KR20200058624A - 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 - Google Patents

생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 Download PDF

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KR20200058624A
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이금주
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Abstract

본 발명은 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치에 관한 것으로, 사용자의 생체신호를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 연결되어 상기 생체신호를 전달하며, 상기 센서부의 종류를 특정하기 위하여 연결된 상기 센서부의 종류에 따라 식별신호를 출력하는 센서연결부 및 상기 센서연결부에 연결되며, 상기 식별신호에 따라 상기 생체신호를 처리하여 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하여 전송하는 제어신호생성부를 포함함으로써, 장애인이나, 손조작이 어려운 노약자가 컴퓨터, 태블릿, 스마트기기 등의 전자기기를 사용함에 있어서, 생체신호를 이용하여 전자기기의 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.

Description

생체신호를 이용한 전자기기 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING ELECTRONIC DEVICE USING BIOSIGNAL}
본 발명은 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치에 관한 것이다.
최근 정보통신 산업의 발달로 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 전자기기의 사용이 일반화되어 장애인이라도 전자기기를 이용하여 다양한 정보를 쉽게 획득할 수 있고, 커뮤니케이션을 원활하게 할 수 있게 되었으며, 사이버 공간 내에서는 장애가 드러나지 않기 때문에 장애인의 사용이 많이 증가하였다.
이러한 장애인들이 전자기기를 사용하기 위해서는 장애의 정도에 맞는 전자기기 제어장치를 사용할 수밖에 없다.
이에 따라, 생체신호를 이용한 기술이 개인의 건강관리뿐만 아니라 마우스, 키보드나 터치 스크린의 한계를 극복하고 장애인을 위한 전자기기 제어장치 기술에 적용되어 사용되고 있다.
그러나, 현재 장애인들의 전자기기 사용에 대한 해결방안과 전자기기 제어장치들은 계속해서 제시되고 있으나, 그 방법이 완벽하지 않으며, 사용자에 따라 적용 가능한 생체신호마다 제어장치를 별도로 제작해야하는 필요가 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0146352호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 장애인이나, 손조작이 어려운 노약자가 컴퓨터, 태블릿, 스마트기기 등의 전자기기를 사용함에 있어서, 전자기기의 제어를 보다 용이하게 할 수 있는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 하드웨어나 소프트웨어를 교환하지 않고도 다양한 생체신호를 이용하여 전자기기를 제어할 수 있는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치는 사용자의 생체신호를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 연결되어 상기 생체신호를 전달하며, 상기 센서부의 종류를 특정하기 위하여 연결된 상기 센서부의 종류에 따라 식별신호를 출력하는 센서연결부 및 상기 센서연결부에 연결되며, 상기 식별신호에 따라 상기 생체신호를 처리하여 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하여 전송하는 제어신호생성부를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치는 장애인이나, 손조작이 어려운 노약자가 컴퓨터, 태블릿, 스마트기기 등의 전자기기를 사용함에 있어서, 생체신호를 이용하여 전자기기의 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 생체신호를 감지하는 센서에 대하여 식별신호를 인식하여 신호처리부에서 자동으로 해당하는 신호처리를 진행함으로써, 센서부를 교환하고 접속시켜도 하드웨어나 소프트웨어를 교환하지 않고 그대로 전자기기를 제어할 수 있으므로, 다양한 생체신호를 이용하여 전자기기를 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
부가적으로, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치는 센서부(100), 센서연결부(200) 및 제어신호생성부(300)를 포함한다.
상기 센서부(100)는 사용자의 생체신호를 감지하는 것으로, 음성센서(110), 압력센서(120), 근전도센서(130), 뇌파센서(140)일 수 있다.
여기서, 상기 음성센서(110)는 사용자의 음성을 인식하여 음성신호를 출력하는 것으로, 마이크 등일 수 있다.
또한, 상기 압력센서(120)는 사용자의 들숨과 날숨을 측정하여 압력신호를 출력하는 것으로, 사용자가 입으로 물고 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 근전도센서(130)는 사용자의 팔 또는 다리 등의 피부에 접촉되어 사용자의 근육 수축 또는 이완됨에 따라 변화되는 근전도를 측정하여 근전도 신호를 출력할 수 있다.
그리고 상기 뇌파센서(140)는 사용자의 머리에 장착되도록 구성될 수 있으며, LED(Light Emitting Diode) 조명의 깜박임에 대하여 사용자가 받는 시각자극의 빈도수(주파수)에 따라 감지되는 사용자의 뇌파를 측정하여 뇌파신호를 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치는 사용자의 선택에 따라 센서부(100)를 구성하는 음성센서(110), 압력센서(120), 근전도센서(130), 뇌파센서(140) 중 어느 하나를 센서연결부(200)에 연결하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 센서연결부(200)는 센서부(100)가 연결되어 생체신호를 전달하며, 센서부(100)의 종류를 특정하기 위하여 연결된 센서부(100)의 종류에 따라 식별신호를 출력할 수 있다.
이때, 상기 센서연결부(200)는 센서부(100)의 종류 별로 식별신호를 설정할 수 있으며, 상기 센서연결부(200)에 해당하는 센서부(100)가 연결되면 기설정된 식별신호를 생체신호와 함께 제어신호생성부(300)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 센서연결부(200)에서 제어신호생성부(300)로 전달되는 식별신호를 인식하여 신호처리부(310)에서 자동으로 해당하는 신호처리를 진행함으로써, 다른 센서부(110)로 교환하고 접속시켜도 하드웨어나 소프트웨어를 교환하지 않고 그대로 전자기기를 제어할 수 있으므로, 다양한 생체신호를 이용하여 전자기기를 제어할 수 있다.
상기 제어신호생성부(300)는 센서연결부(200)에 연결되며, 식별신호에 따라 생체신호를 처리하여 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하고, 이를 전자기기로 전송하는 것으로, 신호처리부(310), 무선통신부(320) 및 제어신호설정부(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 신호처리부(310)는 식별신호에 따라 생체신호를 처리하고, 처리된 생체신호에 따라 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다.
이때, 상기 신호처리부(310)는 생체신호 중 음성신호를 처리하는 음성신호처리부(311), 생체신호 중 압력신호를 처리하는 압력신호처리부(312), 생체신호 중 근전도신호를 처리하는 근전도신호처리부(313), 생체신호 중 뇌파신호를 처리하는 뇌파신호처리부(314)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 신호처리부(310)는 센서연결부(200)로부터 수신되는 식별신호에 따라 음성신호처리부(311), 압력신호처리부(312), 근전도신호처리부(313), 뇌파신호처리부(314) 중 하나로 전환하여 신호를 처리할 수 있다. 예컨대, 센서연결부(200)에 음성센서(110)가 연결되어 음성신호에 대한 식별신호가 수신되면, 상기 신호처리부(310)가 음성신호처리부(311)로 전환됨으로써, 음성신호를 처리하여 제어신호를 출력할 수 있다.
한편, 상기 음성신호처리부(311)는 음성센서(110)를 통해 입력되는 음성신호의 음성패턴과 기설정된 음성패턴을 비교하여 정확도에 대한 기준값에 따라 제어신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 상기 음성신호처리부(311)에는 음성센서(110)를 통해 입력되는 음성신호의 음성패턴 별로 전자기기의 기능을 제어할 수 있는 제어신호가 매칭되어 미리 설정될 수 있다. 그리고 음성센서(110)를 통해 입력되는 음성신호의 음성패턴을 기설정된 음성패턴과 비교하여 정확도에 대한 기준값을 초과하는 경우 매칭되는 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 음성패턴의 비교에 사용되는 정확도는 제어신호생성부(300)에 포함된 기준값설정부(340)를 통해 변경할 수 있다.
예컨대, 음성신호처리부(311)는 하나의 음성패턴에 컴퓨터의 마우스 클릭 기능에 대응된 제어신호가 미리 설정되어 저장되고, 입력되는 음성신호의 음성패턴을 미리 저장된 음성패턴과 비교하여 정확도에 대한 기준값을 초과하는 경우 컴퓨터의 마우스 클릭 기능을 실행시키는 제어신호가 출력되게 된다.
또한, 상기 압력신호처리부(312)는 압력센서(120)를 통해 입력되는 압력신호와 압력에 대한 기준값을 비교하여 기준값의 초과 여부에 따라 들숨신호와 날숨신호를 생성하되, 들숨신호와 날숨신호의 패턴 조합에 따라 기설정된 제어신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 압력신호처리부(312)는 압력센서(120)를 통해 입력되는 압력신호를 판별하여 들숨 및 날숨을 판별할 수 있다. 여기서, 압력신호가 기설정된 들숨에 대한 기준값보다 크면 들숨신호를 생성하고, 날숨에 대한 기준값보다 작으면 날숨신호를 생성할 수 있다. 또한, 압력신호처리부(312)는 들숨신호와 날숨신호의 패턴 조합 별로 전자기기의 기능을 제어할 수 있는 제어신호를 매칭하여 미리 설정될 수 있다. 이때, 압력신호가 들숨인지 날숨인지 판단하는 기준값은 제어신호생성부(300)에 포함된 기준값설정부(340)를 통해 변경할 수 있다.
예컨대, 압력신호처리부(312)는 들숨신호와 날숨신호의 패턴을 모스부호에 대입하여 각각의 패턴 별로 컴퓨터의 키보드 좌판에 대응되는 제어신호를 미리 설정하여 저장할 수 있으며, 입력되는 압력신호에 의해 생성되는 들숨신호와 날숨신호의 패턴 조합에 따라 해당하는 키보드 좌판을 실행시키는 제어신호가 출력되게 된다.
아울러, 상기 근전도신호처리부(313)는 근전도센서(130)를 통해 입력되는 근전도신호와 기설정된 근전도에 대한 기준값을 비교하여, 기준값의 초과 여부에 따라 기설정된 제어신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 상기 근전도신호처리부(313)는 근전도센서(130)를 통해 입력되는 근전도신호가 근전도에 대한 기준값을 초과하는 경우 전자기기의 기능을 제어할 수 있는 제어신호가 미리 설정될 수 있다. 그리고 근전도센서(130)를 통해 입력되는 근전도신호가 기준값을 초과하는 경우 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 근전도에 대한 기준값은 제어신호생성부(300)에 포함된 기준값설정부(340)를 통해 변경할 수 있다.
예컨대, 근전도신호처리부(313)는 근전도신호가 근전도에 대한 기준값을 초과하는 경우 컴퓨터의 키보드 'enter' 키 기능에 대응된 제어신호가 미리 설정되어 저장되고, 입력되는 근전도신호가 기준값을 초과하는 경우 컴퓨터의 키보드 'enter' 키 기능을 실행시키는 제어신호가 출력되게 된다.
또한, 상기 뇌파신호처리부(314)는 뇌파센서(140)를 통해 입력되는 뇌파신호의 주파수대역을 판별하여 주파수 대역 별로 기설정된 제어신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 상기 뇌파신호처리부(314)는 보여지는 시각 자극의 빈도수(주파수)에 따라 후두엽에서 해당 주파수의 세기가 증가하는 현상(SSVEP : Steady-state Visually Evoked Potential)을 이용한 것으로, LED(Light Emitting Diode) 조명의 깜박임에 대하여 사용자가 받는 시각자극의 빈도수(주파수)에 따라 뇌파센서(140)에서 감지되는 사용자의 뇌파신호 뇌파신호의 주파수 대역 별로 전자기기의 기능을 제어할 수 있는 제어신호가 매칭되어 미리 설정될 수 있다.
여기서, 뇌파센서(140)를 통해 입력되는 뇌파신호의 주파수 대역을 기설정된 주파수 대역과 비교하여 해당 주파수의 세기가 증가하는 경우 매칭되는 제어신호가 를 출력될 수 있다.
예컨대, 뇌파신호처리부(314)는 하나의 주파수 대역에 컴퓨터 마우스 클릭 기능에 대응된 제어신호가 미리 설정되어 저장되고, 입력되는 뇌파신호가 미리 저장된 주파수 대역와 대응되는 주파수 대역에서 주파수의 세기가 증가하는 경우 컴퓨터의 마우스 클릭 기능을 실행시키는 제어신호가 출력되게 된다.
한편, 상기 무선통신부(320)는 제어신호를 무선 통신 방식을 통해 전자기기(D)로 전송할 수 있다. 예컨대, 무선통신부(320)는 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet), 와이파이(Wifi), NFC(Near Field Communication), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra-wideband) 방식의 통신 모듈 등을 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제어신호설정부(330)는 신호처리부(310)에서 출력되는 각각의 제어신호 별로 전자기기(D)의 기능을 설정할 수 있다.
예컨대, 상기 제어신호설정부(330)는 신호처리부(310)에서 출력되는 각각의 제어신호 별로 컴퓨터의 키보드를 실행시키도록 설정하거나, 컴퓨터의 단축키, 마우스 동작 등이 실행되도록 기능을 설정할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치는 장애인이나, 손조작이 어려운 노약자가 컴퓨터, 태블릿, 스마트기기 등의 전자기기를 사용함에 있어서, 생체신호를 이용하여 전자기기의 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.
본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 아울러 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며,그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 센서부
110 : 음성센서
120 : 압력센서
130 : 근전도센서
140 : 뇌파센서
200 : 센서연결부
300 : 제어신호생성부
310 : 신호처리부
311 : 음성신호처리부
312 : 압력신호처리부
313 : 근전도신호처리부
314 : 뇌파신호처리부
320 : 무선통신부
330 : 제어신호설정부
D : 전자기기

Claims (10)

  1. 사용자의 생체신호를 감지하는 센서부;
    상기 센서부가 연결되어 상기 생체신호를 전달하며, 상기 센서부의 종류를 특정하기 위하여 연결된 상기 센서부의 종류에 따라 식별신호를 출력하는 센서연결부; 및
    상기 센서연결부에 연결되며, 상기 식별신호에 따라 상기 생체신호를 처리하여 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하여 전송하는 제어신호생성부;
    포함하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는
    음성을 인식하여 음성신호를 출력하는 음성센서, 사용자의 들숨과 날숨을 측정하여 압력신호를 출력하는 압력센서, 사용자의 근전도를 측정하여 근전도 신호를 출력하는 근전도센서, 사용자의 뇌파를 측정하여 뇌파신호를 출력하는 뇌파센서 중 어느 하나인 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어신호생성부는
    상기 식별신호에 따라 상기 생체신호를 처리하고, 처리된 생체신호에 따라 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성는 신호처리부; 및
    상기 제어신호를 무선 통신 방식을 통해 전자기기로 전송하는 무선통신부;
    를 포함하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호처리부는
    상기 음성신호를 처리하는 음성신호처리부, 상기 압력신호를 처리하는 압력신호처리부, 상기 근전도신호를 처리하는 근전도신호처리부, 상기 뇌파신호를 처리하는 뇌파신호처리부를 포함하고,
    상기 신호처리부는
    상기 식별신호에 따라 상기 음성신호처리부, 상기 압력신호처리부, 상기 근전도신호처리부, 상기 뇌파신호처리부 중 하나로 전환하여 신호를 처리하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 음성신호처리부는
    상기 음성센서를 통해 입력되는 음성신호의 음성패턴과 기설정된 음성패턴을 비교하여, 정확도에 대한 기준값의 초과 여부에 따라 제어신호를 출력하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 압력신호처리부는
    상기 압력센서를 통해 입력되는 압력신호와 기설정된 압력에 대한 기준값을 비교하여, 상기 기준값의 초과 여부에 따라 들숨신호와 날숨신호를 생성하되,
    상기 들숨신호와 날숨신호의 패턴 조합에 따라 기설정된 제어신호를 출력하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 근전도신호처리부는
    상기 근전도센서를 통해 입력되는 근전도신호와 기설정된 근전도에 대한 기준값을 비교하여, 상기 기준값의 초과 여부에 따라 기설정된 제어신호를 출력하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 뇌파신호처리부는
    상기 뇌파센서를 통해 입력되는 뇌파신호의 주파수대역을 판별하여 주파수 대역 별로 기설정된 제어신호를 출력하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제어신호생성부는
    상기 신호처리부에서 출력되는 각각의 제어신호 별로 전자기기의 기능을 설정하는 제어신호설정부를 더 포함하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제어신호생성부는
    상기 신호처리부에서 처리되는 상기 생체신호에 대한 기준값을 설정하는 기준값설정부를 더 포함하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.
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