KR20180033652A - 보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 동작 방법 - Google Patents

보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

사용자의 발바닥에 위치한 진동 소자를 제어하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 사용자에게 보행 보조력을 제공하는 장치는 사용자의 보행 정보에 기반하여 보조력을 위한 토크를 계산한다. 장치가 토크를 발생시키는 경우, 토크에 기반하여 진동 소자의 물리량을 계산하고, 계산된 물리량에 기반하여 진동 소자를 제어할 수 있다.

Description

보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 동작 방법{WALKING ASSIST DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
아래의 실시예들은 보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 소자를 포함하는 깔창을 더 포함하는 보행 보조 장치와 그 동작 방법에 관한 것이다.
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 더 크게 늘리기 위한 위한 보행 보조 장치들이 개발되고 있다.
일 측면에 따른, 보행 보조 장치의 동작 방법은 하나 이상의 센서를 통해 획득된 사용자의 보행 정보에 기반하여 상기 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하는 단계; 상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하는 단계; 및 상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 물리량은 상기 진동 소자들의 진동 크기 및 진동 주기를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계는, 근거리 무선 통신망을 이용하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 진동 소자들은 신발의 깔창(shoe insole) 내에 삽입될 수 있다.
상기 물리량은 상기 토크에 비례할 수 있다.
상기 보행 정보는 상기 사용자의 고관절의 각도에 대한 정보 및 고관절의 각속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계는, 상기 토크가 출력되는 시점에 상기 하나 이상의 진동 소자들이 동작하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보행 보조 장치의 동작 방법은 미리 설정된 이벤트를 검출하는 단계; 및 상기 이벤트가 검출된 경우, 상기 이벤트에 대해 설정된 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 센서는 압력 센서일 수 있다.
상기 보행 정보는 상기 사용자가 상기 압력 센서에 인가하는 압력이고, 상기 압력 센서는 막대(stick) 형태의 장치에 포함될 수 있다.
보행 보조 장치는, 사용자의 보행 정보를 획득하는 하나 이상의 센서; 및 상기 보행 정보에 기반하여 상기 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하고, 상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하고, 상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 프로세서를 포함한다.
신발의 깔창(shoe insole)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 진동 소자들은 상기 깔창 내에 삽입될 수 있다.
상기 물리량은 상기 토크에 비례 할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 토크가 출력되는 시점에 상기 하나 이상의 진동 소자들이 동작하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 미리 설정된 이벤트를 검출하고, 상기 이벤트가 검출된 경우, 상기 이벤트에 대해 설정된 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어할 수 있다.
상기 센서는 압력 센서일 수 있다.
상기 보행 보조 장치는 막대(stick) 형태의 장치를 더 포함하고, 상기 막대 형태의 장치는 상기 압력 센서를 포함하고, 상기 보행 정보는 상기 사용자가 상기 압력 센서에 인가하는 압력일 수 있다.
상기 보행 보조 장치는 GPS(global position system)를 더 포함하고, 상기 프로세서는 이동 경로를 설정하고, 상기 GPS를 이용하여 상기 이동 경로를 안내하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다.
보행 보조 장치는, 사용자가 인가하는 압력을 검출하는 압력 센서를 포함하는, 막대(stick) 형태의 장치; 상기 압력에 기반하여 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하고, 상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하고, 상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 프로세서; 및 상기 하나 이상의 진동 소자를 포함하는 신발의 깔창(shoe insole)을 포함한다.
도 1 및 2는 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 3은 다른 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 동작 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 예에 따른 깔창의 구성도이다.
도 7은 일 예에 따른 이벤트에 기반하여 진동 소자를 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 또 다른 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 9는 일 예에 따른 막대 형태의 장치의 구성도이다.
도 10은 일 예에 따른 압력 센서를 이용하여 보행 정보를 수신하는 방법의 흐름도이다.
도 11은 일 예에 따른 이동 경로를 안내하도록 진동 소자를 제어하는 방법의 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
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.
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, 구성요소, 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.
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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 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.
<보행 보조 장치의 개요>
도 1 및 2는 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 사용자에게 장착되어 사용자의 보행을 보조한다. 보행 보조 장치(100)는 웨어러블 장치(wearable device)일 수 있다.
도 1은 힙 타입(hip-type)의 보행 보조 장치를 도시하고 있으나, 보행 보조 장치의 타입은 힙 타입에 제한되는 것은 아니며, 보행 보조 장치는 하지 전체를 지원하는 형태 또는 하지 일부를 지원하는 타입일 수 있다. 그리고, 보행 보조 장치는 하지 일부를 지원하는 형태, 무릎까지 지원하는 형태, 발목까지 지원하는 형태 및 전신을 지원하는 형태 중 어느 하나일 수 있다.
도 1 등을 참조하여 설명되는 실시예들은 힙 타입에 대해 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며 사용자의 보행을 보조하는 장치에 대해서 모두 적용될 수 있다.
일 측면에 따르면, 보행 보조 장치(100)는 구동부(110), 센서부(120), 관성 (Inertial Measurement Unit; IMU) 센서(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
구동부(110)는 사용자의 고관절(hip joint)을 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(110)는 사용자의 오른쪽 힙 및/또는 왼쪽 힙 부분에 위치할 수 있다.
구동부(110)는 회전 토크를 발생시킬 수 있는 모터를 포함할 수 있다.
센서부(120)는 보행 시 사용자의 고관절의 각도를 측정할 수 있다. 센서부(120)에서 센싱되는 고관절의 각도에 대한 정보는 오른쪽 고관절의 각도, 왼쪽 고관절의 각도, 양쪽 고관절 각도들 간의 차이 및 고관절 운동 방향을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(120)는 구동부(110) 내에 위치할 수 있다.
일 측면에 따르면, 센서부(120)는 포텐셔미터를 포함할 수 있다. 포텐셔미터는 사용자의 보행 동작에 따른 R축, L축 관절 각도 및 R축, L축 관절 각속도를 센싱할 수 있다.
관성 센서(130)는 보행 시 가속도 정보와 자세 정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 센서(130)는 사용자의 보행 동작에 따른 X축, Y축, Z축 가속도 및 X축, Y축, Z축 각속도를 각각 센싱할 수 있다.
보행 보조 장치(100)는 관성 센서(130)에서 측정된 가속도 정보에 기반하여 사용자의 발이 착지하는 지점을 검출할 수 있다.
압력 센서(도시되지 않음)는 사용자의 발바닥에 위치하여 사용자의 발의 착지 시점을 검출할 수 있다.
보행 보조 장치(100)는 앞서 설명한 센서부(120) 및 관성 센서(130) 이외에, 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.
제어부(140)는 구동부(110)가 사용자의 보행을 돕기 위한 보조력을 출력하도록, 구동부(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 힙 타입의 보행 보조 장치(100)에서, 구동부(110)는 두 개(왼쪽 힙 및 오른쪽 힙)일 수 있고, 제어부(140)는 토크가 발생하도록 구동부(110)를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
구동부(110)는 제어부(140)가 출력한 제어 신호에 기반하여, 토크를 발생시킬 수 있다.
일 측면에 따르면, 보행 보조 장치(100)는 오른쪽 다리를 위한 구동부(110) 및 왼쪽 다리를 위한 구동부(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 어느 하나의 구동부(110)를 제어하도록 설계될 수 있다. 제어부(140)가 어느 하나의 구동부(110)만을 제어하는 경우, 제어부(140)는 복수 개일 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 양쪽의 구동부(110)들을 모두 제어하도록 설계될 수 있다.
도 3은 다른 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 전술된 보행 보조 장치(100)에 하나 이상의 신발의 깔창(shoe insole)(310)이 더 부가될 수 있다. 깔창(310)을 포함하는 보행 보조 장치(300)와 구분하기 위해, 전술된 보행 보조 장치(100)는 이하에서 메인 장치(305)로 명명된다. 메인 장치(305)에 대한 상세한 설명은 도 1 및 2를 참조하여 설명된 보행 보조 장치(100)에 대한 설명으로 대체될 수 있으므로 생략한다.
깔창(310)은 진동을 발생시키는 진동 소자를 포함할 수 있으며, 보행 보조 장치(300)는 깔창(310)의 진동 소자를 이용하여 사용자에게 정보를 전달할 수 있다. 깔창(310)의 진동 소자를 이용하여 사용자에게 정보를 전달하는 방법이 아래에서, 도 4 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명된다.
도 4는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 구성도이다.
보행 보조 장치(400)는 전술된 메인 장치(305)일 수 있으며, 보행을 보조하는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다.
보행 보조 장치(400)는 통신부(410), 프로세서(420), 구동 장치(430), 저장부(440), 관절 각도 센서(450), GPS(Global Position System)(460) 및 관성 측정 장치(Inertial measurement unit; IMU)(470)를 포함한다.
통신부(410)는 프로세서(420), 저장부(440), 관절 각도 센서(450), GPS(460) 및 IMU(470)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(410)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(410)는 보행 보조 장치(400) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(410)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(internal bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(410)는 보행 보조 장치(400)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(410)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(410)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(420) 및 저장부(440)에 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서(420)는 통신부(410)가 수신한 데이터 및 저장부(440)에 저장된 데이터를 처리한다. 프로세서(420)는 토크에 관한 정보를 구동 장치(430)에 전송할 수 있다. 프로세서(420)는 전술된 도 1의 제어부(140)에 대응될 수 있다.
"프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
프로세서(410)는 메모리(예를 들어, 저장부(440))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(410)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.
구동 장치(430)는 토크에 관한 정보에 기반하여 동작한다. 구동 장치(430)는 모터의 회전을 통해 보조력을 발생시킬 수 있다. 구동 장치(430)는 전술된 도 1의 구동부(110)에 대응될 수 있다.
저장부(440)는 통신부(410)가 수신한 데이터 및 프로세서(420)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(440)는 프로그램을 저장할 수 있다.
일 측면에 따르면, 저장부(440)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.
메모리(440)는 보행 보조 장치(400)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 보행 보조 장치(400)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(410)에 의해 실행된다.
관절 각도 센서(450)는 사용자의 관절의 각도를 측정한다. 예를 들어, 사용자의 관절은 고관절, 슬관절 및 발목 관절을 포함할 수 있다. 관절 각도 센서(450)는 고관절의 각속도, 슬관절의 각속도 및 발목 관절의 각속도를 측정할 수 있다.
GPS(460)는 보행 보조 장치(400)의 위치를 검출한다.
IMU(470)는 보행 보조 장치(400)의 방위 변화를 측정한다. 예를 들어, IMU(470) 보행 보조 장치(400)를 착용한 사용자의 몸통이 어느 방향을 향하고 있는지를 판단할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 동작 방법의 흐름도이다.
단계(510)에서, 프로세서(420)는 하나 이상의 센서를 이용하여 사용자의 보행 정보를 수신한다. 예를 들어, 프로세서(420)는 관절 각도 센서(450)를 이용하여 사용자의 관절의 각도 및 관절의 각속도를 측정할 수 있다. 측정된 관절의 각도 및 각속도는 보행 정보일 수 있다. 다른 예로, 다른 장치로부터 사용자의 보행 정보를 수신할 수 있다. 다른 장치로부터 사용자의 보행 정보를 수신하는 방법에 대해, 아래에서 도 8 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
단계(520)에서, 프로세서(420)는 보행 정보에 기반하여 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산한다. 예를 들어, 프로세서(420)는 보행 정보에 기반하여 현재의 보행 싸이클을 판단하고, 프로파일(profile)을 이용하여 보행 싸이클에 대응하는 토크를 계산할 수 있다.
단계(530)에서, 프로세서(420)는 계산된 토크에 기반하여 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산한다. 물리량은 진동 크기 및 진동 주기를 포함한다. 프로세서(420)는 토크의 크기에 비례하도록 물리량을 계산할 수 있다. 하나 이상의 진동 소자들 진동 소자들은 깔창 내부에 포함될 수 있고, 진동 소자는 모터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 진동 소자들을 포함하는 깔창에 대해, 아래에서 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.
단계(540)에서, 프로세서(420)는 물리량에 기반하여 하나 이상의 진동 소자들을 제어한다. 프로세서(420)는 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(420)는 토크가 출력되는 시점에 하나 이상의 진동 소자들이 동작하도록 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다.
통신부(410)는 근거리 무선 통신망을 이용하여 생성된 제어 신호를 하나 이상의 진동 소자들과 연결된 통신부로 전송한다. 예를 들어, 통신부(410)는 블루투스(Bluetooth)와 같은 근거리 무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 기재된 실시예로 한정되지 않는다. 하나 이상의 진동 소자들과 연결된 통신부는 통신부(410)로부터 수신한 제어 신호를 하나 이상의 진동 소자들에 인가할 수 있다.
도 6은 일 예에 따른 깔창의 구성도이다.
깔창(600)은 칩(610) 및 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)을 포함한다. 도시되지 않았으나, 깔창(600)은 배터리를 더 포함할 수 있다. 배터리는 칩(610) 및 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)에 전원을 공급할 수 있다. 칩(610) 및 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)은 깔창(600) 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 진동 소자(620)는 엄지 발가락 밑의 동그란 부분(ball of foot)에 접촉하도록 위치할 수 있고, 진동 소자(628)는 발의 뒤꿈치에 접촉하도록 위치할 수 있다.
칩(610)은 콘트롤러(612) 및 통신부(614)를 포함할 수 있으며, 칩(610)은 콘트롤러(612) 및 통신부(614)의 기능을 모두 수행하는, 시스템 온 칩(System-On-Chip; SOC)으로 구현될 수 있으나, 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니다.
통신부(614)는 통신부(410)로부터 전송된 제어 신호를 수신한다. 예를 들어, 통신부(614)는 블루투스와 같은 근거리 무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 기재된 실시예로 한정되지 않는다. 콘트롤러(612)는 제어 신호를 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)에 인가할 수 있다. 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)의 각각은 계산된 물리량에 기반하여 동작할 수 있다.
도 7은 일 예에 따른 이벤트에 기반하여 진동 소자를 제어하는 방법의 흐름도이다.
아래의 단계들(710 및 720)은 도 5를 참조하여 전술된 단계들(510 내지 540)과 병렬적으로 수행될 수 있다. 즉, 단계들(510 내지 540) 중 어느 단계가 수행되는 중이라도, 병렬적으로 단계들(710 및 720)이 수행될 수 있다.
단계(710)에서, 프로세서(420)는 미리 설정된 이벤트를 검출한다. 미리 설정된 이벤트는 보행 보조 장치(300)의 상태에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치(300)의 상태는 보행 보조 장치(300)의 모드 변화, 보행 보조 장치(300)의 배터리 알람 및 긴급 상황 알람을 포함할 수 있다. 다른 예로, GPS(460)는 보행 보조 장치(300)의 현재 위치를 검출할 수 있다. 검출된 위치가 미리 설정된 위치일 수 있다. 미리 설정된 위치는 금연 구역일 수 있으며, 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니다. 또 다른 예로, 보행 보조 장치(300)에는 마사지 모드가 설정될 수 있다. 사용자에 의해 마사지 모드가 선택된 경우, 미리 설정된 이벤트가 검출될 수 있다.
단계(720)에서, 프로세서(420)는 이벤트가 검출된 경우, 검출된 이벤트에 대해 설정된 물리량에 기반하여 하나 이상의 진동 소자들(620, 622, 624, 626 및 628)을 제어한다. 서로 다른 복수의 이벤트들이 설정될 수 있으며, 각각의 이벤트에는 각각의 물리량이 설정될 수 있다.
도 8은 또 다른 일 예에 따른 보행 보조 장치를 도시한다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 전술된 보행 보조 장치(300)에 추가적인 장치가 부가될 수 있다. 추가적인 장치는 막대(stick) 형태의 장치(810)일 수 있다. 즉, 보행 보조 장치(800)는 메인 장치(305), 깔창(310) 및 막대 형태의 장치(810)를 포함할 수 있다. 막대 형태의 장치(810)는 지팡이일 수 있다. 막대 형태의 장치(810) 및 메인 장치(305)는 근거리 무선 통신으로 서로 연결될 수 있다. 막대 형태의 장치(810)에 대해, 아래에서 도 9 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
도 9는 일 예에 따른 막대 형태의 장치의 구성도이다.
막대 형태의 장치(810)는 센서(912), 콘트롤러(914) 및 통신부(916)를 포함한다. 콘트롤러(914)는 센서(912) 및 통신부(916)를 제어한다. 도시되지 않았으나 막대 형태의 장치(810)는 배터리를 더 포함할 수 있다. 배터리는 센서(912), 콘트롤러(914) 및 통신부(916)에 전원을 공급한다.
예를 들어, 센서(912)는 압력 센서일 수 있다. 사용자가 압력을 센서(912)에 인가하는 경우, 센서(912)는 인가된 압력에 대응하는 신호를 생성한다. 예를 들어, 인가된 압력에 비례하도록 신호의 크기가 생성될 수 있다.
다른 예로, 센서(912)는 버튼 일 수 있다. 사용자가 버튼을 누르는 경우 동작 신호가 생성되고, 사용자가 버튼을 떼는 경우 꺼짐 신호가 생성된다. 사용자가 버튼을 누르고 있는 동안에 동작 신호가 생성되거나, 사용자가 버튼을 누른 후 사용자가 다시 버튼을 누를 때까지 동작 신호가 생성될 수 있다. 동작 신호는 보행 정보일 수 있다.
또 다른 예로, 센서(912)는 막대 형태의 장치(810)의 가장 하단에 위치할 수 있다. 사용자가 막대 형태의 장치(810)를 지면에 누르는 경우, 센서(912)가 눌리도록 센서(912)가 위치할 수 있다.
통신부(916)는 센서(912)에 의해 생성된 동작 신호를 메인 장치(305)로 전송한다. 통신부(916)는 보행 정보를 메인 장치(305)로 전송할 수 있다. 통신부(916)는 블루투스와 같은 근거리 무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
도 10은 일 예에 따른 압력 센서를 이용하여 보행 정보를 수신하는 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하여 전술된 단계(510)는 아래의 단계들(1010 및 1020)을 포함할 수 있다.
단계(1010)에서, 센서(912)는 사용자의 압력을 센싱할 수 있다. 센서(912)가 버튼인 경우, 센서(912)는 버튼의 눌림에 기반하여 동작 신호를 생성한다. 센싱된 압력 및 동작 신호는 보행 정보일 수 있다.
단계(1020)에서, 통신부(916)는 보행 정보를 메인 장치(305)로 전송한다. 예를 들어, 통신부(916)는 센싱된 압력을 메인 장치(305)의 통신부로 전송할 수 있다. 다른 예로, 통신부(916)는 동작 신호를 메인 장치(305)의 통신부로 전송할 수 있다.
도 11은 일 예에 따른 이동 경로를 안내하도록 진동 소자를 제어하는 방법의 흐름도이다.
아래의 단계들(1110 및 1130)은 도 5를 참조하여 전술된 단계들(510 내지 540)과 병렬적으로 수행될 수 있다. 즉, 단계들(510 내지 540) 중 어느 단계가 수행되는 중이라도, 병렬적으로 단계들(1110 및 1130)이 수행될 수 있다. 단계들(1110 및 1130)은 보행 보조 장치(100), 보행 보조 장치(300) 및 보행 보조 장치(800)에 의해 수행될 수 있다.
단계(1110)에서, 프로세서(420)는 사용자 인터페이스(interface)를 통해 사용자로부터 출발지 및 도착지를 수신한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 음성 인식 인터페이스 및 터치 패널 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계(1120)에서, 프로세서(420)는 출발지 및 도착지에 기반하여 이동 경로를 설정한다.
단계(1130)에서, 프로세서(420)는 GPS(460)에 기반하여 이동 경로를 안내하도록 진동 소자를 제어한다. GPS(460)는 보행 보조 장치(300)의 현재 위치를 검출할 수 있다. 프로세서(420)는 현재 위치에 기반하여 사용자가 목적지에 도달하도록 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다. 프로세서(420)는 이동 경로를 안내하도록 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 직진 경로, 좌회전 및 우회전 각각에 대해 미리 설정된 물리량에 기반하여 하나 이상의 진동 소자들을 제어할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
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.
100: 보행 보조 장치
110: 구동부
120: 센서부
130: 관성 센서
140: 제어부

Claims (20)

  1. 보행 보조 장치의 동작 방법에 있어서,
    하나 이상의 센서를 통해 획득된 사용자의 보행 정보에 기반하여 상기 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하는 단계;
    상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하는 단계; 및
    상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계
    를 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물리량은 상기 진동 소자들의 진동 크기 및 진동 주기를 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계는,
    근거리 무선 통신망을 이용하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 단계
    를 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 진동 소자들은 신발의 깔창(shoe insole) 내에 삽입되는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 물리량은 상기 토크에 비례하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보행 정보는 상기 사용자의 고관절의 각도에 대한 정보 및 고관절의 각속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계는,
    상기 토크가 출력되는 시점에 상기 하나 이상의 진동 소자들이 동작하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계
    를 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 이벤트를 검출하는 단계; 및
    상기 이벤트가 검출된 경우, 상기 이벤트에 대해 설정된 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는 단계
    를 더 포함하는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서인,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보행 정보는 상기 사용자가 상기 압력 센서에 인가하는 압력이고,
    상기 압력 센서는 막대(stick) 형태의 장치에 포함되는,
    보행 보조 장치의 동작 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  12. 보행 보조 장치에 있어서,
    사용자의 보행 정보를 획득하는 하나 이상의 센서; 및
    상기 보행 정보에 기반하여 상기 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하고, 상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하고, 상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 프로세서
    를 포함하는,
    보행 보조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    신발의 깔창(shoe insole)을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 진동 소자들은 상기 깔창 내에 삽입되는,
    보행 보조 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 물리량은 상기 토크에 비례 하는,
    보행 보조 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 토크가 출력되는 시점에 상기 하나 이상의 진동 소자들이 동작하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는,
    보행 보조 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 미리 설정된 이벤트를 검출하고, 상기 이벤트가 검출된 경우, 상기 이벤트에 대해 설정된 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는,
    보행 보조 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서인,
    보행 보조 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    막대(stick) 형태의 장치
    를 더 포함하고,
    상기 막대 형태의 장치는 상기 압력 센서를 포함하고,
    상기 보행 정보는 상기 사용자가 상기 압력 센서에 인가하는 압력인,
    보행 보조 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    GPS(global position system)
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 이동 경로를 설정하고, 상기 GPS를 이용하여 상기 이동 경로를 안내하도록 상기 하나 이상의 진동 소자들을 제어하는,
    보행 보조 장치.
  20. 보행 보조 장치에 있어서,
    사용자가 인가하는 압력을 검출하는 압력 센서를 포함하는, 막대(stick) 형태의 장치;
    상기 압력에 기반하여 사용자에게 제공될 보조력의 토크를 계산하고, 상기 토크에 기반하여 상기 사용자의 발바닥에 위치한 하나 이상의 진동 소자들의 물리량을 계산하고, 상기 물리량에 기반하여 상기 하나 이상의 진동 소자를 제어하는 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 진동 소자를 포함하는 신발의 깔창(shoe insole)
    을 포함하는,
    보행 보조 장치.
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