KR20210098045A - 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 - Google Patents

플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 Download PDF

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최용호
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Abstract

본 발명은 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 관한 것으로, 보다 구체적으로 장갑의 손가락 길이 방향으로 다수 개의 플렉스 센서를 구비하고, 상기 다수 개의 플렉스 센서가 구부러진 각도를 분석하여 글자를 번역하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 관한 것이다.

Description

플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 {Sign Language Gloves with Flex Sensor}
본 발명은 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 관한 것으로, 보다 구체적으로 장갑의 손가락 길이 방향으로 다수 개의 플렉스 센서를 구비하고, 상기 다수 개의 플렉스 센서가 구부러진 각도를 분석하여 글자를 번역하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 관한 것이다.
전 세계적 장애인구의 주요 장애요인은 청력손실로 인한 청각장애로 알려져 있다. 이러한 청각장애의 경우 언어장애가 동반되므로 의사소통을 위해 수화를 사용하는데, 대부분의 일반인의 경우 수화를 배우지 않으므로 청각장애인과 일반인 간의 의사소통에 있어서 어려움이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 국내외 기업에서 AI 고성능 카메라를 활용하여 손의 움직임을 파악할 수 있는 메커니즘 등을 개발중에 있다.
다만, 이러한 기술은 상용화가 가능할지라도, 고성능 카메라와 라이센스 비용을 지불해야 하므로 일반 사용자는 이 기술을 활용할 기회가 적다.
관련문헌 1은 수화 번역기, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수화자의 영상이 입력되면 제스쳐를 인식하고, 문자 및 음성으로 출력하는 수화 번역기에 관한 것이다.
다만, 상기 관련문헌 1은 수화자의 수화를 번역하기 위해 영상을 촬영해야하는 불편함이 있으며, 디지털 데이터에 의존하는 시스템이므로 수화자의 제스쳐가 정확하지 못할 경우 인식하지 못하는 단점이 있다.
따라서 범사용자를 대상으로 사용가능하고, 디지털 데이터보다 아날로그 데이터를 활용하여 수화를 분석하고, 원활한 의사소통을 위해 실시간으로 의미를 도출하는 장치가 필요한 실정이다.
KR 10-1777807
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 장애인과 일반인 간의 의사소통을 보다 원활히 하기 위해서 장갑의 손가락 길이 방향으로 구비된 플렉스 센서의 구부러진 각도에 따라 실시간으로 수화를 분석하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑은 손가락의 구부림을 인식하는 다수 개의 플렉스 센서; 및 상기 다수 개의 플렉스 센서로부터 인식된 다수 개의 움직임 데이터를 이용하여 수화를 번역하는 제어부;를 제공한다.
본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 있어서, 상기 제어부는 상기 움직임 데이터를 이용하여 전압 데이터를 산출하고, 상기 전압 데이터를 이용하여 저항 데이터를 산출하는 데이터 산출부; 상기 저항 데이터를 구부림 각도 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 상기 다수 개의 구부림 각도 데이터가 각각 해당하는 기준 범위를 조합하여 글자를 번역하는 글자 번역부; 및 상기 각 글자의 기준 범위를 저장하는 데이터베이스;를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑은 상기 저항 데이터와 상기 구부림 각도 데이터를 실시간으로 표시하고, 상기 글자 번역부로부터 번역된 글자를 표시하는 모니터링부;를 더 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 장갑의 손가락 길이 방향으로 플렉스 센서를 구비하고 상기 플렉스 센서의 구부러진 각도에 따라 글자를 분석함으로써, 장애인이 수화를 할 시 실시간으로 수화 번역이 가능하고, 이에 따라 장애인과 일반인 간에 보다 원활한 의사소통이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-각도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링부에 번역된 글자가 표시된 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑을 나타낸 도면이다.
도 1을 보면, 본 발병의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑은 손가락의 구부림을 인식하는 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e) 및 상기 다수 개의 플렉스 센서로부터 인식된 다수 개의 움직임 데이터를 이용하여 수화를 번역하는 제어부(20)를 포함한다.
본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑에 있어서, 상기 제어부(20)는 상기 움직임 데이터를 이용하여 전압 데이터를 산출하고, 상기 전압 데이터를 이용하여 저항 데이터를 산출하는 데이터 산출부(21), 상기 저항 데이터를 구부림 각도 데이터로 변환하는 데이터 변환부(22), 상기 다수 개의 구부림 각도 데이터가 각각 해당하는 기준 범위를 조합하여 글자를 번역하는 글자 번역부(23), 및 상기 각 글자의 기준 범위를 저장하는 데이터베이스(24)를 포함한다.
또한, 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑은 상기 저항 데이터와 상기 구부림 각도 데이터를 실시간으로 표시하고, 상기 글자 번역부(23)로부터 번역된 글자를 표시하는 모니터링부(30)를 더 제공한다.
보다 구체적으로 설명해보면, 본 발명의 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑은 사용자의 손가락이 각각 분리되어 착용될 수 있도록 구비된 손가락부(1) 및 손등부(2)를 포함한다.
상기 손가락부(1)는 하나의 손가락이 착용될 수 있는 부분이 아닌 사용자의 모든 손가락이 각각 착용될 수 있는 부분을 통칭한다.
즉, 장갑의 종류가 많지만 각각의 손가락의 움직임을 인식할 수 있도록 모든 손가락이 각각 착용될 수 있는 장갑의 형태여야 할 것이다.
다음으로, 상기 손등부(2)는 상기 손가락부(1)와 연결되고, 사용자의 손등을 감싸고, 손목까지 감싸는 형태일 수 있다.
다음으로, 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)는 상기 손가락부의 길이방향으로 설치되고, 손가락의 구부림을 인식한다.
또한, 도 2를 보면 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)는 상기 손가락부(1)가 상기 손등부(2)로부터 분리된 개수와 같은 개수를 갖고, 상기 손등부(2)로부터 분리되는 부분에서 말단까지 설치된다.
다음으로, 상기 제어부(20)는 상기 손등부(2)에 설치되고, 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)로부터 인식된 다수 개의 움직임 데이터를 이용하여 수화를 번역한다.
또한, 상기 제어부(20)는 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 각각의 순서를 부여하여 구분한다. 이는 각 손가락이 구부러지는 정도에 따라 글자를 번역하므로, 각각의 순서를 부여하여 구분할 필요가 있기 때문이다.
즉, 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)는 상기 제어부(20)에 의하여, 엄지손가락에 설치된 플렉스 센서(10a), 검지손가락에 설치된 플렉스 센서(10b), 중지손가락에 설치된 플렉스 센서(10c), 약지손가락에 설치된 플렉스 센서 (10d), 새끼손가락에 설치된 플렉스 센서(10e)로 구분될 수 있다.
또한, 상기 제어부(20)는 아두이노 기반으로 각종 코드를 이용하여 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)로부터 인식된 움직임 데이터를 산출 및 변환할 수 있다.
한편, 상기 제어부(20)는 동시다발적으로 시행되는 오작동을 방지하기위해서 300ms이상 600ms이하의 딜레이를 부여한다.
더욱 바람직하게는 상기 제어부(20)는 동시다발적으로 시행되는 오작동을 방지하기위해서 450ms이상 550ms이하의 딜레이를 부여한다.
다음으로, 상기 제어부(20)에 있어서, 상기 데이터 산출부(21)는 상기 움직임 데이터를 이용하여 전압 데이터를 산출하고, 상기 전압 데이터를 이용하여 저항 데이터를 산출한다.
다시 말하면, 상기 데이터 산출부(21)는 아두이노 전압값 산출 코드에 상기 움직임 데이터를 대입하여 전압 데이터를 산출한다. 상기 데이터 산출부(21)는 아두이노 저항값 산출 코드에 상기 전압 데이터를 대입하여 상기 저항 데이터를 산출한다.
또한, 상기 제어부(20)는 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 각각의 순서를 부여하여 구분함으로, 상기 데이터 산출부(21)도 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 대한 저항 데이터를 각각 산출한다.
다음으로, 상기 데이터 변환부(22)는 상기 저항 데이터를 구부림 각도 데이터로 변환한다. 이는 상기 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)가 구부러질수록 저항값이 증가하는 선형적인 변화를 보여주는 것에 착안한 것이다.
우선, 상기 데이터 변환부(22)는 상기 저항 데이터의 최솟값과 최댓값을 각각 0도와 90도로 변환한다. 상기 최솟값은 상기 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)가 완전히 펼쳐졌을 때의 산출되는 저항 데이터이고, 상기 최대값은 상기 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)가 완전히 구부러졌을 때의 저항 데이터이다.
그리고 상기 데이터 변환부(22)는 상기 데이터 산출부(21)로부터 저항 데이터를 전송받으면, 상기 저항 데이터를 0도~90도 내 특정값을 갖는 구부림 각도 데이터로 변환한다.
여기서, 상기 제어부(20)는 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 각각의 순서를 부여하여 구분함으로, 상기 데이터 변환부(22)도 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 대한 저항 데이터의 최솟값과 최댓값을 각각 산출하고, 구부림 각도 데이터도 각각 산출한다.
즉, 상기 데이터 변환부(22)에 의하여, 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 대한 저항 데이터로부터 다수 개의 구부림 각도 데이터가 변환되고 도출되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-각도 그래프를 나타낸 도면이다. 도 3을 보면, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 각도를 나타낸 그래프로써, 상기 데이터 변환부(22)가 상기 저항 데이터를 0도~90도 내 특정값을 갖는 구부림 각도 데이터로 변환한 것을 시각적으로 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 글자 번역부(23)는 상기 데이터 변환부(22)로부터 다수 개의 구부림 각도 데이터를 수신하고, 상기 다수 개의 구부림 각도 데이터가 각각 해당하는 기준 범위를 조합하여 글자를 번역한다.
예컨대, 엄지손가락의 플렉스 센서(10a)의 기준 범위가 10도 이상 90도 이하이고, 검지손가락의 플렉스 센서(10b), 중지손가락에 설치된 플렉스 센서(10c), 약지손가락에 설치된 플렉스 센서 (10d), 새끼손가락에 설치된 플렉스 센서(10e)의 기준 범위가 30도 이상 90도 이하 내의 구부림 각도 데이터가 모두 해당되면 상기 글자 번역부(23)는 문자 “C”로 번역한다.
다음으로, 상기 데이터베이스(24)는 상기 각 글자의 기준 범위를 저장한다.
다음으로, 상기 모니터링부(30)는 상기 제어부(20)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 저항 데이터와 상기 구부림 각도 데이터를 실시간으로 표시하고, 상기 글자 번역부(23)로부터 번역된 글자를 표시한다.
이는 도 4를 보면 알 수 있는데, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링부(30)에 번역된 글자가 표시된 도면이다.
도 4를 보면, 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)가 구부러지면 상기 데이터 산출부(21)로부터 산출된 플렉스 센서별 저항 데이터가 실시간으로 상기 모니터링부(30)에 표시되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환부(22)로부터 변환된 플렉스 센서별 구부림 각도 데이터가 실시간으로 상기 모니터링부(30)에 표시되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 글자 번역부(23)로부터 번역된 글자가 상기 모니터링부(30)에 표시되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기 본 발명에 의하면 장갑의 손가락 길이 방향으로 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)를 구비하고 상기 다수 개의 플렉스 센서(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 구부러진 각도에 따라 글자를 분석함으로써, 장애인이 수화를 할 시 실시간으로 수화 번역이 가능하고, 이에 따라 장애인과 일반인 간에 보다 원활한 의사소통이 가능하도록 하는 효과가 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 특수목적 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, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 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.
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.
1.. 손가락부
2.. 손등부
10a, 10b, 10c, 10d, 10e.. 플렉스 센서
20.. 제어부
21.. 데이터 산출부
22.. 데이터 변환부
23.. 글자 번역부
24.. 데이터베이스
30.. 모니터링부

Claims (5)

  1. 사용자의 손가락이 각각 분리되어 착용될 수 있도록 구비된 손가락부 및 손등부를 포함하는 장갑에 있어서,
    상기 손가락부의 길이방향으로 설치되고, 손가락의 구부림을 인식하는 다수 개의 플렉스 센서; 및
    상기 손등부에 설치되고, 상기 다수 개의 플렉스 센서로부터 인식된 다수 개의 움직임 데이터를 이용하여 수화를 번역하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 움직임 데이터를 이용하여 전압 데이터를 산출하고, 상기 전압 데이터를 이용하여 저항 데이터를 산출하는 데이터 산출부;
    상기 저항 데이터를 구부림 각도 데이터로 변환하는 데이터 변환부;
    상기 데이터 변환부로부터 다수 개의 구부림 각도 데이터를 수신하고, 상기 다수 개의 구부림 각도 데이터가 각각 해당하는 기준 범위를 조합하여 글자를 번역하는 글자 번역부; 및
    상기 각 글자의 기준 범위를 저장하는 데이터베이스;를 포함하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 저항 데이터와 상기 구부림 각도 데이터를 실시간으로 표시하고, 상기 글자 번역부로부터 번역된 글자를 표시하는 모니터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플렉스 센서는,
    상기 손가락부가 상기 손등부로부터 분리된 개수와 같은 개수를 갖고, 상기 손등부로부터 분리되는 부분에서 말단까지 설치되는 것을 특징으로 하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    다수 개의 플렉스 센서에 각각의 순서를 부여하여 구분하는 것을 특징으로 하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    상기 저항 데이터의 최솟값과 최댓값을 각각 0도와 90도로 변환하고, 상기 최솟값은 상기 플렉스 센서가 완전히 펼쳐졌을 때의 저항 데이터이고, 상기 최대값은 완전히 구부러졌을 때의 저항 데이터인 것을 특징으로 하는 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑.
KR1020200011746A 2020-01-31 2020-01-31 플렉스 센서를 이용한 수화 번역 장갑 KR20210098045A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101777807B1 (ko) 2015-03-12 2017-09-12 주식회사 디지털스케치 수화 번역기, 시스템 및 방법

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