KR20190127458A - 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템 - Google Patents

동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템 Download PDF

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박형일
강태욱
김성은
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 웨어러블 훈련 장치 및 위치 검출 장치를 포함한다. 웨어러블 훈련 장치는 동물의 행동 패턴을 감지하고, 행동 패턴에 기초하여 동물의 배변 행동의 유무를 판단하고, 상기 판단에 기초하여 식별 신호를 동물에 출력한다. 위치 검출 장치는 동물을 통하여 수신된 식별 신호에 기초하여, 동물의 위치를 측정한다. 측정된 위치가 배변 행동의 불허용 영역인 경우, 제지 신호가 동물에 제공된다. 본 발명에 따르면, 생체 통신을 이용하여, 저전력 경량화된 시스템이 제공될 수 있고, 동물의 훈련이 용이하게 수행될 수 있다.

Description

동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템{BODY COMMUNICATION SYSTEM FOR TRAINING ANIMAL}
본 발명은 생체를 매질로 이용하는 통신 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템에 관한 것이다.
생체를 매질로 하여 신호 또는 정보를 전달하는 생체 통신 시스템 및 생체 통신 방법이 대두되고 있다. 생체 통신 시스템은 별도의 유선의 신호 전달 매체가 요구되지 않고 사용자와 시스템 사이의 신호 교환이 가능한 장점을 갖는다. 또한, 생체 통신 시스템은 생체를 매질로 이용하므로, 무선 통신 시스템에 비하여 신호의 방사에 대한 구속력을 가질 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 생체 통신 시스템은 의료, 보안, 리테일, 스마트 매니지먼트 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 나아가, 생체 통신 시스템은 인간뿐만 아니라 반려 동물 등과 관련된 분야에서도 응용될 수 있다.
핵가족 시대, 생활 수준의 향상, 그리고 반려 동물에 대한 접근이 용이해짐에 따라, 반려 동물에 대한 수요가 증가하고 있다. 반려 동물들은 인간과 공존하기 위하여, 소정의 훈련이 요구된다. 다만, 바쁜 현대 사회에서, 인간은 반려 동물과 마주하는 시간을 확보하기 점점 어려워지고, 나아가, 반려 동물을 훈련시키기 위한 시간을 확보하기 어려워진다. 일례로, 반려 동물의 배변 행동은 반려 동물을 양육하기 위한 가장 기초적인 훈련 대상이다. 이러한 기초적인 훈련을 일상 생활에서 용이하게 수행할 수 있는 장치에 대한 요구가 제기되고 있으며, 나아가, 훈련 과정에서 반려 동물에 착용되는 장치의 부담을 최소화할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 저전력, 경량화되도록 구현되고, 일상 생활에서 용이하게 동물의 훈련을 수행할 수 있는 생체 통신 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템은 웨어러블 훈련 장치 및 위치 검출 장치를 포함한다. 웨어러블 훈련 장치는 동물의 행동 패턴을 감지하고, 행동 패턴에 기초하여 동물의 배변 행동의 유무를 판단하고, 상기 판단에 기초하여 식별 신호를 동물에 출력한다. 위치 검출 장치는 동물을 통하여 수신된 식별 신호에 기초하여, 동물의 위치를 측정한다. 측정된 위치가 배변 행동의 불허용 영역인 경우, 제지 신호가 동물에 제공된다. 제지 신호를 출력하기 위한 출력부가 웨어러블 훈련 장치, 위치 검출 장치, 또는 생체 통신 시스템의 별도의 출력 장치에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템은 동물을 매질로 신호를 전달하므로, 저전력 경량화로 구현될 수 있어, 동물의 착용 부담을 경감시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 생체 통신 시스템은 동물의 행동 패턴을 통하여, 동물의 배변 행동 등을 훈련시킬 수 있으므로, 일상 생활 속에서 용이하게 동물을 훈련시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 생체 통신 시스템의 실제 일 적용례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 웨어러블 훈련 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1의 위치 검출 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템의 블록도이다.
도 6은 도 5의 생체 통신 시스템의 실제 일 적용례를 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 웨어러블 관리 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 생체 통신 시스템(100)은 웨어러블 훈련 장치(110) 및 위치 검출 장치(120)를 포함한다. 웨어러블 훈련 장치(110) 및 위치 검출 장치(120)는 생체(AA)를 매질로 하여 신호 또는 정보를 전달한다. 생체(AA)는 일례로 훈련 대상인 동물의 신체 일부일 수 있다. 훈련 대상인 동물은 강아지 또는 고양이와 같은 반려 동물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 생체(AA)는 동물원에 서식하는 동물의 신체 일부이거나, 가축의 신체 일부일 수 있다.
웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 신체 일부에 부착될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 목, 귀, 다리 등 신체의 일부에 착용될 수 있도록 형성될 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 불편함을 최소화하도록 구성될 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 신체를 매질로 신호 또는 정보를 전달하므로, 무선 통신 등을 이용하는 경우에 비하여, 정보 전달을 위하여 간단한 구성이 요구될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 훈련 장치(110)는 무선 통신을 위한 믹서, 파워 앰프, 또는 위상 고정 루프 등의 구성이 생략될 수 있어, 경량화되고 동물의 착용 부담을 최소화할 수 있다. 또한, 웨어러블 훈련 장치(110)는 무선 통신에서 발생되는 신호의 변복조 과정에 따른 전력 소모에 비하여, 저전력으로 구동될 수 있어, 오랜 시간 동작될 수 있다.
웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 행동 패턴을 감지할 수 있다. 이를 위하여, 웨어러블 훈련 장치(110)는 센서부를 포함할 수 있다. 센서부는 예를 들어, 동물의 회전을 감지하기 위한 자이로 센서를 포함할 수 있다. 동물은 특정 행동을 수행하기 이전에 특정 행동 패턴을 보일 수 있다. 예를 들어, 강아지는 배변 활동 전에, 개방적이지 않은 특정 영역에서, 바닥에 코를 킁킁거리거나, 같은 자리를 빙빙 돈다. 이외에도, 동물의 특성에 따라, 다른 행동 패턴이 나타날 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 센서부를 통하여, 동물의 현재 행동 패턴이 배변 행동 전에 보이는 행동 패턴과 일치하는지 판단할 수 있다. 여기에서, 배변 활동(행동)은 동물의 배변 및 배뇨 행위를 포괄하는 개념임이 이해될 것이다. 또한, 행동 패턴은 해당 동물의 종류에 따라 웨어러블 훈련 장치(110)에 미리 설정될 수 있고, 해당 동물의 고유의 성격 또는 특성에 따라 추가적으로 업데이트될 수 있다.
웨어러블 훈련 장치(110)는 센서부를 통하여, 동물의 생체 신호를 더 감지할 수 있다. 이를 위하여, 센서부는 동물의 건강 정보를 감지하기 위한 센서들을 더 포함할 수 있다. 이러한 건강 정보는 추후 생체 통신을 통하여, 위치 검출 장치(120) 또는 다른 전자 장치에 제공될 수 있다. 생체 통신 시스템(100)은 동물의 건강 정보를 통하여, 동물의 건강 상태를 분석 및 판단할 수 있다.
웨어러블 훈련 장치(110)는 감지된 행동 패턴에 기초하여 동물의 배변 행동의 유무를 판단할 수 있다. 감지된 행동 패턴이 동물의 배변 행동 전 징후를 나타내는 경우, 웨어러블 훈련 장치(110)는 현재 동물의 위치를 판단하기 위한 식별 신호를 생성할 수 있다. 식별 신호는 생체 통신 방식으로 동물을 통하여, 위치 검출 장치(120)에 전달된다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물과 접촉되거나, 동물과 작은 간격으로 이격되어 식별 신호를 동물에 전달할 수 있다. 또한, 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물의 배변 행동의 유무를 판단하기 위하여, 행동 패턴뿐만 아니라 생체 신호를 더 고려할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 훈련 장치는 동물의 배변 행동 전 나타나는 생체 변화(예를 들어, 심전도, 체온 등)를 감지하고, 행동 패턴과 종합하여 동물의 배변 행동 유무를 판단할 수 있다.
위치 검출 장치(120)는 동물의 위치를 검출하기 위하여, 동물의 행동 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 예를 들어, 위치 검출 장치(120)는 실내의 바닥 등에 배치될 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 동물의 다양한 행동 영역들에 제공될 수 있다. 이 경우, 위치 검출 장치(120)는 행동 영역들 각각에 복수로 제공되거나, 식별 신호를 수신하기 위하여 위치 검출 장치(120)에 포함된 복수의 전극들이 행동 영역들 각각에 제공될 수 있다.
행동 영역은 허용 영역과 불허용 영역으로 구별될 수 있다. 허용 영역은 동물의 배변 행동이 허용되는 영역으로 정의되고, 불허용 영역은 동물의 배변 행동이 허용되지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 허용 영역과 불허용 영역은 훈련 목적에 따라, 다양한 방식으로 구별될 수 있다. 예를 들어, 허용 영역은 동물의 접근이 허용되는 영역으로 정의되고, 불허용 영역은 동물의 접근이 허용되지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 허용 영역 및 불허용 영역 각각에 제공될 수 있다. 또는, 위치 검출 장치(120)에 포함된 전극들이 허용 영역 및 불허용 영역 각각에 제공될 수 있다.
위치 검출 장치(120)는 웨어러블 훈련 장치(110)로부터 수신된 식별 신호에 기초하여 동물의 위치를 측정할 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 동물을 통하여 식별 신호를 수신할 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 동물에 접촉되거나, 동물과 작은 간격으로 이격되어 식별 신호를 수신할 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 식별 신호를 수신한 전극을 통하여, 동물이 존재하는 위치를 측정할 수 있다. 또한, 위치 검출 장치(120)는 지속적으로 식별 신호를 수신할 수 있고, 식별 신호가 수신된 전극들 각각의 ID를 통하여, 동물의 이동 경로를 추적할 수 있다.
생체 통신 시스템(100)은 측정된 동물의 위치가 허용 영역인지 불허용 영역인지 판단할 수 있다. 이러한 판단은 위치 검출 장치(120) 또는 웨어러블 훈련 장치(110)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 위치 검출 장치(120)는 수신된 식별 신호에 기초하여, 위치 신호를 생성할 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(110)가 동물의 현재 위치가 허용 영역인지 불허용 영역인지 판단하는 경우, 위치 검출 장치(120)는 동물을 통하여 위치 신호를 웨어러블 훈련 장치(110)로 전송할 수 있다. 이 때, 웨어러블 훈련 장치(110)는 위치 신호에 기초하여, 동물의 현재 위치를 판단할 수 있다. 또는, 위치 검출 장치(120)가 동물의 현재 위치가 허용 영역인지 불허용 영역인지 판단하는 경우, 위치 검출 장치(120)는 위치 신호에 기초하여, 동물의 위치를 판단할 수 있다.
생체 통신 시스템(100)은 동물의 위치가 불허용 영역인 경우, 제지 신호를 동물에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제지 신호는 동물의 행동을 제한하기 위한 소리 신호 또는 동물이 싫어하는 주파수 대역의 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 시각적 신호, 후각적 신호, 또는 촉각적 신호일 수 있다. 제지 신호는 동물의 배변 행동이 허용 영역에서 수행되도록 유도할 수 있고, 일상 생활 속에서 동물의 배변 행동이 훈련될 수 있다. 생체 통신 시스템(100)은 제지 신호를 동물에 제공하기 위한 출력부를 포함할 수 있다. 출력부는 웨어러블 훈련 장치(110) 또는 위치 검출 장치(120)에 포함될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 출력부는 생체 통신 시스템(100)에서 별도의 출력 장치로 제공될 수 있다.
생체 통신 시스템(100)은 동물의 위치가 허용 영역인 경우, 보상 신호를 동물에 제공할 수 있다. 예를 들어, 보상 신호는 동물의 행동을 칭찬하기 위한 소리 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 시각적 신호, 후각적 신호, 또는 촉각적 신호일 수 있다. 또한, 보상 신호는 별도의 반려 동물용 사료 제공 장치(미도시)에서 사료를 외부로 출력하도록 제어하는 전기 신호일 수 있다. 보상 신호는 동물의 배변 행동이 허용 영역에서 수행되도록 유도할 수 있고, 일상 생활 속에서 동물의 배변 행동이 훈련될 수 있다. 생체 통신 시스템(100)은 보상 신호를 동물에 제공하기 위한 출력부를 포함할 수 있다. 출력부는 웨어러블 훈련 장치(110), 위치 검출 장치(120), 또는 별도의 출력 장치에 포함될 수 있다. 여기에서, 출력부는 제지 신호를 제공하는 출력부와 동일할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 서로 다른 구성일 수 있다.
도 2는 도 1의 생체 통신 시스템의 실제 일 적용례를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 생체 통신 시스템(100)은 웨어러블 훈련 장치(110) 및 제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 생체 통신 시스템(100)은 반려 동물 및 주인이 거주하는 실내에 제공될 수 있다.
웨어러블 훈련 장치(110)는 동물(Pet)의 신체 일부에 부착되며, 예시적으로 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물(Pet)의 목에 부착될 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 도 1의 웨어러블 훈련 장치(110)에 대응된다. 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물(Pet)의 행동 패턴을 감지하고, 감지된 행동 패턴이 배변 활동 전에 보이는 행동 패턴과 일치하는지 판단할 수 있다. 일치하는 경우, 웨어러블 훈련 장치(110)는 동물(Pet)로 식별 신호를 출력할 수 있다.
제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129)은 식별 신호에 기초하여, 동물의 위치를 측정할 수 있다. 제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129)은 도 1의 위치 검출 장치(120)에 대응되고, 예시적으로, 바닥에 배치된다. 제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129)이 각 영역들에 배치되는 것으로 설명하였으나, 실제로 하나의 위치 검출 장치에 포함된 9개의 전극들이 각 영역들에 배치된 것으로 볼 수도 있다. 여기에서, 빗금으로 표시된 제1 위치 검출 장치(121) 및 제2 위치 검출 장치(122)는 동물의 배변 행동이 혀용되는 허용 영역에 배치된 것으로 이해될 것이다. 제3 내지 제9 위치 검출 장치들(123~129)은 불허용 영역에 배치된 것으로 이해될 것이다.
동물(Pet)은 제5 위치 검출 장치(125)와 접촉되는 것으로 도시된다. 웨어러블 훈련 장치(110)가 식별 신호를 출력할 때, 즉 배변 행동이 예상되는 시점에, 제5 위치 검출 장치(125)는 식별 신호를 수신할 수 있다. 제5 위치 검출 장치(125)는 불허용 영역에 배치되므로, 생체 통신 시스템(100)은 현재 동물(Pet)이 불허용 영역에 위치함을 판단할 수 있다. 생체 통신 시스템(100)은 웨어러블 훈련 장치(110) 또는 제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129) 중 적어도 하나에 포함되는 출력부를 통하여 제지 신호를 동물(Pet)에 제공할 수 있다.
또는, 생체 통신 시스템(100)은 가속도 센서 또는 자이로 센서의 출력 데이터로부터 동물의 보행 움직임이 인식된 후 기설정된 시간 동안, 동물(Pet)의 위치를 추적할 수 있다. 기설정된 시간은 동물(Pet)이 배변 행동을 위하여, 허용 영역으로 이동하는데 걸리는 시간을 고려하여 설정된 시간일 수 있다. 기설정된 시간 동안, 웨어러블 훈련 장치(110)는 지속적으로 식별 신호를 출력할 수 있다. 위치 검출 장치(120)는 지속적으로 식별 신호를 수신하여, 동물(Pet)의 이동 경로를 추적할 수 있다. 기설정된 시간 내에, 제1 위치 검출 장치(121) 또는 제2 위치 검출 장치(122)가 식별 신호를 수신한 경우, 생체 통신 시스템(100)은 출력부를 통하여 보상 신호를 동물(Pet)에 제공할 수 있다. 그렇지 않다면, 생체 통신 시스템(100)은 출력부를 통하여 제지 신호를 동물(Pet)에 제공할 수 있다.
도 3은 도 1의 웨어러블 훈련 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 웨어러블 훈련 장치(210)는 제1 통신 전극(211), 제1 통신 회로(212), 센서부(213), 제1 컨트롤러(214), 및 제1 출력부(215)를 포함할 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(210)는 도 1의 웨어러블 훈련 장치(110)에 대응된다.
제1 통신 전극(211)은 도 1의 위치 검출 장치(120)와 생체 통신을 통하여, 신호 또는 정보를 주고 받도록 제공될 수 있다. 제1 통신 전극(211)은 제1 통신 회로(212)와 전기적으로 연결되고, 웨어러블 훈련 장치(210)의 외부면에 형성될 수 있다. 제1 통신 전극(211)은 동물과 접촉되거나, 동물과 생체 통신이 수행 가능한 정도의 작은 간격을 갖도록 이격될 수 있다. 제1 통신 전극(211)은 예를 들어, 식별 신호를 외부로 출력할 수 있다. 식별 신호가 제1 통신 회로(212)를 통하여, 제1 통신 전극(211)에 전달됨에 따라, 생체와 제1 통신 전극(211) 사이에 전기장이 형성되고, 형성된 전기장에 기초하여 식별 신호는 생체로 전달될 수 있다.
제1 통신 전극(211)은 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 전극(211)은 외부로 신호를 전달하기 위한 송신 전극 및 외부로부터 신호를 수신하기 위한 수신 전극을 포함할 수 있다. 또는, 제1 통신 전극(211)은 신호의 송신 및 수신을 수행하는 단일한 전극으로 구성될 수 있다. 제1 통신 전극(211)은 도 1의 위치 검출 장치(120) 등과 생체 통신을 수행할 수 있다. 그리고, 제1 통신 전극(211)은 동물로부터 센싱된 생체 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 전극(211)은 심전도 신호와 같은 생체 신호를 다른 외부 장치로 전송 할 수 있다. 이러한, 생체 신호는 동물의 건강 정보를 생성하기 위하여 이용될 수 있고, 동물의 배변 행동 등을 판단하기 위하여 이용될 수 있다.
제1 통신 회로(212)는 제1 컨트롤러(214)의 제어 하에, 식별 신호를 생성하여 제1 통신 전극(211)으로 출력하기 위한 송신 회로를 포함할 수 있다. 예시적으로, 센서부(213) 및 제1 컨트롤러(214)에 의하여 동물의 행동 패턴이 감지될 수 있고, 행동 패턴이 감지된 경우, 제1 컨트롤러(214)는 식별 신호를 생성하도록 제1 통신 회로(212)를 제어할 수 있다. 제1 통신 회로(212)는 메모리(미도시)에 저장된 식별 정보를 수신하고, 수신된 식별 정보를 변조 및 증폭하여 식별 신호를 생성할 수 있다. 식별 정보는 식별 신호를 생성하기 위한 데이터 및 클럭 신호를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(212)는 전원 생성기(미도시)로부터 제공된 전압에 기초하여, 식별 신호를 생성할 수 있고, 식별 신호는 디지털 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 아날로그 신호일 수 있다.
제1 통신 회로(212)는 외부로부터 수신된 신호를 처리하여 센서부(213) 또는 제1 컨트롤러(214)로 전달하기 위한 수신 회로를 더 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(212)는 도 1의 위치 검출 장치(120)로부터 동물을 통하여 제공된 신호(예를 들어, 위치 신호)를 수신할 수 있다. 제1 통신 회로(212)로 수신된 신호는 동물을 거치면서 감쇄되거나 잡음이 섞인 신호일 수 있다. 제1 통신 회로(212)는 동물을 통하여 변형된 신호를 증폭 및 필터링할 수 있다. 제1 통신 회로(212)는 위치 검출 장치(120)에 의하여 송신된 정보와 일치하는 신호로 복원되도록, 수신된 신호를 처리할 수 있다. 일례로, 제1 통신 회로(212)는 저전력 구동을 위하여, 웨어러블 훈련 장치(210)와 위치 검출 장치(120) 사이에 통신 경로가 형성될 때, 동작될 수 있다.
센서부(213)는 동물의 행동 패턴을 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서부(213)는 자이로 센서 또는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 센서부(213)는 동물의 움직임을 감지하여, 센싱 신호를 생성할 수 있고, 제1 컨트롤러(214)에 센싱 신호를 제공할 수 있다. 또한, 센서부(213)는 동물의 건강 정보를 더 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(213)는 동물의 체온을 감지하기 위한 온도 센서, 동물의 심전도 등을 감지하기 위한 심전도 센서를 더 포함할 수 있다. 센서부(213)는 제1 컨트롤러(214)의 제어 하에, 센싱 신호를 생성할 수 있다.
제1 컨트롤러(214)는 센서부(213)로부터 감지된 행동 패턴 또는 건강 정보에 기초하여, 동물의 배변 행동의 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨트롤러(214)는 센서부(213)로부터 수신된 센싱 신호에서 현재의 행동 패턴 정보를 추출하고, 메모리(미도시)에 저장된 행동 패턴 정보와 비교할 수 있다. 저장된 행동 패턴 정보는 동물의 배변 행동 전에 보이게 되는 행동 패턴 정보일 수 있다. 현재의 행동 패턴 정보와 저장된 행동 패턴 정보가 기준 값 이상의 유사도를 보이는 경우, 제1 컨트롤러(214)는 식별 신호를 생성하도록 제1 통신 회로(212)를 제어할 수 있다. 제1 컨트롤러(214)는 도 2에서 설명된 기설정된 시간에 따라, 식별 신호를 출력하는 시간을 제어할 수 있다.
아울러, 제1 컨트롤러(214)는 식별 신호가 도 1의 위치 검출 장치(120)에 제공된 이후에, 동물에 제지 신호 또는 보상 신호를 제공하기 위하여, 제1 출력부(215)를 제어할 수 있다. 웨어러블 훈련 장치(210)가 식별 신호를 출력한 이후에, 동물이 허용 영역에 위치하는지 또는 불허용 영역에 위치하는지 판단될 수 있다. 예를 들어, 제1 컨트롤러(214)는 제1 통신 전극(211) 및 제1 통신 회로(212)를 통하여, 위치 검출 장치(120)로부터 위치 신호(또는 수신된 위치 검출 장치의 ID)를 수신할 수 있다. 제1 컨트롤러(214)는 수신된 위치 검출 장치(또는 전극)의 ID에 따라, 동물의 위치 또는 이동 경로를 판단할 수 있다. 동물이 허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 제1 컨트롤러(214)는 보상 신호를 생성하도록 제1 출력부(215)를 제어할 수 있다. 동물이 불허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 제1 컨트롤러(214)는 제지 신호를 생성하도록 제1 출력부(215)를 제어할 수 있다.
제1 출력부(215)는 동물에 보상 신호 또는 제지 신호를 제공하도록 구성된다. 제1 출력부(215)는 동물이 허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 보상 신호를 동물에 제공할 수 있다. 제1 출력부(215)는 동물이 불허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 제지 신호를 동물에 제공할 수 있다. 상술된 바와 같이, 보상 신호 또는 제지 신호는 시각적, 청각적, 후각적, 촉작적 신호일 수 있고, 동물의 행동을 제한하거나 동물에 사료를 제공하는 등의 보상을 수행하기 위한 제어 신호일 수 있다. 이러한 신호를 제공하기 위하여, 제1 출력부(215)는 예시적으로, 스피커, 디스플레이 장치, 주파수 생성 장치, 진동 장치, 냄새 제공 장치, 또는 사료 제공 장치와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 달리, 웨어러블 훈련 장치(210)는 제1 출력부(215)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 보상 신호 또는 제지 신호를 제공하는 출력부가 도 1의 위치 검출 장치(120)에 포함되거나 별도의 출력 장치로 구현될 수 있다. 이 경우, 동물이 허용 영역 또는 불허용 영역에 위치하는지 여부는 위치 검출 장치(120) 또는 별도의 출력 장치에서 판단될 수 있다. 즉, 웨어러블 훈련 장치(210)는 동물의 행동 패턴을 감지하고, 배변 행동의 가능성을 판단하고, 식별 신호를 출력하는 동작까지 수행하고, 이후 동물을 훈련시키기 위한 동작들은 다른 전자 장치에서 수행되도록 구현될 수 있다. 아울러, 보상 신호를 제공하기 위한 구성과 제지 신호를 제공하기 위한 구성은 서로 다른 전자 장치에 구현될 수 있다. 예를 들어, 제지 신호는 제1 출력부(215)에서 생성되고, 보상 신호는 위치 검출 장치(120)에 포함된 출력부에서 생성될 수 있고, 그 반대도 가능하다.
도 4는 도 1의 위치 검출 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 위치 검출 장치(220)는 제2 통신 전극(221), 제2 통신 회로(222), 제2 컨트롤러(223), 및 제2 출력부(224)를 포함할 수 있다. 위치 검출 장치(220)는 도 1의 위치 검출 장치(120) 또는 도 2의 제1 내지 제9 위치 검출 장치들(121~129)에 대응된다.
제2 통신 전극(221)은 도 1의 웨어러블 훈련 장치(110)와 생체 통신을 통하여, 신호 또는 정보를 주고 받도록 제공될 수 있다. 제2 통신 전극(221)은 허용 영역에 배치된 전극들(도 2의 제1 및 제2 위치 검출 장치들(121, 122) 참조)과 불허용 영역에 배치된 전극들(제3 내지 제9 위치 검출 장치들(123~129) 참조)을 포함할 수 있다. 제2 통신 전극(221)은 동물을 통하여, 웨어러블 훈련 장치(110)로부터 식별 신호를 수신할 수 있다.
제2 통신 회로(222)는 외부로부터 수신된 신호를 처리하여 제2 컨트롤러(223)로 전달하기 위한 수신 회로를 포함할 수 있다. 제2 통신 회로(222)는 동물 및 제2 통신 전극(221)을 통하여 식별 신호를 수신할 수 있다. 수신된 식별 신호는 동물을 거치면서 감쇄되거나 잡음이 섞인 신호일 수 있다. 제2 통신 회로(222)는 동물을 통하여 변형된 식별 신호를 증폭 및 필터링할 수 있고, 증폭 및 필터링된 식별 신호로부터 식별 정보와 일치하는 데이터 및 클럭 신호를 추출할 수 있다. 이를 통하여, 제2 통신 회로(222)는 식별 정보와 일치하는 신호로 복원되도록, 수신된 식별 신호를 처리할 수 있다. 일례로, 제2 통신 회로(222)는 저전력 구동을 위하여, 위치 검출 장치(220)와 웨어러블 훈련 장치(110) 사이에 통신 경로가 형성될 때, 동작될 수 있다.
제2 통신 회로(222)는 제2 컨트롤러(223)의 제어 하에, 위치 신호를 생성하여 제2 통신 전극(221)으로 출력하기 위한 송신 회로를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 수신된 식별 신호에 응답하여, 제2 컨트롤러(223)는 식별 신호가 수신된 위치에 대응되는 위치 신호를 생성하도록 제2 통신 회로(222)를 제어할 수 있다. 제2 통신 회로(222)는 메모리(미도시)에 저장된 위치 정보를 수신하고, 수신된 위치 정보를 변조 및 증폭하여 위치 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이, 복수의 위치 검출 장치들 또는 복수의 전극들이 각 영역들에 배치될 수 있다. 이 경우, 위치 정보는 복수의 전극들 중 식별 정보가 수신된 전극의 ID 정보일 수 있다. 위치 정보는 위치 신호를 생성하기 위한 데이터 및 클럭 신호를 포함할 수 있다. 제2 통신 회로(222)는 전원 생성기(미도시)로부터 제공된 전압에 기초하여, 위치 신호를 생성할 수 있고, 위치 신호는 디지털 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 아날로그 신호일 수 있다.
제2 컨트롤러(223)는 웨어러블 훈련 장치(110)로부터 수신된 식별 신호에 기초하여, 동물의 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨트롤러(223)는 식별 신호가 수신된 전극을 판단할 수 있다. 일례로, 제2 컨트롤러(223)는 해당 전극의 ID 정보에 대한 위치 신호를 생성하도록, 제2 통신 회로(222)를 제어할 수 있다. 일례로, 제2 컨트롤러(223)는 식별 신호가 수신된 전극의 ID 정보에 기초하여, 동물의 현재 위치가 허용 영역인지 불허용 영역인지 직접 판단할 수 있다. 이 경우, 제2 컨트롤러(223)는 위치 신호를 생성하도록 제2 통신 회로(222)를 제어할 수 있는데, 여기에서의 위치 신호는 식별 신호가 수신된 전극의 ID 정보뿐만 아니라, 해당 전극이 허용 영역에 배치되었는지 불허용 영역에 배치되었는지에 대한 정보까지 포함할 수 있다.
제2 출력부(224)는 동물에 보상 신호 또는 제지 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 도 3에서 설명된 제1 출력부(215)와 마찬가지로, 제2 출력부(224)는, 동물이 허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 보상 신호를 동물에 제공할 수 있고, 동물이 불허용 영역에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 제지 신호를 동물에 제공할 수 있다. 도 3과 같이, 웨어러블 훈련 장치(210)가 보상 신호 및 제지 신호를 제공하기 위한 제1 출력부(215)를 포함하는 경우, 위치 검출 장치(220)는 제2 출력부(224)를 포함하지 않을 수 있다. 위치 검출 장치(220)가 제2 출력부(224)를 포함하는 경우, 위치 검출 장치(220)는 위치 신호를 외부에 출력하지 않을 수 있다. 이 경우, 제2 출력부(224)는 제2 컨트롤러(223)의 허용 영역 또는 불허용 영역의 판단에 기초하여, 보상 신호 또는 제지 신호를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템의 블록도이다. 도 5를 참조하면, 생체 통신 시스템(300)은 웨어러블 훈련 장치(310), 위치 검출 장치(320), 및 웨어러블 관리 장치(330)를 포함한다. 도 5의 웨어러블 훈련 장치(310) 및 위치 검출 장치(320)는 도 1의 웨어러블 훈련 장치(110) 및 위치 검출 장치(120)와 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명이 생략된다.
웨어러블 훈련 장치(310), 위치 검출 장치(320), 및 웨어러블 관리 장치(330) 각각은 생체(BB)를 매질로 하여 신호 또는 정보를 전달한다. 생체(BB)는 도 1의 생체(AA)와 같은 동물의 신체 일부일 수 있다. 또한, 웨어러블 관리 장치(330)가 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)와 통신하는 경우, 생체(BB)는 인간의 신체 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 훈련 장치(310)와 웨어러블 관리 장치(330)가 통신하는 경우, 생체(BB)는 동물의 신체 일부 및 인간의 신체 일부를 포함할 수 있다.
웨어러블 관리 장치(330)는 인간의 신체 일부에 접촉되거나 작은 간격을 갖도록 이격될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 관리 장치(330)는 인간의 손목, 목, 손가락 등에 착용 가능하도록 형성될 수 있다. 또는, 웨어러블 관리 장치(330)는 바지 주머니 등에 담겨 인간과 작은 간격을 갖는 전자 장치일 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 생체 통신을 통하여, 생체 통신 시스템(300) 내의 다른 전자 장치들과 신호 또는 정보를 주고받을 수 있다. 상술된 바와 같이, 무선 통신 등을 이용하는 경우에 비하여, 생체 통신을 이용하는 경우, 정보 전달을 위한 구성이 간소화되고, 전력 소모가 저감될 수 있다.
웨어러블 관리 장치(330)는 생체(BB)를 통하여, 웨어러블 훈련 장치(310)로부터 생체 신호 또는 건강 정보를 수신하여, 동물의 건강 상태를 분석할 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 동물의 체온, 심전도를 비롯한 다양한 생체 정보를 제공받을 수 있고, 동물의 생체 변화 등을 분석하여, 현재 동물의 질병 등을 판단할 수 있다.
웨어러블 관리 장치(330)는 생체(BB)를 통하여, 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)로부터 훈련 성취 신호를 수신하여, 동물의 훈련 정도를 분석할 수 있다. 예를 들어, 훈련 성취 신호는 동물의 배변 행동에 따라, 발생된 보상 신호 또는 제지 신호를 카운트하여 생성된 신호일 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 보상 신호의 발생 빈도 또는 제지 신호의 발생 빈도를 분석하여, 동물의 훈련 정도를 판단할 수 있다.
도 6은 도 5의 생체 통신 시스템의 실제 일 적용례를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 생체 통신 시스템(300)은 웨어러블 훈련 장치(310) 및 웨어러블 관리 장치(330)를 포함할 수 있고, 설명의 편의상 위치 검출 장치(320)는 생략된다. 웨어러블 훈련 장치(310)는 동물(Pet)의 신체 일부에 부착되며, 도 2의 웨어러블 훈련 장치(110)와 실질적으로 동일하다.
웨어러블 관리 장치(330)는 사용자(User)의 신체 일부에 착용될 수 있고, 예시적으로 사용자(User)의 팔목에 착용될 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 도 5의 웨어러블 관리 장치(330)에 대응된다. 사용자(User)와 동물(Pet)이 서로 접촉하는 경우, 웨어러블 훈련 장치(310)로부터 생성된 생체 신호 또는 건강 정보가 웨어러블 관리 장치(330)로 전달될 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 전달된 생체 신호 또는 건강 정보에 기초하여, 동물(Pet)의 건강 상태를 분석할 수 있다. 또한, 웨어러블 관리 장치(330)는 웨어러블 훈련 장치(310)로부터 훈련 성취 신호를 수신할 수 있고, 훈련 성취 신호에 기초하여, 동물(Pet)의 훈련 성취 정도를 판단할 수 있다.
도 7은 도 5의 웨어러블 관리 장치의 일 실시예를 구체적으로 도시한 블록도이다. 도 7을 참조하면, 웨어러블 관리 장치(330)는 제3 통신 전극(331), 제3 통신 회로(332), 제3 컨트롤러(333), 및 제3 출력부(334)를 포함할 수 있다. 웨어러블 관리 장치(330)는 도 5의 웨어러블 관리 장치(330)에 대응된다. 설명의 편의상 도 5의 도면 부호를 참조하여, 도 7이 설명된다.
제3 통신 전극(331)은 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)와 생체 통신을 통하여, 신호 또는 정보를 주고 받도록 제공될 수 있다. 제3 통신 전극(331)은 제3 통신 회로(332)와 전기적으로 연결되고, 웨어러블 관리 장치(330)의 외부면에 형성될 수 있다. 제3 통신 전극(331)은 인체에 접촉되거나, 인체와 생체 통신이 수행 가능한 정도의 작은 간격을 갖도록 이격될 수 있다.
제3 통신 회로(332)는 제3 통신 전극(331)을 통하여, 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)로부터 생체 신호, 건강 정보, 또는 훈련 성취 신호를 수신할 수 있다. 제3 통신 회로(332)는 생체(BB)를 통하여 감쇄되거나 잡음이 섞인 신호들을 증폭 및 필터링할 수 있다. 제3 통신 회로(332)는 수신된 신호들을 처리하여, 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)로부터 생성된 신호와 일치하도록 복원 동작을 수행할 수 있다. 일례로, 제3 통신 회로(332)는 저전력 구동을 위하여, 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)와 통신 경로가 형성될 때, 동작될 수 있다. 또한 제3 통신 회로(332)는 제3 통신 전극(331)을 통하여, 웨어러블 훈련 장치(310) 또는 위치 검출 장치(320)로 새로운 행동 패턴으로 업데이트 하기 위한 신호를 송신 할 수 있다.
제3 컨트롤러(333)는 수신된 생체 신호 또는 건강 정보에 기초하여, 동물의 건강 상태를 분석할 수 있다. 또한, 제3 컨트롤러(333)는 수신된 훈련 성취 신호에 기초하여, 동물의 배변 행동 등에 대한 훈련 성취 정도를 판단할 수 있다. 제3 컨트롤러(333)는 분석된 동물의 건강 상태 또는 훈련 성취 정도를 사용자가 인식할 수 있도록, 제3 출력부(334)를 제어할 수 있다.
제3 출력부(334)는 사용자가 동물의 건강 상태 또는 훈련 성취 정도를 인식할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제3 출력부(334)는 디스플레이 장치, 스피커 등을 포함할 수 있다. 제3 출력부(334)는 동물의 건강 상태 또는 훈련 성취 정도를 이미지 정보로 표시하거나, 음성 정보로 출력할 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
100, 300: 생체 통신 시스템
110, 210, 310: 웨어러블 훈련 장치
120, 220, 320: 위치 검출 장치
330: 웨어러블 관리 장치

Claims (1)

  1. 동물의 훈련을 위한 생체 통신 시스템에 있어서,
    상기 동물의 행동 패턴을 감지하고, 상기 행동 패턴에 기초하여 상기 동물의 배변 행동의 유무를 판단하고, 상기 판단에 기초하여 식별 신호를 상기 동물에 출력하는 웨어러블 훈련 장치; 및
    상기 동물을 통하여 수신된 상기 식별 신호에 기초하여, 상기 동물의 위치를 측정하는 위치 검출 장치를 포함하고,
    상기 측정된 위치가 상기 배변 행동의 불허용 영역인 경우, 제지 신호를 상기 동물에 제공하는 시스템.
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