KR20210084782A - 전완부 근전도와 관성 정보를 이용한 전동 의수를 제어하는 방법 및 시스템 - Google Patents

전완부 근전도와 관성 정보를 이용한 전동 의수를 제어하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

전완부 근전도와 관성 정보를 이용한 전동 의수를 제어하는 방법 및 시스템이 제공된다. 전완부의 근전도 측정에 있어서 근전도센서와 관성센서를 함께 이용하는 근전도 측정방법을 제시하고, 근전도를 이용하여 전동 의수를 제어하게 하고 학습 과정에서 인공지능을 활용함으로써 로봇 손가락을 정확하게 표현할 수 있도록 하여 전동 의수 활용의 효율성을 기하고자 한다.

Description

전완부 근전도와 관성 정보를 이용한 전동 의수를 제어하는 방법 및 시스템 {Methods and systems for controlling electrical artificial hand using forearm EMG and inertia information}
본 발명은 전완부 근전도와 관성 정보를 이용한 전동 의수를 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전완부의 근전도를 측정함에 있어 관성 정보를 이용하여 효율성을 기하고, 측정된 근전도를 기계학습하여 이후 측정되는 근전도 정보를 가지고 전동 의수를 구동할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
과거에는 전쟁, 질병 발생 등으로, 최근에는 산업재해, 교통재해 등의 발생 으로 장애를 가진 사람이 점점 증가하고 있다. 또한 장애인이 독립적으로 생활하려는 욕구와 필요성은 갈수록 높아지지만, 이에 대비한 현실적인 수단이 부족한 상황이다. 이에 따라 선천적 또는 후천적으로 손이나 팔이 없는 사람들을 위해 의수를 개발하는 연구는 오래 전부터 계속되어 왔다.
로봇 의수 또는 전동 의수는 단순히 손의 형태만을 모방한 의수와는 달리 사용자의 의사에 따라 로봇핸드를 작동시키는 것으로, 인간의 손의 기능을 어느정도 보충하는 역할을 한다.
로봇핸드를 동작시키기 위해 조종스틱이나 키보드 등의 별도 입력장치를 이용하는 방식이 있으나, 이러한 방식은 적어도 한쪽 손을 사용할 수 있는 경우에는 효과적일지 모르나, 두 손을 모두 사용할 수 없거나 남은 한쪽 손으로 조종이 어려운 경우에는 해결책이 되지 못한다는 문제가 있다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 절단된 손과 연결된 팔의 전완부 근육의 근전도를 측정함으로써 실제 사용자가 표현하고자 하는 손동작을 전동 의수로 구현하는 기술이 제시될 수 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 절단되거나 선천적인 이유로 손가락, 손목, 팔의 일부 등이 없는 사용자가, 전동 의수를 사용하여 없는 부분의 역할을 대체하도록 함에 있어서 사용자의 전완부의 근육에 부착하는 근전도 센서 및 관성 센서를 통해 의수의 손동작을 보다 정확하게 구현할 수 있도록 하며, 이러한 근전도 학습에 있어 기계학습을 활용함으로써 보다 유연하고 효과적인 전동 의수를 가능하게 하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 전동 의수를 제어하는 방법은, 센서부(100)는 사용자의 생체신호를 측정하는 단계; 제어부(300)는 상기 측정하는 단계에서 측정된 생체신호를 원시데이터로 하여 입력받고, 상기 전동 의수를 제어하는 제어신호를 발생시키는 단계; 및 구동부(400)는 상기 발생한 제어신호에 따라 상기 전동 의수의 로봇 손가락을 구동하는 단계;를 포함한다.
상기 측정하는 단계는, 3차원 공간 상에서 사용자의 팔의 모양과 움직임을 측정할 수 있는 1개의 관성 센서를 포함하는 관성센서부(110)를 통해 관성을 측정하고, 4개의 근전도 센서가 밴드 형태로 사용자의 전완부에 부착되는 근전도센서부(120)를 통해 전완부 근육의 근전도를 측정한다.
상기 측정하는 단계는, 관성센서부(110)가 측정한 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 시작 신호를 센서제어부(130)로 보내는 단계; 상기 시작 신호를 받은 센서제어부(130)는 사용자의 전완부에 부착된 근전도센서부(120)에 상기 시작 신호를 전달하여 근전도센서부(120)는 근전도 측정을 시작하는 단계; 근전도 측정 시작 이후 관성센서부(110)가 측정한 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 종료 신호를 센서제어부(130)로 보내는 단계; 상기 종료 신호를 받은 센서제어부(130)는 사용자의 전완부에 부착된 근전도센서부(120)에 상기 종료 신호를 전달하여 근전도센서부(120)는 근전도 측정을 종료하는 단계; 및 근전도 측정이 종료되면, 상기 측정된 원시데이터를 버퍼에 저장하는 단계;를 포함한다.
상기 제어신호를 발생시키는 단계는, 사용자는 버튼부(200)를 통해 원하는 모드를 입력하는 모드 선택 단계; 상기 선택된 모드에 따라 상기 측정된 생체신호를 이용하여 학습모드, 구동모드, 리셋모드 중 적어도 어느 하나를 실행하고, 상기 선택된 모드가 구동모드인 경우에는 상기 전동 의수를 제어하는 제어신호를 생성하는 모드 실행 단계; 및 상기 발생한 제어신호를 구동부(400)에 전송하는 단계;를 포함한다.
상기 모드 실행 단계는, 사용자가 입력한 모드가 학습모드인 경우, 특징추출부는 상기 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 근전도의 특징을 추출하는 단계; 전처리부는 상기 추출된 특징에 사용자가 버튼부(200)를 통해 입력한 고유번호를 부착하여 학습용 데이터를 생성하는 단계; 및 기계학습부는 상기 학습용 데이터를 기계학습하여 결과데이터를 메모리에 저장하는 단계;를 더 포함한다.
상기 모드 실행 단계는, 사용자가 입력한 모드가 구동모드인 경우, 특징추출부는 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 단계; 구동신호전송부는 메모리부(340)에 저장된 결과데이터와 상기 추출된 특징을 비교하는 단계; 및 상기 특징에 해당하는 센서신호 및 해당 고유번호 또는 그에 따른 손동작이 포함된 제어신호를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 모드 실행 단계는, 사용자가 입력한 모드가 리셋모드인 경우, 리셋부는 메모리부(340)의 메모리를 초기화하는 단계;를 포함한다.
상기 구동하는 단계는, 구동부(400)는 상기 발생한 제어신호에 따라 해당 손동작과 동일한 모양의 로봇 손가락을 구현하기 위하여 상기 전동 의수의 관절을 조절하여 로봇 손가락을 구동하는 단계;를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전동 의수를 제어하는 시스템은, 사용자의 생체신호를 원시데이터로 입력받는 센서부(100); 상기 전동 의수에 부착되어 누름 조작 가능하게 구성되는 버튼부(200); 상기 원시데이터를 이용하여 상기 누름 조작된 내용에 따라 상기 전동 의수에 구동신호를 전달하는 제어부(300); 및 상기 제어부(300)의 신호에 따라 상기 전동 의수의 로봇 손가락을 구동하는 구동부(400);를 포함한다.
상기 센서부(100)는, 3차원 공간 상에서 사용자의 팔의 모양과 움직임을 측정할 수 있는 1개의 관성 센서를 포함하는 관성센서부(110); 및 사용자의 전완부의 근육의 근전도를 측정할 수 있는 4개의 근전도 센서가 밴드 형태로 사용자의 전완부에 부착되는 근전도센서부(120);를 포함한다.
상기 센서부(100)는, 사용자의 팔에 부착되어 관성을 측정하고, 측정된 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 시작과 종료 등 측정 상태를 제어하는 관성센서부(110); 및 사용자의 전완부에 부착되어 상기 관성센서부(110)의 시작 신호시부터 상기 관성센서부(110)의 종료 신호시까지 근전도를 측정하여 원시데이터를 기록하는 근전도센서부(120);를 포함한다.
상기 센서부(100)는, 상기 관성센서부(110)에서 근전도 측정의 시작 신호를 보내면, 상기 시작 신호를 근전도센서부(120)에 전달하여 근전도센서부(120)에서 근전도 측정을 시작하도록 하고, 상기 관성센서부(110)에서 근전도 측정의 종료 신호를 보내면, 상기 종료 신호를 근전도센서부(120)에 전달하여 근전도센서부(120)에서 근전도 측정을 종료하도록 하여, 근전도센서부(120)에서 상기 시작 신호와 종료 신호 사이에 측정된 원시데이터를 제어부(300)에 전달하는 센서제어부(130);를 더 포함한다.
상기 버튼부(200)는, 상기 전동 의수에 부착되어 누름 조작 가능하게 구성되고, 사용자가 여러 모드 중 하나를 선택하거나 학습모드에서 고유번호를 선택하여 입력할 수 있다.
상기 제어부(300)는, 사용자가 모드가 학습모드인 경우, 센서부(100)로부터 입력된 원시데이터를 이용하여 기계학습하는 학습모드부(310); 사용자가 입력한 모드가 일반 모드인 경우, 센서부(100)로부터 입력된 원시데이터를 이용하여 구동신호를 구동부(400)에 전송하는 구동모드부(320); 사용자가 입력한 모드가 리셋 모드인 경우, 메모리부(340)의 메모리를 초기화하는 리셋부; 및 상기 학습모드부(310)에서 도출된 결과데이터를 저장하는 메모리부(340);를 포함한다.
상기 학습모드부(310)는, 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 특징추출부; 상기 추출된 특징에 사용자가 입력한 고유번호를 부착하여 학습용 데이터를 생성하는 전처리부; 및 상기 학습용 데이터를 기계학습하여 결과데이터를 상기 메모리에 저장하는 기계학습부;를 포함한다.
상기 구동모드부(320)는, 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 특징추출부; 및 상기 메모리부(340)에 저장된 결과데이터와 상기 추출된 특징을 비교하여 상기 특징에 해당하는 센서신호 및 해당 고유번호 또는 그에 따른 손동작이 포함된 제어신호를 생성하는 구동신호전송부;를 포함한다.
상기 구동부(400)는 상기 구동신호에 포함된 손동작에 해당하는 로봇 손가락을 구동한다.
본 발명에 따르면,
절단되거나 선천적인 이유로 손가락, 손목, 팔의 일부 등이 없는 사용자가, 전동 의수를 사용하여 없는 부분의 역할을 대체하도록 함에 있어서 사용자의 전완부의 근육에 부착하는 근전도 센서 및 관성 센서를 통해 의수의 손동작을 보다 정확하게 구현할 수 있도록 하며, 이러한 근전도 학습에 있어 기계학습을 활용함으로써 보다 유연하고 효과적인 전동 의수를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법을 도시한 순서도,
도 2는 도 1의 생체신호 측정 단계의 세부 방법을 도시한 순서도,
도 3은 도 1의 제어신호 발생 단계의 세부 방법을 도시한 순서도,
도 4는 도 3의 모드 실행 단계의 세부 방법을 도시한 순서도,
도 5은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 시스템을 도시한 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 구체적인 단계를 도시한 예시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 통신 단계를 도시한 예시도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
또한, 어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에 기재된 '…부', '…기', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, '일', '하나' 및 '그' 등의 관사는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
아래의 특정 실시 예들을 기술하는 데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 근전도센서 및 관성센서를 통해 전완부의 근전도를 측정하고, 이를 학습하여 전동 의수의 제어가 가능하도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법은 센서부(100)를 통해 사용자의 생체 정보를 측정하는 단계(S1000), 측정된 생체 정보를 원시데이터로 하여 이를 학습하거나 학습된 데이터로부터 로봇 의수를 제어하는 제어신호를 발생하는 단계(S2000), 제어신호를 수신한 구동부(400)는 로봇 손가락을 구동하는 단계(S3000)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 생체신호 측정 단계의 세부 방법을 도시한 순서도이다.
상기 생체 정보를 측정하는 단계(S1000)는 관성센서부(110)와 근전도센서부(120)를 이용하여 전완부의 근전도를 측정한다. 관성센서부(110)는 3차원 공간 상에서 사용자의 팔의 모양과 움직임을 측정할 수 있는 1개의 관성센서를 포함하고, 근전도센서부(120)는 밴드 형태로 사용자의 전완부에 부착되는 복수 개의 근전도센서를 포함하며, 본 발명의 실시예에서는 효율적으로 근전도를 측정하기 위하여 4개의 근전도센서를 포함하였다.
근전도센서를 통해 근전도를 측정하기 위해서는 계속적으로 측정되는 근전도 데이터 중 특정 목적에 부합하는 신호 부분을 추출하는 것이 중요하다. 이는 목적에 부합하는 신호의 시작 신호 및 종료 신호를 설정하여야 해당 신호 부분을 필요한 부분에 활용할 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 근전도 측정의 시작과 종료의 신호를 어떤 방법으로 입력할 지 여부가 문제된다.
본 발명의 실시예에서는 관성센서를 통해 근전도 측정의 시작 신호와 종료 신호를 입력하는 방법을 제시한다.
관성센서는 관성력을 측정하는 센서로, 해당 센서가 설치된 부분이 이동하는 경우 그 가속도나 충격의 세기 등을 측정하는 센서이다. 따라서 관성센서를 의수의 손등 부분 등 의수가 결합된 팔의 일부의 부착하는 경우 팔의 관성을 측정할 수 있다.
팔에 관성센서를 부착한 채 팔의 움직임이 있는 경우에는 관성이 측정된다. 이 경우 미리 특정한 움직임이 있는 경우에 근전도 측정의 시작 및/또는 종료를 가리키는 것으로 설정할 수 있다.
관성센서는 측정한 관성과 관성 임계치를 비교하여, 측정한 관성이 임계치를 초과하는 경우에는 근전도 측정의 시작 신호 및/또는 종료 신호로 볼 수 있다.
이 경우 관성 임계치에 도달하기 위하여 미리 팔을 특정 세기 또는 방향, 위치 등으로 움직일 경우(예를 들어 세게 흔들거나 팔을 돌리는 경우 등)를 시작 신호 및/또는 종료 신호로 설정하는 경우 시작 신호와 종료 신호를 해당 움직임을 나타내는 것으로 입력할 수 있다.
도 2를 참조하면, 생체신호 측정에 있어 근전도센서가 측정을 준비하는 단계에서 관성센서부(110)가 측정한 관성이 관성 임계치를 초과하는 경우(S1100) 센서제어부(130)는 관성센서부(110)에서 근전도센서부(120)로 근전도 측정 시작 신호를 전달한다.
이 신호를 전달받은 근전도센서부(120)는 이 때부터 근전도 측정을 시작한다(S1200).
근전도센서가 측정 중인 단계에서 관성센서부(110)가 측정한 관성이 관성 임계치를 초과하는 경우(S1300) 센서제어부(130)는 관성센서부(110)에서 근전도센서부(120)로 근전도 측정 종료 신호를 전달한다.
이 신호를 전달받은 근전도센서부(120)는 이 때부터 근전도 측정을 종료한다(S1400).
근전도 측정이 종료되면, 측정된 원시데이터, 즉 시작 신호와 종료 신호 사이의 근전도 센서 데이터는 버퍼에 저장되며, 센서제어부(130)는 제어부(300)에 전송할 수 있다(S1500).
도 3은 도 1의 제어신호 발생 단계의 세부 방법을 도시한 순서도이다.
이 단계에서는 크게 모드를 선택하는 단계(S2100), 선택된 모드를 실행하는 단계(S2200), 구동부(400)에 신호를 전송하는 단계(S2300)를 포함할 수 있다.
여기서 모드를 선택하는 단계는, 장치에 부착된 또는 별도 화면 등을 통해 실행 모드를 선택할 수 있는 화면을 제시하는 단계를 포함할 수 있다.
사용자는 학습모드, 구동모드, 리셋모드 중에서 모드를 선택할 수 있다.
모드의 선택은 사용자가 직접 버튼부(200)의 버튼을 눌러 입력할 수 있다. 또는 근전도 측정의 시작과 종료의 신호를 나타낸 관성센서를 활용하여 별도로 지정한 팔부분의 특정 움직임이 측정되면 그에 따라 모드를 입력하는 방법을 사용할 수도 있다.
모드를 실행하는 단계는, 사용자가 입력한 모드가 학습모드인 경우, 구동모드인 경우, 리셋모드인 경우 각각의 단계로 이루어진다.
도 4는 도 3의 모드 실행 단계의 세부 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 학습모드(S2210)는 인공지능을 이용하여 측정된 근전도 신호 데이터를 학습하는 단계이다. 상기 측정된 원시데이터를 버퍼에 저장하고 제어부(300)에 전송하는 단계(S1500)에서 버퍼에 저장된 센서신호를 학습한다.
이 때, 특징추출부에서 저장된 원시데이터로부터 손동작에 관련된 특징(feature)을 추출한다(S2211).
이후 전처리부에서 상기 추출된 특징에 고유번호를 부여한다(S2212). 이를 데이터 전처리라 하며, 고유번호를 부여하는 것은, 각 손동작과 관련한 근전도 신호 데이터에 대하여 라벨링을 수행하여 추후 전동 의수를 구동할 구동모드에서 인식 결과를 라벨링으로 도출하기 위한 작업을 수행하기 위함이다.
여기서 고유번호를 부여하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있을 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 사용자가 버튼부(200)에 고유번호를 직접 입력하여 번호를 할당하는 방법이 사용될 수 있다.
데이터 전처리를 통해 이후 단계인 인공지능 학습에 사용되는 학습용 데이터가 생성된다.
이후 기계학습단계에서는 상기 데이터 전처리를 통해 생성된 학습용 데이터를 기계학습하여 결과데이터를 메모리에 저장한다(S2213).
도 4를 참조하면, 구동모드(S2220)는 인공지능을 이용하여 측정된 근전도 신호 데이터를 통해 전동 의수가 저장된 손동작을 수행하도록 하는 단계이다. 상기 측정된 원시데이터를 버퍼에 저장하고 제어부(300)에 전송하는 단계(S1500)에서 버퍼에 저장된 센서신호를 통해 제어신호를 생성한다.
이 때, 특징추출부에서 저장된 원시데이터로부터 손동작에 관련된 특징(feature)을 추출한다(S2221).
이후 구동신호전송부는 상기 추출된 특징을 상기 학습모드에서 메모리에 저장된 결과데이터와 비교한다(S2222). 이를 통해 현재 추출된 특징을 가지는 결과데이터가 어떠한 고유번호(라벨링)에 해당하는지를 도출할 수 있다.
이후 구동신호전송부는 추출된 특징에 해당하는 센서신호, 고유번호 및/또는 그에 따른 손동작이 포함된 제어신호를 생성한다(S2223).
따라서 생성된 제어신호에는 추출된 특징을 갖는 센서신호, 고유번호 및 그에 따른 손동작 중 적어도 어느 하나의 값을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 리셋모드(S2230)는 리셋부에서 메모리를 초기화하는 단계로, 모든 상태를 초기화하여 새로운 근전도 정보를 입력하는 등의 방법으로 활용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 로봇 손가락을 구동하는 단계(S3000)에서는, 상기 생성된 제어신호를 제어부(300)로부터 전송받아, 제어신호의 내용에 다라 해당 손동작과 동일한 모양의 로봇 손가락을 구현하기 위하여 상기 전동 의수의 관절을 조절하여 로봇 손가락을 구동할 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 시스템을 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 시스템은 센서부(100), 버튼부(200), 제어부(300), 구동부(400)를 포함할 수 있다.
여기서 센서부(100)는 근전도센서부(120) 뿐만 아니라 관성센서부(110)를 포함하여 근전도센서부(120)의 근전도 측정의 시작과 종료 신호를 관성에 의해 설정할 수 있다.
센서부(100)는 관성센서부(110)의 시작 신호, 근전도센서부(120)의 근전도 측정, 관성센서부(110)의 종료 신호, 원시데이터 버퍼에 저장 등 센서부(100)의 신호를 제어하기 위해 센서제어부(130)를 포함할 수 있다.
버튼부(200)는 상기 전동 의수에 부착되어 누름 조작이 가능하도록 구성될 수 있고, 또는 모드를 사용자에게 나타내는 화면부와 버튼 조작이 동시에 가능하도록 터치패드로 구성될 수 있다. 또는 모드 설정과 고유번호 설정이 가능하도록 다이얼(dial)을 돌리는 방식으로 나타날 수도 있고, 또는 버튼부(200)가 포함되지 않을 수 있다(이 경우 관성센서 및 별도 설정을 통해 버튼의 역할을 대신하여야 할 것이다.).
제어부(300)는, 사용자가 설정한 모드에 따라 제어되므로 학습모드부(310), 구동모드부(320), 리셋모드부(320)를 포함할 수 있고 메모리부(340)는 제어부(300)에 포함되거나 또는 별개로 존재할 수 있다.
학습모드부(310)에서는 상기 학습모드(S2210), 구동모드부(320)에서는 상기 구동모드(S2220), 리셋모드부(320)에서는 상기 리셋모드(S2230)의 단계가 각각 진행된다.
학습모드부(310)에서는 버퍼에 저장된 센서신호를 학습하여 라벨링을 수행한다.
구동모드부(320)에서는 버퍼에 저장된 센서신호를 인식하는 손동작을 수행한다.
리셋모드에서는 모든 상태를 초기화한다.
구동모드부(320)에서 구동신호, 즉 제어신호가 생성되면 제어부(300)는 구동부(400)에 제어신호를 전송한다.
제어신호를 전송받은 구동부(400)는 상기 생성된 제어신호를 제어부(300)로부터 전송받아, 제어신호의 내용에 다라 해당 손동작과 동일한 모양의 로봇 손가락을 구현하기 위하여 상기 전동 의수의 관절을 조절하여 로봇 손가락을 구동한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 구체적인 단계를 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 좌상단의 사진에서 한쪽 팔에 전동 의수의 제어 장치가 장착되어 있으며, 좌측 붉은 색의 타원은 관성센서가 장착된 마이크로컨트롤러(MCU), 우측 붉은 색의 타원은 근전도센서를 나타낸 것이다.
해당 사진에 나타난 예시의 마이크로컨트롤러(MCU) 모듈의 사양은 다음과 같다.
- IMU 센서(6축)
- MCU : Intel Curie 모듈
- 32비트 x86, SIMD
- 클럭 속도 : 32MHz
- 입력 전압 : 3.5-6.5V
- 출력 전압 : 5V, 3.3V
도 6를 참조하면, 손동작 검출을 위한 제어장치는 본 발명의 실시예에서 센서부(100)에 포함되어 있는데, 관성센서부(110)가 근전도센서부(120)의 상태를 제어하고, 근전도센서부(120)는 관성센서부(110)의 신호에 따라 신호를 기록하여 상호 종속적인 제어가 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 우측의 순서도는 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 한 예시도이다.
여기서, 상기 기재한 제어 방법의 순서도와는 달리, 일단 모드를 선택한 이후 학습모드에 진입하는 경우 관성센서부(110)와 근전도센서부(120)를 통해 근전도를 측정하고, 이후 고유번호를 할당(라벨링)한 후 학습모드가 종료되는 것으로 표현되어 있다.
이처럼 센서데이터를 측정하는 단계와, 모드를 선택하여 해당 모드를 진행하는 단계의 전후는 관계 없이, 근전도를 측정한 이후 모드를 선택하는 것도 가능하며, 모드를 선택한 후 근전도를 측정하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 통신 단계를 도시한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 좌측의 구성도는 생체신호센서장치의 구성 예시도이다. 여기서 센서 장치는 근전도센서부(120)와 관성센서부(110), 신호기록부, 신호처리부로 구성되어 있다.
근전도센서부(120)는 4개의 센서로 구성되어 전완부 둘레의 근육들로부터 손가락 제어를 위한 고유한 근육신호 조합을 측정한다.
관성센서부(110)는 1개의 관성센서로 3차원 공간상에 팔의 모양과 움직임을 측정한다.
신호기록부는 센서부(100)에서 측정한 신호를 버퍼 형태로 저장하며, 신호처리부는 버퍼형태의 저장된 신호를 인공지능으로 학습하고 인식하는 기능을 수행한다.
즉, 본 예시도에서의 신호기록부는 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 시스템의 센서부(100) 내부의 센서제어부(130)와 동등한 기능을 수행하고, 본 예시도에서의 신호처리부는 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 시스템의 제어부(300)와 동등한 기능을 수행하는 것으로 볼 수 있다.
도 7을 참조하면, 우측의 순서도는 좌측의 생체신호센서장치의 동작의 흐름도 예시이다.
#1 단계에서는 센서정보를 읽고 버퍼에 저장한다
#2 단계에서는 모드를 선택하여 상태를 변화한다.
#3 단계의 리셋모드에서는 모든 상태를 초기화한다
#4 단계의 테스트모드(일반모드)에서는 #1 단계에서 버퍼에 저장된 센서신호를 인식하는 동작을 수행한다.
#5 단계의 학습모드에서는 #1 단계에서 버퍼에 저장된 센서신호를 학습하여 손동작에 라벨링 수행하여 추후에 #4 단계의 테스트모드에서 인식 결과를 라벨링으로 도출하기 위한 작업을 수행한다.
#6 단계의 센서값 통신 단계에서는 센서신호와 인식결과 학습결과, 모드상태 등을 Bluetooth 또는 Serial 통신으로 PC에 전달한다.
#7 단계에서는 INDEX를 증가시키면서 버퍼와 모드 상태를 관리한다.
즉, 본 예시도에서의 #1 단계는 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 생체신호를 측정하는 단계와 동등한 기능을 수행하고, 본 예시도에서의 #2 내지 #7 단계는 본 발명의 실시예에 의한 전동 의수를 제어하는 방법의 제어신호를 발생시키는 단계와 동등한 기능을 수행하는 것으로 볼 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.
100 : 센서부
110 : 관성센서부
120 : 근전도센서부
130 : 센서제어부
200 : 버튼부
300 : 제어부
310 : 학습모드부
320 : 구동모드부
330 : 리셋모드부
340 : 메모리부
400 : 구동부

Claims (17)

  1. 전동 의수를 제어하는 방법에 있어서,
    센서부는 사용자의 생체신호를 측정하는 단계;
    제어부는 상기 측정하는 단계에서 측정된 생체신호를 원시데이터로 하여 입력받고, 상기 전동 의수를 제어하는 제어신호를 발생시키는 단계; 및
    구동부는 상기 발생한 제어신호에 따라 상기 전동 의수의 로봇 손가락을 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    3차원 공간 상에서 사용자의 팔의 모양과 움직임을 측정할 수 있는 1개의 관성 센서를 포함하는 관성센서부를 통해 관성을 측정하고,
    4개의 근전도 센서가 밴드 형태로 사용자의 전완부에 부착되는 근전도센서부를 통해 전완부 근육의 근전도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    관성센서부가 측정한 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 시작 신호를 센서제어부로 보내는 단계;
    상기 시작 신호를 받은 센서제어부는 사용자의 전완부에 부착된 근전도센서부에 상기 시작 신호를 전달하여 근전도센서부는 근전도 측정을 시작하는 단계;
    근전도 측정 시작 이후 관성센서부가 측정한 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 종료 신호를 센서제어부로 보내는 단계;
    상기 종료 신호를 받은 센서제어부는 사용자의 전완부에 부착된 근전도센서부에 상기 종료 신호를 전달하여 근전도센서부는 근전도 측정을 종료하는 단계; 및
    근전도 측정이 종료되면, 상기 측정된 원시데이터를 버퍼에 저장하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호를 발생시키는 단계는,
    사용자는 버튼부를 통해 원하는 모드를 입력하는 모드 선택 단계;
    상기 선택된 모드에 따라 상기 측정된 생체신호를 이용하여 학습모드, 구동모드, 리셋모드 중 적어도 어느 하나를 실행하고, 상기 선택된 모드가 구동모드인 경우에는 상기 전동 의수를 제어하는 제어신호를 생성하는 모드 실행 단계; 및
    상기 발생한 제어신호를 구동부에 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모드 실행 단계는,
    사용자가 입력한 모드가 학습모드인 경우,
    특징추출부는 상기 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 근전도의 특징을 추출하고,
    전처리부는 상기 추출된 특징에 사용자가 버튼부를 통해 입력한 고유번호를 부착하여 학습용 데이터를 생성하고,
    기계학습부는 상기 학습용 데이터를 기계학습하여 결과데이터를 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 모드 실행 단계는,
    사용자가 입력한 모드가 구동모드인 경우,
    특징추출부는 입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 단계;
    구동신호전송부는 메모리부에 저장된 결과데이터와 상기 추출된 특징을 비교하는 단계; 및
    상기 특징에 해당하는 센서신호 및 해당 고유번호 또는 그에 따른 손동작이 포함된 제어신호를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 모드 실행 단계는, 사용자가 입력한 모드가 리셋모드인 경우, 리셋부는 메모리부의 메모리를 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동하는 단계는, 구동부는 상기 발생한 제어신호에 따라 해당 손동작과 동일한 모양의 로봇 손가락을 구현하기 위하여 상기 전동 의수의 관절을 조절하여 로봇 손가락을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 방법.
  9. 전동 의수를 제어하는 시스템에 있어서,
    사용자의 생체신호를 원시데이터로 입력받는 센서부;
    상기 전동 의수에 부착되어 누름 조작 가능하게 구성되는 버튼부;
    상기 원시데이터를 이용하여 상기 누름 조작된 내용에 따라 상기 전동 의수에 구동신호를 전달하는 제어부; 및
    상기 제어부의 신호에 따라 상기 전동 의수의 로봇 손가락을 구동하는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서부는,
    3차원 공간 상에서 사용자의 팔의 모양과 움직임을 측정할 수 있는 1개의 관성 센서를 포함하는 관성센서부; 및
    사용자의 전완부의 근육의 근전도를 측정할 수 있는 4개의 근전도 센서가 밴드 형태로 사용자의 전완부에 부착되는 근전도센서부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 센서부는,
    사용자의 팔에 부착되어 관성을 측정하고, 측정된 관성과 관성 임계치를 비교하여 임계치를 초과하면 근전도 측정의 시작과 종료 등 측정 상태를 제어하는 관성센서부; 및
    사용자의 전완부에 부착되어 상기 관성센서부의 시작 신호시부터 상기 관성센서부의 종료 신호시까지 근전도를 측정하여 원시데이터를 기록하는 근전도센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 관성센서부에서 근전도 측정의 시작 신호를 보내면, 상기 시작 신호를 근전도센서부에 전달하여 근전도센서부에서 근전도 측정을 시작하도록 하고,
    상기 관성센서부에서 근전도 측정의 종료 신호를 보내면, 상기 종료 신호를 근전도센서부에 전달하여 근전도센서부에서 근전도 측정을 종료하도록 하여,
    상기 근전도센서부에서 상기 시작 신호와 종료 신호 사이에 측정된 원시데이터를 제어부에 전달하는 센서제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 버튼부는, 상기 전동 의수에 부착되어 누름 조작 가능하게 구성되고, 여기서 사용자가 여러 모드 중 하나를 선택하거나 학습모드에서 고유번호를 선택하여 입력할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    사용자가 모드가 학습모드인 경우, 센서부로부터 입력된 원시데이터를 이용하여 기계학습하는 학습모드부;
    사용자가 입력한 모드가 일반 모드인 경우, 센서부로부터 입력된 원시데이터를 이용하여 구동신호를 구동부에 전송하는 구동모드부;
    사용자가 입력한 모드가 리셋 모드인 경우, 메모리부의 메모리를 초기화하는 리셋부; 및
    상기 학습모드부에서 도출된 결과데이터를 저장하는 메모리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 학습모드부는,
    입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 특징추출부;
    상기 추출된 특징에 사용자가 입력한 고유번호를 부착하여 학습용 데이터를 생성하는 전처리부; 및
    상기 학습용 데이터를 기계학습하여 결과데이터를 상기 메모리에 저장하는 기계학습부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 구동모드부는,
    입력된 원시 데이터에서 손가락 동작과 관련된 특징을 추출하는 특징추출부; 및
    상기 메모리부에 저장된 결과데이터와 상기 추출된 특징을 비교하여 상기 특징에 해당하는 센서신호 및 해당 고유번호 또는 그에 따른 손동작이 포함된 제어신호를 생성하는 구동신호전송부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 구동신호에 포함된 손동작에 해당하는 로봇 손가락을 구동하는 것을 특징으로 하는 전동 의수를 제어하는 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115192049B (zh) * 2022-09-14 2022-12-09 深圳市心流科技有限公司 一种智能假肢的肌电采样频率调节方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100766173B1 (ko) * 2006-02-07 2007-10-10 광주과학기술원 손가락의 개별제어가 가능한 근전의수 및 그 제어장치
JP6389191B2 (ja) * 2013-01-16 2018-09-12 ファブリカ マシナーレ エス．アール．エル． 義手システム
KR20190089562A (ko) 2018-01-23 2019-07-31 금오공과대학교 산학협력단 근전도센서를 이용한 전동의수조립체
KR20200083338A (ko) * 2018-12-27 2020-07-08 (주)제이엘케이 인공신경망 학습을 이용하는 손동작 인식 방법 및 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790379B1 (ko) * 2006-09-01 2008-01-07 이승호 인공전자 의수의 파지 제어장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100766173B1 (ko) * 2006-02-07 2007-10-10 광주과학기술원 손가락의 개별제어가 가능한 근전의수 및 그 제어장치
JP6389191B2 (ja) * 2013-01-16 2018-09-12 ファブリカ マシナーレ エス．アール．エル． 義手システム
KR20190089562A (ko) 2018-01-23 2019-07-31 금오공과대학교 산학협력단 근전도센서를 이용한 전동의수조립체
KR20200083338A (ko) * 2018-12-27 2020-07-08 (주)제이엘케이 인공신경망 학습을 이용하는 손동작 인식 방법 및 장치

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