WO2017065498A1 - 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템 - Google Patents

사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템 Download PDF

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WO2017065498A1
WO2017065498A1 PCT/KR2016/011440 KR2016011440W WO2017065498A1 WO 2017065498 A1 WO2017065498 A1 WO 2017065498A1 KR 2016011440 W KR2016011440 W KR 2016011440W WO 2017065498 A1 WO2017065498 A1 WO 2017065498A1
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tactile sensor
force
chair
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김건년
박광범
김원효
곽연화
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전자부품연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a technology capable of monitoring a user's condition, and more particularly, to monitor a user's condition seated in a chair using a flexible tactile sensor and to call the user's attention or the user's posture using the same.
  • a healthcare technology using a chair may provide information to a user by obtaining biometric information from a chair used by a user in daily life or work and analyzing the same.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0003820 relates to a user interface method based on biometric information obtained from a chair, and the biometric information obtained through a biosignal sensor on an armrest, a back plate, and a seat plate for obtaining biometric information from a chair.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0089646 relates to a functional chair comprising: a seat supporting a seat of a seated person's buttock and a second seat connected to the seat to support a seated person's back; It includes a backrest with a sensor installed.
  • the technology includes a sensor for measuring the weight of the seated person and a distance sensor, so that the seated person can be seated in a correct posture.
  • An embodiment of the present invention is to provide a user condition monitoring method and a system for performing the same that can monitor the state of the user seated in the chair through a flexible tactile sensor capable of sensing the force on both sides.
  • An embodiment of the present invention to provide a user condition monitoring method and a system for performing the same that can naturally monitor the breath or heart rate of the user seated in the chair using a flexible tactile sensor.
  • An embodiment of the present invention is to provide a user condition monitoring method and a system for performing the same that can detect the drowsiness of the user seated in the chair using the flexible tactile sensor and to call the user's attention.
  • An embodiment of the present invention is to provide a user condition monitoring method and a system for performing the same that can correct a user's seating posture using a flexible tactile sensor.
  • the user condition monitoring system is at least one flexible tactile sensor for detecting the movement of the user seated on the chair, the backrest or the seat and the seat is composed of the backrest and the seat plate to transmit the sensing value according to the movement to the outside
  • a monitoring device for monitoring a state of the user based on a sensing value received from a sensor and the at least one flexible tactile sensor.
  • the monitoring device may measure the respiration or heart rate of the user based on the sensing value received from the flexible tactile sensor of the position corresponding to the specific part of the user.
  • the flexible tactile sensor may correspond to a flexible tactile sensor at a position corresponding to the femoral artery of the user.
  • the monitoring device calculates the amount of force or force distribution applied to the at least one flexible tactile sensor based on the sensing value, and based on the calculated amount of force or force distribution pattern.
  • the user's drowsiness or posture can be monitored.
  • the monitoring device may monitor the user's drowsiness or posture by compensating the sensing value based on the shock value measured by the shock sensor of the vehicle.
  • the monitoring device may transmit the control signal for controlling the operation of the peripheral device to arouse the user's attention.
  • the monitoring device compares the user's posture with a preset posture based on the calculated amount of force or force distribution pattern, and transmits a control signal for adjusting the position or angle of the chair to adjust the chair
  • the device may be adapted to adjust the position or angle of the chair.
  • the monitoring device may not transmit the control signal when the impact value measured by the impact sensor of the vehicle is greater than or equal to a preset value.
  • a method for monitoring a user condition may include receiving a sensing value from at least one flexible tactile sensor positioned on a backrest or a seat of a chair, and applying the sensing value to the at least one flexible tactile sensor based on the received sensing value. Calculating the amount of force or distribution of force and monitoring the user's drowsiness or posture based on the calculated amount of force or force distribution pattern.
  • the user condition monitoring method and system may monitor the state of a user seated in a chair through a flexible tactile sensor capable of sensing force on both sides.
  • the user condition monitoring method and system according to an embodiment of the present invention can naturally monitor the breathing or heartbeat of the user seated in the chair by using the flexible tactile sensor.
  • the method and system for monitoring user condition may detect a user's drowsiness seated in a chair by using a flexible tactile sensor and draw attention of the user.
  • the method and system for monitoring user condition may correct a seating posture of a user by using a flexible tactile sensor.
  • FIG. 1 is a view for explaining a user condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the monitoring apparatus in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating another configuration of the monitoring apparatus in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the flexible tactile sensor in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a tactile sensor module included in the flexible tactile sensor shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the tactile sensor module in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a strain gauge and metal wiring of the tactile sensor module in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of implementing a tactile sensor module in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another implementation example of the tactile sensor module.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating still another implementation example of the tactile sensor module.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a user state monitoring method performed in the user state monitoring system of FIG. 1.
  • first and second are intended to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • an identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of the steps, and each step clearly indicates a specific order in context. Unless stated otherwise, they may occur out of the order noted. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • the present invention can be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium
  • the computer readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data can be read by a computer system.
  • Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like, and are also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It also includes.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • FIG. 1 is a view for explaining a user condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • the user condition monitoring system 100 includes a chair 110, a flexible tactile sensor 120, and a monitoring device 130.
  • Chair 110 is composed of a back 112 and the seat plate 114 can be seated by the user.
  • the chair 110 includes all chairs in a form in which the user can be seated.
  • furniture such as home chairs, office chairs, and all chairs built in vehicles, such as vehicles, airplanes, and the like.
  • At least one flexible tactile sensor 120 may be positioned in the chair 110 to detect a user's movement.
  • the flexible tactile sensor 120 is located on the backrest 112 or the seat plate 114 of the chair 110 and detects a user's movement seated on the chair 110 and transmits a sensing value according to the movement to the outside.
  • the flexible tactile sensor 120 may detect movement of the seated user or movement of a part of the user's body (eg, muscle, tissue, etc.).
  • the flexible tactile sensor 120 can sense the user's movement by sensing the force at both sides.
  • the flexible tactile sensor 120 may have a detachable part on one surface, and may be detachable to the chair 110 through the detachable part. In another embodiment, the flexible tactile sensor 120 may be embedded in the chair 110. In another embodiment, the flexible tactile sensor 120 may be embedded in a cushion, mat, or cushion, and a cushion, mat, or cushion in which the flexible tactile sensor 120 is embedded may be detachable from the frame of the chair.
  • the flexible tactile sensor 120 may have a detachable part on one surface, and may be detachable to the chair 110 through the detachable part.
  • the flexible tactile sensor 120 may be embedded in the chair 110.
  • the flexible tactile sensor 120 may be embedded in a cushion, mat, or cushion, and a cushion, mat, or cushion in which the flexible tactile sensor 120 is embedded may be detachable from the frame of the chair.
  • the position and number of the flexible tactile sensor 120 may be determined in consideration of requirements such as a user's physical condition and the type of state information to be sensed, and the position and number may vary according to the requirements.
  • the first flexible tactile sensor may be positioned vertically at a position corresponding to the spine, and the second flexible tactile sensor may be positioned horizontally at a position corresponding to the thorax. have.
  • the third flexible tactile sensor may be positioned horizontally at a position corresponding to the buttocks, and the fourth flexible tactile sensor may be positioned horizontally at a position corresponding to the thigh.
  • the monitoring device 130 monitors a state of a user seated in the chair 110 based on a sensing value received from at least one flexible tactile sensor.
  • the monitoring device 130 may measure the respiration or heart rate of the user based on the sensing value received from the flexible tactile sensor at the position corresponding to the specific part of the user.
  • the monitoring device 130 calculates the amount of force or distribution of force applied to the at least one flexible tactile sensor based on the received sensing value, and based on the calculated amount of force or distribution pattern of force You can monitor your drowsiness or your sitting position.
  • the monitoring device 130 may include a mobile terminal, a smart phone, a tablet PC, a wearable PC or a laptop PC. In another embodiment, the monitoring device 130 may include an auxiliary device embedded in or connected to the vehicle information system or chair.
  • the monitoring device 130 may be connected to the at least one flexible tactile sensor 120 using a wireless communication means such as Bluetooth, short range wireless communication, or a wired communication means.
  • a wireless communication means such as Bluetooth, short range wireless communication, or a wired communication means.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the monitoring apparatus in FIG. 1.
  • the monitoring device 130 may include a first communication unit 210, a first monitoring unit 220, a first storage unit 230, a first output unit 240, and a first control unit 250. Include.
  • the first communication unit 210 receives a sensing value from at least one flexible tactile sensor 120 located in the chair 110.
  • the first communication unit 210 may correspond to a Bluetooth module, a short range wireless communication module, or a wired communication module.
  • the first monitoring unit 220 monitors the state of the user based on the received sensing value.
  • the first monitoring unit 220 may measure and monitor the respiration or heart rate of the user based on the sensing value received from the flexible tactile sensor at the position corresponding to the specific part of the user.
  • the first monitoring unit 220 may measure and monitor the heartbeat of the user based on a sensing value received from the flexible tactile sensor at a position corresponding to the femoral artery of the user.
  • the first monitoring unit 220 calculates the amount of force or force distribution applied to the at least one flexible tactile sensor based on the received sensing value, and the calculated amount of force or force distribution pattern The user may be monitored whether the user is drowsy based on.
  • the first monitoring unit 220 may be in a state where the user is dozing. You can judge. Alternatively, when the user's movement is not detected for more than a predetermined time (preset time), the monitoring unit 220 may determine that the user is dozing.
  • the first monitoring unit 220 calculates the amount of force or force distribution applied to the at least one flexible tactile sensor based on the received sensing value, and the calculated amount of force or force distribution pattern The posture of the user can be monitored based on the.
  • the first monitoring unit 220 may compare the user's posture with the preset posture based on the calculated amount of force or the force distribution pattern, and guide the user to take the correct posture. For example, the first monitoring unit 220 may compare the amount of force or the distribution pattern of force calculated on the basis of the received sensing value with the amount of force or the distribution pattern of force in a preset correct posture. When the difference between the two is greater than or equal to a preset ratio, the first monitoring unit 220 may determine that the user is seated in an incorrect posture.
  • the first monitoring unit 220 may be implemented as a software module or a hardware module.
  • the first storage unit 230 stores data necessary for driving and operating the monitoring device 130.
  • the first storage unit 230 may store an operation program, a monitoring application, a received sensing value, or monitoring result data of the monitoring device 130.
  • the first storage unit 230 may be implemented as a volatile or nonvolatile memory.
  • the first output unit 240 outputs a state of the monitoring device, a monitoring result, and the like.
  • the first output unit 240 may correspond to a speaker or a display.
  • the first control unit 250 controls the first communication unit 210, the first monitoring unit 220, the first storage unit 230, and the first output unit 240 to receive the sensing value based on the received value. To control user status monitoring and output of monitoring results.
  • the first control unit 250 may control to output the measured user's breathing or heart rate through the first output unit 240.
  • the first control unit 250 may control to output an alarm through the first output unit 240 to call the user's attention.
  • the first controller 250 may control to output the guide message through the first output unit 240 to guide the user to sit in the correct posture. .
  • the first controller 250 may transmit the monitoring result to the outside or control the peripheral device based on the monitoring result.
  • the first controller 250 may transmit the measured user's breathing or heart rate to the medical terminal or medical institution.
  • the first controller 250 may transmit the measured user's breathing or heart rate to a terminal or medical institution of a predetermined medical person through a cellular communication network or a wireless LAN.
  • the first controller 250 may transmit a control signal for controlling the operation of the peripheral device to the corresponding peripheral device to call the user's attention.
  • the first controller 250 may drive the vibration device by transmitting a control signal to the vibration device provided in the backrest 112 or the seat plate 114 of the chair 110.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating another configuration of the monitoring apparatus in FIG. 1.
  • the monitoring device 130 includes a second communication unit 310, a third communication unit 320, a second monitoring unit 330, a second storage unit 340, and a second control unit 350. do.
  • FIG. 3 is an example of a monitoring device 130 associated with another system.
  • the chair 110 may correspond to a chair in a vehicle, and the monitoring device 130 may be associated with a vehicle information system for controlling a device in the vehicle.
  • a description will be given of the configuration that differs from FIG. 2.
  • the second communication unit 310 receives a sensing value from at least one flexible tactile sensor 120 located in the chair 110.
  • the second communication unit 310 may correspond to a Bluetooth module, a short range wireless communication module, or a wired communication module.
  • the third communication unit 320 transmits and receives data with the vehicle information system.
  • the third communication unit 320 may transmit and receive data to and from the vehicle information system through a control area network (CAN) network.
  • CAN control area network
  • the second monitoring unit 330 may monitor the user's breathing, heart rate, drowsiness or posture based on the sensing value received from the flexible tactile sensor.
  • the second monitoring unit 330 may monitor the user's drowsiness or posture by compensating for the sensing value based on the shock value measured by the shock sensor of the vehicle.
  • the vehicle information system may receive the measured shock value from the shock sensor provided in the suspension of the vehicle, and transmit the received shock value to the monitoring device 130.
  • the monitoring device 130 may monitor the user's drowsiness or posture by receiving the shock value through the third communication unit 320 and compensating for the sensing value received from the flexible tactile sensor based on the received shock value.
  • the second monitoring unit 330 may calculate the amount of force or the distribution of the force by compensating the force applied to the chair by the user's body according to the impact value.
  • the second monitoring unit 330 may calculate a compensation value by multiplying the compensation coefficient according to the shock value by the corresponding shock value.
  • the compensation coefficient may be calculated in advance through experiments and stored in the monitoring device 130.
  • the second monitoring unit 330 receives the information on the impact direction with the impact value from the vehicle information system, and based on this compensates the force applied to the chair by the user's body to determine the amount of force or force The distribution can be calculated.
  • the compensation coefficient according to the impact direction and the impact value may be calculated in advance through experiments and stored in the monitoring device 130.
  • the second control unit 350 transmits a control signal for controlling the operation of the internal device of the vehicle to the vehicle information system to alert the user. Can be ventilated.
  • the second controller 350 may transmit a control signal for controlling the audio of the vehicle to the vehicle information system through the third communication unit 320.
  • the vehicle information system may turn on the audio of the vehicle or adjust the audio volume based on the received control signal.
  • the second controller 350 may transmit a control signal for controlling the opening and closing of the window of the vehicle or a control signal for controlling the air conditioning system of the vehicle to the vehicle information system.
  • the vehicle information system may adjust the temperature in the vehicle by opening or closing the window or controlling the air conditioning system based on the received control signal.
  • the second controller 350 may transmit a control signal for controlling the horn of the vehicle to the vehicle information system.
  • the vehicle information system may alert the user by horning based on the received control signal.
  • the second controller 350 may transmit a control signal for adjusting the position or angle of the chair to the vehicle information system.
  • the vehicle information system may control the chair adjustment device based on the received control signal to adjust the position or angle of the chair.
  • the chair adjustment device may adjust the position or angle of the chair so that the user's posture approaches the preset posture.
  • the second control unit 350 may not transmit a control signal to the vehicle information system.
  • the second controller 350 may not transmit a control signal to the vehicle information system for the stability of the system.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the flexible tactile sensor in FIG. 1.
  • the flexible tactile sensor 120 includes a tactile sensor array 410 including a plurality of tactile sensor modules and a communication unit 420 for transmitting a sensing value output from the tactile sensor array 410 by wire or wirelessly. It includes.
  • the communication unit 420 may transmit the sensing value to the monitoring device 130 using a wireless communication means such as Bluetooth, WLAN, or near field communication.
  • a wireless communication means such as Bluetooth, WLAN, or near field communication.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a tactile sensor module included in the flexible tactile sensor shown in FIG. 4.
  • the flexible tactile sensor module is formed on the polymer layer 510, the first metal layer 520 formed on the polymer layer 510, and the first metal layer 520.
  • a first sensor layer 530 comprising a varying strain gauge and a metal wire connected to the strain gauge, a first cover layer 550 protecting the first sensor layer 530, and an agent formed under the polymer layer 510.
  • a second sensor layer 531 and a second sensor layer formed under the second metal layer 521 and the second metal layer 521 and including a strain gauge having a resistance value changed according to deformation and a metal wire connected to the strain gauge; 531 and a second cover layer 551 to protect it.
  • the polymer layer 510 can flexibly bend to external forces while maintaining the structure of the sensor.
  • the polymer layer 510 may be a polyimide (PI) layer.
  • PI polyimide
  • Polyimides have high thermal stability, stable physical and chemical properties, and are thin and flexible.
  • the polymer layer 510 may be formed to a thickness of 25 ⁇ m.
  • the first metal layer 520 and the second metal layer 521 are formed on the upper (or outer direction) and the lower (or outer direction) of the polymer layer 510, respectively.
  • the first metal layer 520 and the second metal layer 521 may be formed by depositing nickel-chromium (Ni-Cr) on the upper and lower portions of the polymer layer 510.
  • the first metal layer 520 and the second metal layer 521 may each be formed to a thickness of 400A.
  • the first metal layer 520 and the second metal layer 521 may be deposited only where the strain gauge is to be patterned.
  • the first sensor layer 530 includes a strain gauge formed on an upper portion of the first metal layer 520 and a resistance gauge whose resistance value changes according to deformation, and a metal wire connected to the strain gauge. After the strain gauge is patterned on the first metal layer 520, the metal wires may be connected to the strain gauge. The strain gauge may be connected to the first electrode and the second electrode by metal wires connected to one end and the other end, respectively. The metal wiring can be patterned with copper (Cu) and connected to the strain gauge. In one embodiment, the first sensor layer 530 may be formed to a thickness of 13 ⁇ m.
  • the second sensor layer 531 is formed under the second metal layer 521 and includes a strain gauge whose resistance value changes according to deformation, and a metal wire connected to the strain gauge.
  • the description of the second sensor layer 531 is the same as that of the first sensor layer 530.
  • a first cover layer 550 is formed on the first sensor layer 530 to protect the first sensor layer 530, and a lower part of the second sensor layer 531 is protected on the second sensor layer 531.
  • the second cover layer 551 may be formed.
  • the cover layers 550, 551 may be a polyester (PET) layer.
  • the first adhesive layer 540 may be formed on the first sensor layer 530, and the first cover layer 550 may be adhered on the first sensor layer 530 through the first adhesive layer 540. Can be.
  • the second adhesive layer 541 may be formed under the second sensor layer 531, and the second cover layer 551 may be formed under the second sensor layer 531 through the second adhesive layer 541. Can be glued. For example, after applying an adhesive or attaching an adhesive film to the sensor layers 530, 531, the cover layers 550, 551 may be attached.
  • the flexible tactile sensor of FIG. 5 may be provided with sensors on both sides to sense force from both sides. For example, when bent to one side by an external force, the flexible tactile sensor can sense bending on both sides (bending up and bending down), thereby increasing the accuracy of sensing. In addition, the flexible tactile sensor may measure a normal force applied to one point of the tactile sensor.
  • FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the tactile sensor module in FIG. 5.
  • the first sensor layer 530 may include a first strain gage 532a and a first strain gage 532b and a second strain gage 534a respectively connected to one end and the other end of the first strain gage 532a. ) And a second metal wire 534b connected to one end and the other end of the second strain gauge 534a, respectively.
  • the first strain gauge 532a and the second strain gauge 534a may be formed to be spaced apart from each other.
  • the first strain gauge 532a and the first metal wire 532b correspond to the driving sensor module
  • the second strain gauge 534a and the second metal wire 534b correspond to the correction sensor module. can do.
  • the first strain gauge 532a outputs a first sensing value through the first metal wire 532b
  • the second strain gauge 534a measures a second sensing value for correcting the first sensing value. The output may be via the second metal wire 534b.
  • the metal strain gauge may have a resistance characteristic that the resistance increases linearly with increasing temperature.
  • the monitoring apparatus includes a module or algorithm for correcting a sensing value, and sensing by a temperature difference between the sensor modules using a first sensing value output from the driving sensor module and a second sensing value output from the calibration sensor module. The error of the value can be corrected.
  • the second sensor layer 532 may include a third metal wire 536b, a fourth strain gauge 538a, and a fourth strain gauge connected to one end and the other end of the third strain gauge 536a and the third strain gauge 536a, respectively. And a fourth metal wire 538b connected to one end and the other end of 538a, respectively.
  • the third strain gauge 536a and the fourth strain gauge 538a may be formed to be spaced apart from each other.
  • the third strain gauge 536a and the third metal wire 536b correspond to the driving sensor module
  • the fourth strain gauge 538a and the fourth metal wire 538b correspond to the correction sensor module. can do.
  • the third strain gauge 536a outputs a third sensing value through the first metal wire 536b
  • the fourth strain gauge 538a adjusts the fourth sensing value for correcting the third sensing value.
  • the output may be through the fourth metal wire 538b.
  • the first metal layer and the second metal layer may be deposited throughout the polymer layer 510, or only at locations 520a, 520b, 521a, 521b where the strain gauge is patterned.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a strain gauge and metal wiring of the tactile sensor module in FIG. 6.
  • each strain gauge 532a, 534a, 536a, 538a is a continuous? Patterned in the form can be formed. Metal strain wires can be connected to the ends of each strain gauge.
  • the lengths of the line widths of the strain gauges 532a and 536a of the driving sensor module and the strain gauges 534a and 538a of the calibration sensor module may be different from each other.
  • the length of the line width and the length of the gap between the lines may be implemented differently depending on the application target of the sensor or the main measurement direction of the force.
  • the lengths of the line widths of the strain gauges 532a and 536a of the driving sensor module are 40 to 90 ⁇ m, and the lengths of the gaps between the lines are 110 to 160 ⁇ m, and the strain gauges of the correction sensor module 534a.
  • the length of the line width of 538a may be 50 to 100 ⁇ m, and the length of the gap between the lines may be 100 to 150 ⁇ m.
  • the length of the line width of the strain gauges 532a, 536a of the driving sensor module is formed to 65 ⁇ m, the length of the gap between the line is 135 ⁇ m, strain gauges of the correction sensor module (534a, 538a)
  • the length of the line width of 75 ⁇ m, the length of the gap between the lines can be formed to 125 ⁇ m.
  • the strain gauges 532a, 534a, 536a, 538a may be formed in a direction that can readily measure bending or vertical forces.
  • strain gauges 532a, 534a such that the expected fold or bend lines of the flexible tactile sensor are parallel to the longitudinal axes 710, 712, 720, 722 of strain gauges 532a, 534a, 536a, 538a.
  • 536a, 538a may be formed.
  • the strain gauge may have a higher strain rate, thereby increasing measurement accuracy. .
  • the expected fold line or bend line of the flexible tactile sensor may be presumed by the designer in view of the application target, application location or target force, etc., and strain gauges 532a, 534a, 536a, 538a. May be formed based on the assumption.
  • the first strain gage 532a of the driving sensor module and the second strain gage 534a of the calibrating sensor module have respective longitudinal axes 710 and 712 at an angle with the vertical axis of the plane. It can be formed to achieve.
  • the first strain gauge 532a and the second strain gauge 534a may be formed obliquely to each other.
  • first strain gauge 532a and the second strain gauge 534a are spaced apart from each other and their respective longitudinal axes 710, 712 intersect at the top. It may be formed to be in the form.
  • the third strain gauge 536a of the driving sensor module and the fourth strain gauge 538a of the correction sensor module may be formed such that each of the longitudinal axes 720 and 722 has a predetermined angle with the vertical axis of the plane.
  • the third strain gauge 536a and the fourth strain gauge 538a may be formed obliquely to each other.
  • the third strain gauge 536a and the fourth strain gauge 538a are spaced apart from each other and their respective longitudinal axes 720, 722 intersect at the bottom. It may be formed to be in the form.
  • first strain gauge 532a and the third strain gauge 536a are formed at opposite locations corresponding to each other, and the second strain gauge 534a and the fourth strain gauge 538a are opposite to each other. Can be formed in position.
  • first strain gauge 532a and the second strain gauge 534a on one side, and the third strain gauge 536a and the fourth strain gauge 538a on the opposite side may be formed to cross each other.
  • first strain gauge 532a, the third strain gauge 536a, the second strain gauge 534a, and the fourth strain gauge 538a may be formed to cross each other.
  • Flexible tactile sensor configured as described above is provided with a sensor on both sides can accurately sense the force on both sides.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of implementing a tactile sensor module in FIG. 6.
  • the driving sensor module 810 and the correction sensor module 820 are formed at one side of the flexible tactile sensor. Strain gauges of the tactile sensor module may be formed on the same surface as shown in FIG. 8, or may be formed on different surfaces, respectively.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another implementation example of the tactile sensor module.
  • a first strain gauge 910 is formed on a first surface (FIG. 9A), and a second strain gauge 920 is formed on a second surface (the opposite surface of the first surface). It may be (Fig. 9 (b)).
  • the first strain gauge 910 and the second strain gauge 920 may be formed such that each longitudinal axis is orthogonal to each other. In other embodiments, the first strain gauge 910 and the second strain gauge 920 may be formed such that their respective longitudinal axes cross at an angle to each other.
  • the first strain gauge 910 is formed such that the longitudinal axis is perpendicular to the horizontal plane of the first surface (FIG. 9A), and the second strain gauge 920 is the longitudinal axis. It may be formed to be parallel to the horizontal plane of the second surface (Fig. 9 (b)) can be formed to be perpendicular to each other.
  • the tactile sensor module formed as described above, the user can check the strain direction according to the applied force.
  • the first strain gauge 910 may correspond to the strain gauge of the first driving sensor module
  • the second strain gauge 920 may correspond to the strain gauge of the second driving sensor module.
  • the monitoring device may include a module or algorithm that corrects the sensing value in a predetermined manner, and may correct the sensing value output from each driving sensor module.
  • the first strain gauge 910 may correspond to the strain gauge of the driving sensor module
  • the second strain gauge 920 may correspond to the strain gauge of the correction sensor module.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating still another implementation example of the tactile sensor module.
  • the first strain gauge 1010 and the second strain gauge 1020 may be formed on the same surface. In another embodiment, the first strain gauge 1010 and the second strain gauge 1020 may be formed on different surfaces, respectively.
  • Each strain gauge 1010, 1020 is formed by patterning in the shape of the letter X, the metal wires may be connected to the end of each strain gauge (1010, 1020).
  • the longitudinal axis of the first strain gauge 1010 and the longitudinal axis of the second strain gauge 1020 may be formed in different directions.
  • the first strain gauge 1010 is formed such that the longitudinal axis is parallel to the horizontal plane of the plane
  • the second strain gauge 1020 is such that the longitudinal axis is perpendicular to the horizontal plane of the plane.
  • the longitudinal axis of the first strain gauge 1010 and the longitudinal axis of the second strain gauge 1020 may be formed in the same direction.
  • the first strain gauge 1010 may correspond to the strain gauge of the first driving sensor module
  • the second strain gauge 1020 may correspond to the strain gauge of the second driving sensor module.
  • the monitoring device may include a module or algorithm that corrects the sensing value in a predetermined manner, and may correct the sensing value output from each driving sensor module.
  • the first strain gauge 1010 may correspond to the strain gauge of the driving sensor module
  • the second strain gauge 1020 may correspond to the strain gauge of the calibration sensor module.
  • each flexible tactile sensor includes a strain gauge of the same pattern, but one flexible tactile sensor may include a different strain gauge.
  • one continuous tactile sensor can be connected to one another. Both strain gages of the type and strain gages of the form "X" may be included.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating some processes of a user state monitoring method performed in the user state monitoring system of FIG. 1.
  • the monitoring device 130 receives a sensing value from at least one flexible tactile sensor 120 located in the backrest 112 or the seat plate 114 of the chair 110 (step S1110).
  • the flexible tactile sensor includes a sensor array and a communication unit configured of a tactile sensor module.
  • the tactile sensor module may have a structure as described with reference to FIGS. 5 to 10.
  • the monitoring device 130 calculates an amount of force or a distribution of force applied to the at least one flexible tactile sensor based on the received sensing value (step S1120).
  • the monitoring device 130 monitors the user's drowsiness or posture based on the calculated amount of force or force distribution pattern (step S1130).
  • the monitoring device 130 may measure the user's breathing or heart rate based on the sensing value received from the flexible tactile sensor at a location corresponding to a specific part of the user.
  • the monitoring device 130 may determine that the user is dozing. Can be.
  • the monitoring device 130 may determine that the user is dozing.
  • the monitoring device 130 compares the posture of the user and the preset posture based on the calculated amount of force or the distribution pattern of the force, and when the difference between the two is more than the preset ratio, the user is seated in an incorrect posture. It can be judged that.
  • the monitoring device 130 may transmit a control signal for controlling the peripheral device based on the user's drowsiness or the sitting posture monitoring result (step S1140).
  • the monitoring device 130 may transmit a control signal directly to the peripheral device.
  • the monitoring device 130 may drive the vibration device by transmitting a control signal to the vibration device provided in the backrest 112 or the seat plate 114 of the chair 110.
  • the monitoring device 130 may send a control signal to the associated system.
  • the monitoring device 130 may transmit a control signal for controlling the audio, window, horn or chair adjustment device of the vehicle to the vehicle information system.

Abstract

본 발명은 사용자의 상태를 모니터링할 수 있는 기술에 관한 것으로, 사용자 상태 모니터링 시스템은 등받이와 좌판으로 구성된 의자, 상기 등받이 또는 좌판에 위치하고 상기 의자에 착석한 사용자의 움직임을 감지하여 해당 움직임에 따른 센싱 값을 외부로 전송하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서 및 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 상기 사용자의 상태를 모니터링하는 모니터링 장치를 포함한다.

Description

사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템
본 발명은 사용자의 상태를 모니터링할 수 있는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 의자에 착석한 사용자의 상태를 모니터링하고 이를 이용하여 사용자의 주의를 환기시키거나 사용자의 자세를 교정시키는 사용자 상태 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 헬스 케어 기술은 센서 기술과 결합하여 사용자의 생체정보를 수집하고, 수집된 생체정보를 기초로 분석된 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 의자를 이용한 헬스 케어 기술은 사용자가 일상생활 또는 업무 중 사용하는 의자에서 생체정보를 획득하고 이를 분석하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
한국공개특허 제10-2014-0003820호는 의자에서 획득한 생체정보를 기반으로 한 사용자 인터페이스 방법에 관한 것으로, 의자에서 생체정보획득을 위해 팔걸이, 등판, 좌판에 생체신호센서를 통해 획득된 생체정보를 수신한 개인용컴퓨터 또는 스마트폰 등의 사용자 단말기를 통해 사용자의 건강상태, 스트레스 또는 감정상태에 따라 설정된 반응으로 음악 또는 음성을 출력하거나, 안내음성을 출력하여 운동 또는 호흡을 유도하도록 하는 기능을 제공하는 것을 특징으로 한다.
한국공개특허 제10-2011-0089646호는 기능성 의자에 관한 것으로, 착석자의 둔부를 지지하는 좌석과 상기 좌석에 연결되어 착석자의 등을 지지하며, 착석자의 자세를 파악하기 위해 거리를 측정하는 제 2 센서가 설치된 등받이를 포함한다. 해당 기술은 착석자의 체중을 측정하는 센서와 거리 센서를 구비하여, 착석자가 바른 자세로 착석할 수 있도록 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 양면에서 힘을 센싱할 수 있는 플렉서블 촉각 센서를 통해 의자에 착석한 사용자의 상태를 모니터링할 수 있는 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 의자에 착석한 사용자의 호흡 또는 심박을 자연스럽게 모니터링할 수 있는 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 의자에 착석한 사용자의 졸음 여부를 감지하고 사용자의 주의를 환기시킬 수 있는 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 사용자의 착석 자세를 교정할 수 있는 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 사용자 상태 모니터링 시스템은 등받이와 좌판으로 구성된 의자, 상기 등받이 또는 좌판에 위치하고 상기 의자에 착석한 사용자의 움직임을 감지하여 해당 움직임에 따른 센싱 값을 외부로 전송하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서 및 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 상기 사용자의 상태를 모니터링하는 모니터링 장치를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 상기 사용자의 특정 부위에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 상기 사용자의 호흡 또는 심박을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 플렉서블 촉각 센서는 상기 사용자의 고동맥(femoral artery)에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 상기 센싱 값을 기초로 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하고, 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값을 기초로 상기 센싱 값을 보상하여 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 상기 사용자가 졸고 있는 것으로 판단되는 경우, 주변 장치의 동작을 제어하는 제어신호를 전송하여 상기 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 자세와 기 설정된 자세를 비교하고, 상기 의자의 위치 또는 각도를 조정하는 제어신호를 전송하여 의자 조정 장치가 상기 의자의 위치 또는 각도를 조정하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값이 기 설정된 값 이상인 경우에는 상기 제어신호를 전송하지 않을 수 있다.
실시예들 중에서, 사용자 상태 모니터링 방법은 의자의 등받이 또는 좌판에 위치하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 센싱 값을 수신하는 단계, 상기 수신된 센싱 값을 기초로 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하는 단계 및 상기 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 방법 및 시스템은 양면에서 힘을 센싱할 수 있는 플렉서블 촉각 센서를 통해 의자에 착석한 사용자의 상태를 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 방법 및 시스템은 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 의자에 착석한 사용자의 호흡 또는 심박을 자연스럽게 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 방법 및 시스템은 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 의자에 착석한 사용자의 졸음 여부를 감지하고 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 방법 및 시스템은 플렉서블 촉각 센서를 이용하여 사용자의 착석 자세를 교정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 모니터링 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 모니터링 장치의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1에 있는 플렉서블 촉각 센서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 있는 플렉서블 촉각 센서에 포함된 촉각 센서 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5에 있는 촉각 센서 모듈의 구체적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 있는 촉각 센서 모듈의 스트레인 게이지와 금속 배선을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 6에 있는 촉각 센서 모듈의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 촉각 센서 모듈의 다른 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 촉각 센서 모듈의 또 다른 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1에 있는 사용자 상태 모니터링 시스템에서 수행되는 사용자 상태 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자 상태 모니터링 시스템(100)은 의자(110), 플렉서블 촉각 센서(120) 및 모니터링 장치(130)를 포함한다.
의자(110)는 등받이(112)와 좌판(114)으로 구성되어 사용자가 착석할 수 있다. 의자(110)는 사용자가 착석할 수 있는 형태의 모든 의자를 포함한다. 예를 들어, 가정용 의자, 사무용 의자와 같은 가구, 차량, 비행기 등과 같이 탈 것 등에 내장되어 있는 의자를 모두 포함한다. 의자(110)에는 사용자의 움직임을 감지하기 위해 적어도 하나 이상의 플렉서블 촉각 센서(120)가 위치할 수 있다.
플렉서블 촉각 센서(120)는 의자(110)의 등받이(112) 또는 좌판(114)에 위치하고 해당 의자(110)에 착석한 사용자의 움직임을 감지하여 해당 움직임에 따른 센싱 값을 외부로 전송한다. 예를 들어, 플렉서블 촉각 센서(120)는 착석한 사용자의 이동 또는 사용자 신체 일부(예를 들어, 근육, 조직 등)의 움직임을 감지할 수 있다. 플렉서블 촉각 센서(120)는 양면에서 힘을 센싱하여 사용자의 움직임을 정확하게 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 플렉서블 촉각 센서(120)는 일 면에 탈부착부를 구비하고, 탈부착부를 통해 의자(110)에 탈부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 플렉서블 촉각 센서(120)는 의자(110)에 내장되어 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 플렉서블 촉각 센서(120)는 방석, 매트 또는 쿠션에 내장되고, 플렉서블 촉각 센서(120)가 내장된 방석, 매트 또는 쿠션이 의자의 프레임에 탈부착될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 플렉서블 촉각 센서(120)가 의자(110)에 내장되어 있는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
플렉서블 촉각 센서(120)의 위치와 개수는 사용자의 신체 조건, 감지할 상태 정보의 종류 등의 요구 조건을 고려하여 결정될 수 있으며, 요구 조건에 따라 위치와 개수가 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 1에서 의자(110)의 등받이(112)에는 척추에 대응되는 위치에 세로로 제1 플렉서블 촉각 센서가 위치하고, 흉부에 대응하는 위치로 가로로 제2 플렉서블 촉각 센서가 위치할 수 있다. 또한, 좌판(114)에는 둔부에 대응되는 위치에 가로로 제3 플렉서블 촉각 센서가 위치하고, 허벅지에 대응되는 위치에 가로로 제4 플렉서블 촉각 센서가 위치할 수 있다.
모니터링 장치(130)는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 해당 의자(110)에 착석한 사용자의 상태를 모니터링한다. 일 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 사용자의 특정 부위에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 호흡 또는 심박을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 수신된 센싱 값을 기초로 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하고, 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 졸음 여부 또는 착석 자세를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 모바일 단말기, 스마트 폰, 테블릿 PC, 웨어러블(wearable) PC 또는 랩탑 PC 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 차량 정보 시스템 또는 의자에 내장되거나 의자와 연결된 보조 장치를 포함할 수 있다.
모니터링 장치(130)는 블루투스, 근거리 무선 통신과 같은 무선 통신 수단 또는 유선 통신 수단을 이용하여 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서(120)와 연결될 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 모니터링 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 모니터링 장치(130)는 제1 통신부(210), 제1 모니터링부(220), 제1 저장부(230), 제1 출력부(240) 및 제1 제어부(250)를 포함한다. 제1 통신부(210)는 의자(110)에 위치하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서(120)로부터 센싱 값을 수신한다. 예를 들어, 제1 통신부(210)는 블루투스 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 유선 통신 모듈에 해당할 수 있다.
제1 모니터링부(220)는 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 상태를 모니터링한다. 일 실시예에서, 제1 모니터링부(220)는 사용자의 특정 부위에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 호흡 또는 심박을 측정하고 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 제1 모니터링부(220)는 사용자의 고동맥(femoral artery)에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 심박을 측정하고 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 모니터링부(220)는 수신된 센싱 값을 기초로 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하고, 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 졸음 여부를 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 좌판에 위치한 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 짧은 시간(기 설정된 시간) 내 사용자의 체중이 앞으로 쏠린 것으로 분석되는 경우 제1 모니터링부(220)는 사용자가 졸고 있는 상태로 판단할 수 있다. 또는, 일정 시간(기 설정된 시간) 이상 사용자의 움직임이 감지되지 않는 경우 모니터링부(220)는 사용자가 졸고 있는 상태로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 모니터링부(220)는 수신된 센싱 값을 기초로 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하고, 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 자세를 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 제1 모니터링부(220)는 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 자세와 기 설정된 자세를 비교하고, 사용자에게 올바를 자세를 취하도록 안내할 수 있다. 예를 들어, 제1 모니터링부(220)는 수신된 센싱 값을 기초로 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴과 기 설정된 올바른 자세의 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 비교할 수 있다. 양자 사이의 차이가 기 설정된 비율 이상인 경우 제1 모니터링부(220)는 사용자가 올바르지 않은 자세로 착석한 것으로 판단할 수 있다.
제1 모니터링부(220)는 소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있다.
제1 저장부(230)는 모니터링 장치(130)의 구동과 운영에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 제1 저장부(230)는 모니터링 장치(130)의 운영 프로그램, 모니터링 어플리케이션, 수신된 센싱 값 또는 모니터링 결과 데이터 등을 저장할 수 있다. 제1 저장부(230)는 휘발성 또는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
제1 출력부(240)는 모니터링 장치의 상태, 모니터링 결과 등을 출력한다. 예를 들어, 제1 출력부(240)는 스피커 또는 디스플레이에 해당할 수 있다.
제1 제어부(250)는 제1 통신부(210), 제1 모니터링부(220), 제1 저장부(230) 및 제1 출력부(240)를 제어하여 센싱 값의 수신, 수신된 값을 기초로 사용자 상태 모니터링 및 모니터링 결과의 출력을 제어한다.
예를 들어, 제1 제어부(250)는 측정된 사용자의 호흡 또는 심박을 제1 출력부(240)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다. 또는, 제1 제어부(250)는 사용자가 졸고 있는 상태로 판단되는 경우, 제1 출력부(240)를 통해 알람을 출력하도록 제어하여 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다. 또는, 제1 제어부(250)는 사용자의 착석 자세가 올바른 자세가 아닌 것으로 판단되는 경우, 제1 출력부(240)를 통해 안내 메시지를 출력하도록 제어하여 사용자가 올바른 자세로 앉도록 안내할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 제어부(250)는 모니터링 결과를 외부로 전송하거나 모니터링 결과를 기초로 주변 장치를 제어할 수도 있다.
예를 들어, 제1 제어부(250)는 측정된 사용자의 호흡 또는 심박을 의료인 단말기 또는 의료기관으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(250)는 측정된 사용자의 호흡 또는 심박을 셀룰러 통신망 또는 무선 랜 등을 통해 기설정된 의료인의 단말기 또는 의료기관으로 전송할 수 있다.
또는, 제1 제어부(250)는 사용자가 졸고 있는 것으로 판단되는 경우, 주변 장치의 동작을 제어하는 제어신호를 해당 주변 장치에 전송하여 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(250)는 의자(110)의 등받이(112) 또는 좌판(114)에 구비된 진동 장치에 제어신호를 전송하여 진동장치를 구동시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 있는 모니터링 장치의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 모니터링 장치(130)는 제2 통신부(310), 제3 통신부(320), 제2 모니터링부(330), 제2 저장부(340) 및 제2 제어부(350)를 포함한다.
도 3은 다른 시스템과 연계된 모니터링 장치(130)의 예이다. 예를 들어, 의자(110)는 차량 내 의자에 해당하고, 모니터링 장치(130)는 차량 내 장치를 제어하는 차량 정보 시스템과 연계될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 도 2와 차이가 있는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
제2 통신부(310)는 의자(110)에 위치하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서(120)로부터 센싱 값을 수신한다. 예를 들어, 제2 통신부(310)는 블루투스 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 유선 통신 모듈에 해당할 수 있다.
제3 통신부(320)는 차량 정보 시스템과 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 제3 통신부(320)는 CAN(Control Area Network) 네트워크를 통해 차량 정보 시스템과 데이터를 송수신할 수 있다.
제2 모니터링부(330)는 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 호흡, 심박, 졸음 여부 또는 자세를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 모니터링부(330)는 차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값을 기초로 센싱 값을 보상하여 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 차량 정보 시스템은 차량의 서스펜션 등에 구비된 충격 감지 센서로부터 측정된 충격 값을 수신하고, 수신된 충격 값을 모니터링 장치(130)로 전송할 수 있다. 모니터링 장치(130)는 제3 통신부(320)를 통해 충격 값을 수신하고 수신된 충격 값을 기초로 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 보상하여 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 제2 모니터링부(330)는 충격 값에 따라 사용자의 신체가 의자에 가하는 힘을 보상하여 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 모니터링부(330)는 충격 값에 따른 보상 계수를 해당 충격 값에 곱하여 보상 값을 산출할 수 있다. 보상 계수는 실험 등을 통해 미리 산출되어 모니터링 장치(130)에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 모니터링부(330)는 차량 정보 시스템으로부터 충격 값과 함께 충격 방향에 대한 정보를 수신하고, 이를 기초로 사용자의 신체가 의자에 가하는 힘을 보상하여 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출할 수 있다. 충격 방향 및 충격 값에 따른 보상 계수는 실험 등을 통해 미리 산출되어 모니터링 장치(130)에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 사용자(예를 들어, 운전자)가 졸고 있는 것으로 판단되는 경우, 제2 제어부(350)는 차량의 내 장치의 동작을 제어하는 제어신호를 차량 정보 시스템에 전송하여 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어부(350)는 차량의 오디오를 제어하는 제어신호를 제3 통신부(320)를 통해 차량 정보 시스템에 전송할 수 있다. 차량 정보 시스템은 수신된 제어신호를 기초로 차량의 오디오를 켜거나, 오디오 볼륨을 조정할 수 있다.
또는, 제2 제어부(350)는 차량의 창문의 개폐를 제어하는 제어신호 또는 차량의 공조 시스템을 제어하는 제어신호를 차량 정보 시스템에 전송할 수 있다. 차량 정보 시스템은 수신된 제어신호를 기초로 창문을 개폐하거나, 공조 시스템을 제어하여 차량 내 온도를 조정할 수 있다.
또는, 제2 제어부(350)는 차량의 경적을 제어하는 제어신호를 차량 정보 시스템에 전송할 수 있다. 차량 정보 시스템은 수신된 제어신호를 기초로 경적을 울려 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.
일 실시예에서, 사용자(예를 들어, 운전자)가 올바르지 않은 자세로 착석한 것으로 판단되는 경우, 제2 제어부(350)는 의자의 위치 또는 각도를 조정하는 제어신호를 차량 정보 시스템에 전송할 수 있다. 차량 정보 시스템은 수신된 제어 신호를 기초로 의자 조정 장치를 제어하여 의자의 위치 또는 각도를 조정할 수 있다. 의자 조정 장치는 의자의 위치 또는 각도를 조정하여 사용자의 자세가 기 설정된 자세에 근접하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값이 기 설정된 값 이상인 경우에는 제2 제어부(350)는 차량 정보 시스템에 제어신호를 전송하지 않을 수 있다. 예를 들어, 충격 값이 일정 값 이상(센싱 값을 보정할 수 없는 값)인 경우 제2 제어부(350)는 시스템의 안정성을 위해 차량 정보 시스템에 제어신호를 전송하지 않을 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 플렉서블 촉각 센서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 플렉서블 촉각 센서(120)는 복수의 촉각 센서 모듈을 포함하는 촉각 센서 어레이(410)와 촉각 센서 어레이(410)에서 출력된 센싱 값을 유선 또는 무선으로 전송하는 통신부(420)를 포함한다.
예를 들어, 통신부(420)는 블루투스, 무선랜, 근거리 무선 통신과 같은 무선 통신 수단을 이용하여 센싱 값을 모니터링 장치(130)에 전송할 수 있다.
도 5는 도 4에 있는 플렉서블 촉각 센서에 포함된 촉각 센서 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 플렉서블 촉각 센서 모듈은 폴리머 층(510), 폴리머 층(510)의 상부에 형성된 제1 금속층(520), 제1 금속층(520)의 상부에 형성되고 변형에 따라 저항값이 변화하는 스트레인 게이지와 스트레인 게이지에 연결된 금속 배선을 포함하는 제1 센서 층(530), 제1 센서 층(530)을 보호하는 제1 커버 층(550), 폴리머 층(510)의 하부에 형성된 제2 금속층(521), 제2 금속층(521)의 하부에 형성되고 변형에 따라 저항값이 변화하는 스트레인 게이지와 스트레인 게이지에 연결된 금속 배선을 포함하는 제2 센서 층(531) 및 제2 센서 층(531)을 보호하는 제2 커버 층(551)으로 구성된다.
폴리머 층(510)은 센서의 구조를 유지하면서, 외부 힘에 유연하게 구부러질 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 층(510)은 폴리이미드(PI, Polyimide) 층일 수 있다. 폴리이미드는 높은 열 안정성과 안정적인 물리적, 화학적 특성을 가지며, 얇고 굴곡성이 뛰어나다. 일 실시예에서, 폴리머 층(510)은 25㎛의 두께로 형성될 수 있다.
폴리머 층(510)의 상부(또는, 바깥 방향)와 하부(또는, 바깥 방향)에는 각각 제1 금속층(520)과 제2 금속층(521)이 형성된다. 제1 금속층(520)과 제2 금속층(521)은 폴리머 층(510)의 상부와 하부에 니켈-크롬(Ni-Cr)을 증착하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속층(520)과 제2 금속층(521)은 각각 400A의 두께로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속층(520)과 제2 금속층(521)은 스트레인 게이지가 패터닝될 위치에만 증착될 수도 있다.
제1 센서 층(530)은 제1 금속층(520)의 상부에 형성되고 변형에 따라 저항값이 변화하는 스트레인 게이지(strain gauge)와 스트레인 게이지에 연결된 금속 배선을 포함한다. 제1 금속층(520)의 상부에 스트레인 게이지가 패터닝된 후 스트레인 게이지에 금속 배선이 연결될 수 있다. 스트레인 게이지는 일단과 타단에 각각 금속 배선이 연결되어 제1 전극 및 제2 전극과 연결될 수 있다. 금속 배선은 구리(Cu)로 패터닝되어 스트레인 게이지에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 센서 층(530)은 13㎛의 두께로 형성될 수 있다.
제2 센서 층(531)은 제2 금속층(521)의 하부에 형성되고 변형에 따라 저항값이 변화하는 스트레인 게이지와 스트레인 게이지에 연결된 금속 배선을 포함한다. 제2 센서 층(531)에 대한 설명은 제1 센서 층(530)과 동일하다.
제1 센서 층(530)의 상부에는 제1 센서 층(530)을 보호하는 제1 커버 층(550)이 형성되고, 제2 센서 층(531)의 하부에는 제2 센서 층(531)을 보호하는 제2 커버 층(551)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 커버 층(550, 551)은 폴리에스터(PET, Polyester) 층일 수 있다.
제1 센서층(530)의 상부에 제1 접착층(540)이 형성될 수 있고, 제1 접착층(540)을 통해 제1 센서층(530)의 상부에 제1 커버 층(550)이 접착될 수 있다. 마찬가지로, 제2 센서층(531)의 하부에 제2 접착층(541)이 형성될 수 있고, 제2 접착층(541)을 통해 제2 센서층(531)의 하부에 제2 커버 층(551)이 접착될 수 있다. 예를 들어, 센서 층(530, 531)에 접착제를 도포하거나 접착 필름을 붙인 후, 커버 층(550, 551)을 접착할 수 있다.
도 5의 플렉서블 촉각 센서는 양면에 센서가 구비되어 양면에서 힘을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 외부 힘에 의해 일측으로 구부러지는 경우, 플렉서블 촉각 센서는 구부러지는 것(bending)을 양면에서 센싱(bending up and bending down)할 수 있으므로 센싱의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 플렉서블 촉각 센서는 해당 촉각 센서의 일 지점에 가해지는 수직력(Normal Force)을 측정할 수 있다.
도 6은 도 5에 있는 촉각 센서 모듈의 구체적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 센서 층(530)은 제1 스트레인 게이지(532a)와 제1 스트레인 게이지(532a)의 일단과 타단에 각각 연결된 제1 금속 배선(532b), 제2 스트레인 게이지(534a)와 제2 스트레인 게이지(534a)의 일단과 타단에 각각 연결된 제2 금속 배선(534b)을 포함한다. 제1 스트레인 게이지(532a)와 제2 스트레인 게이지(534a)는 서로 이격되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(532a)와 제1 금속 배선(532b)은 구동용 센서 모듈에 해당하고, 제2 스트레인 게이지(534a)와 제2 금속 배선(534b)은 보정용 센서 모듈에 해당할 수 있다. 예를 들어, 제1 스트레인 게이지(532a)은 제1 금속 배선(532b)을 통해 제1 센싱 값을 출력하고, 제2 스트레인 게이지(534a)는 제1 센싱 값을 보정하기 위한 제2 센싱 값을 제2 금속 배선(534b)을 통해 출력할 수 있다.
예를 들어, 금속 스트레인 게이지는 온도가 상승함에 따라 선형적으로 저항이 증가하는 저항 특성을 가질 수 있다. 따라서, 모니터링 장치는 센싱 값을 보정하는 모듈 또는 알고리즘을 포함하고, 구동용 센서 모듈에서 출력된 제1 센싱 값과 보정용 센서 모듈에서 출력된 제2 센싱 값을 이용하여 센서 모듈 간의 온도 차이에 의한 센싱 값의 오차를 보정할 수 있다.
제2 센서 층(532)은 제3 스트레인 게이지(536a)와 제3 스트레인 게이지(536a)의 일단과 타단에 각각 연결된 제3 금속 배선(536b), 제4 스트레인 게이지(538a)와 제4 스트레인 게이지(538a)의 일단과 타단에 각각 연결된 제4 금속 배선(538b)을 포함한다. 제3 스트레인 게이지(536a)와 제4 스트레인 게이지(538a)는 서로 이격되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 스트레인 게이지(536a)와 제3 금속 배선(536b)은 구동용 센서 모듈에 해당하고, 제4 스트레인 게이지(538a)와 제4 금속 배선(538b)은 보정용 센서 모듈에 해당할 수 있다. 예를 들어, 제3 스트레인 게이지(536a)은 제1 금속 배선(536b)을 통해 제3 센싱 값을 출력하고, 제4 스트레인 게이지(538a)는 제3 센싱 값을 보정하기 위한 제4 센싱 값을 제4 금속 배선(538b)을 통해 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 금속층과 제2 금속층은 폴리머 층(510) 전체에 증착될 수도 있고, 스트레인 게이지가 패터닝된 위치(520a, 520b, 521a, 521b)에만 증착될 수도 있다.
도 7은 도 6에 있는 촉각 센서 모듈의 스트레인 게이지와 금속 배선을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 각 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)는 연속된 ?ㄹ? 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 각 스트레인 게이지의 끝단에는 각각 금속 배선이 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지(532a, 536a)와 보정용 센서 모듈의 스트레인 게이지(534a, 538a)의 라인 폭의 길이와 라인 사이의 갭의 길이는 각각 다르게 형성될 수 있다. 라인 폭의 길이와 라인 사이의 갭의 길이는 센서의 적용 대상이나, 힘의 주된 측정 방향 등에 따라 다르게 구현될 수 있다.
예를 들어, 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지(532a, 536a)의 라인 폭의 길이는 40 ~ 90㎛, 라인 사이의 갭의 길이는 110 ~ 160㎛으로 형성되고, 보정용 센서 모듈의 스트레인 게이지(534a, 538a)의 라인 폭의 길이는 50 ~ 100㎛, 라인 사이의 갭의 길이는 100 ~ 150㎛으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지(532a, 536a)의 라인 폭의 길이는 65㎛, 라인 사이의 갭의 길이는 135㎛으로 형성되고, 보정용 센서 모듈의 스트레인 게이지(534a, 538a)의 라인 폭의 길이는 75㎛, 라인 사이의 갭의 길이는 125㎛으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)는 구부러지는 힘 또는 수직력을 용이하게 측정할 수 있는 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 촉각 센서의 예상되는 접힘 선 또는 굽힘 선이 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)의 길이 방향 축(710, 712, 720, 722)과 수평이 되도록 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)가 형성될 수 있다. 플렉서블 촉각 센서의 접힘 선 또는 굽힘 선이 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)의 길이 방향 축(710, 712, 720, 722)과 수평이 될수록 스트레인 게이지의 변형율이 커져 측정 정확도가 높아질 수 있다. 일 실시예에서, 플렉서블 촉각 센서의 예상되는 접힘 선 또는 굽힘 선은 적용 대상, 적용 위치 또는 측정 대상 힘 등을 고려하여 설계자에 의해 미리 가정될 수 있으며, 스트레인 게이지(532a, 534a, 536a, 538a)는 해당 가정을 기초로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 구동용 센서 모듈의 제1 스트레인 게이지(532a)와 보정용 센서 모듈의 제2 스트레인 게이지(534a)는 각각의 길이 방향 축(710, 712)이 평면의 수직축과 일정 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스트레인 게이지(532a)와 제2 스트레인 게이지(534a)는 서로 비스듬하게 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(532a)와 상기 제2 스트레인 게이지(534a)는 서로 이격되고 각각의 길이 방향 축(710, 712)이 상부에서 교차하여 ?∧? 형태가 되도록 형성될 수 있다.
구동용 센서 모듈의 제3 스트레인 게이지(536a)와 보정용 센서 모듈의 제4 스트레인 게이지(538a)는 각각의 길이 방향 축(720, 722)이 평면의 수직축과 일정 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 스트레인 게이지(536a)와 제4 스트레인 게이지(538a)는 서로 비스듬하게 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 스트레인 게이지(536a)와 상기 제4 스트레인 게이지(538a)는 서로 이격되고 각각의 길이 방향 축(720, 722)이 하부에서 교차하여 ?∨? 형태가 되도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(532a)와 제3 스트레인 게이지(536a)는 서로 대응되는 반대 위치에 형성되고, 제2 스트레인 게이지(534a)와 제4 스트레인 게이지(538a)는 서로 대응되는 반대 위치에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 일 측의 제1 스트레인 게이지(532a)와 제2 스트레인 게이지(534a), 반대 측의 제3 스트레인 게이지(536a)와 제4 스트레인 게이지(538a)는 서로 교차되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스트레인 게이지(532a), 제3 스트레인 게이지(536a), 제2 스트레인 게이지(534a), 제4 스트레인 게이지(538a)의 순서대로 서로 교차되도록 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 플렉서블 촉각 센서는 양면에 센서가 구비되어 양면에서 힘을 정확하게 센싱할 수 있다.
도 8은 도 6에 있는 촉각 센서 모듈의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 플렉서블 촉각 센서의 일 측에 구동용 센서 모듈(810)과 보정용 센서 모듈(820)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 촉각 센서 모듈의 스트레인 게이지들은 도 8과 같이 동일 면에 형성될 수도 있고, 각각 다른 면에 형성될 수도 있다.
도 9는 촉각 센서 모듈의 다른 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 스트레인 게이지(910)는 제1 면에 형성되고(도 9의 (a)), 제2 스트레인 게이지(920)는 제2 면(제1 면의 반대면)에 형성될 수 있다(도 9의 (b)). 일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(910)와 제2 스트레인 게이지(920)는 각각의 길이 방향 축이 서로 직교하도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(910)와 제2 스트레인 게이지(920)는 각각의 길이 방향 축이 서로 비스듬하게 교차하도록 형성될 수도 있다.
예를 들어, 도 10에서 제1 스트레인 게이지(910)는 길이 방향 축이 제1 면의 수평면에 수직이 되도록 형성되고(도 9의 (a)), 제2 스트레인 게이지(920)는 길이 방향 축이 제2 면의 수평면에 평행이 되도록 형성되어(도 9의 (b)) 서로 직교하도록 형성될 수 있다. 상기와 같이 형성된 촉각 센서 모듈을 통해 사용자는 가해진 힘에 따른 변형(strain) 방향을 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(910)는 제1 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당하고, 제2 스트레인 게이지(920)는 제2 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당할 수 있다. 이러한 경우, 모니터링 장치는 기 정해진 방식으로 센싱 값을 보정하는 모듈 또는 알고리즘을 포함하고, 각 구동용 센서 모듈에서 출력된 센싱 값을 보정할 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(910)는 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당하고, 제2 스트레인 게이지(920)는 보정용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당할 수도 있다.
도 10은 촉각 센서 모듈의 또 다른 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 스트레인 게이지(1010)와 제2 스트레인 게이지(1020)는 동일 면에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(1010)와 제2 스트레인 게이지(1020)는 각각 다른 면에 형성될 수도 있다.
각 스트레인 게이지(1010, 1020)는 ?X?자 형태로 패터닝되어 형성되고, 각 스트레인 게이지(1010, 1020)의 끝단에는 각각 금속 배선이 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 1 스트레인 게이지(1010)의 길이 방향 축과 제2 스트레인 게이지(1020)의 길이 방향 축이 다른 방향이 되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 제1 스트레인 게이지(1010)는 길이 방향 축이 해당 면의 수평면에 평행이 되도록 형성되고, 제2 스트레인 게이지(1020)는 길이 방향 축이 해당 면의 수평면에 수직이 되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 1 스트레인 게이지(1010)의 길이 방향 축과 제2 스트레인 게이지(1020)의 길이 방향 축이 같은 방향이 되도록 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(1010)는 제1 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당하고, 제2 스트레인 게이지(1020)는 제2 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당할 수 있다. 이러한 경우, 모니터링 장치는 기 정해진 방식으로 센싱 값을 보정하는 모듈 또는 알고리즘을 포함하고, 각 구동용 센서 모듈에서 출력된 센싱 값을 보정할 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 스트레인 게이지(1010)는 구동용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당하고, 제2 스트레인 게이지(1020)는 보정용 센서 모듈의 스트레인 게이지에 해당할 수도 있다.
도 8 내지 도 10의 실시예에서 각 플렉서블 촉각 센서는 같은 패턴의 스트레인 게이지를 포함하고 있으나, 하나의 플렉서블 촉각 센서에 다른 패턴의 스트레인 게이지가 포함될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 플렉서블 촉각 센서에 연속된 ?ㄹ? 형태의 스트레인 게이지와 ?X?자 형태의 스트레인 게이지가 모두 포함될 수도 있다.
도 11은 도 1에 있는 사용자 상태 모니터링 시스템에서 수행되는 사용자 상태 모니터링 방법의 일부 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 모니터링 장치(130)는 의자(110)의 등받이(112) 또는 좌판(114)에 위치하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서(120)로부터 센싱 값을 수신한다(단계 S1110). 플렉서블 촉각 센서는 촉각 센서 모듈로 구성된 센서 어레이와 통신부를 포함한다. 촉각 센서 모듈은 도 5 내지 도 10에서 설명한 바와 같은 구조를 가질 수 있다.
모니터링 장치(130)는 수신된 센싱 값을 기초로 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출한다(단계 S1120).
모니터링 장치(130)는 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링한다(단계 S1130).
일 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 사용자의 특정 부위에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 사용자의 호흡 또는 심박을 측정할 수도 있다.
예를 들어, 좌판에 위치한 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 짧은 시간(기 설정된 시간) 내 사용자의 체중이 앞으로 쏠린 것으로 분석되는 경우 모니터링 장치(130)는 사용자가 졸고 있는 상태로 판단할 수 있다. 또는, 일정 시간(기 설정된 시간) 이상 사용자의 움직임이 감지되지 않는 경우 모니터링 장치(130)는 사용자가 졸고 있는 상태로 판단할 수 있다.
또는, 모니터링 장치(130)는 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 사용자의 자세와 기 설정된 자세를 비교하고, 양자 사이의 차이가 기 설정된 비율 이상인 경우 사용자가 올바르지 않은 자세로 착석한 것으로 판단할 수 있다.
사용자의 졸음 여부 또는 착석 자세 모니터링 결과를 기초로 모니터링 장치(130)는 주변 장치를 제어하는 제어 신호를 전송할 수 있다(단계 S1140).
일 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 주변 장치에 직접 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(130)는 의자(110)의 등받이(112) 또는 좌판(114)에 구비된 진동 장치에 제어신호를 전송하여 진동장치를 구동시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 모니터링 장치(130)는 연계된 시스템에 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(130)는 자동차 정보 시스템에 차량의 오디오, 창문, 경적 또는 의자 조정 장치를 제어하는 제어 신호를 전송할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 등받이와 좌판으로 구성된 의자;
    상기 등받이 또는 좌판에 위치하고 상기 의자에 착석한 사용자의 움직임을 감지하여 해당 움직임에 따른 센싱 값을 외부로 전송하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서; 및
    상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 상기 사용자의 상태를 모니터링하는 모니터링 장치를 포함하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    상기 사용자의 특정 부위에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서로부터 수신된 센싱 값을 기초로 상기 사용자의 호흡 또는 심박을 측정하는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플렉서블 촉각 센서는
    상기 사용자의 고동맥(femoral artery)에 대응되는 위치의 플렉서블 촉각 센서인 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    상기 센싱 값을 기초로 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하고, 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값을 기초로 상기 센싱 값을 보상하여 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    상기 사용자가 졸고 있는 것으로 판단되는 경우, 주변 장치의 동작을 제어하는 제어신호를 전송하여 상기 사용자의 주의를 환기시키는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 자세와 기 설정된 자세를 비교하고, 상기 의자의 위치 또는 각도를 조정하는 제어신호를 전송하여 의자 조정 장치가 상기 의자의 위치 또는 각도를 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  8. 제6항 내지 제7항에 있어서, 상기 모니터링 장치는
    차량의 충격 감지 센서에 의해 측정된 충격 값이 기 설정된 값 이상인 경우에는 상기 제어신호를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 사용자 상태 모니터링 시스템.
  9. 사용자의 상태를 모니터링하는 방법에 있어서,
    의자의 등받이 또는 좌판에 위치하는 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서로부터 센싱 값을 수신하는 단계;
    상기 수신된 센싱 값을 기초로 상기 적어도 하나의 플렉서블 촉각 센서에 가해지는 힘의 양 또는 힘의 분포를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 힘의 양 또는 힘의 분포 패턴을 기초로 상기 사용자의 졸음 여부 또는 자세를 모니터링하는 단계를 포함하는 사용자 상태 모니터링 방법.
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