KR20190009638A - 보행 보조 장치 - Google Patents

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KR20190009638A KR1020170091678A KR20170091678A KR20190009638A KR 20190009638 A KR20190009638 A KR 20190009638A KR 1020170091678 A KR1020170091678 A KR 1020170091678A KR 20170091678 A KR20170091678 A KR 20170091678A KR 20190009638 A KR20190009638 A KR 20190009638A
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박세환
김상우
조아영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 보행 보조 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 보행 보조 장치는, 사용자의 신체에 착용 가능한 외부 물체 감지 장치로부터 외부 물체의 감지 여부를 수신하는 통신부; 상기 외부 물체가 감지되었음을 알려주기 위한 진동을 출력하는 출력부; 및 상기 통신부를 통해 상기 외부 물체 감지 장치로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부에서 진동이 출력되도록 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 외부 물체 감지 장치는, 상기 외부 물체를 감지하기 위한 레이더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보행 보조 장치{WALKING ASSISTANCE SYSTEM}
본 발명은 보행 보조 장치에 관한 것이다.
시각장애인(시력약자)이 길을 걸을 때 지팡이 하나에 의지해 걷다 보면, 사람이나 물건 등의 장애물에 부딪힐 위험이 있다. 이에 따라, 장애물의 존재를 알려주기 위한 경보 시스템(보행 보조 장치)의 필요성이 증대되고 있다.
종래의 장애물 경보 시스템은, 지팡이나 사용자의 몸에 초음파 장치를 부착하여 장애물을 감지할 수 있다. 이 경우, 비용은 적게 들지만, 부착하기 어렵다는 단점이 존재한다.
도 1은 종래의 보행 보조 장치의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 지팡이에 다수의 초음파 센서가 부착되어 있음을 확인할 수 있다. 이 외에도, 색상 인식 센서, 적외선 센서, 조도센서, 진동모터 등이 부착되어 있음을 확인할 수 있다.
또 다른 종래의 장애물 경보 시스템은, 카메라를 이용하여 장애물을 감지할 수 있다. 즉, 카메라 이미지 센싱으로 장애물을 인식하고, 음성으로 이를 알려줄 수 있다. 이 경우, 비용이 많이 들고 부피가 커지는 단점이 존재한다.
즉, 초음파 여러 개를 지팡이(보행 보조 장치)에 붙이는 경우(도 1의 경우), 지팡이가 무거워져 본래의 기능을 잃어버릴 수 있다. 그리고, 카메라 기반 장치는 상용화 시 비용이 많이 들고, 부피가 커서 대중화하기 어렵다는 단점이 존재한다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 레이더를 이용하여 장애물을 감지하고, 이를 알려주는 알림을 출력할 수 있도록 하는 보행 보조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 신체에 착용 가능한 외부 물체 감지 장치로부터 외부 물체의 감지 여부를 수신하는 통신부; 상기 외부 물체가 감지되었음을 알려주기 위한 진동을 출력하는 출력부; 및 상기 통신부를 통해 상기 외부 물체 감지 장치로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부에서 진동이 출력되도록 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 외부 물체 감지 장치는, 상기 외부 물체를 감지하기 위한 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 제공한다.
실시 예에 있어서, 상기 외부 물체 감지 장치는, 상기 레이더의 감지범위, 상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도, 감지거리 중 적어도 하나를 상기 사용자로부터 설정 받을 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 레이더는, 상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도를 변경하기 위해, 회전 가능하게 구현될 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나와 기 설정된 임계 값을 비교하여, 상기 출력부에서의 진동 출력 여부를 결정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부에서 출력되는 진동의 세기를 다르게 설정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부에서 출력되는 진동의 패턴을 다르게 설정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부에서 진동이 출력되는 위치를 다르게 설정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 통신부를 통해 상기 외부 물체 감지 장치로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부에서 음성이 출력되도록 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부에서 회피 방향이 음성으로 출력되도록 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 사용자가 기 설정된 장소에 위치하는 것으로 감지되면, 상기 외부 물체 감지 시 출력되는 진동의 세기를 기 설정된 임계 값 이하로 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 보조 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 장애물 감지 시 초음파나 카메라 대신 레이더를 사용함으로써, 부피와 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 초음파 여러 개로 구현 가능한 성능을 레이더 한 개로 가능하게 할 수 있으며, 장애물을 감지할 수 있는 범위도 증가하게 된다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 보행 보조 장치의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 보행 보조 장치의 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보행 보조 장치가 지팡이에 장착된 경우, 이와 관련된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 보행 보조 장치에서 진동이 다른 세기로 출력되는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 레이더를 포함하는 외부 물체 감지 장치와 관련된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 레이더를 포함하는 외부 물체 감지 장치의 구현 가능한 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 사용자가 평지를 걸어가며 기준 값을 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 사용자가 계단을 내려가는 경우, 레이더의 감지각도를 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 사용자가 계단을 올라가는 경우, 레이더의 감지각도를 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 초음파, 카메라, 레이더 센서를 비교한 결과를 보여주는 표이다.
도 11은 초음파와 레이더 센서를 좀 더 구체적으로 비교한 결과를 보여주는 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보행 보조 장치에 대하여 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 보행 보조 장치의 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)는, 통신부(110), 출력부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는, 사용자의 신체에 착용 가능한 외부 물체 감지 장치(200)로부터 외부 물체의 감지 여부를 수신할 수 있다.
실시 예로서, 통신부(110)는, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.
상기 외부 물체 감지 장치(200)는, 상기 사용자의 신체에 착용 가능한 목걸이, 벨트, 선글라스(렌즈), 시계, 블루투스 이어셋 등으로 구현될 수 있다.
이때, 상기 외부 물체 감지 장치(200)는, 상기 외부 물체를 감지하기 위한 레이더를 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부 물체 감지 장치(200)는, 레이더를 통해 신호를 송수신하여 사람, 물건 등 사용자와 충돌할 우려가 있는 외부 물체(장애물)가 존재하는지 여부, 외부 물체와의 거리, 외부 물체의 크기, 외부 물체가 다가오는 속도 등을 산출할 수 있다.
실시 예로서, 레이더에 포함된 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)를 통해 신호를 송수신하고, 레이더 내(또는, 상기 외부 물체 감지 장치(200) 내)의 MCU(Micro Controller Unit)가 송수신한 신호를 분석할 수 있다.
구체적으로, 상기 MCU가 송수신 되는 신호정보에 근거하여, 장애물의 존재 여부, 장애물과의 거리, 장애물의 크기, 장애물이 다가오는 속도 등을 산출할 수 있다.
그리고, 레이더 내(또는, 상기 외부 물체 감지 장치(200) 내)의 통신부(BLT 등)가, 보행 보조 장치(100)의 통신부(110)로 송수신한 신호정보 또는 신호정보를 분석한 결과를 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)의 출력부(120)는, 상기 외부 물체가 감지되었음을 알려주기 위한 진동을 출력할 수 있다. 이를 위해, 출력부(120)는 진동모터를 포함할 수 있다.
제어부(130)는, 상기 통신부(110)를 통해 상기 외부 물체 감지 장치(200)로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 진동이 출력되도록 제어할 수 있다.
실시 예로서, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체 감지 장치(200)로부터 신호정보가 수신되는 경우, 이를 분석하여 장애물의 존재 여부, 장애물과의 거리, 장애물의 크기, 장애물이 다가오는 속도 등을 직접 산출할 수 있다.
또는, 앞서 설명한 것과 같이, 상기 외부 물체 감지 장치(200)로부터 신호정보를 분석한 결과를 수신할 수도 있다. 즉, 상기 레이더를 통해 송수신되는 신호정보는 상기 외부 물체 감지 장치(200) 또는 보행 보조 장치(100)에서 분석될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기, 상기 외부 물체가 접근해오는 방향 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 진동을 출력할지 여부, 출력되는 진동의 세기나 패턴, 진동이 출력되는 위치 등을 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 보행 보조 장치가 지팡이에 장착된 경우, 이와 관련된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)는 맹인용 지팡이의 손잡이 부분에 장착될 수 있다. 이에 따라, 지팡이 사용시, 무게에 의한 중심축의 흔들림을 최소화할 수 있다.
또한, 보행 보조 장치(100)를 지팡이에서 분리하여 다른 지팡이에 장착하거나, 단독으로 사용할 수도 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 레이더를 포함하고 있는 외부 물체 감지 장치(200)는 목걸이, 벨트, 선글라스 렌즈, 시계, 블루투스 이어셋 등으로 구현될 수 있다.
그리고, 외부 물체 감지 장치(200)는 레이더를 통해 장애물의 존재여부, 장애물과의 거리, 장애물의 크기, 장애물이 다가오는 속도나 방향 등을 산출할 수 있다.
이어서, 보행 보조 장치(100)는 블루투스, Wi-Fi 등의 근거리 통신망을 통해, 산출한 결과를 송신하거나 송수신한 신호정보 자체를 수신할 수 있다. 신호정보 자체가 수신되는 경우, 보행 보조 장치(100)에서 이를 분석할 수 있다.
신호정보를 분석한 결과에 근거하여, 보행 보조 장치(100)의 진동모터에서 진동이 출력될 수 있다. 이와 관련된 구체적인 실시 예에 대하여 설명하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)의 제어부(130)는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나와 기 설정된 임계 값을 비교하여, 상기 출력부(120)에서의 진동 출력 여부를 결정할 수 있다.
실시 예로서, 상기 임계 값은 사용자가 사전에 미리 설정(직접 입력)할 수도 있고, 사용자 정보를 바탕으로 자동 설정될 수도 있다. 즉, 사용자의 신체조건, 반응속도, 나이, 성별, 시력정도 등에 따라 임계 값이 다르게 설정될 수 있다.
구체적인 실시 예로서, 제1사용자의 경우 장애물과의 거리가 1m일 때, 제2사용자의 경우 장애물과의 거리가 2m일 때, 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 장애물이 기 설정된 속도 이상으로 접근해 오거나 기 설정된 크기 이상인 경우, 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 사용자는 선택버튼을 통해 진동이 출력되는 임계 거리나 각도를 조절할 수 있다. 구체적인 예로, 특정 모드에 해당하는 버튼 중 하나를 눌러, 진동이 출력되는 거리나 각도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 출력되는 진동의 세기를 다르게 설정할 수 있다.
실시 예로서, 장애물과의 거리가 가까울수록 진동이 세게 출력될 수 있다. 또 다른 예로, 장애물이 빠르게 다가오는 경우, 천천히 다가올 때 보다 더 센 진동이 출력될 수 있다. 마찬가지로, 더 큰 장애물이 다가오는 경우, 작은 장애물이 다가올 때 보다 더 센 진동이 출력될 수 있다.
도 4는 보행 보조 장치에서 진동이 다른 세기로 출력되는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 진동의 세기는 약, 중, 강의 세 단계로 구분될 수 있다.
실시 예로서, 장애물과의 거리가 1m 내지 2m이거나 장애물이 20km/h 이하의 속도로 다가오는 경우, 약한 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 장애물과의 거리가 0.5m 내지 1m이거나 장애물이 20km/h 이상 30km/h 이하의 속도로 다가오는 경우, 중간 세기 정도의 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 장애물과의 거리가 0.5m 이하이거나 장애물이 30km/h 이상의 속도로 다가오는 경우, 강한 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 물체의 재질이나 크기에 따라 진동의 세기가 다르게 출력될 수 있다. 이때, 물체의 재질이나 크기는 반사되는 전파의 크기를 참조하여 검출될 수 있다.
구체적으로, 반사되는 전파의 크기가 1dB(TBD)인 경우 작은 물체로 보아, 약한 진동이 출력될 수 있다. 그리고, 반사되는 전파의 크기가 2dB(TBD)인 경우 큰 물체로 보아, 중간 세기 정도의 진동이 출력될 수 있다. 또한, 반사되는 전파의 크기가 3dB(TBD) 이상인 경우 큰 금속물체로 보아, 강한 진동이 출력될 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 출력되는 진동의 패턴을 다르게 설정할 수 있다.
진동의 패턴은 연속적인 진동이 출력되는 시간간격, 각 진동의 지속시간이나 세기, 출력위치 등으로 정의될 수 있다.
이때, 연속적인 진동이 출력되는 시간간격은 한번의 진동 출력 후, 또 다시 진동이 출력되기까지 걸리는 소정시간을 의미한다. 구체적으로, 제1진동이 출력된 후 소정시간 경과(시간간격) 후에, 다시 제2진동이 출력될 수 있다.
각 진동의 지속시간은 상기 제1진동과 상기 제2진동이 출력되는 각각의 시간으로 정의될 수 있다. 그리고, 각 진동의 세기는 상기 제1진동과 상기 제2진동의 세기 각각을 의미하는 것으로, 이는 다르게 설정될 수 있다. 또한, 각 진동의 출력위치는 진동 출력이 가능한 지점(위치)이 복수 개 존재하는 경우에 정의될 수 있다.
예를 들면, 제1진동이 3초간 출력된 후, 2초후에 더 큰 진동인 제2진동이 4초간 출력될 수 있다. 이때, 제1진동은 제1지점에서, 제2진동은 제2지점에서 출력될 수 있다.
이러한 진동의 패턴은 신호정보를 분석한 결과에 따라, 상이하게 출력될 수 있다.
실시 예로서, 장애물과의 거리가 가까울수록, 장애물이 빠르게 다가올수록, 장애물의 크기가 클수록, 짧은 시간간격으로 연속적인 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 장애물과의 거리가 점점 가까워지거나 장애물이 점차 빠른 속도로 다가오는 경우(속도증가), 연속적인 진동이 출력되는 시간간격이 짧아질 수 있다.
이때, 연속적으로 출력되는 진동의 세기가 점차 커질 수도 있다. 그리고, 연속적인 진동이 출력되는 지속시간도 점차 길어지거나 짧아질 수도 있다.
한편, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 진동이 출력되는 위치를 다르게 설정할 수 있다.
이를 위해, 출력부(120)는 서로 떨어진 복수의 지점에서 진동이 출력되도록 구현될 수 있다. 예를 들면, 복수의 진동모터를 포함할 수도 있다.
이에 따른 실시 예로서, 장애물이 왼쪽에서 접근해오는 경우, 손잡이의 왼쪽 부분에서 진동이 출력될 수 있다. 마찬가지로, 장애물이 오른쪽에서 접근해오는 경우, 손잡이의 오른쪽 부분에서 진동이 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 왼쪽 부분에 복수의 진동 출력 지점이 배열되어 있는 경우, 순차적으로 진동 출력 지점이 변경될 수 있다. 마찬가지로, 오른쪽 부분에 복수의 진동 출력 지점이 배열되어 있는 경우, 순차적으로 진동 출력 지점이 변경될 수 있다. 예를 들면, 진동이 아래쪽에서부터 올라오며 감지될 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는, 상기 통신부(110)를 통해 상기 외부 물체 감지 장치(200)로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 음성이 출력되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(130)는, 상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부(120)에서 회피 방향이 음성으로 출력되도록 제어할 수 있다.
실시 예로서, 진동모터와 함께 또는 진동모터 대신 스피커가 보행 보조 장치(100)에 장착될 수 있다. 또 다른 예로, 스피커는 사용자가 착용하고 있는 외부 물체 감지 장치(200)에 부착될 수도 있다.
또 다른 실시 예로서, 스피커에서는 특정 경고음이 출력되거나 회피 방향을 안내하는 메시지가 출력될 수도 있다. 예를 들면, 보행 보조 장치(100)에서는 진동이 출력되고, 외부 물체 감지 장치(200)에서는 왼쪽으로 피해가라는 안내 메시지가 출력될 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 회피 방향을 정확하게 산출하기 위해, 레이더를 통해 송수신한 신호정보를 분석하여 장애물의 대략적인 형태를 산출할 수도 있다. 이에 따라, 사용자에게 충돌을 막을 수 있는 정확한 회피 방향이 안내될 수 있다.
한편, 상기 외부 물체 감지 장치(200)는, 상기 레이더의 감지범위, 상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도, 감지거리 중 적어도 하나를 상기 사용자로부터 설정 받을 수 있다.
이때, 상기 레이더는, 상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도를 변경하기 위해, 회전 가능하게 구현될 수 있다.
도 5는 레이더를 포함하는 외부 물체 감지 장치와 관련된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 사용자는 외부 물체 감지 장치(200)를 목에 걸고 본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)가 장착된 지팡이를 손에 든 채, 보행할 수 있다.
이 경우, 외부 물체 감지 장치(200)에 포함된 레이더는 사용자(또는 지면)를 기준으로 수평/수직 방향의 감지범위를 갖을 수 있다. 구체적으로, 감지범위 내에서 신호를 송수신하여 장애물의 존재 여부를 감지할 수 있다. 또한, 일반적으로 레이더는 0.2m 내지 60m 거리를 감지할 수 있다.
레이더의 감지각도는 사용자 또는 지면과 레이더가 송출한 전파가 이루는 각도로 정의될 수 있다. 이와 관련된 실시 예는 후술하고자 한다.
한편, 이러한 레이더의 감지범위, 감지각도, 감지거리는 사용자로부터 설정 받을 수 있다. 예를 들면, 사용자는 자신의 신체조건, 나이, 성별, 시력정도 등에 따라, 레이더가 감지할 수 있는 범위 내에서, 레이더가 감지할 범위 자체를 설정할 수도 있다.
즉, 진동 출력과는 별개로, 레이더 자체가 감지하는 범위도 설정할 수 있다. 이 경우, 전력감소를 막을 수 있고, 감지시간, 분석시간 등이 절감될 수도 있다. 또 다른 실시 예로서, 보행 보조 장치(100)와 외부 물체 감지 장치(200)는 USB 포트 등으로 쉽게 충전하여, 사용될 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는, 상기 사용자가 기 설정된 장소에 위치하는 것으로 감지되면, 상기 외부 물체 감지 시 출력되는 진동의 세기를 기 설정된 임계 값 이하로 조정할 수 있다.
실시 예로서, 사용자가 사람들이 많은 공공장소, 지하철이나 버스 안에 있는 경우, 동작 중단을 위한 슬립모드를 실행시킬 수 있다. 이경우, 아예 진동이 발생하지 않거나 약한 진동이 출력될 수도 있다.
도 6은 레이더를 포함하는 외부 물체 감지 장치의 구현 가능한 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 도 5에서와 같이, 목에 걸린 외부 물체 감지 장치(200)는 폴더형 구조물 또는 프리즘 회전형 구조물을 포함할 수 있다. 그리고, 각각의 구조물에 레이더가 배치될 수 있다.
구체적으로, 안으로 또는 바깥쪽으로 회전 가능한(접히는) 폴더형 구조물에 레이더가 배치될 수 있다. 또는, 레이더 가운데 부분을 회전시킬 수 있는 프리즘 회전형 구조물에 레이더가 배치될 수 있다. 이 경우, 전체 구조물의 크기를 감소시킬 수 있다.
또 다른 예로, 안테나 PCB를 Flexible PCB로 구현하여, 안테나의 TX/RX 각도를 조정할 수 있다.
이와 같이, 폴더형 또는 프리즘 회전형 구조물에 레이더를 배치함에 따라, 레이더의 감지각도가 변경될 수 있다.
이하, 도 6의 구조물에 장착된 레이더의 감지각도를 조절하는 실시 예를 도 7 내지 도 9에서 설명하고자 한다.
도 7은 사용자가 평지를 걸어가며 기준 값을 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 사용자는 목에 건 레이더를 핀 상태에서 평지를 몇 초간 걸어가, 측정되는 거리의 평균을 평지상태(Normal)로 설정할 수 있다.
이를 기준으로, 양의 값(+) 또는 음의 값(-)의 거리 차이가 감지됨에 따라, 특정상태(Abnormal)로 판단한 후, 경고 알림을 출력할 수 있다. 특정상태는 전방에 계단이나 오르막길, 내리막길이 존재하는 경우, 맨홀 뚜껑이 열려 있는 경우 등의 위험 상황으로 정의될 수 있다.
도 8은 사용자가 계단을 내려가는 경우, 레이더의 감지각도를 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 설명한 기준에 근거하여, 사용자가 내려가는 계단을 만난 경우임이 감지될 수 있다. 이에 따라, 레이더가 아래 방향을 향하도록 각도를 조절하여 장착할 수 있다. 그리고, 평상시 측정되는 거리(사용자 설정가능) 대비 일정 수준 이상 길이가 증가하는 경우, 진동이 출력될 수 있다.
도 9는 사용자가 계단을 올라가는 경우, 레이더의 감지각도를 설정하는 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 사용자가 올라가는 계단을 만난 경우임이 감지되면, 레이더가 위쪽 방향을 향하도록 각도를 조절하여 장착할 수 있다. 그리고, 평상시 측정되는 거리 대비 일정 수준 이상 길이가 감소하는 경우, 진동이 출력될 수 있다.
이하, 종래의 보행 보조 장치에 사용된 초음파, 카메라 센서와 본 발명에 따른 보행 보조 장치(100)에서 사용되는 레이더를, 도 10 및 도 11을 참조하여 비교하고자 한다.
도 10은 초음파, 카메라, 레이더 센서를 비교한 결과를 보여주는 표이다.
도 10을 참조하면, 초음파, 카메라, 레이더 센서를 성능, 비용, 크기, 무게, 환경, 대중화의 항목별로 비교/평가하였다. 레이더의 경우, 비용은 다소 들지만, 다른 항목에서 초음파나 카메라에 비해 우수함을 확인할 수 있다.
도 11은 초음파와 레이더 센서를 좀 더 구체적으로 비교한 결과를 보여주는 표이다.
도 11을 참조하면, 초음파와 레이더를 감지범위(거리), 비용, 날씨영향, 감지속도, 감지각도(수평/수직각도)의 항목별로 비교하였다.
구체적으로, 레이더의 경우 초음파에 비해 더 멀리 있는 장애물을 감지할 수 있으며, 나쁜 날씨에서도 성능이 저하되지 않는다. 그리고, 초음파에 비해 더 수평/수직으로 더 넓은 감지각도를 갖는다.
본 발명에 따른 보행 보조 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 장애물 감지 시 초음파나 카메라 대신 레이더를 사용함으로써, 부피와 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 초음파 여러 개로 구현 가능한 성능을 레이더 한 개로 가능하게 할 수 있으며, 장애물을 감지할 수 있는 범위도 증가하게 된다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 사용자의 신체에 착용 가능한 외부 물체 감지 장치로부터 외부 물체의 감지 여부를 수신하는 통신부;
    상기 외부 물체가 감지되었음을 알려주기 위한 진동을 출력하는 출력부; 및
    상기 통신부를 통해 상기 외부 물체 감지 장치로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부에서 진동이 출력되도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 외부 물체 감지 장치는, 상기 외부 물체를 감지하기 위한 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 물체 감지 장치는,
    상기 레이더의 감지범위, 상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도, 감지거리 중 적어도 하나를 상기 사용자로부터 설정받는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이더는,
    상기 사용자를 기준으로 하는 감지각도를 변경하기 위해, 회전 가능하게 구현되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나와 기 설정된 임계 값을 비교하여, 상기 출력부에서의 진동 출력 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부에서 출력되는 진동의 세기를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 물체와의 거리, 상기 외부 물체가 접근해오는 속도, 상기 외부 물체의 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 출력부에서 출력되는 진동의 패턴을 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부에서 진동이 출력되는 위치를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부를 통해 상기 외부 물체 감지 장치로부터 상기 외부 물체가 감지되었음이 수신되는 것에 근거하여, 상기 출력부에서 음성이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 물체가 접근해오는 방향에 근거하여, 상기 출력부에서 회피 방향이 음성으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자가 기 설정된 장소에 위치하는 것으로 감지되면, 상기 외부 물체 감지 시 출력되는 진동의 세기를 기 설정된 임계 값 이하로 조정하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치.
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KR102112585B1 (ko) * 2019-06-20 2020-05-19 인천대학교 산학협력단 장애물 감지를 통해 충돌 방지가 가능한 스마트 유모차 및 그 동작 방법
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