KR20190068666A - Apparatus and method for compensating sensor error using joint sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치, 보정방법 그리고 이러한 오차 보정장치가 적용된 트레이닝시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a sensor error correction device using a joint sensor, a correction method, and a training system to which such an error correction device is applied.
관성항법시스템(INS ; Inertial Navigation System)은 자이로와 가속도계의 두가지 기본 센서를 통해 측정된 관성 물리량을 이용해 외부의 도움없이 기준 항법 좌표계에 대한 비행체나 이동체의 위치, 속도 및 자세를 결정할 수 있는 시스템으로 시스템의 정확도 및 오차는 여러 가지 요인에 의해 영향을 받게 된다.Inertial Navigation System (INS) is a system that can determine the position, speed and posture of a moving object or a moving object in a reference navigation coordinate system without external assistance by using the inertial physical quantity measured by two basic sensors of gyro and accelerometer The accuracy and error of the system are affected by various factors.
이때, 상기한 오차의 발생요인은 크게 하드웨어적인 측면과 소프트웨어적인 측면으로 크게 나눌수 있다.At this time, the cause of the error can largely be divided into a hardware aspect and a software aspect.
먼저, 하드웨어적인 측면으로는 관성측정장치의 바이어스(bias)나 비정렬 (misalignment) 오차 등 자체적인 센서오차가 주된 요인으로 작용하며, 이외에도 센서 신호의 측정시에 포함되는 잡음이나 A/D컨버터의 양자화(quantization) 오차 및 이동체에 관성측정장치를 장착할 때의 비정렬 장착 등이 있다.First of all, the hardware aspect is mainly caused by the inherent sensor error such as the bias or misalignment error of the inertial measurement device. In addition, the noise included in the measurement of the sensor signal or the A / D converter Quantization error, and non-aligned mounting when mounting an inertial measurement device on a moving object.
다음으로, 소프트웨어적인 측면으로는 주로 수치적인 계산 오차로서 초기정렬오차, 자체계산오차 및 적분오차로 크게 구분되며, 이 오차 요인들은 하드웨어적인 오차 요인들이 적절히 제거되지 않을 경우에 시간에 따라 누적되어 시스템의 성능에 막대한 오차를 증가시키게 된다. 따라서 소프트웨어 상에서 수치적으로 오차를 줄이는 노력도 중요하지만, 1차적으로는 하드웨어적인 오차를 최대한 감소시키고 제거하는 것이 필수적인 과정으로 중요하며, 특히 관성측정장치에서 자체적으로 발생되는 센서오차를 제거하여야 한다. Secondly, as a software aspect, numerical calculation errors are largely classified into initial alignment errors, self - calculation errors, and integration errors. These error factors are accumulated in time when hardware error factors are not properly removed, Thereby increasing a large error in performance. Therefore, it is important to reduce the numerical error in software. However, it is important to reduce and eliminate the hardware error as much as possible. In particular, it is necessary to eliminate the sensor error generated in the inertial measurement device itself.
특히, 안정화된 플랫폼에 자이로와 가속도계와 같은 관성센서를 장착하고 그 관성센서에서 나오는 각속도 및 가속도 등의 관성 측정량을 활용하여 현재의 위치 및 자세, 속도 등을 알아내는 짐벌형 관성항법시스템(Gimballed INS)과는 달리 비행체의 몸체에 직접 장착하고 동체 좌표계로부터 관성 좌표계로의 좌표변환을 통하여 기계적인 장치를 대신하는 스트랩다운형 관성항법시스템(Strapdown INS)은 항공기의 운동에 종속되게 되므로, 관성측정장치는 관성항법시스템에 응용되기 전에 자이로 효과에 대한 관성측정장치 오차를 필수적으로 고려하여야만 한다. In particular, a gimbal type inertial navigation system (Gimballed) is used to mount an inertial sensor such as a gyro and an accelerometer on a stabilized platform and to determine the current position, attitude, and speed using an inertial measurement amount such as angular velocity and acceleration from the inertial sensor. (Strapdown INS), which is a mechanical device instead of a mechanical device, is dependent on the motion of an aircraft, and therefore, inertia measurement The device must consider the inertia measurement device error for the gyro effect before it is applied to the inertial navigation system.
이러한 관성측정장치 자체의 오차를 제거하기 위하여 오차 모델링(Error Modeling)과정을 통하여 자이로 및 가속도계에 대한 적절한 오차 모델을 정립하고 오차모델을 구성하는 각각의 오차계수들을 추정하기 위하여 오차보정시험을 수행한다.In order to eliminate the error of the inertial measurement device itself, an error model is established through an error modeling process, and an error correction test is performed to estimate the respective error coefficients constituting the error model .
이때, 상기 오차보정시험을 수행하기 위해서는 3축의 회전운동과 3축의 직선운동을 발생할 수 있는 장치가 필요하다. 물론, 이를 위해 3 자유도를 가지며 각 축에 대하여 일정한 각속도와 정밀한 자세를 제공할 수 있는 3축 운동시험대(3-axis Motion Table)가 관성측정장치의 오차보정시험에 사용되고 있다.In order to perform the error correction test, a device capable of generating three-axis rotational motion and three-axis linear motion is required. Of course, a 3-axis motion table that has three degrees of freedom and can provide a constant angular velocity and precise attitude for each axis is used in the error correction test of the inertial measurement device.
또한 최근 인체에 가속도센서, 각속도 센서등을 부착하여 팔이나 다리의 각도의 이동거리, 각도를 실시간으로 측정하여 움직임, 동작을 실시간으로 검출하기 위한 시스템에 존재한다. In recent years, there exists a system for detecting movements and movements in real time by attaching an acceleration sensor and an angular velocity sensor to a human body to measure movement distance and angle of an angle of an arm or a leg in real time.
그러나 자이로센서 등과 같은 각속도 센서는 실제적으로 오차가 크고 시간이 지남에 따라 drift도 발생해서 믿을 수 있는 정보를 얻기 힘들다. 따라서 실시간으로 측정되는 각도값을 calibration 시켜야 하는 문제가 존재한다. However, an angular velocity sensor such as a gyro sensor is practically error-free, and drift occurs over time, making it difficult to obtain reliable information. Therefore, there is a problem that an angle value measured in real time must be calibrated.
따라서 관절센서에서 측정된 값을 기반으로 다른 각속도센서, 가속도센서 등을 보정할 수 있는 기술이 요구되었다. Therefore, there is a need for a technique capable of correcting other angular velocity sensors and acceleration sensors based on the measured values of the joint sensors.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 신체의 관절에 부착되어 관절각도를 실시간으로 측정할 수 있는 관절센서에서 측정된 값을 기반으로, 신체에 부착된 각속도센서, 가속도센서 등의 오차를 보정할 수 있는 오차보정방법, 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a joint sensor capable of measuring a joint angle in real- An object of the present invention is to provide an error correction method and apparatus capable of correcting an error of an angular velocity sensor or an acceleration sensor attached to a body.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
본 발명의 제1목적은, 센서 오차 보정장치에 있어서, 제1지지부 일측에 구비되어 상기 제1지지부의 각도인 제1측정값을 실시간으로 측정하는 제1관성센서부; 일측 끝단이 상기 제1지지부의 타측 끝단과 조인트부를 통해 연결되는 제2지지부 일측에 구비되어 제2지지부의 각도인 제2측정값을 실시간으로 측정하는 제2관성센서부; 상기 조인트부에 장착되어 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 관절각도인 제3측정값을 실시간으로 측정하는 관절센서; 및 상기 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide a sensor error correcting apparatus, comprising: a first inertial sensor unit provided on one side of a first supporting unit for measuring in real time a first measured value, which is an angle of the first supporting unit; A second inertial sensor unit provided on one side of a second support part, one end of which is connected to the other end of the first support part through a joint part, to measure a second measured value, which is an angle of the second support part, in real time; A joint sensor mounted on the joint unit for measuring in real time a third measured value that is a joint angle between the first and second supports; And a correcting unit correcting at least one of the first inertial sensor unit and the second inertial sensor unit based on a third measured value measured by the joint sensor. Can be achieved as a correction device.
그리고 보정부는, 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과 상기 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값을 기반으로 산출된 관절각도와, 상기 제3측정값을 대비하여 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다. The correction unit may calculate the joint angle based on the first measurement value measured by the first inertia sensor unit and the second measurement value measured by the second inertia sensor unit, And corrects at least one of the inertial sensor unit and the second inertial sensor unit.
또한, 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부는 각속도 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The first inertial sensor unit and the second inertial sensor unit may be constituted by at least one of an angular velocity sensor and an acceleration sensor.
그리고 상기 각속도 센서, 상기 가속도 센서 및 상기 관절센서는 3축 센서로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the joint sensor may be three-axis sensors.
또한 제1지지부의 각도에 대해 기 설정된 제1표준각도데이터와, 상기 제2지지부의 각도에 대해 기 설정된 제2표준각도데이터, 상기 관절각도에 대해 기 설정된 표준관절각도데이터가 저장되는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And a database in which standard first standard angle data predetermined with respect to an angle of the first support portion, second standard angle data predetermined with respect to an angle of the second support portion, and standard joint angle data predetermined for the joint angle are stored And the like.
그리고 상기 제1지지부는 인체의 상부팔이고, 상기 제2지지부는 인체의 하부팔이며, 상기 조인트부는 팔꿈치이거나, 또는 상기 제1지지부는 인체의 상부다리이고, 상기 제2지지부는 인체의 하부다리이며, 상기 조인트부는 무릎인 것을 특징으로 할 수 있다. The first support portion is an upper arm of a human body and the second support portion is a lower arm of a human body and the joint portion is an elbow or the first support portion is an upper leg of a human body, And the joint portion is a knee.
본 발명의 제2목적은 센서 오차 보정방법에 있어서, 제1지지부 일측에 제1관성센서부를 장착하고, 일측 끝단이 상기 제1지지부의 타측 끝단과 조인트부를 통해 연결되는 제2지지부 일측에 제2관센서부를 장착하고, 상기 조인트부에 관절센서를 장착하는 단계; 상기 제1관성센서부에서 상기 제1지지부의 각도인 제1측정값을 실시간으로 측정하고, 상기 제2관성센서부에서 제2지지부의 각도인 제2측정값을 실시간으로 측정하며, 상기 관절센서가 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 관절각도인 제3측정값을 실시간으로 측정하는 단계; 및 보정부가 상기 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과 상기 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값을 기반으로 산출된 관절각도와, 상기 제3측정값을 대비하여 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a sensor error correcting method in which a first inertial sensor unit is mounted on one side of a first support unit and a second inertia sensor unit is mounted on one side of a second support unit having one end connected to the other end of the first support unit through a joint, Mounting a tube sensor part and mounting a joint sensor on the joint part; Wherein the first inertial sensor unit measures in real time a first measured value that is an angle of the first support unit and a second measured value that is an angle of the second support unit in the second inertial sensor unit in real time, Measuring, in real time, a third measured value, which is a joint angle between the first support portion and the second support portion; And a correction unit configured to calculate a joint angle based on the first measurement value measured by the first inertia sensor unit and the second measurement value measured by the second inertia sensor unit, And correcting at least one of the inertial sensor unit and the second inertial sensor unit based on the position of the first inertial sensor unit.
그리고 상기 보정하는 단계는 상기 제1지지부를 상기 제1지지부의 일측 끝단을 기준으로 각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 제1표준각도데이터와 상기 제1측정값을 대비하면서 제1관성센서부를 보정하는 단계; 상기 제1지지부 또는 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 관절각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 표준관절각도데이터와 상기 제3측정값을 대비하면서 관절센서를 보정하는 단계; 및 보정된 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과, 보정된 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제2관성센서부를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And correcting the first inertial sensor unit while comparing the first standard angle data stored in the database with the first measured value while changing the angle of the first support unit with respect to the one end of the first support unit step; Correcting the joint sensor while comparing the standard joint angle data stored in the database with the third measured value while changing the joint angle based on the joint portion of the first support portion or the second support portion; And correcting the second inertial sensor unit based on the first measured value measured by the first inertial sensor unit and the third measured value measured by the corrected joint sensor, .
또한 상기 보정하는 단계는 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 제2표준각도데이터와 상기 제2측정값을 대비하면서 제2관성센서부를 보정하는 단계; 상기 제1지지부 또는 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 관절각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 표준관절각도데이터와 상기 제3측정값을 대비하면서 관절센서를 보정하는 단계; 및 보정된 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값과, 보정된 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제1관성센서부를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The correcting may include correcting the second inertial sensor unit while comparing the second standard value stored in the database with the second measured value while changing the angle of the second support relative to the joint unit. Correcting the joint sensor while comparing the standard joint angle data stored in the database with the third measured value while changing the joint angle based on the joint portion of the first support portion or the second support portion; And correcting the first inertial sensor unit based on the second measured value measured by the second inertial sensor unit and the third measured value measured by the corrected joint sensor, .
본 발명의 제3목적은 트레이닝 시스템에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 관절센서를 이용한 센서 오차보정장치; 상기 오차보정장치의 제1관성센서부와 제2관성센서부와 관절센서에서 측정된 측정데이터를 수신받는 수신유닛; 상기 수신유닛에서 수신받은 측정데이터를 기반으로 관절각도, 및 운동량에 따른 운동정보데이터를 산출하는 모션인지부; 및 상기 운동정보데이터를 기반으로 운동 동작, 자세를 분석하는 모션분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차보정장치가 적용된 트레이닝 시스템으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide a training system, comprising: a sensor error correcting device using a joint sensor according to the first object; A receiving unit that receives measurement data measured by the first inertial sensor unit, the second inertial sensor unit, and the joint sensor of the error correction device; A motion detector for calculating motion information data according to the joint angle and the amount of exercise based on the measurement data received from the receiving unit; And a motion analyzer for analyzing a movement motion and a posture based on the motion information data. The apparatus for correcting sensor error using the joint sensor may be implemented as a training system.
본 발명의 일실시예에 따른 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치, 보정방법에 따르면, 신체의 관절에 부착되어 관절각도를 실시간으로 측정할 수 있는 관절센서에서 측정된 값을 기반으로, 신체에 부착된 각속도센서, 가속도센서 등의 오차를 보정할 수 있는 효과를 갖는다. According to an apparatus and method for correcting a sensor error using a joint sensor according to an embodiment of the present invention, based on a value measured by a joint sensor capable of measuring a joint angle in real time attached to a body joint, The angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the like can be corrected.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예예 따른 센서오차 보정장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1측정값과 제2측정값 및 제3측정값의 관계를 모식적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관절센서의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛과 FPCB 연결부의 평면도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 유연기판에 다수의 U자형 센서부가 패터닝된 단면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 유연기판에 다수의 U자형 센서부가 패터닝된 평면도,
도 6a는 도 5a에서 센서유닛의 끝단부에 FPCB를 부착한 상태의 단면도,
도 6b는 도 5b에서 센서유닛의 끝단부에 FPCB를 부착한 상태의 평면도,
도 7a는 도 6a에서 커넥터에 통신보드를 연결한 상태의 단면도,
도 7b는 도 6b에서 커넥터에 통신보드를 연결한 상태의 단면도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다축 관절센서의 평면도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 상부팔에 제1자이로센서, 하부팔에 제2자이로센서, 팔꿈치에 관절센서가 부착된 상태의 팔,
도 9b는 다리에 제1자이로센서와 제2자이로센서 무릎에 관절센서가 설치된 다리
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 관절센서를 이용한 센서 오차보정방법의 흐름도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 센서오차 보정장치가 적용된 트레이닝 시스템의 구성도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 센서오차 보정장치가 적용된 트레이닝 시스템을 이용한 트레이닝 정보 제공방법의 흐름도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 트레이닝 시스템의 활용예를 도시한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a configuration diagram of a sensor error correction apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a diagram schematically illustrating a relationship between a first measured value, a second measured value, and a third measured value according to an embodiment of the present invention;
3 is a plan view of a joint sensor according to an embodiment of the present invention,
4 is a plan view of a sensor unit and an FPCB connection unit according to an embodiment of the present invention,
5A is a cross-sectional view of a plurality of U-shaped sensor sections patterned on a flexible substrate according to an embodiment of the present invention,
5B is a plan view in which a plurality of U-shaped sensor portions are patterned on a flexible substrate according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6A is a cross-sectional view of the sensor unit with the FPCB attached to the end of FIG. 5A,
FIG. 6B is a plan view of the sensor unit with the FPCB attached to the end thereof in FIG. 5B,
FIG. 7A is a cross-sectional view of the connector in FIG. 6A,
FIG. 7B is a cross-sectional view of the connector in FIG.
8 is a plan view of a multi-axis joint sensor according to another embodiment of the present invention,
FIG. 9A is a perspective view illustrating a first gyro sensor in an upper arm, a second gyro sensor in a lower arm, an arm in which a joint sensor is attached to an elbow,
FIG. 9B shows a bridge having a first gyro sensor on the leg and a joint sensor on the second gyro sensor knee
10 is a flowchart of a sensor error correction method using a joint sensor according to an embodiment of the present invention
11 is a configuration diagram of a training system to which a sensor error correction apparatus according to an embodiment of the present invention is applied,
FIG. 12 is a flowchart of a training information providing method using a training system to which a sensor error correcting apparatus according to an embodiment of the present invention is applied;
FIG. 13 illustrates an application example of a training system according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also in the figures, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. For example, the area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific forms of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although the terms first, second, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are not commonly known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusing reasons to explain the present invention.
본 발명은 센서들 간의 오차를 보정하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 관절센서(30)를 이용하여 자이로센서 등과 같은 각속도센서와 가속도센서를 보정하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다. The present invention relates to an apparatus for correcting errors between sensors. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for correcting an angular velocity sensor and an acceleration sensor such as a gyro sensor using a joint sensor (30).
도 1은 본 발명의 실시예예 따른 센서오차 보정장치(1)의 구성도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 센서 오차 보정장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1관성센서부(10), 제2관성센서부(20), 보정부(40), 관절센서(30) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 1 is a block diagram of a sensor
이러한 보정장치(1)는 조인트부(4)를 기준으로 회동이 가능한 제1지지부(2)와 제2지지부(3)에서, 제1관성센서부(10)는 제1지지부(2) 일측에 구비되어 제1지지부(2)의 각도인 제1측정값을 실시간으로 측정하도록 구성된다. The first
또한, 제2관성센서부(20)는 일측 끝단이 제1지지부(2)의 타측 끝단과 조인트부(4)를 통해 연결되는 제2지지부(3) 일측에 구비되어 제2지지부(3)의 각도인 제2측정값을 실시간으로 측정하도록 구성된다. The second
또한, 관절센서(30)는 조인트부(4)에 장착되어 제1지지부(2)와 제2지지부(3) 사이의 관절각도인 제3측정값을 실시간으로 측정하게 된다. The
그리고 보정부(40)는 관절센서(30)에서 측정된 제3측정값을 기반으로 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20) 중 적어도 어느 하나의 오차를 보정하게 된다. The
본 발명의 실시예에 따른 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20)는 각속도 센서, 가속도 센서 및 자이로센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. The first
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1측정값과 제2측정값 및 제3측정값의 관계를 모식적으로 나타낸 것이다. 2 schematically shows a relationship between a first measured value, a second measured value and a third measured value according to an embodiment of the present invention.
보정부(40) 제1관성센서부(10)에서 측정된 제1측정값과 제2관성센서부(20)에서 측정된 제2측정값을 기반으로 산출된 관절각도와, 제3측정값을 대비하여 제1관성센서부(10)와 상기 제2관성센서부(20) 중 적어도 어느 하나의 오차를 보정하게 된다 The
도 2는 본 발명에 따른 제1측정값과, 제2측정값 및 제3측정값의 관계를 모식적으로 나타낸 도면을 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1관성센서부(10)는 제1지지부(2)의 각도인 제1측정값을 (θ1)을 측정하게 된다. 그리고, 제2관성센서부(20)는 제2지지부(3)의 각도인 제2측정(θ2)값을 측정하게 된다. 관절센서(30)는 제1지지부(2)와 제2지지부(3)의 사이각도인 관절각(θ3, 제3측정값)을 측정하게 된다. 2 is a view schematically showing a relationship between a first measured value, a second measured value and a third measured value according to the present invention. As shown in FIG. 2, the first
제1측정값과 제2측정값을 기반으로 한 관절각도는 이하의 수학식 1로 정의될 수 있다. The joint angle based on the first measured value and the second measured value can be defined by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
관절각 = 180 - θ1 +θ 2 Joint angle = 180 -? 1 +? 2
또한, 제1측정값과 제2측정값 및 제3측정값 간에는 이하의 수학식 2로 정의된다. Further, between the first measured value, the second measured value and the third measured value is defined by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
θ3 = 180°- θ1 +θ 2 ? 3 = 180? -? 1 +? 2
따라서 제2관성센서부(20)를 보정하고자 할 때, 제1관성센서부(10)를 종래 기술에 따른 보정방법에 의해 보정한 후, 상기의 수학식 2로부터, 즉 관절센서(30)에서 측정된 제3측정값을 기반으로 제2관성센서부(20)를 보정할 수 있다. Therefore, when the second
또한, 제2관성센서부(20)를 보정하고자 할 때, 제1관성센서부(10)를 종래 기술에 따른 보정방법에 의해 보정한 후, 상기의 수학식 2로부터 즉 관절센서(30)에서 측정된 제3측정값을 기반으로 제2관성센서부(20)를 보정할 수 있다. When the second
또한, 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20) 및 관절센서(30)는 관절센서(30)는 3축 센서로 구성될 수 있다. 즉, 제1관성센서부(10)는 제1지지부(2)의 X, Y, Z방향의 각도를 실시간으로 측정하며, 제2관성센서부(20)는 X, Y, Z방향의 각도를 실시간으로 측정하도록 구성될 수 있고, 관절센서(30) 역시 X, Y, Z방향의 관절각도를 측정하도록 구성될 수 있다. The first
그리고 이러한 관절센서(30)의 X방향 관절각도 측정값을 기반으로 제1관성센서부(10) 또는 제2관성센서부(20)의 X방향 각도를 보정할 수 있고, 이러한 관절센서(30)의 Y방향 관절각도 측정값을 기반으로 제1관성센서부(10) 또는 제2관성센서부(20)의 Y방향 각도를 보정할 수 있으며, 이러한 관절센서(30)의 Z방향 관절각도 측정값을 기반으로 제1관성센서부(10) 또는 제2관성센서부(20)의 Z방향 각도를 보정할 수 있다. The X-direction angle of the first
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛(32)과 FPCB(35) 연결부의 평면도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration of the
본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)는 신축성 관절센서로 구성되며, 유연기판(31)과, 센서유닛(32)과, 전극부(36)를 갖는 FPCB(35)와, 유연필름(37) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 센서유닛(32)은 유연기판(31) 상에 구비되며 신축성을 갖고 있다. 이러한 센서유닛(32)은 다수의 센서부(33)로 구성될 수 있으며, 센서부(33) 각각은 U자형태를 갖는다. 즉 끝단부(34)는 동일한 일측방향을 향하게 되며 타측은 절곡된 형태를 갖는다. The
그리고, FPCB(35)는 내부에 다수의 전극부(36)가 구비되며, 도 4에 도시된 바와 같이 FPCB(35)의 일측은 일측이 센서유닛(32)의 끝단부(34)와 면접촉되도록 부착되며, 부착된 상태에서 내부에 구비된 전극부(36)는 센서유닛(32)의 끝단과 연결되게 된다. 그리고 유연필름(37)은 센서유닛(32)과 상기 FPCB(35)를 감싸도록 접착되게 된다. 4, one side of the
앞서 언급한 바와 같이, 센서유닛(32)은, 복수의 U자형 센서부(33)로 구성될 수 있고, U자형 센서부(33) 끝단 각각은 FPCB(35)의 전극부(36)와 각각 연결되며, U자형 센서부(33)의 끝단부(34) 각각은 FPCB(35) 일측과 면접촉되어 지게 된다. As described above, the
그리고, 복수의 전극부(36) 타측 끝단에는 커넥터(38)가 구비되어 통신보드(39)와 탈부착 연결이 가능하게 된다. A
따라서 FPCB(35)가 센서유닛(32)의 끝단부(34)와 면접촉하게 부착되므로 장력에 대한 내구성을 향상시킬 수 있고, U자형 센서부(33)를 적용하므로 전극의 위치를 사용자가 원하는 방향에 배치할 수 있어 한방향으로 통신보드(39)를 연결할 수 있어 소형화가 가능하게 된다. Therefore, since the
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 신축성 관절센서(30)의 제작방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 신축성을 갖는 유연기판(31)을 준비하고, 이러한 유연기판(31) 상에 U자형 패턴을 갖는 센서부(33)를 다수 패터닝하여 센서유닛(32)을 유연기판(31)상에 제작하게 된다. 도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 유연기판(31)에 다수의 U자형 센서부(33)가 패터닝된 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 유연기판(31)에 다수의 U자형 센서부(33)가 패터닝된 평면도를 도시한 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 유연기판(31)상에 다수의 U자형 센서부(33)가 패터닝되어지며, U자형 센서부(33)의 모든 끝단부(34)는 한 방향을 향하고 있음을 알 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing the elastic
그리고, 센서부(33)의 끝단 각각이 전극부(36)와 연결되고, 센서유닛(32)의 끝단부(34)와 면접촉되도록 FPCB(35)를 부착시키게 된다. 도 6a는 도 5a에서 센서유닛(32)의 끝단부(34)에 FPCB(35)를 부착한 상태의 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 6b는 도 5b에서 센서유닛(32)의 끝단부(34)에 FPCB(35)를 부착한 상태의 평면도를 도시한 것이다. Each end of the
이러한 FPCB(35) 내에는 다수의 전극부(36)가 구성되며, 이러한 전극부(36)가 센서부(33)와 연결되며 FPCB(35)가 센서유닛(32)과 교차되어 면접촉되도록 FPCB(35)를 부착시키게 된다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, FPCB(35)의 전극부(36) 타측끝단은 커넥터(38)와 결합되게 됨을 알 수 있다. 그리고 FPCB(35)와 센서유닛(32)을 감싸도록 유연필름(37)을 부착시키게 된다. A plurality of
그리고 커넥터(38)에 통신보드(39)를 연결하게 된다(S4). 도 7a는 도 6a에서 커넥터(38)에 통신보드(39)를 연결한 상태의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 7b는 도 6b에서 커넥터(38)에 통신보드(39)를 연결한 상태의 단면도를 도시한 것이다. Then, the
제작된 신축성 관절센서(30)는 인체의 팔꿈치, 무릎, 손목, 발목 등 관절에 부착되게 되며 실시간으로 저항 변화값을 측정하여 관절각도를 산출하게 된다. The manufactured elastic
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신축성 다축 관절센서의 평면도를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 센서유닛(32)은, 제1열센서부(33-1)와 제2열센서부(33-2)를 포함하여 구성될 수도 있다. 제1열센서부(33-1)는 제1방향으로의 관절각도를 측정하기 위한 것이고, 제2열센서부(33-2)는 제2방향으로의 관절각도를 측정하기 위한 것이다. 다라서 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 다축방향에 대한 관절각도를 산출할 수 있게 된다. 8 is a plan view of a flexible multi-axis joint sensor according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the
도 8에 도시된 바와 같이, 제1열센서부(33-1)는 길이방향이 제1방향으로 배열된 다수의 U자형 센서부로 구성되며, 제2열센서부(33-2)는 제1방향과 교차되는 제2방향으로 배열된 다수의 U자형 센서부로 구성될 수 있다. 또한, 제1열센서부(33-1)와 제2열센서부(33-2)의 끝단부(34) 각각은 FPCB(35)와 면접촉되게 된다. 8, the first sensor unit 33-1 is composed of a plurality of U-shaped sensor units whose longitudinal direction is arranged in the first direction, and the second sensor unit 33-2 is composed of a plurality of U- And a plurality of U-shaped sensor portions arranged in a second direction intersecting the first direction. In addition, the
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 팔 끝단(손목) 부분의 위치(궤적)을 측정하기 위해서 앞서 언급한 제1관성센서부(10)는 3축제1자이로센서, 제2관성센서부(20)는 3축제2자이로센서로 구성되며 3축제1자이로센서(10)는 상부팔(2)에, 3축제2자이로센서(20)는 하부팔(3)에 부착하여 적용될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 3축제1자이로센서(10)는 상부다리(2), 3축제2자이로센서(20)는 하부다리(3)에 부착되어질 수 있다. According to the embodiment of the present invention, in order to measure the position (trajectory) of the arm tip (wrist) portion, the aforementioned first
도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 상부팔(2)에 제1자이로센서(10), 하부팔(3)에 제2자이로센서(20), 팔꿈치(4)에 관절센서(30)가 부착된 상태의 팔을 도시한 것이다. 또한, 도 9b는 상부다리(2)에 제1자이로센서(10), 하부다리(3)에 제2자이로센서(20), 무릎(4)에 관절센서(30)가 설치된 다리를 도시한 것이다. 9A is a side view showing the
이론적으로 자이로센서(10, 20) 값이 정확하다면 팔 길이를 알고 있다는 가정하에서 손목의 위치를 계산할 수 있다.If the values of the
하지만 실제적으로 자이로센서(10, 20)는 오차가 크고 시간이 지남에 따라 drift도 발생해서 믿을 수 있는 정보를 얻기 힘들다. 따라서 실시간으로 제1,제2자이로센서(10, 20)에서 나오는 각도값을 calibration 시켜야 하는 문제가 발생한다. 이를 위해서 각도값에 contraint를 부과하는 방법이 있다.However, in reality, the
팔의 경우에는 상부 팔과 하부 팔이 팔꿈치 부분에서 서로 만나야 하는 제약조건을 가하면 상부 팔에 있는 제1자이로센서(10) 값을 기준으로 하부 팔에 있는 제2자이로센서(20) 값을 앞서 언급한 constraint를 만족하도록 보정부(40)를 통해 보정하면 보다 정확한 손목 위치 부분을 계산할 수 있게 된다. In the case of the arm, when the upper arm and the lower arm are constrained to meet each other at the elbow portion, the value of the
여기에 팔꿈치의 실제 각도를 constraint로 더하면 하부 팔에 장착된 제2자이로센서(20) 각도값을 더 정확하게 계산할 수 있게 된다. 여기서 팔꿈치의 실제 각도는 관절센서(30)를 통해 측정할 수 있다. 즉 관절센서(30)를 팔꿈치 또는 무릎에 부착하여 제2자이로센서(20) 각도값을 더 정확하게 보정할 수 있게 된다.By adding the actual angle of the elbow to the constraint, the angular value of the
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)를 이용한 센서 오차보정방법에 대해 설명하도록 한다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)를 이용한 센서 오차보정방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a method of correcting a sensor error using the
먼저, 상부팔(2) 일측에 제1자이로센서(10)를 장착하고, 하부팔(3) 일측에 제2자이로센서(20)를 장착하고, 팔꿈치(4)에 관절센서(30)를 장착하게 된다(S1). First, the
그리고, 제1자이로센서(10)에서 상부팔(2)의 각도를 실시간으로 측정하고, 제2자이로센서(20)에서 하부팔(3)의 각도를 실시간으로 측정하며, 관절센서(30)가 관절각도를 실시간으로 측정하게 된다(S2). 그리고 이러한 측정값을 기반으로 손목의 위치, 궤적 등을 계산하여 모션데이터를 분석하게 된다(S3). The angle of the
그리고 자이로센서에 보정이 필요한 경우(S4), 보정부(40)가 제1자이로센서(10)에서 측정된 값과 제2자이로센서(20)에서 측정된 값을 기반으로 산출된 관절각도와, 관절센서(30)에서 측정된 값을 대비하여 제1자이로센서(10)와 제2자이로센서(20) 중 적어도 어느 하나를 보정하게 된다. 즉 앞서 언급한 수학식 2의 관계를 통해 관절센서(30)에서 측정된 관절각도인 제3측정값을 기반으로 제1자이로센서(10) 또는 제2자이로센서(20)를 보정하게 된다. When the gyro sensor needs to be calibrated (S4), the
즉, 제2자이로센서(20)를 보정하고자 하는 경우, 먼저, 종래 공개된 방법에 의해 제1자이로센서(10)를 선보정하게 된다(S5). 예를 들어, 어깨를 고정한 상태에서 상부팔(2)을 어깨를 기준으로 천천히 각도를 변화시키면서 제1자이로센서(10)에서 측정된 값과 실제의 각도값 예를 들어 데이터베이스(50)에 저장된 제1표준각도데이터와 제1자이로센서(10)에서 측정된 값을 대비하면서 제1자이로센서(10)를 보정하게 된다. That is, when the
그리고, 보정된 제1자이로센서(10)에서 측정된 값과, 관절센서(30)에서 측정된 값을 기반으로 제2자이로센서(20)를 보정하게 된다(S6). Then, the
보정이 완료된 후, 모션데이터 분석이 계속 필요할 경우(S7), 제1자이로센서(10)와 제2자이로센서(20)와 관절센서(30)에서 측정된 값을 통해 모션데이터 분석을 계속하게 된다. After the correction is completed, if the analysis of the motion data is continuously required (S7), the motion data analysis is continued through the values measured by the
이하에서는 앞서 언급한 오차보정장치가 적용한 트레이닝 시스템(100)에 대해 설명하도록 한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 센서오차 보정장치가 적용된 트레이닝 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 센서오차 보정장치가 적용된 트레이닝 시스템을 이용한 트레이닝 정보 제공방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 트레이닝 시스템의 활용예를 도시한 것이다.Hereinafter, the training system 100 to which the above-mentioned error correction apparatus is applied will be described. FIG. 11 is a block diagram of a training system to which a sensor error correction apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 12 is a flowchart illustrating a method of providing training information using a training system to which a sensor error correction apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is applied. FIG. 13 illustrates an example of application of a training system according to an embodiment of the present invention. It is.
본 발명의 실시예에 따른 관절센서(30)를 이용한 센서 오차보정장치가 적용된 트레이닝 시스템(100)은 신체의 관절에 부착되는 앞서 언급한 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20) 및 관절센서(30)에서 측정된 측정데이터를 수신받는 수신유닛(110)과, 수신유닛(110)에서 수신받은 측정데이터를 기반으로 관절각도, 및 운동량에 따른 운동정보데이터를 산출하는 모션인지부(120)와, 운동정보데이터를 기반으로 운동 동작, 자세를 분석하는 모션분석부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. The training system 100 to which the sensor error correcting apparatus using the
앞서 언급한 바와 같이, 관절센서(30)는 신체의 관절에 부착되고, 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20)는 관절(4)을 매개로 하는 제1지지부(2)와 제2지지부(3) 각각에 부착되게 된다. 그리고 제1관성센서부(10)는 제1지지부(2)의 각도, 위치를 실시간으로 측정하고, 제2관성센서부(20)는 제2지지부(3)의 각도, 위치를 실시간으로 측정하며, 관절센서(30)는 관절(4)의 움직임에 따른 관절각도를 실시간으로 측정하게 된다. 그리고 그리고 수신유닛(110)은 실시간으로 측정데이터를 수신받게 된다(S10). 그리고 앞서 언급한 바와 같이, 제1관성센서부(10)와 제2관성센서부(20)의 보정이 필요한 경우 앞서 언급한 방법에 의해 보정하게 된다. The first
그리고 모션인지부(120)는 통신보드(39)를 통해 수신유닛으로 수신된 측정데이터를 기반으로 관절각도, 관절가동범위, 각속도에 대한 운동정보데이터를 산출하게 된다(S20). 즉 모션인지부(120)는 관절센서(30)(10)와, 가속도센서, 각속도센서, 자이로센서 등으로 구성된 제1, 제2관성센서부(10, 20)에서 측정된 값들을 전송받아 신체 움직임에 관한 운동정보를 수집할 수 있게 된다.Then, the
그리고 모션분석부(130)는 모션인지부(120)에서 생성한 운동정보데이터를 기반으로 운동 동작, 자세를 분석하게 된다(S30). 데이터베이스(50)에는 운동종류에 따른 표준 관절각도, 운동량, 운동자세에 대한 표준 운동정보데이터를 DB화하여 저장하고 있다. The
따라서 모션분석부(130)는 이러한 표준 운동정보데이터와, 측정된 운동정보데이터를 비교분석하여 트레이닝 정보를 생성하게 된다. 그리고 정보 알림부(131)는 모션분석부(130)에서 분석된 비교분석데이터인 트레이닝 정보를 사용자에게 가이드하게 된다(S40)Accordingly, the
또한, 수신유닛(110)과, 모션인지부(120)와, 모션분석부(130)와, 데이터베이스(50)와, 보정부(40)와, 상기 정보알림부(131)는 사용자 단말기 내에 구비되어 질 수 있다. 그리고 디스플레이부(132)를 포함하여 측정된 운동정보데이터와 표준운동정보데이터, 및 비교분석데이터를 지시에 따라 화면상에 표시하여 사용자에게 디스플레이할 수 있도록 구성될 수 있다. The
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .
1:관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치
2:제1지지부
3:제2지지부
4:조인트부, 관절
10:제1관성센서부
20:제2관성센서부
30:관절센서
31:유연기판
32:센서유닛
33:U자형 센서부
33-1:제1열센서부
33-2:제2열센서부
34:센서유닛 끝단부
35:FPCB
36:전극부
37:유연필름
38:커넥터
39:통신보드
40:보정부
50:데이터베이스
100:오차 보정장치가 적용된 트레이닝시스템
110:수신유닛
120:모션인지부
130:모션분석부
131:정보알림부
132:디스플레이부1: Sensor error correction device using joint sensor
2:
3: second support portion
4: joint part, joint
10: First inertia sensor unit
20: second inertial sensor unit
30: joint sensor
31: flexible substrate
32: Sensor unit
33: U-shaped sensor unit
33-1: First heat sensor unit
33-2: second heat sensor unit
34: Sensor unit end
35: FPCB
36:
37: Flexible film
38: Connector
39: Communication board
40:
50: Database
100: Training system with error correction
110: Receiving unit
120: Motion in Branch
130: motion analysis unit
131: Information notification unit
132:
Claims (10)
제1지지부 일측에 구비되어 상기 제1지지부의 각도인 제1측정값을 실시간으로 측정하는 제1관성센서부;
일측 끝단이 상기 제1지지부의 타측 끝단과 조인트부를 통해 연결되는 제2지지부 일측에 구비되어 제2지지부의 각도인 제2측정값을 실시간으로 측정하는 제2관성센서부;
상기 조인트부에 장착되어 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 관절각도인 제3측정값을 실시간으로 측정하는 관절센서; 및
상기 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
In the sensor error correction apparatus,
A first inertial sensor unit provided on one side of the first support unit for measuring in real time a first measured value that is an angle of the first support unit;
A second inertial sensor unit provided on one side of a second support part, one end of which is connected to the other end of the first support part through a joint part, to measure a second measured value, which is an angle of the second support part, in real time;
A joint sensor mounted on the joint unit for measuring in real time a third measured value that is a joint angle between the first and second supports; And
And a correction unit that corrects at least one of the first inertial sensor unit and the second inertial sensor unit based on the third measured value measured by the joint sensor. Device.
상기 보정부는,
상기 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과 상기 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값을 기반으로 산출된 관절각도와, 상기 제3측정값을 대비하여 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
A joint angle calculated on the basis of a first measurement value measured by the first inertia sensor unit and a second measurement value measured by the second inertia sensor unit, And at least one of the first inertia sensor unit and the second inertia sensor unit is corrected.
상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부는 각속도 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first inertial sensor unit and the second inertial sensor unit are constituted by at least one of an angular velocity sensor and an acceleration sensor.
상기 각속도 센서, 상기 가속도 센서 및 상기 관절센서는 3축 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
The method of claim 3,
Wherein the angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the joint sensor are constituted by a three-axis sensor.
상기 제1지지부의 각도에 대해 기 설정된 제1표준각도데이터와, 상기 제2지지부의 각도에 대해 기 설정된 제2표준각도데이터, 상기 관절각도에 대해 기 설정된 표준관절각도데이터가 저장되는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
The method according to claim 1,
A database storing first standard angle data predetermined for an angle of the first support portion, second standard angle data predetermined for an angle of the second support portion, and standard joint angle data predetermined for the joint angle And a sensor error correcting device using the joint sensor.
상기 제1지지부는 인체의 상부팔이고, 상기 제2지지부는 인체의 하부팔이며, 상기 조인트부는 팔꿈치이거나, 또는
상기 제1지지부는 인체의 상부다리이고, 상기 제2지지부는 인체의 하부다리이며, 상기 조인트부는 무릎인 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first support portion is an upper arm of the human body and the second support portion is a lower arm of the human body and the joint portion is an elbow,
Wherein the first support portion is an upper leg of the human body, the second support portion is a lower leg of the human body, and the joint portion is a knee.
제1지지부 일측에 제1관성센서부를 장착하고, 일측 끝단이 상기 제1지지부의 타측 끝단과 조인트부를 통해 연결되는 제2지지부 일측에 제2관센서부를 장착하고, 상기 조인트부에 관절센서를 장착하는 단계;
상기 제1관성센서부에서 상기 제1지지부의 각도인 제1측정값을 실시간으로 측정하고, 상기 제2관성센서부에서 제2지지부의 각도인 제2측정값을 실시간으로 측정하며, 상기 관절센서가 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의 관절각도인 제3측정값을 실시간으로 측정하는 단계; 및
보정부가 상기 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과 상기 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값을 기반으로 산출된 관절각도와, 상기 제3측정값을 대비하여 상기 제1관성센서부와 상기 제2관성센서부 중 적어도 어느 하나를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정방법.
In the sensor error correction method,
A second inertial sensor part is mounted on one side of the first support part and a second sensor part is mounted on one side of a second support part whose one end is connected to the other end of the first support part through the joint part, ;
Wherein the first inertial sensor unit measures in real time a first measured value that is an angle of the first support unit and a second measured value that is an angle of the second support unit in the second inertial sensor unit in real time, Measuring, in real time, a third measured value, which is a joint angle between the first support portion and the second support portion; And
Wherein the correction unit corrects the joint angle based on the first measurement value measured by the first inertia sensor unit and the second measurement value measured by the second inertia sensor unit, And correcting at least one of the sensor unit and the second inertial sensor unit based on the sensor error.
상기 보정하는 단계는
상기 제1지지부를 상기 제1지지부의 일측 끝단을 기준으로 각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 제1표준각도데이터와 상기 제1측정값을 대비하면서 제1관성센서부를 보정하는 단계;
상기 제1지지부 또는 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 관절각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 표준관절각도데이터와 상기 제3측정값을 대비하면서 관절센서를 보정하는 단계; 및
보정된 제1관성센서부에서 측정된 제1측정값과, 보정된 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제2관성센서부를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정방법.
8. The method of claim 7,
The step of correcting
Correcting the first inertial sensor part while comparing the first standard value stored in the database with the first measurement value while changing the angle of the first support part with respect to the one end of the first support part;
Correcting the joint sensor while comparing the standard joint angle data stored in the database with the third measured value while changing the joint angle based on the joint portion of the first support portion or the second support portion; And
And correcting the second inertial sensor unit based on the first measured value measured by the first inertial sensor unit and the third measured value measured by the corrected joint sensor. Sensor error correction method using.
상기 보정하는 단계는
상기 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 제2표준각도데이터와 상기 제2측정값을 대비하면서 제2관성센서부를 보정하는 단계;
상기 제1지지부 또는 제2지지부를 상기 조인트부를 기준으로 관절각도를 변화시키면서 데이터 베이스에 저장된 표준관절각도데이터와 상기 제3측정값을 대비하면서 관절센서를 보정하는 단계; 및
보정된 제2관성센서부에서 측정된 제2측정값과, 보정된 관절센서에서 측정된 제3측정값을 기반으로 상기 제1관성센서부를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차 보정방법.
8. The method of claim 7,
The step of correcting
Correcting the second inertia sensor part while comparing the second standard value data stored in the database with the second measured value while changing the angle of the second support part with respect to the joint part;
Correcting the joint sensor while comparing the standard joint angle data stored in the database with the third measured value while changing the joint angle based on the joint portion of the first support portion or the second support portion; And
And correcting the first inertial sensor unit based on the second measured value measured by the second inertial sensor unit and the third measured value measured by the corrected joint sensor. Sensor error correction method using.
제1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 관절센서를 이용한 센서 오차보정장치;
상기 오차보정장치의 제1관성센서부와 제2관성센서부와 관절센서에서 측정된 측정데이터를 수신받는 수신유닛;
상기 수신유닛에서 수신받은 측정데이터를 기반으로 관절각도, 및 운동량에 따른 운동정보데이터를 산출하는 모션인지부; 및
상기 운동정보데이터를 기반으로 운동 동작, 자세를 분석하는 모션분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절센서를 이용한 센서 오차보정장치가 적용된 트레이닝 시스템.In a training system,
A sensor error correcting device using the joint sensor according to any one of claims 1 to 6;
A receiving unit that receives measurement data measured by the first inertial sensor unit, the second inertial sensor unit, and the joint sensor of the error correction device;
A motion detector for calculating motion information data according to the joint angle and the amount of exercise based on the measurement data received from the receiving unit; And
And a motion analyzer for analyzing a motion and a posture based on the motion information data.
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