KR20230071447A - Glove type multi function sensor module - Google Patents

Glove type multi function sensor module Download PDF

Info

Publication number
KR20230071447A
KR20230071447A KR1020210157664A KR20210157664A KR20230071447A KR 20230071447 A KR20230071447 A KR 20230071447A KR 1020210157664 A KR1020210157664 A KR 1020210157664A KR 20210157664 A KR20210157664 A KR 20210157664A KR 20230071447 A KR20230071447 A KR 20230071447A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame
unit
sensor module
glove
type multi
Prior art date
Application number
KR1020210157664A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박영식
송영훈
이창혁
이혁진
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020210157664A priority Critical patent/KR20230071447A/en
Publication of KR20230071447A publication Critical patent/KR20230071447A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 1D translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Gloves (AREA)

Abstract

The present invention relates to a glove type multi-function sensor module installed on wearable equipment to detect the movement of a finger. The glove type multi-function sensor module comprises: a first frame unit installed on a back portion of a hand; a second frame unit installed on finger portions; a first sensor unit configured to measure the stretching of the finger portion; a first measurement unit configured to measure vertical rotation of the finger portion; and a second measurement unit configured to measure horizontal rotation of the finger portion. Therefore, according to the present invention, it is possible to identify the user's intention while increasing accuracy by variously providing the first and second sensor units and the first and second measurement units to detect the movement of the hand to variously acquire information about the stretching of the finger portion, information about the vertical and horizontal rotations, and information about pressures of fingers and a palm.

Description

장갑형 다중 센서 모듈{GLOVE TYPE MULTI FUNCTION SENSOR MODULE}Glove type multiple sensor module {GLOVE TYPE MULTI FUNCTION SENSOR MODULE}

본 발명은 장갑형 다중 센서 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨어러블 설비에 설치되어 손의 움직임을 감지하는 장갑형 다중 센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a glove-type multi-sensor module, and more particularly, to a glove-type multi-sensor module that is installed in a wearable device and detects a hand movement.

AI 기술과 통신이 발달하면서 가상현실, 애니메이션 등 모션 캡처에 대한 수요가 많아지고 있다. 일반적으로 사람의 행동을 데이터화나 모션 캡처를 하기 위해서 고정식 카메라를 사용한다. As AI technology and communication develop, demand for motion capture such as virtual reality and animation is increasing. In general, a fixed camera is used to convert human behavior into data or to capture motion.

부피가 크고 길이가 긴 신체 부위의 경우 모션 데이터를 얻기 쉽지만 손의 경우 우리몸에서 가장 많은 뼈와 관절을 가지면서 크기도 작기 때문에 모션 데이터를 얻기 힘들다.It is easy to obtain motion data for bulky and long body parts, but it is difficult to obtain motion data for the hand because it has the most bones and joints in our body and is small in size.

최근에는 손에 착용하여, 가상 현실에서 가상의 물체에서 발생하는 힘을 손가락에 전달하여 가상 물체와 상호작용하기 위한 소프트 센서 내장형 장갑에 대한 관심이 대두되고 있다.Recently, interest in a glove with a built-in soft sensor for interaction with a virtual object by transmitting a force generated from a virtual object to a finger in virtual reality, which is worn on the hand, is emerging.

따라서, 손의 움직임에 대해 분석이 선행되어야 하며, 착용이 간편하면서도 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.Therefore, analysis of the hand movement should be preceded, and a study that can more accurately measure the hand movement while being easy to wear should be performed.

한편, 소프트 센서는 신축성과 유연성을 갖는 소재에 전도성 물질로 형성된 전극을 구성하여, 신축성과 유연성을 가지며 변위나 힘 등을 측정할 수 있는 센서이다. 최근에는 웨어러블 장비 등 적용 분야가 확대되면서 유연하고 신축성 있는 소프트 센서에 대한 요구가 증대되고 있다. 따라서 손의 동작을 데이터화하기 위해서 장갑형식의 센서 모듈을 사용한다. On the other hand, the soft sensor is a sensor that has elasticity and flexibility and can measure displacement or force by configuring an electrode formed of a conductive material on a material having elasticity and flexibility. Recently, with the expansion of application fields such as wearable devices, the demand for flexible and stretchable soft sensors is increasing. Therefore, a glove-type sensor module is used to convert hand motion into data.

그러나 종래의 센서 모듈은, 손의 마디가 짧고 관절이 많기 때문에 스트레치 센서나 와이어를 이용하여 손가락의 관절 각도를 추측한다. 이러한 경우는 관절 각도를 정확하게 알기 어려우며 고성능 신소재 기술이 요구된다. However, since the conventional sensor module has short joints and many joints, the joint angle of the finger is estimated using a stretch sensor or a wire. In this case, it is difficult to know the joint angle accurately, and high-performance new material technology is required.

또한, 엔코더를 이용한 종래의 센서 모듈도 있으나 기구 프레임을 사용하여 무겁고 엔코더의 설치 개수가 제한되어 특정 관절 각도만 알 수 있다는 문제점이 있었다.In addition, there is a conventional sensor module using an encoder, but there is a problem in that only a specific joint angle can be known because the instrument frame is heavy and the number of encoders installed is limited.

대한민국 등록특허 제10-1743249호 (2017년06월07일)Republic of Korea Patent No. 10-1743249 (June 7, 2017) 대한민국 등록특허 제10-2184243호 (2020년11월30일)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2184243 (November 30, 2020) 대한민국 등록특허 제10-2257844호 (2021년05월31일)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2257844 (May 31, 2021)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 손의 움직임을 감지하도록 제1 및 제2 센서부와 제1 및 제2 측정부를 다양하게 구비함으로써, 손가락 부위의 신축에 대한 정보와 상하 및 좌우 회전에 대한 정보와 손가락 및 손바닥의 압력에 대한 정보를 다양하고 획득하여 정확도를 높이면서 사용자의 의도를 파악할 수 있는 장갑형 다중 센서 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above conventional problems, and provides information on the extension and contraction of the finger by providing various first and second sensor units and first and second measurement units to detect hand movements. Its purpose is to provide a glove-type multi-sensor module capable of grasping the user's intention while increasing accuracy by variously acquiring information on up and down and left and right rotations and information on finger and palm pressure.

또한, 본 발명은 측정부로서 고정프레임과 회전프레임과 마그넷 엔코더와 베어링와 엔코더 마그넷을 구비함으로써, 각 손가락 관절 각도의 정보를 용이하게 획득하는 동시에 소형 마그넷 엔코더를 이용하여 각 관절의 정확한 각도를 알 수 있고 장갑의 부피와 무게를 감소시킬 수 있는 장갑형 다중 센서 모듈을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a fixed frame, a rotating frame, a magnet encoder, a bearing, and an encoder magnet as a measuring unit, so that information on each finger joint angle can be easily obtained and at the same time, the exact angle of each joint can be known using a small magnet encoder. Another object is to provide a glove-type multi-sensor module capable of reducing the volume and weight of the glove.

또한, 본 발명은 회전프레임으로서 회전바아와 연결바아와 링크바아와 힌지바아를 구비함으로써, 각 손가락 관절에 대한 다양한 각도를 미세하고 정확하게 입수할 수 있는 장갑형 다중 센서 모듈을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a glove-type multi-sensor module capable of obtaining various angles for each finger joint finely and accurately by including a rotating bar, a connecting bar, a link bar, and a hinge bar as a rotating frame. Another object of the present invention is to provide do.

또한, 본 발명은 손 모양을 정확한 수치로 파악할 수 있고 누적된 데이터와 AI를 이용하여 사용자의 다음 행동을 파악할 수 있고 상지 로봇에 제어 신호를 줄 수 있는 장갑형 다중 센서 모듈을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to provide a glove-type multi-sensor module capable of recognizing the shape of a hand as an accurate numerical value, identifying a user's next action using accumulated data and AI, and providing a control signal to an upper limb robot. to be

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨어러블 설비에 설치되어 손의 움직임을 감지하는 장갑형 다중 센서 모듈로서, 손등 부위에 설치되는 제1 프레임부(10); 손가락 부위에 설치되는 제2 프레임부(20); 손가락 관절부위에 설치되어, 손가락 부위의 신축을 측정하는 제1 센서부(30); 상기 제2 프레임부(20)에 설치되어, 손가락 부위의 상하방향 회전을 측정하는 제1 측정부(40); 및 상기 제1 프레임부(10)에 설치되어, 손가락 부위의 좌우빙향 회전을 측정하는 제2 측정부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a glove-type multi-sensor module installed in a wearable device and detecting a hand movement, comprising: a first frame unit 10 installed on the back of the hand; A second frame part 20 installed on the finger area; A first sensor unit 30 installed on the finger joint to measure the extension of the finger; a first measuring unit 40 installed on the second frame unit 20 and measuring vertical rotation of the finger; and a second measurement unit 50 installed on the first frame unit 10 to measure left and right rotation of the finger.

또한, 본 발명은 손바닥 부위에 복수개가 배치되어, 압력을 측정하는 제2 센서부(60);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it further includes; a plurality of second sensor units 60 disposed on the palm area to measure pressure.

또한, 본 발명은 손등 부위에 설치되어, 상기 제1 센서부(30)와 상기 제1 측정부(40)와 상기 제2 측정부(50)의 동작을 제어하는 제어부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is installed on the back of the hand, and the control unit 70 for controlling the operation of the first sensor unit 30, the first measurement unit 40, and the second measurement unit 50; further includes It is characterized by doing.

본 발명의 상기 제1 측정부(40)는, 상기 제2 프레임부(20)에 설치되는 제1 고정프레임; 상기 제1 고정프레임의 일단에 회전가능하게 지지되는 제1 회전프레임; 상기 제1 고정프레임의 일단에 설치되어, 상기 제1 회전프레임의 회전동작을 측정하는 제1 마그넷 엔코더; 상기 제1 회전프레임의 일단에 설치되어 회전지지하는 제1 베어링; 및 상기 제1 회전프레임의 일단에 설치되어, 상기 제1 회전프레임의 회전동작을 상기 제1 마그넷 엔코더에 제공하는 제1 엔코더 마그넷;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first measuring unit 40 of the present invention includes a first fixing frame installed on the second frame unit 20; a first rotating frame rotatably supported at one end of the first fixed frame; a first magnet encoder installed at one end of the first fixed frame to measure a rotational motion of the first rotating frame; a first bearing installed at one end of the first rotating frame to support rotation; and a first encoder magnet installed at one end of the first rotation frame to provide a rotational motion of the first rotation frame to the first magnet encoder.

본 발명의 상기 제1 회전프레임은, 상기 제1 고정프레임의 일단에 회전가능하게 설치되는 제1 회전바아; 상기 제1 회전바아의 일단에 제1 힌지핀을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 제1 연결바아; 상기 제1 회전바아의 일단에 제1 힌지핀을 개재해서 타방으로 회전가능하게 설치되는 제1 링크바아; 및 상기 제1 연결바아의 일단에 제2 힌지핀을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 제1 힌지바아;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first rotating frame of the present invention includes a first rotating bar rotatably installed at one end of the first fixing frame; a first connection bar rotatably installed in one direction via a first hinge pin at one end of the first rotation bar; a first link bar rotatably installed at one end of the first rotation bar to the other side via a first hinge pin; and a first hinge bar rotatably installed in one direction via a second hinge pin at one end of the first connecting bar.

본 발명의 상기 제2 측정부(50)는, 상기 제1 프레임부(10)에 설치되는 제2 고정프레임; 상기 제2 고정프레임의 일단에 회전가능하게 지지되는 제2 회전프레임; 및 상기 제2 고정프레임의 일단에 설치되어, 상기 제2 회전프레임의 회전동작을 측정하는 제2 마그넷 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second measuring unit 50 of the present invention includes a second fixing frame installed on the first frame unit 10; a second rotating frame rotatably supported at one end of the second fixed frame; and a second magnet encoder installed at one end of the second fixed frame to measure a rotational motion of the second rotating frame.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 손의 움직임을 감지하도록 제1 및 제2 센서부와 제1 및 제2 측정부를 다양하게 구비함으로써, 손가락 부위의 신축에 대한 정보와 상하 및 좌우 회전에 대한 정보와 손가락 및 손바닥의 압력에 대한 정보를 다양하고 획득하여 정확도를 높이면서 사용자의 의도를 파악할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the present invention is provided with various first and second sensor units and first and second measurement units to detect hand movements, thereby providing information on extension and contraction of the finger and information on vertical and horizontal rotation. It provides the effect of identifying the user's intention while increasing accuracy by obtaining various information on the pressure of the finger and palm.

또한, 측정부로서 고정프레임과 회전프레임과 마그넷 엔코더와 베어링와 엔코더 마그넷을 구비함으로써, 각 손가락 관절 각도의 정보를 용이하게 획득하는 동시에 소형 마그넷 엔코더를 이용하여 각 관절의 정확한 각도를 알 수 있고 장갑의 부피와 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by providing a fixed frame, a rotating frame, a magnet encoder, a bearing, and an encoder magnet as a measurement unit, information on each finger joint angle can be easily obtained, and at the same time, the precise angle of each joint can be known using a small magnet encoder. It provides the effect of reducing volume and weight.

또한, 회전프레임으로서 회전바아와 연결바아와 링크바아와 힌지바아를 구비함으로써, 각 손가락 관절에 대한 다양한 각도를 미세하고 정확하게 입수할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by providing a rotating bar, a connecting bar, a link bar, and a hinge bar as a rotating frame, an effect of obtaining various angles for each finger joint finely and accurately is provided.

또한, 손 모양을 정확한 수치로 파악할 수 있고 누적된 데이터와 AI를 이용하여 사용자의 다음 행동을 파악할 수 있고 상지 로봇에 제어 신호를 줄 수 있는 효과를 제공한다.In addition, it is possible to grasp the shape of the hand with an accurate numerical value, to identify the user's next action using accumulated data and AI, and to provide an effect of giving a control signal to the upper limb robot.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 동작전 상태를 나타내는 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 동작후 상태를 나타내는 상태도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부를 나타내는 상세도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제2 센서부를 나타내는 상세도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 일방 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 타방 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 설치상태를 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram showing a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a state diagram showing a state before operation of the first measuring unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a state diagram showing a state after operation of the first measuring unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed view showing a first measurement unit of a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed view showing a second sensor unit of a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
7 is another perspective view showing a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram showing an installation state of a first measuring unit of a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 동작전 상태를 나타내는 상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 동작후 상태를 나타내는 상태도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부를 나타내는 상세도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제2 센서부를 나타내는 상세도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 일방 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈을 나타내는 타방 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈의 제1 측정부의 설치상태를 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a state diagram showing a state before operation of a first measuring unit of a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention. 3 is a state diagram showing a state after operation of the first measurement unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed view showing the first measurement unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a detailed view showing the second sensor unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a one-way perspective view showing the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is another perspective view showing a glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a configuration diagram showing an installation state of the first measuring unit of the glove-type multi-sensor module according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 장갑형 다중 센서 모듈은, 제1 프레임부(10), 제2 프레임부(20), 제1 센서부(30), 제1 측정부(40), 제2 측정부(50), 제2 센서부(60) 및 제어부(70)를 포함하여 이루어져, 웨어러블 상지 로봇 등과 같이 웨어러블 설비에 설치되어 손(100)의 움직임을 감지하는 장갑형 다중 센서 모듈이다.As shown in FIGS. 1, 6 and 7, the glove-type multi-sensor module according to this embodiment includes a first frame unit 10, a second frame unit 20, a first sensor unit 30, a first Consisting of a measuring unit 40, a second measuring unit 50, a second sensor unit 60, and a control unit 70, it is installed in a wearable device such as a wearable upper limb robot to sense the movement of the hand 100 It is an armored multi-sensor module.

제1 프레임부(10)는, 손(100)의 손등 부위에 설치되는 프레임부재로서, 손(100)의 손등 부위에 설치되어 제2 측정부(50)의 하부를 지지하도록 평판 형상의 플레이트로 이루어져 있다.The first frame part 10 is a frame member installed on the back of the hand 100, and is installed on the back of the hand 100 to support the lower part of the second measuring unit 50. consist of.

제2 프레임부(20)는, 손(100)의 손가락 부위에 설치되는 프레임부재로서, 손(100)의 손가락 관절부위에 설치되어 제1 측정부(40)의 하부를 지지하도록 평판 형상의 플레이트로 이루어져 있다.The second frame part 20 is a frame member installed on the finger part of the hand 100, and is installed on the finger joint part of the hand 100 to support the lower part of the first measuring part 40. Consists of

제1 센서부(30)는, 손(100)의 손가락 관절부위에 설치되어 손(100)의 손가락 관절부위의 신축을 측정하는 센서부재로서, 손(100)의 손가락 관절부위의 신축을 측정하도록 스트레치 센서로 이루어져 있다.The first sensor unit 30 is a sensor member installed on the knuckles of the hand 100 to measure the expansion and contraction of the knuckles of the hand 100, so as to measure the expansion and contraction of the knuckles of the hand 100. It consists of a stretch sensor.

제1 측정부(40)는, 도 2 내지 도 4 및 도 8에 나타낸 바와 같이 제2 프레임부(20)에 설치되어 손(100)의 손가락 부위의 상하방향 회전을 측정하는 제1 측정부재로서, 제1 고정프레임(41), 제1 회전프레임(42), 제1 마그넷 엔코더(43), 제1 베어링(44) 및 제1 엔코더 마그넷(45)으로 이루어져 있다.As shown in FIGS. 2 to 4 and 8 , the first measurement unit 40 is installed on the second frame unit 20 and measures the vertical rotation of the fingers of the hand 100 as a first measurement member. , It consists of a first fixed frame 41, a first rotation frame 42, a first magnet encoder 43, a first bearing 44 and a first encoder magnet 45.

제1 고정프레임(41)은, 제2 프레임부(20)에 설치되는 프레임부재로서, 제2 프레임부(20)의 상부에 고정 설치되어 제1 회전프레임(42)의 상하방향 회전을 지지하게 된다.The first fixed frame 41 is a frame member installed on the second frame unit 20, and is fixedly installed on the upper part of the second frame unit 20 to support the vertical rotation of the first rotation frame 42. do.

제1 회전프레임(42)은, 제1 고정프레임(41)의 일단에 회전가능하게 지지되는 프레임부재로서, 제1 회전바아(42a), 제1 연결바아(42b), 제1 링크바아(42c) 및 제1 힌지바아(42d)로 이루어져 있다.The first rotation frame 42 is a frame member rotatably supported at one end of the first fixed frame 41, and includes a first rotation bar 42a, a first connection bar 42b, and a first link bar 42c. ) and a first hinge bar 42d.

제1 회전바아(42a)는, 제1 고정프레임(41)의 일단에 회전가능하게 설치되는 바아부재로서, 제1 고정프레임(41)의 일단에 상하방향 회전가능하게 지지되어 있다.The first rotating bar 42a is a bar member rotatably installed on one end of the first fixing frame 41 and is rotatably supported on one end of the first fixing frame 41 in the vertical direction.

제1 연결바아(42b)는, 제1 회전바아(42a)의 일단에 제1 힌지핀(42e)을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 바아부재로서, 제1 회전바아(42a)의 일단에 상하방향으로 일방의 소정각도로 회전하도록 연결되어 있다. The first connecting bar 42b is a bar member rotatably installed in one direction via a first hinge pin 42e at one end of the first rotating bar 42a, and at one end of the first rotating bar 42a They are connected so as to rotate at a predetermined angle in one direction in the vertical direction.

제1 링크바아(42c)는, 제1 회전바아(42a)의 일단에 제1 힌지핀(42e)을 개재해서 타방으로 회전가능하게 설치되는 바아부재로서, 제1 회전바아(42a)의 일단에 상하방향으로 타방의 소정각도로 회전하도록 연결되어 있고 하단부위는 제3 힌지핀(42g)을 개재해서 손가락 관절부위에 힌지 결합되어 있다.The first link bar 42c is a bar member rotatably installed at one end of the first rotating bar 42a to the other side via a first hinge pin 42e, and at one end of the first rotating bar 42a It is connected to rotate at a predetermined angle to the other side in the vertical direction, and the lower end is hinged to the finger joint through the third hinge pin 42g.

제1 힌지바아(42d)는, 제1 연결바아(42b)의 일단에 제2 힌지핀(42f)을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 바아부재로서, 제1 연결바아(42b)의 일단에 상하방향으로 소정각도로 회전하도록 연결되어 있고 하단부위는 제4 힌지핀(42h)을 개재해서 손가락 관절부위에 힌지 결합되어 있다.The first hinge bar 42d is a bar member rotatably installed in one direction via a second hinge pin 42f at one end of the first connecting bar 42b, and at one end of the first connecting bar 42b. It is connected to rotate at a predetermined angle in the vertical direction, and the lower end is hinged to the finger joint via the fourth hinge pin 42h.

제1 마그넷 엔코더(43)는, 제1 고정프레임(41)의 일단에 설치되어 제1 회전프레임(42)의 회전동작을 측정하는 엔코더부재로서, 제1 회전프레임(42)의 상하방향의 회전각도를 측정하여 손가락 관절부위의 상하방향 회전정보를 제공하게 된다.The first magnet encoder 43 is an encoder member installed at one end of the first fixed frame 41 to measure the rotational motion of the first rotating frame 42, and rotates the first rotating frame 42 in the vertical direction. The angle is measured to provide up-and-down rotation information of the finger joint.

제1 베어링(44)은, 제1 회전프레임(42)의 일단에 설치되어 회전지지하는 베어링부재로서, 제1 고정프레임(41)의 일단에 제1 회전프레임(42)의 상하방향 회전을 지지하도록 설치되어 있다.The first bearing 44 is a bearing member installed at one end of the first rotating frame 42 to support rotation, and supports vertical rotation of the first rotating frame 42 at one end of the first fixed frame 41. is installed to

제1 엔코더 마그넷(45)은, 제1 회전프레임(42)의 일단에 설치되어 제1 회전프레임(42)의 회전동작을 제1 마그넷 엔코더(43)에 제공하는 마그넷부재로서, 제1 회전프레임(42)의 일단에 함께 회전하도록 설치되어 제1 회전프레임(42)의 상하방향의 회전각도 정보를 제공하게 된다.The first encoder magnet 45 is a magnet member installed at one end of the first rotation frame 42 to provide a rotational motion of the first rotation frame 42 to the first magnet encoder 43, and is a first rotation frame. It is installed to rotate together with one end of (42) to provide rotation angle information in the vertical direction of the first rotating frame (42).

제2 측정부(50)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 제1 프레임부(10)에 설치되어 손(100)의 손가락 부위의 좌우빙향 회전을 측정하는 제2 측정부재로서, 제2 고정프레임(51), 제2 회전프레임(52) 및 제2 마그넷 엔코더(53)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 8, the second measurement unit 50 is installed on the first frame unit 10 and measures the left and right rotation of the fingers of the hand 100, and is a second fixing frame ( 51), a second rotary frame 52 and a second magnet encoder 53.

제2 고정프레임(51)은, 제1 프레임부(10)에 설치되는 프레임부재로서, 제1 프레임부(10)의 상부에 고정 설치되어 제2 회전프레임(52)의 좌우방향 회전을 지지하게 된다.The second fixed frame 51 is a frame member installed on the first frame unit 10, and is fixedly installed on the upper part of the first frame unit 10 to support rotation of the second rotation frame 52 in the left and right directions. do.

제2 회전프레임(52)은, 제2 고정프레임(51)의 일단에 회전가능하게 지지되는 프레임부재로서, 제1 고정프레임(41)의 일단에 좌우방향으로 회전가능하게 지지되어 있는 제2 회전바아로 이루어져 있다.The second rotating frame 52 is a frame member rotatably supported on one end of the second fixed frame 51, and is rotatably supported on one end of the first fixed frame 41 in the left and right directions. made up of bars

제2 마그넷 엔코더(53)는, 제2 고정프레임(51)의 일단에 설치되어 제2 회전프레임(52)의 회전동작을 측정하는 엔코더부재로서, 제2 회전프레임(52)의 좌우방향의 회전각도를 측정하여 손가락 관절부위의 좌우방향 회전정보를 제공하게 된다.The second magnet encoder 53 is an encoder member installed at one end of the second fixed frame 51 to measure the rotational motion of the second rotation frame 52, and rotates the second rotation frame 52 in the left and right directions. The angle is measured to provide left and right rotation information of the finger joint.

제2 센서부(60)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 손(100)의 손바닥 부위와 손가락 부위에 복수개가 배치되어 손(100)의 압력을 측정하는 제2 센서부재로서, 손바닥 부위와 손가락 부위에 부여되는 압력을 측정하도록 압력센서로 이루어져 있다.As shown in FIG. 5, the second sensor unit 60 is a plurality of second sensor members arranged in the palm and finger areas of the hand 100 to measure the pressure of the hand 100, and the palm and finger areas. It consists of a pressure sensor to measure the pressure applied to the

제어부(70)는, 손(100)의 손등 부위에 설치되어 제1 센서부(30)와 제1 측정부(40)와 제2 측정부(50)와 제2 센서부(60)의 동작을 제어하는 제어부재로서, 제1 센서부(30)에서 손가락 관절부위의 신축에 대한 정보를 입수하고, 제1 측정부(40)와 제2 측정부(50)에서 손가락의 상하방향 및 좌우방향의 회전에 대한 정보를 입수하고, 제2 센서부(60)로부터 손바닥 부위와 손가락 부위에 작용되는 압력에 대한 정보를 입수하도록 제어하게 된다.The control unit 70 is installed on the back of the hand of the hand 100 to control the operation of the first sensor unit 30, the first measurement unit 40, the second measurement unit 50, and the second sensor unit 60. As a control unit for controlling, the first sensor unit 30 obtains information about the expansion and contraction of the finger joint, and the first measuring unit 40 and the second measuring unit 50 measure the vertical and horizontal directions of the finger. Control is performed to obtain information on rotation and obtain information on pressure applied to the palm and finger parts from the second sensor unit 60 .

따라서, 본 발명의 장갑형 다중 센서 모듈은 작업자를 위한 착용형 상지 로봇에 적용할 수 있고, 상지 로봇은 작업자가 작업물을 들어 올리거나 이동할 때 그리고 내릴 때 힘을 보조해주는 로봇이며, 사용자의 행동과 의도를 파악하여 제 때 구동되어 작업을 보조하게 된다. Therefore, the glove-type multi-sensor module of the present invention can be applied to a wearable upper extremity robot for a worker, and the upper extremity robot is a robot that assists the operator when lifting, moving, or lowering a workpiece, and the user's behavior and It understands the intention and is activated in time to assist the work.

이러한 경우에 작업자의 행동을 분석하기 위해 모션 캡처가 가능한 장갑이 필요하고, 모션캡처를 위한 장갑은 단순하게 손가락의 형태를 모방하며 정밀도가 낮으나 손가락 및 손바닥에 작용하는 힘은 알 수 없어 특수 제작 된 장갑형 센서 모듈이 필요하므로, 본 발명의 장갑형 다중 센서 모듈은 각 손가락 관절 각도와 손에 적용하는 힘의 정보도 얻을 수 있게 된다.In this case, a glove capable of motion capture is required to analyze the operator's behavior, and the glove for motion capture simply imitates the shape of the finger and has low precision, but the force acting on the finger and palm is unknown. Since the glove-type sensor module is required, the glove-type multi-sensor module of the present invention can obtain information on the angle of each finger joint and the force applied to the hand.

일반적인 모션 캡처용 장갑은 스트레치 센서만 이용하거나 소량의 엔코더만 부착한 구조이며 이러한 경우 정확도가 떨어지는데, 본 발명의 장갑형 다중 센서 모듈은 정확도를 높이면서 사용자의 의도를 파악하기 위하여 센서 크기를 소형으로 바꾸고 여러 센서를 융합하였다. General motion capture gloves use only a stretch sensor or have a structure in which only a small amount of encoders are attached, and in this case, the accuracy is low. Several sensors were fused.

또한, 본 발명의 장갑형 다중 센서 모듈은 엔코더로 손가락 관절각과 방향을 파악하고 엔코더가 감지 못하는 동작의 경우 스트레치 센서로 파악하고 압력 센서로 물체가 어디에 부착되고 스트레치 센서와 함께 사용하면 사용자가 어떠한 모양으로 물체를 파지했는지 유추가 가능하게 된다.In addition, the glove-type multi-sensor module of the present invention grasps the angle and direction of the finger joint with an encoder, detects motions that the encoder cannot detect with a stretch sensor, and uses a pressure sensor to determine where an object is attached, and when used together with a stretch sensor, the user can determine in what shape It is possible to infer whether the object is gripped.

특히, 본 발명의 장갑형 다중 센서 모듈은 손 모양을 정확한 수치로 파악할 수 있고 누적된 데이터와 AI를 이용하여 사용자의 다음 행동을 파악할 수 있고 상지 로봇에 제어 신호를 줄 수 있고, 소형 마그넷 엔코더를 이용하기 때문에 각 관절의 정확한 각도를 알 수 있고 또한 장갑의 부피와 무게를 감소시킬 수 있게 된다.In particular, the glove-type multi-sensor module of the present invention can grasp the hand shape as an accurate numerical value, can grasp the user's next action using accumulated data and AI, can give a control signal to the upper extremity robot, and can use a small magnet encoder. Because of this, it is possible to know the exact angle of each joint and also reduce the volume and weight of the glove.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 손의 움직임을 감지하도록 제1 및 제2 센서부와 제1 및 제2 측정부를 다양하게 구비함으로써, 손가락 부위의 신축에 대한 정보와 상하 및 좌우 회전에 대한 정보와 손가락 및 손바닥의 압력에 대한 정보를 다양하고 획득하여 정확도를 높이면서 사용자의 의도를 파악할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, according to the present invention, first and second sensor units and first and second measuring units are provided in various ways to detect hand movements, thereby providing information on extension and contraction of the finger and information on vertical and horizontal rotation. It provides the effect of identifying the user's intention while increasing accuracy by obtaining various information on the pressure of the finger and palm.

또한, 측정부로서 고정프레임과 회전프레임과 마그넷 엔코더와 베어링와 엔코더 마그넷을 구비함으로써, 각 손가락 관절 각도의 정보를 용이하게 획득하는 동시에 소형 마그넷 엔코더를 이용하여 각 관절의 정확한 각도를 알 수 있고 장갑의 부피와 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by providing a fixed frame, a rotating frame, a magnet encoder, a bearing, and an encoder magnet as a measurement unit, information on each finger joint angle can be easily obtained, and at the same time, the precise angle of each joint can be known using a small magnet encoder. It provides the effect of reducing volume and weight.

또한, 회전프레임으로서 회전바아와 연결바아와 링크바아와 힌지바아를 구비함으로써, 각 손가락 관절에 대한 다양한 각도를 미세하고 정확하게 입수할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by providing a rotating bar, a connecting bar, a link bar, and a hinge bar as a rotating frame, an effect of obtaining various angles for each finger joint finely and accurately is provided.

또한, 손 모양을 정확한 수치로 파악할 수 있고 누적된 데이터와 AI를 이용하여 사용자의 다음 행동을 파악할 수 있고 상지 로봇에 제어 신호를 줄 수 있는 효과를 제공한다.In addition, it is possible to grasp the shape of the hand with an accurate numerical value, to identify the user's next action using accumulated data and AI, and to provide an effect of giving a control signal to the upper limb robot.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다. The present invention described above can be implemented in various other forms without departing from its technical spirit or main characteristics. Therefore, the above embodiments are mere examples in all respects and should not be construed in a limited manner.

10: 제1 프레임부 20: 제2 프레임부
30: 제1 센서부 40: 제1 측정부
50: 제2 측정부 60: 제2 센서부
70: 제어부10: first frame part 20: second frame part
30: first sensor unit 40: first measuring unit
50: second measuring unit 60: second sensor unit
70: control unit

Claims (6)

웨어러블 설비에 설치되어 손의 움직임을 감지하는 장갑형 다중 센서 모듈로서,
손등 부위에 설치되는 제1 프레임부(10);
손가락 부위에 설치되는 제2 프레임부(20);
손가락 관절부위에 설치되어, 손가락 부위의 신축을 측정하는 제1 센서부(30);
상기 제2 프레임부(20)에 설치되어, 손가락 부위의 상하방향 회전을 측정하는 제1 측정부(40); 및
상기 제1 프레임부(10)에 설치되어, 손가락 부위의 좌우빙향 회전을 측정하는 제2 측정부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.A glove-type multi-sensor module installed in wearable equipment to detect hand movements,
A first frame unit 10 installed on the back of the hand;
A second frame part 20 installed on the finger area;
A first sensor unit 30 installed on the finger joint to measure the extension of the finger;
a first measuring unit 40 installed on the second frame unit 20 and measuring vertical rotation of the finger; and
A glove-type multi-sensor module comprising a; second measurement unit 50 installed on the first frame unit 10 and measuring left and right rotation of the finger. 제 1 항에 있어서,
손바닥 부위에 복수개가 배치되어, 압력을 측정하는 제2 센서부(60);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.According to claim 1,
A glove-type multi-sensor module, characterized in that it further comprises a plurality of second sensor units 60 disposed on the palm area to measure pressure. 제 1 항에 있어서,
손등 부위에 설치되어, 상기 제1 센서부(30)와 상기 제1 측정부(40)와 상기 제2 측정부(50)의 동작을 제어하는 제어부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.According to claim 1,
It is installed on the back of the hand and controls the operation of the first sensor unit 30, the first measuring unit 40 and the second measuring unit 50; characterized in that it further comprises a control unit 70 Armored multi-sensor module. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 측정부(40)는,
상기 제2 프레임부(20)에 설치되는 제1 고정프레임;
상기 제1 고정프레임의 일단에 회전가능하게 지지되는 제1 회전프레임;
상기 제1 고정프레임의 일단에 설치되어, 상기 제1 회전프레임의 회전동작을 측정하는 제1 마그넷 엔코더;
상기 제1 회전프레임의 일단에 설치되어 회전지지하는 제1 베어링; 및
상기 제1 회전프레임의 일단에 설치되어, 상기 제1 회전프레임의 회전동작을 상기 제1 마그넷 엔코더에 제공하는 제1 엔코더 마그넷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.According to claim 1,
The first measuring unit 40,
a first fixing frame installed on the second frame unit 20;
a first rotating frame rotatably supported at one end of the first fixed frame;
a first magnet encoder installed at one end of the first fixed frame to measure a rotational motion of the first rotating frame;
a first bearing installed at one end of the first rotating frame to support rotation; and
A glove-type multi-sensor module comprising a first encoder magnet installed at one end of the first rotation frame and providing a rotational motion of the first rotation frame to the first magnet encoder. 제 4 항에 있어서,
상기 제1 회전프레임은,
상기 제1 고정프레임의 일단에 회전가능하게 설치되는 제1 회전바아;
상기 제1 회전바아의 일단에 제1 힌지핀을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 제1 연결바아;
상기 제1 회전바아의 일단에 제1 힌지핀을 개재해서 타방으로 회전가능하게 설치되는 제1 링크바아; 및
상기 제1 연결바아의 일단에 제2 힌지핀을 개재해서 일방으로 회전가능하게 설치되는 제1 힌지바아;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.According to claim 4,
The first rotating frame,
a first rotating bar rotatably installed at one end of the first fixing frame;
a first connection bar rotatably installed in one direction via a first hinge pin at one end of the first rotation bar;
a first link bar rotatably installed at one end of the first rotation bar to the other side via a first hinge pin; and
A glove-type multi-sensor module comprising a; first hinge bar rotatably installed in one direction via a second hinge pin at one end of the first connection bar. 제 1 항에 있어서,
상기 제2 측정부(50)는,
상기 제1 프레임부(10)에 설치되는 제2 고정프레임;
상기 제2 고정프레임의 일단에 회전가능하게 지지되는 제2 회전프레임; 및
상기 제2 고정프레임의 일단에 설치되어, 상기 제2 회전프레임의 회전동작을 측정하는 제2 마그넷 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑형 다중 센서 모듈.According to claim 1,
The second measuring unit 50,
a second fixing frame installed on the first frame unit 10;
a second rotating frame rotatably supported at one end of the second fixed frame; and
A glove-type multi-sensor module comprising a; second magnet encoder installed at one end of the second fixed frame to measure the rotational motion of the second rotating frame.
KR1020210157664A 2021-11-16 2021-11-16 Glove type multi function sensor module KR20230071447A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210157664A KR20230071447A (en) 2021-11-16 2021-11-16 Glove type multi function sensor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210157664A KR20230071447A (en) 2021-11-16 2021-11-16 Glove type multi function sensor module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230071447A true KR20230071447A (en) 2023-05-23

Family

ID=86544374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210157664A KR20230071447A (en) 2021-11-16 2021-11-16 Glove type multi function sensor module

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230071447A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101743249B1 (en) 2016-05-26 2017-06-07 한국과학기술원 Method, apparatus and program for finding reference vector for attaching sensor to determine movement of thumb
KR102184243B1 (en) 2018-07-06 2020-11-30 한국과학기술연구원 System for controlling interface based on finger gestures using imu sensor
KR102257844B1 (en) 2019-01-29 2021-05-31 주식회사 필더세임 Soft sensor embedded gloves and manufacturing method of the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101743249B1 (en) 2016-05-26 2017-06-07 한국과학기술원 Method, apparatus and program for finding reference vector for attaching sensor to determine movement of thumb
KR102184243B1 (en) 2018-07-06 2020-11-30 한국과학기술연구원 System for controlling interface based on finger gestures using imu sensor
KR102257844B1 (en) 2019-01-29 2021-05-31 주식회사 필더세임 Soft sensor embedded gloves and manufacturing method of the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MEng Development of finger-motion capturing device based on optical linear encoder
CN102773861B (en) Outer frame type data glove
US7070571B2 (en) Goniometer-based body-tracking device
TWI487505B (en) Mechanomyographic signal input device, human-machine operating system and identification method thereof
Tognetti et al. Body segment position reconstruction and posture classification by smart textiles
CN101441512B (en) Fingertip force feedback apparatus based on piezoresistance sensor
KR102177136B1 (en) Wearable apparatus for measuring muscular power and system using this
KR101740310B1 (en) A wearable hand exoskeleton system using cables
US20160174897A1 (en) Sensor Embedded Wearable Technology Glove
CN109710082A (en) A kind of data glove
KR101628703B1 (en) A finger motion measurement system and measurement method of finger motion
KR101682951B1 (en) A finger motion measurement system and measurement method of finger motion
Li et al. Design and validation of a multi-finger sensing device based on optical linear encoder
KR101701695B1 (en) A wearable hand exoskeleton system
KR20230071447A (en) Glove type multi function sensor module
RU2670649C9 (en) Method of manufacturing virtual reality gloves (options)
CN219788363U (en) Connecting rod exoskeleton type data glove
CN116372956A (en) Connecting rod exoskeleton type data glove
KR101835097B1 (en) Wearable interface device using piezoelectric element
JP6719756B2 (en) Body part contact force sensor
CN104571477A (en) Straight rod type ring finger movement detection device
CN212235947U (en) Capacitive touch handle
CN111938658A (en) Joint mobility monitoring system and method for hand, wrist and forearm
CN209265392U (en) A kind of data glove
JPH11325881A (en) Method and apparatus for measuring angle of joint