KR20200098812A - 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 책을 거치한 상태에서 책장을 띄운 후에 띄워진 책장에 막대를 끼워 넣어 넘기는 기구부; 상기 기구부를 구동하는 기구구동부; 안구의 움직임 또는 음성을 선택하는 스위치; 안구의 움직임을 센싱하는 EOG 센서모듈; 음성을 입력받는 오디오 입력장치; 및 상기 스위치를 통해 안구의 움직임이 선택되면, 상기 EOG 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기고, 상기 스위치를 통해 음성이 선택되면, 상기 오디오 입력장치를 통해 입력되는 음성을 인식하고, 인식된 음성에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 제어장치;를 포함하는 자동 책장 넘김 장치를 제공한다.

Description

안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치 및 방법{page turner operated acoording to movement of eyeball or voice and method at the same}

본 발명은 자동 책 넘김 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자가 안구의 움직임 또는 음성으로 책장을 넘길 수 있게 하여 몸이 불편한 사용자도 자유로이 독서를 즐길 수 있게 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 국가통계포털에 게시된 2017년 장애 유형별 등록 장애인 현황을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면 지체장애인은 약 125만명 가량으로 대한민국의 전체인구와 대비하여 상당히 많은 수이다. 이러한 지체장애는 골격·근육·신경 계통의 질환, 손상, 기능 및 발달 이상으로 신체의 이동과 움직임 등에 상당히 제한되게 한다. 이는 일련의 운동 손상에 기인하는데, 지체장애인 중에는 가벼운 보행 곤란만을 가질 수도 있고, 말하기·먹기·걷기와 같은 운동 기능과 관련된 모든 영역에서 곤란을 갖을 수도 있다.

이와 같이 지체장애는 운동 기능에서의 곤란을 가져오므로 독서를 위해 책장을 넘기는 동작도 어려워 타인의 도움이 요구되는 번거로움이 있었다.

이에 종래에는 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자를 위해 책장을 넘겨줄 수 있는 제품들이 개발되어 상용화되었다. 이러한 독서 보조 제품으로는 페이지 터너 리더블과 북 타임(book time) 등이 있다.

상기 페이지 터너 리더블이나 북 타임 등과 같은 독서 보조 제품은 보호자의 도움없이 리모컨 및 각종 스위치를 이용하여 책장을 넘길 수 있게 하는 제품이나, 이는 부피가 크고 무거워 설치의 어려움이 있었다. 또한 고가의 제품이어서 널리 상용화되기는 어려웠다. 또한 상기한 독서 보조 제품은 입력장치로 푸시 버튼을 채용함에 따라 지체장애상태의 사용자에게는 여전히 사용상의 불편함을 내재하고 있었다.

또한 대한민국 특허청에 양수 장애자를 위한 전동 책장 넘기기 장치를 명칭으로 하여 실용신안등록공개된 실용신안등록 공개 제201999024144호가 있으며, 이는 브래킷에 일단이 삽입되며 다른 일단의 끝은 홈이 형성되고 중앙에 고정부가 돌출성형된 고정판, 이 고정판의 양측에 위치되는 반타원형의 책받침대, 책상의 일측 하부에 설치되며 회전로드가 구비된 제1전동모터, 이 제1전동모터의 회전로드에 고정되는 이동로드, 이 이동로드의 끝단에 부착되는 집게, 이 집게에 고정되는 접촉부재, 상기 이동로드의 중앙하부를 지지하도록 된 원형의 가이드링, 이 가이드링의 일부가 하방으로 연장성형되어 고정 부재에 고정되는 한편, 이 고정부재를 회전시키도록 된 회전판, 이 회전판의 회전범위를 제한하도록 된 좌/우측한계스위치, 상기 회전판과 결합되어 회전력을 제공하도록 된 제2전동모터, 상기 제1,2전동모터를 제어하도록 된 제어기, 이 제어기에 전기적 신호를 발생시키는 풋스위치로 이루어지는 양수장애자를 위한 전동 책장넘기기 장치를 개시하고 있다.

그리고, 대한민국 특허청에 책장 넘김 장치를 명칭으로 하여 특허공개된 특허공개 제1020020079231호가 있으며, 이는 책이나 악보를 놓을 수 있는 책 받침대의 위 그리고/또는 아래쪽에 설치하며, 그 내부에는, 마찰 롤러로써 오른쪽 책장 쪽을 불거져 나오게 할 수 있는 책장 불거짐 장치, 불거져 나오거나 넘겨져 온 책장을 걸 수 있는 책장 걸기 손가락을 이용하여 책장을 걸고 회전하는 두 개의 중앙 팔, 이상의 기계적 구성 요소들에 대한 구동 장치 및 구동 장치를 적절히 제어할 수 있는 제어 장치등의 구성 요소들을 설치하고, 책장 불거짐 장치를 구동하여 책장을 불거지게 한 후, 불거진 책장을 책장 걸기 손가락이 걸고 있는 상태에서 사용자의 책장 넘김 명령을 대기하다가, 책장 넘김 명령이 입력되면 명령에 대응하는 쪽의 중앙 팔을 회전시켜서 걸고있던 책장을 넘기고, 다시 다음 장을 불거지게 한 후 책장을 걸고 다음 명령을 대기하는 방식으로 제어함으로써, 책장 넘김을 위해서 사용자가 별도의 준비를 할 필요가 없고, 책을 끝까지 넘길 수 있게 하는 기술을 개시하고 있다.

그리고 대한민국 특허청에 자동 페이지 넘김이 가능한 보면대(譜面臺)를 명칭으로 하여 특허공개된 특허공개 제10-2015-0026152호가 있으며, 이는 우측 전방부에 탄성을 갖는 받침편이 일체로 장착된 책받침대와; 책받침대의 우측에 설치되어 넘기고자 하는 책장을 중심 측으로 밀어주어 책장의 중심부가 굴곡되도록 함으로써 넘기고자 하는 책장과 다음 책장 사이에 소정 크기의 공간이 형성되도록 하는 롤러부와; 상기 롤러부에 의하여 형성된 공간 하부에 설치되어 승/하강 운동하는 넘김바와; 상기 넘김바를 좌/우 왕복 운동시키는 이송 수단과; 상기 책받침대상에 놓여지는 책의 좌측을 고정하는 고정바와; 상기 고정바를 책장이 넘겨질 때는 책장의 이동에 방해를 하지 않으면서 책장이 넘겨지면 책을 고정하도록 운동시키는 고정바 구동수단과; 책장을 넘기기 위한 각종 동작모드를 사용자가 선택할 수 있도록 하는 스위치부 및; 스위치부로부터 출력되는 신호를 기준으로 상기 각 디바이스들의 동작을 제어하되 스위치부로부터 책장 넘김 신호가 입력되면 넘기고자 하는 책장의 중심에 소정 크기의 공간이 형성되도록 상기 롤러부를 기 설정된 소정회 회전시키고 상기 공간으로 넘김바를 삽입시킨 뒤 이송수단을 구동시켜 넘김바를 좌측으로 위치 이동시키면서 고정바를 책의 상부로부터 이동시켜 책장을 넘기고 이후에 상기 넘김바를 하강시킨 후 이송수단을 역동작 시키면서 고정바를 책상으로 위치 이동시키는 제어부로 구성되는 기술을 개시하고 있다.

이와 같이 종래의 독서 보조 제품은 스위치 또는 버튼 등을 통해 제어하도록 구성됨에 따라, 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자가 편리하게 책장을 넘길 수 있게 하는 기술의 개발이 여전히 요구되었다.

대한민국 실용신안등록공개 제2019990024144호 대한민국 특허공개 제1020090022441호 대한민국 특허공개 제 1020020079231호

본 발명은 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자가 안구의 움직임 또는 음성으로 책장을 넘길 수 있게 하여 몸이 불편한 사용자도 자유로이 독서를 즐길 수 있게 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 책을 거치한 상태에서 책장을 띄운 후에 띄워진 책장에 막대를 끼워 넣어 넘기는 기구부; 상기 기구부를 구동하는 기구구동부; 안구의 움직임을 센싱하는 EOG 센서모듈; 상기 EOG 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 제어장치;를 포함하는 자동 책장 넘김 장치를 제공한다.

다른 실시예에 따르면, 책을 거치한 상태에서 책장을 띄운 후에 띄워진 책장에 막대를 끼워 넣어 넘기는 기구부; 상기 기구부를 구동하는 기구구동부; 안구의 움직임 또는 음성을 선택하는 스위치; 안구의 움직임을 센싱하는 EOG 센서모듈; 음성을 입력받는 오디오 입력장치; 상기 스위치를 통해 안구의 움직임이 선택되면, 상기 EOG 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기고, 상기 스위치를 통해 음성이 선택되면, 상기 오디오 입력장치를 통해 입력되는 음성을 인식하고, 인식된 음성에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 제어장치;를 포함하는 자동 책장 넘김 장치를 제공한다.

또한, 상기 기구부는, 책의 뒷면을 고정하는 평판과 상기 책의 오른쪽 책장과 왼쪽 책장을 고정하는 레버를 포함하는 책 고정 기구장치; 상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장에 올려진 상태에서 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하여 상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장을 띄우는 바퀴를 포함하는 책장 띄움 기구장치; 및 상기 책장 띄움 기구장치에 의해 띄워진 책장을 왼쪽 또는 오른쪽으로 밀어 넘기는 막대를 포함하는 책장 넘김 기구장치;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어장치는, 상기 기구구동부를 제어하여, 넘기고자 하는 책장에 대한 상기 책 고정 기구장치의 레버를 해제한 후에, 상기 책장 띄움 기구장치를 통해 넘기고자 하는 책장을 띄운 상태에서, 상기 책장 넘김 기구장치를 통해 띄워진 책장에 막대를 끼워넣어 넘기고자 하는 방향으로 밀어 책장을 넘김을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치는, 상기 기구구동부를 제어하여, 상기 막대를 끼워넣어 넘기고자 하는 방향으로 밀어 넘긴 책장으로 상기 바퀴를 이동시켜 책장이 다시 원래의 위치로 복원되지 않게 제한한 상태에서, 상기 책 고정 기구장치의 레버를 다시 책장으로 밀어 책장을 고정함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 자동 책장 넘김 방법에 있어서, (a) 상기 안구의 움직임이 선택되면, 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계; 및 (b) 상기 음성이 선택되면, 오디오 입력장치를 통해 입력되는 음성을 인식하고, 인식된 음성에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계를 포함하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법을 제공한다.

또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 센서모듈로부터의 센싱값을 리드한 리딩값이 마지막 리딩값과 상이하면, 상기 리딩값에 미리 정해둔 값을 곱하여 int 형태로 변환하여 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서, (a-1) 타이머 인터럽트에 따라 상기 센서모듈의 센싱값을 리드하고, 미리 저장된 마지막 리딩 값과 현재 리딩 값이 동일한지를 체크하고, 상기 마지막 리딩 값과 상기 현재 리딩 값이 동일하지 않으면 마지막 리딩값 변화시각을 현재시각으로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a-1) 단계에서, (a-2) 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 제1 시간이 지났는지를 체크하고, 상기 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 상기 제1 시간이 지났으면 마지막 리딩값 변화시각으로부터 제2 시간이 지났는지를 체크하고, 상기 마지막 리딩값 변화시각으로부터 상기 제2 시간이 지났으면, 상기 마지막 리딩값이 상기 이벤트 상태값과 상이한지를 체크하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a-2) 단계에서, (a-3) 상기 이벤트 상태값을 리딩하고, 상기 리드한 이벤트 상태값이 '다음 페이지로의 동작값' 이면, 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 다음 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a-3) 단계에서, (a-4) 상기 리드한 이벤트 상태값이 '이전 페이지로의 동작값' 이면, 상기 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 이전 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 안구의 상태를 나타내는 이벤트 값이 미리 정해둔 시간 미만이면 책장 넘김을 이행하지 않음을 특징으로 한다.

본 발명은 안구의 움직임 또는 음성 인식으로 자동 책넘김을 구현하여 사용자의 독서시에 편의를 제공할 수 있다.

특히, 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자가에게 안구의 움직임 또는 음성으로 책장을 넘길 수 있게 하여 몸이 불편한 사용자도 자유로이 독서를 즐길 수 있게 하는 장점이 있다.

도 1은 2017년 장애 유형별 등록 장애인 현황을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 외관도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 블럭구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 자동 책장 넘김을 위한 기구부의 구성과정을 예시한 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 처리 절차도.
도 8은 본 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 EOG 센싱신호를 예시한 도면.

본 발명은 지체장애 또는 일시적인 운동기능의 곤란으로 인해 책장을 넘기기 어려운 사용자가 안구의 움직임 또는 음성으로 책장을 넘길 수 있게 하여 몸이 불편한 사용자도 자유로이 독서를 즐길 수 있게 한다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 구성 및 동작을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 구성>

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 외관도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 블럭구성도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 기구부의 구성과정을 도시한 것이다. 이제 상기 도 2 내지 도 4를 참조하여 자동 책장 넘김 장치의 외관 및 구성에 대해 설명한다.

상기 책장 넘김 장치는 기구부(100)와 제어장치(110)와 메모리부(112)와 기구구동부(114)와 외부기기 인터페이스부(116)와 EOG 센서모듈(118)과 버튼부(120)와 표시부(128)와 오디오 입력장치(132) 및 미도시된 전원장치로 구성된다.

상기 기구부(100)는 책을 안정적으로 거치함과 아울러 제어장치(110)의 제어에 따라 거치된 책의 책장을 좌 또는 우 방향으로 넘기는 역할을 수행한다. 상기의 기구부(100)는 책의 뒷면을 고정하는 평판과 상기 책의 오른쪽 책장과 왼쪽 책장을 고정하는 레버를 포함하는 책 고정 기구장치(102)와, 상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장에 올려진 상태에서 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하여 상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장을 띄우는 바퀴를 포함하는 책장 띄움 기구장치(104)와, 상기 책장 띄움 기구장치(104)에 의해 띄워진 책장을 왼쪽 또는 오른쪽으로 밀어 넘기는 막대를 포함하는 책장 넘김 기구장치(106)와, 책장 띄움 기구장치(104)와 책장 넘김 기구장치(106) 사이에 설치되어 책의 크기에 따라 길이를 조절하는 길이 조절 장치(108)로 구성된다.

여기서, 상기 책 고정 기구장치(102)는 상기 제어장치(110)의 제어에 따라 구동하는 기구구동부(114)에 의해 책의 뒷면을 지지하는 평판과 책의 하부를 미리 정해둔 텐션으로 미는 레버들로 구성되어 책이 지지판과 레버들 사이에 끼워진 상태로 고정되게 한다. 상기 책장 띄움 기구장치(104)는 상기 제어장치(110)의 제어에 따라 구동하는 기구구동부(114)에 의해 상기 책 고정 기구장치(102)에 고정된 책장의 맨 위의 책장을 밀어올려 책장을 띄우는 동작을 수행한다. 상기 길이 조절 장치(108)는 책 고정 기구장치(102)의 지지판과 책장 넘김 기구장치(106) 사이의 길이를 조절하는 연장바들로 구성되어, 책의 크기에 따라 길이를 조절할 수 있게 한다. 상기 책장 넘김 기구장치(106)는 상기 제어장치(110)의 제어에 따라 구동하는 기구구동부(114)에 의해 상기 책장 띄움 기구장치(104)에 의해 띄워진 책장에 끼워져 오른쪽 또는 왼쪽 방향으로 이동하면서 책장을 넘기는 막대를 구비한다.

상기 제어장치(110)는 책장 넘김 장치의 각부를 전반적으로 제어하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용자의 안구의 움직임 또는 음성에 따라 거치된 책의 책장을 넘김으로써 몸이 불편한 사용자도 편리하게 독서를 할 수 있게 한다.

상기 메모리부(112)는 상기 제어장치(110)의 제어 프로그램을 포함하는 다양한 정보를 저장하며, 특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 안구의 움직임 판별을 위한 참조 데이터 및 음성 인식을 위한 음성 데이터 등을 저장한다.

상기 기구구동부(114)는 모터와 기어 등으로 구성되어 상기 제어장치(100)의 제어에 따라 기구부(100)의 책 고정 기구장치(102)와 책장 띄움 기구장치(104)와 책장 넘김 기구장치(106)를 구동하여 책을 고정함과 아울러 책장을 띄운 후에 책장을 넘길 수 있게 한다. 상기한 기구구동부(114)는 책장을 넘기는 동작을 수행하기 위해 총 10개의 서보 모터가 동시에 사용되며, 외부 9V/1A 전원을 채용하며, 모터가 동작할 때 순간적으로 많은 전류가 소비됨으로 커패시터를 부가하여 안정성을 높인다. 또한 책을 고정하는 서보 모터의 경우 3V의 저전력을 인가하여 모터에 너무 많은 힘이 가해지지 않게 한다.

상기 외부기기 인터페이스부(116)는 사용자의 두부에 부착되는 EOG 센서모듈(118) 및 오디오 입력장치(132)와 제어장치(110) 사이의 인터페이스를 담당한다.

상기 EOG(electrooculogram) 센서모듈(118)은 사용자의 두부에 부착되어 사용자의 안전위도를 센싱하여 그에 따른 디지털 센싱값을 생성하여 제어장치로(110)로 제공한다.

상기 오디오 입력장치(132)는 사용자의 음성을 입력받아 제어장치(110)에 제공한다.

상기 버튼부(120)는 좌/우 넘김버튼(122)과 안구/음성 선택 스위치(124)와 음성 등록버튼(126)으로 구성되어, 사용자가 입력하는 각종 정보를 상기 제어장치(110)에 제공한다. 상기 좌/우 넘김 버튼(122)은 푸쉬 버튼을 이용하여 책장을 좌 또는 우 방향으로 넘기도록 명령하기 위한 버튼이다. 상기 안구/음성 선택버튼(124)은 음성인식 온/오픈 스위치와 안구 움직임 온/오프 스위치로 구성되며, 상기 음성인식 온/오프 스위치는 음성인식으로 책장을 넘기도록 명령하기 위한 스위치이다. 그리고 상기 안구 움직임 온/오프 스위치는 안구의 움직임 방향을 검지하여 책장을 넘기도록 명령하기 위한 스위치이다. 상기 음성 등록버튼(126)은 사용자가 자신의 음성을 등록하여 음성인식에 사용할 수 있게 하기 위해 음성정보를 입력받아 메모리부(112)에 등록하거나 이미 등록된 음성정보를 제거하도록 명령하기 위한 버튼이다.

상기 표시부(128)는 EOG 안정화 표시 LED(130)로 구성되며, 상기 EOG 안정화 표시 LED(130)는 제어장치(110)의 제어에 따라 EOG 안정화상태를 표시한다.

<기구부 구성 및 동작>

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 책장 넘김 장치의 기구부의 구성 및 동작을 좀더 상세히 설명한다.

본 발명은 서보 모터를 제어하여 책을 다음 장으로 넘기거나 이전 장으로 넘기는 함수의 경우에는 처음에는 MSTimer2 라이브러리의 타이머 인터럽트 서비스 루틴 안에서 동작시키도록 한다. 여기서, 서보 모터가 동작하는 도중에도 센싱을 한다던가 긴급 정지를 하는 경우에, 책을 넘기는 동작이 겹치거나 연속 동작으로 이어지는 등의 불안정함이 나타날 수 있어, 서보 모터의 동작을 순차적으로 처리되도록 하여 그 사이 입력값으로 센싱되는 것들을 타이머 서비스 루틴에 삽입하거나 멈추게 한다. 또한 초기화후, 한번 동작을 하게 되면 처음 위치로 돌아오게 되면 detach() 함수로 신호를 끊어 대기 전류를 없앤다. 또한 책을 고정하는 서보 모터의 경우에는 책을 누르는 힘이 계속 가해지면 모터에 무리가 갈 수 있어서 3V의 저전압을 인가한다.

<초기상태>

상기의 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 책장 넘김 장치의 전원을 온시키면 제어장치(110)는 기구구동부(114)를 구동하여 책 고정 기구장치(102), 책장 띄움 기구장치(104), 책장 넘김 기구장치(106)는 초기화되어 초기위치로 이동하여 초기준비상태로 진입한다.

<다음 페이지로의 동작>

그리고 제어장치(110)는 다음 페이지로 넘기기 함수가 호출되어 실행되면, 기구구동부(114)를 구동하여 책장 띄움 기구장치(104)에 구비된 바퀴를 책의 우측 하단에 안착함과 아울러 우측 하단의 책 고정 기구장치(102)가 뜨면서(해제하여) 우측 책장의 고정을 해제한다.

이후 상기 제어장치(110)는 상기 기구구동부(114)를 통해 상기 책장 띄움 기구장치(104)의 바퀴를 정방향으로 회전시켜 책장을 띄움과 동시에 책장 넘김 기구장치(106)에 구비된 막대를 시계방향으로 회전시켜 책장을 넘긴다. 이후 상기 제어장치(110)는 상기 책장 띄움 기구장치(104)의 바퀴를 좌측 책장으로 이동하여 넘긴 책장이 다시 반대로 넘어가지 않게 눌러준다. 이후 상기 제어장치(110)는 책 고정 기구장치(102)를 다시 구동하여 책의 양쪽 책장을 고정시킴과 아울러 상기 책장 띄움 기구장치(104) 및 책 고정 기구장치(102)를 초기의 위치로 이동하여 준비상태로 복귀한다.

<이전 페이지로의 동작>

그리고 제어장치(110)는 이전 페이지로 넘기기 함수가 호출되어 실행되면, 기구구동부(114)를 구동하여 책장 띄움 기구장치(104)에 구비된 바퀴를 책의 좌측 하단에 안착함과 아울러 좌측 하단의 책 고정 기구장치(102)가 뜨면서(해제하여) 좌측 책장의 고정을 해제한다.

이후 상기 제어장치(110)는 상기 기구구동부(114)를 통해 상기 책장 띄움 기구장치(104)의 바퀴를 역방향으로 회전시켜 좌측 책장을 띄움과 동시에 책장 넘김 기구장치(106)에 구비된 막대를 시계 반대방향으로 회전시켜 좌측 책장을 넘긴다. 이후 상기 제어장치(110)는 상기 책장 띄움 기구장치(104)의 바퀴를 우측 책장으로 이동하여 넘긴 책장이 다시 반대로 넘어가지 않게 눌러준다. 이후 상기 제어장치(110)는 책 고정 기구장치(102)를 다시 구동하여 책의 양쪽 책장을 고정시킴과 아울러 상기 책장 띄움 기구장치(104) 및 책 고정 기구장치(102)를 초기의 위치로 이동하여 준비상태로 복귀한다.

이러한 기구부(100)는 다음과 같은 과정을 통해 구현된다. 먼저 고정된 장치에서 바퀴를 회전하여 책을 띄어 올리기 위한 장치를 구현하며 이를 예시한 것이 도 4의 (a)이다. 상기의 책을 띄어 올리기 위한 장치에 바퀴를 구비하여 이동성을 부여하는데, 책을 띄어줄 때는 바퀴를 내리고 책을 넘길 때는 바퀴를 올리도록 구현하며, 이를 예시한 것이 도 4의 (d)이다. 이후 책장 넘김 장치의 부피를 줄이고 효율적으로 동작할 수 있도록 하나의 구동장치로 좌우의 페이지를 모두 넘길 수 있게 구현하였으며, 이를 예시한 것이 도 4의 (b)이다. 그리고 동작을 안정화시킴과 아울러 외관상 깔끔하고, 오래 사용할 수 있도록 내구성을 올리기 위해 3D 프린팅을 이용하여 하드웨어의 프레임 부분을 제작하며, 이를 예시한 것이 도 4의 (e)이다. 그리고 책 사이즈에 맞게 길이 조절장치(108)를 부가하여 사용자의 편이성 및 활용도를 향상시키며, 이를 예시한 것이 도 4의 (c)이다.

<안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 장치의 처리절차>

이제 상기한 바와 같은 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 책장 넘김 장치의 처리 절차 및 동작을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 책장 넘김 장치의 처리 절차를 도시한 것이다.

상기한 책장 넘김 장치의 전체적인 동작을 설명하면 전원이 온되면 서보 모터와 LED 등을 사용하기 위한 포트 설정과 라이브러리 사용 준비 등 초기 설정 과정을 수행하고, 좌/우 넘김버튼이 눌렸는지 확인한 후에, 안구 움직임에 변화가 있는지를 체크하고, 인식된 음성이 있는지를 확인하는 과정을 거친다.

상기 좌/우 넘김버튼은 항시 사용 가능하며, 안구 움직임 및 음성 인식의 경우에는 스위치로 사용 여부를 선택 가능하다. 각 과정에서 특정 이벤트가 발생을 하면 서보 모터를 제어할 동작 함수를 호출하고, 동작 함수를 호출하는 동안은 동작 함수만을 순차 실행하여 다른 입력이 연속으로 들어가지 않게 한다. 음성 인식의 경우에는 MCU 보드에 내장되어 있는 기능이라 프로그래밍한 기능들과 병렬적으로 동작을 하게 되는데 음성이 인식될 때마다 큐 형식으로 쌓아두기 때문에 연속 동작하는 문제가 있어 음성 인식 알고리즘 내에서 입력이 들어오면 먼저 들어온 입력을 읽어내고 시리얼을 종료시켜 초기화를 하고 동작 함수가 실행되는 동안에 인식되어 연속 동작하지 않도록 한다.

또한 안구 선택 스위치가 온되어 있으면 책장 넘김 장치는 MSTimer2 라이브러리를 이용해 타이머 인터럽트를 실행하고 LED에 붉은색을 점등한 후에 EOG 센싱을 시작한다. 상기 EOG 센싱이 시작되면 안구전도 센싱값이 도 8의 (A)에 도시한 바와 같이 불안정하게 솟구치다 점차 안정화가되는데 약 10초 정도의 시간이 소요된다. 상기 안정화가 완료되면 초록색 LED를 점등하고 안구 움직임에 따르는 책장 넘김 동작을 수행한다.

이러한 전체적인 프로세스를 도 5를 참조하여 좀 더 상세히 설명한다. 상기 책장 넘김 장치의 제어장치(110)는 전원 온이 되면(200단계), 책장 넘김 장치의 각부에 대한 초기화를 이행한다(202단계). 이후 상기 제어장치(110)는 버튼부(120)의 좌/우 넘김버튼(122)의 조작상태를 토대로 사용자가 왼쪽 넘김 또는 오른쪽 넘김을 명령하는지를 체크한다(204,206단계).

상기 제어장치(110)는 왼쪽 넘김 또는 오른쪽 넘김이 명령되면, 그에 대응되는 동작함수를 호출하여 실행하여 책장을 왼쪽 또는 오른쪽 넘김을 이행한다(208단계). 여기서 책장을 넘기는 과정은 이미 상술되었으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

이와 달리 사용자가 안구/음성 선택 스위치(124)를 통해 안구 움직임에 의한 책장 넘김을 선택하면(210단계), 안구 플래그가 TRUE 상태인지를 체크한다(212단계). 여기서, 상기 안구 플래그가 TRUE 상태인 것은 안구의 움직임 센싱이 안정화되었음을 나타낸다.

상기 안구 플래그가 TRUE 상태가 아니면, 상기 제어장치(110)는 타이머 인터럽트를 시작함과 아울러 EOG 센서모듈(118)로부터의 디지털 센싱값을 제공받음과 동시에 EOG 센싱 비안정화 상태를 안내하기 위해 EOG 안정화 표시 LED(130)의 붉은색 LED를 구동한다(214,216단계).

그리고 상기 제어장치(110)는 상기 EOG 센서모듈(118)로부터의 디지털 센싱값이 미리 정해둔 시간내에 미리 정해둔 안정화 상태를 추종하는지를 체크한다(218단계). 상기 제어장치(110)는 EOG 센서모듈(118)로부터의 디지털 센싱값이 안정화 상태를 추종하면, EOG 센싱 안정화 상태를 안내하기 위해 EOG 안정화 표시 LED(130)의 초록색 LED를 구동하고 안구 플래그를 TRUE 상태로 변환한다(220,222단계).

이후 상기 제어장치(110)는 안구 플래그가 TRUE인 상태에서 안구/음성 선택 스위치(124)가 안구 움직임에 의한 책장 넘김 선택을 지시하면, 안구 움직임에 따른 동작함수 호출 및 실행을 이행하는 알고리즘을 수행한다(224,226단계).

이와 달리 안구/음성 선택 스위치(124)가 안구 움직임에 의한 책장 넘김 선택을 지시하지 않으면 타이머 인터럽트를 종료하고 LED 구동을 종료한 후에 안구 플래그를 FALSE로 변환한다(228,230단계).

또한 상기 제어장치(110)는 상기 EOG 센서모듈(118)로부터의 디지털 센싱값이 미리 정해둔 시간내에 미리 정해둔 안정화 상태를 추종하지 않으면 안구 플래그를 FASLE로 변환한다(232단계).

상기한 바와 달리 사용자가 안구/음성 선택 스위치(124)를 통해 음성 인식에 의한 책장 넘김을 선택하면(234단계), 시리얼 통신을 시작하고(238단계) 음성 플래그를 TRUE로 변환한다. 이후 사용자가 안구/음성 선택 스위치(124)를 통해 음성 인식에 의한 책장 넘김 상태를 유지하면 음성인식 알고리즘을 수행하여 입력된 음성을 인식하고, 인식한 음성에 대응되는 동작함수를 호출하여 실행한다(242,244,246,248단계). 이와 달리 안구/음성 선택 스위치(124)를 통해 음성 인식에 의한 책장 넘김을 선택하지 않으면 음성 플래글 FLASE로 변환하고 시리얼 통신을 종료한다.

<안구 움직임에 따른 책장 넘김 알고리즘>

본 발명에 따르는 안구 움직임에 따른 책장 넘김 알고리즘의 설명에 앞서, EOG 신호에 대해 설명한다. PSL-iEOG2(안구전도 보드)로 센싱된 아날로그 값이 아두이노 A2, A3 포트에 연결되어 있는데 이 값을 0.05초 간격으로 읽어들인다. 이때 PSL-iEOG2로부터 출력되는 아날로그 값은 0~750 사이의 값을 가진다. 센싱의 편이를 위해 읽어들인 0~750 사이의 값에 5/1023을 곱해서 int 형태로 변환하는 처리과정을 거치면 읽어들이는 값은 0, 1, 3 의 3가지 값을 가진다. 여기서 해당 센싱값이 안정화가 되었는지는 확인하기 위해 센싱값이 10초간 1로 유지되는지를 확인하는 방법을 적용한다.

상기 1은 안구 움직임이 없는 안정적인 상태를 말하며, 0은 안구의 눈동자가 아래로 향했다는 뜻이고, 3은 안구의 눈동자가 위로 향했다는 뜻이다. 도 8의 (b)에서 붉은색은 안구의 눈동자를 위로했을 때의 파형이고, 초록색은 안구의 눈동자를 아래로 했을 때의 파형이다. 이때 눈을 깜빡이거나 눈동자를 잠깐 위아래로 움직일 경우에는 값이 순간적으로 변화되므로, 본 발명에서는 0.7초간 같은 값이 유지되었을 때만 센싱하도록 하여 튀는 값에 대비한다. 또한 본 발명에서는 눈동자를 위로 향하여 책을 넘기는 동작을 실행시킨 뒤 다시 앞을 보기 위해 안구의 눈동자가 내려올 때 아래로 향한 것처럼 센싱되지 않도록 마지막 동작으로부터 3초가 지났는지를 확인한다.

이러한 본 발명에 따르는 안구 움직임에 따르는 책장 넘김 알고리즘을 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 책장 넘김 장치의 제어장치(110)는 타이머 인터럽트에 따라 EOG 센서모듈(118)의 디지털 센싱값을 리드한다. 이를 위한 타이머 인터럽트는 도 6에 도시한 바와 같이 0.05초가 경과할 때마다 EOG 센서모듈(118)의 디지털 센싱값을 리드한다(300,302단계).

이러한 타이머 인터럽트에 따라 실행되는 안구 움직임에 따른 책장 넘김 알고리즘을 도 7을 참조하여 설명한다.

상기 책장 넘김 장치의 제어장치(110)는 타이머 인터럽트에 따라 EOG 센서모듈(118)의 디지털 센싱값을 리드하고(400단계), 미리 저장된 마지막 리딩 값과 현재 리딩 값이 동일한지를 체크하고(402단계), 상기 마지막 리딩 값과 상기 현재 리딩 값이 동일하지 않으면 마지막 리딩값 변화시각을 현재시각으로 변경한다(404단계).

이후 상기 제어장치(100)는 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 3초가 지났는지를 체크하고(406단계), 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 3초가 지났으면 상기 제어장치(100)는 마지막 리딩값 변화시각으로부터 0.7초가 지났는지를 체크한다(408단계).

상기 마지막 리딩값 변화시각으로부터 0.7초가 지났으면, 상기 제어장치(100)는 리딩값이 이벤트 상태값과 상이한지를 체크한다(410단계). 상기 이벤트 상태값을 리딩한다(412단계).

상기 제어장치(110)는 상기 리드한 이벤트 상태값이 3인지를 체크한다(414단계). 상기 이벤트 상태값이 3이면, 상기 제어장치(110)는 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 다음 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행한다(416,418단계).

상기 이벤트 상태값이 3이 아니면 상기 제어장치(110)는 상기 이벤트 상태값이 0인지를 체크한다(420단계). 상기 이벤트 상태값이 0이면, 상기 제어장치(110)는 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 이전 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행한다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 기구부
102 : 책 고정 기구장치
104 : 책장 띄움 기구장치
106 : 책장 넘김 기구장치
108 : 길이 조정 기구장치
110 : 제어장치
112 : 메모리부
114 : 기구구동부
116 : 외부기기 인터페이스부
118 : EOG 센서모듈
120 : 버튼부
122 : 좌/우 넘김버튼
124 : 안구/음성 선택 스위치
126 : 음성 등록버튼
128 : 표시부
130 : EOG 안정화 표시 LED
132 : 오디오 입력장치

Claims (12)

1. 책을 거치한 상태에서 책장을 띄운 후에 띄워진 책장에 막대를 끼워 넣어 넘기는 기구부;
   상기 기구부를 구동하는 기구구동부;
   안구의 움직임을 센싱하는 EOG 센서모듈;
   상기 EOG 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 책장 넘김 장치.
2. 책을 거치한 상태에서 책장을 띄운 후에 띄워진 책장에 막대를 끼워 넣어 넘기는 기구부;
   상기 기구부를 구동하는 기구구동부;
   안구의 움직임 또는 음성을 선택하는 스위치;
   안구의 움직임을 센싱하는 EOG 센서모듈;
   음성을 입력받는 오디오 입력장치;
   상기 스위치를 통해 안구의 움직임이 선택되면, 상기 EOG 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기고,
   상기 스위치를 통해 음성이 선택되면, 상기 오디오 입력장치를 통해 입력되는 음성을 인식하고, 인식된 음성에 대응되게 상기 기구구동부를 제어하여 상기 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 책장 넘김 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기구부는,
   책의 뒷면을 고정하는 평판과 상기 책의 오른쪽 책장과 왼쪽 책장을 고정하는 레버를 포함하는 책 고정 기구장치;
   상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장에 올려진 상태에서 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하여 상기 오른쪽 책장 또는 상기 왼쪽 책장을 띄우는 바퀴를 포함하는 책장 띄움 기구장치; 및
   상기 책장 띄움 기구장치에 의해 띄워진 책장을 왼쪽 또는 오른쪽으로 밀어 넘기는 막대를 포함하는 책장 넘김 기구장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 책장 넘김 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 기구구동부를 제어하여,
   넘기고자 하는 책장에 대한 상기 책 고정 기구장치의 레버를 해제한 후에, 상기 책장 띄움 기구장치를 통해 넘기고자 하는 책장을 띄운 상태에서, 상기 책장 넘김 기구장치를 통해 띄워진 책장에 막대를 끼워넣어 넘기고자 하는 방향으로 밀어 책장을 넘김을 특징으로 하는 자동 책장 넘김 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 기구구동부를 제어하여,
   상기 막대를 끼워넣어 넘기고자 하는 방향으로 밀어 넘긴 책장으로 상기 바퀴를 이동시켜 책장이 다시 원래의 위치로 복원되지 않게 제한한 상태에서, 상기 책 고정 기구장치의 레버를 다시 책장으로 밀어 책장을 고정함을 특징으로 하는 자동 책장 넘김 장치.
6. 자동 책장 넘김 방법에 있어서,
   (a) 상기 안구의 움직임이 선택되면, 센서모듈로부터의 센싱값을 입력받아 안구의 상태를 나타내는 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계; 및
   (b) 상기 음성이 선택되면, 오디오 입력장치를 통해 입력되는 음성을 인식하고, 인식된 음성에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서,
   상기 센서모듈로부터의 센싱값을 리드한 리딩값이 마지막 리딩값과 상이하면, 상기 리딩값에 미리 정해둔 값을 곱하여 int 형태로 변환하여 이벤트 상태값을 생성하고, 상기 이벤트 상태값에 대응되게 기구구동부를 제어하여 기구부를 구동하여 책장을 넘기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서,
   (a-1) 타이머 인터럽트에 따라 상기 센서모듈의 센싱값을 리드하고, 미리 저장된 마지막 리딩 값과 현재 리딩 값이 동일한지를 체크하고, 상기 마지막 리딩 값과 상기 현재 리딩 값이 동일하지 않으면 마지막 리딩값 변화시각을 현재시각으로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 (a-1) 단계에서,
   (a-2) 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 제1 시간이 지났는지를 체크하고, 상기 마지막 안구 방향 감지시각으로부터 상기 제1 시간이 지났으면 마지막 리딩값 변화시각으로부터 제2 시간이 지났는지를 체크하고,
   상기 마지막 리딩값 변화시각으로부터 상기 제2 시간이 지났으면, 상기 마지막 리딩값이 상기 이벤트 상태값과 상이한지를 체크하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 (a-2) 단계에서,
    (a-3) 상기 이벤트 상태값을 리딩하고,
    제6항에 있어서,
    상기 리드한 이벤트 상태값이 '다음 페이지로의 동작값' 이면, 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 다음 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 (a-3) 단계에서,
    (a-4) 상기 리드한 이벤트 상태값이 '이전 페이지로의 동작값' 이면,
    상기 마지막 안구 감지시각을 현재시각으로 변환하고, 이전 책장으로 넘기기 함수를 호출하고 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.
12. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 안구의 상태를 나타내는 이벤트 값이 미리 정해둔 시간 미만이면 책장 넘김을 이행하지 않음을 특징으로 하는 안구의 움직임 또는 음성에 따라 동작하는 자동 책장 넘김 방법.

Images