KR20210081664A - 신발형 장치 및 신발형 장치의 제어 방법 - Google Patents

신발형 장치 및 신발형 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

신발형 장치 및 신발형 장치의 제어 방법이 개시된다. 신발형 장치는 진동을 생성하는 진동자, 진동자의 하부에 배치되고, 압력을 측정하는 압력 센서 및 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 진동자에 의해 생성되는 상기 진동의 세기를 제어하는 콘트롤러를 포함한다.

Description

신발형 장치 및 신발형 장치의 제어 방법{SHOE TYPE APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
아래의 실시예들은 신발형 장치 및 신발형 장치의 제어 기술에 관한 것이다.
사용자는 일상에서 필수적으로 신발을 착용한다. 신발은 사용자의 발을 편하고 안전하게 보호한다. 최근에는 이러한 신발의 기본적인 기능에 더하여 특수한 기능을 가지는 신발이 개발되어 출시되고 있다. 예를 들어, 사용자가 신발을 착용하고 걸을 때 자동으로 사용자의 발바닥에 전기 자극을 주는 신발이나 센서를 이용하여 사용자의 보행 패턴을 감지하는 신발이 있다. 이와 같이, 신발은 단순히 발을 보호하기 위한 하나의 수단에서 벗어나 여러 가지 기능을 구비한 하나의 웨어러블 장치로 발전하고 있다.
일 실시예에 따른 신발형 장치는, 진동을 생성하는 진동자; 상기 진동자의 하부에 배치되고, 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 측정된 압력에 기초하여 상기 진동자에 의해 생성되는 상기 진동의 세기를 제어하는 콘트롤러를 포함할 수 있다.
상기 압력 센서는, 상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 진동자와 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
상기 압력 센서는, 상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 진동자의 영역에 완전히 중첩될 수 있다.
상기 진동자는, 상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 압력 센서의 영역에 완전히 중첩될 수 있다.
상기 압력 센서와 상기 진동자는, 수직적 계층 구조를 형성하고, 제1 방향으로 동일한 중심 위치를 가질 수 있다.
상기 압력 센서는, 상기 진동자의 하부에서 상기 진동자에 부착된 것일 수 있다.
상기 진동자와 상기 압력 센서는, 일체로 형성될 수 있다.
상기 진동자에 의해 생성되는 진동의 진동 주파수는, 상기 압력 센서의 압력 센싱을 위한 센싱 주파수와 다를 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 측정되는 압력이 증가하면, 상기 진동의 세기가 감소하도록 상기 진동자를 제어할 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 측정되는 압력이 감소하면, 상기 진동의 세기가 증가하도록 상기 진동자를 제어할 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 측정된 압력이 제1 압력 값일 때, 상기 진동의 세기를 제1 세기로 설정하고, 상기 측정된 압력이 상기 제1 압력 값보다 큰 제2 압력 값일 때, 상기 진동의 세기를 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기로 설정할 수 있다.
상기 콘트롤러는, 기정의된 압력-진동 세기 변환 정보에 기초하여 상기 측정된 압력에 대응하는 상기 진동의 세기를 결정할 수 있다.
상기 진동자는, 상기 신발형 장치를 착용한 사용자의 감각 역치 미만 세기의 진동을 생성할 수 있다.
상기 진동자는, 사용자의 전족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제1 진동자; 및 상기 사용자의 후족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제2 진동자를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상기 제1 진동자의 하부에 배치된 제1 압력 센서; 및 상기 제2 진동자의 하부에 배치된 제2 압력 센서를 포함할 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 제1 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제1 진동자에 의해 생성되는 제1 진동의 세기를 결정하고, 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제2 진동자에 의해 생성되는 제2 진동의 세기를 결정할 수 있다.
상기 제1 진동의 세기와 상기 제2 진동의 세기는 서로 다를 수 있다.
일 실시예에 따른 진동자, 압력 센서 및 콘트롤러를 포함하는 제어 방법은, 상기 진동자의 하부에 배치된 상기 압력 센서를 이용하여 압력을 측정하는 단계; 및 상기 콘트롤러가 상기 측정된 압력에 기초하여 상기 진동자를 통해 생성되는 진동의 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 조절하는 단계는, 측정되는 압력이 증가하면, 상기 진동의 세기가 감소하도록 상기 진동자를 제어하는 단계; 및 상기 측정되는 압력이 감소하면, 상기 진동의 세기가 증가하도록 상기 진동자를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 신발형 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 신발형 장치의 전자 소자들 및 사용자 발의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 일 실시예에 따른 진동자와 압력 센서 간의 배치 관계의 일례들을 도시하는 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 사용자의 전족부와 후족부에 대한 신발형 장치의 진동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 압력 센서에 의해 측정된 압력의 크기에 따라 진동자의 진동 세기를 조절하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 신발형 장치의 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 "하나 이상의"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 설명되는 신발형 장치는 진동을 발생시킬 수 있는 전자 소자를 포함한다. 예를 들어, 신발형 장치는 제어 신호에 기초하여 물리적인 진동을 발생시키는 것에 의해 진동 노이즈를 유발하는 진동자를 포함할 수 있다. 진동자는 신발형 장치에 내장되고, 신발형 장치를 착용한 사용자에게 감각 임계치 이하의 자극 값을 제공할 수 있다. 여기서, 감각 임계치는 세포가 활성화되기 위한 자극의 최소 크기를 나타낸다. 진동자는 사용자의 발바닥이 감지할 수 있는 촉각의 임계치 이하의 세기를 가지는 진동 노이즈를 생성함으로써, 확률 공명(stochastic resonance) 현상을 야기할 수 있다. 확률 공명 현상은 예를 들어 고정된 감각 임계치를 갖는 측정 장치나 감각 기관에 대하여 감각 임계치 이하의 백색 노이즈를 인가하면 관찰 대상 신호에 대한 측정 민감도가 향상되는 현상을 나타낸다. 예를 들어, 신발형 장치의 진동자에 의해 발생된 진동 노이즈는 확률 공명 현상을 통해 사용자의 발바닥에 전달되는 촉각 신호를 증폭시킬 수 있고, 이에 의해 사용자는 발바닥의 감각을 더욱 민감하게 느낄 수 있다. 이러한 효과로 인하여, 신발형 장치는 발의 감각이 둔화되어 감각을 정상적으로 느낄 수 없는 사람에게 도움을 줄 수 있다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 신발형 장치의 분해 사시도로서, 인솔 바디(insole body)가 부분 절개된 모습을 도시한다. 도 3은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 신발형 장치(1)는 밑창(sole, 10), 제어 장치(20) 및 갑피(upper, 90)를 포함할 수 있다. 밑창(10)은 아웃솔(outsole, 11), 미드솔(midsole, 12) 및 인솔(insole, 13)을 포함할 수 있다. 이하 설명에서, 신발형 장치(1)의 길이 방향을 y축 방향, 신발형 장치(1)의 폭 방향을 x축 방향, 신발형 장치(1)의 높이 방향을 z축 방향으로 나타내기로 한다. 본 명세서에서, 신발형 장치(1)는 신발의 형태를 가지는 것으로 설명되나 실시예의 범위는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 신발형 장치(1)는 양말의 형태로 구현될 수도 있고, 운동 보조 로봇에 적용된 형태를 가질 수도 있다.
아웃솔(11)은 신발형 장치(1)의 바닥부 중 적어도 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 아웃솔(11)은 사용자가 신발형 장치(1)를 착용했을 때 지면과 접촉하는 바닥면을 포함한다. 이하에서는 아웃솔(11)과 미드솔(12)이 서로 구별되는 실시예를 설명하지만, 아웃솔(11)과 미드솔(12)은 일체로 형성될 수도 있다. 미드솔(12)은 신발형 장치(1)의 하측 외형의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 인솔(13)은 갑피(90)의 내부에 장착되고, 미드솔(12) 상에 배치될 수 있다. 인솔(13)은 사용자가 신발형 장치(1)를 착용하였을 때 사용자의 발바닥이 접촉되는 표면을 포함하며, 미드솔(12)로부터 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 인솔(13)은 인솔 바디(131), 지지 레이어(132), 전자 소자, 연결 라인(134) 및 커넥터(135)를 포함할 수 있다. 인솔 바디(131)는 미드솔(12)의 상면에 안착될 수 있고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 지지 레이어(132)는 인솔 바디(131)의 내측에 구비되고, 전자 소자 및 연결 라인(134)을 지지할 수 있다. 연결 라인(134)은 전자 소자 및 제어 장치(20)를 서로 전기적으로 연결시키고, 커넥터(135)는 각 전자 소자를 제어 장치(20)에 전기적으로 연결시킨다.
전자 소자는 지지 레이어(132)의 상면에 배치될 수 있고, 전자 소자 및 지지 레이어(132) 전체가 인솔 바디(131) 내부에 배치될 수 있다. 다만, 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 전자 소자의 일 부분이 인솔 바디(131)의 외부에 노출될 수도 있다.
일 실시예에서, 전자 소자는 하나 이상의 진동자(133a, 133b)와 하나 이상의 압력 센서(143a, 143b)를 포함한다. 진동자(133a, 133b)는 예를 들어 피에조 모터(piezo motor) 또는 편심 모터(eccentric vibration Moto) 등을 포함할 수 있다. 진동자(133a, 133b)는 설정된 최대 진동 세기 이하의 진동 세기를 가지는 물리적인 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때, 진동 세기의 변화는 노이즈와 같이 불규칙하게 변할 수 있다. 압력 센서(143a, 143b)는 압력 센서(143a, 143b)에 가해진 압력을 측정하는 센서로, 사용자가 신발형 장치(1)를 착용하였을 때 발바닥으로부터 전달되는 족저압을 센싱할 수 있다. 압력 센서(143a, 143b)는 예를 들어 피에조(piezo) 압력 센서 또는 FSR(force sensitive resistor) 압력 센서일 수 있고, 필름 형태로 구현될 수 있다.
압력 센서(143a, 143b)는 진동자(133a, 133b)와 별개로 배치되는 것이 아니라, 진동자(133a, 113b)가 배치된 위치의 하부에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 압력 센서(143a, 143b)는 신발형 장치(1)의 바닥면에 수직인 방향에서 진동자(133a, 133b)와 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이와 같이, 압력 센서(143a, 143b)는 진동자(133a, 133b)와 수직적 계층 구조를 형성한다.
실시예에 따라, 전자 소자는 다른 센서, 예를 들어 가속도 센서, 자이로 센서 등과 같은 관성 센서를 더 포함할 수도 있다. 관성 센서는 신발형 장치(1)나 신발형 장치(1)를 착용한 사용자의 움직임을 측정하는데 이용될 수 있다.
제어 장치(20)는 전자 소자와 전기적으로 연결되고, 전자 소자에 포함된 압력 센서(143a, 143b)나 다른 센서로부터 센서 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(20)는 진동자(133a, 133b)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 진동자(133a, 133b)에 전송할 수 있다.
제어 장치(20)는 케이스(21), 접속부(22), 배터리(23) 및 콘트롤러(24)를 포함할 수 있다. 케이스(21)는 미드솔(12)에 형성된 수용 홈(121)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 접속부(22)는 연결 라인(134)과 전기적으로 접촉될 수 있는 단자를 구비하고, 케이스(21)의 상측에 위치할 수 있다. 배터리(23)는 신발형 장치(1)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(23)는 전자 소자 및 콘트롤러(24)에 전력을 공급할 수 있으며, 충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 콘트롤러(24)는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 신발형 장치(1)의 동작을 제어한다. 콘트롤러(24)는 전자 소자의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 프로세서(24)는 압력 센서(143a, 143b)에 의해 측정된 압력에 기초하여 진동자(133a, 133b)을 제어하기 위한 제어 신호 및 진동자(133a, 133b)에 의해 생성되는 진동의 진동수 및/또는 최대 진동 세기 등을 조절하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자 소자 및 사용자 발의 상대적인 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 신발형 장치는 지지 레이어(132)의 전방부에 배치되는 전방 진동자(133a), 지지 레이어(132)의 후방부에 배치되는 후방 진동자(133b), 전방 진동자(133a)의 하부에 배치된 전방 압력 센서(143a) 및 후방 진동자(133b)의 하부에 배치된 후방 압력 센서(143b)를 포함할 수 있다. 전방 진동자(133a)는 사용자의 전족부(forefoot)에 대응하는 위치에서 진동(또는 진동 노이즈)을 생성할 수 있고, 후방 진동자(133b)는 사용자의 후족부(rearfoot)에 대응하는 위치에서 진동(또는 진동 노이즈)을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 콘트롤러(24)는 전방 압력 센서(143a)에 의해 측정된 압력에 기초하여 전방 진동자(133a)에 의해 생성되는 진동의 세기를 결정하고, 후방 압력 센서(143b)에 의해 측정된 압력에 기초하여 후방 진동자(133b)에 의해 생성되는 진동의 세기를 결정할 수 있다.
사용자가 신발형 장치(1)를 착용한 상태에서 발바닥의 압력 변화에 따라 사용자가 체감하는 진동의 세기나 전달 특성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 신발형 장치(1)를 착용한 사용자가 서 있는 경우, 발바닥에 가해지는 압력은 크기 때문에 큰 세기의 진동을 사용자의 발바닥에 가할 필요가 있다. 만약, 사용자가 앉아 있거나 누어 있다면, 발바닥에 가해지는 압력은 서 있는 경우보다 작을 것이고, 이 경우 사용자의 발바닥에 작은 세기의 진동을 가할 필요가 있다. 이와 같이, 발바닥의 압력과 발바닥에 적용할 진동의 세기 간에는 밀접한 연관 관계가 있다. 따라서, 진동자(133a, 133b)의 적절한 진동 세기를 결정하기 위해서는 진동자(133a, 133b)가 배치된 위치에서의 압력을 보다 정확히 측정하는 것이 중요하다.
신발형 장치(1)는 진동자(133a, 133b)의 하부에 압력 센서(143a, 143b)가 배치됨으로써, 발바닥 압력이 측정된 위치에 대응되는 진동의 세기가 효과적으로 결정될 수 있다. 또한, 진동자(133a, 133b)의 하부에 압력 센서(143a, 143b)를 배치함으로써 자연스럽게 진동자(133a, 133b)가 압력 센서(143a, 143b)의 퍽(puck)의 구조물에 해당하는 역할을 수행할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 일 실시예에 따른 진동자와 압력 센서 간의 배치 관계의 일례들을 도시하는 도면들이다.
일 실시예에서, 진동자와 압력 센서는 수직적 계층 구조를 형성하며, 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 적어도 일부가 서로 중첩될 수 있다. 이러한 진동자와 압력 센서 간의 수직적 계층 구조의 형태는 다양할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 진동자(512)와 압력 센서(514)는 너비가 동일할 수 있고, 제1 방향으로 동일한 중심 위치를 가질 수 있다. 예를 들어, 진동자(512)와 압력 센서(514)는 제1 방향으로 동심원 내에 배치될 수 있다. 제1 방향은 z축 방향 또는 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에 대응할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 압력 센서(524)는 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 진동자(522)의 영역에 완전히 중첩될 수 있다. 이 경우, 진동자(522)는 압력 센서(524)보다 너비가 클 수 있다. 도 5c를 참조하면, 진동자(532)는 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 압력 센서(534)의 영역에 완전히 중첩될 수 있다. 이 경우, 압력 센서(534)는 진동자(532)보다 너비가 클 수 있다. 도 5d를 참조하면, 도 5a와 다르게 진동자(512)와 압력 센서(514) 간에는 제1 방향으로의 중심 위치가 서로 일치하지 않을 수도 있다. 도 5e를 참조하면, 복수 개의 압력 센서들(554, 556)이 존재할 수도 있다. 이 경우 압력 센서들(554, 556) 모두는 진동자(552)의 하부에 배치되고, 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 적어도 일부가 진동자(552)와 중첩될 수 있다.
실시예에 따라, 압력 센서는 진동자의 하부에서 진동자에 부착될 수도 있다. 또한, 진동자와 압력 센서는 압력 센서가 진동자의 하부에 배치된 형태로 일체로 형성될 수도 있다. 다시 말하여, 진동자와 압력 센서는 하나의 모듈로 구현될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 사용자의 전족부와 후족부에 대한 신발형 장치의 진동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 신발형 장치가 사용자의 전족부에 대응하는 위치에 배치된 전방 진동자(614)와 사용자의 후족부에 대응하는 위치에 배치된 후방 진동자(612)를 포함하는 것으로 가정한다. 전방 진동자(614)의 하부에는 전방 압력 센서(624)가 배치되고, 후방 진동자(612)의 하부에는 후방 압력 센서(622)가 배치되어 있다.
만약, 사용자가 신발형 장치를 착용한 상태로 편평한 지면에 서있다고 가정하면, 일반적으로 전족부보다는 후족부에 가해지는 압력이 더 클 것이다. 이러한 경우라면, 후방 압력 센서(622)에 의해 센싱되는 압력은 전방 압력 센서(624)에 의해 센싱되는 압력보다 클 것이고, 신발형 장치의 콘트롤러는 전방 진동자(614)보다 후방 진동자(612)의 진동 세기가 더 크도록 제어할 수 있다. 콘트롤러는 전방 압력 센서(624)와 후방 압력 센서(622)에 의해 각각 센싱되는 압력에 기초하여, 전방 진동자(614)와 후방 진동자(612) 각각의 진동 세기를 자동으로 제어할 수 있다. 이와 같이, 신발형 장치는 사용자 발바닥 내 압력 상태를 고려하여, 사용자 발바닥의 민감도를 증가시키는 확률 공명 현상을 효과적으로 유도할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 압력 센서에 의해 측정된 압력의 크기에 따라 진동자의 진동 세기를 조절하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a는 측정된 압력의 크기에 따라 진동자의 진동 세기가 선형으로 조절되는 것을 나타내고, 도 7b와 도 7c는 측정된 압력의 크기에 따라 진동자의 진동 세기가 비선형으로 조절되는 것을 나타낸다. 도 7d는 측정된 압력의 크기에 따라 진동 세기가 비연속적인 형태로 조절되는 것을 도시한다.
신발형 장치는 측정된 압력의 크기가 작을 때에는 진동자에 의해 생성되는 진동의 세기도 작게 설정하고, 측정된 압력의 크기가 클 때에는 진동자에 의해 생성되는 진동의 세기를 크게 설정할 수 있다. 이와 같이, 신발형 장치는 압력 상태에 따라 진동자의 진동 세기를 제어하여 과잉 진동에 따른 사용자의 불편감을 줄일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 신발형 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단계(810)에서 신발형 장치는 진동자의 하부에 배치된 압력 센서를 이용하여 압력을 측정할 수 있다. 단계(820)에서, 신발형 장치의 콘트롤러는 단계(810)에서 측정된 압력에 기초하여 진동자를 통해 생성되는 진동의 세기를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 콘트롤러는 측정되는 압력이 증가하면 진동자의 진동의 세기가 감소하도록 진동자를 제어하고, 측정되는 압력이 감소하면 진동의 세기가 증가하도록 진동자를 제어할 수 있다. 콘트롤러는 진동자에 포함된 모터의 출력을 제어함으로써 진동 세기를 조절할 수 있다. 콘트롤러는 측정된 압력 변화에 따라 진동자의 진동 세기를 자동으로 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 신발형 장치가 사용자의 전족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제1 진동자, 사용자의 후족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제2 진동자, 제1 진동자의 하부에 배치된 제1 압력 센서 및 제2 진동자의 하부에 배치된 제2 압력 센서를 포함하는 경우, 콘트롤러는 제1 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 제1 진동자에 의해 생성되는 제1 진동의 세기를 결정하고, 제2 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 제2 진동자에 의해 생성되는 제2 진동의 세기를 결정할 수 있다. 이 때, 제1 진동의 세기와 제2 진동의 세기는 서로 다를 수 있다.
측정된 발바닥 압력의 크기와 압력에 기초하여 설정되는 진동자의 진동 세기 간의 관계는 연속/비연속의 관계나 선형/비선형의 관계를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 콘트롤러는 기 정의된 압력-진동 세기 변환 정보에 기초하여, 측정된 압력에 대응하는 진동의 세기를 결정하고, 결정된 진동의 세기의 진동이 생성되도록 진동자를 제어할 수도 있다.
신발형 장치는 사용자 발바닥에 대해 측정된 압력에 따라 진동자의 진동 세기를 조정함으로써 신발형 장치의 배터리 소모를 줄이고, 확률 공명 현상을 효과적으로 유도할 수 있다. 또한, 신발형 장치는 발바닥의 압력이 낮은 상황에서, 낮은 압력에 대응하는 적절한 세기의 진동을 사용자 발바닥에 가함으로써, 필요 이상의 진동 세기로 인하여 사용자가 불편감을 느끼게 되는 것을 막을 수 있다.
한편, 진동자에 의해 생성되는 진동의 진동 주파수는 압력 센서의 압력 센싱을 위한 센싱 주파수와 다르므로, 압력 센서가 진동자의 하부에 배치되더라도 진동자에 의해 생성되는 진동이 압력 센서의 압력 측정에는 유의미한 영향을 주지는 않는다. 다만, 실시예에 따라 콘트롤러는 압력 센서에 의해 측정된 압력 신호에서 진동자의 진동에 의한 노이즈 성분을 필터링하기 위해 필터를 이용할 수도 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 신발형 장치의 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 신발형 장치의 제어 장치(900)는 압력 센서(910), 진동자(920) 및 콘트롤러(930)를 포함한다. 제어 장치(900)는 신발형 장치에 내장되어 동작할 수 있다.
진동자(920)는 콘트롤러(930)의 제어 하에 진동을 생성한다. 일 실시예에서, 진동자(920)는 신발형 장치를 착용한 사용자의 감각 역치 미만 세기의 진동을 생성할 수 있다. 압력 센서(910)는 진동자(920)의 하부에 배치되고, 압력을 측정한다. 일 실시예에서, 진동자(920)와 압력 센서(910)는 신발형 장치의 인솔에 배치될 수 있다.
압력 센서(910)는 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 진동자(920)와 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 일 실시예에서, 압력 센서(910)는 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 진동자(920)의 영역에 완전히 중첩되거나 또는 진동자(920)가 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 압력 센서(910)의 영역에 완전히 중첩될 수 있다. 실시예에 따라, 압력 센서(910)는 진동자(920)의 하부에서 진동자(920)에 부착된 것일 수 있고, 진동자(920)와 압력 센서(910)는 일체로 형성될 수도 있다.
콘트롤러(930)는 신발형 장치의 각 구성 요소들을 제어한다. 콘트롤러(930)는 압력 센서(910)에 의해 측정된 압력에 기초하여 진동자(920)에 의해 생성되는 진동의 세기를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 콘트롤러(930)는 측정되는 압력이 증가하면 진동의 세기가 감소하도록 진동자(920)를 제어하고, 측정되는 압력이 감소하면 진동의 세기가 증가하도록 진동자(920)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 콘트롤러(930)는 측정된 압력이 제1 압력 값일 때 진동의 세기를 제1 세기로 설정하고, 측정된 압력이 제1 압력 값보다 큰 제2 압력 값일 때, 진동의 세기를 해당 제1 세기보다 큰 제2 세기로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 콘트롤러(930)는 측정된 압력의 크기에 따른 진동자(920)의 진동 세기를 결정하기 위해 기정의된 압력-진동 세기 변환 정보를 이용할 수도 있다. 압력-진동 세기 변환 정보는 압력 크기와 진동 세기 간의 대응 관계를 정의하는 정보로서, 룩업 테이블 등의 형태로 정의될 수 있다.
콘트롤러(930)는 신발형 장치에 배치된 각 압력 센서(910)의 압력 크기를 기초로 각 진동자(920)의 진동 세기를 개별적으로 제어할 수도 있다. 예를 들어, , 콘트롤러(930)는 제1 압력 센서(910)에 의해 측정된 압력에 기초하여 제1 진동자(920)에 의해 생성되는 제1 진동의 세기를 결정하고, 제2 압력 센서(910)에 의해 측정된 압력에 기초하여 제2 진동자(920)에 의해 생성되는 제2 진동의 세기를 결정할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 진동을 생성하는 진동자;
    상기 진동자의 하부에 배치되고, 압력을 측정하는 압력 센서; 및
    상기 측정된 압력에 기초하여 상기 진동자에 의해 생성되는 상기 진동의 세기를 제어하는 콘트롤러
    를 포함하는 신발형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 진동자와 적어도 일부가 중첩(overlap)되는,
    신발형 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 진동자의 영역에 완전히 중첩되는,
    신발형 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 진동자는,
    상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 압력 센서의 영역에 완전히 중첩되는,
    신발형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서와 상기 진동자는,
    수직적 계층 구조를 형성하고, 제1 방향으로 동일한 중심 위치를 가지는,
    신발형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 진동자의 하부에서 상기 진동자에 부착된 것인,
    신발형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 압력 센서는,
    일체로 형성된,
    신발형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진동자에 의해 생성되는 진동의 진동 주파수는,
    상기 압력 센서의 압력 센싱을 위한 센싱 주파수와 다른,
    신발형 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    상기 측정되는 압력이 증가하면, 상기 진동의 세기가 감소하도록 상기 진동자를 제어하는,
    신발형 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    상기 측정되는 압력이 감소하면, 상기 진동의 세기가 증가하도록 상기 진동자를 제어하는,
    신발형 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    상기 측정된 압력이 제1 압력 값일 때, 상기 진동의 세기를 제1 세기로 설정하고,
    상기 측정된 압력이 상기 제1 압력 값보다 큰 제2 압력 값일 때, 상기 진동의 세기를 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기로 설정하는,
    신발형 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    기정의된 압력-진동 세기 변환 정보에 기초하여 상기 측정된 압력에 대응하는 상기 진동의 세기를 결정하는,
    신발형 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는,
    상기 신발형 장치를 착용한 사용자의 감각 역치 미만 세기의 진동을 생성하는,
    신발형 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는,
    사용자의 전족부(forefoot)에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제1 진동자; 및
    상기 사용자의 후족부(rearfoot)에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제2 진동자를 포함하고,
    상기 압력 센서는,
    상기 제1 진동자의 하부에 배치된 제1 압력 센서; 및
    상기 제2 진동자의 하부에 배치된 제2 압력 센서
    를 포함하는 신발형 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    상기 제1 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제1 진동자에 의해 생성되는 제1 진동의 세기를 결정하고,
    상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제2 진동자에 의해 생성되는 제2 진동의 세기를 결정하는,
    신발형 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 진동의 세기와 상기 제2 진동의 세기는 서로 다른,
    신발형 장치.
  17. 진동자, 압력 센서 및 콘트롤러를 포함하는 신발형 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 진동자의 하부에 배치된 상기 압력 센서를 이용하여 압력을 측정하는 단계; 및
    상기 콘트롤러가 상기 측정된 압력에 기초하여 상기 진동자를 통해 생성되는 진동의 세기를 조절하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 신발형 장치의 바닥면에 수직인 방향에서 상기 진동자와 적어도 일부가 중첩되는,
    제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    측정되는 압력이 증가하면, 상기 진동의 세기가 감소하도록 상기 진동자를 제어하는 단계; 및
    상기 측정되는 압력이 감소하면, 상기 진동의 세기가 증가하도록 상기 진동자를 제어하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 진동자는,
    사용자의 전족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제1 진동자와 상기 사용자의 후족부에 대응하는 위치에서 진동을 생성하는 제2 진동자를 포함하고,
    상기 압력 센서는,
    상기 제1 진동자의 하부에 배치된 제1 압력 센서와 상기 제2 진동자의 하부에 배치된 제2 압력 센서를 포함하고,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 제1 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제1 진동자에 의해 생성되는 제1 진동의 세기를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 압력에 기초하여 상기 제2 진동자에 의해 생성되는 제2 진동의 세기를 결정하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
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