KR20190072776A - 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대 - Google Patents

아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대 Download PDF

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KR20190072776A
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신경현
김태현
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박성진
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함영준
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김진관
김태현
함영준
박성진
곽신애
신경현
김의진
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Abstract

본 발명에서는 종래기술로 두상 변형 예방용 베개가 제시된 바 있으나, 이는 머리의 움직임만을 제어할 경우 신체 다른 부위에서 불편을 호소하는 문제점과, 아이의 뒤척임으로 인한 뒤집힘이 발생했을 때 다시 뒤집어 줄 수 없기 때문에 부모가 계속 주시해야하는 문제점과, 무엇보다 부모가 모르는 사이에 아이가 엎드려서 자는 경우에 질식사의 위험이 자주 발생되는 문제점을 개선하고자, 유아용 침대본체(100), 스마트 디스플레이모듈(200), 모션감지센서모듈(300), 아기 자세 자동보정모듈(400), 스마트제어부(500)가 구성됨으로서, 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아기의 머리 움직임만을 제어하는 것이 아니라 아기의 신체 전체 움직임을 제어할 수 있고, 좌측모션날개부와 우측모션날개부를 동시에 구동시켜 생성된 좌우측롤링운동을 통해, 기존에 비해 70% 향상된 흔들침대효과를 주어 아기수면의 질을 기존에 비해 2배~4배 높일 수 있고, 부모가 없어도, 스마트 제어부를 통해 카메라영상데이터 및 모션감지데이터를 기반으로, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세를 자동으로 보정할 수 있어, 아이의 두상변형(위치성 사두증, 단두증) 및 질식사를 기존에 비해 80% 방지할 수 있는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대{THE BABY BED OF SMART MOTION CONTROL}
본 발명은 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시킬 수 있는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대에 관한 것이다.
영아는 태어나서 약 2세(24개월)까지, 유아는 2세에서 6세까지의 초등학교 입학 전까지의 아동으로 언급된다.
영유아의 머리뼈는 성인의 머리뼈처럼 딱딱하게 굳지 않은 연성의 성질로 인해, 영유아가 잠자거나 눕혀서 키워질 때, 바닥과 직접적으로 맞닿는 부위의 영유아 뒷머리는 머리뼈 속 뇌 무게의 압력에 의해 눌려지게 된다.
이러한 압력이 장시간 지속되면 뒷머리 모양이 납작해지는 사두증(Plagiocephaly)이나 뒷머리 전체가 납작해지는 단두증(Brachycephaly)이라고 불리는 자세성 머리 변형이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래 국내공개특허공보 제10-2017-0068880호에서는 머리지지부, 하우징, 작동부로 이루어진 두상 변형 예방용 베개가 제시된 바 있으나, 이는 머리의 움직임만을 제어할 경우 신체 다른 부위에서 불편을 호소하는 문제점이 발생되었다.
또한, 아이의 뒤척임으로 인한 뒤집힘이 발생했을 때 다시 뒤집어 줄 수 없기 때문에 부모가 계속 주시해야하는 문제점과, 무엇보다 부모가 모르는 사이에 아이가 엎드려서 자는 경우에 질식사의 위험이 자주 발생되었다.
국내공개특허공보 제10-2017-0068880호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 아기가 누워있는 침대 바닥 패널을 제어할 수 있고, 좌측모션날개부와 우측모션날개부를 동시에 구동시켜 생성된 좌우측롤링운동을 통해, 흔들침대효과를 줄 수 있으며, 부모가 없어도, 스마트 제어부를 통해 카메라영상데이터 및 모션감지데이터를 기반으로, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세를 자동으로 보정할 수 있는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대는
아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시킴으로서 달성된다.
상기 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대는 보다 구체적으로는,
누워있는 아기를 중심으로 테두리방향으로 펜스가 형성되면서, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 유아용 침대본체(100)와,
평상시에 동영상 및 사진을 표출시키다가, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트제어부의 제어신호에 따라 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시키는 스마트 디스플레이모듈(200)과,
스마트 디스플레이모듈 일측에 위치되고, 아기의 움직임을 센싱시키는 모션감지센서모듈(300)과,
유아용 침대본체의 바닥면에 위치되고, 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 누워있는 아기의 머리, 팔, 몸, 다리를 좌우롤링운동시켜, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 구동시키는 아기 자세 자동보정모듈(400)과,
스마트디스플레이모듈, 모션감지센서모듈, 아기 자세 자동보정모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 스마트디스플레이모듈에서 촬영된 카메라영상데이터 및 모션감지센서모듈의 모션감지데이터를 입력받아, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세 자동보정모듈쪽으로 신호를 보내어, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 제어하는 스마트제어부(500)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아기의 머리 움직임만을 제어하는 것이 아니라 아기의 신체 전체 움직임을 제어할 수 있다.
둘째, 좌측모션날개부와 우측모션날개부를 동시에 구동시켜 생성된 좌우측롤링운동을 통해, 기존에 비해 70% 향상된 흔들침대효과를 주어 아기수면의 질을 기존에 비해 2배~4배 높일 수 있다.
셋째, 부모가 없어도, 스마트 제어부를 통해 카메라영상데이터 및 모션감지데이터를 기반으로, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세를 자동으로 보정할 수 있어, 아이의 두상변형(위치성 사두증, 단두증) 및 질식사를 기존에 비해 80% 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 디스플레이모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 모션감지센서모듈이 5개의 PIR 센서로 이루어진 5채널 PIR센서로 구성된 것을 도시한 일실시예도,
도 5는 본 발명에 따른 아기 자세 자동보정모듈의 구성요소를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 좌측모션구동부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 우측모션구동부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 스마트 디스플레이모듈의 카메라부를 통해 아기의 움직임을 영상촬영시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 모션감지센서모듈이 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키는 것을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 구성된다.
상기 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대(1)는 보다 구체적으로는 유아용 침대본체(100), 스마트 디스플레이모듈(200), 모션감지센서모듈(300), 아기 자세 자동보정모듈(400), 스마트제어부(500)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 유아용 침대본체(100)에 관해 설명한다.
상기 유아용 침대본체(100)는 누워있는 아기를 중심으로 테두리방향으로 펜스가 형성되면서, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 상부가 개통되고, 양측면에 낙하방지용 테두리틀이 형성되고, 바닥면에 침대매트와 아기자세 자동보정모듈이 포함되어 형성된다.
그리고, 아기가 누워있는 곳을 기준으로 후단 상부 일측에 스마트 디스플레이모듈이 형성되고, 스마트 디스플레이모듈 일측에 모션감지모듈이 형성되며, 모션감지모듈 일측에 스마트제어부가 형성되어 구성된다.
본 발명에 따른 유아용 침대본체는 목재, 철재, 플라스틱재질 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트 디스플레이모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 스마트 디스플레이모듈(200)은 평상시에 동영상 및 사진을 표출시키다가, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트제어부의 제어신호에 따라 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 모듈본체(210), 스피커(220), 카메라부(230), 디스플레이 제어부(240), 데이터연결부(250), 모듈본체거치대(260)로 구성된다.
상기 모듈본체(210)는 사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 디스플레이 화면을 중심으로 측면 일측에 스피커가 형성되고, 상단 일측에 카메라부가 형성되며, 내부공간 일측에 디스플레이 제어부가 형성되고, 측면 타측에 데이터연결부가 형성되며, 모듈본체의 둘레를 따라 모듈본체거치대가 형성되어구성된다.
상기 스피커(220)는 모듈본체의 일측에 형성되어 동영상의 음성 및, 엄마 목소리를 청각적으로 표출시키는 역할을 한다.
상기 카메라부(230)는 아기의 움직임 및 유아용 침대본체 주위의 영상을 촬영한 후, 촬영한 영상을 스마트제어부로 전달시키는 역할을 한다.
상기 디스플레이 제어부(240)는 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 데이터연결부를 통해 스마트 제어부의 제어신호를 수신받아, 평상시에 동영상 및 사진을 표출시키다가, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트제어부의 제어신호에 따라 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시키도록 제어하는 역할을 한다.
상기 데이터연결부(250)는 데이터케이블을 통해 스마트제어부와 연결되어, 스마트제어부로부터 전달받은 제어신호를 디스플레이 제어부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 USB 연결포트 및 USB TYPE-C로 구성된다.
상기 모듈본체거치대(260)는 유아용침대본체 상단 일측에 위치되어, 아기의 전반적인 모습을 영상촬영하도록 지지하는 역할을 한다.
이는 모듈본체를 높이 조절시키는 높이조절바가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 모션감지센서모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 모션감지센서모듈(300)은 스마트 디스플레이모듈 일측에 위치되고, 아기의 움직임을 센싱시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 5개의 PIR 센서로 이루어진 5채널 PIR센서로 구성된다.
상기 5채널 PIR센서는 전방향으로 쏴주는 5채널 적외선을 이용하여 아기의 움직임을 감지하는 역할을 한다.
이는 아기의 머리 움직임을 센싱하는 제1 PIR센서와, 아기의 왼쪽 팔 움직임을 센싱하는 제2 PIR센서와, 아기의 오른쪽 팔 움직임을 센싱하는 제3 PIR센서와, 아기의 왼쪽 다리 움직임을 센싱하는 제4 PIR센서와, 아기의 오른쪽 다리 움직임을 센싱하는 제5 PIR센서로 구성된다.
즉, 일예로, 5채널 PIR센서를 통해, 오각형상으로 이루어지면 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세로 감지하고, 일측이 접어진 오각형상으로 이루어지면 아기가 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 감지한다.
각각의 PIR센서는 적외선에 민감한 특수 물질로 만들어진 두 개의 슬롯으로 구성된다.
센서가 Idle 상태에서는 두 슬롯은 같은 IR 측정값(주위 사물이 발산하는 적외선 값)을 가지게 된다.
이때, 따뜻한 체온을 가진 아기가 움직이면, 먼저 두 개의 슬롯 중 하나의 슬롯이 이 변화를 감지한다(Positive differential change).
아기가 센서의 측정 영역을 벗어날 때에도 반대의 현상이 일어난다(Negative differential change).
이 변화가 모션측정 결과가 된다.
그리고, PIR 센서를 스마트제어부에 연결하는 것은 다음과 같다.
PIR센서는 모션이 감지됐을 때 OUT 핀으로 HIGH(5V) 신호를 준다.
이때, 스마트제어부의 입력단자에 값이 HIGH 또는 LOW 인지 읽기만 하면 된다.
즉, 스마트제어부의 입력단자에 high가 입력된다면 동작을 감지한 상태이며, low 는 동작이 없는 상태이다.
다음으로, 본 발명에 따른 아기 자세 자동보정모듈(400)에 관해 설명한다.
상기 아기 자세 자동보정모듈(400)은 유아용 침대본체의 바닥면에 위치되고, 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 누워있는 아기의 머리, 팔, 몸, 다리를 좌우롤링운동시켜, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 구동시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축부(410), 회전축 지지대(420), 좌측모션날개부(430), 좌측모션구동부(440), 우측모션날개부(450), 우측모션구동부(460)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 회전축부(410)에 관해 설명한다.
상기 회전축부(410)는 좌측모션날개부와 우측모션날개부 사이에 일자형상으로 형성되어, 좌측모션날개부 또는 우측모션날개부가 상방향 또는 하방향에 위치되도록 회전축 역할을 수행하는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 회전축 지지대(420)에 관해 설명한다.
상기 회전축 지지대(420)는 회전축부 하단에 위치되어, 회전축부 외압에 의해 뒤틀리거나, 휘어지지 않도록 지지해주는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 좌측모션날개부(430)에 관해 설명한다.
상기 좌측모션날개부(430)는 정면도상에서 바라봤을 때 회전축부를 기준으로 좌측에 위치되어, 좌측모션구동부로부터 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달받아 접촉된 아기의 머리, 팔, 몸, 다리쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 역할을 한다.
이는 아기의 머리부위에 위치되어 아기의 머리부위 좌측쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 머리용 좌측모션날개와, 아기의 팔부위 중 왼팔에 위치되어 아기의 왼팔쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 왼팔용 좌측모션날개와, 아기의 몸부위 위치되어 아기의 몸부위 좌측쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 몸용 좌측모션날개와, 아기의 다리부위 중 왼다리에 위치되어 아기의 왼다리쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 왼다리용 좌측모션날개로 구성된다.
여기서, 머리용 좌측모션날개, 왼팔용 좌측모션날개, 몸용 좌측모션날개, 왼다리용 좌측모션날개는 각각 하나 또는 둘이상의 날개가 그룹(군)을 형성하여 구성된다.
상기 머리용 좌측모션날개, 왼팔용 좌측모션날개, 몸용 좌측모션날개, 왼다리용 좌측모션날개는 각각 1:1로 좌측모션구동부가 포함되어 구성된다.
넷째, 본 발명에 따른 좌측모션구동부(440)에 관해 설명한다.
상기 좌측모션구동부(440)는 좌측모션날개부 하단에 1:1로 형성되어, 래크와 피니언기어의 구동에 따라, 상하방향으로 좌측모션날개부를 구동시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 기어박스부(441), 제1 래크부(442), 제1 피니언기어부(443), 제1 구동모터(444)로 구성된다.
상기 제1 기어박스부(441)는 제1 래크부와 제1 피니언 기어를 포함하면서 지지하는 역할을 한다.
상기 제1 래크부(442)는 제1 기어박스부의 내부공간에 수직의 길이방향으로 형성되고, 상단 끝단 일측이 좌측모션날개부와 연결되어, 제1 피니언기어부로부터 전달받은 회전운동을 상방향 또는 하방향의 직선운동으로 변환시켜, 좌측모션날개부쪽으로 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달시키는 역할을 한다.
상기 제1 피니언기어부(443)는 제1 래크부와 기어 이 맞춤되면서 제1 구동모터로부터 전달받은 회전력에 따라 회전운동하면서, 회전운동의 힘을 제1 래크부쪽으로 전달시키는 역할을 한다.
상기 제1 구동모터(444)는 제1 피니언기어부쪽으로 회전력을 생성시키는 역할을 한다.
상기 제1 기어박스부(441), 제1 래크부(442), 제1 피니언기어부(443), 제1 구동모터(444)로 이루어진 본 발명에 따른 좌측모션구동부(440)는 머리용 좌측모션날개를 구동시키는 제1 좌측모션부와, 머리용 좌측모션날개를 구동시키는 제2 좌측모션부와, 왼팔용 좌측모션날개를 구동시키는 제3 좌측모션부와, 몸용 좌측모션날개를 구동시키는 제4 좌측모션부와, 왼다리용 좌측모션날개를 구동시키는 제5 좌측모션부로 구성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 우측모션날개부(450)에 관해 설명한다.
상기 우측모션날개부(450)는 정면도상에서 바라봤을 때 회전축부를 기준으로 우측에 위치되어, 우측모션구동부로부터 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달받아 접촉된 아기의 머리, 팔, 몸, 다리쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 역할을 한다.
이는 아기의 머리부위에 위치되어 아기의 머리부위 우측쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 머리용 우측모션날개와, 아기의 팔부위 중 오른팔에 위치되어 아기의 오른팔쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 오른팔용 우측모션날개와, 아기의 몸부위 위치되어 아기의 몸부위 우측쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 몸용 우측모션날개와, 아기의 다리부위 중 오른다리에 위치되어 아기의 오른다리쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 오른다리용 우측모션날개로 구성된다.
여기서, 머리용 우측모션날개, 오른팔용 우측모션날개, 몸용 우측모션날개, 오른다리용 우측모션날개는 각각 하나 또는 둘이상의 날개가 그룹(군)을 형성하여 구성된다.
상기 머리용 우측모션날개, 오른팔용 우측모션날개, 몸용 우측모션날개, 오른다리용 우측모션날개는 각각 1:1로 우측모션구동부가 포함되어 구성된다.
여섯째, 본 발명에 따른 우측모션구동부(460)에 관해 설명한다.
상기 우측모션구동부(460)는 우측모션날개부 하단에 1:1로 형성되어, 래크과 피니언기어의 구동에 따라, 상하방향으로 우측모션날개부를 구동시키는 역할을 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 기어박스부(461), 제2 래크부(462), 제2 피니언기어부(463), 제2 구동모터(464)로 구성된다.
상기 제2 기어박스부(461)는 제2 래크부와 제2 피니언 기어를 포함하면서 지지하는 역할을 한다.
상기 제2 래크부(462)는 제2 기어박스부의 내부공간에 수직의 길이방향으로 형성되고, 상단 끝단 일측이 좌측모션날개부와 연결되어, 제2 피니언기어부로부터 전달받은 회전운동을 상방향 또는 하방향의 직선운동으로 변환시켜, 좌측모션날개부쪽으로 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달시키는 역할을 한다.
상기 제2 피니언기어부(463)는 제2 래크부와 기어 이 맞춤되면서 제2 구동모터로부터 전달받은 회전력에 따라 회전운동하면서, 회전운동의 힘을 제2 래크부쪽으로 전달시키는 역할을 한다.
상기 제2 구동모터(464)는 제2 피니언기어부쪽으로 회전력을 생성시키는 역할을 한다.
상기 제2 기어박스부(461), 제2 래크부(462), 제2 피니언기어부(463), 제2 구동모터(464)로 이루어진 본 발명에 따른 우측모션구동부(460)는 머리용 우측모션날개를 구동시키는 제1 우측모션부와, 머리용 우측모션날개를 구동시키는 제2 우측모션부와, 오른팔용 우측모션날개를 구동시키는 제3 우측모션부와, 몸용 우측모션날개를 구동시키는 제4 우측모션부와, 오른다리용 우측모션날개를 구동시키는 제5 우측모션부로 구성된다.
본 발명에 따른 아기 자세 자동보정모듈은 스마트제어부의 제어신호에 따라 좌측모션구동부의 좌측롤링운동과 우측모션구동부의 우측롤링운동의 힘을 동시에 구동시켜, 아기에게 흔들침대효과를 줌으로서, 아기수면의 질을 기존에 비해 2배~4배 높일 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트제어부(500)에 관해 설명한다.
상기 스마트제어부(500)는 스마트디스플레이모듈, 모션감지센서모듈, 아기 자세 자동보정모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 스마트디스플레이모듈에서 촬영된 카메라영상데이터 및 모션감지센서모듈의 모션감지데이터를 입력받아, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세 자동보정모듈쪽으로 신호를 보내어, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 아기자세모션영역추출부, HSV 히스토그램생성부, 기준아기자세모션모델링설정부, 스마트아기자세모션인식부, 자세자동보정제어부로 구성된다.
상기 아기자세모션영역추출부는 카메라부로부터 획득한 아기자세모션이미지에서 미리 설정된 RGB 히스토그램을 이용하여 배경영역을 제외한 아기자세모션영역만을 추출시키는 역할을 한다.
이는 RGB히스토그램엔진모듈이 포함되어 구성된다.
상기 RGB히스토그램엔진모듈은 RGB 히스토그램을 통해 배경영역을 제외한 아기자세모션영역만을 추출시킨다.
상기 RGB 히스토그램엔진모듈은 피부색의 사전 정보로서, 피부색과 배경색상에 대하여 각각 X축, Y축, Z축의 3차원 히스토그램을 구축하도록 구성된다.
즉, RGB 색상을 이용하여 지속적인 피부색 검출을 할 경우에 카메라부로부터 획득한 아기자세모션이미지를 그대로 사용할 수 있어 수행속도를 향상시킬 수가 있다.
상기 RGB 히스토그램엔진모듈은 다음과 같은 과정을 통해 수행된다.
먼저, 입력되는 아기자세모션이미지 영역을 RGB히스토그램을 통해 배경영역을 제외한 아기자세모션영역만을 마스크한다.
이때, 마스크는 반원형상으로 설정한다.
이어서, 마스크한 아기자세모션영역에 발생된 노이즈를 필터링부를 통해 필터링시켜 제거한다.
끝으로, 필터링된 RGB 아기자세모션영역을 HSV 히스토그램설정부로 전달시킨다.
상기 HSV 히스토그램생성부는 아기자세모션영역추출부에서 추출된 아기자세모션 영역에서 색상정보를 이용하여 HSV 히스토그램을 생성시키는 역할을 한다.
이는 아기자세모션영역추출부에서 생성된 RGB 아기자세모션영역을 HSV 아기자세모션영역으로 변환시킨다.
상기 HSV 히스토그램생성부는 H(색상), S(채도), V(명도)를 기반으로 X축, Y축, Z축의 3차원 히스토그램을 생성시킨다.
상기 기준아기자세모션모델링설정부는 아기의 움직임에 따른 아기자세모션패턴을 DB화시켜 기준아기자세모션모델로 미리 설정시키는 역할을 한다.
이는 침대에 누워있는 아기의 움직임에 관한 자세를 모두 아기자세모션모델링시킨다.
본 발명에서는 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세, 바닥을 보고 엎드려서 누운 뒤집힘자세를 기준아기자세모션모델로 설정시킨다.
즉, 아기자세모션 영역에 해당하는 픽셀(흰색)은 1로 , 배경영역에 해당하는 픽셀(검은색)은 0으로 하여 모든 픽셀에 대해 이진화 이미지
Figure pat00001
를 구성한다.
J개의 아기자세모션 패턴 각각에 Ni개의 이미지를 구성한 후, 다음의 수학식 1과 같이 평균을 구하여 기준아기자세모션모델을 만든다.
Figure pat00002
여기서, DMi ,j는 i번째 사용자의 j번째 아기자세모션 패턴에 대한 모델이다.
Figure pat00003
은 i번째 사용자의 아기자세모션 패턴에 대한 n번째 아기자세모션이미지를 나타내며, 픽셀(x,y)가 아기자세모션 영역에 속하는 경우에는 1, 배경영역에 속하는 경우에는 0의 값을 가진다.
DMi ,j는 사용자에 따라 다른 모델이 만들어지므로 사용자 종속모델에 해당한다.
이에 다음의 수학식 2와 같이 사용자 독립모델을 구성한다.
Figure pat00004
상기 IMj는 사용자 독립모델로서, 각 사용자의 아기자세모션이미지를 모두 사용하여 평균을 연산시킨다.
상기 스마트아기자세모션인식부(540)는 추출시킨 아기자세모션영역을 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세 모션영역, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세모션 영역, 또는 바닥을 보고 엎드려서 누운 뒤집힘자세모션 영역으로 세분화하여 분류시킨 후, 분류시킨 정자세 모션영역, 측면자세모션 영역, 뒤집힘자세모션 영역에다가 기준아기자세모션모델과 비교·분석하여 특정 아기자세모션이 어디에 매칭되는지를 인식시키는 역할을 한다.
이는 아기자세모션분류부, 아기자세모션비교분석부, 아기자세모션인식부로 구성된다.
상기 아기자세모션분류부는 추출시킨 아기자세모션영역을 정자세 모션영역, 측면자세모션 영역, 뒤집힘자세모션영역으로 세분화하여 분류시키는 역할을 한다.
상기 아기자세모션비교분석부는 아기자세모션분류부를 통해 분류시킨 정적 정자세 모션영역, 측면자세모션 영역, 뒤집힘자세모션영역에다가 기준아기자세모션모델과 비교·분석하는 역할을 한다.
상기 아기자세모션인식부는 아기자세모션비교분석부에서 비교분석된 특정 아기자세모션을 기준으로 어떠한 아기자세모션 유형인지를 매칭하여 인식시키는 역할을 한다.
여기서, 아기자세모션 유형은 정자세 모션, 측면자세모션, 뒤집힘자세모션 개수에 맞게 셋업(SETUP)테이블화시켜 미리 저장시킨다.
상기 자세자동보정제어부는 스마트아기자세모션인식부에서 인식된 특정 아기자세모션을 기준으로, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 아기 자세 자동보정모듈쪽으로 제어명령신호를 출력시키도록 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 유아용 침대본체에 아기를 눕힌다.
다음으로, 스마트 디스플레이모듈을 통해 동영상 및 사진을 표출시킨다.
다음으로, 모션감지센서모듈을 통해 아기의 움직임을 센싱시킨다.
다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 스마트 디스플레이모듈의 카메라부를 통해 아기의 움직임을 영상촬영시킨다.
다음으로, 스마트제어부에서 카메라부에서 촬영된 카메라영상데이터, 모션감지센서모듈의 모션감지데이터를 입력받아, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세 자동보정모듈쪽으로 위치보정신호를 보낸다.
다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 모션감지센서모듈이 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시킨다.
끝으로, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트 디스플레이모듈에서 스마트제어부의 제어신호에 따라 디스플레이 화면상에 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시킨다.
1 : 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대
100 : 유아용 침대본체 200 : 스마트 디스플레이모듈
300 : 모션감지센서모듈 400 : 아기 자세 자동보정모듈
500 : 스마트제어부

Claims (7)

  1. 아이의 움직임을 모니터링하면서 모션인식 후, 침대 바닥 패널의 제어를 통해 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스마트 모션 제어형 아기침대는
    누워있는 아기를 중심으로 테두리방향으로 펜스가 형성되면서, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 유아용 침대본체(100)와,
    평상시에 동영상 및 사진을 표출시키다가, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트제어부의 제어신호에 따라 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시키는 스마트 디스플레이모듈(200)과,
    스마트 디스플레이모듈 일측에 위치되고, 아기의 움직임을 센싱시키는 모션감지센서모듈(300)과,
    유아용 침대본체의 바닥면에 위치되고, 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 누워있는 아기의 머리, 팔, 몸, 다리를 좌우롤링운동시켜, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 구동시키는 아기 자세 자동보정모듈(400)과,
    스마트디스플레이모듈, 모션감지센서모듈, 아기 자세 자동보정모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 스마트디스플레이모듈에서 촬영된 카메라영상데이터 및 모션감지센서모듈의 모션감지데이터를 입력받아, 아기 자세를 현장분석하여 아기 자세 자동보정모듈쪽으로 신호를 보내어, 아이가 천장을 보고 바로 누운 정자세, 또는 측면을 바라보고 옆으로 자는 측면자세로 자동으로 위치보정시키도록 제어하는 스마트제어부(500)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스마트 디스플레이모듈(200)은
    사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 모듈본체(210)와,
    모듈본체의 일측에 형성되어 동영상의 음성 및, 엄마 목소리를 청각적으로 표출시키는 스피커(220)와,
    아기의 움직임 및 유아용 침대본체 주위의 영상을 촬영한 후, 촬영한 영상을 스마트제어부로 전달시키는 카메라부(230)와,
    각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 데이터연결부를 통해 스마트 제어부의 제어신호를 수신받아, 평상시에 동영상 및 사진을 표출시키다가, 모션센서모듈을 통해 아기의 움직임이 감지되면, 스마트제어부의 제어신호에 따라 엄마의 음성과 얼굴을 활성화시키도록 제어하는 디스플레이 제어부(240)와,
    데이터케이블을 통해 스마트제어부와 연결되어, 스마트제어부로부터 전달받은 제어신호를 디스플레이 제어부로 전달시키는 데이터연결부(250)와,
    유아용침대본체 상단 일측에 위치되어, 아기의 전반적인 모습을 영상촬영하도록 지지하는 모듈본체거치대(260)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
  4. 제2항에 있어서, 상기 모션감지센서모듈(300)은
    전방향으로 쏴주는 5채널 적외선을 이용하여 아기의 움직임을 감지하는 5채널 PIR센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
  5. 제2항에 있어서, 상기 아기 자세 자동보정모듈(400)은
    좌측모션날개부와 우측모션날개부 사이에 일자형상으로 형성되어, 좌측모션날개부 또는 우측모션날개부가 상방향 또는 하방향에 위치되도록 회전축 역할을 수행하는 회전축부(410)와,
    회전축부 하단에 위치되어, 회전축부 외압에 의해 뒤틀리거나, 휘어지지 않도록 지지해주는 회전축 지지대(420)와,
    정면도상에서 바라봤을 때 회전축부를 기준으로 좌측에 위치되어, 좌측모션구동부로부터 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달받아 접촉된 아기의 머리, 팔, 몸, 다리쪽으로 좌측롤링운동의 힘을 전달시키는 좌측모션날개부(430)와,
    좌측모션날개부 하단에 1:1로 형성되어, 래크와 피니언기어의 구동에 따라, 상하방향으로 좌측모션날개부를 구동시키는 좌측모션구동부(440)와,
    정면도상에서 바라봤을 때 회전축부를 기준으로 우측에 위치되어, 우측모션구동부로부터 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달받아 접촉된 아기의 머리, 팔, 몸, 다리쪽으로 우측롤링운동의 힘을 전달시키는 우측모션날개부(450)와,
    우측모션날개부 하단에 1:1로 형성되어, 래크과 피니언기어의 구동에 따라, 상하방향으로 우측모션날개부를 구동시키는 우측모션구동부(460)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.

  6. 제5항에 있어서, 상기 좌측모션구동부(440)는
    제1 래크부와 제1 피니언 기어를 포함하면서 지지하는 제1 기어박스부(441)와,
    제1 기어박스부의 내부공간에 수직의 길이방향으로 형성되고, 상단 끝단 일측이 좌측모션날개부와 연결되어, 제1 피니언기어부로부터 전달받은 회전운동을 상방향 또는 하방향의 직선운동으로 변환시켜, 좌측모션날개부쪽으로 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달시키는 제1 래크부(442)와,
    제1 래크부와 기어 이 맞춤되면서 제1 구동모터로부터 전달받은 회전력에 따라 회전운동하면서, 회전운동의 힘을 제1 래크부쪽으로 전달시키는 제1 피니언기어부(443)와,
    제1 피니언기어부쪽으로 회전력을 생성시키는 제1 구동모터(444)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
  7. 제5항에 있어서, 상기 우측모션구동부(460)는
    제2 래크부와 제2 피니언 기어를 포함하면서 지지하는 제2 기어박스부(461)와,
    제2 기어박스부의 내부공간에 수직의 길이방향으로 형성되고, 상단 끝단 일측이 좌측모션날개부와 연결되어, 제2 피니언기어부로부터 전달받은 회전운동을 상방향 또는 하방향의 직선운동으로 변환시켜, 좌측모션날개부쪽으로 상방향 또는 하방향의 직선운동의 힘을 전달시키는 제2 래크부(462)와,
    제2 래크부와 기어 이 맞춤되면서 제2 구동모터로부터 전달받은 회전력에 따라 회전운동하면서, 회전운동의 힘을 제2 래크부쪽으로 전달시키는 제2 피니언기어부(463)와,
    제2 피니언기어부쪽으로 회전력을 생성시키는 제2 구동모터(464)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아기자세보정용 스마트 모션 제어형 아기침대.
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