KR20190027803A

KR20190027803A - 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치

Info

Publication number: KR20190027803A
Application number: KR1020190026549A
Authority: KR
Inventors: 임성수; 서광
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2019-03-15
Also published as: KR101962089B1

Abstract

웨어러블 로봇에서 가해지는 압력에 의해 사용자의 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 형성된 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치에 관한 것이다. 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치는 압력센서 및 모니터링부를 포함한다. 압력센서는 사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇의 일면에 설치되며, 웨어러블 로봇에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 측정한다. 모니터링부는 압력센서로부터 측정된 압력 값을 수신하며, 수신된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고 신호를 출력한다.
또한, 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치는 압력센서 및 모니터링부를 포함한다. 압력센서는 사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇의 일면에 설치되며, 웨어러블 로봇에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 일정 시간 단위별로 측정한다. 모니터링부는 압력센서에 의해 일정 시간 단위별로 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하며, 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값보다 크면 경고 신호를 출력한다.

Description

웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치{Skin damage prevention device by wearable robot}

본 발명은 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨어러블 로봇으로부터 사용자의 피부에 손상되는 압력 값이 가해질 때 사용자에게 경고 신호를 보내주는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨어러블 로봇은 신체에 착용하여 사용하는 전동 시스템과 인간의 신체 신호를 이용하여 각종 신체기능을 강화하는 시스템을 아우르는 장치로서, 노인이나 장애인의 이동성 및 생활 향상을 추구하는 의료분야, 고된 노동을 필요로 하는 산업현장 분야 등에서 착용자의 근력을 증강하여 직접 작업이 어려운 일을 보조하는데 많이 사용되고 있으며, 다양한 형태의 시스템이 개발되고 있다.

이러한 웨어러블 로봇은 인체의 관절을 모방한 외골격 형태를 띄며, 사용자로부터 동기신호를 입력받아 근력을 증폭시켜주는 용도로 사용되기 때문에 필연적으로 착용자의 신체 부위에 밀착하게 된다.

이처럼 웨어러블 로봇이 신체 부위에 밀착됨에 따라 웨어러블 로봇의 접촉 부위에는 지속적으로 압력이 가해지고, 이러한 압력으로 인해 사용자의 피부에 멍이 들거나 심지어는 피부가 궤사하는 등의 문제가 있었다.

공개특허공보 10-2011-0074170(2011.06.30 공개)

본 발명의 과제는 웨어러블 로봇으로부터 사용자의 피부에 손상되는 압력 값이 가해질 때 사용자에게 경고 신호를 보내줌으로써, 사용자의 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지하는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치는, 사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇의 일면에 설치되며, 상기 웨어러블 로봇에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 일정 시간 단위별로 측정하는 압력센서; 및 상기 압력센서에 의해 일정 시간 단위별로 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하며, 상기 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값보다 크면 경고 신호를 출력하는 모니터링부; 를 포함하고, 상기 모니터링부는, 상기 압력센서로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하는 제어부와, 상기 제어부로부터 합산된 압력 값을 수신하여 외부로 출력하는 디스플레이부를 포함하며, 상기 모니터링부는 상기 제어부에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고음을 출력하는 경고음 발생부를 더 포함하고, 상기 경고음 발생부는 상기 제어부에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값에 대하여 일정 비율로 도달하면 경고음을 더 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 웨어러블 로봇으로부터 사용자의 피부에 손상되는 압력 값이 가해질 때 사용자에게 경고 신호를 보내줌으로써, 웨어러블 로봇의 착용 중 사용자의 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 디스플레이부 및 경고음 출력부를 통해 경고 신호를 출력하므로, 시각 및 청각을 통해 경고 신호를 확인할 수 있게 되어 사용성이 증대된다.

또한, 미리 설정된 압력 값이 웨어러블 로봇이 착용된 신체 부위에 따라 다른 크기를 갖도록 형성되고, 압력센서에 의해 측정된 압력 값이 사용자와 웨어러블 로봇 사이의 마찰력 크기에 따라 달라지도록 형성됨에 따라 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치가 웨어러블 로봇에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치의 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치의 구성도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치가 웨어러블 로봇에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치(100)는 압력센서(110) 및 모니터링부(120)를 포함한다. 여기서, 웨어러블 로봇(10)이란 사용자의 신체 일부에 착용되어 사용자로부터 동기신호를 입력받아 근력을 증폭시켜주는 역할을 하는 것으로, 도시된 바에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구현 가능하다.

압력센서(110)는 사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇(10)의 일면에 설치되며, 웨어러블 로봇(10)에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 측정한다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 웨어러블 로봇(10)은 사용자로부터 동기신호를 입력받아 근력을 증폭시켜주는 용도로 사용되기 때문에, 웨어러블 로봇(10)은 필연적으로 사용자의 신체 부위에 밀착하게 된다.

따라서, 웨어러블 로봇(10)과 접촉되는 부위에는 지속적으로 압력이 가해지게 되고, 압력센서(110)는 이러한 압력의 크기를 측정하는 것이다. 이때, 웨어러블 로봇(10)으로부터 사용자의 피부에 가해지는 압력을 보다 정확히 측정하기 위하여, 압력센서(110)는 웨어러블 로봇(10)과 사용자 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

압력센서(110)에 의해 측정된 압력 값은 사용자와 웨어러블 로봇(10) 사이의 마찰력 크기에 따라 달라질 수 있다. 이는 사용자가 옷을 입고 웨어러블 로봇(10)을 착용할 때와, 옷을 입지 않고 웨어러블 로봇(10)을 착용할 때에 따라서 사용자에 가해지는 마찰력의 크기가 달라지고, 이처럼 마찰력의 크기가 가변함에 따라 사용자에 가해지는 압력의 크기가 달라지기 때문이다. 즉, 웨어러블 로봇(10)에 의해 피부에 가해지는 압력의 크기는 옷의 착용 여부, 그리고 옷의 두께에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 사용자의 피부 위에 그대로 웨어러블 로봇(10)을 착용한 경우, 압력센서(110)는 측정된 압력 값을 그대로 출력한다. 그리고, 사용자가 0.3mm 이하의 두께를 갖는 얇은 옷을 착용한 경우 압력센서(110)는 측정된 압력 값에 0.9를 곱한 값을 출력하고, 사용자가 1cmm 이상의 두께가 두꺼운 옷을 착용한 경우 압력센서(110)는 측정된 압력 값에 0.7을 곱한 값을 출력하도록 형성될 수 있다. 이러한 압력 값의 제어는 후술되는 제어부를 통해 이루어질 수 있다.

모니터링부(120)는 압력센서(110)로부터 측정된 압력 값을 수신하며, 수신된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고 신호를 출력한다. 여기서, 미리 설정된 압력 값은 웨어러블 로봇(10)이 착용된 신체 부위에 따라 다른 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 신체 부위에 따라 손상되는 압력의 크기가 다르기 때문이다. 예를 들어, 웨어러블 로봇(10)이 상지에 착용된 경우 미리 설정된 압력 값이 12000Pa라면, 웨어러블 로봇(10)이 하지에 착용된 경우 미리 설정된 압력 값은 15000Pa로 이루어질 수 있다.

모니터링부(120)는 제어부(121)와, 디스플레이부(122), 및 경고음 발생부(123)를 포함할 수 있다.

제어부(121)는 압력센서(110)로부터 측정된 압력 값을 수신하는 것으로, 착용감의 향상을 위하여 웨어러블 로봇(10)의 외측에 배치될 수 있다.

디스플레이부(122)는 제어부(121)로부터 압력 값을 수신하여 외부로 출력한다. 이처럼 디스플레이부(122)를 통해 사용자의 피부에 가해지는 압력 값을 실시간으로 확인 가능해지므로, 디스플레이부(122)로 표시되는 압력 값이 클 경우 사용자는 웨어러블 로봇(10)을 분리함으로써 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다. 여기서, 디스플레이부(122)는 육안으로 압력 값을 확인하기 위하여 웨어러블 로봇(10)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.

경고음 발생부(123)는 제어부(121)에 의해 수신된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고음을 출력한다. 이처럼 경고음 발생부(123)가 구비됨에 따라 사용자는 디스플레이부(122)를 항상 주시하고 있지 않아도 되므로, 사용성이 증대된다.

한편, 압력센서(110)는 복수개 구비될 수 있다. 그리고, 모니터링부(120)는 압력센서(110)들로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하고, 수신된 압력 값들 중 적어도 하나의 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고 신호를 출력할 수 있다. 이처럼 압력센서(110)가 복수로 구비됨에 따라 사용자의 각 부위에 가해지는 압력 값을 개별적으로 측정할 수 있게 되므로, 보다 효과적으로 사용자의 피부가 손상되는 것을 예방할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치의 구성도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치(200)는 압력센서(210) 및 모니터링부(220)를 포함한다.

압력센서(210)는 사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇(10)의 일면에 설치되며, 웨어러블 로봇(10)에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 일정 시간 단위별로 측정한다. 예를 들어, 압력센서(210)는 1시간 마다 사용자의 피부에 가해지는 압력을 측정하도록 설정될 수 있다.

압력센서(210)에 의해 측정된 압력 값은 사용자와 웨어러블 로봇(10) 사이의 마찰력 크기에 따라 달라질 수 있다. 이는 사용자가 옷을 입고 웨어러블 로봇(10)을 착용할 때와, 옷을 입지 않고 웨어러블 로봇(10)을 착용할 때에 따라서 사용자에 가해지는 마찰력의 크기가 달라지고, 이처럼 마찰력의 크기가 가변함에 따라 사용자에 가해지는 압력의 크기가 달라지기 때문이다. 즉, 웨어러블 로봇(10)에 의해 피부에 가해지는 압력의 크기는 옷의 착용 여부, 그리고 옷의 두께에 따라 달라질 수 있다.

모니터링부(220)는 압력센서(210)에 의해 일정 시간 단위별로 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하며, 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값보다 크면 경고 신호를 출력한다. 예를 들어, 사용자가 4시간동안 웨어러블 로봇(10)을 착용하고, 압력센서(210)를 통해 1시간 마다 측정된 압력 값이 각각 10Pa, 20Pa, 30Pa, 40Pa라면 합산된 압력 값은 100Pa가 된다. 그리고, 미리 설정된 압력 값이 100Pa라면 모니터링부(220)는 웨어러블 로봇(10)의 착용 후 4시간이 지나는 시점에 경고 신호를 출력하는 것이다. 여기서, 미리 설정된 압력 값은 웨어러블 로봇(10)이 착용된 신체 부위에 따라 다른 크기를 갖도록 형성될 수 있다.

모니터링부(220)는 제어부(221)와, 디스플레이부(222)와, 경고음 발생부(223)를 포함할 수 있다.

제어부(221)는 압력센서(210)로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산한다. 이를 위해, 제어부(221)에는 연산부(221a)가 구비될 수 있다. 그리고, 제어부(221)는 착용감의 향상을 위하여 웨어러블 로봇(10)의 외측에 배치될 수 있다.

디스플레이부(222)는 제어부(221)로부터 합산된 압력 값을 수신하여 외부로 출력한다. 이처럼 디스플레이부(222)를 통해 사용자의 피부에 가해지는 압력의 누적 값을 실시간으로 확인 가능해지므로, 디스플레이부(222)로 표시되는 압력의 누적 값이 클 경우 사용자는 웨어러블 로봇(10)을 분리함으로써 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다. 여기서, 디스플레이부(222)는 육안으로 압력의 누적 값을 확인하기 위하여 웨어러블 로봇(10)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.

경고음 발생부(223)는 제어부(221)에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고음을 출력한다. 이처럼 경고음 발생부(223)가 구비됨에 따라 사용자는 디스플레이부(222)를 항상 주시하고 있지 않아도 되므로, 사용성이 증대된다.

경고음 발생부(223)는 제어부(221)에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값에 대하여 일정 비율로 도달하면 경고음을 더 출력하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 압력 값이 100Pa이고, 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값의 70%에 도달하였을 때 경고음을 출력하도록 설정된다면, 합산된 압력 값이 70Pa가 되는 시점에서 경고음을 더 출력하는 것이다. 여기서, 경고음은 알람 또는 음성으로 이루어질 수 있다. 이때, 경고음이 음성으로 이루어진 경우 '상지 좌완의 누적 압력 값이 기준치의 70%에 도달하였습니다', '하지 우완의 누적 압력 값이 기준치의 90%에 도달하였으니 작업을 중지하세요' 등과 같이 음성은 일정 정보를 포함하도록 형성될 수 있다.

한편, 압력센서(210)는 복수개 구비될 수 있다. 그리고, 모니터링부(220)는 복수의 압력센서(210)로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하고, 압력센서(210) 별로 수신된 압력 값을 각각 합산하도록 형성될 수 있다. 이처럼 압력센서(210)가 복수로 구비됨에 따라 사용자의 각 부위에 가해지는 압력의 누적 값을 개별적으로 측정할 수 있게 되므로, 보다 효과적으로 사용자의 피부가 손상되는 것을 예방할 수 있게 된다.

압력센서(210)가 복수로 구비됨에 따라, 모니터링부(220)는 합산된 압력 값들 중 적어도 하나의 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고 신호를 출력하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 종아리 부분과 허벅지 부분에 각각 압력센서(210)가 장착되고 경고음을 출력하기 위한 압력 값이 100Pa로 설정된 경우, 종아리 부분에 누적된 압력 값이 70Pa이고 허벅지 부분에 누적된 압력 값이 100Pa라면, 종아리 부분에 누적된 압력 값이 100Pa가 되지 않았더라도 모니터링부(220)는 경고음 발생부(223)를 통해 경고음을 출력하는 것이다.

이처럼 압력센서(210)가 장착된 여러 부위 중 적어도 하나의 부위에 미리 설정된 압력 값 이상의 압력이 가해질 경우, 모니터링부(220)는 경고음을 출력하므로 사용자는 보다 안전하게 웨어러블 로봇(10)을 착용 및 사용할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치는 웨어러블 로봇으로부터 사용자의 피부에 손상되는 압력 값이 가해질 때 사용자에게 경고 신호를 보내줌으로써, 웨어러블 로봇의 착용 중 사용자의 피부에 멍이 들거나 피부가 궤사하는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10.. 웨어러블 로봇
110, 210.. 압력센서
120, 220.. 모니터링부
121, 221.. 제어부
122, 222.. 경고음 발생부
123, 223.. 디스플레이부

Claims

사용자의 신체 일 부분에 착용되는 웨어러블 로봇의 일면에 설치되며, 상기 웨어러블 로봇에 의해 사용자의 피부에 가해지는 압력을 일정 시간 단위별로 측정하는 압력센서; 및
상기 압력센서에 의해 일정 시간 단위별로 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하며, 상기 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값보다 크면 경고 신호를 출력하는 모니터링부;
를 포함하고,
상기 모니터링부는,
상기 압력센서로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하여 합산하는 제어부와,
상기 제어부로부터 합산된 압력 값을 수신하여 외부로 출력하는 디스플레이부를 포함하며,
상기 모니터링부는 상기 제어부에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고음을 출력하는 경고음 발생부를 더 포함하고,
상기 경고음 발생부는 상기 제어부에 의해 합산된 압력 값이 미리 설정된 압력 값에 대하여 일정 비율로 도달하면 경고음을 더 출력하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 압력센서는 복수개 구비되며,
상기 모니터링부는 상기 복수의 압력센서로부터 측정된 압력 값을 각각 수신하고, 상기 압력센서 별로 수신된 압력 값을 각각 합산하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치.
제2항에 있어서,
상기 모니터링부를 통해 합산된 압력 값들 중 적어도 하나의 압력 값이 미리 설정된 압력 값 이상이면 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치.
제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 압력 값은 상기 웨어러블 로봇이 착용된 신체 부위에 따라 다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치.