WO2018174567A1

WO2018174567A1 - 보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치

Info

Publication number: WO2018174567A1
Application number: PCT/KR2018/003309
Authority: WO
Inventors: 이성일; 김상민; 이재형
Original assignee: 성균관대학교 산학협력단
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-09-27
Also published as: KR102013353B1; KR20180107015A

Abstract

보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 개시한다. 본 발명은, 본 발명은 사용자와 보행 보조기 제어 장치 간의 거리, 보행 보조기의 이동과 관련된 이동 관련 정보, 기초 삼각형에 보행 보조기의 이동 관련 정보를 사용하여 연산된 변경 삼각형의 넓이, 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하고, 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 보행 보조기의 속도를 제어한다.

Description

보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치

본 발명은 보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 위험상황 여부를 판단하여 보행 보조기 감속을 수행하고, 다양한 형태의 보행 보조기에 적용 가능한 보행 보조기의 위험 상황 판단 방법 및 장치에 대한 것이다.

보행이 어려운 고령자나 하지 지체 장애인 등을 위한 다양한 형태의 보행 보조기가 개발되고 있다. 밀거나 기댈 수 있는 보행차 형태, 몸에 착용하는 장착형 형태 등이 존재한다. 보행 보조기는 상체를 지지하여 보행에 상체를 활용할 수 있도록 프레임을 포함하며, 보행 보조기에 따라 브레이크 장치가 포함될 수 있다.

보행 보조기는 사용자는 체중을 지탱하고 거동을 돕는데 사용된다. 사용자는 포트홀, 연석, 내리막이나 오르막과 같은 외부 환경에 의해 발생하는 다양한 위험상황에 노출될 수 있다. 신체 능력이 제한적인 보행 보조기 사용자는 위험 상황에 즉각적으로 대처하기 어려울 수 있다. 수동 브레이크 장치가 있는 보행 보조기도 사용자에게 완전한 도움을 줄 수 없다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하고 사용자의 안전 확보를 위해, 센서로 수집하는 데이터를 실시간으로 분석하여 위험상황을 감지하고 보행 보조기의 감속 제어를 수행할 수 있다. 장치는 보행 보조기에 임베드 될 수 있고, 또한 탈부착 가능한 모듈 형태로 설계되어 보행 보조기의 형태나 종류에 관계없이 활용될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 제안한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법은, 상기 보행 보조기에 부착된 보행 보조기 제어 장치의 센서부를 사용하여 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계; 상기 센서부를 사용하여 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하는 단계; 상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하는 단계; 상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계; 상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게, 상기 기초 삼각형의 넓이는, 상기 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서, 상기 거리 정보가 나타내는 상기 사용자의 위치 및 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 상기 기초 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출된다.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 거리 정보에 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 상기 사용자의 새로운 위치와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 거리 정보 또는 상기 이동 관련 정보는, 상기 보행 보조기 제어 장치의 상기 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득된다.

바람직하게, 상기 각도 정보는, 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 각도 또는 상기 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점은 각각 고정점과 이동 원점에 해당하고, 상기 이동 원점에 상기 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 위치가 이동점에 해당하며, 상기 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치, 상기 이동 원점 및 상기 고정점을 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고, 상기 센서부에 의해 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 고정점 및 상기 사용자의 위치를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보 및 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 상기 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치 및 상기 고정점를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출된다.

바람직하게, 상기 가속도 정보는, 상기 보행 보조기의 수평 방향의 속도 변화량에 해당하는 수평 가속도 또는 상기 보행 보조기의 수직 방향의 속도 변화량에 해당하는 수직 가속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 가속도 또는 상기 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 각속도 정보는, 수평 각도의 변화량에 해당하는 수평 각속도 또는 수직 각도의 변화량에 해당하는 수직 각속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 어느 한 꼭짓점의 좌표가 미리 정해진 좌표 영역을 벗어나는 경우, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 어느 하나의 각도가 임계값 이상인 경우, 또는, 상기 변경 삼각형의 세 면 중 적어도 어느 한 면의 길이가 임계값 이상인 경우, 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 변경 삼각형의 넓이, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 차, 또는, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 비 중 적어도 하나가 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정한다.

바람직하게, 상기 보행 보조기 제어 장치가 상기 보행 보조기의 브레이크 장치에 대하여 제동 명령을 전송함으로써 상기 보행 보조기의 속도가 제어된다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기 제어 장치는, 거리, 속도, 각도, 각속도 또는 가속도 중 적어도 하나를 센싱하는 센서부; 데이터를 저장하는 메모리; 브레이크 장치와 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 센서부, 상기 메모리 및 상기 통신부를 제어하는 프로세서;를 포함하는 보행 보조기 제어 장치에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 센서부를 통해 센싱된 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하고, 상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자의 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하고, 상기 센서부를 통해 센싱된 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하고, 상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하고, 상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하고, 상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하고, 및 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하되, 상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명은 실시간으로 데이터를 수집하고 분석하여 보행 보조기가 넘어지거나 미끄러지는 등의 위험 상황 발생 시 사용자의 개입 없이도 보행 보조기의 감속을 수행한다. 이로써 제한된 신체 능력과 인지 능력을 갖춘 사용자의 상황 대처가 늦어져 발생 될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 장치를 탈부착 가능하도록 하여 보행 보조기 제품의 형태나 모델에 상관없이 다양한 보행 보조기에 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황이 발생하지 않은 경우에서의 사용자의 위치와 보행 보조기의 프레임의 양 끝점에 의해 구성되는 기초 삼각형을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위험 상황 판단 방법에 사용되는 기초 삼각형 및 변경 삼각형을 원점좌표계에서 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도가 발생한 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도와 수직 가속도가 발생한 경우를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기가 한쪽으로 미끄러지는 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 수평이 맞지 않아 기울어지는 상황에서의 변경 삼각형을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 가속도, 수평 이동 및 정면 이동을 반영하여 산출된 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표를 나타낸다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기 감속 제어 단계의 일례를 나타낸 순서도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기의 제어 장치의 블록도 및 보행 보조기의 제어 장치와 브레이크 장치의 연결관계를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 탈부착 방식의 모듈 형태인 제어 장치와 브레이크 장치의 부착지점 및 양 장치의 연결관계를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람이 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계 들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

본 명세서에서 보행 보조기란, 노약자나 장애인 등의 거동을 돕기 위해 사용되는 체중 지탱 장치로써 외형적인 구조나 형태 등의 차이에 무관하게 본 발명이 활용될 수 있는 모든 보행 보조기를 포함한다. 본 명세서에서 사용자의 위치란, 보행 보조기 제어 장치가 부착된 프레임과 동일 수평면 상의 사용자의 위치를 나타낸다. 본 명세서에서 브레이크 장치란, 보행 보조기의 속도를 줄이거나 정지시킬 수 있는 시스템을 포함한다. 본 명세서에서 관련 정보란 거리 정보, 길이 정보, 넓이(area) 정보, 위치 정보, 각속도 정보, 가속도 정보, 각도 정보, 속도 정보, 좌표 정보 등을 포함한다.

사용자는 보행 보조기의 양 손잡이를 잡고 정면을 향한 상태에서 보행 보조기를 사용할 수 있다. 보행 보조기는 바퀴와 프레임을 포함할 수 있다.

기초 삼각형(2000)은 위험 상황 발생 이전의 안정된 상태에서 형성되는 삼각형을 나타낸다. 안정된 상태란 사용자가 정지한 경우, 일정 속도를 유지하며 보행하는 경우, 일정 범위 내에서 가속도 값을 가지며 보행하는 경우 등이 포함될 수 있다. 위험 상황은 보행 보조기가 일정 범위를 초과하는 가속도로 움직이는 경우, 수평이 맞지 않는 경우, 한쪽 방향으로 미끄러지는 경우 등이 포함될 수 있다.

기존 상태는 안정된 상태를 나타낸다. 기초 삼각형(2000) 관련 정보는 후술할 변경 삼각형 넓이 정보 획득에 사용될 수 있다.

보행 보조기 제어 장치는 사용자의 위치를 측정하기 위해 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다. 보행 보조기 제어 장치의 부착 위치는 보행 보조기의 형태 등에 의해 변경될 수 있다.

이하에서는 보행 보조기 제어 장치를 제어 장치라고 할 수 있다.

제어 장치는 사용자의 위치, 보행 보조기의 가속도 변화 및 각속도 변화 등을 센싱하기 위한 센서부를 포함한다. 센서부는 거리-초음파 센서, 가속도-자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 센서부의 센싱은 일정 시간 간격으로 수행될 수 있다. 제어 장치는 센서부를 통해 획득한 다양한 정보를 이용하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다.

제어 장치는 특정 보행 보조기 제품에 임베드 되어 사용될 수 있다. 또한 제어 장치는 탈부착 방식의 모듈 형태 일 수 있다.

제어 장치에 대하여는 도 10 및 도 11에서 자세히 후술한다.

제어 장치가 부착된 보행 보조기의 정면 상단 프레임을 원점 좌표계의 원점(1000)으로 설정한다. 원점의 좌표는 (0, 0, 0) 이다. 정면 상단 프레임이 위치한 방향을 y축(1020)으로 설정하고, 사용자는 x축(1010) 상에 위치하는 것으로 설정한다. 각 축은 본 발명의 이해를 돕기 위해 임의로 설정된 것으로, 축의 방향이나 기준은 변경될 수 있다.

정면 상단 프레임의 양 끝 지점 중, 하나의 지점을 고정점(2010)으로 하고, 다른 하나의 지점을 이동 원점(2020)으로 한다. 이하에서는 보행 보조기를 쥐고 있는 사용자를 기준으로 오른쪽에 위치한 점을 고정점(2010)으로 설정하여 후술한다.

고정점(2010)의 좌표는 (0, W, 0) 이고, 이동 원점(2020)의 좌표는 (0, -W, 0) 이다. W는 상단 정면 프레임의 길이의 절반에 해당한다. 거리점(2030)의 좌표는 (S+1/2*a*t^2, 0, 0) 이다. 거리점(2030)은 사용자의 위치에 해당하며. x축(1010) 상에 존재한다. S는 기존 상태에서 원점(1000)과 사용자 사이의 거리를 나타낸다. 거리점(2030)의 좌표는 제어 장치가 센싱한 가속도 변화에 의해 변경될 수 있다. 이에 대하여 자세한 사항은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다. 기초 삼각형(2000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동 원점(2020)에 해당한다. 기초 삼각형의 넓이 연산을 위해 기초 삼각형의 꼭지점 좌표가 획득되며, 기초 삼각형의 세 꼭지점 좌표 중 고정점(2010)과 이동원점(2020)은 센서에 의해 측정되거나 미리 정해진 값이 사용될 수 있다.

사용자가 안정된 상태로 보행하는 경우 기초 삼각형(2000)은 일정한 모양으로 유지될 수 있다. 기초 삼각형(2000)의 넓이 정보는 획득된 거리 정보 및 상단 정면 프레임의 길이에 기초하여 사용자의 위치 및 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 세 꼭짓점으로 하여 산출될 수 있다.

아래의 수학식 1은 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 수식의 일 예를 나타낸다.

수학식 1에서, △1은 기초 삼각형(2000)의 넓이를 나타낸다. 기초 삼각형(2000)의 넓이는 2W를 밑변으로 하고 S를 높이로 하여 연산될 수 있다. 변의 길이는 m단위로, 넓이는 m^2 단위로 계산될 수 있다.

일 예로, 상단 정면 프레임의 길이로써 기설정된 값이 사용되거나, 센서부가 센싱한 보행보조기의 손잡이를 쥔 사용자의 양 손의 거리가 사용될 수 있다. 센싱된 사용자의 양 손의 거리가 프레임의 길이로 사용되는 경우, 보행 보조기 제품의 형태나 모델에 무관하게 제어 장치가 사용될 수 있다.

제어 장치는 센서를 통해 측정된 제어 장치(또는 보행 보조기, 센서부)와 사용자 간의 거리가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 일 예로, 임계값은 위험 상황이 발생하지 않은 기존 상태에서의 제어 장치와 사용자간의 거리일 수 있다.

보행 보조기의 이동으로 인해 거리점(2030) 또는 이동 원점(2020)의 위치가 변경될 수 있다. 고정점(2010), 이동 원점(2020) 및 후술할 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 이동점(3030)이 산출된다. 이동점(3030)의 위치는 이동 원점(2020)에 수평 이동(3010)과 정면 이동(3020)이 반영되어 결정된다. 이동 원점(2020)에 수평 이동(3010)과 정면 이동(3020) 반영된 이동점(3030)의 좌표는 (-W×tanθ, -W, -W×tanθ')이다. θ(3011)는 수평 각도(3011)를 나타내고, θ'(3021)은 정면 각도(3021)를 나타낸다.

제어 장치는 수평 각도(θ)와 정면 각도(θ')를 이용하여 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 제어 장치는 수평 각도 또는 정면 각도 중 적어도 어느 하나가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

수평 이동(3010)과 정면 이동(3020)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시키며 고정점(2010)은 어떠한 상황에서도 위치가 변경되지 않는다. 수평 이동(3010), 정면 이동(3020), 수평 각도(3011), 정면 각도(3021)에 대한 자세한 사항은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.

변경 삼각형(3000)은 기존 상태(4000)에서 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)에 의해 기초 삼각형의 모양(또는 형태)이 변경되었거나, 3차원상에서의 기초 삼각형의 꼭지점의 위치(좌표)가 변경되었거나, 및/또는 기초 삼각형의 넓이가 변화한 삼각형을 나타낸다. 변경 삼각형(3000)의 모양과 넓이의 변화는 보행 보조기의 속도를 제어해야 하는 위험 상황 여부 판단에 사용될 수 있다. 변경 삼각형의 넓이 연산 방법에 대한 자세한 사항은 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.

획득된 변경 삼각형의 모양 및/또는 넓이의 변화를 사용하여 위험 상황으로 판단하는 기준과 보행보조기의 속도를 제어하는 방법(또는 감속 수행 여부를 결정하는 방법)에 대한 도 8 및 도 9를 참조하여 자세히 후술한다.

변경 삼각형(3000)은 고정점(2010), 거리점(2030), 수평 이동(3010), 정면 이동(3020), 이동점(3030)을 포함할 수 있다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도가 발생된 경우에서의 변경 삼각형을 나타낸다.

위험 상황의 제 1 실시예로써, 보행 보조기에 필요 이상의 가속도가 발생될 수 있다. 사용자가 의도하거나 예측하지 못한 보행 보조기의 가속도로 인해 사용자가 보행 보조기를 쉽게 제어할 수 없는 상황을 설정한다. 이 경우, 사용자는 보행 보조기의 속도 변화를 따라가지 못할 수 있다.

제 1 실시예는 보행 보조기에 정면 가속도(정면 방향 또는 수평 방향의 가속도)가 발생된 경우를 설정한다. 제 1 실시예는 거리점(2030)을 통해 적용될 수 있다. 정면 가속도는 수평 가속도로도 지칭될 수 있다. 기존 상태(4000)는 위험 상황 발생 이전의 안정된 상태를 나타낸다. 기존 상태(4000)는 기초 삼각형(2000)에 해당한다. 위험 상황이 발생하여 기초 삼각형(2000)이 변경된 상태를 변화 상태(4010)로 설정한다. 변화 상태(4010)는 변경 삼각형(3000)에 해당한다. 기존 상태(4000)에서 보행 보조기에 가속도가 발생하여 보행 보조기와 사용자 사이의 거리가 멀어진 변화 상태(4010)가 될 수 있다.

센서부에 의해 가속도 정보가 센싱된 경우, 변경 삼각형(3000)의 넓이는 기존의 사용자의 위치에 가속도 정보가 반영되어 산출된 사용자의 새로운 위치, 이동 원점(2020) 및 고정점(2010)을 세 꼭짓점으로 하여 산출될 수 있다. 산출된 사용자의 새로운 위치는 변경된 거리점(2030)에 해당한다.

일 예로, 가속도 증가에 따른 변화 상태(4010)에서의 삼각형의 넓이는 다음과 같이 연산될 수 있다.

수학식 2에서, △2는 가속도가 반영된 변경 삼각형(3000)의 넓이를 나타낸다. a는 보행 보조기의 가속도 벡터를 나타낸다. a는 제어 장치의 센서부에 의해 센싱된다. t는 delay time으로 제어 장치가 출력값를 연산하는데 배정된 시간을 나타낸다. t는 초(s)를 단위로 할 수 있다.

가속도의 증가는 사용자와 보행 보조기 사이의 물리적 거리를 증가시키는 요인이다. 연산 시간을 기준으로 가속도에 따른 거리는 기초 삼각형(2000)의 높이 S에 반영될 수 있다. x축(1010)을 기준으로 삼각형의 높이가 S에서 S+0.5*a*t^2 으로 증가한다.

도 3 및 후술할 도 4 내지 도 7에서는, 여러 위험 상황에서의 변경 삼각형(3000)의 넓이가 획득될 수 있다. 획득된 변경 삼각형(3000)의 넓이를 사용하여 보행 보조기 속도 제어를 수행할지 여부가 결정될 수 있다. 보행 보조기 감속 제어에 대한 자세한 사항은 도 8 및 도 9을 참조하여 후술한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기에 정면 가속도와 수직 가속도가 발생된 경우를 나타낸다.

도 3의 제 1 실시예와 달리, 가속도는 벡터이므로 대각선 방향으로 보행 보조기에 가속도가 발생될 수 있다. 대각선 방향의 가속도는 수직 가속도(수직 방향의 가속도)와 정면 가속도(수평 방향의 가속도)를 포함할 수 있다. x축(1010)과 z축(1030)에 정면 가속도와 수직 가속도가 동시에 발생한 경우가 설정될 수 있다.

이 경우도, 도 3의 제 1 실시예와 마찬가지로 거리점(2030)은 x축(1010)에만 존재하고, 좌표는 (S+0.5*a*t^2, 0, 0)에 해당될 수 있다. 속도-시간 그래프에서 그래프 아래의 면적은 거리를 나타낸다. Delay time(t)는 0.5초로 임의로 설정되었다. 보행 보조기를 기준으로 3차원 영역이 형성되기 때문에, 거리점(2030) 좌표가 x축(1010)상에 존재하는 것은 보행 보조기와 사용자의 진행 방향이 같다는 것으로 해석될 수 있다.

제어 장치는 수직 가속도와 정면 가속도(또는 수평 가속도)를 이용하여 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 제어 장치는 정면 가속도(수평 가속도) 또는 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

위험 상황의 제 2 실시예로써, 보행 보조기가 한쪽으로 미끄러질 수 있다. 지면의 문제 등으로 인해 보행 보조기의 한쪽 바퀴가 다른 쪽 바퀴를 일정 범위이상으로 앞지르는 상황이 설정될 수 있다. 이 실시예는 수평 이동(3010)을 통해 적용될 수 있다. 수평 이동(3010)을 따라 기존 상태(4000)가 변경될 수 있다.

수평 각도(3011) θ는 X-Y평면(또는 수평면)을 기준으로 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손의 위상차를 나타낸다. 수평 각도(3011)가 커지면 사용자의 자세가 불안정해져 위험 상황이 발생한 경우에 해당될 수 있다. 따라서 제어 장치는 수평 각도가 미리 설정된 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 또한, 제어 장치는 수평 각도의 변화량(즉, 수평 각속도)이 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다.

θ는 X-Y평면을 기준으로 원점(1000)과 이동 원점(2020)으로 구성된 변과 원점(1000)과 이동 원점(2020)에서 수평 이동(3010)만큼 이동한 점으로 구성된 변이 이루는 각도를 나타낸다. 수평 이동(3010)에 의해 발생하는 θ는 보조기에 발생하는 위험 상황의 요인으로써 삼각형의 넓이를 증가시키는 수식적 표현을 나타낸다.

보행 보조기는 특정한 한쪽으로만 미끄러지지 않는다. 보행 보조기가 미끄러지는 방향과 무관하게 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손에 위상차가 발생할 수 있다. 보행보조기를 쥔 사용자의 두 손의 위상차가 θ인 경우 또는 -θ인 경우 모두 삼각형의 넓이는 증가할 수 있다.

수평 이동(3010)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시킨다. 고정점(2010)은 이동하지 않는다. 이동 원점(2020)에서 수평 이동(3010)만큼 이동한 점은 이동점(3030)에 해당한다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.

위험 상황의 제3 실시예로써, 보행 보조기의 수평이 맞지 않는 경우가 발생할 수 있다. 낙차로 인해 보행 보조기가 한쪽으로 기울어지는 상황이 설정될 수 있다. 이 실시예는 정면 이동(3020)을 통해 적용될 수 있다. 정면 이동(3020)에 따라 기존 상태(4000)가 변경될 수 있다.

정면 각도(3021) θ'은 Y-Z 평면(또는 수직면)을 기준으로 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손의 위상차를 나타낸다. 정면 각도는 수직 각도로도 지칭될 수 있다. 이 위상차가 커지면 사용자의 자세가 불안정해져 보행 보조기에 위험 상황이 발생한 것으로 볼 수 있다. 따라서 일 예로, 제어 장치는 정면 각도가 미리 설정된 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정(또는 판단)할 수 있다. 또한, 제어 장치는 수직 각도의 변화량(즉, 수직 각속도)이 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다.

더 나아가, 제어 장치는 수평 각도와 정면 각도를 모두 이용하여 두 각도가 모두 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 즉 제어 장치는 수평 각속도(수평 각도의 변화량) 또는 수직 각속도(수직 각도의 변화량) 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

θ'은 Y-Z 평면을 기준으로 원점(1000)과 이동 원점(2020)으로 구성된 변과 원점(1000)과 이동 원점(2020)에서 정면 이동(3020)만큼 이동한 점으로 구성된 변이 이루는 각도를 나타낸다. 정면 이동(3020)에 의해 발생되는 θ'은 보행 보조기에 발생하는 위험 상황의 요인으로써 삼각형의 넓이를 증가시키는 수식적 표현을 의미한다.

보행 보조기는 특정한 한쪽으로만 기울어지지 않는다. 보행 보조기가 기울어지면 보행 보조기가 기울어지는 방향에 상관없이 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 두 손에 위상차가 발생할 수 있다. 보행보조기를 쥔 사용자의 두 손의 위상차가 θ인 경우 또는 -θ인 경우 모두 삼각형의 넓이는 증가할 수 있다.

정면 이동(3020)은 이동 원점(2020)의 위치만 변화시킨다. 고정점(2010)은 이동하지 않는다. 이동 원점(2020)에서 정면 이동(3020)만큼 이동한 점은 이동점(3030)에 해당한다. 변경 삼각형(3000)의 세 꼭짓점은 거리점(2030), 고정점(2010), 이동점(3030)에 해당한다.

보행 보조기에 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)중 어느 하나만 발생될 수 있고, 두 가지가 발생될 수 있고, 모두 동시에 발생될 수도 있다. 하나만 발생된 경우는 도 4 내지 도 7에서 상술하였다.

도 7에서 변경 삼각형(3000)은 가속도, 수평 이동(3010), 정면 이동(3020)이 모두 반영된 좌표를 세 꼭짓점으로 한다.

아래의 수학식 3은 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 수식의 일 예를 나타낸다.

수학식 3에서, △3은 고정점(2010), 거리점(2030), 이동점(3030)을 세 꼭짓점으로 하는 변경 삼각형(3000)의 넓이를 나타낸다. 가속도, 각속도 중 적어도 어느 하나가 센서부에 의해 센싱된 경우, 수학식 3을 사용하여 변경 삼각형(3000)의 넓이를 산출할 수 있다.

보행 보조기와 사용자 사이의 거리(S), 수평 각도(3011)(θ), 정면 각도(3021)(θ')는 제어 장치의 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득될 수 있다.

도 8은 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법의 일 예로써, 제어 장치가 삼각형의 넓이 정보를 이용하여 위험 상황의 발생 여부를 판단하는 것을 나타낸다.

보행 보조기에 부착된 제어 장치의 센서부를 사용하여 사용자와 제어 장치 간의 거리 정보가 획득될 수 있다(S8010). 일 예로, 제어 장치는 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다.

S8010 과정을 통해, 기초 삼각형의 꼭짓점 좌표가 획득될 수 있다. 거리 정보가 나타내는 초기 사용자의 위치는 기초 삼각형의 하나의 꼭지점 좌표에 해당한다. 기초 삼각형의 좌표에 관한 사항은 상술한 도 1에 대한 설명을 참조한다. 기초 삼각형의 좌표는 기초 삼각형의 넓이 연산에 이용될 수 있다.

이후, 제어 장치는 획득된 거리 정보를 사용하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형(2000)의 넓이를 연산할 수 있다(S8020).

이후, 제어 장치는 센서부를 사용하여 보행 보조기의 이동 관련 정보를 획득할 수 있다(S8030).

이후, 제어 장치는 연산된 기초 삼각형에 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형(3000)의 좌표를 획득할 수 있다(S8040).

이후, 제어 장치는 기초 삼각형의 넓이, 이동 관련 정보 또는 획득된 변경 삼각형의 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산할 수 있다(S8041).

이후, 제어 장치는 거리 정보, 이동 관련 정보, 변경 삼각형의 좌표 또는 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다(S8042).

이후, 제어 장치는 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 보행 보조기 속도를 제어할 수 있다(S8050). 즉 보행보조기가 감속될 수 있다.거리 정보는 사용자의 위치, 사용자와 제어 장치(또는 보행 보조기) 간의 거리 등이 포함될 수 있다. 이동 관련 정보는 보행 보조기의 이동에 관련된 정보로써, 센서부가 센싱한 가속도 정보, 각도 정보, 좌표 정보 또는 각속도 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 거리 정보 또는 이동 관련 정보는 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 획득될 수 있다.

경우에 따라, 상술한 단계의 수행 순서는 변경될 수 있다.

변경 삼각형 넓이 정보를 사용하여 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계에 대한 자세한 사항은 도9를 참조하여 후술한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보행 보조기 속도 제어 단계의 일례를 나타낸 순서도이다.

일 실시예로써, 획득된 변경 삼각형의 넓이에 기초하여 보행 보조기의 속도 제어 여부가 결정될 수 있다.

예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형(3000)의 넓이가 기설정된 임계값 이상인 경우, 기초 삼각형(2000)의 넓이와 변경 삼각형의 넓이의 차이가 기설정된 임계값 이상인 경우, 또는 기초 삼각형(2000)의 넓이와 변경 삼각형의 넓이의 비가 기설정된 임계값 이상인 경우, 등을 위험 상황으로 결정할 수 있다(S9010).

또한, 다른 실시예로써, 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표에 기초하여 보행 보조기의 속도 제어 여부가 결정될 수 있다.

변경 삼각형(3000)의 좌표는 고정점(2010), 거리점(2030), 이동점(3030)으로 구성된다. 다양한 위험 상황에 의해 거리점(2030) 및/또는 이동점(3030)이 원점(1000)을 기준으로 매우 멀어지거나 가까워질 수 있다. 즉, 사용자의 거동에 문제가 발생했거나 외부의 위험 상황이 발생되면, 변경 삼각형의 모양이나 형태에 심각한 왜곡이 발생될 수 있다. 따라서 이런 경우, 제어 장치는 사용자에게 위험이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

구체적으로, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표 중 적어도 하나가 기설정된 좌표 영역을 벗어나는 경우, 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 하나의 각도가 임계값 이상인 경우, 또는, 변경 삼각형의 세 면 중 어느 한 면의 길이가 임계값 이상인 경우, 등을 위험 상황으로 결정할 수 있다.

변경 삼각형의 넓이와 꼭짓점 좌표 외에 다른 비교 방법 또는 다른 팩터(factor)를 사용하여 위험 상황이 발생되었는지 여부가 결정될 수도 있다. 다른 실시예로써, 제어 장치는 센싱된 가속도, 각속도, 각도, 보행보조기와 사용자와의 거리 중 적어도 어느 하나가 임계값 이상인 경우 위험 상황으로 결정할 수 있다.

거리 정보를 이용하는 경우, 제어 장치는 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 사용자의 새로운 위치와 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

각도 정보를 이용하는 경우, 제어 장치는 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다. 수평 각도와 수직 각도는 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련된다.

가속도를 이용하는 경우, 제어 장치는 정면(수직) 가속도 및 수직 가속도 중 적어도 어느 하나가 임계값 이상인 경우 위험 상황으로 결정할 수 있다. 수평 각속도는 수평 각도의 변화량에 해당하고 수직 각속도는 수직 각도의 변화량에 해당한다. 수평 각도와 수직 각도는 각각 보행 보조기를 잡고 있는 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련된다.

각속도를 이용하는 경우, 제어 장치는 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

위험 상황으로 결정된 경우, 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계(S8050)가 수행될 수 있다.

임계값은 사용자의 특성이나 보행 보조기의 사용 환경에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 임계값은 기존의 다른 보행 보조기 사용자의 데이터에서 획득된 것을 사용될 수 있고, 본인으로부터 얻어진 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.

위험 상황으로 결정되어 보행 보조기의 속도를 제어하는 경우, 제어 장치의 통신부를 통해 브레이크 장치에 제동 명령을 전송할 수 있다. 제동 명령을 수신한 브레이크 장치는 일정 시간 보행 보조기의 감속을 수행할 수 있다. 감속의 방식은 브레이크 장치의 종류에 따라 적절한 방식으로 결정될 수 있다.

브레이크 장치에 의한 보행 보조기의 감속은 일정 시간 이상 유지될 수 있다. 브레이크 장치를 통한 속도 제어는 센서 측정 시간보다 길게 수행될 수 있다.

일정 시간 보행 보조기의 감속이 수행된 후 사용자가 안정된 상태로 진입하여 위험 상황이 종료될 수 있다. 보행 보조기의 감속 수행을 중단하고자 하는 경우, 제어 장치는 통신부를 통해 브레이크 장치에 속도 제어 중단 신호를 송신할 수 있다. 감속 제어 중단 신호를 수신한 브레이크 장치는 보행 보조기 감속을 중단할 수 있다.

위험 상황 종료 여부는 변경 삼각형(3000)의 넓이를 실시간으로 산출하여 결정될 수 있다. 변경 삼각형(3000)의 넓이와 기초 삼각형(2000)의 넓이의 차이가 기설정된 임계값 미만으로 일정 시간 이상 유지되는 경우 사용자가 안정 상태로 회복한 것으로 결정될 수 있다. 이 외 산출된 변경 삼각형의 넓이를 이용한 다른 비교 방법을 사용하여 결정될 수 있다.

거리, 가속도 또는 각속도가 감지되었으나, 변경 삼각형(3000)의 넓이의 연산 결과가 임계값 미만으로 산출될 수 있다. 이 경우 보행 보조기 속도 제어 단계가 수행되지 않을 수 있다.

또한, 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표가 기설정된 좌표 영역을 벗어나지 않는 경우, 변경 삼각형의 세 꼭짓점의 각도가 기설정된 임계값 이하인 경우, 또는, 변경 삼각형의 세 면 중 세 면의 길이가 기설정된 임계값 이하일 수 있다. 이 경우, 보행 보조기 속도 제어 단계(S8050)가 수행되지 않을 수 있다.

위험 상황인지 여부의 판단에 사용되는 꼭지점 좌표의 수, 꼭지점 각도의 수, 변경 삼각형 면의 수는 변경될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 면 중 두 면의 길이가 임계값 이하이면 위험 상황이 아닌 것으로 결정할 수도 있다.

임계값은 상황에 따라 변경될 수 있으며, 두 개 이상의 임계값이 동시에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제어 장치는 변경 삼각형의 세 꼭지점의 각도 또는 세 면의 길이가 모두 일정 범위 이내(두 개의 임계값 사이)인 경우에만 위험 상황이 아닌 것으로 결정할 수도 있다.

그 후, 제어 장치는 초기 단계로 돌아가는 것으로 설정될 수 있다. 다시 사용자의 위치를 센싱하여 기초 삼각형(2000)의 넓이가 계산될 수 있다. 제어 장치의 센서부가 일정한 시간 간격으로 주기적으로 사용자 위치, 가속도 또는 각속도를 센싱할 수 있다. 따라서 보행하는 동안의 사용자의 보행 안정성 향상을 도모할 수 있다.

보행 보조기 속도 제어 장치(10000)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 적용되도록 구현될 수 있다.

보행 보조기 속도 제어 장치(10000)는 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)를 포함할 수 있다. 보행 보조기 제품에 따라 보행 보조기에 별도의 브레이크 장치가 내장되어 있는 경우, 보행 보조기 속도 제어 장치(10000)는 제어 장치(10010)만을 포함할 수 있다.

제어 장치(10010)는 센서부(10011), 프로세서(10012), 메모리(10013), 통신부(10014)를 포함할 수 있다.

센서부(10011)는 사용자와 제어 장치(10010) 사이의 거리, 각속도 또는 가속도를 센싱할 수 있다. 센서부(10011)는 거리-초음파 센서 및 가속도-자이로 센서를 포함할 수 있다.

센서부(10011)의 센싱은 일정 시간 간격으로 수행될 수 있다. 센싱의 주기는 사용자의 특성, 보행 보조기 사용 환경, 또는 제어 장치(10010)의 전력 사정 등에 의해 변경될 수 있다.

메모리(10013)는 프로세서(10012)를 구동하기 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(10013)는 프로세서(10012)의 내부에 포함되거나 프로세서(10012)의 외부에 설치되어 프로세서(10012)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

통신부(10014)는 브레이크 장치(10020)와 통신을 수행할 수 있다. 위험 상황 발생 시, 제어 장치는 제동 명령을 브레이크 장치(10020)로 전송할 수 있다. 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다. 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)가 무선으로 통신하는 경우, RF 통신 또는 적외선 통신 등을 사용할 수 있다.

프로세서(10012)는 센서부(10011), 메모리부(10013), 통신부(10014)를 제어할 수 있다. 프로세서(10012)는 제어 장치(10010)가 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.

브레이크 장치(10020)는 바퀴를 물리적으로 잡아주는 형태 또는 솔레노이드 형태 등을 포함할 수 있다. 보행 보조기가 바퀴를 구비하고 있지 않은 경우, 브레이크 장치(10020)가 바퀴를 포함할 수 있다. 따라서 바퀴가 없는 형태의 보행 보조기에도 본 발명이 사용될 수 있다.

제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 전기적으로 브레이크 장치(10020)를 제어하는 릴레이 형식으로 연결될 수 있다. 보행 보조기 감속을 수행하는 경우, 릴레이 장치에 전기적 신호가 전달될 수 있다. 전달된 전기적 신호는 브레이크 장치(10020)에 순간적으로 동력을 공급하도록 제어할 수 있다. 공급된 동력에 의해 보행 보조기의 속도 제어가 수행될 수 있다.

제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 특정 보행 보조기 제품에 임베드 되어 사용될 수 있다. 또한, 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 보행 보조기와 분리되는 탈부착 방식의 모듈 형태에 해당할 수 있다.

제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)가 탈부착 방식의 모듈 형태인 경우, 보행 보조기 제품의 종류나 형태에 상관없이 본 발명이 사용될 수 있다. 그 결과 다양한 형태의 보행 보조기를 사용하는 사용자가 본 발명을 사용할 수 있다. 발명의 범용성이 확보될 수 있다. 탈부착함으로써 제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)를 보행 보조기와 분리하여 보관할 수 있다. 별도의 충전 모듈을 구비하는 경우 보행 보조기로부터 분리하여 충전할 수 있다.

10010은 탈부착 가능한 제어 장치(10010)의 부착 지점을 나타낸다. 탈부착 방식의 제어 장치(10010)는 보행 보조기의 상단 정면 프레임에 부착될 수 있다(11010).

11020은 탈부착 방식의 브레이크 장치(10020)의 부착 지점을 나타낸다. 탈부착 방식의 브레이크 장치(10020)는 프레임의 말단 또는 바퀴에 부착될 수 있다(11020).

보행 보조기의 제품의 형태에 따라 제어 장치(10010) 또는 브레이크 장치(10020)의 부착 위치(11020)는 변경될 수 있다.

상술한 바와 같이 제어 장치(10010)와 브레이크 장치(10020)는 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims

보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법에 있어서,

상기 보행 보조기에 부착된 보행 보조기 제어 장치의 센서부를 사용하여 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하는 단계;

상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계;

상기 센서부를 사용하여 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하는 단계;

상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하는 단계;

상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계;

상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하는 단계; 및

상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하는 단계를 포함하되,

상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 기초 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서,

상기 기초 삼각형의 넓이는, 상기 거리 정보가 나타내는 상기 사용자의 위치 및 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 상기 기초 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되는, 보행 보조기의 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서

상기 거리 정보에 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 상기 사용자의 새로운 위치와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 각도 정보는, 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고,

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서,

상기 수평 각도 또는 상기 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점은 각각 고정점과 이동 원점에 해당하고, 상기 이동 원점에 상기 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 위치가 이동점에 해당하며,

상기 변경 삼각형의 넓이를 연산하는 단계에 있어서,

상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치, 상기 이동 원점 및 상기 고정점을 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고,

상기 센서부에 의해 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 고정점 및 상기 사용자의 위치를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되고,

상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보 및 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 변경 삼각형의 넓이는, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 상기 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치 및 상기 고정점를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 가속도 정보는, 상기 보행 보조기의 수평 방향의 속도 변화량에 해당하는 수평 가속도 또는 상기 보행 보조기의 수직 방향의 속도 변화량에 해당하는 수직 가속도 중 적어도 하나를 포함하되,

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서,

상기 수평 가속도 또는 상기 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 각속도 정보는, 수평 각도의 변화량에 해당하는 수평 각속도 또는 수직 각도의 변화량에 해당하는 수직 각속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고,

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서,

상기 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제5항에 있어서

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서,

상기 변경 삼각형의 넓이, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 차, 또는, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 비 중 적어도 하나가 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 위험 상황의 발생 여부를 결정하는 단계에 있어서,

상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 어느 한 꼭짓점의 좌표가 미리 정해진 좌표 영역을 벗어나는 경우, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 어느 하나의 각도가 임계값 이상인 경우, 또는, 상기 변경 삼각형의 세 면 중 적어도 어느 한 면의 길이가 임계값 이상인 경우, 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 위험 상황 판단 및 제어 방법.
거리, 속도, 각도, 각속도 또는 가속도 중 적어도 하나를 센싱하는 센서부;

데이터를 저장하는 메모리;

브레이크 장치와 통신을 수행하는 통신부; 및

상기 센서부, 상기 메모리 및 상기 통신부를 제어하는 프로세서;를 포함하는 보행 보조기 제어 장치에 있어서,

상기 프로세서는,

상기 센서부를 통해 센싱된 사용자와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리 정보를 획득하고,

상기 획득된 거리 정보를 사용하여 상기 사용자의 위험 상황이 발생했는지 여부의 결정에 이용하기 위한 기초 삼각형의 넓이를 연산하고,

상기 센서부를 통해 센싱된 상기 보행 보조기의 이동과 관련된 정보인 이동 관련 정보를 획득하고,

상기 기초 삼각형에 상기 획득된 이동 관련 정보를 사용하여 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표를 획득하고,

상기 기초 삼각형의 넓이, 상기 이동 관련 정보 또는 상기 획득된 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 하나를 사용하여 변경 삼각형의 넓이를 연산하고,

상기 거리 정보, 상기 이동 관련 정보, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표, 또는 상기 변경 삼각형의 넓이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에게 위험 상황이 발생했는지 여부를 결정하고, 및

상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정된 경우 상기 보행 보조기의 속도를 제어하되,

상기 이동 관련 정보는 가속도 정보, 각속도 정보 또는 각도 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 센서부는, 거리-초음파 센서 및 가속도-자이로 센서를 포함하는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 기초 삼각형의 넓이는, 상기 거리 정보가 나타내는 상기 사용자의 위치 및 상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점을 상기 기초 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 산출되는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 거리 정보에 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 상기 사용자의 새로운 위치와 상기 보행 보조기 제어 장치 간의 거리가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 거리 정보 또는 상기 이동 관련 정보는, 상기 센서부가 일정 시간 간격으로 센싱하여 주기적으로 획득되는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 각도 정보는, 수평 각도 또는 수직 각도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고,

상기 프로세서는, 상기 수평 각도 또는 상기 수직 각도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 보행 보조기의 상단 정면 프레임의 양 끝 지점은 각각 고정점과 이동 원점에 해당하고, 상기 이동 원점에 상기 이동 관련 정보가 반영되어 산출된 위치가 이동점에 해당하며,

상기 프로세서는, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보가 센싱된 경우, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치, 상기 이동 원점 및 상기 고정점을 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 상기 변경 삼각형의 넓이를 산출하고,

상기 프로세서는, 상기 센서부에 의해 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 고정점 및 상기 사용자의 위치를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 상기 변경 삼각형의 넓이를 산출하고,

상기 프로세서는, 상기 센서부에 의해 상기 가속도 정보 및 상기 각속도 정보가 센싱된 경우, 상기 이동 원점에 상기 센싱된 상기 각속도 정보가 반영되어 산출된 상기 이동점, 상기 사용자의 위치에 상기 센싱된 상기 가속도 정보가 반영되어 산출된 새로운 사용자의 위치 및 상기 고정점를 상기 변경 삼각형의 꼭짓점으로 사용하여 상기 변경 삼각형의 넓이를 산출하며,

상기 프로세서는, 상기 변경 삼각형의 넓이, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 차, 또는, 상기 기초 삼각형의 넓이와 상기 변경 삼각형의 넓이의 비 중 적어도 하나가 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 가속도 정보는, 상기 보행 보조기의 수평 방향의 속도 변화량에 해당하는 수평 가속도 또는 상기 보행 보조기의 수직 방향의 속도 변화량에 해당하는 수직 가속도 중 적어도 하나를 포함하되,

상기 프로세서는, 상기 수평 가속도 또는 상기 수직 가속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하며,

상기 각속도 정보는, 수평 각도의 변화량에 해당하는 수평 각속도 또는 수직 각도의 변화량에 해당하는 수직 각속도 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 수평 각도와 상기 수직 각도는 상기 보행 보조기를 잡고 있는 상기 사용자의 양 손의 수평면에서의 위상차 및 수직면에서의 위상차와 관련되고,

상기 프로세서는, 상기 수평 각속도 또는 상기 수직 각속도 중 적어도 하나가 임계값보다 크면 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는,

보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 좌표 중 적어도 어느 한 꼭짓점의 좌표가 미리 정해진 좌표 영역을 벗어나거나, 상기 변경 삼각형의 꼭짓점 중 적어도 어느 하나의 각도가 임계값 이상이거나, 또는, 상기 변경 삼각형의 세 면 중 적어도 어느 한 면의 길이가 임계값 이상이면, 상기 사용자에게 위험 상황이 발생한 것으로 결정하는,

보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 프로세서가 상기 통신부를 통해 상기 브레이크 장치에 대하여 제동 명령을 전송함으로써 상기 보행 보조기의 속도가 제어되는, 보행 보조기 제어 장치.
제10항에 있어서,

상기 보행 보조기 제어 장치 또는 상기 브레이크 장치는 상기 보행 보조기와 분리될 수 있는 탈부착 방식의 모듈 형태인, 보행 보조기 제어 장치.