KR20200114389A

KR20200114389A - 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20200114389A
Application number: KR1020190036077A
Authority: KR
Inventors: 박세훈; 김신기; 최종문; 정성윤; 이희태; 김승기; 류제청
Original assignee: 근로복지공단
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-07
Also published as: WO2020196988A1; EP3949912A4; US20240050245A1; EP3949912A1; KR102251364B1

Abstract

본 발명은 손동작 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작 뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 사용자가 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있게 함으로써, 근전 전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 한 근전 전동의수의 손동작 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템 및 그 제어방법{CONTROL SYSTEM FOR HAND MOTION OF MYOELECTRIC HAND AND CONTROL METHOD THEREOF}

최근 많은 장애인들이 겪고 있는 일상생활의 불편함을 해소하여 삶의 질을 향상시키는데 기여할 수 있도록, 다양한 종류의 의료기구나 재활 보조 장치들에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.

특히 상지 절단환자를 위한 근전 전동의수(Myoelectric hand)의 경우, 팔의 근육에서 나오는 전기 신호인 근전도 신호를 이용하여 인공손을 움직여 물건 등을 파지할 수 있게 해줌으로써, 장애인의 독립적인 사회활동과 일생생활을 영위할 수 있게 해주는 대표적인 재활 보조 장치이다.

이러한 근전 전동의수의 경우 최근에는 다양한 형태의 물체를 안정적으로 잡을 수 있을 뿐만 아니라, 오케이 표시나 영문자 ‘V’ 표시 등 다양한 의견을 손동작으로 표현할 수 있게 한 5손가락 타입의 제품들이 시장을 확대해 나가고 있다.

그러나, 이러한 5손가락 타입의 근전 전동의수는 2006년 처음 개발된 이후 약 12년이 지난 현재까지도, 종래 3손가락 타입의 근전 전동의수를 완전히 대체하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 내구성, 가격, 유지보수 비용, 편의성 등의 많은 단점이 지속적으로 노출되고 있다.

특히, 이러한 5손가락 타입의 근전 전동의수를 이용하여 다양한 손동작을 구현함에 있어 쉽게 손동작을 바꾸기 어렵기 때문에, 기존의 단순 파지기능을 수행하기 위해 구현되던 손동작에 비해 10~30가지의 다른 손동작 구현이 가능한 이점을 모두 활용하기에는 많은 애로사항이 존재하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 종래 5손가락 타입의 근전 전동의수는 다양한 손동작과 파지동작이 모두 구현 가능하지만, 동작을 변화하기 위해서는 파지동작을 위해 사용자가 잔존근육으로 가해줄 수 있는 근전도 신호만으로 이루어진 제어신호를 벗어난 추가적인 제어신호를 필요하게 되거나, 앱(APP)이나 동글(무선칩)과 같은 장치가 추가적으로 필요하게 되며, 그로 인해 조작의 복잡도가 크게 증가하게 되는 문제점이 있었다.

이처럼 장치의 추가나 조작의 복잡도 증가는 내구성을 약화시키고, 사용 편의성을 저하시킴은 물론, 제조가격과 유지보수 비용의 증가를 가져올 수 밖에 없어 5손가락 타입의 근전 전동의수가 널리 보급되는데 많은 지장을 초래할 수 밖에 없었다.

대한민국 등록특허 제10-1618706호 대한민국 공개특허 제10-2012-0040431호

본 발명은, 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작 뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 사용자가 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있게 함으로써, 근전 전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 한 근전 전동의수의 손동작 제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템은,

근전 전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하는 동작모드 전환부; 상기 근전 전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하는 엄지감지센서; 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 신체에 부착되어 있는 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 손동작 제어부; 및 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 상기 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 파지동작 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 동작모드 전환부는, 제1 및 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호가 입력될 때 마다 활성화되는 제어부가 손동작 제어부와 파지동작 제어부 상호간에 전환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 손동작 제어부는,

손동작 모드의 각 세부모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 손동작 설정부; 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및 상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 손동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 손동작 설정부는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제1손동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제2손동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 손동작 설정부는, 엄지손가락이 수평위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제3손동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제4손동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파지동작 제어부는,

파지동작 모드의 각 세부모드에서 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 파지동작 설정부; 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및 상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 파지동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 파지동작 설정부는,

엄지손가락이 수직위치에 있는 파지동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제1파지동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제2파지동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하고; 엄지손가락이 수평위치에 있는 파지동작 모드의 세부모드에서, 상기 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제3파지동작과, 상기 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제4파지동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법은,

근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고, 각 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각 동작모드별로 설정하여 저장하는 엄지기반 동작 설정단계; 상기 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 함께 HIGH 신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계; 사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하는 엄지위치 감지단계; 엄지손가락의 위치가 수평위치인지, 수직위치인지를 판단하여 각 동작모드에 설정되어 있는 세부모드를 활성화시키는 세부모드 선택단계; 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해, 각 세부모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계; 및 활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전 전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 엄지기반 동작 설정단계는,

근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작을, 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와, 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정; 상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 세부모드 설정과정; 및 상기 세부모드에서 엄지손가락의 수직위치와 수평위치에 각각 매치되어 있는 손가락 모양과 그립을 구현하기 위해, 상기 근전 전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 물체를 잡는 파지동작 뿐만 아니라, 감정이나 의사를 표현하는 손동작도 모두 표현할 수 있게 하면서도, 사용자가 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 물체의 파지뿐만 아니라 다양한 손동작의 표현이 앱(APP)이나 동글 등 부가장비의 추가 없이 가능하게 함으로써, 근전 전동의수의 활용범위를 간편하게 확대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 손동작과 파지동작을 나타내는 예시 사진.
도 3은 본 발명에 따라 손동작이나 파지동작을 나타내는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법의 구성도.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따라 엄지손가락의 위치와 근전도 신호의 상태에 따른 손동작과 파지동작을 나타내는 예시 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템은, 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 근전도 신호가 함께 인가될 경우, 근전 전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 동작 제어부를 변경하는 동작모드 전환부(100)와, 상기 근전 전동의수에 구비된 엄지손가락을 사용자가 수동으로 회전시키면, 회전된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하는 엄지감지센서(200)와, 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 손동작 제어부(300)와, 상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 파지동작 제어부(400)를 포함함으로써, 동일한 근전도 신호로 손동작과 파지동작을 모두 구현할 수 있도록 구성된다.

즉, 본 발명은 5손가락 타입의 다관절 근전 전동의수(1)를 이용하여 물체의 파지뿐만 아니라, 사용자의 의사표현이나 감정표현을 나타내는 간단한 손동작도 표현할 수 있게 함에 있어, 새로운 구동신호를 생성할 수 있는 앱(APP)이나 동글 같은 부가적인 장치를 구비하지 않고도 종래 파지동작을 제어하기 위해 사용되던 근전도 신호만을 이용하여 구현할 수 있게 한 것이다.

그에 따라, 본 발명에서 의사표현이나 감정표현을 위한 손동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 착용하고 있는 사용자가 가해주는 신호는, 종래에 물체의 파지동작을 수행하기 위해 신체에 부착되어 있던 두 개의 근전도 센서에서 획득할 수 있는 근전도 신호에 불과하게 되므로, 복잡하고 새로운 조작법을 익히지 않고도 간단한 손동작을 보다 편리하게 표현할 수 있게 된다.

이와 같이 파지동작과 손동작을 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 모두 구현할 수 있게 하기 위해, 상기 근전 전동의수(1)는, 사용자의 피부에 부착되어 근전도 신호를 획득하는 두 개의 근전도 센서(10)와, 상기 근전도 센서에서 획득한 근전도 신호에 의해 구동되어 손가락의 관절을 구부리거나 펼치는 구동부(20)를 포함하여 구성된다.

이처럼 두 개의 근전도 센서(12,14)에서 발생될 수 있는 근전도 신호의 조합은 두 개의 근전도 센서에서 모두 활성화 신호가 감지되는 경우와, 둘 중 어느 하나의 근전도 센서에서만 활성화 신호가 감지되는 경우가 있을 수 있는바, 본 발명에서는 이러한 세 가지의 신호만을 이용하여 물체의 파지뿐만 아니라, 간단한 손동작의 표현도 가능할 수 있게 된다.

즉, 신체에 부착된 두 개의 근전도 센서(12,14)에서 발생되는 신호는 하기의 표 1에 나타난 바와 같이, 제1근전도 센서(12)에서 전송되는 제1근전도 신호와 제2근전도 센서(14)에서 전송되는 제2근전도 신호가 모두 HIGH 값을 나타내는 동시 활성화신호(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)와, 제1근전도 신호만이 HIGH 값을 나타내고 제2근전도 신호는 LOW 값을 나타내는 제1활성화신호(도 2에서는 Open 신호로 표시함)와, 제1근전도 신호는 LOW 값을 나타내고 제2근전도 신호는 HIGH 값을 나타내는 제2활성화신호(도 2에서는 Close 신호로 표시함)만이 가능하게 된다. 이때, 근전도 센서에서 HIGH 값이 인가될 때 이를 각 근전도 센서가 활성화되었음을 나타내는 활성화신호로 지칭한다.

	동시 활성화신호 (Co-contraction)	제1활성화신호	제2활성화신호
제1근전도 신호	HIGH	HIGH	LOW
제2근전도 신호	HIGH	LOW	HIGH

이러한 세 종류의 신호 중 동시 활성화신호는 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 동작모드를 바꿀 수 있는 전환신호로 상기 동작모드 전환부(100)에서 사용하고, 제1활성화신호와 제2활성화신호는 손동작 모드와 파지동작 모드에서 모두 미리 설정된 손동작 표현 또는 파지동작 표현을 위한 제어신호로 상기 손동작 제어부(300)와 파지동작 제어부(400)에서 사용할 수 있도록 구성된다.

그에 따라, 상기 동작모드 전환부(100)는, 상기 근전 전동의수를 이용하여 수행하고자 하는 동작을 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 전환하기 위한 것으로서, 두 개의 근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호가 입력될 때 마다 활성화되는 제어부가 손동작 제어부(300)와 파지동작 제어부(400) 상호간에 전환되도록 구성된다.

즉, 현재 손동작 모드에서 제1근전도 센서(12)와 제2근전도 센서(14)에서 모두 HIGH 값이 입력(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)되면 상기 동작모드 전환부(100)는 현재 활성화되어 있는 손동작 모드를 비활성화시키고 파지동작 모드를 활성화시켜 파지동작 제어부(400)에 의해 손가락들을 굽히거나 펼치는 제어신호가 근전 전동의수의 구동부(20)로 인가될 수 있게 한다.

또한 파지동작 모드에 있는 동안 다시 제1근전도 센서와 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 입력(도 2에서는 Co-contraction 신호로 표시함)되면 상기 동작모드 전환부는 현재 활성화되어 있는 파지동작 모드를 비활성화시키고 손동작 모드를 활성화시켜 손동작 제어부에 의해 손가락들을 굽히거나 펼치는 제어신호가 근전 전동의수의 구동부로 인가될 수 있게 한다.

이와 같이 상기 동작모드 전환부(100)에 의해 활성화되어 제어신호를 출력하는 제어부가 바뀌게 됨으로써, 별도의 부가 장비의 추가 없이 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 동일한 근전도 신호를 이용하여 파지동작 뿐만 아니라 손동작도 표현할 수 있게 된다.

또한, 상기 엄지감지센서(200)는, 상기 근전 전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여 있는지 또는 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하기 위한 것으로서, 상기 손동작 모드에서 구현될 수 있는 손동작의 세부모드와, 상기 파지동작 모드에서 구현될 수 있는 파지동작의 세부모드를 설정하기 위해 엄지손가락의 위치를 감지하도록 구성된다.

이때, 상기 엄지손가락의 위치는 사용자가 엄지손가락을 수동으로 회전시켜 변경할 수 있으며, 상기 실시예에서는 회전된 엄지손가락이 다른 손가락들과 수평 방향이 되도록 위치한 경우를 수평위치로 칭하고, 회전된 엄지손가락이 다른 손가락들과 수직 방향이 되도록 위치한 경우를 수직위치로 칭하였으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형태로 엄지손가락의 위치를 설정할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 엄지손가락의 위치는 자동화된 제어신호에 의해 변경하도록 구성될 수도 있으나, 이 경우 엄지손가락을 회전시키기 위한 새로운 형태의 제어신호를 생성하여야 하는바, 두 개의 근전도 센서에서 수신할 수 있는 근전도 신호외에 다른 신호를 생성할 수 있는 수단을 부가하지 않고 손동작을 표현하고자 하는 본 발명에서는 엄지손가락의 위치를 수동으로 회전시켜 변경하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 손동작 제어부(300)는, 손동작 모드의 각 세부모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 손동작 설정부(310)와, 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부(320)와, 상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 손동작 실행부(330)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 손동작 설정부(330)는, 손동작 모드의 각 세부모드에서 나타내고자 하는 손동작을 표현하기 위해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 매치시켜 저장하도록 구성된다.

이를 위하여, 상기 손동작 설정부(300)는 엄지손가락이 수직위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제1손동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제2손동작을 나타내기 위해 손가락의 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다.

또한, 상기 손동작 설정부(300)는 엄지손가락이 수평위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 상기 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제3손동작과 상기 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제4손동작을 나타내기 위해 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호도 생성하여 저장하도록 구성된다.

상기 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제1활성화신호 상태(도 2에서는 Open 신호로 표시함)에서는 ‘엄지척’손동작을 나타내도록 설정하고, 제2활성화신호 상태(도 2에서는 Close 신호로 표시함)에서는 사물이나 방향을 지시하는 ‘인덱싱’ 손동작을 나타내도록 설정하였다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제1활성화신호 상태(도 2에서는 Open 신호로 표시함)에서는 ‘승리’를 나타내는 영문 ‘V’자를 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하고, 제2활성화신호 상태(도 2에서는 Close 신호로 표시함)에서는 ‘오케이’를 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하였다.

상기 엄지감지부(320)는, 근전 전동의수의 손가락을 이용하여 나타내고자 하는 손동작의 설정이 완료된 후, 손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서(200)로부터 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 의해 수평위치 또는 수직위치에 매치되어 있는 세부모드를 활성화시키도록 구성된다.

이때, 사용자가 엄지손가락을 수동으로 회전시켜 그 위치를 수평위치에서 수직위치로, 또는 수직위치에서 수평위치로 바꿀 때마다 손동작 모드에서 활성화되는 세부모드가 바뀌게 됨은 물론이다.

또한, 상기 손동작 실행부(330)는, 엄지손가락의 위치에 의해 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 그에 매치되어 있는 제어신호가 도출되어 상기 근전 전동의수의 구동부로 전송되도록 구성된다.

그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면, 상기 손동작 실행부는 그러한 제1활성화신호에 매치되어 있는 ‘엄지척’ 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 구동신호들로 이루어진 제어신호를 활성화시켜 상기 근전 전동의수의 구동부로 전송하도록 구성된다. 이와 같이 상기 손동작 실행부의 제어에 의해 전송되는 제어신호에 의해 근전 전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 ‘엄지척’ 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Open 신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Close 신호)가 입력되면, 근전 전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성되어, 동작모드 전환이나 세부모드 전환 또는 다른 손동작 표현을 위한 준비상태를 유지할 수 있도록 구성된다.

또한, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 동동작 실행부는 그러한 제2활성화신호에 매치되어 있는 ‘인덱싱’ 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송하고, 그에 따라 상기 근전 전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 사물이나 방향을 지시할 수 있는 ‘인덱싱’ 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제2활성화신호(Close 신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전 전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면, 상기 손동작 실행부는 그러한 제1활성화신호에 매치되어 있는 ‘승리’ 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송하고, 그에 따라 상기 근전 전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 ‘승리’ 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제1활성화신호(Open 신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Close 신호)가 입력되면, 근전 전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하도록 구성됨은 물론이다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 인가되면, 상기 손동작 실행부는 그러한 제2활성화신호에 매치되어 있는 ‘오케이’ 표현을 나타낼 수 있도록 손가락 관절을 움직이는 제어신호를 활성화시켜 전송하고, 그에 따라 상기 근전 전동의수의 손가락이 구동되어 도 2에 도시된 바와 같이 ‘오케이’ 표현을 나타낼 수 있게 된다.

이후, 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 제2활성화신호(Close 신호)와 반대되는 신호(도 2에서는 Open 신호)가 입력되면, 근전 전동의수의 손가락들을 손동작이 이루어지기 전의 상태로 복원하게 됨은 물론이다.

또한, 상기 파지동작 제어부(400)는, 파지동작 모드의 각 세부모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 파지동작 설정부(410)와, 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부(420)와, 상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 파지동작 실행부(430)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 상기 파지동작 제어부(400)도 상기 손동작 제어부(300)와 마찬가지로 각 세부모드마다 제1 또는 제2활성화신호에 의해 손가락을 펼치거나 구부리는 동작을 실행하기 위한 구동신호들이 미리 매치되어 제어신호로 저장되어 있음으로써, 사용자는 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 동일한 형태의 활성화신호를 이용하여 손동작의 구현과 파지동작의 구현을 모두 실행시킬 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 파지동작 설정부(410)는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제1파지동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제2파지동작을 나타내기 위해 손가락의 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성된다.

또한, 상기 파지동작 설정부(410)는 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서도, 상기 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제3파지동작과 상기 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제4파지동작을 나타내기 위해 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호도 생성하여 저장하도록 구성된다.

상기 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서는 실린더나 봉과 같이 외주면이 둥근 물체를 감싸 쥐는 그립(도 2에서는 ‘실린더’ 그립으로 표현함)과, 카드와 같은 얇고 넓은 물체의 일면을 안정적으로 잡을 수 있는 그립(도 2에서는 ‘측면’ 그립으로 표현함)이 이루어질 수 있게 하고, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서는 큰 물체의 외주면을 넓게 감싸 쥐는 그립(도 2에서는 ‘파워’ 그립으로 표현함)과, 작은 물체를 일부 손가락으로 가볍게 잡는 그립(도 2에서는 ‘팁(정밀)’ 그립으로 표현함)이 이루어질 수 있도록 설정하였으나, 각 세부모드에 설정되는 그립의 유형이 이에 제한되지 않고 사용자가 주로 사용하는 그립 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.

이때, 상기 파지동작 설정부(410)는, 물체를 파지하는 과정에서 물체의 외주면을 감싸는 행위가 안정적으로 진행될 수 있도록 상기 제1 또는 제2근전도 센서에서 활성화신호가 변경될 때마다 물체를 감싸 쥐는 손가락의 그립 과정과, 이를 풀어주는 과정이 순차적이고 단계적으로 진행될 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.

그에 따라, 상기 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, ‘실린더’ 그립에서는 제1활성화신호(Open 신호)와 제2활성화신호(Close 신호)가 순차적으로 입력되어야 파지가 완료되고, 이를 복원하는 과정도 제1활성화신호(Open 신호)와 제2활성화신호(Close 신호)가 다시 순차적으로 입력되어야 복원이 완료되도록 설정된 것을 나타내었다.

또한, ‘파워’ 그립에서는 제1활성화신호(Open 신호)후에 제2활성화신호(Close 신호)가 순차적으로 입력되어야 파지가 완료되고, 이후 다시 제1활성화신호(Open 신호)가 입력되면 복원이 완료되도록 설정된 것을 나타내었다.

이처럼 파지를 완료하기 위한 그립과 복원이 한 번의 활성화신호에 의해 이루어지지 않고 순차적으로 입력되는 활성화신호의 조합에 의해 이루어질 수 있게 함으로써, 보다 안정적이고 단계적인 파지가 가능하게 할 수 있게 된다.

또한, 상기 엄지감지부(420)는, 상기 손동작 제어부(300)와 마찬가지로 파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서로부터 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 의해 수평위치 또는 수직위치에 매치되어 있는 세부모드를 활성화시키도록 구성된다.

또한, 상기 파지동작 실행부(430)는, 엄지손가락의 위치에 의해 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 그에 매치되어 있는 제어신호가 도출되어 상기 근전 전동의수의 구동부로 전송되도록 구성된다.

그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 ‘실린더’ 그립을 형성하기 위해 손가락을 편 상태로 변환되고, 이후 상기 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 인가되면 엄지를 제외한 나머지 손가락들의 말단을 말아 쥐면서 봉이나 실린더와 같이 외주면이 둥근 물체를 감싸 쥐게 된다. 이후 다시 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면 다시 손가락들을 폈다가 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

또한, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 먼저 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 ‘측면’ 그립을 형성하여 카드와 같은 얇은 물체의 넓은 면을 안정적으로 파지할 수 있게 된다. 이후 다시 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 ‘파워’ 그립을 형성하기 위해 손가락을 편 상태로 변환되고, 이후 상기 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 인가되면 엄지를 포함한 모든 손가락들의 말단을 말아 쥐면서 물체를 보다 강력하게 감싸 쥐게 된다. 이후 다시 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

또한, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제2근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호(Close 신호)가 먼저 인가되면, 상기 파지동작 실행부는 ‘팁(정밀)’ 그립을 형성하여 작은 물체를 엄지손가락과 집게손가락으로만 가볍게 파지할 수 있는 그립을 형성하게 된다. 이후 다시 제1근전도 센서로부터만 HIGH 값이 입력되는 제1활성화신호(Open 신호)가 인가되면 파지가 이루어지기 전의 상태로 복원하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템은, 물체를 집는 파지동작과는 별개의 모드로 사용자의 감정이나 의사를 나타내는데 이용되는 손동작을 설정한 후, 어느 한 모드에서의 동작을 위해 설정된 데이터가 다른 모드의 동작을 위해서는 영향을 미치지 못하게 함으로써, 다른 앱(APP)이나 동글과 같은 부가장치에 의한 도움 없이도 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해서만 다양한 세부모드로 구동되는 파지동작 뿐만 아니라 간단한 손동작의 표현도 가능하게 하여, 근전 전동의수의 사용범위를 간편하게 확대시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 본 발명에서는 동작모드만을 손동작 모드로 바꾼 후, 파지동작을 위해 사용자가 체득해야 하는 작동법을 그대로 적용할 수 있으므로, 복잡하고 어려운 조작법을 획득해야 하는 불편함을 최소화할 수 있게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법에 대하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법은, 근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고 각 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각 동작모드별로 설정하여 저장하는 엄지기반 동작 설정단계(S100)와, 상기 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 함께 HIGH 신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계(S200)와, 사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하는 엄지위치 감지단계(S300)와, 엄지손가락의 위치가 수평위치인지 수직위치인지를 판단하여 각 동작모드에 설정되어 있는 세부모드를 활성화시키는 세부모드 선택단계(S400)와, 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해 각 세부모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계(S500)와, 활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전 전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계(S600)를 포함하여 구성된다.

상기 엄지기반 동작 설정단계(S100)는, 근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작을 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정(S110)과, 상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 세부모드 설정과정(S120)과, 상기 세부모드에서 엄지손가락의 수직위치와 수평위치에 각각 매치되어 있는 손가락 모양과 그립을 구현하기 위해 상기 근전 전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정(S130)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 상기 엄지기반 동작 설정단계(S100)에서는, 두 개의 근전도 센서에서 전송되는 제한적인 근전도 신호에 의해 손동작과 파지동작을 모두 구현할 수 있게 하면서도, 구현될 수 있는 손동작의 모양과 그립의 형태를 다양화하기 위하여 사용자가 수동으로 회전시켜 변경할 수 있는 엄지손가락의 위치에 따라 세부모드를 설정할 수 있도록 구성된다.

그에 따라, 손동작 모드에서 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호가 동일하더라도 엄지손가락의 위치에 따라 변경되는 세부모드에 의해 복수의 손동작을 표현할 수 있게 된다. 이와 마찬가지로 파지동작 모드에서도 동일한 근전도 신호를 이용하여 엄지손가락의 위치에 따라 변경되는 세부모드 마다 다른 파지 그립을 구현할 수 있게 된다.

상기 동작모드 전환단계(S200)는, 상기 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 모두 HIGH 값으로 이루어진 근전도 신호인 동시 활성화신호(Co-contraction 신호)가 입력될 때마다 활성화될 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간에 전환하도록 구성된다.

그에 따라, 사용자는 별도의 스마트폰 등에 설치되어 있는 앱(APP)이나 동글의 조작 없이, 통상적인 파지동작을 위해 습득해 놓은 방식과 동일하게 두 개의 근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 입력되도록 조작하는 것만으로 손동작 모드와 파지동작 모드 상호간을 전환시킬 수 있게 된다.

상기 엄지위치 감지단계(S300)는, 사용자가 수동으로 회전 조작한 엄지손가락의 위치를 상기 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하여, 엄지손가락이 나머지 손가락들과 수직한 수직위치에 있는지, 아니면 회전하여 나머지 손가락들과 수평한 수평위치에 있는지 여부를 판단하도록 구성된다.

상기 세부모드 선택단계(S400)는, 상기 엄지위치 감지단계에서 판단된 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치 또는 수직위치 각각에 매치되어 있는 세부모드를 상기 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호에 의해 활성화될 손동작 모드 또는 파지동작 모드의 세부모드로 선택하도록 구성된다.

그에 따라, 상기 동작모드 전환단계(S200)에서 사용자가 선택한 동작모드 내에서 상기 엄지손가락의 위치가 바뀔 때마다 상기 근전도 신호에 의해 활성화될 손동작모양을 나타내거나 물체를 파지하는 그립을 나타내는 세부모드를 변경할 수 있게 함으로써, 동시 활성화신호를 동작모드 전환에 사용하면서도 근전 전동의수를 이용하여 표현할 수 있는 손동작 모양과 파지그립 방식의 다양성을 유지할 수 있게 된다.

상기 제어신호 활성화단계(S500)는, 상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해 상기 세부모드 선택단계에서 선택된 각 세부모드에 설정되어 있는 손가락 모양이나 파지 그립을 수행하도록 설정되어 있는 제어신호를 도출하도록 구성된다.

이때, 상기 제어신호에는 구현하고자 하는 손가락 모양과 그립을 구현할 수 있도록 근전 전동의수의 여러 손가락들의 관절을 굽히거나 펼치기 위해 상기 근전 전동의수에 구비된 구동부를 구동시키는 구동신호들이 매치되어 있는바, 상기 두 개의 근전도 센서를 통하여 입력되는 두 개의 근전도 신호에 의해 제어신호를 도출하는 것만으로도 손가락 모양과 파지 그립을 수행하는 구동신호들을 활성화시킬 수 있게 된다.

상기 동작 구현단계(S600)는, 상기 제어신호 활성화단계에서 활성화된 제어신호에 매치되어 있는 구동신호가 상기 근전 전동의수의 구동부로 전송되어 미리 설정된 손가락 모양이나 파지 그립을 형성하게 된다.

이와 같이, 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 동일한 근전도 신호를 이용하여, 통상적인 파지동작이 가능하게 됨은 물론, 별도의 부가장비 없이도 간단한 의사표현이나 감정표현을 표출하기 위한 손동작도 표현할 수 있게 되어, 근전 전동의수를 착용한 사용자의 일상생활 편의를 향상시키고 삶의 질 향상에 기여할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 근전도 센서
12 : 제1근전도 센서 14 : 제2근전도 센서
20 : 구동부
100 : 동작모드 전환부 200 : 엄지감지센서
300 : 손동작 제어부 310 : 손동작 설정부
320 : 엄지감지부 330 : 손동작 실행부
400 : 파지동작 제어부 410 : 파지동작 설정부
420 : 엄지감지부 430 : 파지동작 실행부

Claims

근전 전동의수에서 수행되는 동작을 의사나 감정표현을 위한 손동작 모드와 물체를 잡기위한 파지동작 모드 상호간에 전환시켜 활성화될 제어부를 변경하는 동작모드 전환부;
상기 근전 전동의수에 구비된 엄지손가락이 수평위치에 놓여있는지 수직위치에 놓여있는지 여부를 판단하는 엄지감지센서;
상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 손동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 신체에 부착되어 있는 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 손동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 손동작 제어부; 및
상기 동작모드 전환부에 의해 활성화된 파지동작 모드에서 엄지손가락의 위치에 따라 수평위치와 수직위치에 각각 매치되어 있는 세부모드가 선택되면, 상기 제1 및 제2근전도 센서 중 적어도 어느 하나의 근전도 센서에서 전송되는 근전도 신호를 수신하여 각 세부모드에 매치되어 있는 파지동작을 구현하기 위해 근전 전동의수를 구동시키는 제어신호를 활성화시켜 근전 전동의수의 구동부로 전송하는 파지동작 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 동작모드 전환부는, 제1 및 제2근전도 센서에서 모두 HIGH 값이 인가되는 동시 활성화신호가 입력될 때 마다 활성화되는 제어부가 손동작 제어부와 파지동작 제어부 상호간에 전환되는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제2항에 있어서,
상기 손동작 제어부는,
손동작 모드의 각 세부모드에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 손동작 설정부;
손동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및
상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 손동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제3항에 있어서,
상기 손동작 설정부는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제1손동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제2손동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제3항에 있어서,
상기 손동작 설정부는, 엄지손가락이 수평위치에 있는 손동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제3손동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 표현하고자 하는 제4손동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 손동작 설정부는, 엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서 제1활성화신호 상태는 ‘엄지척’손동작을 나타내도록 설정하고 제2활성화신호 상태는 ‘인덱싱’ 손동작을 나타내도록 설정하며, 엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서 제1활성화신호 상태는 ‘승리’를 나타내는 영문 ‘V’자를 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하고 제2활성화신호 상태는 ‘오케이’를 나타내는 손동작을 표현하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제2항에 있어서,
상기 파지동작 제어부는,
파지동작 모드의 각 세부모드에서 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호로 이루어진 활성화신호에 의해 손가락들을 펼치거나 구부리면서 물체를 파지할 수 있도록 상기 근전 전동의수의 구동부를 조작하는 구동신호를 매치시킨 제어신호를 저장하는 파지동작 설정부;
파지동작 모드가 활성화된 상태에서 상기 엄지감지센서에서 전송되는 엄지손가락의 위치정보에 매치되어 있는 세부모드를 선택하여 활성화시키는 엄지감지부; 및
상기 엄지감지부에서 선택된 세부모드가 활성화된 상태에서 상기 제1 또는 제2근전도 센서로부터 전송되는 활성화신호에 의해 미리 설정되어 있는 제어신호를 도출하여 구동부로 전송하는 파지동작 실행부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제7항에 있어서,
상기 파지동작 설정부는,
엄지손가락이 수직위치에 있는 파지동작 모드의 세부모드에서, 제1근전도 센서로부터 HIGH 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 LOW 값이 입력되는 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제1파지동작과, 제2근전도 센서로부터 LOW 값이 입력되고 제2근전도 센서로부터는 HIGH 값이 입력되는 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제2파지동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하고;
엄지손가락이 수평위치에 있는 파지동작 모드의 세부모드에서, 상기 제1활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제3파지동작과, 상기 제2활성화신호 상태에서 취하고자 하는 제4파지동작을 나타내기 위해, 손가락 관절들을 구부리거나 펼치는 구동신호를 각 활성화신호에 매치시킨 제어신호를 생성하여 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
제8항에 있어서,
상기 파지동작 설정부는,
엄지손가락이 수직위치에 있는 세부모드에서, 상기 제1활성화신호 상태에서는 실린더 그립을 취하고, 상기 제2활성화신호 상태에서는 측면 그립을 취하도록 설정하며;
엄지손가락이 수평위치에 있는 세부모드에서, 상기 제1활성화신호 상태에서는 파워 그립을 취하고, 상기 제2활성화신호 상태에서는 팁(정밀) 그립을 취하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어시스템.
근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작모드를 손동작 모드와 파지동작 모드로 구분하고, 각 동작모드에서 구현하고자 하는 손가락의 모양이나 그립을 형성하기 위한 제어신호를 각 동작모드별로 설정하여 저장하는 엄지기반 동작 설정단계;
상기 근전 전동의수에 구비된 두 개의 근전도 센서에서 함께 HIGH 신호가 입력되면 활성화될 동작모드를 상호간에 전환시키는 동작모드 전환단계;
사용자가 조작한 엄지손가락의 위치를 엄지감지센서에서 전송되는 위치정보에 의해 획득하는 엄지위치 감지단계;
엄지손가락의 위치가 수평위치인지, 수직위치인지를 판단하여 각 동작모드에 설정되어 있는 세부모드를 활성화시키는 세부모드 선택단계;
상기 두 개의 근전도 센서로부터 전송되는 근전도 신호에 의해, 각 세부모드에 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하기 위한 제어신호를 도출하는 제어신호 활성화단계; 및
활성화된 상기 제어신호를 수신한 근전 전동의수에서 손가락 관절을 굽히거나 펼치며 설정된 손동작이나 파지동작을 수행하는 동작 구현단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 엄지기반 동작 설정단계는,
근전 전동의수로 구현하고자 하는 동작을, 감정표현이나 의사표현에 사용되는 손가락 모양을 나타내기 위한 손동작 모드와, 물체를 잡는 여러 그립을 형성하기 위한 파지동작 모드로 구분하여 설정하는 동작모드 설정과정;
상기 동작모드에서 구현하기 위한 손가락 모양이나 그립을 엄지손가락의 위치정보에 따라 수직위치와 수평위치에 각각 매치시켜 저장하는 세부모드 설정과정; 및
상기 세부모드에서 엄지손가락의 수직위치와 수평위치에 각각 매치되어 있는 손가락 모양과 그립을 구현하기 위해, 상기 근전 전동의수의 손가락 관절을 굽히거나 펼치도록 구동시키는 제어신호를 각 손가락 모양과 그립에 매치시켜 저장하는 제어신호 매치과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근전 전동의수의 엄지기반 손동작 제어방법.