KR20240036769A

KR20240036769A - 웨어러블 장치 및 이의 동작 방법

Info

Publication number: KR20240036769A
Application number: KR1020220115073A
Authority: KR
Inventors: 류정필; 송석훈; 이석재; 장경훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024058452A1

Abstract

웨어러블 장치가 개시된다. 일 실시 예는 사용자의 관절의 각도를 측정하는 제1 센서, 모터를 통해 토크를 발생시켜 상기 사용자에 외력을 인가하는 구동 모듈, 및 상기 제1 센서로부터 상기 각도를 측정한 각도 정보를 수신하고, 상기 수신된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들을 기초로 상기 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정하고, 상기 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 상기 결정된 제1 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하고, 상기 수신된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정하고, 상기 기준값들이 결정된 후 상기 제1 센서로부터 수신된 제1 각도값, 상기 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 상기 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 상기 결정된 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 상기 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

웨어러블 장치 및 이의 동작 방법{WEARABLE APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}

실시 예는 웨어러블 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 보행 보조 장치(walking assistance device)는 각종 질환이나 사고 등으로 인하여 스스로 걷지 못하는 환자들이 재활 치료를 위한 보행 운동을 할 수 있도록 도와주는 기구 또는 장치를 말한다. 최근 고령화 사회가 심화됨에 따라 다리 관절의 문제로 정상적인 보행이 어렵거나 보행에 대해 불편을 호소하는 사람들이 증가하여 보행 보조 장치에 대한 관심도 높아지고 있다. 보행 보조 장치는 사용자의 신체에 착용되어 사용자가 보행하는데 필요한 근력을 보조(assistance)해 주고, 사용자가 정상적인 보행 패턴으로 보행할 수 있도록 사용자의 보행을 유도할 수 있다.

일 실시 예에 따른 웨어러블 장치는 웨어러블 장치는 사용자의 관절의 각도를 측정하는 제1 센서, 모터를 통해 토크(torque)를 발생시켜 상기 사용자에 외력을 인가하는 구동 모듈, 및 상기 제1 센서로부터 상기 각도를 측정한 각도 정보를 수신하고, 상기 수신된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들을 기초로 상기 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정하고, 상기 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 상기 결정된 제1 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하고, 상기 수신된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정하고, 상기 기준값들이 결정된 후 상기 제1 센서로부터 수신된 제1 각도값, 상기 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 상기 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 상기 결정된 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 상기 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하는 프로세서를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 동작 방법은 제1 센서를 통해 사용자의 관절의 각도를 측정한 각도 정보를 획득하는 동작, 상기 획득된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들을 기초로 구동 모듈의 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정하는 동작, 상기 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 상기 결정된 제1 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하는 동작, 상기 획득된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정하는 동작, 및상기 기준값들이 결정된 후 상기 제1 센서를 통해 획득된 제1 각도값, 상기 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 상기 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 상기 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하는 동작을 포함할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 정면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 구성의 예시를 설명하는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 토크 출력 방법의 예시를 설명하는 도면이다.
도 5 내지 도 6은 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 설명하는 도면이다.
도 7 내지 도 11은 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 파라미터 변경의 예시를 설명하는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체에 착용되어 사용자(110)의 보행(walking), 운동(exercise) 및/또는 작업을 보조해 주는 장치일 수 있다. 실시 예들에서 "웨어러블 장치"의 용어는 웨어러블 로봇, 보행 보조 장치 등으로 대체될 수 있다. 사용자는 사람 또는 동물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체(예: 하체(다리, 발목, 무릎 등), 상체(몸통, 팔, 손목 등), 또는 허리)에 착용되어 사용자(110)의 신체 움직임에 보조력(assistance force) 및/또는 저항력(resistance force)의 외력을 제공할 수 있다. 보조력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향과 동일한 방향으로 적용되는 힘을 나타내고, 저항력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향으로 적용되는 힘을 나타낸다. "저항력"의 용어는 "운동 부하"로도 지칭될 수 있다.

일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 보행을 보조하기 위한 보행 보조 기능을 수행하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 보조력을 사용자(110)의 신체에 제공하는 것에 의해 사용자(110)의 다리 일부 또는 전체를 보조하여 사용자(110)의 보행을 도울 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행에 필요한 힘을 보조함으로써 독립적인 보행을 가능하게 하거나 또는 장시간 보행을 가능하게 하여 사용자(110)의 보행 능력을 확장시켜 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 보행 습관이나 보행 자세가 비정상인 보행자의 보행을 개선시키는데 도움을 줄 수도 있다.

일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 운동 효과를 강화하기 위한 운동 기능을 수행하는 경우, 웨어러블 장치(110)는 저항력을 사용자(110)의 신체에 제공하는 것에 의해 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하거나 사용자(110)의 신체 움직임에 저항을 줄 수 있다. 웨어러블 장치(110)가, 예를 들어, 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치인 경우, 웨어러블 장치(100)는 다리에 착용된 상태로 사용자(110)의 신체 움직임에 운동 부하를 제공하여 사용자(110)의 운동 효과를 보다 강화시킬 수 있다. 사용자(110)는 운동을 위해 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 보행 동작을 취할 수 있고, 이 경우 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행 동작에서의 다리 움직임에 저항력을 가할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예들에서는 설명의 편의를 위해 허리와 다리에 착용되는 힙 타입의 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명하나, 위에서 설명한 것과 같이 웨어러블 장치(100)는 허리 및 다리(특히 허벅지) 이외의 다른 신체 부위(예: 상박, 하박, 손, 종아리, 발)에도 착용될 수도 있고, 착용되는 신체 부위에 따라 웨어러블 장치의 형태와 구성이 달라질 수 있다.

도 2a는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 정면도이고, 도 2b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨어러블 장치(200)(예: 도 1의 웨어러블 장치(100))는 제어 모듈(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 구동 모듈(35, 45), 허벅지 지지 프레임(50, 55), 허벅지 체결부(1, 2), 허벅지 체결 감지 모듈(14, 24), 허리 체결부, 및 허리 체결 감지 모듈(70)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 웨어러블 장치(100)에는 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 허리 체결 감지 모듈(70), 보조 벨트(75))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다.

일 실시 예에서, 제어 모듈(80)은 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있고, 제어 신호를 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(80)은 액츄에이터(30, 40)를 제어하기 위한 프로세서(예: 도 3a와 도 3b의 프로세서(310)), IMU(Inertial Measurement Unit)(360), 메모리(예: 도 3a와 도 3b의 메모리(350)), 통신 모듈(예: 도 3a와 도 3b의 통신 모듈(390))을 포함할 수 있다.

제어 모듈(80)은 예를 들어 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용된 상태를 기준으로, 사용자의 등 또는 허리 뒷 쪽에 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 허리 지지 프레임(20, 25)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때 사용자의 신체 일부(예: 허리)를 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자의 외면의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 신체의 접촉 부분에 대응하는 형상으로 만곡 형성될 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 예를 들어 사용자의 허리(또는 골반)의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있고, 사용자의 허리를 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 허리의 오른쪽 부근을 지지하는 제1 허리 지지 프레임(25) 및 사용자 허리의 왼쪽 부근을 지지하는 제2 허리 지지 프레임(20)을 포함할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 제어 모듈(80)에 연결될 수 있다.

허리 체결부는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결되고, 허리 지지 프레임(20, 25)을 사용자의 허리에 고정시킬 수 있다. 허리 체결부는 예를 들어 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(75)를 포함할 수 있다. 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트와 연결될 수 있다.

일 실시 예에서, 한 쌍의 벨트(60)는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 벨트(60)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하기 전 상태에서는 전방(+x 방향)으로 뻗어 있는 형상을 유지할 수 있고, 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20) 안쪽으로 진입하는 것을 방해하지 않을 수 있다. 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20, 25) 안쪽으로 진입한 상태에서는, 한 쌍의 벨트(60)는 변형되어, 도면에 도시된 바와 같이, 사용자의 전방 부분을 감쌀 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25) 및 한 쌍의 벨트(60)는 사용자 허리의 둘레를 전체적으로 감쌀 수 있다. 일 실시예에서, 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60)가 서로 오버랩된 상태에서 한 쌍의 벨트(60)를 서로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트는 보조 벨트(75)와 함께 다른 하나의 벨트를 감쌀 수 있다.

허리 체결 감지 모듈(70)은 허리 체결부가 사용자의 허리에 체결되었는지 여부를 감지할 수 있다. 허리 체결 감지 모듈(70)은 예를 들어 한 쌍의 벨트(60)와 보조 벨트(75)가 서로 단단히 연결되었는지 여부에 따라 값이 달라지는 센서 데이터를 획득하는 센서(미도시)(예: 근접 센서 및/또는 관성 센서)를 포함할 수 있고, 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(80)로 전송할 수 있다.

구동 모듈(35, 45)은 제어 모듈(80)에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 신체에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 오른쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제1 구동 모듈(45) 및 사용자의 왼쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제2 구동 모듈(35)을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈(45)은 제1 액츄에이터(40) 및 제1 조인트 부재(43)을 포함할 수 있고, 제2 구동 모듈(35)은 제2 액츄에이터(30) 및 제2 조인트 부재(33)를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43) 로 전달되는 동력을 제공하고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33) 로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)는 각각 배터리(예: 도 3a와 도 3b의 배터리(330))로부터 전력을 제공받아 동력을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 모터는 전력이 공급되어 구동될 때 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 보조력 또는 신체 움직임을 방해하는 저항력을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 기초로 사용자의 신체에 외력을 가할 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 허리 지지 프레임(20, 25)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측은 제1 액츄에이터(40)에 연결되고, 타측은 제1 허벅지 지지 프레임(55)에 연결될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)는 제1 액츄에이터(40)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측에는 제1 조인트 부재(43)의 회전 각도를 측정하기 위한 제1 엔코더(encoder)가 배치될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측은 제2 액츄에이터(30)에 연결되고, 타측은 제2 허벅지 지지 프레임(50)에 연결될 수 있다. 제2 조인트 부재(333)는 제2 액츄에이터(30)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측에도 제2 조인트 부재(33)의 회전 각도를 측정하기 위한 제2 엔코더가 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43)의 측 방향에 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33)의 측 방향에 배치될 수 있다. 제1 액츄에이터(40)의 회전축 및 제1 조인트 부재(43)의 회전축은 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)의 회전축 및 제2 조인트 부재(33)의 회전축도 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 액츄에이터(30, 40) 및 조인트 부재(33, 43)는 회전축을 공유할 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 액츄에이터(30, 40)는 조인트 부재(33, 43)와 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우 구동 모듈(35, 45)은 액츄에이터(30, 40)로부터 조인트 부재(33, 43)로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈(미도시)을 더 구비할 수 있다. 동력 전달 모듈은 기어(gear)와 같은 회전체일 수도 있고, 와이어(wire), 케이블, 스트링(string), 스프링, 벨트, 또는 체인과 같은 길이 방향의 부재일 수도 있다. 다만, 실시예의 범위가 전술된 액츄에이터(30, 40)와 조인트 부재(33, 43) 간의 위치 관계 및 동력 전달 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때 사용자의 허벅지를 지지할 수 있다. 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있고, 해당 동력이 사용자의 신체 움직임에 가해지는 외력으로서 작용할 수 있다. 허벅지 지지 프레임(50, 55)의 일 단부는 조인트 부재(33, 43)와 연결되어 회동될 수 있고, 허벅지 지지 프레임(50, 55)의 타 단부는 허벅지 체결부(1, 2)의 커버(11, 21)에 연결됨에 따라, 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 지지하면서 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있다. 예를 들어, 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장될 수 있다. 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 절곡되어 사용자의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 허벅지 지지 프레임(50, 55)의 상부는 사용자의 신체 중 측방(+y 방향 또는 -y 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있고, 허벅지 지지 프레임(50, 55)의 하부는 사용자의 신체 중 전방(+x 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있다. 허벅지 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 오른쪽 허벅지를 지지하기 위한 제1 허벅지 지지 프레임(55) 및 사용자의 왼쪽 허벅지를 지지하기 위한 제2 허벅지 지지 프레임(50)을 포함할 수 있다.

허벅지 체결부(1, 2)는 허벅지 지지 프레임(50, 55)에 연결되고, 허벅지 지지 프레임(50, 55)을 허벅지에 고정시킬 수 있다. 허벅지 체결부(1, 2)는 제1 허벅지 지지 프레임(55)을 사용자의 오른쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제1 허벅지 체결부(2) 및 제2 허벅지 지지 프레임(50)을 사용자의 왼쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제2 허벅지 체결부(1)를 포함할 수 있다. 제1 허벅지 체결부(2)는 제1 커버(21), 제1 체결 프레임(22) 및 제1 스트랩(23)을 포함할 수 있고, 제2 허벅지 체결부(1)는 제2 커버(11), 제2 체결 프레임(12) 및 제2 스트랩(13)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지에 구동 모듈(35, 45)에서 발생된 외력을 가할 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 일측에 배치되어, 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 커버(11, 21)는 예를 들어 사용자의 허벅지의 전면에 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 허벅지 지지 프레임(50, 55)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장될 수 있고, 사용자의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다. 커버(11, 21)의 일단은 체결 프레임(12, 22)에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 체결 프레임(12, 22)의 일단은 커버(11, 21)의 일측에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다. 체결 프레임(12, 22)은 예를 들어 사용자의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 사용자의 허벅지가 허벅지 지지 프레임(50, 55)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 제1 체결 프레임(22)은 제1 커버(21)와 제1 스트랩(23) 사이를 이어주는 체결 구조를 가지고, 제2 체결 프레임(12)은 제2 커버(11)와 제2 스트랩(13) 사이를 이어주는 체결 구조를 가질 수 있다.

스트랩(13, 23)은 사용자의 허벅지의 둘레에서 커버(11, 21) 및 체결 프레임(12, 22)이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있고, 탄성이 있는 소재(예: 밴드)를 포함할 수 있다.

허벅지 체결 감지 모듈(14, 24)은 허벅지 체결부(1, 2)가 사용자의 허벅지에 체결되었는지 여부를 감지할 수 있다. 허벅지 체결 감지 모듈(14, 24)은 허벅지 체결부(1, 2)가 사용자의 허벅지에 체결되었는지 여부에 따라 값이 달라지는 센서 데이터를 획득할 수 있고, 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(80)로 전송할 수 있다. 허벅지 체결 감지 모듈(14, 24)은 제1 허벅지 체결부(2)가 사용자의 오른쪽 허벅지에 체결되었는지 여부를 감지하는 제1 허벅지 체결 감지 모듈(24) 및 제2 허벅지 체결부(1)가 사용자의 왼쪽 허벅지에 체결되었는지 여부를 감지하는 제2 허벅지 체결 감지 모듈(14)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 근위 부분 및 원위 부분을 각각 지지하여, 근위 부분 및 원위 부분 사이의 상대적인 움직임을 보조할 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 사용자의 근위 부분에 착용되는 구성요소들을 "근위 착용부"라고 지칭하고, 원위 부분에 착용되는 구성요소들을 "원위 착용부"라고 지칭할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 제어 모듈(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(70)는 근위 착용부에 해당할 수 있고, 허벅지 체결부(1, 2)는 원위 착용부에 해당할 수 있다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 허리 또는 골반에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 허벅지 또는 종아리에 착용될 수 있다. 근위 착용부 및 원위 착용부가 착용되는 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 몸통 또는 어깨에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 상박(upper arm) 또는 하박(lower arm)에 착용될 수도 있다.

도 3a 내지 도 3b는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 구성의 예시를 설명하는 블록도이다.

일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(300)(예: 도 1의 웨어러블 장치(100), 도 2의 웨어러블 장치(200))는 프로세서(310), 각도 센서들(320, 320-1), 배터리(330), PMIC(Power Management Integrated Circuit)(340), 메모리(350), IMU(360), 모터 드라이버 회로들(370, 370-1), 모터들(380, 380-1), 및 통신 모듈(390)을 포함할 수 있다.

도 3a에는 복수의 각도 센서들(320, 320-1), 복수의 모터 드라이버 회로들(370, 370-1), 및 복수의 모터들(380, 380-1)이 도시되어 있으나 이는 예시적인 사항일 뿐, 도 3b에 도시된 예의 웨어러블 장치(300-1)는 하나의 각도 센서(320), 하나의 모터 드라이버 회로(370), 및 하나의 모터(380)를 포함할 수 있다. 또한, 구현에 따라 웨어러블 장치(300, 300-1)는 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 모터 드라이버 회로 개수, 모터 개수, 또는 프로세서 개수는 웨어러블 장치(300, 300-1)가 착용되는 신체 부위에 따라 달라질 수 있다.

각도 센서(320), 모터 드라이버 회로(370), 및 모터(380)는 도 2의 제1 구동 모듈(45)에 포함될 수 있고, 각도 센서(320-1), 모터 드라이버 회로(370-1), 및 모터(380-1)는 도 2의 제2 구동 모듈(35)에 포함될 수 있다.

각도 센서(320)는 사용자의 제1 관절(예: 오른쪽 고관절 등)의 각도를 측정 또는 센싱할 수 있다. 각도 센서(320)는 제1 관절의 각도를 측정한 각도 정보를 프로세서(310)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 각도 센서(320)는 사용자의 오른쪽 고관절 각도를 측정할 수 있고, 오른쪽 고관절 각도를 측정한 각도 정보를 프로세서(310)에 전달할 수 있다.

각도 센서(320-1)는 사용자의 제2 관절(예: 왼쪽 고관절)의 각도를 측정할 수 있고, 제2 관절의 각도를 측정한 각도 정보를 프로세서(310)에 전달할 수 있다.

각도 센서(320)와 각도 센서(320-1))의 위치에 따라 각도 센서(320)와 각도 센서(320-1))는 사용자의 무릎 각도 및 발목 각도를 추가적으로 측정할 수 있다.

각도 센서(320)와 각도 센서(320-1) 각각은, 예를 들어, 도 2를 통해 설명한 제1 엔코더 및 제2 엔코더 각각일 수 있다.

실시 예에 따라, 웨어러블 장치(300, 300-1)는 포텐셔미터(potentiometer)를 포함할 수 있다. 포텐셔미터는 사용자의 보행 동작에 따른 R축 관절 각도, L축 관절 각도, R축 관절 각속도, 및 L축 관절 각속도를 센싱할 수 있다. R/L축은 사용자의 오른쪽/왼쪽 다리에 대한 기준 축일 수 있다. 예를 들어, R/L축은 지면에 수직이 되도록 설정되고, 사람의 몸통의 앞면 쪽이 음수 값을 갖고, 몸통의 뒷면 쪽이 양수 값을 갖도록 설정될 수 있다.

PMIC(340)는 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(330)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 외부 전원과 웨어러블 장치(300, 300-1)는 케이블(예: USB 케이블 등)을 통해 연결될 수 있다. PMIC(340)는 케이블을 통해 외부 전원으로부터 전력을 수신할 수 있고, 수신된 전력을 이용하여 배터리(330)를 충전할 수 있다. 실시 예에 따라, PMIC(340)는 무선 충전 방식을 통해 배터리(330)를 충전할 수 있다.

PMIC(340)는 배터리(330)에 저장된 전력을 웨어러블 장치(300, 300-1) 내의 구성요소에 전달할 수 있다. PMIC(340)는, 예를 들어, 배터리(330)에 저장된 전력을 웨어러블 장치(300) 내의 구성요소(예: 프로세서(310), 각도 센서들(320, 320-1), 메모리(350), IMU(360), 모터들(380, 380-1) 등)에 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. PMIC(340)는, 예를 들어, 상술한 조정을 수행할 수 있는 컨버터(예: DC(direct current)-DC 컨버터) 또는 레귤레이터(regulator)(예: LDO(low drop out) 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터 등)를 포함할 수 있다.

PMIC(340)는 배터리(330)의 상태 정보(예: 충전 상태(state of charge), 수명 상태(state of health), 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있고, 배터리(330)의 상태 정보를 프로세서(310)에 전달할 수 있다. 프로세서(310)는 후술할 출력 모듈을 통해 배터리(330)의 상태 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

IMU(360)는 사용자의 가속도 정보(또는 자세 정보)를 획득 또는 측정할 수 있다. 예를 들어, IMU(360)는 사용자의 보행 동작에 따른 3축(예: X축, Y축, Z축) 가속도와 회전 각도(예: 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw))를 측정 또는 획득할 수 있다. IMU(330)는 획득된 가속도 정보(예: 측정된 3축 가속도와 회전 각도)를 프로세서(310)에 전달할 수 있다.

프로세서(310)는 웨어러블 장치(300, 300-1)를 전반적으로 제어할 수 있다.

프로세서(310)는, 예를 들어, 메모리(350)에 저장된 소프트웨어(또는 프로그램, 명령어들)를 실행하여 웨어러블 장치(300, 300-1) 내의 구성요소(예: 모터 드라이버 회로들(370, 370-1) 등)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(310)는 다른 구성요소(예: IMU(360), 각도 센서들(320, 320-1) 등)로부터 수신된 데이터를 메모리(350)에 저장할 수 있고, 메모리(350)에 저장된 명령어들 또는 데이터를 처리할 수 있다.

프로세서(310)는 도 4를 통해 설명하겠지만 모터들(380, 380-1) 각각의 토크를 발생시키기 위한 제어 정보를 결정할 수 있고, 결정된 제어 정보를 기초로 모터 드라이버 회로들(370, 370-1)을 제어할 수 있다.

모터 드라이버 회로들(370, 370-1) 각각은 프로세서(310)로부터 수신된 제어 정보를 기초로 모터들(380, 380-1) 각각을 제어할 수 있고, 이러한 제어에 의해 모터들(380, 380-1) 각각은 토크(torque)를 발생시킬 수 있다.

통신 모듈(390)은 웨어러블 장치(300, 300-1)와 외부 전자 장치 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈은 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크를 통하여 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다.

도 3a와 도 3b에 도시되지 않았으나, 웨어러블 장치(300, 300-1)는 사용자에게 정보를 제공하거나 사용자에게 피드백(예: 시각적 피드백, 청각적 피드백, 촉각적 피드백)을 제공할 수 있는 출력 모듈을 포함할 수 있다. 출력 모듈은, 예를 들어, 사운드를 출력할 수 있는 음향 출력 모듈(예: 스피커 등), 진동(또는 햅틱 피드백)을 출력할 수 있는 진동 출력 모듈(예: 진동 모터 등), 또는 웨어러블 장치(300, 300-1)의 상태(예: 충전 상태, 외부 전자 장치와 웨어러블 장치(300, 300-1) 사이의 통신 연결 상태 등)를 사용자에게 알려줄 수 있는 표시 모듈(예: 디스플레이, LED(light emitting diode) 등) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 토크 출력 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 예에서, 웨어러블 장치(400)(예: 도 1의 웨어러블 장치(100), 도 2의 웨어러블 장치(200), 도 3a의 웨어러블 장치(300), 도 3b의 웨어러블 장치(300-1))는 고관절 부근에 착용되는 힙 타입일 수 있다.

웨어러블 장치(400)는 사용자의 오른쪽 고관절 각도 q_r을 측정한 제1 원시 각도 정보 q_r_raw(t)와 사용자의 왼쪽 고관절 각도 q_l를 측정한 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 센서(예: 도 3a의 각도 센서(320))는 오른쪽 힙 관절 각도 q_r을 측정한 제1 원시 각도 정보 q_r_raw (t)를 획득하여 프로세서(310)에 전달할 수 있고, 제2 각도 센서(예: 도 3a의 각도 센서(320-1))는 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도 q_l을 측정한 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t)를 획득하여 프로세서(310)에 전달할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 왼쪽 다리는 기준선(410)보다 앞서므로 왼쪽 힙관절 각도 q_l은 음수(negative number)일 수 있고, 오른쪽 다리는 기준선(410)보다 뒤에 있으므로 오른쪽 힙 관절 각도 q_r은 양수(positive number)일 수 있다. 구현에 따라, 오른쪽 다리가 기준선(410)보다 앞설 때 오른쪽 힙관절 각도 q_r이 음수일 수 있고 왼쪽 다리가 기준선(410)보다 뒤에 있을 때 왼쪽 힙 관절 각도 q_l이 양수일 수 있다.

웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 제1 원시 각도 정보 q_r_raw(t), 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t), 및 복수의 파라미터들(예: 민감도 α, 게인 κ, 및 딜레이 △t)를 기초로 토크를 발생시키기 위한 제어 정보 을 결정할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 제1 원시 각도 정보 q_r_raw(t) 및 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t)를 제1 필터(예: 로우 패스 필터)를 통해 필터링함으로써, 필터링된 제1 원시 각도 정보 q_r(t) 및 필터링된 제2 원시 각도 정보 q_l(t)를 획득할 수 있다. 제1 필터는, 예를 들어, 아래 수학식 1로 표현될 수 있다. 제1 필터는 아래 수학식 1의 형태로 제한되지 않는다.

위 [수학식 1]에서 시점 t에서의 x(t)는 입력(예: q_r_raw(t), q_l_raw(t))을 나타낼 수 있고, 는 이전 시점 t-1에서의 제1 필터의 필터링 결과(예: , )를 나타낼 수 있으며, 는 시점 t에서의 제1 필터의 필터링 결과(예: , )를 나타낼 수 있다. 위 수학식 1의 α는 제1 필터의 계수로, 상술한 민감도에 해당할 수 있다. 위 [수학식 1]에 따라, 필터링된 제1 원시 각도 정보 는, 예를 들어, 로 표현될 수 있고, 필터링된 제2 원시 각도 정보 는, 예를 들어, 로 표현될 수 있다.

제1 필터의 필터링에 의해 제1 원시 각도 정보 q_r_raw(t)와 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t)에서 고주파 성분이 제거될 수 있다.

웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 아래의 [수학식 2]에 기초하여 제어 정보 을 결정할 수 있다.

[수학식 2]에서 y(t)는 사용자의 움직임의 상태를 나타내는 상태 인자(state factor)일 수 있다. 예를 들어, 상태 인자 y(t)는 두 다리들 사이의 거리와 관련될 수 있다. y(t)가 0인 경우에는 다리들 사이의 거리가 0인 상태(예: 교차 상태)를 나타낼 수 있고, y(t)의 절대값이 최대인 경우에는 다리들 사이의 각도가 최대인 상태(예: 랜딩 상태)를 나타낼 수 있다.

게인 κ는 출력되는 토크의 크기와 방향을 나타내는 파라미터일 수 있다.

게인 κ의 값이 클수록 강한 토크가 출력될 수 있다. 게인 κ가 음수이면 사용자에게 저항력으로 작용하는 토크가 출력될 수 있고 게인 κ가 양수이면 사용자에게 보조력으로 작용하는 토크가 출력될 수 있다.

딜레이 △t는 토크의 출력 타이밍과 관련된 파라미터일 수 있다. 게인 κ의 값 및 딜레이 △t의 값은 미리 설정될 수 있고, 사용자, 웨어러블 장치(400), 또는 웨어러블 장치(400)와 페어링된 전자 장치(예: 스마트 폰, 태블릿 PC)에 의해 조정 가능할 수 있다.

앞서, 프로세서(310)가 제1 원시 각도 정보 q_r_raw(t) 및 제2 원시 각도 정보 q_l_raw(t)를 제1 필터를 통해 필터링하는 실시 예를 설명하였으나 이는 예시적인 사항일 뿐이다. 일 실시 예에 있어서, 프로세서(310)는 q_r_raw(t) 와 q_l_raw(t) 사이의 차이에 대응되는 상태 인자 를 결정할 수 있고, 결정된 를 제1 필터를 통해 필터링할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(310)는 를 결정할 수 있고, 위 [수학식 1]의 제1 필터를 통해 에 필터링을 수행할 수 있다. 필터링 결과 는, 예를 들어, 일 수 있다. 프로세서(310)는 필터링 결과 에 게인과 딜레이를 적용하여 제어 정보 을 결정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 아래의 [수학식 3]를 통해, 오른쪽 고관절과 대응되는 모터(380)에서 토크를 발생시키기 위한 제어 정보 와 왼쪽 고관절과 대응되는 모터(380-1)에서 토크를 발생시키기 위한 제어 정보 를 결정할 수 있다.

및 은 크기는 동일하고, 토크의 방향이 반대일 수 있다.

웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 에 대응하는 토크가 모터(380)에 의해 출력되도록 모터 드라이버(370)를 제어할 수 있고, 에 대응하는 토크가 모터(380-1)에 의해 출력되도록 모터 드라이버(370-1)를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 사용자가 왼쪽 다리와 오른쪽 다리가 비대칭인 보행을 수행하는 경우, 웨어러블 장치(300)는 비대칭 보행을 보조하기 위해 비대칭적인 토크를 사용자의 양쪽 다리들에 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 보폭이 작거나 또는 스윙 속도가 느린 다리 쪽에 더 강한 보조력을 제공할 수 있다. 이하에서, 보폭이 작거나 또는 스윙 속도가 느린 다리를 환측 다리(affected leg) 또는 타겟 다리(target leg)로 명명한다.

일반적으로 환측 다리는 건측 다리에 비해 스윙 시간이 짧거나, 보폭이 작을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행을 보조하기 위해 환측 다리에 작용하는 토크의 타이밍을 조절하는 방식이 고려될 수 있다. 예를 들어, 환측 다리의 스윙 동작을 보조하기 위한 토크의 출력 시간을 증가시키기 위해 환측 다리에 대한 실제의 관절 각도에 파라미터(예: 오프셋 각도 c)가 부가될 수 있다. 예를 들어, q_r(t) 및 q_l(t)가 아래의 [수학식 4]을 통해 조정될 수 있다.

[수학식 4]에서, c _r 은 오른쪽 고관절에 대한 오프셋 각도를 나타낼 수 있고, c _l 은 왼쪽 고관절에 대한 오프셋 각도를 나타낼 수 있다.

웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 아래 [수학식 5]를 통해 오프셋 각도 c가 적용된 상태 인자 y _c (t)를 결정할 수 있고, 오프셋 각도 c가 적용된 제어 정보 을 결정할 수 있다.

웨어러블 장치(400)(예: 프로세서(310))는 아래의 [수학식 6]를 통해, 오른쪽 고관절과 대응되는 모터(380)에서 토크를 발생시키기 위한 제어 정보 와 왼쪽 고관절과 대응되는 모터(380-1)에서 토크를 발생시키기 위한 제어 정보 를 결정할 수 있다.

도 5 내지 도 6은 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 웨어러블 장치(500)(예: 도 1의 웨어러블 장치(100), 도 2의 웨어러블 장치(200), 도 3a의 웨어러블 장치(300), 도 3b의 웨어러블 장치(300-1), 도 4의 웨어러블 장치(400))는 제1 센서(510), 구동 모듈(520)(예: 도 2의 구동 모듈(35, 45)), 및 프로세서(530)(예: 프로세서(310))를 포함할 수 있다. 제1 센서(510)는 도 3a의 각도 센서들(320, 320-1)을 포함할 수 있다. 또는, 제1 센서(510)는 도 3b의 각도 센서(320)를 포함할 수 있다.

제1 센서(510)는 사용자의 관절(예: 고관절)의 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(510)는 양쪽 고관절 각각의 각도를 측정할 수 있고, 양쪽 고관절 각도 각각을 측정한 각도 정보(예: 도 4를 통해 설명한 q_r_raw(t)와 q_l_raw(t))를 프로세서(530)에 전달할 수 있다.

구동 모듈(520)은 모터(예: 도 3a의 모터들(380, 380-1))를 통해 토크를 발생시켜 사용자에 외력(예: 저항력, 보조력)을 인가할 수 있다.

프로세서(530)는 위 [수학식 2]을 통해, 각도 정보(예: 도 4를 통해 설명한 q_r_raw(t)와 q_l_raw(t)) 및 파라미터 값들을 기초로 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보 를 결정할 수 있다. 파라미터 값들은 도 4를 통해 설명한 게인, 딜레이, 민감도, 또는 오프셋 각도 중 적어도 하나의 값 또는 게인, 딜레이, 민감도, 또는 오프셋 각도의 조합의 값을 포함할 수 있다.

프로세서(530)는 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 결정된 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

프로세서(530)는 수신된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값(예: 0 rad/s), 또는 주어진 토크값(예: 0 Nm) 중 적어도 하나를 이용하여, 파라미터 변경을 수행하기 위한 하나 이상의 기준값을 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 하나 이상의 기준값이 결정된 이후에 제1 센서(510)로부터 수신된 제1 각도값, 하나 이상의 기준값이 결정된 이후에 획득된 관절 각도의 제1 각속도값, 또는 하나 이상의 기준값이 결정된 이후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 하나 이상의 기준값에 도달하는 경우 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 수신된 각도 정보의 각도값들에서 피크값들을 검출할 수 있고, 검출된 피크값들을 이용하여 관절의 회전 방향이 변경되는 각도값을 결정할 수 있으며, 결정된 각도값을 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 하나 이상의 기준값을 결정할 수 있다.

도 6에 오른쪽 고관절 각도의 각도 정보(예: q_r_raw(t))(610)의 예시와 왼쪽 고관절 각도의 각도 정보(예: q_l_raw(t))(620)의 예시가 도시된다.

프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각도 정보(610)의 각도값들 중에서 양(positive)의 피크값들(610-1, 610-2, 610-3, 610-4 등)과 음(negative)의 피크값들(615-1, 615-2, 615-3, 615-4 등)을 검출할 수 있다.

프로세서(530)는 양의 피크값들(610-1, 610-2, 610-3, 610-4 등)의 평균값(이하, "제1 평균 각도값"이라 지칭함)을 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 평균 각도값을 예를 들어 18°로 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 오른쪽 고관절의 각도가 기준선(410)으로부터 제1 평균 각도값(예: 18°)이 될 때 오른쪽 고관절의 회전 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 변경된다고 판단할 수 있다. 여기서, 제1 방향은 관절이 뒤로 스윙하는 방향을 나타낼 수 있고, 제2 방향은 관절이 앞으로 스윙하는 방향을 나타낼 수 있다. 프로세서(530)는 제1 평균 각도값(예: 18°)에서 일정값(x₁)(예: 5°)을 차감한 값(예: 13°)을 제1 제어 정보의 파라미터 값을 변경하기 위한 기준이 되는 제1 기준값(r₁)으로 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 음의 피크값들(615-1, 615-2, 615-3, 615-4 등)의 평균값(이하, "제2 평균 각도값"이라 지칭함)을 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 제2 평균값을, 예를 들어, -48°로 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 오른쪽 고관절의 각도가 기준선(410)으로부터 제2 평균 각도값(예: -48°)이 될 때 오른쪽 고관절의 회전 방향이 제2 방향에서 제1 방향으로 변경된다고 판단할 수 있다. 프로세서(530)는 제2 평균 각도값(예: -48°)에서 일정값(x₁)(예: 5°)을 더한 값(예: -43°)을 제1 제어 정보의 파라미터 값을 변경하기 위한 기준이 되는 제2 기준값(r₂)으로 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도 정보(620)의 각도값들 중에서 양의 피크값들(620-1, 620-2, 620-3, 620-4 등)과 음의 피크값들(625-1, 625-2, 625-3, 625-4 등)을 검출할 수 있다.

프로세서(530)는 양의 피크값들(620-1, 620-2, 620-3, 620-4 등)의 평균값(이하, "제3 평균 각도값"이라 지칭함)을 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 제3 평균 각도값을 예를 들어 19°로 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절의 각도가 기준선(410)으로부터 제3 평균 각도값(예: 19°)이 될 때 왼쪽 고관절의 회전 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 변경된다고 판단할 수 있다. 프로세서(530)는 제3 평균 각도값(예: 19°)에서 일정값(x₁)(예: 5°)을 차감한 값(예: 14°)을 제1 제어 정보의 파라미터 값을 변경하기 위한 기준이 되는 제3 기준값(r₃)으로 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 음의 피크값들(625-1, 625-2, 625-3, 625-4 등)의 평균값(이하, "제4 평균 각도값"이라 지칭함)을 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 제4 평균 각도값을, 예를 들어, -47°로 계산할 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절의 각도가 기준선(410)으로부터 제4 평균 각도값(예: -47°)가 될 때 왼쪽 고관절의 회전 방향이 제2 방향에서 제1 방향으로 변경된다고 판단할 수 있다. 프로세서(530)는 제4 평균 각도값(예: -47°)에 일정값(x₁)(예: 5°)을 더한 값(예: -42°)을 제1 제어 정보의 파라미터 값을 변경하기 위한 기준이 되는 제4 기준값(r₄)으로 결정할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 수신된 각도 정보의 각도값들 중에서 최대값과 최소값을 검출할 수 있고, 검출된 최대값과 검출된 최소값 각각을 관절의 회전 방향이 변경되는 각도값으로 결정할 수 있으며, 결정된 각 각도값을 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 하나 이상의 기준값을 결정할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각도 정보(610)의 각도값들 중에서 최대값(예: 20°)과 최소값(예: -50°)을 검출할 수 있다.

프로세서(530)는 검출된 최대값(예: 20°)에서 일정값(x₁)(예: 5°)을 차감한 값(예: 15°)을 제1 기준값(r₁)으로 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 검출된 최소값(예: -50°)에 일정값(x₁)(예: 5°)을 더한 값(예: -45°)을 제2 기준값(r₂)으로 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도 정보 (620)의 각도값들 중에서 최대값(예: 19°)과 최소값(예: -48°)을 검출할 수 있다.

프로세서(530)는 검출된 최대값(예: 19°)에서 일정값(x₁)(예: 5°)을 차감한 값(예: 14°)을 제3 기준값(r₃)으로 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 검출된 최소값(예: -48°)에 일정값(x₁)(예: 5°)을 더한 값(예: -43°)을 제4 기준값(r₄)으로 결정할 수 있다.

아래에서 자세히 설명하겠지만, 프로세서(530)는 제1 내지 제4 기준값들(r₁, r₂, r₃,r₄)이 결정된 이후에, 측정된 오른쪽 고관절 각도의 각도값이 제1 기준값 및/또는 제2 기준값에 도달하는 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 내지 제4 기준값들(r₁, r₂, r₃,r₄)이 결정된 이후에, 측정된 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제3 기준값 및/또는 제4 기준값에 도달하는 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 주어진 각속도값(예: 0 rad/s)을 이용하여, 파라미터 변경을 수행하기 위한 하나 이상의 기준값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 주어진 각속도값(예: 0)에 일정값(ω₁)을 더한 값을 제5 기준값(r₅)으로 결정할 수 있고, 주어진 각속도값(예: 0)에서 일정값(ω₂)을 차감한 값을 제6 기준값(r₆)으로 결정할 수 있다. 일정값(ω₁)과 일정값(ω₂)은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 일정값(ω₁)과 일정값(ω₂) 각각은 예를 들어, 0.05 rad/s일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

아래에서 자세히 설명하겠지만, 프로세서(530)는 제5 및 제6 기준값(r₅, r₆)이 결정된 후, 오른쪽 고관절 각도의 각속도값이 제5 기준값 및/또는 제6 기준값에 도달하는 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 주어진 토크값(예: 0 Nm)을 이용하여, 파라미터 변경을 수행하기 위한 하나 이상의 기준값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 주어진 토크값(예: 0)에 일정값(τ_x)을 더한 값을 제7 기준값(r₇)으로 결정할 수 있고, 주어진 각속도값(예: 0)에 일정값(τ_y)을 차감한 값을 제8 기준값(r₈)으로 결정할 수 있다. 일정값(τ_x)과 일정값(τ_y)은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 일정값(τ_x)과 일정값(τ_y) 각각은 예를 들어, 0.5 Nm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

아래에서 자세히 설명하겠지만, 프로세서(530)는 제7 및 제8 기준값(r₇, r₈)이 결정된 후, 제1 제어 정보의 토크값이 제7 기준값 및/또는 제8 기준값에 도달하는 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

이하, 파라미터 변경에 대해 설명한다.

도 7 내지 도 11은 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 파라미터 변경의 예시를 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 회전 방향 전환 구간들(711, 712, 721, 722)이 도시된다.

사용자의 고관절은 가동 범위(range of motion)를 가질 수 있다. 이로 인해, 웨어러블 장치(500)의 모터들(예: 도 3a의 모터들(380, 380-1))의 회전 방향은 가동 범위의 상한치(upper bound) 부근과 하한치(lower bound) 부근에서 전환(또는 변경)될 수 있다. 모터들의 회전 방향이 전환되면 모터들의 회전 방향 전환으로 인해 웨어러블 장치(500)의 기계부(예: 구동 모듈(520) 등)에 스트레스가 가해질 수 있고, 웨어러블 장치(500)는 부드럽지 않게 동작할 수 있다. 이로 인해, 웨어러블 장치(500)에서 소음이 발생할 수 있고 웨어러블 장치(500)의 기계부의 마모가 촉진될 수 있으며 웨어러블 장치(500)의 수명이 단축될 수 있고 사용자의 착용감이 저하될 수 있다.

모터들의 회전 방향 전환 시 웨어러블 장치(500)의 동작이 부드러워지고 기계부에 가해지는 스트레스가 최소화되도록, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(711, 712, 721, 722) 중 적어도 하나에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경한 제어 정보에 기반한 토크를 출력할 수 있다. 구현에 따라, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(711, 712, 721, 722) 중 적어도 하나에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하여 토크를 출력하지 않을 수 있다. 이하, 도 7을 참조하면서, 웨어러블 장치(500)의 파라미터 변경의 예시를 설명한다.

웨어러블 장치(500)의 프로세서(530)는 기준값들(r₁, r₂, r₃, r₄)이 결정된 이후에 제1 센서(510)를 이용하여 오른쪽 고관절 각도를 측정한 제1 원시 각도 정보와 왼쪽 고관절 각도를 측정한 제2 원시 각도 정보를 획득할 수 있다.

도 7에 도시된 예에서, 프로세서(530)는 위 [수학식 2]을 통해, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 및 파라미터 값들(예: 딜레이 값, 게인 값, 민감도 값)을 기초로 제1 제어 정보를 결정할 수 있다. 제1 제어 정보의 딜레이값은 제1 딜레이값(예: 0.25)일 수 있고, 게인값은 제1 게인값(예: 6)일 수 있으며, 민감도값은 제1 민감도값(예: 0.1)일 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_b1)일 때 왼쪽 고관절 각도의 각도값은 제4 기준값(r₄)에 도달할 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제4 기준값(r₄)에 도달한 시점(t_b1)에, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제4 기준값(r₄)에 도달한 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 딜레이값을 제1 딜레이값(예: 0.25)에서 제2 딜레이값(예: 0.1)으로 변경할 수 있다. 프로세서(530)는 제2 딜레이값(예: 0.1), 제1 게인 값, 및 제1 민감도 값, 제1 원시 각도 정보, 및 제2 원시 각도 정보를 기초로 제2 제어 정보 를 결정할 수 있고, 제2 제어 정보에 해당하는 토크가 출력되도록 제2 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)를 제어할 수 있다. 구현에 따라, 프로세서(530)는 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제4 기준값(r₄)에 도달한 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 게인값을 제1 게인값(예: 6)에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 제2 게인값이 0인 경우, 위 [수학식 2]에 따라 일 수 있다. 제2 게인값이 0인 경우, 구동 모듈(520)은 토크를 출력하지 않을 수 있다. 구현에 따라, 제2 게인값은 제1 게인값보다 작고 0보다 큰 값(예: 1)일 수 있다. 프로세서(530)는 제1 딜레이 값, 제2 게인값, 및 제1 민감도값, 제1 원시 각도 정보, 및 제2 원시 각도 정보를 기초로 제3 제어 정보 를 결정할 수 있고, 제3 제어 정보에 해당하는 토크가 출력되도록 제3 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)를 제어할 수 있다. 이 경우, 구동 모듈(520)은 제1 제어 정보에 해당하는 토크의 크기보다 작은 크기의 토크를 출력할 수 있다. 프로세서(530)는 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경하는 것과 함께, 딜레이값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제4 기준값(r₄)에 도달한 경우, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 민감도값을 제1 민감도값(예: 0.1)에서 제2 민감도값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 앞서 설명하였지만, 민감도는 제1 필터의 계수를 나타낼 수 있다. 제2 민감도값이 0인 것은 제1 필터의 계수가 0인 것을 나타낸다. 민감도값이 0과 1 사이에 있으면 제1 필터는, 예를 들어 와 을 출력할 수 있다. 민감도값이 0이면 제1 필터는, 예를 들어, 와 를 출력할 수 있다. 민감도값이 0이면 제1 필터는 시점 t의 양쪽 고관절 각도가 입력되어도 이를 필터링하여 출력하지 않을 수 있고, 시점 t의 이전 시점(t-1)의 필터링 결과(와 )를 출력할 수 있다. 민감도값이 0이면 제1 필터는 이후 시점(예: t+1, t+2 등)의 양쪽 고관절 각도가 입력되어도 이를 필터링하여 출력하지 않을 수 있고, 시점(t-1)의 필터링 결과(와 )를 출력할 수 있다.

프로세서(530)는 상태 인자에 제1 딜레이값과 제1 게인값을 적용하여 제어 정보를 결정할 수 있는데, 민감도값이 0으로 변경된 후에 결정된 제어 정보는 민감도값이 0으로 변경되기 전의 제어 정보와 동일할 수 있다. 이에 따라, 구동 모듈(520)은 민감도값이 0으로 변경되면, 민감도값이 0으로 변경되기 전의 토크를 출력할 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(520)이 1 Nm의 토크를 출력하고 있는 상황에서 민감도값이 0으로 변경되는 경우, 구동 모듈(520)은 1 Nm의 토크를 출력할 수 있다.

실시 예에 따라, 제2 민감도값은 0보다 크고 제1 민감도값보다 작을 수 있다. 프로세서(530)는 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 딜레이값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

시점(t_b1) 이후에 시점(t_a1)에서 오른쪽 고관절 각도의 각도값은 제1 기준값(r₁)에 도달할 수 있다. 파라미터 변경이 이미 수행된 상태이므로, 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각도값이 제1 기준값(r₁)에 도달하여도 파라미터 변경을 수행하지 않을 수 있다.

시점(t_a1) 이후에 시점(t_b2)에서 왼쪽 고관절 각도의 각도값은 제4 기준값(r₄)에 도달할 수 있다. 왼쪽 고관절(또는 왼쪽 고관절과 대응되는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(721)은 종료될 수 있다. 하지만, 오른쪽 고관절(또는 오른쪽 고관절과 대응되는 제1 구동 모듈(45))은 아직 회전 방향 전환 구간(711)에 있을 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(721)이 종료되었으나 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))은 회전 방향 전환 구간(711) 내에 있으므로, 회전 방향 전환이 부드럽게 진행될 수 있도록 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 유지할 수 있다.

시점(t_b2) 이후에 시점(t_a2)에서 오른쪽 고관절 각도의 각도값은 제1 기준값(r₁)에 도달할 수 있다. 시점(t_a2)일 때, 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(721)과 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))의 회전 방향 전환 구간(711)은 종료 상태일 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 변경할 수 있다.

프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도 값)을 기초로 제1 제어 정보를 결정할 수 있고, 제1 제어 정보에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_a3)에서 오른쪽 고관절 각도의 각도값은 제2 기준값(r₂)에 도달할 수 있다. 시점(t_a2) 이후에 양쪽 고관절 각각의 회전 방향 전환 구간이 시작하지 않다가 오른쪽 고관절의 회전 방향 전환 구간(712)이 먼저 시작할 수 있어, 프로세서(530)는 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 제어 정보의 파라미터 값들 중 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경, 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경, 또는 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경 중 하나 이상을 수행할 수 있다.

시점(t_a3) 이후에 시점(t_b3)에서 왼쪽 고관절 각도의 각도값은 제3 기준값(r₃)에 도달할 수 있다. 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각도값이 제2 기준값(r₂)에 도달했을 때 파라미터 변경을 수행하였으므로, 왼쪽 고관절 각도의 각도값이 제3 기준값(r₃)에 도달했을 때에는 파라미터 변경을 수행하지 않을 수 있다.

시점(t_b3) 이후에 시점(t_a4)에서 오른쪽 고관절 각도의 각도값은 제2 기준값(r₂)에 도달할 수 있다. 오른쪽 고관절의 회전 방향 전환 구간(712)이 종료할 수 있다. 하지만, 왼쪽 고관절은 아직 회전 방향 전환 구간(722) 내에 있을 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 회전 방향 전환이 부드럽게 진행될 수 있도록 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 유지할 수 있다.

시점(t_a4) 이후에 시점(t_b4)에서 왼쪽 고관절 각도의 각도값은 제3 기준값(r₃)에 도달할 수 있다. 시점(t_b4)일 때, 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(721)과 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))의 회전 방향 전환 구간(711)은 종료 상태일 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 변경할 수 있다.

프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보를 결정할 수 있고, 제1 제어 정보에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

도 8을 참조하면, 회전 방향 전환 구간들(811, 812, 821, 822)이 도시된다.

앞서 도 7을 통해 설명한 것과 같이, 모터들(예: 도 3a의 모터들(380, 380-1))의 회전 방향 전환 시 웨어러블 장치(500)의 동작이 부드러워지고 기계부에 가해지는 스트레스가 최소화되도록, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(811, 812, 821, 822) 중 적어도 하나에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경한 제어 정보에 기반한 토크를 출력할 수 있다. 구현에 따라, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(811, 812, 821, 822)에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하여 토크를 출력하지 않을 수 있다. 이하, 도 8을 참조하면서, 웨어러블 장치(500)의 파라미터 변경의 예시를 설명한다.

웨어러블 장치(500)의 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도를 측정한 제1 원시 각도 정보를 이용하여 오른쪽 고관절 각도의 각속도 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도를 측정한 제2 원시 각도 정보를 이용하여 왼쪽 고관절 각도의 각속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보를 미분하여 오른쪽 고관절 각도의 각속도 정보를 획득할 수 있고, 제2 원시 각도 정보를 미분하여 왼쪽 고관절 각도의 각속도 정보를 획득할 수 있다. 이는 예시적인 사항이며, 프로세서(530)는 각속도 측정이 가능한 센서로부터 오른쪽 고관절 각도의 각속도 정보와 왼쪽 고관절 각도의 각속도 정보를 수신할 수 있다.

도 8에 도시된 예에서, 프로세서(530)는 위 [수학식 2]을 통해, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 및 파라미터 값들(예: 딜레이 값, 게인 값, 민감도 값)을 기초로 제1 제어 정보 를 결정할 수 있다. 제1 제어 정보의 딜레이값은 제1 딜레이값(예: 0.25)일 수 있고, 게인값은 제1 게인값(예: 6)일 수 있으며, 민감도값은 제1 민감도값(예: 0.1)일 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_d1)일 때 왼쪽 고관절 각도의 각속도값은 제6 기준값(r₆)에 도달할 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절 각도의 각속도값이 제6 기준값(r₆)에 도달한 시점(t_d1)에, 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 딜레이값을 제1 딜레이값(예: 0.25)에서 제2 딜레이값(예: 0.1)으로 변경할 수 있다. 프로세서(530)는 제2 딜레이값(예: 0.1), 제1 게인값, 및 제1 민감도값, 제1 원시 각도 정보, 및 제2 원시 각도 정보를 기초로 제2 제어 정보 를 결정할 수 있고, 제2 제어 정보에 해당하는 토크가 출력되도록 제2 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)를 제어할 수 있다. 프로세서(530)는 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 게인값을 제1 게인값(예: 6)에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 제2 게인값이 0인 경우, 위 [수학식 2]에 따라 일 수 있다. 제2 게인값이 0인 경우, 구동 모듈(520)은 토크를 출력하지 않을 수 있다. 구현에 따라, 제2 게인값은 제1 게인값보다 작고 0보다 큰 값(예: 1)일 수 있다. 프로세서(530)는 제1 딜레이값, 제2 게인값, 및 제1 민감도값, 제1 원시 각도 정보, 및 제2 원시 각도 정보를 기초로 제3 제어 정보 를 결정할 수 있고, 제3 제어 정보에 해당하는 토크가 출력되도록 제3 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)를 제어할 수 있다. 이 경우, 구동 모듈(520)은 제1 제어 정보에 해당하는 토크의 크기보다 작은 크기의 토크를 출력할 수 있다. 프로세서(530)는 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경하는 것과 함께, 딜레이값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 민감도값을 제1 민감도값(예: 0.1)에서 제2 민감도값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 제2 민감도값이 0인 것은 제1 필터의 계수가 0인 것을 나타낸다. 제1 필터의 계수가 0이면, 구동 모듈(520)은 일정한 세기의 토크(예: 제1 필터의 계수가 0으로 변경되기 전에 결정된 토크값에 따른 토크)를 출력할 수 있다. 구현에 따라, 제2 민감도값은 0보다 크고 제1 민감도값보다 작을 수 있다. 프로세서(530)는 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 딜레이값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

시점(t_d1) 이후에 시점(t_c1)에서 오른쪽 고관절 각도의 각속도값은 제5 기준값(r₅)에 도달할 수 있다. 파라미터 변경이 이미 수행된 상태이므로, 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각속도값이 제5 기준값(r₅)에 도달하여도 파라미터 변경을 수행하지 않을 수 있다.

시점(t_c1) 이후에 시점(t_d2)에서 왼쪽 고관절 각도의 각속도값은 제5 기준값(r₅)에 도달할 수 있다. 왼쪽 고관절(또는 왼쪽 고관절과 대응되는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(821)은 종료될 수 있다. 하지만, 오른쪽 고관절(또는 오른쪽 고관절과 대응되는 제1 구동 모듈(45))은 아직 회전 방향 전환 구간(811)에 있을 수 있다. 프로세서(530)는 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(821)이 종료되었으나 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))은 회전 방향 전환 구간(811) 내에 있으므로, 부드러운 회전 방향 전환이 될 수 있도록 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 유지할 수 있다.

시점(t_d2) 이후에 시점(t_c2)에서 오른쪽 고관절 각도의 각속도값은 제6 기준값(r₆)에 도달할 수 있다. 시점(t_c2)일 때, 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(821)과 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))의 회전 방향 전환 구간(811)은 종료 상태일 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 변경할 수 있다.

시점(t_c3)에서 오른쪽 고관절 각도의 각속도값은 제6 기준값(r₆)에 도달할 수 있다. 시점(t_c2) 이후에 양쪽 고관절 각각의 회전 방향 전환 구간이 시작하지 않다가 오른쪽 고관절의 회전 방향 전환 구간(812)이 먼저 시작할 수 있어, 프로세서(530)는 제1 제어 정보의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 제어 정보의 파라미터 값들 중 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경, 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경, 또는 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경 중 하나 이상을 수행할 수 있다.

시점(t_c3) 이후에 시점(t_d3)에서 왼쪽 고관절 각도의 각속도값은 제5 기준값(r₅)에 도달할 수 있다. 프로세서(530)는 오른쪽 고관절 각도의 각속도값이 제6 기준값(r₆)에 도달했을 때 파라미터 변경을 수행하였으므로, 왼쪽 고관절 각도의 각속도값이 제5 기준값(r₅)에 도달했을 때에는 파라미터 변경을 수행하지 않을 수 있다.

시점(t_d3) 이후에 시점(t_c4)에서 오른쪽 고관절 각도의 각속도값은 제5 기준값(r₅)에 도달할 수 있다. 오른쪽 고관절의 회전 방향 전환 구간(812)이 종료할 수 있다. 하지만, 왼쪽 고관절은 아직 회전 방향 전환 구간(722) 내에 있을 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 부드러운 회전 방향 전환이 될 수 있도록 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 유지할 수 있다.

시점(t_c4) 이후에 시점(t_d4)에서 왼쪽 고관절 각도의 각속도값은 제6 기준값(r₆)에 도달할 수 있다. 시점(t_d4)일 때, 왼쪽 고관절(또는 제2 구동 모듈(35))의 회전 방향 전환 구간(821)과 오른쪽 고관절(또는 제1 구동 모듈(45))의 회전 방향 전환 구간(811)은 종료 상태일 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값(예: 제2 딜레이값, 제2 게인 값, 또는 제2 민감도 값)을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 변경할 수 있다.

도 9를 참조하면, 회전 방향 전환 구간들(911, 912)이 도시된다.

앞서 설명한 것과 같이, 모터들(예: 도 3a의 모터들(380, 380-1))의 회전 방향 전환 시 웨어러블 장치(500)의 동작이 부드러워지고 기계부에 가해지는 스트레스가 최소화되도록, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(911, 912)에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경한 제어 정보에 기반한 토크를 출력할 수 있다. 구현에 따라, 웨어러블 장치(500)는 회전 방향 전환 구간들(911, 912)에서 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하여 토크를 출력하지 않을 수 있다. 이하, 도 9를 참조하면서, 웨어러블 장치(500)의 파라미터 변경의 예시를 설명한다.

도 9에 도시된 예에서, 과 은 서로 부호(sing)만 다르고 값은 동일할 수 있다. 이로 인해, 의 회전 방향 전환 구간과 의 회전 방향 전환 구간은 서로 동일할 수 있다.

도 9에 도시된 예에서, 프로세서(530)는 위 [수학식 2]와 [수학식 3]를 통해, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 및 파라미터 값들(예: 딜레이 값, 게인 값, 민감도 값)을 기초로 오른쪽 고관절과 대응되는 모터(예: 도 3a의 모터(380))에서 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보 와 왼쪽 고관절과 대응되는 모터(예: 도 3a의 모터(380-1))에서 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보 를 결정할 수 있다. 제1 제어 정보(, )의 딜레이값은 제1 딜레이값(예: 0.25)일 수 있고, 게인값은 제1 게인값(예: 6)일 수 있으며, 민감도값은 제1 민감도값(예: 0.1)일 수 있다.

시점(t_e1)일 때 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있고, )의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 파라미터 값들 중 딜레이값을 제1 딜레이값(예: 0.25)에서 제2 딜레이값(예: 0.1)으로 변경할 수 있다. 프로세서(530)는 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

프로세서(530)는 제2 딜레이값(예: 0.1), 제1 게인값, 및 제1 민감도값, 제1 원시 각도 정보, 및 제2 원시 각도 정보를 기초로 제2 제어 정보(, )를 결정할 수 있고, 제2 제어 정보(, )에 해당하는 토크가 출력되도록 제2 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)를 제어할 수 있다.

프로세서(530)가 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경하는 실시 예를 도 10을 통해 후술하고, 프로세서(530)가 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값(예: 0)으로 변경하는 실시 예를 도 11을 통해 후술한다.

회전 방향 전환 구간(911)에서, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값을 유지할 수 있다.

시점(t_e2)일 때 의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있고, 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있다. 화전 방향 전환 구간(911)이 종료될 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다.

프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보(, )를 결정할 수 있고, 제1 제어 정보(, )에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보(, )를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_e3)일 때 의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있고, 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경할 수 있다. 프로세서(530)는 딜레이값을 제1 딜레이값에서 제2 딜레이값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 민감도값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

회전 방향 전환 구간(912)에서, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값을 유지할 수 있다.

시점(t_e4)일 때 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있고, 의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(530)는 딜레이값을 제2 딜레이값에서 제1 딜레이값으로 변경할 수 있다.

게인값이 변경되었을 때의 실시 예를 도 10을 참조하면서 설명한다.

도 10에 도시된 예에서, 시점(t_e1)일 때 의 토크값이 제7 기준값(r₇)에 도달하고, )의 토크값이 제8 기준값(r₈)에 도달하는 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 파라미터 값들 중 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 게인값이 제1 게인값에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경되어, 토크는 출력되지 않을 수 있다.

도 10에 도시된 예에서, 프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보 및/또는 제2 원시 각도 정보를 이용하여 고관절의 회전 방향 전환이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 시점(t_e2)에서, 프로세서(530)는 고관절의 회전 방향 전환이 완료된 것으로 판단한 경우, 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 되돌릴 수 있다. 회전 방향 전환 구간(1011)에서 제2 게인값은 0이므로, 토크는 출력되지 않을 수 있고, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 되돌린 경우, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보(, )를 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보(, )를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_e3)일 때 의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있고, 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 토크는 출력되지 않을 수 있다.

프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보 및/또는 제2 원시 각도 정보를 이용하여 고관절의 회전 방향 전환이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 시점(t_e4)에서, 프로세서(530)는 고관절의 회전 방향 전환이 완료된 것으로 판단한 경우, 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 되돌릴 수 있다. 회전 방향 전환 구간(1012)에서 제2 게인값은 0일 수 있어 토크는 출력되지 않을 수 있고, 프로세서(530)는 게인값을 제2 게인값에서 제1 게인값으로 되돌린 경우, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보(, )를 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보(, )를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

민감도값이 변경되었을 때의 실시 예를 도 11을 참조하면서 설명한다.

도 11에 도시된 예에서, 시점(t_e1)일 때 의 토크값이 제7 기준값(r₇)에 도달하고, )의 토크값이 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 파라미터 값들 중 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값(예: 0)으로 변경할 수 있다. 민감도값이 제1 민감도값에서 제2 민감도값(예: 0)으로 변경되어, 웨어러블 장치(500)는 일정 세기의 토크를 출력할 수 있다. 예를 들어, 오른쪽 고관절에 대응되는 제1 구동 모듈(35)이 1 Nm의 토크를 발생시키고 왼쪽 고관절에 대응되는 제2 구동 모듈(45)이 -1 Nm의 토크를 발생시키는 상황에서, 민감도값이 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경될 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 구동 모듈(35)이 1 Nm의 토크를 발생시키도록 제1 구동 모듈(35)을 제어할 수 있고, 제2 구동 모듈(45)이 -1 Nm의 토크를 발생시키도록 제2 구동 모듈(45)을 제어할 수 있다. 실시 예에 따라, 프로세서(530)는 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하는 것과 함께, 게인값 또는 딜레이값 중 적어도 하나를 더 변경할 수 있다.

도 11에 도시된 예에서, 프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보 및/또는 제2 원시 각도 정보를 이용하여 고관절의 회전 방향 전환이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 시점(t_e2)에서, 프로세서(530)는 고관절의 회전 방향 전환이 완료된 것으로 판단한 경우, 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 되돌릴 수 있다. 회전 방향 전환 구간(1111)에서 일정 세기의 토크가 출력될 수 있고, 프로세서(530)는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 되돌린 경우, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보(, )를 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보(, )를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

시점(t_e3)일 때 의 토크값은 제8 기준값(r₈)에 도달할 수 있고, 의 토크값은 제7 기준값(r₇)에 도달할 수 있다. 이 경우, 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )의 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경할 수 있다. 제1 구동 모듈(35)과 제2 구동 모듈(45)은 일정 세기의 토크를 출력할 수 있다.

프로세서(530)는 제1 원시 각도 정보 및/또는 제2 원시 각도 정보를 이용하여 고관절의 회전 방향 전환이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다. 시점(t_e4)에서, 프로세서(530)는 고관절의 회전 방향 전환이 완료된 것으로 판단한 경우, 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 되돌릴 수 있다. 회전 방향 전환 구간(1112)에서 일정 세기의 토크가 출력될 수 있고, 프로세서(530)는 민감도값을 제2 민감도값에서 제1 민감도값으로 되돌린 경우, 제1 원시 각도 정보, 제2 원시 각도 정보, 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 및 제1 민감도값)을 기초로 제1 제어 정보(, )를 결정할 수 있다. 프로세서(530)는 제1 제어 정보(, )에 해당하는 토크를 발생시키도록 제1 제어 정보(, )를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

도 12는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

동작 1210에서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 센서(510)를 통해 사용자의 관절의 각도를 측정한 각도 정보(예: 제1 원시 각도 정보와 제2 원시 각도 정보)를 획득할 수 있다.

동작 1220에서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 획득된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들(예: 제1 딜레이값, 제1 게인값, 제1 민감도값)을 기초로 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정할 수 있다.

동작 1230에서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 결정된 제1 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다.

동작 1240에서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 획득된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정할 수 있다.

실시 예에 있어서, 획득된 각도 정보는 제1 관절(예: 오른쪽 고관절)의 각도를 측정한 제1 각도 정보(예: 도 6의 q_r_raw(t)(610))와 제2 관절(예: 왼쪽 고관절)의 각도를 측정한 제2 각도 정보(예: 도 6의 q_l_raw(t)(620))를 포함할 수 있다.

프로세서(530)는 제1 각도 정보의 각도값들에서 제1 피크값들(예: 도 6의 양의 피크값들(610-1, 610-2, 610-3, 610-4 등))과 제2 피크값들(예: 음의 피크값들(615-1, 615-2, 615-3, 615-4 등))을 검출할 수 있다. 프로세서(530)는 검출된 제1 피크값들을 이용하여 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제1 각도값(예: 제1 평균 각도값)을 결정할 수 있고, 검출된 제2 피크값들을 이용하여 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제2 각도값(예: 제2 평균 각도값)을 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 제2 각도 정보의 각도값들에서 제3 피크값들(예: 도 6의 양의 피크값들(620-1, 620-2, 620-3, 620-4 등))과 제4 피크값들(예: 도 6의 음의 피크값들(625-1, 625-2, 625-3, 625-4 등))을 검출할 수 있다. 프로세서(530)는 검출된 제3 피크값들을 이용하여 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제3 각도값(예: 제3 평균 각도값)을 결정할 수 있고, 검출된 제4 피크값들을 이용하여 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제4 각도값(예: 제4 평균 각도값)을 결정할 수 있다.

프로세서(530)는 결정된 제1 내지 제4 각도값을 이용하여 기준값들(예: 제1 내지 제4 기준값)을 결정할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 주어진 각속도값(예: 0)에 일정값(ω₁)을 더한 결과 및 주어진 각속도값에 일정값(ω₁)을 차감한 결과를 통해 기준값들(예: 제5 기준값과 제6 기준값)을 결정할 수 있다.

실시 예에 있어서, 프로세서(530)는 주어진 토크값(예: 0)에 일정값(τ_x)을 더한 결과 및 주어진 토크값에 일정값(τ_y)을 차감한 결과를 통해 기준값들(예: 제7 기준값과 제8 기준값)을 결정할 수 있다.

동작 1250에서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 기준값들이 결정된 후 제1 센서(510)를 통해 획득된 제1 각도값, 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 결정된 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제1 각도값(예: 도 7의 시점(t_b1)일 때 왼쪽 고관절 각도의 각도값)이 제4 기준값에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제1 각속도값(예: 도 8의 시점(t_d1)일 때 왼쪽 고관절 각도의 각속도값)이 제6 기준값에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제1 토크값(예: 도 9의 시점(t_e1)일 때 의 토크값)이 제7 기준값에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경할 수 있다.

웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 기준값들 중 어느 하나에 도달하는 경우, 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제2 각도값(예: 도 7의 시점(t_a2)일 때 오른쪽 고관절 각도의 각도값)이 제1 기준값에 도달하는 경우, 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제2 각속도값(예: 도 8의 시점(t_c2)일 때 오른쪽 고관절 각도의 각속도값)이 제6 기준값에 도달하는 경우, 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다.

예를 들어, 프로세서(530)는 제2 토크값(예: 도 9의 시점(t_e2)일 때 의 토크값)이 제8 기준값에 도달하는 경우, 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌릴 수 있다.

실시 예에 있어서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 각도값, 제1 각속도값, 또는 제1 토크값 중 어느 하나가 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 지연값을 제1 지연값에서 제2 지연값으로 변경하여 제2 제어 정보를 결정할 수 있고, 결정된 제2 제어 정보를 기초로 구동 모듈(520)을 제어할 수 있다. 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 지연값을 제2 지연값에서 제1 지연값으로 되돌릴 수 있다.

실시 예에 있어서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 각도값, 제1 각속도값, 또는 제1 토크값 중 어느 하나가 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경하여 제1 제어 정보에 기반한 토크보다 작은 세기의 토크가 발생하도록 하거나 모터가 토크 발생을 수행하지 않도록 할 수 있다.

실시 예에 있어서, 웨어러블 장치(500)(예: 프로세서(530))는 제1 각도값, 제1 각속도값, 또는 제1 토크값 중 어느 하나가 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 파라미터 값들 중 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하여 일정 세기의 토크가 발생하도록 할 수 있다.

도 1 내지 도 11을 통해 설명한 실시 예들은 도 12의 동작 방법에 적용될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 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 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 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 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 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.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 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 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims

웨어러블 장치(500)에 있어서,
사용자의 관절의 각도를 측정하는 제1 센서(510);
모터를 통해 토크(torque)를 발생시켜 상기 사용자에 외력을 인가하는 구동 모듈(520); 및
상기 제1 센서로부터 상기 각도를 측정한 각도 정보를 수신하고, 상기 수신된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들을 기초로 상기 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정하고, 상기 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 상기 결정된 제1 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하고, 상기 수신된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정하고, 상기 기준값들이 결정된 후 상기 제1 센서로부터 수신된 제1 각도값, 상기 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 상기 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 상기 결정된 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 상기 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하는 프로세서(530)
를 포함하는,
웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 수신된 각도 정보는,
제1 관절의 각도를 측정한 제1 각도 정보와 제2 관절의 각도를 측정한 제2 각도 정보를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도 정보의 각도값들에서 제1 피크값들과 제2 피크값들을 검출하고, 상기 검출된 제1 피크값들을 이용하여 상기 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제1 각도값을 결정하며, 상기 검출된 제2 피크값들을 이용하여 상기 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제2 각도값을 결정하고, 상기 제2 각도 정보의 각도값들에서 제3 피크값들과 제4 피크값들을 검출하고, 상기 검출된 제3 피크값들을 이용하여 상기 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제3 각도값을 결정하고, 상기 검출된 제4 피크값들을 이용하여 상기 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제4 각도값을 결정하고, 상기 결정된 제1 내지 제4 각도값을 이용하여 상기 기준값들을 결정하는,
웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 주어진 각속도값에 일정값을 더한 결과 및 상기 주어진 각속도값에 상기 일정값을 차감한 결과를 통해 상기 기준값들을 결정하는,
웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 주어진 토크값에 일정값을 더한 결과 및 상기 주어진 토크값에 상기 일정값을 차감한 결과를 통해 상기 기준값들을 결정하는,
웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 상기 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌리는,
웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 파라미터 값들은 상기 토크의 크기와 관련된 게인값, 상기 토크의 출력 타이밍과 관련된 지연값, 및 상기 수신된 각도 정보를 필터링하는 필터의 계수를 나타내는 민감도값을 포함하는,
웨어러블 장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 지연값을 제1 지연값에서 제2 지연값으로 변경하여 제2 제어 정보를 결정하고, 상기 결정된 제2 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하는,
웨어러블 장치.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 상기 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 지연값을 상기 제2 지연값에서 상기 제1 지연값으로 변경하는,
웨어러블 장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경하여 상기 토크보다 작은 세기의 토크가 발생하도록 하거나 상기 모터가 토크 발생을 수행하지 않도록 하는,
웨어러블 장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하여 일정 세기의 토크가 발생하도록 하는,
웨어러블 장치.
웨어러블 장치(500)의 동작 방법에 있어서,
제1 센서(510)를 통해 사용자의 관절의 각도를 측정한 각도 정보를 획득하는 동작;
상기 획득된 각도 정보 및 복수의 파라미터 값들을 기초로 구동 모듈(520)의 토크를 발생시키기 위한 제1 제어 정보를 결정하는 동작;
상기 결정된 제1 제어 정보에 해당하는 토크가 발생하도록 상기 결정된 제1 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하는 동작;
상기 획득된 각도 정보의 각도값들, 주어진 각속도값, 또는 주어진 토크값 중 적어도 하나를 이용하여 파라미터 변경을 수행하기 위한 기준값들을 결정하는 동작;
상기 기준값들이 결정된 후 상기 제1 센서를 통해 획득된 제1 각도값, 상기 기준값들이 결정된 후에 획득된 제1 각속도값, 또는 상기 기준값들이 결정된 후에 결정된 제1 토크값 중 적어도 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우 상기 파라미터 값들 중 하나 이상을 변경하는 동작
을 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 획득된 각도 정보는,
제1 관절의 각도를 측정한 제1 각도 정보와 제2 관절의 각도를 측정한 제2 각도 정보를 포함하고,
상기 기준값들을 결정하는 동작은,
상기 제1 각도 정보의 각도값들에서 제1 피크값들과 제2 피크값들을 검출하는 동작;
상기 검출된 제1 피크값들을 이용하여 상기 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제1 각도값을 결정하는 동작;
상기 검출된 제2 피크값들을 이용하여 상기 제1 관절의 회전 방향이 변경되는 제2 각도값을 결정하는 동작;
상기 제2 각도 정보의 각도값들에서 제3 피크값들과 제4 피크값들을 검출하는 동작;
상기 검출된 제3 피크값들을 이용하여 상기 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제3 각도값을 결정하는 동작;
상기 검출된 제4 피크값들을 이용하여 상기 제2 관절의 회전 방향이 변경되는 제4 각도값을 결정하는 동작; 및
상기 결정된 제1 내지 제4 각도값을 이용하여 상기 기준값들을 결정하는 동작
을 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 기준값들을 결정하는 동작은,
상기 주어진 각속도값에 일정값을 더한 결과 및 상기 주어진 각속도값에 상기 일정값을 차감한 결과를 통해 상기 기준값들을 결정하는 동작
을 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 기준값들을 결정하는 동작은,
상기 주어진 토크값에 일정값을 더한 결과 및 상기 주어진 토크값에 상기 일정값을 차감한 결과를 통해 상기 기준값들을 결정하는 동작
을 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 상기 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 변경된 파라미터 값을 변경 전 파라미터 값으로 되돌리는 동작
을 더 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 파라미터 값들은 상기 토크의 크기와 관련된 게인값, 상기 토크의 출력 타이밍과 관련된 지연값, 및 상기 획득된 각도 정보를 필터링하는 필터의 계수를 나타내는 민감도값을 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 지연값을 제1 지연값에서 제2 지연값으로 변경하여 제2 제어 정보를 결정하는 동작; 및
상기 결정된 제2 제어 정보를 기초로 상기 구동 모듈을 제어하는 동작
을 더 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 각도값 이후의 제2 각도값, 상기 제1 각속도값 이후의 제2 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 이후의 제2 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 지연값을 상기 제2 지연값에서 상기 제1 지연값으로 변경하는 동작
을 더 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 게인값을 제1 게인값에서 제2 게인값으로 변경하여 상기 토크보다 작은 세기의 토크가 발생하도록 하거나 상기 구동 모듈의 토크 발생이 수행되지 않도록 하는 동작
을 더 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 각도값, 상기 제1 각속도값, 또는 상기 제1 토크값 중 어느 하나가 상기 기준값들 중 하나에 도달하는 경우, 상기 파라미터 값들 중 상기 민감도값을 제1 민감도값에서 제2 민감도값으로 변경하여 일정 세기의 토크가 발생하도록 하는 동작
을 더 포함하는,
웨어러블 장치의 동작 방법.