KR20180093753A - 시각장애인용 지팡이 - Google Patents

Abstract

시각장애인용 지팡이가 개시된다. 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이는, 손목 밴드가 구비된 시각장애인용 지팡이에 관한 것으로, 주변 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서, 상기 장애물 감지 센서가 배치된 방향을 감지하는 방향 감지 센서, 상기 장애물 감지 센서에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향을 고려하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단하고, 상기 장애물이 이동체인 것으로 확인되면 상기 방향 감지 센서를 이용하여 상기 장애물이 어느 방향에서 감지되었는지를 판단하여 감지정보를 생성하는 제어장치, 상기 손목 밴드에 복수 개로 구비되고, 상기 감지정보에 따라 미리 정해진 패턴으로 발광되는 조명장치 및 사용자 단말과 통신하여 상기 감지정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함한다.

Description

시각장애인용 지팡이 {A STICK FOR THE BLIND}

본 발명은 시각장애인용 지팡이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지팡이를 이용하여 장애물을 탐지하고, 탐지된 장애물에 대한 정보를 사용자에게 알려주는 시각장애인용 지팡이에 관한 것이다.

시각장애인은 일반적으로 시각장애인을 위한 전용 지팡이나 안내견 등의 도움을 받아 시각적인 불편함을 해소하고 있다. 그 중에서도, 시각장애인용 지팡이는 휴대 및 관리의 편의성으로 인해 보조기구로 사용되어 왔다.

이러한 시각장애인용 지팡이는 기술이 발전함에 따라, 단순히 보행을 보조하는 기능을 제공하는 것에서 벗어나 장애물을 탐지하거나 경로를 제공하는 기능이 부가된 형태로 발전되고 있다. 특히, 장애물을 탐지하는 기술은 시각장애인의 안전과 직결된 문제이기 때문에 다양한 방법의 장애물 탐지 기법이 적용된 시각장애인용 지팡이가 공개되고 있는 추세이다.

그럼에도 불구하고, 종래의 시각장애인용 지팡이는 장애물을 탐지하는 방법에 한계가 있다. 더욱이, 시각장애인은 본인이 휴대한 지팡이에 의해 측정된 장애물만을 탐지할 수 있어, 이동 경로 상의 사각지대에 배치된 장애물을 감지하지 못하는 경우 더욱 큰 사고로 이어질 가능성이 여전히 존재하고 있다. 따라서, 종래의 시각장애인용 지팡이의 장애물 탐지 기법에 대한 보완책이 필요한 실정이다.

한국공개특허 제10-2013-0086861호 한국등록특허 제10-0998264호

본 발명의 일측면은 사용자 주변의 장애물을 감지하여 장애물이 형성된 방향과 거리를 알려주며, 감지된 장애물이 이동체인지 여부를 판단하여 이동체 방향으로 조명을 발광함으로써 이동체가 시각장애인의 위치를 인지할 수 있는 시각장애인용 지팡이를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시각장애인용 지팡이는, 손목 밴드가 구비된 시각장애인용 지팡이에 관한 것으로, 주변 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서, 상기 장애물 감지 센서가 배치된 방향을 감지하는 방향 감지 센서, 상기 장애물 감지 센서에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향을 고려하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단하고, 상기 장애물이 이동체인 것으로 확인되면 상기 방향 감지 센서를 이용하여 상기 장애물이 어느 방향에서 감지되었는지를 판단하여 감지정보를 생성하는 제어장치, 상기 손목 밴드에 복수 개로 구비되고, 상기 감지정보에 따라 미리 정해진 패턴으로 발광되는 조명장치 및 사용자 단말과 통신하여 상기 감지정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함한다.

상기 시각장애인용 지팡이는 지팡이 본체와 상기 손목 밴드를 포함하여 구성되고, 상기 지팡이 본체는 상기 장애물 감지 센서, 상기 제어장치 및 상기 통신 모듈이 구비되고, 상기 손목 밴드에는 적어도 하나의 상기 조명장치가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 조명장치는, 이동체로 판단된 상기 장애물 방향으로 발광되도록 상기 손목 밴드 내부에 소정 거리만큼 이격되어 복수 개로 구비되고, 상기 제어장치는, 이동체로 확인된 상기 장애물이 감지된 방향에 따라 복수의 상기 조명장치 중 어느 하나의 조명장치가 동작되도록 제어할 수 있다.

상기 시각장애인용 지팡이는 주변 조도를 감지하는 조도센서를 더 포함하고, 상기 제어장치는, 상기 장애물과의 거리 및 주변 조도에 따라 상기 조명장치가 서로 다른 패턴으로 발광되도록 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 조명장치로 전송할 수 있다.

상기 통신모듈은, 상기 사용자 단말에 의해 소정 시간 간격으로 수집되는 위치정보를 수신하고, 상기 제어장치는, 상기 위치정보를 기초로 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향을 고려하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 장애물 감지 센서로부터 정해진 주기 간격으로 상기 시각장애인용 지팡이와 상기 장애물간의 거리인 거리정보를 수집하되, 상기 장애물이 감지되는 시점인 제1 주기에 대응되는 제1 거리정보 및 상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에 대응되는 제2 거리정보를 수집하고, 상기 제1 거리정보와 상기 제2 거리정보의 변화량이 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향에 따른 임계구간에 포함되는지를 확인하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 제1 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 현재 위치를 기준으로 하는 좌표계를 설정하고, 상기 제1 주기에서 감지된 상기 장애물의 위치정보와, 상기 제2 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 위치정보를 상기 좌표계상에 투영하여 좌표정보를 생성하고, 상기 제1 주기에서 감지된 상기 장애물의 좌표정보와 상기 제2 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 좌표정보간의 거리를 산출하여 상기 임계구간을 결정할 수 있다.

상기 시각장애인용 지팡이는 상기 손목 밴드에 복수 개로 구비되어 상기 감지정보에 따라 진동하는 진동모터를 더 포함하고, 상기 진동모터는, 상기 장애물이 감지된 방향을 알려주도록 상기 손목 밴드 내부에 소정 거리만큼 이격되어 복수 개로 구비되고, 상기 제어장치는, 상기 장애물이 감지된 방향에 따라 복수의 상기 진동모터 중 어느 하나의 진동모터가 동작되도록 제어할 수 있다.

상기 사용자 단말은, 수신된 상기 감지정보를 음성으로 변환하여 출력하거나, 상기 시각장애인용 지팡이로부터 수신되는 상황정보를 분석하여, 사용자가 응급상황인 것으로 판단되는 경우 미리 설정된 연락처로 알림 메시지를 전송할 수 있다.

상기 시각장애인용 지팡이는 사용자의 생체정보를 측정하는 바이오센서를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 생체정보와 미리 설정된 기준정보를 비교한 결과에 따라 상기 상황정보를 생성할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 장애물이 형성된 방향, 개수, 거리 등을 서로 다른 패턴의 진동으로 알려줄 수 있어 장애물에 대한 구체적인 정보를 제공할 수 있으며, 독립적으로 측정된 장애물에 대한 정보를 주변 사용자들과 공유할 수 있어 주변에 위치한 장애물들을 보다 효율적으로 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각장애인용 지팡이를 이용한 장애물 탐지 및 알림 제공 시스템을 구현하기 위한 구성 요소들이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 시각장애인용 지팡이의 구체적인 구성 및 기능이 도시된 도면이다.
도 3은 도 1의 시각장애인용 지팡이를 이용하여 장애물을 감지하는 구체적인 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 시각장애인용 지팡이에 의해 감지된 장애물이 이동체인지 여부를 구분하는 일 예를 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각장애인용 지팡이를 이용한 장애물 탐지 및 알림 제공 시스템을 구현하기 위한 구성 요소들이 도시된 도면이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시각장애인용 지팡이를 이용한 장애물 탐지 및 알림 제공 시스템은 시각장애인용 지팡이(1)와 사용자 단말(2)을 포함하는 구성에 의해 구현될 수 있다.

시각장애인용 지팡이(1)는 사용자에 의해 휴대되어 시각장애인의 보행을 보조하는 막대 형상의 지팡이일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)는 주변의 장애물을 감지하는 기능을 수행 수 있는 구성이 적어도 하나 마련되어 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, 시각장애인용 지팡이(1)는 감지된 장애물에 대한 정보를 외부 기기로 전송할 수 있는 통신 수단이 구비될 수 있다. 시각장애인용 지팡이(1)의 구체적인 구성은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

사용자 단말(2)은 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)를 이용하는 사용자가 소지하거나 휴대하는 이동 단말일 수 있다. 사용자 단말(2)은 시각장애인용 지팡이(1)와 근거리 무선 통신으로 데이터를 송수신할 수 있다. 일 예로, 사용자 단말(2)은 시각장애인용 지팡이(1)에 구비된 통신 수단과 통신하여 시각장애인용 지팡이(1)에 의해 감지된 장애물에 대한 정보를 수신할 수 있다. 사용자 단말(2)은 수신된 정보를 분석하여 장애물이 형성된 방향과 사용자간의 거리 등을 음성으로 출력하여 사용자에게 알려줄 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말(2)은 시각장애인용 지팡이(1)로부터 수신된 정보를 기초로 사용자가 응급상황인지 여부를 판단할 수 있다. 사용자 단말(2)은 사용자가 응급 상황이 발생한 것으로 판단되면, 사용자에 의해 미리 설정된 연락처로 사용자가 응급 상황임을 알리는 메시지를 전송할 수 있다. 또 다른 예로, 사용자 단말(2)은 주기적으로 위치정보를 수집하여 이를 시각장애인용 지팡이(1)로 전송할 수 있다.

이러한 사용자 단말(2) 은 스마트폰의 형태일 수 있다. 하지만, 사용자 단말(2)은 스마트폰으로 한정되는 것은 아니며, 태블릿 PC, 웨어러블 장치 등 다양한 스마트 기기로도 대체될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각장애인용 지팡이(1)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)는, 지팡이 본체(10) 및 손목 밴드(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

지팡이 본체(10)는 막대 형상이며, 종래에 공지된 시각장애인용 지팡이와 동일하거나 유사한 형태일 수 있다. 즉, 지팡이 본체(10)의 전체적인 형상, 재질 및 특징은 종래에 개시된 시각장애인용 지팡이와 일부 유사할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)는 지팡이 본체(10)의 손잡이 부분에 형성되고, 지팡이 본체(10)와 연결된 손목 밴드(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)의 지팡이 본체(10)에는 장애물 감지 센서(11), 방향 감지 센서(12), 제어 장치(13) 및 통신모듈(14)이 구비될 수 있으며, 손목 밴드(20)에는 적어도 하나의 조명장치(21)가 구비될 수 있다.

장애물 감지 센서(11)는 시각장애인용 지팡이(1) 주변에 배치된 장애물을 감지할 수 있다. 장애물 감지 센서(11)는 시각장애인용 지팡이(1)에 특정 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 기본적으로, 장애물 감지 센서(11)는 시각장애인용 지팡이(1)의 전방을 향하도록 배치되어, 사용자의 전방에 위치한 장애물을 감지할 수 있다. 또는, 사용자의 조작에 의해 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)가 전방이 아닌 다른 방향으로 향하게 되는 경우, 장애물 감지 센서(11)는 다른 방향의 전방에 배치된 장애물을 감지할 수 있다. 즉, 장애물 감지 센서(11)는 사용자의 조작에 따라 시각장애인용 지팡이(1)의 전방을 포함한 주변에 위치한 장애물을 감지할 수도 있다.

이러한 장애물 감지 센서(11)는 초음파 센서일 수 있다. 이 경우, 초음파 센서는 초음파를 전송하고 수신하는 시간차를 이용하여 장애물의 존재여부 및 장애물과의 거리를 측정할 수 있다. 하지만, 장애물 감지 센서(11)가 초음파 센서로만 한정되는 것은 아니며, 적외선 센서, 레이저 센서 등 주변 사물을 감지하는 다양한 센서 중 어느 하나의 센서로 대체될 수도 있다.

방향 감지 센서(12)는 장애물이 위치하는 방향을 감지할 수 있다. 이를 위해, 방향 감지 센서(12)는 장애물 감지 센서(11)가 배치된 방향을 감지할 수 있다. 즉, 방향 감지 센서(12)는 장애물 감지 센서(11)가 배치된 방향을 감지함으로써 시각장애인용 지팡이(1)가 어느 방향을 향하는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 방향 감지 센서(12)는 지자기 센서일 수 있다. 하지만, 방향 감지 센서(12)의 형태는 지자기 센서로 한정되는 것은 아니며, 장애물 감지 센서(11) 또는 특정 물체의 방향을 감지하는 다른 센서들로도 대체될 수 있음은 물론이다.

제어장치(13)는 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)의 전반적인 제어를 담당하는 장치일 수 있다. 특히, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11)와 방향 감지 센서(12)로부터 수신된 정보를 이용하여 장애물이 위치하는 방향과 장애물과의 거리를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11)에 의해 장애물이 감지되는 것으로 확인되면, 시각장애인용 지팡이(1)의 이동 속도와 이동 방향을 고려하여 장애물이 이동체인지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제어장치(14)는 이동체로 판단된 장애물에 대하여, 방향 감지 센서(12)에 의해 측정된 장애물 감지 센서(11)의 배치 방향에 대한 정보를 이용하여 장애물(이동체)이 사용자의 어느 방향에서 감지되는지를 판단할 수 있다. 이후, 제어장치(13)는 장애물이 감지된 방향과 장애물과의 거리 등이 포함된 감지정보를 생성할 수 있다.

통신모듈(14)은 외부 장치들과 통신할 수 있는 장치이다. 즉, 통신모듈(14)은 근거리 무선통신을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있는 무선통신장치이다. 즉, 통신모듈(14)은 블루투스, ZigBee, RFID Wi-Fi, UWB 등 기 공지된 다양한 근거리 무선통신 기법 중 어느 하나의 통신기법을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 통신모듈(14)은 저전력 블루투스(BLE) 기술을 이용하여 소정 시간 간격으로 비콘신호를 방사하는 것으로 정의하여 설명하기로 한다. 하지만, 통신모듈(14)의 근거리 무선통신 방식은 저전력 블루투스 방식으로만 제한되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다양한 근거리 무선통신 기법이 적용될 수 있다.

이러한 통신모듈(14)은 제어장치(13)로부터 생성된 감지정보를 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)의 사용자가 소지하는 사용자 단말(2)로 전송할 수 있다. 또한, 통신모듈(14)은 사용자 단말(2)에 의해 주기적으로 측정되는 위치정보를 수신할 수 있다.

조명장치(21)는 손목 밴드(20)에 구비되어 광원을 공급하거나 제어하는 장치일 수 있다. 조명장치(21)는 제어장치(13)에 의해 동작이 제어될 수 있으며, 구체적으로 제어장치(13)로부터 수신되는 제어신호에 의해 동작여부 및 동작배펀이 결정될 수 있다. 조명장치(21)와 제어장치(13)는 기 공지된 다양한 유무선 통신 기법 중 어느 하나의 기술을 이용하여 제어신호를 송수신할 수 있다.

이러한 조명장치(21)는 이동체로 판단된 장애물이 감지되는 경우 장애물이 감지된 방향으로 발광할 수 있다. 이를 위해, 조명장치(21)는 복수 개로 구비되며, 제어장치(13) 이들 중 어느 하나의 조명장치(21)만 동작되도록 제어함으로써, 이동체는 시각장애인인 사용자가 근처에 위치함을 인지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

몇몇 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1)는 조도센서, 진동모터 및 자이로 센서 중 적어도 하나의 구성을 더 포함하여 구성될 수 있다.

조도센서는 시각장애인용 지팡이(1)의 주변 조도를 감지하는 센싱장치일 수 있다. 제어장치(13)는 조도센서에 의해 측정된 주변 조도에 따라 조명장치(21)의 동작여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(13)는 주변이 어두운 것으로 판단되면 조명장치(21)를 작동시켜 주변 사람들이 사용자 및 시각장애인용 지팡이(1)의 존재를 인지할 수 있도록 할 수 있다.

진동모터는 손목 밴드(20)에 구비되어 사용자에게 진동을 제공하는 장치일 수 있다. 진동모터는 장애물이 감지되는 것으로 확인되면 작동되어 진동을 발생시킴으로써, 장애물의 감지여부를 사용자에게 알려줄 수 있다. 진동모터는 제어장치(13)에 의해 동작이 제어되며, 구체적으로 제어장치(13)로부터 수신되는 제어신호에 의해 동작여부 및 동작 패턴이 결정될 수 있다.

또한, 진동모터는 장애물이 사용자의 어느 방향에 있는지에 대한 정보를 진동으로 알려줄 수 있다. 이를 위해, 진동모터는 복수 개로 구비되며, 제어장치(13) 이들 중 어느 하나의 진동모터만 동작되도록 제어함으로써, 사용자에게 장애물이 어느 방향에 위치하는지를 알려줄 수 있다.

자이로센서는 사용자의 충격을 감지하여 사용자에게 응급상황이 발생했는지 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 단말(2)은 사용자가 부딪히거나 넘어지는 경우 자이로센서로부터 이러한 정보를 제공받아 사용자가 응급상황이 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 1의 시각장애인용 지팡이(1)이가 장애물을 감지하는 구체적인 일 예가 도시된다. 도 3은 시각 장애인용 지팡이(1)를 위에서 내려다본 평면도이다.

도시된 바와 같이, 시각장애인용 지팡이(1)에 구비된 장애물 감지 센서(11)는 배치된 방향의 장애물을 탐지할 수 있다. 예를 들어, 장애물 감지 센서(11)가 초음파 센서인 경우, 초음파 센서는 소정 각도로 초음파 신호를 전송하고, 이를 수신하는지 여부에 따라 장애물의 유무를 감지할 수 있다. 초음파 센서는 시각장애인용 지팡이(1)에 고정되어 부착되어 있으며, 사용자가 시각장애인용 지팡이(1)를 제1 방향으로 향하도록 조작하면, 초음파 센서는 제1 방향을 중심으로 소정 각도 내에 있는 장애물을 감지할 수 있다. 즉, 사용자가 시각장애인용 지팡이(1)를 여러 방향으로 향하도록 조작하면, 결과적으로 초음파 센서는 사용자의 위치를 기준으로 주변 반경에 장애물이 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.

이때, 제어장치(13)는 초음파 센서로부터 장애물이 감지되는 것으로 확인되면, 방향 감지 센서(12)를 이용하여 장애물이 사용자(시각장애인용 지팡이(1))를 기준으로 어느 방향에 위치하는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(13)는 방향 감지 센서(12)로부터 장애물 감지 센서(11)가 어느 방향으로 배치되어 있는지에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어장치(13)는 방향 감지 센서(12)로부터 수신된 정보를 이용하여 장애물이 어느 방향에 형성되어 있는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 장애물 감지 센서(11)의 탐지 각도가 90°이고, 장애물 감지 센서(11)가 0°(360°)방향으로 배치되어 있는 경우, 제어장치(13)는 사용자를 기준으로 315°~ 45°방향(제1 영역)에 장애물이 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11)에 의해 감지된 정보를 이용하여 장애물의 구체적인 방향 및 거리를 산출할 수 있다.

이때, 제어장치(13)는 감지된 장애물이 이동체인지 여부를 판단할 수 있다. 제어장치(13)는 시각장애인용 지팡이(1)의 이동 속도 및 이동 방향을 함께 고려하여 감지된 장애물이 이동체인지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 통신모듈(14)은 사용자 단말(2)와 통신하여, 사용자 단말(2)에 의해 소정 시간 간격으로 수집되는 위치정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어장치(13)는 사용자 단말(2)의 위치정보를 시각장애인용 지팡이(1)의 위치정보로 간주하여 시각장애인용 지팡이(1)의 실시간 위치정보를 수집할 수 있다.

도 4 내지 도 5를 함께 참조하면, 제어장치(13)가 감지된 장애물이 이동체인지를 판단하는 구체적인 일 예가 도시된다.

도 4는 제어장치(13)가 이동체 여부를 판단하기 위한 임계구간을 설정하는 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 제어장치(13)가 이동체 여부를 판단하는 일 예를 나타내는 도면이다.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어장치(13)는 탐지된 장애물(60)이 움직이는 물체인지를 판단하기 위해 장애물(60)이 탐지된 시점에서의 장애물(60)의 위치를 검출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11) 및 방향 감지 센서(12)를 이용하여 장애물(60)의 위치(방향) 및 거리에 대한 정보를 수집할 수 있다.

이때, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11)가 장애물을 감지하는 주기별로 시각장애인용 지팡이(1)와 장애물(60)간의 거리를 수집할 수 있다. 예를 들어, 장애물 감지 센서(11)가 특정 주기인 제1 주기에서 장애물(60)을 감지하면, 제어장치(13)는 제1 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)와 장애물(60)간의 거리인 제1 거리정보를 수집할 수 있다. 그리고, 제어장치(13)는 제1 주기로부터 소정 시간이 경과된 시점인 제2 주기에서, 시각장애인용 지팡이(1)와 장애물(60)간의 거리인 제2 거리정보를 수집할 수 있다.

여기서, 장애물(60)이 이동하지 않는 고정된 물체인 경우, 제1 거리정보와 제2 거리정보는 오로지 시각장애인용 지팡이(1)의 현재 위치에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 제어장치(13)는 제1 거리정보와 제2 거리정보의 변화량을 추출하고, 추출된 변화량이 미리 설정된 임계구간, 즉 허용 오차범위 내에 포함되면 장애물(60)이 고정되어 있는 것으로 판단할 수 있다.

제어장치(13)가 임계구간을 설정하는 구체적인 일 예는 다음과 같다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어장치(13)는 제1 주기에서 장애물(60)이 감지되는 것으로 확인되면, 제1 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 현재 위치를 기준좌표(0, 0)로 하는 좌표계를 설정할 수 있다. 그리고, 제어장치(13)는 장애물 감지 센서(11)로부터 획득되는 장애물(60) 방향각과 거리를 기초로 장애물(60)의 위치를 좌표계에 투영하여 장애물(60)에 대한 좌표정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 주기에서 장애물(60)이 대략 325°방향으로 5미터 거리에서 감지되는 경우, 제어장치(13)는 기준좌표(0, 0)를 기준으로 (-3, 4)의 위치에 장애물(60)을 투영시킬 수 있다. 이때, 좌표계를 구성하는 한 칸의 크기는 1미터로 설정될 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(13)는 장애물(60)이 시각장애인용 지팡이(1)를 기준으로 좌측으로 3미터, 상측으로 4미터 떨어진 곳에서 감지되었음을 나타내는 좌표정보(-3, 4)를 생성할 수 있다.

이후, 제어장치(13)는 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 위치정보를 수집하고, 이를 상술한 과정에서 생성된 좌표계에 투영하여 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 좌표정보(1, 2)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(13)는 제1 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 위치정보와 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 위치를 비교할 수 있다. 제어장치(1)는 제1 주기에서 제2 주기동안 시각장애인용 지팡이(1)가 우측으로 1미터, 상측으로 2미터 이동한 것으로 확인되면, 제1 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 현재 위치를 기준좌표(0, 0)로 하는 좌표계에 이동된 시각장애인용 지팡이(1)의 위치를 좌표화할 수 있다.

그리고, 제어장치(13)는 좌표계에 투영된 장애물(60)의 좌표정보(-3, 4)와 이동된 시각장애인용 지팡이(1)의 좌표정보(1, 2)를 이용하여 둘 사이의 거리를 산출할 수 있다. 즉, 제어장치(13)는 두 변의 길이가 각각 4와 2인 직각삼각형의 빗변의 길이인 √20(약 4.4)를 제2 거리정보로써 산출할 수 있다. 이에 따라, 제어장치(14)는 제1 거리정보(5미터)와 제2 거리정보(4.4미터)의 변화량인 0.6미터를 기준으로하는 소정 구간을 임계구간으로 설정할 수 있다.

한편, 도 5는 도 4에 따라 설정된 임계구간을 이용하여 장애물이 이동하는 물체인지 여부를 판단하는 일 예가 도시된 도면이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 장애물(60)이 차량, 사람, 동물 등과 같은 이동 가능한 물체인 경우, 시각장애인용 지팡이(1)가 이동하는 과정에서 이동체(60) 또한 이동할 수 있다. 시각장애인에게 있어, 탐지된 장애물이 이동체인지 아닌지를 판별하는 것은 매우 중요한 요소이다. 이동체가 시각장애인을 인지하지 못한 상황에서 시각장애인 쪽으로 이동하게 되면 사고로 발생할 위험이 높기 때문이다. 종래의 시각장애인용 지팡이는 단순히 전방의 물체를 감지하는 수준에 그치고 있다. 반면, 본 발명에 따른 시각장애인용 지팡이(1) 감지된 물체가 현재 이동중인 물체인지를 판단할 수 있다.

도 5의 (b)를 참조하여 제어장치(13)가 이동체를 판단하는 구체적인 방법을 설명하기로 한다.

도 4와 유사한 방법을 이용하여, 제어장치(13)는 제1 주기에서 장애물(60)이 감지되는 경우, 제1 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 현재 위치를 기준 좌표(0, 0)로 하는 좌표계를 설정하고, 감지된 장애물(60)을 좌표계상에 투영시켜 제1 주기에서의 장애물(60)의 좌표정보(-3, 4)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 제어장치(13)는 제1 주기에서 시각장애인용 지팡이(1)와 장애물(60)간의 거리인 제1 거리정보를 수집할 수 있다.

그리고, 제어장치(13) 소정 시간이 경과한 시점인 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)와 장애물(60)의 각각의 위치를 다시 한번 더 수집할 수 있다. 그리고, 제어장치(13)는 제2 주기에서의 각각의 위치를 제1 주기에서 설정된 좌표계상에 투영시킬 수 있다. 여기서, 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 위치정보를 좌표계에 투영하는 방법은 도 4에서 설명하였으므로 생략하기로 한다. 한편, 제2 주기의 시점에서 시각장애인용 지팡이(1)가 장애물(60)을 좌측 2미터, 상측 1미터의 위치에서 감지하는 경우, 좌표계 상으로는 (-2, 1)로 표현될 수 있다. 그리고, 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 위치는 제1 주기를 기준으로 (1, 2)에 위치하므로, 결과적으로 제2 주기에서 감지된 장애물(60)은 제1 주기를 기준으로 하는 좌표계 상에서 (-1, 3)의 위치에 투영될 수 있다. 즉, 제어장치(13)는 제2 주기에서 감지된 장애물(60)의 좌표정보(-1, 3)를 생성할 수 있다.

이후, 제어장치(13)는 제1 거리정보와 제2 거리정보의 변화율을 산출할 수 있다. 도시된 실시예에서 제1 거리정보는 5이고, 제2 거리정보는 약 2.2이므로 두 거리간의 차이값인 변화율은 약 2.8로 산출될 수 있다.

이와 동시에, 제어장치(13)는 시각장애인용 지팡이(1)의 이동량에 따른 임계구간을 설정할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(13)는 제1 주기에서 탐지된 장애물이 이동하지 않는 경우를 가정한 변화율을 산출할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어장치(13)는 제2 주기에서의 시각장애인용 지팡이(1)의 좌표정보(1, 2)와 제1 주기에서의 장애물(60)의 좌표정보(-3, 4)를 이용하여 임계구간 설정에 사용될 거리정보를 산출할 수 있다. 제어장치(13)는 미리 산출된 제1 거리정보와 임계구간 설정에 사용될 거리정보와의 변화율을 산출할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1 거리정보는 5이고, 임계구간 설정에 사용될 거리정보는 약 4.4이므로, 제1 거리정보와 임계구간 설정에 사용될 거리정보와의 변화율은 0.6으로 산출될 수 있다. 제어장치(13)는 0.6을 기준으로 범위를 갖도록 임계구간을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(13)는 0.2~1의 구간을 임계구간으로 설정할 수 있다.

이후, 제어장치(13)는 제1 거리정보와 제2 거리정보간의 변화율인 2.8이 임계구간인 0.2~1 사이에 포함되는지를 확인할 수 있다. 그 결과, 제어장치(13)는 제1 거리정보와 제2 거리정보간의 변화율(2.8)이 임계구간(0.2~1)에 포함되지 않는 경우, 감지된 장애물을 이동체로 판단할 수 있다. 반면, 다른 실시예에서, 제1 거리정보와 제2 거리정보간의 변화율이 임계구간에 포함되는 경우 감지된 장애물을 고정된 장애물로 판단할 수 있다.

이후, 제어장치(13)는 감지된 장애물 이동체로 판단되는 경우, 장애물이 감지된 방향과, 장애물과의 거리에 대한 정보가 포함된 감지정보를 생성하고, 통신모듈(14)은 생성된 감지정보를 사용자 단말(2)로 전송할 수 있다.

이와 동시에, 제어장치(13)는 생성된 감지정보를 기초로 조명장치(21)의 구동을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어신호는 손목 밴드(20)에 구비되는 복수의 조명장치(21) 중 어느 조명장치를 구동시킬지를 제어하는 신호일 수 있다.

도 6을 함께 참조하여 예를 들면, 조명장치(21)가 네 개(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)로 구비되는 경우, 손목 밴드(20)에 90°간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 손목 밴드(20)는 길이를 조절할 수 있는 수단이 마련되어, 사용자의 손목에 알맞도록 길이가 조절될 수 있다. 이에 따라, 각각의 조명장치(21)는 사용자의 손목을 중심으로 상(21_1), 하(21_3), 좌(21_4), 우(21_2) 방향으로 분산되어 배치될 수 있다. 제어장치(13)는 각각의 조명장치(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)가 서로 다른 방향에 대하여 장애물이 감지되는 경우 구동될 수 있도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 조명장치(21_1)는 사용자를 기준으로 전방 방향(315°~ 45°)인 제1 영역에 장애물이 감지되는 경우 구동되고, 제2 조명장치(21_2)는 사용자를 기준으로 우측 방향(46°~135°)인 제2 영역에 장애물이 감지되는 경우 구동되도록 미리 설정될 수 있다. 이와 유사한 방법으로, 사용자 손목을 기준으로 하측에 위치한 제3 조명장치(21_3)는 후방인 제3 영역(136°~225°)을, 사용자 손목을 기준으로 좌측에 위치한 제4 조명장치(21_4)는 사용자를 기준으로 좌측 영역인 제4 영역(226°~314°)에서 각각 장애물이 감지되는 경우 구동되도록 제어될 수 있다.

즉, 제어장치(13)는 제1 영역에서 장애물이 감지되는 것으로 판단되면, 제1 조명장치(21_1)만 구동되도록 제어하는 제어신호를 생성하여 조명장치(21)로 전송할 수 있다. 또는, 제어장치(13)는 다른 조명장치(21_2, 21_3, 21_4)들에게는 제어신호를 전송하지 않고, 제1 조명장치(21_1)로만 제어신호를 전송함으로써, 제1 조명장치(21_1)만 발광되도록 제어할 수도 있다. 따라서, 이동체가 감지된 방향에 대응되는 조명장치(21)가 발광되어, 이동체는 조사된 광원으로 인하여 사용자를 인지할 수 있게 된다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 시각장애인용 지팡이
2: 사용자 단말
10: 지팡이 본체
11: 장애물 감지 센서
12: 방향 감지 센서
13: 제어장치
14: 통신모듈
20: 손목 밴드
21: 조명장치

Claims (10)

1. 손목 밴드가 구비된 시각장애인용 지팡이에 관한 것으로,
   주변 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서;
   상기 장애물 감지 센서가 배치된 방향을 감지하는 방향 감지 센서;
   상기 장애물 감지 센서에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향을 고려하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단하고, 상기 장애물이 이동체인 것으로 확인되면 상기 방향 감지 센서를 이용하여 상기 장애물이 어느 방향에서 감지되었는지를 판단하여 감지정보를 생성하는 제어장치;
   상기 손목 밴드에 복수 개로 구비되고, 상기 감지정보에 따라 미리 정해진 패턴으로 발광되는 조명장치; 및
   사용자 단말과 통신하여 상기 감지정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 통신모듈을 포함하는, 시각장애인용 지팡이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 시각장애인용 지팡이는 지팡이 본체와 상기 손목 밴드를 포함하여 구성되고,
   상기 지팡이 본체는 상기 장애물 감지 센서, 상기 제어장치 및 상기 통신 모듈이 구비되고,
   상기 손목 밴드에는 적어도 하나의 상기 조명장치가 구비된 것을 특징으로 하는, 시각장애인용 지팡이.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 조명장치는,
   이동체로 판단된 상기 장애물 방향으로 발광되도록 상기 손목 밴드 내부에 소정 거리만큼 이격되어 복수 개로 구비되고,
   상기 제어장치는,
   이동체로 확인된 상기 장애물이 감지된 방향에 따라 복수의 상기 조명장치 중 어느 하나의 조명장치가 동작되도록 제어하는, 시각장애인용 지팡이.
4. 제3항에 있어서,
   상기 시각장애인용 지팡이는 주변 조도를 감지하는 조도센서를 더 포함하고,
   상기 제어장치는,
   상기 장애물과의 거리 및 주변 조도에 따라 상기 조명장치가 서로 다른 패턴으로 발광되도록 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 조명장치로 전송하는, 시각장애인용 지팡이.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 통신모듈은,
   상기 사용자 단말에 의해 소정 시간 간격으로 수집되는 위치정보를 수신하고,
   상기 제어장치는,
   상기 위치정보를 기초로 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향을 고려하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단하는, 시각장애인용 지팡이.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 장애물 감지 센서로부터 정해진 주기 간격으로 상기 시각장애인용 지팡이와 상기 장애물간의 거리인 거리정보를 수집하되,
   상기 장애물이 감지되는 시점인 제1 주기에 대응되는 제1 거리정보 및 상기 제1 주기로부터 소정 시간이 경과된 시점인 제2 주기에 대응되는 제2 거리정보를 수집하고,
   상기 제1 거리정보와 상기 제2 거리정보의 변화량이 상기 시각장애인용 지팡이의 이동 속도 및 이동 방향에 따른 임계구간에 포함되는지를 확인하여 상기 장애물이 이동체인지 여부를 판단하는, 시각장애인용 지팡이.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 제1 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 현재 위치를 기준으로 하는 좌표계를 설정하고,
   상기 제1 주기에서 감지된 상기 장애물의 위치정보와, 상기 제2 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 위치정보를 상기 좌표계상에 투영하여 좌표정보를 생성하고,
   상기 제1 주기에서 감지된 상기 장애물의 좌표정보와 상기 제2 주기에서의 상기 시각장애인용 지팡이의 좌표정보간의 거리를 산출하여 상기 임계구간을 결정하는, 시각장애인용 지팡이.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 시각장애인용 지팡이는 상기 손목 밴드에 복수 개로 구비되어 상기 감지정보에 따라 진동하는 진동모터를 더 포함하고,
   상기 진동모터는,
   상기 장애물이 감지된 방향을 알려주도록 상기 손목 밴드 내부에 소정 거리만큼 이격되어 복수 개로 구비되고,
   상기 제어장치는,
   상기 장애물이 감지된 방향에 따라 복수의 상기 진동모터 중 어느 하나의 진동모터가 동작되도록 제어하는, 시각장애인용 지팡이.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 사용자 단말은,
   수신된 상기 감지정보를 음성으로 변환하여 출력하거나,
   상기 시각장애인용 지팡이로부터 수신되는 상황정보를 분석하여, 사용자가 응급상황인 것으로 판단되는 경우 미리 설정된 연락처로 알림 메시지를 전송하는, 시각장애인용 지팡이.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 시각장애인용 지팡이는 사용자의 생체정보를 측정하는 바이오센서를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 생체정보와 미리 설정된 기준정보를 비교한 결과에 따라 상기 상황정보를 생성하는, 시각장애인용 지팡이.

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