KR20200120083A - 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구, 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치, 그리고 이들을 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴먼 로봇 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 신체의 적어도 한 부위를 감싸는 구조의 웨어러블 장착구에, 웨어러블 장착구의 한 면에, 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 외부로부터 전달받은 자극 신호에 따라 물리적 움직임을 발생하는 복수 개의 자극 전극; 그리고, 웨어러블 장착구의 한 면에 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 신체의 적어도 한 부위에서 근전도(EMG)를 측정하여 근전도 측정 파형을 외부로 전달하는 복수 개의 측정 전극;을 포함하고, 복수 개의 측정 전극에서 근전도 파형을 측정한 순서에 따라, 복수 개의 측정 전극의 근전도 파형 측정 순서를 근전도 파형 전파경로 정보로서 외부에 전달하며, 근전도 전파경로 및 근전도 파형으로부터 신체의 움직임을 판단하여 이를 로봇장치에서 구현한다. 이로 인해, 고감도 전극에서 측정된 근전도 파형 또는 근전도 전파경로로부터 신체의 움직임을 상세하게 측정 및 판단할 수 있는 효과가 있다.

Description

휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구, 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치, 그리고 이들을 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템{WEARABLE MOUNTING APPARATUS WITH ELECTRODE ARRAY FOR HUMAN ROBOT INTERFACE, JUDGEMENT APPARATUS OF EMG MEASURED RESULT FOR HUMAN ROBOT INTERFACE, AND HUMAN ROBOT INTERFACE SYSTEM INDLUDING THESE}

본 발명은 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구, 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치, 그리고 이들을 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 신체로부터 측정된 근전도(EMG)를 이용하여 휴먼 로봇 인터페이스(HRI)를 구현하는 기술에 관한 것이다.

휴먼 로봇 인터페이스(HRI; Human Robot Interface)는 사람과 로봇간 신호를 교류하여, 로봇이 인간의 움직임을 그대로 따라하거나 로봇의 움직임을 인간에게 전달하는 기술에 관한 것으로, 가상현실(VR; Virtual Reality) 또는 증강현실(AR; Augmented Reality)의 게임 체험, 재활 치료 등에서 연구가 진행되고 있다.

그러나, 인간의 움직임, 즉, 인간의 신경전위를 정확히 측정하는 기술에 한계가 있어, 인간의 움직임을 로봇에 구현하거나 로봇에서 발생한 신호를 인체에 감각신호로 전달하는 양방향 감각 인터페이스 구현이 어렵다.

또한, 고령화 사회에서 삶의 질 향상을 추구하는 요구에 부응하여 신체의 감각을 증대하고 치료 및 재생할 수 있는 헬스케어 기기에 대한 기술적 수요가 높아짐에 따라, 고감도 휴먼 로봇 인터페이스의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1801042(근전도와 기능적 전기 자극을 이용한 재활로봇 및 그 제어방법)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인체의 신경전위를 정밀하게 감지하여 이를 로봇에서 구현하거나, 로봇에서 구현된 움직임을 인체에 자극으로 전달하는 고감도 휴먼 로봇 인터페이스를 제공하여, 게임 등의 여가 증진이나, 재활치료를 통한 건강 증진을 도모하기 위한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구는 신체의 적어도 한 부위를 감싸는 구조의 웨어러블 장착구; 상기 웨어러블 장착구의 한 면에, 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 상기 신체의 적어도 한 부위에서 근전도(EMG)를 측정하여 근전도 측정 파형을 외부로 전달하며, 상기 웨어러블 장착구에 배치되는 위치에 따라 좌표정보를 각각 포함하는 복수 개의 측정 전극; 그리고, 상기 복수 개의 측정 전극에 각각 연결되어, 상기 복수 개의 측정 전극에서 측정한 상기 근전도 측정 파형을 증폭하고, 노이즈 제거를 위한 메탈 차폐막으로 구성되며, 상기 메탈 차폐막 내부에 초단 증폭회로를 포함하는 증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 측정 전극은, 상기 근전도 파형을 측정한 순서에 따른 측정 전극의 좌표정보 순서를 근전도 파형 전파경로 정보로서 외부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 웨어러블 장착구의 한 면에, 상기 신체의 적어도 어느 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 외부로부터 전달받은 자극 신호에 따라 물리적 움직임을 발생하는 복수 개의 자극 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하는 상기 복수 개의 측정 전극의 단부는, 실리콘 소재 기반으로 단위 길이당 전도성이 1Ohm/mm이하인 초전도성 고무 전극인 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 측정 전극은 탄성 소재에 덴드라이트(dendrite) 구조의 금속 입자를 첨가한 복합재료인 금속 고무로 형성되고, 상기 금속 입자의 함량은 55wt% 내지 85wt%로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 측정 전극의 단부에 형성된 미세한 돌기 구조인 상기 섬모의 직경은 1mm 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 측정 전극에서 측정한 상기 근전도 파형을 외부로 전달하거나 상기 자극 전극이 외부로부터 자극 신호를 전달받기 위해 외부의 장치와 실시간 통신을 수행하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 측정 전극은 3cm 이하의 간격으로 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치는 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 측정결과를 수신하고, 복수 개의 측정 전극의 위치 정보를 근전도 파형 측정시간 순으로 정렬하여 근전도 전파경로를 생성하며, 상기 근전도 전파경로로부터 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 전파경로 판단부; 그리고, 상기 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 파형을 수신하고, 상기 근전도 파형을 출력하는 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 파형 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 측정 전극으로부터 상기 근전도 측정결과 또는 상기 근전도 파형을 수신하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 근전도 전파경로 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치를 더 포함하고, 상기 근전도 전파경로 판단부는 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 전파경로로부터 상기 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 근전도 파형 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치를 더 포함하고, 상기 근전도 파형 판단부는 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 파형으로부터 상기 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 저장장치는 상기 신체의 움직임에 대해 상기 근전도 파형의 신호 크기, 신호 유지시간, 신호 반복횟수, 노이즈 발생여부, 노이즈 발생 구간, 기저신호 중 적어도 하나의 특징정보를 매칭하여 저장하고, 상기 근전도 파형 판단장치는 복수 개의 측정 전극으로부터 수신한 근전도 파형의 특징을 상기 저장장치에서 탐색하여 매칭되는 신체의 움직임을 추출함으로써, 상기 근전도 파형으로부터 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 근전도 전파경로 판단부 및 상기 근전도 파형 판단부는 상기 근전도 전파경로 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치 또는 상기 저장장치를 포함하는 서버에 접속하여, 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 전파경로 또는 상기 근전도 파형으로부터 신체의 움직임 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스 시스템은 신체의 적어도 한 부위를 감싸는 구조의 웨어러블 장착구에 형성되고, 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되며 외부로부터 전달받은 자극 신호에 따라 물리적 움직임을 발생하는 복수 개의 자극 전극과, 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고 상기 신체의 적어도 한 부위에서 근전도(EMG)를 측정하여 근전도 측정 파형을 외부로 전달하는 복수 개의 측정 전극을 포함하여 상기 복수 개의 측정 전극에서 상기 근전도 파형을 측정한 순서에 따라 상기 복수 개의 측정 전극의 근전도 파형 측정 순서를 근전도 파형 전파경로 정보로서 외부에 전달하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구; 상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 측정결과를 수신하고 복수 개의 측정 전극의 위치 정보를 근전도 파형 측정시간 순으로 정렬하여 근전도 전파경로를 생성하며, 상기 근전도 전파경로로부터 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 전파경로 판단부와, 상기 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 파형을 수신하고 상기 근전도 파형을 출력하는 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 파형 판단부를 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치; 그리고, 물리적 자극을 발생하고자 하는 상기 복수 개의 자극 전극의 좌표와 자극 세기를 정보로 포함하는 자극 신호를 생성하여 상기 자극 전극에 전달하는 자극 생성부와, 상기 근전도 측정결과 판단장치에서 판단한 신체의 움직임을 재현하는 근전도 측정결과 모의 실행부를 포함하는 로봇장치;를 포함하여 상기 전극 어레이 웨어러블 장착구 및 상기 로봇장치 간 휴먼 로봇 인터페이스를 구현하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇장치는 상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구와 상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치간 상기 근전도 파형, 상기 근전도 전파경로 또는 상기 자극 신호를 송수신하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구, 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치, 그리고 이들을 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템은 전극 어레이 웨어러블 장착구에 구비된 측정 전극들에서 인체의 근전도를 측정하고, 근전도 측정결과 판단장치에서 근전도 파형 및 전파경로를 판단하여 고감도 휴먼 로봇 인터페이스를 구현할 수 있고, 이에 따라, 고감도 휴먼 로봇 인터페이스를 기반으로 하는 게임 또는 재활치료의 정확성 및 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극에 연결되는 증폭기의 일 예를 나타낸 도면이다
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극이 인체에 닿는 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 각 변수들에 따른 저항률 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 확대 단면을 은(Ag) 입자 함량에 따라 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 각 변수들에 따른 저항률 특성 또는 안정압력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 전파경로를 판단하는 일예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이고, 도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극에 연결되는 증폭기의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극이 인체에 닿는 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 각 변수들에 따른 저항률 특성을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 확대 단면을 은(Ag) 입자 함량에 따라 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 측정 전극의 각 변수들에 따른 저항률 특성 또는 안정압력 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 전파경로를 판단하는 일예를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이고, 도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치가 근전도 파형을 판단하는 일예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에서, 휴먼 로봇 인터페이스 시스템(S)은 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구(이하, '전극 어레이 웨어러블 장착구'라 기재함)(100)와 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치(이하, '근전도 측정결과 판단장치'로 기재함)(200), 그리고 로봇장치(300)를 포함한다.

전극 어레이 웨어러블 장착구(100)는 신체에 착용가능한 구성으로서, 머리, 얼굴, 몸, 팔, 손, 다리, 발 등의 부위를 감싸거나, 또는 이들 부위 중 복수개를 연속적으로 감싸는 형상일 수 있다. 이때, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)가 신체의 복수 부위를 연속적으로 감싸는 형상인 경우, 티셔츠나 바지 또는 이를 포함하는 일체형 수트 형상일 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.

이하에서, 도면을 참조하는 본 발명의 설명에서는, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)가 신체 중 팔, 그 중에서도 손목에 장착되어 손의 움직임을 감지하고, 로봇장치(300)가 손의 움직임을 재현하는 일 실시예를 참조하여 설명하도록 한다. 하지만, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 착용 부위 및 로봇장치(300)가 재현하는 신체부위는 본 실시예에 한정되지 않고, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)가 손목 외의 신체 부위에 장착되어 특정 신체 부위의 움직임을 감지하고 로봇장치(300)가 대응되는 특정 신체 부위의 움직임을 재현하는 구조로 구현될 수 있으며, 본 실시예에 한정되지 않아야 할 것이다.

도 2a에 도시한 것처럼, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)는 손목(1)에 장착되는데, 유연한 소재로 형성되어 손목(1)에 장착되는 웨어러블 장착구(130)의 한 면에 복수 개의 측정 전극(110)과 복수 개의 자극 전극(120)이 배치되며, 바람직한 실시예에서, 복수 개의 측정 전극(110) 및 복수 개의 자극 전극(120)은 웨어러블 장착구(130)의 양 면 중 신체에 접촉되는 한 면에 어레이로 형성되어 복수 개의 측정 전극(110) 및 복수 개의 자극 전극(120)이 신체에 접촉되도록 배치된다.

복수 개의 측정 전극(110) 및 복수 개의 자극 전극(120)은 인접하는 전극 간 최소 3cm 이하의 간격을 갖도록 배치된다.

한 예에서, 복수 개의 측정 전극(110)에 각각 증폭기(111)가 연결되는 구조로 형성될 수 있는데, 이때, 증폭기(111)는 측정 전극(110)을 외부의 EMI(Electro Magnet Interference) 노이즈로부터 차단하는 메탈 차폐막을 포함하며, 메탈 차폐막은 측정 전극(110)을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다.

증폭기(111)는 도 2b에 도시한 증폭회로 구조로 형성될 수 있고, 증폭회로는 메탈 차폐막에 의해 형성되는 공간에 형성되되, 측정 전극(110)의 전극 물질에 바로 인접하도록 형성되는 구조를 가지며, 측정회로의 이러한 구조에 따라, 측정 전극(110)과 증폭회로간 연결되는 도선 길이에 의해 잡음이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한 예에서, 증폭회로는 초단 증폭기(Front-End Amplifier)로 형성되어 신호대잡음비(SNR)를 향상하여 측정 전극(110)에서 작게 측정되는 파형까지 인식할 수 있도록 하는 것이 좋다.

복수 개의 자극 전극(120)은 외부로부터 전달받은 신호에 따라, 물리적 움직임을 발생하여 복수 개의 자극 전극(120)이 접촉되는 신체 부위에 자극을 준다. 복수 개의 자극 전극(120)은 자극을 주었을 때 신체의 움직임으로 이어질 수 있는 근육의 위치에 대응되도록 배치된다.

복수 개의 측정 전극(110)은 신체의 근전도(EMG)를 측정하여, 측정 파형을 외부로 전달한다. 복수 개의 측정 전극(110)은 각각의 전극 위치를 좌표정보로 구비하고, 좌표정보 및 측정 파형을 하나의 측정 정보로서 매칭하여 외부로 전달한다.

측정 전극(110) 및 자극 전극(120)은 도 3에 도시한 것처럼, 실리콘(Si) 소재를 기반으로 하는 전도성이 0.1Ohm/mm(옴/밀리미터) 이하의 초전도성 고무 전극으로서, 플렉시블한 섬모류의 전극으로 형성될 수 있다.

측정 전극(110) 및 자극 전극(120)은 거친 피부표면에 접촉하여 신호를 측정하거나 자극을 발생하는데, 진피(dermis)와 표피 단백질(epidermins)에 걸쳐 있는 땀샘(sweat gland)이나 모발 등에 의해 피부 표면이 매끈하지 못하여 근전도(EMG) 측정값이 부정확하게 측정되거나 물리적 자극을 피부에 제대로 전달되지 못하는 것을 예방하기 위하여, 피부에 접촉하는 전극의 단부를 섬모 형태로 구비하여 피부와의 접촉면적이 증대시키는 구조로 형성된다.

이때, 피부에 접촉하는 전극의 단부의 접촉면적이 증대됨에 따라, 피부-전극 임피던스가 낮아지고, 생체 신호 측정 결과를 POC(point-of-card) 임상 분석에서 용이하게 이용할 수 있는 효과가 있다.

신체의 피부와 접촉하는 측정 전극(110) 및 자극 전극(120)(이하에서, '전극'이라 함)의 단부가 섬모 구조, 또는, 금속이 수직으로 퇴적된 덴드라이트(dendrite) 구조를 갖는 일 예에서, 측정 전극(110) 및 자극 전극(120)의 단부는 실리콘 고무에 은(Ag) 나노 입자 및 첨가제를 혼합하여 높은 탄성을 갖되 금속과 비슷한 전도성 성질을 갖는 고무 전극으로 형성된다.

한 예에서, 전극의 단부는 탄성 소재에 금속 입자를 첨가하여 형성되며, 구체적인 일 예에서, 폴리디메틸실록세인(PDMS; polydimethylsiloxane)에 은 덴드라이트 입자를 첨가하여 형성되고, 이때, 전극의 단부의 전기적 특성은 조성물의 혼합물 구성, 경화 시간(curing time), 온도 및 전극의 길이에 따라 상이한 특성을 갖는다.

PDMS는 4×10¹³Ωm의 저항률을 갖는 비전도성 고분자이나, 은이 첨가된 Ag-PDMS의 복합재료는 저항률이 1Ω㎜ 미만으로 떨어진다.

한 예에서, Ag-PDMS의 복합재료로 형성된 전극의 전기적 특성 중 저항률은 1Ω㎜ 미만의 값일 때, 특히, 0.1 Ω㎜에 가까운 저항률 값을 가질수록 복합재료의 저항률이 좋은 것으로서, 전극은 Ag-PDMS의 저항률 값을 작은 값으로서 최적화하기 위한 Ag의 혼합량이 적용된 Ag-PDMS로 형성될 수 있다.

Ag-PDMS의 저항률 성능 최적화를 위해, Ag 혼합량에 따른 Ag-PDMS의 저항률을 측정하여, 최적의 Ag 혼합량으로 Ag-PDMS를 형성할 수 있는데, 도 4의 (a)에 도시된 것처럼, Ag 입자의 함량이 55wt%에서 75wt%로 증가할수록 저항률은 0.9Ω㎜에서 0.2Ω㎜로 낮아진다. 이에 따라, 전극이 Ag-PDMS인 일 실시예에서, 전극의 Ag 함량은 바람직하게는 65wt% 내지 75wt%인 것이 전도성 효율에 좋다.

그러나 이때, 도면에 도시하지는 않았으나, Ag 입자의 크기를 작게 형성하는일 예에서, Ag 입자 함량을 55wt% 내지 85wt%의 함량으로 포함하여 형성할 수 있다.

이때, Ag의 함량에 따른 Ag-PDMS 전극의 단부는 도 5에 도시한 것처럼, Ag 함량이 높을수록 전극의 단부의 섬모 구조가 증가된다. 이처럼, Ag 함량의 증가에 따라 섬모 구조가 풍성해짐으로부터, Ag-PDMS 전극의 저항률이 낮아지는 효과, 즉, 전기 전도도가 향상되는 효과가 있다. 한편, 도면에는 도시하지 않았으나, Ag 입자의 함량이 80wt% 이상인 경우, Ag-PDMS 복합재료가 불균일해지므로, Ag-PDMS 전극의 최적 성능을 위한 Ag 함량은 55wt% 내지 80wt%인 것이 좋다.

그리고 이때, Ag의 함량에 따른 Ag-PDMS의 저항률 측정에 있어서, Ag-PDMS는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA; Polymethyl Methacrylate)몰드를 사용하여 10mm 길이를 갖는 전극 봉을 형성하고, 봉 형상의 전극을 봉의 직경 방향으로 가로질러 저항률을 측정하여 Ag-PDMS 복합재료 전극의 단부의 전기적 특성 최적화를 위한 파라미터들을 추출한다.

자세한 실시예에서, 봉 형상의 Ag-PDMS 복합재료 전극의 저항률은 봉 형상의 전극의 횡단면에 연결 프로브를 부착하고, 전압원을 이용하여 봉 형상의 전극에 전압을 인가, 및 전류계를 이용하여 전류를 측정하여 저항률 값을 산출할 수 있으며, 전압 및 전류로부터 저항률 값을 산출하는 내용은 공지 기술이므로 본 명세서 상에서는 이를 자세히 기재하지 않더라도, 당업자 수준에서 위의 실시예를 이해할 수 있으며, 이로 인해 본 발명의 내용이 한정되지 않아야 할 것이다.

또한, 도 4의 (b) 내지 (d)의 그래프에 도시한 것처럼, Ag-PDMS의 저항률 성능 최적화를 위해, 경화 시간, 경화 온도 및 전극의 길이에 따른 Ag-PDMS의 저항률을 측정하고, 최적의 경화 시간, 경화 온도 및 전극의 길이를 추출 및 이를 이용하여 Ag-PDMS를 형성할 수 있다. 이때, 도 4의 (b) 내지 (d) 그래프는 도 4의 (a)의 실시예에서 설명한 봉 형상의 Ag-PDMS 복합재료 전극을 이용하여 산출되는 그래프로서, 도 4의 (b)에 도시한 것처럼 경화 시간이 10분 정도의 지점에서부터 Ag-PDMS 전극의 저항률이 0.8Ω㎜ 이하의 값으로 낮아지므로, Ag-PDMS 전극 생성의 경화 시간이 10분 이상인 것이 좋다. 바람직한 예에서는, Ag-PDMS 전극 생성의 경화 시간은 60분 이상인 것이 좋다.

또한, 도 4의 (c)에 도시한 것처럼 경화 온도가 40℃ 이상인 지점에서부터 Ag-PDMS 전극의 저항률이 1.0Ω㎜ 이하의 값으로 낮아지므로, Ag-PDMS 전극 생성의 경화 온도는 40℃ 이상인 것이 좋다. 바람직한 예에서는, Ag-PDMS 전극 생성의 경화 온도는 100℃ 이상인 것이 좋다.

그리고, 도 4의 (d)에 도시한 것처럼 전극의 길이가 40mm 이상인 지점에서부터 Ag-PDMS 전극의 저항률이 1.0Ω㎜ 이상의 값을 가지므로, Ag-PDMS 전극의 길이는 40mm 이하인 것이 좋다. 바람직한 예에서는, Ag-PDMS 전극의 길이는 30mm 이하인 것이 좋다.

이처럼, 전극이 Ag 함량, 경화 온도, 경화 시간, 전극의 길이에 의해 전기 전도도가 최적화된 Ag-PDMS 복합재료 전극으로 형성되고, 전극의 단부가 도 6에 도시한 것처럼 섬모 구조를 갖는 일 예에서, 전극의 단부는 플렉시블 전극으로 형성되고, 이때, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시한 것처럼 전극의 단부에 형성된 섬모의 직경은 1mm 이하로 형성될 수 있으며, 섬모 간 간격은 500um로 형성될 수 있다.

한 예에서, 전극에 인가되는 압력에 대한 섬모 개수에 따른 전극의 저항률을 측정하여, 전극의 저항률이 1.0 이하가 되는 압력 및 섬모 개수를 전극의 전기 전도도가 최적화 되는 값으로 설정하여, Ag-PDMS 전극을 설정된 값의 환경에서 생성하는 것이 좋다.

도 7의 (a)를 참고로 하는 예에서, 749, 869, 1004 및 1130의 섬모 수를 갖는 각각의 전극에 400Pa 내지 750Pa의 압력을 인가하는 경우, 특정 섬모의 수를 갖는 여러 전극들에서는 압력과 저항률이 반비례하는 특성이 나타나고, 특히 609Pa의 압력까지는 전극의 저항률이 지수적으로 감소하였다가 609Pa의 압력에서부터는 안정적으로 저항률이 감소하는 특성을 갖는다.

이는, 전극에 작용하는 압력이 높을수록 전극의 단부에 형성된 섬모가 더 많이 구부러지고, 이에 따라, 측정 대상인 피부와 접촉하는 섬모 영역이 넓어짐에 따른 것으로, 바람직한 실시예에서, 전극이 609Pa 이상의 압력에서 측정 대상과 접촉하도록 본 발명을 구현한다.

이때, 최적의 전기 전도도 특성을 갖는 전극의 적용을 위한 압력 및 섬모 수에 따른 저항률 특성 실험은 섬모 형상의 전극을 모의 제조하고, 전극의 두 접점에 전압원을 인가하여 저항률 특성 및 안정화 압력을 측정하도록 이루어질 수 있으며, 이의 구체적인 실시예를 한정하지는 않으나, 일 실시예에서, 금속 시트 상에 섬모 모양의 전극을 배치하고, 전극 상부에 비전도성 플라스틱을 배치하며, 비전도성 플라스틱의 상부에 금속 시트를 배치하고, 금속 시트 상부에 압력 인가를 위한 웨이트 바를 배치하는 구성으로부터 측정이 이루어질 수 있다.

위 실시예에서, 비전도성 플라스틱의 상부에 배치되는 금속 시트는 웨이트 바 배치를 위해 배치되는 구성이다.

그리고, 도 7의 (b) 그래프에 도시한 섬모 수에 따른 저항률의 특성 실험에서, 섬모의 개수가 657, 749, 869, 1004 및 1130개일 때의 498Pa 압력에서의 저항률은, 섬모의 수가 증가함에 따라 저항률이 감소하고, 섬모 개수가 869개 이상인 경우 안정인 저항률을 가지므로, 바람직한 실시예에서, 전극의 섬모 개수는 869 이상인 것이 좋다.

도 7의 (c) 그래프에 도시한 신체 모발 수에 따른 저항률의 특성 실험에서, 전극이 접촉되는 신체의 모발 수가 증가함에 따라 전극의 단부가 섬모 형상으로 형성되는 경우(cilia)에는 저항률이 안정적으로 유지되는 반면, 전극의 단부가 섬모 구조가 아닌 경우(Non-cilia)에는 저항률이 증가되는 특성을 갖는다. 이에 따라, 전극의 단부가 섬모 구조로 형성되는 본 실시예는, 전극의 단부가 평면으로 형성되어 신체 모발에 의해 전극-신체 피부 접촉이 차단되고 이로 인해 저항률이 높아지는 경우보다 높은 전기 전도도로 신체의 근전도를 측정할 수 있는 효과가 있음을 유추할 수 있다.

그리고, 도 7의 (d) 그래프에 도시한 섬모 수에 따른 안정화 압력 특성 실험에서, 섬모의 수가 증가함에 따라 안정화 압력이 낮아지는 특성을 가지므로, 바람직한 실시예에서, 전극의 섬모 개수는 1100 이상인 것이 좋다.

도 7의 그래프로 나타낸 특성 실험을 바탕으로, 전극은 단부에 800개 이상의 섬모를 포함하고, 609Pa 이상의 압력으로 신체에 접촉되는 구조로 구현된다. 바람직한 실시예에서, 전극은 단부에 1100개 이상의 섬모를 포함하는 구조의 전극으로 구현될 수 있다.

이처럼, 전극의 단부가 섬모 구조를 갖고 섬모 개수 및 압력 조건을 특정함에 따라, 간섭에 의한 임피던스가 최소화되어 전기 전도도가 향상된 전극을 구현할 수 있고, 전극의 신체의 근전도 측정 정확성이 향상되게 된다.

복수 개의 자극 전극(120)은 외부로부터 자극 신호를 전달받아 물리적 자극을 발생한다. 이때, 복수 개의 자극 전극(120)은 각각의 전극 위치를 좌표정보로 구비하여, 자극 신호에 따라 특정 좌표의 자극 전극(120)이 물리적 자극을 발생할 수 있다.

한 예에서, 복수 개의 자극 전극(120)은 로봇장치(300)로부터 자극 신호를 전달받아 물리적 자극을 발생할 수 있다.

다른 일 실시예에서, 복수 개의 자극 전극(120)은 도면에 도시하지는 않았으나, 별도의 서버로부터 자극 신호를 전달받아 물리적 자극을 발생할 수 있다.

복수 개의 자극 전극(120)은 복수 개의 자극 강도 중 어느 하나의 강도로 물리적 자극을 발생하도록 하는 자극 신호를 전달받아, 자극 신호에 포함된 자극 강도에 따라 물리적 자극을 발생할 수 있다. 복수 개의 자극 강도는 강, 중, 약 또는 특정 주파수의 자극을 발생하도록 세분화될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.

그리고, 복수 개의 자극 전극(120)은 자극 신호에 따라 단일개 구동되거나 또는 복수 개의 자극 전극(120)이 동시에 구동될 수 있다.

한 예에서, 자극 전극(120)은 위의 측정 전극(110)의 실시예 설명에서 언급한 것처럼, 전극의 단부가 섬모 형상으로 형성되는 구조를 가질 수 있다. 또는, 자극 전극(120)의 단부는 섬모 형상이 아닌 평평한 구조로 형성되거나, 자극을 신체에 직접적으로 전달하기 위해 돌출되는 구조로 형성될 수도 있다.

웨어러블 장착구(130)는 실리콘, 고무, 패브릭 또는 가죽 소재이거나, 플렉시블(flexible)한 유리 또는 금속 소재일 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.

웨어러블 장착구(130)가 손목(1)에 장착되는 일 예에서, 웨어러블 장착구(130)는 도 2a 및 도 8에 도시한 것처럼 웨어러블 장착구(130)에 배치된 전극들이 손등에서 연장되는 손목에 배치되도록 착용될 수 있으나, 이하의 설명에서는, 웨어러블 장착구(130)에 배치된 전극들이 도 9에 도시된 것처럼 손바닥에서 연장되는 손목, 즉, 전완(forearm)에 배치되도록 착용되는 실시예를 참조하여 설명하도록 한다.

이때, 웨어러블 장착구(130)에 배치되는 전극들이 신체의 전완 부위에 대응되는 위치에 배치되도록 웨어러블 장착구(130)에 전극 배치 구조를 설계할 수 있으나, 다른 일 실시예에서는, 웨어러블 장착구(130)는 전극을 단순 배치하여 구비하고 웨어러블 장착구(130)의 착용자가 웨어러블 장착구(130)에 배치된 전극들이 신체의 전완에 대응되도록 웨어러블 장착구(130)를 직접 착용하도록 구현될 수 있으며, 이를 한정하지는 않아야 할 것이다.

일 예에서, 웨어러블 장착구(130)는 원기둥의 곡면 형태로 손목에 장착될 수 있고, 이때, 벨크로, 버튼, 지퍼 등의 결합구조를 통해 손목에 고정 또는 탈거될 수 있으며, 신체에의 고정을 위한 결합구조는 신체의 근전도 측정을 위해 배치되는 전극들과 반대측에 형성되는 구조를 갖는다.

또는, 웨어러블 장착구(130)는 손바닥 측 손목과 손등 측 손목에 모두 전극들이 배치될 수 있도록 전극 배치부분을 두 군데에 포함하도록 구현될 수 있다.

이처럼, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)가 복수 개의 측정 전극(110), 복수 개의 자극 전극(120) 및 웨어러블 장착구(130)를 포함함에 따라, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)에서 근전도 측정 대상 신체로부터 근전도를 효과적으로 측정하여 근전도 측정결과 판단장치(200)로 전달할 수 있다.

이때, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)에서 근전도를 근전도 측정결과 판단장치(200)로 전달함에 있어서, 측정 전극(110)에서 측정한 근전도 파형이 근전도 측정결과 판단장치(200)로 유선통신 또는 무선통신을 통해 실시간 전달될 수 있다. 한 예에서, 측정 전극(110)에서 측정한 근전도 파형은 블루투스 인터페이스를 통해 근전도 측정결과 판단장치(200)로 전달될 수 있으며, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100) 및 근전도 측정결과 판단장치(200)는 유선통신 모듈 또는 무선통신 모듈을 포함할 수 있다.

그리고, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)는 로봇장치(300)에서 생성된 자극 신호를 유선통신 또는 무선통신으로 수신하기 위해 유선통신 모듈 또는 무선통신 모듈을 포함할 수 있으며, 로봇장치(300)에서도 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)와 자극 신호 송수신을 위해 상응하는 유선통신 모듈 또는 무선통신 모듈을 포함할 수 있다.

근전도 측정결과 판단장치(200)는 근전도 전파경로 판단부(210)와 근전도 파형 판단부(220)를 포함하여, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 근전도 파형을 전달받아 이를 분석하는 장치로서, 프로세서이거나 이를 포함하는 컴퓨터 장치일 수 있으며, 그 형태를 한정하지는 않는다.

근전도 전파경로 판단부(210)는 복수 개의 측정 전극(110)들에서 측정한 근전도 파형들이 측정 전극(110)들간 전파된 경로, 즉, 근전도 전파경로를 판단하는 장치로서, 측정 전극(110)들 중 근전도 파형이 측정되는 측정 전극(110)의 좌표 정보를 근전도 파형 측정시간 순으로 정렬하여, 해당 좌표의 측정 전극들에서 근전도 파형이 전파되는 것으로 판단한다.

근전도 파형은 도 8의 (a)에 도시한 것처럼 특정 전극들에서 순차적으로 측정될 수 있는데, 근전도 전파경로 판단부(210)는 근전도 파형이 측정된 측정 전극들의 좌표를 순차적으로 나열하여 도 8의 (b)에 도시한 것처럼 근전도 전파경로를 생성한다.

이때, 근전도 전파경로 판단부(210)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 전달받은 근전도 파형들 중 동일한 근전도 파형이 복수 개의 측정 전극들에서 측정된 경우, 특정 근전도 파형이 측정 전극들 사이에서 전파되었다고 판단하고, 동일한 근전도 파형이 측정된 측정 전극들의 좌표 및 해당 근전도 파형의 측정 시간정보들로부터 근전도 전파경로를 생성한다.

그리고 이때, 근전도 전파경로 판단부(210)는 생성한 근전도 전파경로를 기 저장된 근전도 전파경로와 비교하여 근전도 측정대상 신체의 상태를 판단한다.

한 예에서, 근전도 전파경로 판단부(210)가 기 저장된 근전도 전파경로를 참조함에 있어서, 특정 신체 부위의 특정 움직임 발생시 측정 전극들에서 측정되는 근전도 전파경로 유형이 매칭되어 저장되고, 근전도 전파경로 판단부(210)는 측정 전극들의 근전도 전파경로에 매칭되어 저장된 신체 부위의 특정 움직임을 신체의 상태로서 판단한다.

일 예에서, 표 1과 같이 신체의 제1 동작 발생시 1열의 제1 측정 전극, 2열의 제2 측정 전극, 3열의 제4 측정 전극을 따라 근전도 파형이 순차적으로 전파되는 근전도 전파경로가 매칭되어 저장되고, 신체의 제2 동작 발생시 1열의 제1 측정 전극, 2열의 제4 측정 전극, 3열의 제5 측정 전극을 따라 근전도 파형이 순차적으로 전파되는 근전도 전파경로가 매칭되어 저장될 수 있는데, 근전도 전파경로 판단부(210)가 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 전달받은 측정 전극들의 측정 근전도 파형이 신체 동작 중 제2 동작에 매칭된 근전도 전파경로와 동일한 경우, 신체가 제2 동작 상태인 것으로 판단한다.

신체 동작	근전도 전파경로(측정 전극 좌표 순서)
제1 동작	1열의 제1 측정 전극 좌표 -> 2열의 제2 측정 전극 좌표 -> 3열의 제4 측정 전극
제2 동작	1열의 제1 측정 전극 좌표 -> 2열의 제4 측정 전극 좌표 -> 3열의 제5 측정 전극 좌표

한 예에서, 근전도 전파경로 판단부(210)는 신체 부위의 움직임에 대한 근전도 전파경로를 저장하는 저장장치를 더 포함할 수 있다. 또는, 신체 부위의 움직임에 대한 근전도 전파경로는 외부의 저장장치에 저장되고, 근전도 전파경로 판단부(210)가 외부의 저장장치에 접속하여 근전도 전파경로를 판단할 수 있다. 이때, 외부의 저장장치는 서버일 수 있고, 근전도 전파경로 판단부(210)는 유선통신 또는 무선통신을 통해 서버에 접속하여 서버에 저장하고 있는 데이터를 근전도 전파경로 판단에 이용할 수 있다.근전도 전파경로 판단부(210)는 근전도 전파경로 판단결과를 로봇장치(300)나 별도의 서버, 또는 별도의 단말장치로 전달할 수 있다.

근전도 파형 판단부(220)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 전달받은 근전도 파형으로부터 신체 움직임을 판단한다. 근전도 전파경로 판단부(210)가 동일 근전도 파형을 측정한 여러 측정 전극들의 순차적 좌표로부터 신체 동작을 판단하는 것과 달리, 근전도 파형 판단부(220)는 근전도 파형을 분석하여 특정 신체 움직임이 발생한 것을 판단한다.

도 9 내지 도 11을 참고로 하여, 근전도 파형 판단부(220)의 일 실시예들을 설명하면, 도 9에 도시한 것처럼 손목(1)의 근전도 파형을 측정하는 측정 전극들이 1열(10)에 1번 전극, 3번 전극, 5번 전극 및 7번 전극으로 배치되고, 2열(20)에 2번 전극, 4번 전극, 6번 전극 및 8번 전극으로 배치되는 경우, 1번 내지 8번 전극들은 동일한 근전도 파형을 측정하지만, 근전도 전이에 의해 서로 다른 시간에 동일 근전도 파형을 측정한다.

이처럼, 근전도 파형 판단부(220)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 전달받은 근전도 파형의 특정 형태를 기 저장된 근전도 파형과 비교하여 해당 근전도 파형에 대한 신체의 움직임 상태를 판단한다.

한 예에서, 근전도 파형 판단부(220)가 기 저장된 근전도 파형을 참조함에 있어서, 특정 신체 부위의 특정 움직임 발생시 측정 전극들에서 측정되는 근전도 파형 유형이 매칭되어 저장되고, 근전도 파형 판단부(220)는 측정 전극들의 근전도 파형에 매칭되어 저장된 신체 부위의 특정 움직임을 신체의 움직임 상태로서 판단한다.

일 예에서, 표 2와 같이 신체의 제1 움직임 발생시 근전도 파형이 제1 형태로 측정되는 것으로 매칭되어 저장되고, 신체의 제2 움직임 발생시 근전도 파형이 제2 형태로 측정되는 것으로 매칭되어 저장될 수 있는데, 근전도 파형 판단부(220)가 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 제1 형태의 근전도 파형을 전달받은 경우, 신체가 제1 움직임 상태인 것으로 판단한다.

신체 움직임	근전도 파형
제1 움직임	제1 형태
제2 움직임	제2 형태

신체 움직임에 대해 저장된 근전도 파형은 신호의 포화 여부, 신호의 포화 상태 유지시간, 신호의 크기 등의 값을 각 움직임에 대해 특정한다.일 실시예에서, 근전도 파형 판단부(220)가 참조하는 근전도 파형-신체의 움직임 매칭 데이터는 주먹쥔 상태, 모든 손가락을 펼친 상태, 엄지 손가락, 검지 손가락, 중지 손가락, 약지 손가락 및 새끼 손가락을 각각 반만 굽히거나 완전히 굽히는 상태, 손목을 펼친 상태, 손목을 굽힌 상태에 대해 각각 근전도 파형을 매칭하여 저장한다.

근전도 파형 판단부(220)가 참조하는 근전도 파형-신체의 움직임 매칭 데이터가 신호의 크기를 제1 크기(0), 제2 크기(0과 포화 사이), 그리고 제3 크기(포화 크기)로 구분하고, 신호의 유지시간을 포화 상태의 신호가 펄스처럼 짧게 형성되는 경우 제1 설정시간으로, 포화 상태의 신호가 펄스보다 긴 시간동안 유지되는 경우 제2 설정시간으로 구분하는 일 예에서, 근전도 파형-신체의 움직임 매칭 데이터는 표 3과 같이 저장된다.

신체의 움직임(참조도면)	근전도 파형
	신호의 크기	신호의 유지시간	신호 반복횟수	비고
주먹쥔 상태 -> 손가락을 모두 펼친 상태(도 10a)	제2 크기 -> 제3 크기->제2 크기	제2 설정시간	한 번씩	마지막 제2 크기의 신호에서 노이즈 발생
손가락을 모두 펼친 상태 -> 주먹쥔 상태(도 10b)	제1 크기 -> 제3 크기	제2 설정시간	한 번씩	제3 크기의 신호가 불안정->안정
손가락을 모두 펼친 상태 -> 검지 손가락을 반만 굽힌 상태(도 10c의 (a))	제2 크기	제1 설정시간	여러 번	첫 번째 신호 크기 > 두 번째 신호 크기,기저신호 크기: 제1 신호
손가락을 모두 펼친 상태 -> 검지 손가락을 완전히 굽힌 상태(도 10c의 (b))	제3 크기	제1 설정시간	여러 번	균일한 신호 크기
손가락을 모두 펼친 상태 -> 중지 손가락을 반만 굽힌 상태(도 10d의 (a))	제2 크기 -> 제1 크기	제1 설정시간	여러 번	첫 번째 신호 크기 < 두 번째 신호 크기
손가락을 모두 펼친 상태 -> 중지 손가락을 완전히 굽힌 상태(도 10d의 (b))	제3 크기	제1 설정시간	여러 번	첫 번째 신호의 피크 유지시간<두 번째 신호의 피크 유지시간
손가락을 모두 펼친 상태 -> 약지 손가락을 반만 굽힌 상태(도 10e의 (a))	제2 크기	제1 설정시간	여러 번	첫 번째 신호의 크기<두 번째 신호의 크기
손가락을 모두 펼친 상태 -> 약지 손가락을 완전히 굽힌 상태(도 10e의 (b))	제3 크기 -> 제2 크기 -> 제3 크기	제1 설정시간	한 번씩
손가락을 모두 펼친 상태 -> 새끼 손가락을 반만 굽힌 상태(도 10f의 (a))	제2 크기	제1 설정시간	한 번
손가락을 모두 펼친 상태 -> 새끼 손가락을 완전히 굽힌 상태(도 10f의 (b))	제2 크기-제3 크기-제2 크기	제1 설정시간	한 번씩
손목을 펼친 상태->손목을 굽힌 상태(도 10g)	제3 크기	제1 설정시간	한 번	신호의 형태: 델타파
손목을 굽힌 상태->손목을 펼친 상태(도 10h)	제2 크기 -> 제3 크기 -> 제2 크기	제2 설정시간	한 번씩	첫 번째 제2 크기의 신호에서 노이즈 발생
손가락을 모두 펼친 상태 -> 엄지 손가락을 반만 굽힌 상태(도 10i의 (a))	제2 크기	제1 설정시간	여러 번	기저신호 크기 : 제2 크기
손가락을 모두 펼친 상태 -> 엄지 손가락을 완전히 굽힌 상태(도 10i의 (b))	제3 크기	제1 설정시간	한 번	신호의 형태: 삼각파

표 3 및 도 10a 내지 도 10i을 참조하여 근전도 파형 판단부(220)가 근전도 파형으로부터 신체의 움직임을 판단하는 실시예들을 설명하면, 근전도 파형 판단부(220)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로부터 수신한 근전도 파형의 신호 크기, 신호 반복횟수, 신호 유지시간의 파형의 각 특성으로부터 신체의 움직임을 판단한다.한 예에서, 근전도 파형 판단부(220)는 판단 대상 근전도 파형의 신호 크기를 제1 크기, 제2 크기 및 제3 크기 중 어느 하나로 분류하여 근전도 파형의 신호 크기 특성을 정의할 수 있고, 근전도 파형의 신호 크기가 0에서 포화 신호의 구간 내에서 측정되는 일 실시예에서, 제1 크기는 0(기준 전위), 제2 크기는 0과 포화 사이, 제3 크기는 포화에 각각 해당하며, 제2 크기의 분류 구간을 한정하지는 않아야 할 것이다. 본 실시예에서는 신호의 크기를 세 개의 구간으로 구분하는 것을 예로 들어 설명하나, 신호의 크기 구간의 구분 개수는 실시 변경될 수 있으며 이를 한정하지 않아야 할 것이다.

또한, 근전도 파형 판단부(220)가 0에서 포화 구간의 크기를 갖는 근전도 파형의 신호 크기를 미리 설정된 신호 크기 구간으로 분류함에 있어서, 근전도 파형의 포화 크기, 즉 판단 대상 근전도 파형의 전위는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 측정 전극(110)의 설계 형태에 따라 실시 변경될 수 있으며 이를 한정하지 않아야 할 것이다.

그리고, 근전도 파형 판단부(220)가 판단 대상 근전도 파형의 신호 반복횟수를 한 번 또는 여러 번인 것으로 분류하여 근전도 파형의 신호 반복 특성을 정의함에 있어서, 특정 크기의 신호를 갖는 근전도 파형이 도 10f의 (a) 또는 도 10g에 도시한 근전도 파형과 같이 피크(peak) 값을 갖는 펄스 형태인 경우 신호 반복횟수를 한 번으로 분류하고, 도 10a에 도시한 근전도 파형과 같이 제N 크기의 신호에서 제M 크기의 신호로 그 크기가 변경되는 형태인 경우 특정 크기의 신호가 한번씩 나타나는 것으로 분류한다.(이때, N, M은 1, 2, 3 중 어느 하나이고, N, M은 서로 두 숫자가 상이한 것을 나타낸다.)

또는, 근전도 파형 판단부(220)는 도 10c의 (b)와 같이 동일한 피크 값을 갖는 펄스가 여러 번 반복되는 형태인 경우 신호 반복횟수를 여러 번으로 분류한다.

근전도 파형 판단부(220)는 판단 대상 근전도 파형의 신호 유지시간이 도 10c의 (b)와 같이 단순 펄스 형태로 짧게 나타나는 경우를 제1 설정시간으로 분류하고, 도 10a와 같이 단순 펄스보다는 상대적으로 긴 시간동안 특정 크기의 신호가 유지되는 경우를 제2 설정시간으로 분류하여 근전도 파형의 신호 유지시간 특성을 정의할 수 있으나, 설정시간 특성을 구분하는 기준시간은 설계 변경될 수 있으며 이를 한정하지는 않아야 할 것이다.

이처럼, 근전도 파형 판단부(220)가 판단 대상 근전도 파형의 각 특성으로부터 신체의 움직임을 판단하는 일 예에서, 도 10a에 도시한 것처럼 판단 대상 근전도 파형의 형태가 제2 크기의 신호에서 제3 크기로, 그리고 제2 크기의 신호로 파형의 형태가 연속적으로 바뀌고, 제2 크기의 신호에서 노이즈가 형성되며, 한번씩 나타나는 신호들의 유지시간이 제2 설정시간인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 주먹쥔 상태에서 손가락을 모두 펼친 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10b를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 크기의 신호에서 제3 크기의 신호로 바뀌고, 한번씩 나타나는 신호들의 유지시간이 제2 설정시간이며, 특히, 제3 크기의 신호가 불안정한 파형 형상을 갖다가 제3 크기의 파형으로 안정적인 형상을 갖는 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 주먹쥔 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10c의 (a)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 여러 번 반복되는 신호의 크기는 제2 크기이고, 첫 번째 신호의 크기가 두 번째 신호의 크기보다 크며, 기저신호의 크기가 제1 신호인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 검지 손가락을 반만 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

한편, 도 10c의 (b)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 여러 번 반복되는 신호의 크기가 제3 크기로 균일한 신호 크기를 갖는 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 검지 손가락을 완전히 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10d의 (a)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제2 크기의 신호가 여러 번 반복되었다가 제1 크기의 신호로 바뀌고, 여러 번 반복되는 제2 크기의 신호 중 첫 번째 신호의 크기가 두 번째 신호의 크기보다 작은 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 중지 손가락을 반만 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10d의 (b)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제3 크기의 신호가 여러 번 반복되고 첫 번째 신호의 피크 유지 시간이 두 번째 신호의 피크 유지 시간보다 짧은 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 중지 손가락을 완전히 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10e의 (a)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제2 크기의 신호가 여러 번 반복되고 첫 번째 신호의 크기가 두 번째 신호의 크기보다 작은 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 약지 손가락을 반만 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10e의 (b)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제3 크기의 신호와 제2 크기의 신호, 그리고 제3 크기의 신호가 한 번씩 나타나는 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 약지 손가락을 완전히 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

그리고, 도 10f의 (a)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제2 크기의 신호가 한 번 나타나는 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 새끼 손가락을 반만 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10f의 (b)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제2 크기의 신호와 제3 크기의 신호, 그리고 제2 크기의 신호가 한 번씩 나타나는 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 새끼 손가락을 완전히 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10g를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제1 설정시간동안 제3 크기의 신호가 한 번 나타나고, 신호의 형태가 델타파인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손목을 펼친 상태에서 손목을 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10h를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제2 크기의 신호에서 제3 크기로, 그리고 제2 크기의 신호로 파형의 형태가 연속적으로 바뀌고, 첫 번째 나타나는 제2 크기의 신호에서 노이즈가 형성되며, 한번씩 나타나는 신호들의 유지시간이 제2 설정시간인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손목을 굽힌 상태에서 손목을 펼친 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10i의 (a)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제2 크기의 신호를 제1 설정시간동안 여러 번 반복하되, 기저신호의 크기가 제2 크기인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 엄지 손가락을 반만 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

도 10i의 (b)를 참고로 하는 일 예에서, 판단 대상 근전도 파형이 제3 크기의 신호가 제1 설정시간동안 한 번 나타나되, 신호의 형태가 삼각파인 경우, 근전도 파형 판단부(220)는 해당 근전도 파형으로부터 손의 움직임이 손가락을 모두 펼친 상태에서 엄지 손가락을 완전히 굽힌 상태로 움직인 것으로 판단한다.

근전도 파형 판단부(220)가 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)에서 측정된 근전도 파형으로부터 신체의 움직임 상태를 판단함에 있어서, 근전도 파형 판단부(220)는 도 11의 근전도 파형으로부터 손가락을 모두 펼친 상태에서 검지 손가락이 반정도 굽혔다가 완전히 굽혀지고 다시 펼쳐지는 상태로 바뀌는 것으로 움직임 상태를 판단한다.

이때, 도 11의 근전도 파형은 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)에 도 9와 같이 배치된 8개의 측정 전극(110)에서 각각 출력된 근전도 파형들로서, 1열(10)에 배치된 측정 전극(110)인 1번 전극, 3번 전극, 5번 전극, 7번 전극과 2열(20)에 배치된 측정 전극(110)인 2번 전극, 4번 전극, 6번 전극, 그리고 8번 전극에서 출력된 근전도 파형들이 순차적으로 배치된 파형이며, 1번 전극 및 8번 전극에서 출력된 근전도 파형은 2번 내지 8번 전극에서 출력된 근전도 파형보다 신호의 크기가 상대적으로 작게 출력되므로, 바람직한 일 실시예에서, 근전도 파형 판단부(220)는 2번 내지 7번 전극에서 출력된 근전도 파형으로부터 신체의 움직임을 판단할 수 있다.

이와 같이, 표 3과 도 10a 내지 도 11을 참고로 하여 설명한 것처럼, 근전도 파형 판단부(220)는 미리 설정된 신체의 움직임에 대한 근전도 파형 데이터에 따라, 근전도 파형을 분석하여 신체 움직임을 판단하며, 이때, 근전도 파형 판단부(220)는 표 3의 신체 부위의 움직임에 대한 근전도 파형 데이터를 저장하거나, 전달받은 근전도 파형에 대해 판단한 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치를 더 포함할 수 있다.

또는, 한 예에서, 신체 부위의 움직임에 대한 근전도 파형 데이터는 외부의 저장장치에 저장될 수 있고, 근전도 파형 판단부(220)가 외부의 저장장치에 접속하여 측정된 근전도 파형과 일치하는 근전도 파형의 여부 및 이에 매칭된 신체 움직임을 판단할 수 있다. 이때, 외부의 저장장치는 서버일 수 있고, 근전도 파형 판단부(220)는 유선통신 또는 무선통신을 통해 서버에 접속하여 서버에 저장하고 있는 데이터를 근전도 파형 판단에 이용할 수 있다.

근전도 파형 판단부(220)는 근전도 파형으로부터 판단한 신체 움직임을 로봇장치(300)나 별도의 서버, 또는 별도의 단말장치로 전달할 수 있다.

근전도 측정결과 판단장치(200)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)와 통신을 수행하는 유선통신 모듈 또는 무선통신 모듈을 통해 근전도 전파경로 판단부(210) 또는 근전도 파형 판단부(220)의 판단결과를 로봇장치(300)나 외부의 서버 또는 외부 단말로 전달하거나, 로봇장치(300), 외부의 서버 또는 외부 단말과 통신을 수행하기 위한 통신모듈을 더 구비하고 이를 통해 근전도 전파경로 판단부(210) 또는 근전도 파형 판단부(220)의 판단결과를 로봇장치(300), 외부의 서버 또는 외부 단말로 전달할 수 있다.

다른 한 실시예에서, 근전도 측정결과 판단장치(200)는 디스플레이 장치 또는 스피커를 출력장치로 포함하여 근전도 전파경로 판단부(210) 및 근전도 파형 판단부(220)의 판단결과를 출력장치에 출력할 수 있다.

이에 따라, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)가 신체로부터 측정한 근전도 전파경로 및 근전도 파형으로부터 신체의 움직임 상태를 판단하고 그 판단결과를 저장하거나 로봇장치(300) 또는 외부 단말에 공유할 수 있다.

다시 도 1을 참조하여 로봇장치(300)의 구조를 설명하면, 로봇장치(300)는 근전도 측정결과 판단장치(200) 또는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)와 연결되고, 자극 생성부(310)와 근전도 측정결과 모의 실행부(320)를 포함한다.

자극 생성부(310)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 자극 전극(120)에 인가하고자 하는 자극을 생성하는 부분으로서, 자극 전극(120)의 좌표정보 및 자극 세기를 정보로 포함하는 자극신호를 생성하고, 이를 근전도 측정결과 판단장치(200)를 통해 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로 전달하거나, 또는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로 직접 전달할 수도 있다.

자극 생성부(310)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 자극 전극(120)의 좌표 정보 및 해당 자극 전극(120)에서 발생할 자극의 세기를 직접 입력받아 자극 신호를 생성할 수 있다. 이때, 자극 생성부(310)는 입력장치를 통해 입력된 자극 전극(120)의 좌표 정보 및 자극의 세기를 전달받아 자극 신호를 생성할 수 있다.

자극 신호 생성을 위한 입력정보들이 입력장치를 통해 입력됨에 있어서, 자극을 발생할 자극 전극(120)의 배치 및 그 좌표를 출력장치에 출력하여, 입력장치를 통해 자극 전극(120)의 좌표 및 자극 세기를 입력하는 사람이 출력장치에 출력되는 자극 전극(120)의 배치 및 좌표를 참조하여 자극 신호 생성을 위한 입력정보들을 입력할 수 있다.

한편, 자극 생성부(310)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 착용자의 신체에 발생할 자극에 대한 자극 신호를 자동으로 생성하는 프로세서로서, 로봇장치(300)의 일측에 형성되는 컴퓨터장치이거나 로봇장치(300)에 유선통신 또는 무선통신으로 연결되는 컴퓨터장치일 수 있다.

자극 생성부(310)가 자극 신호를 자동 생성함에 있어서, 자극 전극(120)의 좌표 및 자극 세기를 무작위로 선택하여 자극 신호를 생성하거나, 또는, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 장착자의 특징을 반영하여 자극을 발생할 자극 전극(120)의 좌표 및 자극 세기를 선택하여 자극 신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 장착자의 특징이 '검지손가락 재활치료 대상자'인 경우, 자극 생성부(310)는 검지 손가락에 자극을 전달하는 손목의 특정 좌표에 배치된 자극 전극(120)이 자극을 발생하도록 자극 신호를 생성한다.

또한, 자극 생성부(310)는 재활치료 대상자의 재활치료 수준에 따른 자극 세기를 설정하여 자극 신호를 생성한다. 한 예에서, 재활치료 대상자의 재활치료 수준이 재활치료 초기 단계인 경우, 자극 세기를 '약'으로 설정하여 자극 신호를 생성하고, 재활치료 대상자의 재활치료 수준이 재활치료 중기 단계인 경우, 자극 세기를 '중'으로 설정하여 자극 신호를 생성함으로써, 자극 신호를 자동 생성할 수 있다.

근전도 측정결과 모의 실행부(320)는 근전도 측정결과 판단장치(200)로부터 전달받은 근전도 전파경로 판단결과 또는 근전도 파형 판단결과에 따라 신체 움직임 상태를 재현한다.

한 예에서, 로봇장치(300)는 손목, 손가락 형상을 포함하되 관절 구조가 재현된 손 모양의 로봇일 수 있고, 근전도 측정결과 모의 실행부(320)는 손 모양의 로봇에 형성된 관절구조들의 동작을 제어하는 신호를 생성하고 이를 관절구조들에 전달하여, 로봇장치가 근전도 측정결과 판단장치(200)의 판단결과에 따른 손 움직임 상태를 재현한다.

일 실시예에서, 로봇장치(300)가 근전도 측정결과 판단장치(200)로부터 전달받은 손의 움직임 상태가 검지손가락을 완전히 굽힌 상태인 경우, 근전도 측정결과 모의 실행부(320)는 손 모양의 로봇장치(300)의 검지 손가락 부분에 해당하는 관절을 굽히도록 제어하는 신호를 생성하여, 근전도 측정결과에 따른 신체 움직임 상태를 로봇장치(300)에 모의로 실행한다.

이처럼, 로봇장치(300)가 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 자극 전극(120)에서 자극을 발생하도록 제어하는 신호를 생성하여 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로 전달하거나, 근전도 측정결과 판단장치(200)의 판단결과를 로봇장치(300)에서 모의 실행하는 구조를 가짐에 따라, 신체의 움직임을 로봇에서 실시간 구현할 수 있고 로봇에서 발생한 자극 신호로부터 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)의 착용자가 자극 전극(120)을 통해 자극을 전달받을 수 있어, 휴먼 로봇 인터페이스(HRI)가 구현된다.

이때, 로봇장치(300)는 전극 어레이 웨어러블 장착구(100) 및 근전도 측정결과 판단장치(200)와 각각 신호를 송수신할 수 있도록 유선통신 모듈 또는 무선통신 모듈을 포함할 수 있고, 로봇장치(300)에서 생성한 자극 신호는 근전도 측정결과 판단장치(200)를 통해 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로 전달될 수 있으나, 다른 한 예에서, 전극 어레이 웨어러블 장착구(100)로 직접 전달될 수 있으며 이를 한정하지는 않는다.

도 1 내지 도 11을 참고로 하여 설명한 것처럼, 휴먼 로봇 인터페이스 시스템(S)이 전극 어레이 웨어러블 장착구(100), 근전도 측정결과 판단장치(200) 및 로봇장치(300)간 상호 작용하는 구조를 가짐에 따라, 휴먼 로봇 인터페이스(HRI)를 통해 인간의 움직임 또는 로봇에서 발생한 동작 제어신호를 고감도로 상호 교류할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

S : 휴먼 로봇 인터페이스 시스템
100 : 전극 어레이 웨어러블 장착구 110 : 측정 전극
120 : 자극 전극 200 : 근전도 측정결과 판단장치
210 : 근전도 전파경로 판단부 220 : 근전도 파형 판단부
300 : 로봇장치 310 : 자극 생성부
320 : 근전도 측정결과 모의 실행부

Claims (16)

1. 신체의 적어도 한 부위를 감싸는 구조의 웨어러블 장착구;
   상기 웨어러블 장착구의 한 면에, 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 상기 신체의 적어도 한 부위에서 근전도(EMG)를 측정하여 근전도 측정 파형을 외부로 전달하며, 상기 웨어러블 장착구에 배치되는 위치에 따라 좌표정보를 각각 포함하는 복수 개의 측정 전극; 그리고,
   상기 복수 개의 측정 전극에 각각 연결되어, 상기 복수 개의 측정 전극에서 측정한 상기 근전도 측정 파형을 증폭하고, 노이즈 제거를 위한 메탈 차폐막으로 구성되며, 상기 메탈 차폐막 내부에 초단 증폭회로를 포함하는 증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 측정 전극은, 상기 근전도 파형을 측정한 순서에 따른 측정 전극의 좌표정보 순서를 근전도 파형 전파경로 정보로서 외부에 전달하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 웨어러블 장착구의 한 면에, 상기 신체의 적어도 어느 한 부위에 접촉하도록 배치되고, 외부로부터 전달받은 자극 신호에 따라 물리적 움직임을 발생하는 복수 개의 자극 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하는 상기 복수 개의 측정 전극의 단부는, 실리콘 소재 기반으로 단위 길이당 전도성이 1Ohm/mm이하인 초전도성 고무 전극인 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수 개의 측정 전극은 탄성 소재에 덴드라이트(dendrite) 구조의 금속 입자를 첨가한 복합재료인 금속 고무로 형성되고,
   상기 금속 입자의 함량은 55wt% 내지 85wt%로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 측정 전극의 단부에 형성된 미세한 돌기 구조인 상기 섬모의 직경은 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 측정 전극에서 측정한 상기 근전도 파형을 외부로 전달하거나 상기 자극 전극이 외부로부터 자극 신호를 전달받기 위해 외부의 장치와 실시간 통신을 수행하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 측정 전극은 3cm 이하의 간격으로 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구.
   
9. 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 측정결과를 수신하고, 복수 개의 측정 전극의 위치 정보를 근전도 파형 측정시간 순으로 정렬하여 근전도 전파경로를 생성하며, 상기 근전도 전파경로로부터 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 전파경로 판단부; 그리고,
   상기 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 파형을 수신하고, 상기 근전도 파형을 출력하는 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 파형 판단부;를 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 측정 전극으로부터 상기 근전도 측정결과 또는 상기 근전도 파형을 수신하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 근전도 전파경로 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치를 더 포함하고, 상기 근전도 전파경로 판단부는 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 전파경로로부터 상기 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 근전도 파형 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치를 더 포함하고, 상기 근전도 파형 판단부는 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 파형으로부터 상기 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 저장장치는 상기 신체의 움직임에 대해 상기 근전도 파형의 신호 크기, 신호 유지시간, 신호 반복횟수, 노이즈 발생여부, 노이즈 발생 구간, 기저신호 중 적어도 하나의 특징정보를 매칭하여 저장하고,
    상기 근전도 파형 판단장치는 복수 개의 측정 전극으로부터 수신한 근전도 파형의 특징을 상기 저장장치에서 탐색하여 매칭되는 신체의 움직임을 추출함으로써, 상기 근전도 파형으로부터 신체의 움직임을 판단하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 근전도 전파경로 판단부 및 상기 근전도 파형 판단부는 상기 근전도 전파경로 유형에 대해 상기 신체의 움직임 상태를 매칭하여 저장하는 저장장치 또는 상기 저장장치를 포함하는 서버에 접속하여, 상기 저장장치를 참조하여 상기 근전도 전파경로 또는 상기 근전도 파형으로부터 신체의 움직임 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치.
    
15. 신체의 적어도 한 부위를 감싸는 구조의 웨어러블 장착구에 형성되고, 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되며 외부로부터 전달받은 자극 신호에 따라 물리적 움직임을 발생하는 복수 개의 자극 전극과, 상기 웨어러블 장착구의 한 면에 상기 신체의 적어도 한 부위에 접촉하도록 배치되고 상기 신체의 적어도 한 부위에서 근전도(EMG)를 측정하여 근전도 측정 파형을 외부로 전달하는 복수 개의 측정 전극을 포함하여 상기 복수 개의 측정 전극에서 상기 근전도 파형을 측정한 순서에 따라 상기 복수 개의 측정 전극의 근전도 파형 측정 순서를 근전도 파형 전파경로 정보로서 외부에 전달하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구;
    상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구의 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 측정결과를 수신하고 복수 개의 측정 전극의 위치 정보를 근전도 파형 측정시간 순으로 정렬하여 근전도 전파경로를 생성하며, 상기 근전도 전파경로로부터 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 전파경로 판단부와, 상기 복수 개의 측정 전극으로부터 근전도 파형을 수신하고 상기 근전도 파형을 출력하는 상기 복수 개의 측정 전극이 접촉하는 신체의 움직임 상태를 판단하는 근전도 파형 판단부를 포함하는 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치; 그리고,
    물리적 자극을 발생하고자 하는 상기 복수 개의 자극 전극의 좌표와 자극 세기를 정보로 포함하는 자극 신호를 생성하여 상기 자극 전극에 전달하는 자극 생성부와, 상기 근전도 측정결과 판단장치에서 판단한 신체의 움직임을 재현하는 근전도 측정결과 모의 실행부를 포함하는 로봇장치;
    를 포함하여 상기 전극 어레이 웨어러블 장착구 및 상기 로봇장치 간 휴먼 로봇 인터페이스를 구현하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 로봇장치는 상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 전극 어레이 웨어러블 장착구와 상기 휴먼 로봇 인터페이스를 위한 근전도 측정결과 판단장치간 상기 근전도 파형, 상기 근전도 전파경로 또는 상기 자극 신호를 송수신하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴먼 로봇 인터페이스 시스템.
    
    

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