KR20210123193A - 사용자의 무게에 의한 압력을 센싱하는 골프 매트형 압력 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 압력 센싱 장치는, 하판, 하판 상에 센싱 영역 내에 배치되는 복수의 압력 감지 셀들, 하판 상에 센싱 영역의 가장자리의 일부를 따라 배치되는 폼 레이어(foam layer), 및 폼 레이어에 의해 복수의 압력 감지 셀들로부터 이격되는 상판을 포함할 수 있다.

Description

사용자의 무게에 의한 압력을 센싱하는 골프 매트형 압력 센싱 장치{PRESSURE SENSING DEVICE WITH GOLF MAT TYPE TO SENSE PRESSURE BY WEIGHT OF USER}
이하, 사용자의 무게에 의한 압력을 센싱하는 골프 매트형 압력 센싱 장치에 관한 기술이 제공된다.
일반적으로 골프는 다양한 지형으로 이루어진 각각의 필드에서 홀 컵 안에 적은 타수로 공을 집어넣는 스포츠 분야이며, 필드는 그린, 페어웨이, 벙커, 등으로 구분하고 있다. 이러한 골프 스포츠는 필드의 상황에 맞는 골프채와 스윙동작으로 원활하게 공을 보내기 위해서는 정확한 스윙자세 및 동작을 많이 연습이 이루어진다. 하지만, 다양한 필드 상황에 맞춰 개별적인 자세 및 스윙은 연습하기 위해서는 전문가가 옆에서 자세 및 스윙 동작을 교정하지 않는 이상 사용자가 직접적으로 자세를 교정하기 어렵다.
골프 매트 상에서 스윙 동작을 수행하는 사용자의 자세 교정 등을 보조하기 위하여, 스윙 동작 중 사용자의 체중 이동을 정확히 센싱하는 기술이 요구된다.
일 실시예에 따르면 압력 센싱 장치는, 하판; 상기 하판 상에 센싱 영역 내에 배치되는 복수의 압력 감지 셀들; 상기 하판 및 상기 복수의 압력 감지 셀들 상에 배치되는 폼 레이어(foam layer); 및 상기 폼 레이어에 의해 상기 복수의 압력 감지 셀들로부터 이격되는 상판을 포함할 수 있다.
상기 폼 레이어는, 상기 하판 상에 상기 센싱 영역의 가장자리의 일부를 따라 배치되는 폼 테이프(foam tape)를 포함할 수 있다.
압력 센싱 장치는 상기 센싱 영역의 가장자리의 일부를 따라 배치된 상기 폼 테이프의 일단 및 타단 사이로 상기 센싱 영역으로부터 외부를 향해 연장하고, 상기 압력 감지 셀들 및 프로세서를 연결하는 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 폼 테이프 및 상기 압력 감지 셀들은 상기 하판의 상면에 대응하는 동일한 평면 상에 배치되고, 상기 폼 테이프의 두께는 상기 압력 감지 셀들의 두께보다 클 수 있다.
상기 폼 레이어는, 상기 상판에 최소 임계값 미만의 무게가 가해지는 동안 상기 복수의 압력 감지 셀들 및 상기 상판 간의 간격(gap)을 유지할 수 있다.
상기 상판은, 상기 상판 상의 지점에 최소 임계값 이상의 무게가 가해지는 동안 상기 압력 감지 셀들을 향해 휘어지고, 상기 상판의 하면에서 상기 지점에 대응하는 부분이 상기 압력 감지 셀들 중 적어도 하나에 접촉할 수 있다.
상기 폼 레이어는, 상기 상판 상의 지점에 최소 임계값 이상의 무게 이 가해지는 동안, 상기 지점에 가해지는 압력 중 일부 압력을 흡수하고 나머지 압력을 상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀에 전달하고, 상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 상기 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다.
상기 폼 레이어는, 상기 상판 상의 지점에 포화 임계값 이상의 무게가 가해지는 동안, 상기 지점에 가해지는 압력 중 상기 포화 임계값에 대응하는 일부 압력을 흡수하고 나머지 압력을 상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀에 전달하고, 상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 상기 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다.
상기 복수의 압력 감지 셀들은, 상기 폼 레이어에 의해 흡수되는 압력 만큼 확장된 압력 센싱 범위를 가질 수 있다.
상기 압력 센싱 장치는, 상기 복수의 압력 감지 셀들의 각각에서 출력되는 압력 센싱 값들에 기초하여 상기 복수의 압력 감지 셀들 사이의 지점에 대한 압력 보간 값을 산출하고, 상기 압력 센싱 값들과 함께 상기 압력 보간 값을 출력할 수 있다.
프로세서는 상기 센싱 영역에서 감지된 압력 센싱 값들의 총합, 상기 총합의 제곱근, 상기 총합의 변화량, 및 상기 센싱 영역 내 관심 영역에서 감지된 압력 값들의 합산 값 중 적어도 둘을 복수의 무게 관련 입력 값들로서 산출하고, 상기 산출된 복수의 무게 관련 입력 값들로부터 무게 추정 모델에 기초하여 무게를 추정할 수 있다.
압력 센싱 장치는 하나 이상의 조작 영역 별로 상기 상판과 분리되어 배치되는 추가 상판 및 상기 추가 상판 아래에 배치되는 복수의 추가 압력 감지 셀들을 포함하는 조작부(control portion)를 더 포함하고, 상기 압력 센싱 장치는, 상기 복수의 추가 압력 감지 셀들 중 적어도 하나에서 압력 센싱 값이 검출되는 경우에 응답하여 상기 조작부의 상기 하나 이상의 조작 영역 중 상기 압력 센싱 값이 검출된 조작 영역을 식별하고, 상기 식별된 조작 영역에 대응하는 동작 명령 신호를 출력할 수 있다.
압력 센싱 장치는 상기 상판 상에 배치되고, 상면에 인조 구조물 이 배치될 수 있는 중밀도 섬유판(MDF, Medium-density fibreboard)를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 구성을 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 개괄적인 외관을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에서 복수의 압력 감지 셀들을 포함하는 압력 센서의 구조를 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 탑뷰(top-view)를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 단면도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치 상에 물체가 놓이는 경우의 센싱을 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에서 압력 센싱 값의 보간(interpolation)을 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에 의해 측정되는 압력 센싱 값을 이용한 무게 추정을 설명한다.
도 10 및 도 11은 상술한 도 9에 따른 무게 추정에 의한 센서 보정을 설명한다.
도 12는 다른 일 실시예에 따라 조작부를 더 포함하는 압력 센싱 장치를 설명한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 구성을 설명한다.
일 실시예에 따른 압력 센싱 장치는 사용자(190)의 무게(weight)(예를 들어, 체중)에 의해 가해지는 압력을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 장치(100)는 압력 센서(110), 프로세서(120), 메모리(130), 통신부(140), 및 입출력 인터페이스(150)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 압력 센싱 장치(100)는 매트 형(mat type)의 하우징 내에 수용될 수 있고, 매트의 상판은 사용자(190)를 지지하며, 매트의 하판은 지면에 접할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 장치는 매트형의 하우징으로 구현될 수 있고, 매트형 하우징의 상면에 사용자(190)가 위치되면 사용자(190)의 무게에 의한 압력이 압력 센싱 장치에 가해질 수 있다. 압력 센싱 장치는 매트형 하우징의 상면 상의 위치 별로 각 지점에 가해지는 압력의 크기를 지시하는 압력 센싱 값을 검출할 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 이로 한정하는 것은 아니다.
압력 센서(110)는 복수의 압력 감지 셀들을 포함하고, 각 압력 감지 셀에 의해 감지되는 압력 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(110)는 매트 내에 수용될 수 있고, 매트의 상판에 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 따라서 사용자(190)가 압력 센서(110) 상에 위치되는 경우, 사용자(190)의 무게가 압력 감지 셀 별로 분산되어 측정될 수 있다. 압력 센서(110)는 사용자(190)의 양발에 의해 가해지는 압력을 구분하여 감지할 수도 있다. 예를 들어, 압력 센서(110)는 사용자(190)의 운동 행위 동안 양발에 의해 가해지는 압력의 변화를 모니터링할 수 있다. 압력 센서(110)는 하기 도 3에서 상세히 설명한다.
프로세서(120)는 압력 센서(110)에 의해 감지되는 압력 값에 관한 압력 센싱 데이터를 수집하고, 압력 센싱 값에 기초하여 사용자(190)의 무게를 추정할 수 있다. 압력 센싱 데이터는 임의의 시점(time point)에서 복수의 압력 감지 셀들에 의해 출력된 압력 센싱 값들의 집합을 나타내는 압력 센싱 벡터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 벡터는 각 압력 감지 셀의 위치 별로 해당 압력 감지 셀에서 검출된 압력 센싱 값을 포함할 수 있다. 참고로, 압력 센싱 벡터는 예시적으로 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Xt는 t번째 시점에 대한 압력 센싱 벡터로서, N x M 차원의 벡터일 수 있다. N, 및 M은 각각 1이상의 정수일 수 있다. t는 1이상 T이하의 정수일 수 있다. T는 압력을 모니터링하는 최대 시간 길이를 나타낼 수 있다. x(t) ij는 t번째 시점에서 i번째 행의 j번째 열에 배치된 압력 감지 셀에 의해 센싱된 압력 값을 나타낼 수 있다. i는 1이상 N이하의 정수, j는 1이상 M이하의 정수일 수 있다. 압력 센싱 데이터는 T개의 압력 센싱 벡터들을 포함하고, 각 압력 센싱 벡터는 N x M개의 압력 값들을 포함할 수 있다. 압력 센싱 데이터는 총 T x N x M개의 압력 값들을 포함할 수 있다. 압력 센싱 벡터의 각 원소 값(entry value)은, 압력 감지 셀 별로 공간적으로 분산된 사용자(190)의 무게에 의해 해당 위치에 가해지는 압력 센싱 값을 나타낼 수 있다. 따라서, 압력 센싱 데이터에 기초하여 사용자(190)의 무게 중심 이동에 따른 공간적인 압력 변화가 시계열적으로 모니터링될 수 있다.
메모리(130)는 압력 센싱을 수행하기 위해 요구되는 데이터를 임시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(130)는 무게 추정 모델을 저장할 수 있다. 무게 추정 모델은 압력 센싱 데이터로부터 무게를 추정하도록 설계된 모델을 나타낼 수 있다. 또한, 메모리(130)는 압력 센서(110)에 의해 센싱되는 일련의 압력 값들(예를 들어, 압력 센싱 데이터 등)을 저장할 수도 있다.
통신부(140)는 외부 장치로 데이터를 송신하거나, 외부 장치로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(140)는 압력과 관련된 데이터(예를 들어, 압력 센싱 데이터) 및 압력과 관련된 데이터로부터 산출된 정보(예를 들어, 사용자(190)의 무게)를 송신할 수 있다. 출력부로서 예를 들어, 디스플레이를 갖는 외부 장치는, 압력 관련 데이터를 시각화할 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는 사용자(190)로부터 입력을 수신하고, 사용자(190)에게 출력을 제공하는 모듈을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(150)는 디스플레이를 포함할 수 있고, 압력 관련 데이터를 시각화할 수 있다. 입출력 인터페이스(150)는 예시적으로 후술하는 도 12에서 설명된 조작부를 포함할 수도 있다.
압력 센싱 장치에 의해 센싱되는 압력 분포, 체중 분포, 사용자의 체중은 예시적으로 사용자의 운동 행위를 분석하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 운동 시퀀스는 사용자(190)의 운동 행위를 단계 별로 구별한 시퀀스로서, 연속되는 일련의 운동 자세들을 포함할 수 있다. 운동 시퀀스는 골프의 스윙 시퀀스로서, 스윙 시퀀스는 준비 자세(address stance), 스윙 자세(swing stance), 타격 자세(impact stance), 및 마무리 자세(finish stance)를 포함할 수 있다. 각 자세 별로 압력 분포의 변화, 체중 분포의 변화, 사용자의 양발에 의한 무게 밸런스의 변화가 달라질 수 있다. 따라서 압력 센싱 장치에 의해 측정된 값 및 그 값으로부터 산출된 정보가 운동 행위를 구성하는 각 자세를 분석하는데 활용될 수 있다. 다만, 스윙 시퀀스의 자세 구분을 상술한 바로 한정하는 것은 아니고, 설계에 따라 달라질 수 있다. 아울러, 운동 행위는 골프의 스윙 행위 뿐만 아니라, 테니스의 스윙 행위, 스쿼시의 스윙 행위, 요가 포즈, 필라테스 포즈, 자세 교정, 및 발판(예를 들어, 매트)을 이용한 리듬 게임 수행 등 신체를 이용한 다양한 행위를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 개괄적인 외관을 도시한다.
압력 센싱 장치(200)는 압력 센싱 구조체(230)(pressure sensing assembly), 합판(220) 및 압력 센싱 구조체(230) 상에 배치되는 인공 구조물(210)을 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 압력 센싱 구조체(230) 상에 합판(220) 및 인공 구조물(210)이 배치될 수 있다.
압력 센싱 구조체(230)는 상판(231), 하판(233), 및 상판(231)과 하판(233) 사이에 배치되는 압력 센서(232)를 포함할 수 있다. 하판(233)은 압력 센서(232)를 지지하고, 상판(231)은 사용자의 무게에 의한 압력을 개별 압력 감지 셀에 전달할 수 있다. 압력 센싱 구조체(230)는 하기 도 4 및 도 5에서 설명한다.
합판(220)은 사용자의 무게에 의한 압력을 압력 센싱 구조체(230)의 상판(231)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 합판(220)은, 상판(231) 상에 배치되고, 상면에 인조 구조물이 배치될 수 있는 중밀도 섬유판(MDF, Medium-density fibreboard)을 포함할 수 있다.
압력 센싱 장치(200)가 골프 매트로서 제조 및 사용되는 경우, 골프 필드의 잔디를 모사하기 위해 인공 구조물(210)로서 인공 잔디 구조물이 사용될 수 있다. 다만, 인공 구조물(210)의 예시를 이로 한정하는 것은 아니고, 압력 센싱 장치(200)의 용도에 따라 다른 인공 구조물(210)이 배치될 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에서 복수의 압력 감지 셀들을 포함하는 압력 센서의 구조를 설명한다.
압력 센서는 복수의 압력 감지 셀들(312a)을 포함할 수 있다. 복수의 압력 감지 셀들(312a)은 가상의 평면에 대응하는 어레이(312) 상에 배열될 수 있다. 압력 센서는 예시적으로 제1 레이어(310) 및 제2 레이어(320)를 포함할 수 있다. 제1 레이어(310)는 평면을 따라 배치된 압력 감지 셀들(312a) 별 유전체(311a)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 제1 레이어(310)의 일면(311) 상에 유전체(311a)가 배치되고, 반대편(312)에 셀 별로 구분된 압력 감지 셀들(312a)의 영역들이 도시되었으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 제2 레이어(320)는 평면을 따라 배치된 압력 감지 셀들(312a) 별 패턴 도선(pattern conductive wire)(321)을 포함할 수 있다. 제1 레이어(310)의 개별 유전체(311a) 및 제2 레이어(320)에서 해당 유전체(311a)에 대응하는 패턴 도선(321)이 포개어지게, 제1 레이어(310)가 제2 레이어(320) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 제2 레이어(320)가 제1 레이어(310) 상에 배치될 수도 있다. 압력 감지 셀은 셀 단위로 구분된 유전체(311a) 및 패턴 도선(321)을 포함할 수 있다. 제1 레이어(310) 및 제2 레이어(320)는 탄성을 가지는 소재(예를 들어, 실리콘 및 FPCB(flexible printed circuit board)으로 구성될 수 있다. 예시적으로 유전체(311a)는 실리콘 내에 삽입될 수 있다. 패턴 도선(321)은 비전도성(non-conductive) 레이어 사이에 배치될 수 있고, 이 경우 제2 레이어(320)는 패턴 도선(321)이 배치되는 도선 레이어 및 도선 레이어의 양면에 배치되는 비전도성 레이어들을 포함할 수 있다. 패턴 도선(321)은 임의의 형태(예를 들어, 구형파)가 반복되는 패턴을 갖는 도선을 나타낼 수 있다.
복수의 압력 감지 셀들(312a) 중 임의의 압력 감지 셀에 압력이 가해질 경우, 제1 레이어(310) 및 제2 레이어(320)에서 해당 압력 감지 셀에 대응하는 부위의 변형이 발생할 수 있다. 변형이 발생한 부위에서 제1 레이어(310)의 유전체(311a) 및 제2 레이어(320)의 패턴 도선(321) 간의 거리 및 제2 레이어(320)에서 패턴 도선(321)의 도선 간 거리 등이 변화하면서, 해당 부위에서 유전체(311a) 및 패턴 도선(321)에 의해 형성되는 유전율이 변화할 수 있다. 각 압력 감지 셀은 상술한 변형에 의해 유발되는 유전율 변화에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 해당 압력 감지 셀에 가해지는 압력 크기에 따라 변형 정도가 달라지고, 변형 정도에 따라 유전율 변화 정도가 달라지므로, 압력 감지 셀은 유전율 변화에 따라 달라지는 전기 값(예를 들어, 전압 값 및/또는 전류 값)을 압력 센싱 값으로서 출력할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 압력 센서를 구성하는 레이어들은 탄성을 가지므로, 각 압력 감지 셀에 가해지는 무게가 제거되면 변형이 복원되고, 압력 감지 셀의 유전율은 기본 값으로 복원될 수 있다.
압력 센서는 복수의 압력 감지 셀들(312a)의 각각과 연결되는 배선(330)을 포함할 수 있다. 배선(330)은 복수의 압력 감지 셀들(312a)에 의해 출력되는 압력 센싱 값을 프로세서 등으로 전달할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 탑뷰(top-view)를 도시한다.
일 실시예에 따른 압력 센싱 장치(400)는 하판(410), 복수의 압력 감지 셀들(430), 상판(440), 및 프로세서(450)를 포함할 수 있다.
하판(410)은 복수의 압력 감지 셀들(430)을 지지할 수 있다. 하판(410)은 임계 강성 이상의 단단한 소재로 구성될 수 있다. 하판(410)은, 상판(440) 및 압력 감지 셀을 통해 하판(410)에 가해지는 압력에도 변형되지 않으면서, 압력 감지 셀을 지지할 수 있다. 하판(410)에 의해 압력 감지 셀의 하면에서의 변형이 최소화되므로, 압력 감지 셀의 고장이 감소될 수 있다.
복수의 압력 감지 셀들(430)은 하판(410) 상에 센싱 영역(411) 내에 배치될 수 있다. 센싱 영역(411)은 압력 센서에서 압력을 센싱 가능한 영역을 나타낼 수 있다. 도 4에서 센싱 영역(411)은 사각형으로 도시되었으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 다른 폐루프 영역(close-loop region)으로 구현될 수 있다. 하판(410) 상의 센싱 영역(411) 내에 도 3에서 상술한 복수의 압력 감지 셀들(430)이 배치될 수 있다.
폼 레이어(420)(foam layer)는 폼 기재(예를 들어, EVA(Ethylene-vinyl acetate), PE(Polyethylene)등)로 구성되는 레이어로서, 폼 레이어는 상판(440) 및 하판(410) 사이에 배치될 수 있다. 예시적으로 폼 레이어(420)는 얇고 긴 형태, 예를 들어, 테이프 형태로 제조된 폼 테이프로서 하판(410) 상에 센싱 영역(411)의 가장자리의 일부를 따라 배치될 수 있다. 폼 레이어(420)는 하판(410) 및 복수의 압력 감지 셀들(430)로부터 상판(440)을 이격시킬 수 있다. 폼 테이프는 폼 기재의 양면에 접착제가 코팅되고, 폼 테이프에 의해 상판(440) 및 하판(410)이 부착될 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 폼 테이프 자체는 접착력을 가지지 않을 수도 있다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여 폼 레이어(420)가 주로 폼 테이프 형태인 예시를 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니며, 폼 레이어(420)는 복수의 압력 감지 셀들(430) 및/또는 하판(410)을 덮는 얇고 ?╂? 형태, 예를 들어 ,판형(borad type)의 폼 기재로 제조될 수도 있다.
상판(440)은 폼 레이어(420)에 의해 복수의 압력 감지 셀들(430)로부터 이격될 수 있다. 상판(440)은 미리 정한 강성 범위 내의 강성을 갖는 소재로 구성될 수 있다. 상판(440)은 일정 이상의 무게에 대해 변형되고, 무게가 제거될 시 복원될 수 있다. 상판(440)의 변형에 의한 무게 전달은 하기 도 5에서 설명한다.
배선은 센싱 영역(411)의 가장자리의 일부를 따라 배치된 폼 레이어(420)의 일단(431) 및 타단(432) 사이로 센싱 영역(411)으로부터 외부를 향해 연장하고, 압력 감지 셀들 및 프로세서(450)를 연결할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 단면도를 도시한다.
예를 들어, 도 5는 도 4에 도시된 압력 센싱 장치(400)의 단면(AA')을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하판(510) 및 상판(540) 사이에 폼 레이어(520) 및 압력 감지 셀들(530)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 폼 레이어(520) 및 압력 감지 셀들(530)은 하판(510)의 상면에 대응하는 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 폼 레이어(520)의 두께는 압력 감지 셀들(530)의 두께보다 클 수 있다. 따라서, 폼 레이어(520)로 인해, 압력 감지 셀들(530) 및 상판(540) 간에 간격(590)이 형성될 수 있다. 예시적으로, 폼 레이어(520)의 두께는 대략적으로 0.8mm, 복수의 압력 감지 셀들(530)의 각각의 두께는 대략적으로 0.35mm이고, 상술한 간격(590)은 대략적으로 0.45mm일 수 있다. 다만, 상판(540), 압력 감지 셀들(530), 및 하판(510)의 치수(dimension)는 순전히 예시적인 적으로, 이로 한정하는 것은 아니고 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 5에서 테이프 형태의 폼 레이어(520)를 설명하였는데, 판형인 폼 레이어의 경우 폼 레이어의 자체 두께에 의해 상술한 간격(590)이 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치 상에 물체가 놓이는 경우의 센싱을 설명한다.
도 6은 압력 센싱 장치 상에 물체(690)의 무게에 따른 상판(640)의 변형 및 그로 인한 압력 센싱을 도시하고, 도 7은 물체(690)의 무게에 따라 센싱 가능한 압력 센싱 값의 범위를 설명한다. 도 7은 물체(690) 무게에 따라 폼 레이어(620)에 의해 흡수 가능한 무게를 나타낸 그래프(710), 폼 레이어(620)가 없는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(722), 폼 레이어(620)가 있는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(721), 폼 레이어(620)가 없는 경우 압력 감지 셀에 의해 출력되는 센싱 값의 범위를 나타낸 그래프(732), 및 폼 레이어(620)가 있는 경우 압력 감지 셀에 의해 출력되는 센싱 값의 범위를 나타낸 그래프(731)를 포함한다. 아래에서는 물체(690) 무게의 구간 별로 설명한다.
예를 들어, 압력 센싱 장치 상에 물체(690)가 놓이지 않은 경우, 도 5에서 상술한 바와 같이 폼 레이어(620) 의해 형성되는 간격만큼 상판(640)이 하판(610) 및 압력 감지 셀들(630)로부터 이격될 수 있다. 물체(690)가 놓이지 않은 경우는 물체(690) 무게가 0 kgf인 경우일 수 있다.
제1 무게 구간(791)은 물체(690) 무게가 0 이상 최소 임계값(781) 미만인 구간을 나타낼 수 있다. 폼 레이어(620)는, 상판(640)에 최소 임계값(781) 미만의 무게가 가해지는 동안 복수의 압력 감지 셀들(630) 및 상판(640) 간의 간격(gap)을 유지할 수 있다. 상판(640)에 놓인 물체(690)의 무게가 최소 임계값(781) 미만인 동안, 상판(640)은 변형되지 않고 기본 형상을 유지하거나, 변형되더라도 상판(640)의 하면이 압력 감지 셀로부터 이격될 수 있다. 따라서, 압력 감지 셀에 압력이 가해지지 않으므로 압력 감지 셀은 0의 센싱 값을 출력할 수 있다. 제1 무게 구간(791)에서는 폼 레이어(620)가 없는 경우의 그래프(722, 732)와 폼 레이어(620)가 있는 경우의 그래프(721, 731)이 동일하다.
제2 무게 구간(792)은 물체(690) 무게가 최소 임계값(781) 이상 포화 임계값(782) 미만인 구간을 나타낼 수 있다. 최소 임계값(781)은 상판(640)의 강성 및 폼 레이어(620)의 탄성에 의해 결정되는 임계값으로서, 상판(640)의 하면이 압력 감지 셀에 접촉되도록 상판(640)이 변형될 수 있는 최소 무게값을 나타낼 수 있다. 포화 임계값(782)은 폼 레이어(620)의 탄성에 의해 결정되는 임계값으로서, 폼 레이어(620)가 흡수 가능한 최대 무게값을 나타낼 수 있다. 상판(640)은, 상판(640) 상의 지점(631)에 최소 임계값(781) 이상의 무게가 가해지는 동안 압력 감지 셀들을 향해 휘어지고, 상판(640)의 하면에서 지점(631)에 대응하는 부분이 압력 감지 셀들(630) 중 적어도 하나에 접촉할 수 있다. 폼 레이어(620)는, 상판(640) 상의 지점(631)에 최소 임계값(781) 이상의 무게가 가해지는 동안, 지점(631)에 가해지는 압력 중 일부 압력을 흡수하고 나머지 압력을 복수의 압력 감지 셀들(630) 중 지점(631)에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀에 전달할 수 있다. 복수의 압력 감지 셀들(630) 중 지점(631)에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다. 제2 무게 구간(792)부터 폼 레이어(620)가 없는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(722)보다 폼 레이어(620)가 있는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(721)가 작은 값을 나타낼 수 있다.
또한, 제2 무게 구간(792) 동안 폼 레이어(620)가 없는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(722)의 기울기보다 폼 레이어(620)가 있는 경우 물체(690) 무게에 따라 압력 감지 셀이 흡수하는 무게를 나타낸 그래프(721)가 작을 수 있다. 물체(690) 무게가 증가할수록, 폼 레이어(620)가 자체 탄성력으로 증가된 무게량 중 일부를 추가로 더 흡수하기 때문이다. 다시 말해, 제2 무게 구간(792)에서는 동일한 무게의 물체(690)가 놓이더라도, 폼 레이어(620)가 없는 경우보다, 폼 레이어(620)가 사용된 경우 압력 감지 셀에 가해지는 압력의 크기가 작아질 수 있다. 따라서, 제2 무게 구간(792)에서 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치는 폼 레이어(620)에 의해 흡수되는 무게로 인해 같은 무게에 대해 폼 레이어(620) 없는 압력 센서에 의한 출력 값보다 상대적으로 작은 압력 센싱 값을 출력할 수 있다.
제3 무게 구간(793)은 물체(690) 무게가 포화 임계값(782) 이상이면서 제1 센서 포화점(783)까지의 구간을 나타낼 수 있다. 제1 센서 포화점(783)은 폼 레이어(620) 없는 압력 센서에 의한 출력 값이 포화되는 포인트를 나타낼 수 있다. 폼 레이어(620)는, 상판(640) 상의 지점(631)에 포화 임계값(782) 이상의 무게가 가해지는 동안, 지점(631)에 가해지는 압력 중 포화 임계값(782)에 대응하는 일부 압력을 흡수하고 나머지 압력을 복수의 압력 감지 셀들(630) 중 지점(631)에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀에 전달할 수 있다. 복수의 압력 감지 셀들(630) 중 지점(631)에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다. 여기서, 제3 무게 구간(793)부터는 폼 레이어(620)가 이미 최대한 압축되어 추가 무게를 흡수하지 못할 수 있다. 따라서, 제3 무게 구간(793)에서는 폼 레이어(620)가 없는 경우의 그래프(722, 732) 및 폼 레이어(620)가 있는 경우의 그래프(721, 731)의 기울기가 서로 동일할 수 있다. 다만, 앞서 제2 무게 구간(792)에서 폼 레이어(620)가 이미 일부 무게를 흡수하였으므로, 폼 레이어(620)가 있는 경우의 압력 감지 셀이 폼 레이어(620)가 없는 압력 센서에 의한 출력 값보다 작은 압력 센싱 값을 출력할 수 있다. 폼 레이어(620) 유무와 무관하게 압력 센서의 포화 값이 255로 동일하다고 가정하면, 폼 레이어(620)가 없는 압력 센서가 제1 센서 포화점(783)에서 포화 센싱 값 255를 출력하더라도, 일 실시예에 따라 폼 레이어(620)가 사용된 압력 감지 셀은 그보다 작은 미포화된 센싱 값을 출력할 수 있다.
제4 무게 구간(794)은 제1 센서 포화점(783)부터 제2 센서 포화점(784)까지의 구간을 나타낼 수 있다. 제2 센서 포화점(784)은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치의 압력 감지 셀이 포화 센싱 값을 출력하는 포인트를 나타낼 수 있다. 복수의 압력 감지 셀들(630)은, 폼 레이어(620)에 의해 흡수되는 압력만큼 확장된 압력 센싱 범위(789)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 포화점(783) 이후로 증가되는 무게에 대해서, 폼 레이어(620) 없는 압력 센서는 이미 포화 센싱 값을 출력하므로 무게를 구별할 수 없다. 이와 달리, 폼 레이어(620)가 장착된 압력 센싱 장치의 압력 감지 셀은 확장된 압력 센싱 범위(789)에서 무게를 분별하여 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다. 확장된 압력 센싱 범위(789)는 제1 센서 포화점(783)에 대응하는 무게부터 제2 센서 포화점(784)에 대응하는 무게까지의 범위일 수 있다.
참고로, 도 6 및 도 7에서는 설명의 편의를 위하여 물체(690)의 무게 중심점에 대응하는 한 지점에 가해지는 압력을 주로 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 놓이는 물체(690)의 형상 및 크기 등에 따라 물체(690)의 무게가 분산되어 압력 센싱 장치에 가해질 수 있고, 이 경우 둘 이상의 압력 감지 셀들(630)에서 분산된 무게에 대응하는 압력 센싱 값을 출력할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에서 압력 센싱 값의 보간(interpolation)을 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이 압력 센싱 장치의 상판에 가해지는 물체의 무게가 분산됨에 따라, 분산된 무게가 가해지는 복수의 지점들의 복수의 압력 감지 셀들(810)이 압력 센싱 값을 출력할 수 있다. 예시적으로 도 8에서는 5Х5개의 압력 감지 셀들이 총 25개의 압력 센싱 값들을 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면 압력 센싱 장치는 압력 감지 셀들의 각각에 해당하는 위치들뿐만 아니라, 그 사이 위치에 대해서도 보간 값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 장치는 nХm개의 압력 감지 셀들에 대해 확장된 kХl차원의 압력 센싱 벡터(820)를 생성할 수 있다. 여기서, n, m, k, l은 1이상의 정수이고, k는 n보다 크고 l은 m보다 클 수 있다. 도 8에서는 두 압력 감지 셀들 사이에 하나의 보간 지점이 추가되는 예시로서, kХl차원=(2n-1)Х(2m-1)차원의 압력 센싱 벡터(820)가 생성될 수 있다.
예를 들어, 압력 센싱 장치는, 복수의 압력 감지 셀들(810)의 각각에서 출력되는 압력 센싱 값들에 기초하여 복수의 압력 감지 셀들(810) 사이의 지점(예를 들어, 보간 대상 지점)에 대한 압력 보간 값을 산출하고, 압력 센싱 값들과 함께 압력 보간 값을 출력할 수 있다. 압력 센싱 장치는 보간 대상 지점들(835)의 압력 보간 값을 각 보간 대상 지점의 주변의 압력 감지 셀에 의한 압력 센싱 값에 기초하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 4개의 압력 감지 셀들에 대해 대각선으로 인접한 제1 보간 대상 지점(831)은 4개의 압력 감지 셀들에 의한 압력 센싱 값들의 통계값(예를 들어, 평균 값, 중간 값 등)으로 압력 보간 값이 결정될 수 있다. 제1 보간 대상 지점(831)의 주변 압력 센싱 값들은 200, 120, 120, 50이므로, 압력 보간 값은 평균값으로서 122.5로 결정될 수 있다. 다른 예를 들어, 행을 따라 2개의 압력 감지 셀들에 인접한 제2 보간 대상 지점(832) 및 열을 따라 2개의 압력 감지 셀들에 인접한 제3 보간 대상 지점(833)은 주변 2개 압력 센싱 값들의 통계값으로 압력 보간 값이 결정될 수 있다. 제2 보간 대상 지점(832) 및 제3 보간 대상 지점(833)의 압력 보간 값은 50, 120의 평균값인 85으로 결정될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치에 의해 측정되는 압력 센싱 값을 이용한 무게 추정을 설명한다.
일 실시예에 따르면 압력 센싱 장치는 센싱 영역에서 감지된 압력 센싱 값들의 총합, 총합의 제곱근, 총합의 변화량, 및 센싱 영역 내 관심 영역에서 감지된 압력 값들의 합산 값 중 적어도 둘을 복수의 무게 관련 입력 값들로서 산출하고, 산출된 복수의 무게 관련 입력 값들로부터 무게 추정 모델에 기초하여 무게를 추정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서는 압력 센싱 데이터를 전처리하여 복수의 무게 관련 입력 값들을 생성할 수 있다. 프로세서는 생성된 복수의 무게 관련 입력 값들로부터 무게 추정 모델(920)에 기초하여 무게를 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 무게를 추정하도록 설계된 무게 추정 모델(920)(예를 들어, 뉴럴 네트워크로서, 복수의 히든 레이어를 포함하는 다층 퍼셉트론 모델 등)에 의한 연산을 복수의 입력 데이터에 대해 시행함으로써 무게 추정 결과를 산출할 수 있다.
프로세서는 복수의 입력 데이터로서, 물체에 의한 압력 값들의 총합(911), 총합의 제곱근(912), 총합의 변화량(913), 및 관심 영역 별 합산 값(914) 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 총합의 변화량(913)은 임의의 한 시점에서 물체에 의한 압력 값들의 총합 및 그 이전 시점(예를 들어, 직전 시점)에서 물체에 의한 압력 값들의 총합 간의 차이일 수 있다. 총합의 변화량(913)은 변화량이 매우 크거나 0이 되는 경우 배제될 수 있다.
관심 영역은 물체(예를 들어, 사용자의 발)에 대응하는 영역의 중심부를 기준으로 정의되는 영역일 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 관심 영역은 한 개일 수도 있지만 여러 개일 수도 있다. 일측 영역에 포함된 압력 감지 셀들이 개수가 N x M개(예를 들어, 16x8)이면 중앙에 위치된 일부 셀들로 설정될 수 있다. 관심 영역은 사람의 발 형상의 윤곽을 가지는 영역일 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 압력 센서(910) 상의 영역 별로 센싱되는 압력 값에 차이가 발생할 수 있는데, 압력 센싱 장치는 관심 영역 내의 압력 값의 합산을 산출하여 무게 추정 모델(920)에 입력함으로써 공간적 위치 별 센싱 값 차이를 무게 추정에 반영할 수 있다. 따라서 압력 센싱 장치는 사용자 발에 의한 직접적인 압력 외 압력 센서(910)의 상하판에 의한 간접적인 압력을 구분할 수 있다. 참고로, 일측 영역(예를 들어, 왼쪽 발 영역) 내에서 관심 영역은 단일 영역일 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 복수로 구성될 수도 있다. 관심 영역이 복수인 경우, 관심 영역 별로 합산 값이 산출될 수도 있다.
압력 센싱 장치는 무게 추정 모델(920)에 기초하여, 복수의 입력 데이터로부터 추정된 무게(990)를 산출할 수 있다. 무게 추정 모델(920)은 복수의 입력 데이터로부터 무게를 추정하도록 설계된 모델로서, 예를 들어, 기계 학습 구조일 수 있고, 뉴럴 네트워크(900)를 포함할 수 있다.
뉴럴 네트워크(neural network)(900)는 딥 뉴럴 네트워크(DNN, deep neural network)의 예시에 해당할 수 있다. DNN은 완전 연결 네트워크(fully connected network), 딥 컨볼루셔널 네트워크(deep convolutional network) 및 리커런트 뉴럴 네트워크(recurrent neural network) 등을 포함할 수 있다. 뉴럴 네트워크(900)는 딥 러닝에 기반하여 비선형적 관계에 있는 입력 데이터 및 출력 데이터를 서로 매핑함으로써 다양한 작업(예를 들어, 무게 추정, 자세 분류 등)을 수행할 수 있다. 딥 러닝은 빅 데이터 세트로부터 기계 학습 기법으로 지도식(supervised) 또는 비지도식(unsupervised) 학습을 통해 입력 데이터 및 출력 데이터를 서로 매핑할 수 있다. 도 9를 참조하면, 뉴럴 네트워크(900)는 입력 레이어(901), 히든 레이어(902) 및 출력 레이어(903)를 포함한다. 입력 레이어(901), 히든 레이어(902) 및 출력 레이어(903)는 각각 복수의 인공 노드들을 포함한다. 도 9에 도시된 자세 구분 모델은 컨볼루셔널 네트워크를 포함할 수 있다.
도 9에는 설명의 편의를 위해 히든 레이어(902)가 3개의 레이어를 포함하는 것으로 도시되었나, 히든 레이어(902)는 다양한 수의 레이어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 히든 레이어(902)는 2개의 레이어를 포함할 수도 있다. 또한, 도 9에서 뉴럴 네트워크(900)는 입력 데이터를 수신하기 위한 별도의 입력 레이어를 포함하는 것으로 도시되었으나, 입력 데이터가 히든 레이어(902)에 직접 입력될 수 있다. 뉴럴 네트워크(900)에서 출력 레이어(903)를 제외한 레이어들의 인공 노드들은 출력 신호를 전송하기 위한 링크들을 통해 다음 레이어의 인공 노드들과 연결될 수 있다. 링크들의 수는 다음 레이어에 포함된 인공 노드들의 수에 대응할 수 있다.
히든 레이어(902)에 포함된 각각의 인공 노드에는 이전 레이어에 포함된 인공 노드들의 가중된 입력들(weighted inputs)에 관한 활성 함수(activation function)의 출력이 입력될 수 있다. 가중된 입력은 이전 레이어에 포함된 인공 노드들의 입력에 가중치(weight)가 곱해진 것이다. 가중치는 뉴럴 네트워크(900)의 파라미터로 지칭될 수 있다. 활성 함수는 시그모이드(sigmoid), 하이퍼볼릭 탄젠트(hyperbolic tangent; tanh) 및 렐루(rectified linear unit; ReLU)를 포함할 수 있고, 활성 함수에 의해 뉴럴 네트워크(900)에 비선형성이 형성될 수 있다. 출력 레이어(903)에 포함된 각각의 인공 노드에는 이전 레이어에 포함된 인공 노드들의 가중된 입력들이 입력될 수 있다.
일 실시예에 따르면 뉴럴 네트워크(900)는 입력 데이터가 주어지면 히든 레이어(902)를 거쳐 출력 레이어(903)에서 회귀 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 무게 추정 모델(920)은 출력 레이어(903)에서 추정된 무게(990)에 대응하는 회귀 값을 출력할 수 있다.
뉴럴 네트워크(900)의 폭과 깊이가 충분히 크면 임의의 함수를 구현할 수 있을 만큼의 용량(capacity)을 가질 수 있다. 뉴럴 네트워크(900)가 적절한 트레이닝 과정을 통해 충분히 많은 트레이닝 데이터를 학습하면, 최적의 인식 성능을 달성할 수 있다. 무게 추정 모델(920)에 포함된 뉴럴 네트워크(900)의 파라미터(예를 들어, 연결 가중치)는 미리 트레이닝될 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 입력 및 트레이닝 출력(예를 들어, 참값(ground truth))의 쌍으로 된 트레이닝 데이터에 기초하여 뉴럴 네트워크(900)의 파라미터가 업데이트될 수 있다. 트레이닝 도중의 뉴럴 네트워크(900)는 임시 네크워크로 지칭될 수 있다. 임시 네트워크는 트레이닝 입력을 각 레이어에 전파시켜 임시 출력을 산출할 수 있고, 임시 네트워크의 파라미터는 임시 출력 및 트레이닝 출력 간의 손실이 감소되도록 업데이트될 수 있다. 상술한 트레이닝의 반복에 의해 손실이 목표에 도달하면 트레이닝이 종료될 수 있다.
도 10 및 도 11은 상술한 도 9에 따른 무게 추정에 의한 센서 보정을 설명한다.
도 10은 압력 센서에서 발생 가능한 센서 드리프트 오차를 설명한다. 압력 센서의 동작 시간이 증가할 수록, 압력 센서의 센싱 값에 편향이 발생할 수 있다. 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치는 시간에 따른 센싱 값 변화율을 매 시점마다 계산하여 무게 추정 모델에 반영함으로써 오차를 개선할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 장치는 도 9에서 설명한 총합의 변화량(913)을 무게 추정 모델에 입력함으로써, 시간에 따른 편향에 의한 오차(1015)가 발생한 센싱 값(1010)을 보정한 결과(1020)를 산출할 수 있다.
도 11은 압력 센서에서 발생 가능한 센싱 값 포화 현상을 설명한다. 이상적으로는 무게 값에 비례하여 센싱 값이 선형적으로 증가해야 한다. 센싱되는 무게 값이 증가할수록, 센싱 값의 편차가 감소할 수 있다. 일 실시예에 따른 압력 센싱 장치는 도 9에서 설명한 총합의 제곱근(902) 및 무게 추정 모델의 비선형 활성 함수를 통해 센싱 값 포화에 의한 오차(1135)가 발생한 센싱 값(1130)을 보정한 결과(1140)를 산출할 수 있다. 도 11에 도시된 센싱 값(1130)은 둘 이상의 센싱 셀들에 의해 측정된 센싱 값들의 합을 나타낼 수 있다.
도 12는 다른 일 실시예에 따라 조작부를 더 포함하는 압력 센싱 장치를 설명한다.
압력 센싱 장치(1200)는 조작부(1280)(control portion)를 더 포함할 수 있다. 조작부(1280)는 압력 센싱 장치(1200) 상에서 사용자가 이용하는 도구(1290)(예를 들어, 골프채 등)에 의한 압력(1291)을 감지하여 조작 신호로 생성하는 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 조작부(1280)는 하나 이상의 조작 영역 별로 상판과 분리되어 배치되는 추가 상판 및 추가 상판 아래에 배치되는 복수의 추가 압력 감지 셀들을 포함할 수 있다. 추가 상판 상에 배치되는 합판은 조작 영역 단위로 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 6개의 조작 영역들이 설정되는 경우, 6개의 합판이 각각의 조작 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 6개의 조작 영역 중 한 조작 영역(1281)에 대한 압력이 다른 조작 영역에 가해지는 조작 오류가 방지될 수 있다.
조작 영역의 형태 및 크기는 설계에 따라 결정될 수 있다. 조작 영역 별로 다양한 동작 명령 신호가 매핑될 수 있고, 압력 센싱 장치(1200)는 한 조작 영역(1281)에서 입력(input)이 센싱되는 경우, 해당 조작 영역(1281)에 매핑된 동작 명령 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱 장치(1200)는, 복수의 추가 압력 감지 셀들 중 적어도 하나에서 압력 센싱 값이 검출되는 경우에 응답하여 조작부(1280)의 하나 이상의 조작 영역 중 압력 센싱 값이 검출된 조작 영역(1281)을 식별하고, 식별된 조작 영역(1281)에 대응하는 동작 명령 신호를 출력할 수 있다. 동작 명령 신호는 예시적으로 골프 게임에 있어서 다음 필드로의 영상 전환 지시, 다음 골프 공 배출 지시, 및 현재 골프 게임의 레코드 출력 지시 등과 같은 다양한 명령을 포함할 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.
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 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 압력 센싱 장치
110: 압력 센서
120: 프로세서
130: 메모리
140: 통신부
150: 입출력 인터페이스
190: 사용자

Claims (13)

  1. 압력 센싱 장치에 있어서,
    하판;
    상기 하판 상에 센싱 영역 내에 배치되는 복수의 압력 감지 셀들;
    상기 하판 및 상기 복수의 압력 감지 셀들 상에 배치되는 폼 레이어(foam layer); 및
    상기 폼 레이어에 의해 상기 복수의 압력 감지 셀들로부터 이격되는 상판
    을 포함하는 압력 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폼 레이어는,
    상기 하판 상에 상기 센싱 영역의 가장자리의 일부를 따라 배치되는 폼 테이프(foam tape)
    를 포함하는 압력 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱 영역의 가장자리의 일부를 따라 배치된 상기 폼 테이프의 일단 및 타단 사이로 상기 센싱 영역으로부터 외부를 향해 연장하고, 상기 압력 감지 셀들 및 프로세서를 연결하는 배선
    을 더 포함하는 압력 센싱 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 폼 테이프 및 상기 압력 감지 셀들은 상기 하판의 상면에 대응하는 동일한 평면 상에 배치되고,
    상기 폼 테이프의 두께는 상기 압력 감지 셀들의 두께보다 큰,
    압력 센싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폼 레이어는,
    상기 상판에 최소 임계값 미만의 무게가 가해지는 동안 상기 복수의 압력 감지 셀들 및 상기 상판 간의 간격(gap)을 유지하는,
    압력 센싱 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 상판은,
    상기 상판 상의 지점에 최소 임계값 이상의 무게가 가해지는 동안 상기 압력 감지 셀들을 향해 휘어지고, 상기 상판의 하면에서 상기 지점에 대응하는 부분이 상기 압력 감지 셀들 중 적어도 하나에 접촉하는,
    압력 센싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폼 레이어는,
    상기 상판 상의 지점에 최소 임계값 이상의 무게가 가해지는 동안, 상기 지점에 가해지는 압력 중 일부 압력을 흡수하고,
    상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력하는,
    압력 센싱 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폼 레이어는,
    상기 상판 상의 지점에 포화 임계값 이상의 무게가 가해지는 동안, 상기 지점에 가해지는 압력 중 상기 포화 임계값에 대응하는 일부 압력을 흡수하고,
    상기 복수의 압력 감지 셀들 중 상기 지점에 대응하는 하나 이상의 센싱 셀은 나머지 압력에 대응하는 압력 센싱 값을 출력하는,
    압력 센싱 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압력 감지 셀들은,
    상기 폼 레이어에 의해 흡수되는 압력만큼 확장된 압력 센싱 범위를 가지는,
    압력 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센싱 장치는,
    상기 복수의 압력 감지 셀들의 각각에서 출력되는 압력 센싱 값들에 기초하여 상기 복수의 압력 감지 셀들 사이의 지점에 대한 압력 보간 값을 산출하고, 상기 압력 센싱 값들과 함께 상기 압력 보간 값을 출력하는,
    압력 센싱 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 영역에서 감지된 압력 센싱 값들의 총합, 상기 총합의 제곱근, 상기 총합의 변화량, 및 상기 센싱 영역 내 관심 영역에서 감지된 압력 값들의 합산 값 중 적어도 둘을 복수의 무게 관련 입력 값들로서 산출하고, 상기 산출된 복수의 무게 관련 입력 값들로부터 무게 추정 모델에 기초하여 무게를 추정하는,
    압력 센싱 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 조작 영역 별로 상기 상판과 분리되어 배치되는 추가 상판 및 상기 추가 상판 아래에 배치되는 복수의 추가 압력 감지 셀들을 포함하는 조작부(control portion)
    를 더 포함하고,
    상기 압력 센싱 장치는,
    상기 복수의 추가 압력 감지 셀들 중 적어도 하나에서 압력 센싱 값이 검출되는 경우에 응답하여 상기 조작부의 상기 하나 이상의 조작 영역 중 상기 압력 센싱 값이 검출된 조작 영역을 식별하고, 상기 식별된 조작 영역에 대응하는 동작 명령 신호를 출력하는,
    압력 센싱 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상판 상에 배치되고, 상면에 인조 구조물이 배치될 수 있는 중밀도 섬유판(MDF, Medium-density fibreboard)
    를 더 포함하는 압력 센싱 장치.
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