동 모터(111, ML)는 왼쪽 허벅지 착용부(102)에 인가될 전진 또는 후진의 힘을 발생시키기 위하여 구비된다. 여기에서, 왼쪽 허벅지 착용부(102)는 왼쪽 연결 부재(105)에 의하여 왼쪽 구동 모터(111, ML)에 연결된다.
오른쪽 구동 모터(112, MR)는 오른쪽 허벅지 착용부(103)에 인가될 전진 또는 후진의 힘을 발생시키기 위하여 구비된다. 여기에서, 오른쪽 허벅지 착용부(103)는 오른쪽 연결 부재(106)에 의하여 오른쪽 구동 모터(112, MR)에 연결된다.
구동부(402)는 왼쪽 구동 모터(111, ML) 및 상기 오른쪽 구동 모터(112, MR)를 구동한다.
사용자 입력부(401)는, 착용 기구(102 내지 106)에 부착될 수 있고, 사용자의 무선 통신 단말기(도시되지 않음)에 설치될 수도 있다. 사용자 입력부(401)로부터의 설정 모드는 목적지 보행 모드 또는 자율 보행 모드이다.
센서들(113 내지 119)은 지피에스(GPS : Global Positioning System) 수신기(115), 관성 센서(116), 영상 센서(113 및 114), 지자기(地磁氣) 센서(117), 거리 측정 센서(118), 및 근전도 센서(119)를 포함한다. 관성 센서(116)는 예를 들어, 관성 측정 소자(IMU : Inertia Measurement)이다. 영상 센서(113 및 114)로서의 스테레오 카메라는 왼쪽 카메라(113) 및 오른쪽 카메라(114)를 포함한다.
제어부(403)는, 사용자 입력부(401)로부터의 설정 모드에 따라 동작하면서, 센서들(113 내지 119)의 정보에 따라 구동부(402)의 동작을 제어한다. 사용자 입력부(401)로부터의 설정 모드가 목적지 보행 모드인 경우, 제어부는 네비게이션 동작에 의하여 구동부(402)의 동작을 제어한다.
제어부(403)는, 센서들(113 내지 119)로부터의 정보에 따라, 사용자(101)의 현재 위치, 사용자(101)의 현재 신체 상황, 주변 장애물의 상황, 및 사용자(101)의 보행 의도 및 보행 패턴을 판단한다. 이러한 판단의 종합적 결과에 따라, 제어부(403)는 구동부(402)의 동작을 제어한다.
상기 사용자(101)의 현재 위치는 지피에스(GPS) 수신기(115) 및 관성 센서(116)로부터의 정보에 따라 판단된다. 여기에서, 지피에스(GPS) 수신기(115)로부터의 현재 위치의 정보는 관성 센서(116)로부터의 정보에 의하여 정밀하게 보정된다. 물론, 영상 센서(113 및 114)의 정보가 추가적으로 개재되어 보다 정밀하게 사용자(101)의 현재 위치가 판단될 수도 있다.
상기 사용자(101)의 현재 신체 상황은 관성 센서(116)로부터의 정보에 따라 판단된다. 예를 들어, 사용자(101)가 뒤로 넘어지고 있는 긴급 상황인지의 여부가 판단된다. 사용자(101)가 뒤로 넘어지고 있다고 판단된 경우, 왼쪽 허벅지 착용부(102) 또는 오른쪽 허벅지 착용부(103)에 강한 후진(後進)의 힘이 인가될 수 있다. 이에 따라, 사용자의 안전이 강화될 수 있다.
상기 주변 장애물의 상황은 영상 센서(113 및 114), 지자기(地磁氣) 센서(117), 및 거리 측정 센서(118)로부터의 정보에 따라 판단된다.
상기 사용자의 보행 의도 및 보행 패턴은 근전도 센서(119)로부터의 정보 및 구동부(402)로부터의 과거 회전력 정보에 따라 판단된다.
상기와 같은 판단의 종합적 결과에 따라, 제어부(403)는 구동부(402)의 동작을 제어한다. 센서들(113 내지 119)로부터의 정보 자체는, 구체적으로 잘 알려져 있으므로, 이와 관련된 구체적 설명이 생략된다.
도 5는 도 4의 제어부(403)의 제어 동작을 보여주는 상태도(state disgram)이다.
구동이 시작되면(단계 S501), 제어부(403)는 사용자 입력부(401)로부터의 설정 모드를 판단한다(단계 S502).
설정 모드가 자율 보행 모드인 경우(단계 S502), 제어부(403)는, 구동 명령을 생성하여(단계 S511), 구동부(402)의 동작을 제어한다(단계 S512).
설정 모드가 목적지 보행 모드인 경우(단계 S504), 제어부(403)는, 지피에스(GPS) 정보를 취득하여(단계 S505), 목적지를 설정한다(단계 S506). 또한, 제어부(403)는, 구동 명령을 생성하여(단계 S511), 구동부(402)의 동작을 제어한다(단계 S512). 즉, 제어부(403)는 지피에스(GPS) 수신기(115)로부터의 정보에 따른 네비게이션 동작에 의하여 구동부(402)의 동작을 제어한다.
제어부(403)가 구동부(402)의 동작을 제어함에 있어서, 센서들(113 내지 119)로부터의 정보에 따라, 사용자(101)의 현재 위치, 사용자(101)의 현재 신체 상황, 주변 장애물의 상황, 및 사용자(101)의 보행 의도 및 보행 패턴이 판단된다(단계들 S507 내지 510). 이러한 판단의 종합적 결과에 따라, 제어부(403)는 구동부(402)의 동작을 제어한다. 이와 관련된 내용은 도 1 내지 5를 참조하여 상세히 설명되었다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 보행 보조 장치에 의하면, 센서들의 정보에 따라 왼쪽 허벅지 착용부 및 오른쪽 허벅지 착용부에 전진 또는 후진의 힘이 각각 인가된다. 이와 같은 능동적 보조 동작에 의하면 다음과 같은 효과들이 발생한다.
첫째, 보행자는 지속적인 판단을 내려야하는 부담감을 줄일 수 있다. 또한, 이로 인하여 보행 보조의 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 시각 장애인의 판단 실수로 인하여 대형 사고가 발생될 확률을 줄일 수 있다.
둘째, 보행자의 허벅지 및 관절에 외부적 힘이 추가되므로, 걷기가 쉽지 않은 사람들에게 물리적인 도움을 크게 줄 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
그러므로 상기 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 시각 장애인뿐만 아니라 걷기가 쉽지 않은 많은 사람들에게도 편리하게 이용될 수 있다.
101 : 사용자, 102 : 왼쪽 허벅지 착용부,
103 : 오른쪽 허벅지 착용부, 104 : 고관절 띠,
105 : 왼쪽 연결 부재, 106: 오른쪽 연결 부재,
111 : 왼쪽 구동 모터, 112 : 오른쪽 구동 모터,
113 : 왼쪽 카메라, 114 : 오른쪽 카메라,
113 내지 119 : 센서들, 401 : 사용자 입력부,
402 : 구동부, 403 : 제어부.

Claims (6)

  1. 사용자에 의하여 착용되는 착용 기구, 및 상기 착용 기구를 구동하는 구동 장치를 포함하고,
    상기 착용 기구는,
    사용자의 왼쪽 허벅지를 감싸면서 착용되는 왼쪽 허벅지 착용부; 및
    사용자의 오른쪽 허벅지를 감싸면서 착용되는 오른쪽 허벅지 착용부;를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    센서들의 정보에 따라 상기 왼쪽 허벅지 착용부 및 상기 오른쪽 허벅지 착용부에 전진 또는 후진의 힘을 각각 인가하는, 보행 보조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착용 기구는 사용자의 양쪽 고관절을 감싸면서 착용되는 고관절 띠를 더 포함하고,
    상기 구동 장치는 상기 고관절 띠에 설치되는, 보행 보조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동 장치는,
    상기 왼쪽 허벅지 착용부에 인가될 전진 또는 후진의 힘을 발생시키기 위한 왼쪽 구동 모터;
    상기 오른쪽 허벅지 착용부에 인가될 전진 또는 후진의 힘을 발생시키기 위한 오른쪽 구동 모터;
    상기 왼쪽 구동 모터 및 상기 오른쪽 구동 모터를 구동하는 구동부;
    사용자 입력부;
    상기 센서들; 및
    상기 사용자 입력부로부터의 설정 모드에 따라 동작하면서, 상기 센서들의 정보에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한, 보행 보조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 왼쪽 허벅지 착용부는 왼쪽 연결 부재에 의하여 상기 왼쪽 구동 모터에 연결되고,
    상기 오른쪽 허벅지 착용부는 오른쪽 연결 부재에 의하여 상기 오른쪽 구동 모터에 연결되는, 보행 보조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 입력부로부터의 설정 모드는 목적지 보행 모드 또는 자율 보행 모드이고,
    상기 사용자 입력부로부터의 설정 모드가 목적지 보행 모드인 경우, 상기 제어부는 네비게이션 동작에 의하여 상기 구동부의 동작을 제어하는, 보행 보조 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 센서들은 지피에스(GPS : Global Positioning System) 수신기, 관성 센서, 영상 센서, 지자기(地磁氣) 센서, 거리 측정 센서, 및 근전도 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 지피에스(GPS : Global Positioning System) 수신기 및 관성 센서로부터의 정보에 따라 사용자의 현재 위치를 판단하고,
    상기 관성 센서로부터의 정보에 따라 사용자의 현재 신체 상황을 판단하며,
    상기 영상 센서, 지자기(地磁氣) 센서, 및 거리 측정 센서로부터의 정보에 따라 주변 장애물의 상황을 판단하며,
    상기 근전도 센서로부터의 정보 및 상기 구동부로부터의 과거 회전력 정보에 따라 사용자의 보행 의도 및 보행 패턴을 판단하여,
    상기 구동부의 동작을 제어하는, 보행 보조 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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