WO2023204374A1 - Gait guidance device and method - Google Patents

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WO2023204374A1
WO2023204374A1 PCT/KR2022/019217 KR2022019217W WO2023204374A1 WO 2023204374 A1 WO2023204374 A1 WO 2023204374A1 KR 2022019217 W KR2022019217 W KR 2022019217W WO 2023204374 A1 WO2023204374 A1 WO 2023204374A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
walking
time
unit
laser
signal
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/019217
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
심우섭
조민
김태환
채수정
안동영
이원재
조하은
최평화
최희우
이진복
홍석민
Original Assignee
한국보훈복지의료공단
한서대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국보훈복지의료공단, 한서대학교 산학협력단 filed Critical 한국보훈복지의료공단
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    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45BWALKING STICKS; UMBRELLAS; LADIES' OR LIKE FANS
    • A45B3/00Sticks combined with other objects
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45BWALKING STICKS; UMBRELLAS; LADIES' OR LIKE FANS
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • GPHYSICS
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    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B3/10Audible signalling systems; Audible personal calling systems using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • GPHYSICS
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    • G08B5/00Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied
    • G08B5/22Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B6/00Tactile signalling systems, e.g. personal calling systems

Definitions

  • the present application relates to a walking guidance device and method. More specifically, the present application relates to a device and method for providing external stimulation to induce and assist walking in Parkinson's disease patients.
  • Parkinson's disease is a chronic progressive degenerative disease of the nervous system caused by the loss of dopamine neurons, causing symptoms such as bradykinesia (slow movement), resting tremor, muscle rigidity, and postural instability. If Parkinson's disease patients do not receive appropriate treatment, their movement disorders gradually progress, making it difficult to walk and causing difficulties in performing daily activities.
  • Parkinson's disease patients experience freezing of gait, which is difficulty in taking the first step when walking, especially when walking. After patients with Parkinson's disease begin to walk, their walking speed increases and they face situations in which it is difficult to maintain their balance. As a result, they are at risk for musculoskeletal disorders due to falls and collisions, such as hitting a wall or falling due to centrifugal force when turning. are exposed frequently.
  • walking aids such as walking aids such as canes that project lasers or footprint marks that allow the user to step on or step over the ground in the walking direction of a Parkinson's disease patient to proceed with the next step, but these are used by the user. If the walking aid is shaken or tilted, there are disadvantages such as the laser or footprint indicator shaking or moving together.
  • the purpose of the present application is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a walking assistance device and method that can provide stable walking-inducing visual stimulation by fixing (maintaining) the projection point even when the cane is tilted or shaken. Do it as
  • the present application is intended to solve the problems of the prior art described above, and includes a function that can provide not only visual stimulation but also auditory and tactile stimulation, thereby providing a walking assistance device that can help the user maintain stable walking and
  • the purpose is to provide a method.
  • This application is intended to solve the problems of the prior art described above, and is a walking aid that can provide visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in conjunction, and can set the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation depending on the user.
  • the purpose is to provide devices and methods.
  • a walking guidance device includes a sensor unit that detects the point in time when the cane touches the ground using an IMU sensor; a laser unit that projects a laser onto the ground in the direction in which the user walks in accordance with the grounding point; a determination unit that calculates the user's walking information based on the grounding time and determines the next walking time according to the walking information; an auditory signal unit providing an auditory signal according to the next walking time; a tactile signal unit that provides a tactile signal according to the next walking time; And it may include a central control unit that controls whether or not the laser unit, the auditory signal unit, and the tactile signal unit are operated and the operation time.
  • the laser unit includes: a light transmitting unit that transmits a horizontal line laser; And it may further include an angle adjustment unit that adjusts the angle of the light transmitting unit.
  • the sensor unit detects the tilt of the wand, and the angle adjusting unit adjusts the angle of the light projector so that the projection point of the laser projected from the light projector to the ground is fixed despite the tilt. It may be.
  • the sensor unit further detects the point of separation of the cane from the ground using the IMU sensor, and the laser unit projects the laser when the ground point is detected by the sensor unit, and the When the separation point is detected by the sensor unit, the laser may not be projected.
  • the determination unit determines the grounding section and the non-grounding section based on the time interval between the grounding time and the separation time, and the walking section based on the time length of the grounding section and the non-grounding section.
  • Information may be calculated, and based on the walking information, the moment of entering the grounded section after entering the non-grounded section may be predicted to determine the next walking time.
  • the auditory signal unit and the tactile signal unit are.
  • the auditory signal and the tactile signal may be provided at the next walking time, but if the grounding time is detected before the next walking time, the auditory signal and the tactile signal may not be provided, respectively.
  • the central control unit may control the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
  • the walking guidance system includes the walking guidance device of claim 1; It may include a user terminal that is linked with the walking guidance device and receives and provides signals for controlling the operation of the walking guidance device from the user.
  • the walking guidance method includes the steps of detecting the point in time when the cane touches the ground using an IMU sensor; Projecting a laser onto the ground in the user's walking direction in accordance with the grounding point; Calculating the user's walking information based on the grounding time and determining the next walking time according to the walking information; Providing an auditory signal according to the next walking time; providing a tactile signal according to the next walking time; and controlling operation status and operation time of the steps of projecting the laser, providing the auditory signal, and providing the tactile signal.
  • the step of projecting the laser includes projecting a horizontal line laser; And it may further include adjusting the angle of the light emitting unit that emits the laser.
  • the step of detecting the point in time when the cane touches the ground further includes the step of detecting a tilt of the cane, and the angle adjusting unit is configured to project the light projected onto the ground from the light transmitting unit despite the tilt.
  • the angle of the light projection unit may be adjusted so that the projection point of the laser is fixed.
  • the method further includes detecting the point of separation of the cane from the ground using the IMU sensor, and the step of projecting the laser includes: projecting the laser when the point of ground is detected, and If the viewpoint is detected, the laser may not be projected.
  • the step of determining the next walking time includes determining a grounding section and an ungrounded section based on the time interval between the grounding time and the separation time, and the time of the battery section and the ungrounded section.
  • the walking information may be calculated based on the length, and the moment of entering the grounded section after entering the non-grounded section may be determined as the next walking time based on the walking information.
  • the step of providing the auditory signal and the step of providing the tactile signal include providing the auditory signal and the tactile signal, respectively, at the next walking time, but before the next walking time, If the grounding point is detected first, the auditory signal and the tactile signal may not be provided, respectively.
  • the step of controlling whether to operate and the operation time may include controlling the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
  • stable walking-inducing visual stimulation can be provided by fixing the projection point even when the cane is tilted or shaken.
  • visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation can be provided in conjunction, and the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation can be set according to the user.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a walking assistance system including a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • Figure 2 is a block diagram of a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is an exemplary diagram for explaining the projection point fixation function of the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the next walking time and provision of auditory and tactile stimulation accordingly by the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • Figure 5 is an operation flowchart of a walking assistance method according to an embodiment of the present application.
  • Figure 6 is an operation flowchart of a method for providing laser stimulation according to an embodiment of the present application.
  • Figure 7 is an operation flowchart of a method for providing auditory stimulation and tactile stimulation according to an embodiment of the present application.
  • the present application relates to a walking guidance device and method. More specifically, the present application relates to a device and method for providing external stimulation to induce and assist walking in Parkinson's disease patients.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a walking assistance system including a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • the walking assistance system 1 includes a cane 10 including a walking assistance device 100, a network 20, a user terminal 30, and an auditory stimulation providing device ( 200) and a tactile stimulation providing device 300.
  • the walking assistance device 100 may communicate with the user terminal 30, the auditory stimulation providing device 200, and the tactile stimulation providing device through the network 20.
  • the walking assistance device 100 may receive preset data from the user terminal 30 through the network 20.
  • the preset data includes data on whether the laser unit 120 is operating, which will be described later, the color of the laser (red and green, etc.), the brightness of the laser, the set angle of the laser, the set distance between at least two lasers, and the hearing signal, which will be described later.
  • the walking assistance device 100 receives, from the user terminal 30, data on the activation of the operation of the laser unit 120 and the tactile signal unit 150, data on the deactivation of the operation of the auditory signal unit 140, This may be receiving an input for selecting a red laser and a 1-second vibration, and may be maintaining an initial value for preset data not received from the user terminal 30.
  • the walking assistance device 100 may transmit device status data such as remaining battery capacity and walking data to the user terminal 30 through the network 20.
  • the walking data may refer to data representing the evaluation of the user's walking, including the time, distance, and speed that the user walked using the walking assistance device 100, the degree of shaking in walking accordingly, and the positive response stimulus. It may include types, etc.
  • the walking assistance device 100 may provide walking data representing an evaluation of walking to the user terminal 30.
  • the degree of gait shaking may mean the degree to which the user's body or gait shakes (degree of shaking) determined based on the shaking of the cane 10 according to the time, distance, and speed of the user's walking.
  • the degree of shaking of the cane 10 according to the time, distance, and speed of the user's walking can be interpreted as the degree of shaking of the user's body, that is, the degree of shaking of walking.
  • the walking assistance device 100 provides the degree of shaking when the user walks a distance of 200 m in 10 minutes and the degree of shaking when the user walks a distance of 200 m in 8 minutes, allowing the user to select a certain speed. This makes it possible to determine whether the shaking in walking increases or decreases when walking a certain distance.
  • the type of positive response stimulus may refer to the type that had a positive effect on the user's walking among detailed types according to the laser stimulus, auditory stimulus, tactile stimulus, and preset data of each stimulus provided to the user.
  • the walking assistance device 100 receives a green laser, an auditory stimulus of size 5, and a vibration stimulus of size 8, and when the user walks for more than 10 minutes and less than 30 minutes, the user's gait (tremor) If it is determined that the degree of speed maintenance) has improved the most, the preset data at this time can be provided to the user terminal 30 as a type of positive response stimulus.
  • the walking assistance device 100 can help the user determine his or her own walking status and identify the best preset data for improving walking.
  • communication between the walking guidance device 100 and the user terminal 30 is not limited to the above-mentioned preset data and walking data, and various specific examples may exist.
  • the user terminal 30 may be a device that is linked with the walking guidance device 100 and receives and provides signals from the user for controlling the operation of the walking guidance device.
  • a smartphone a smart pad, etc. Pad
  • tablet PC wearable devices, etc.
  • PCS Personal Communication System
  • GSM Global System for Mobile communication
  • PDC Personal Digital Cellular
  • PHS Personal Handyphone System
  • PDA Personal Digital Assistant
  • IMT International Mobile Telecommunication
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • W-CDMA Wide-Code Division Multiple Access
  • all kinds of wireless communication devices such as Wibro (Wireless Broadband Internet) terminals and fixed devices such as desktop computers and smart TVs. It could be a dragon terminal.
  • Wibro Wireless Broadband Internet
  • the walking assistance device 100 may transmit an auditory signal for providing auditory stimulation to the auditory stimulus providing device 200 through the network 20.
  • the auditory stimulation providing device 200 may receive an auditory signal from the walking assistance device 100 and provide an auditory stimulus according to the received auditory signal to the user.
  • the auditory stimulation providing device 200 may include, for example, wireless earphones, wired earphones, hearing aids, a speaker attached to the cane 10 or the walking guidance device 100, a wireless speaker, etc., and uses the user terminal 30. It may be provided through, but is not limited to, various sound devices that can provide auditory stimulation to the user.
  • the walking assistance device 100 may transmit a tactile signal for providing tactile stimulation to the tactile stimulation providing device 300 through a network.
  • the tactile stimulation providing device 300 may receive a tactile signal from the walking assistance device 100 and provide tactile stimulation according to the received tactile signal to the user.
  • the tactile stimulation providing device 300 may include, for example, a wearable device that can be worn on the user's wrists and ankles, a separate wrist band, ankle band, neck band, etc., and may include the handle 11 of the cane 10 and the user. It may be provided through the terminal 30, but is not limited to this, and various devices capable of providing auditory stimulation to the user may be included.
  • Examples of the above-described network 20 include 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, Long Term Evolution (LTE) network, 5G network, World Interoperability for Microwave Access (WIMAX) network, wired and wireless Internet, and LAN (Local Area). Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), Bluetooth network, Wifi network, NFC (Near Field Communication) network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network , DMB (Digital Multimedia Broadcasting) networks, etc. may be included, but are not limited thereto.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G Fifth Generation Partnership Project
  • WWX World Interoperability for Microwave Access
  • WLAN Local Area Network
  • WAN Wide Area Network
  • PAN Personal Area Network
  • Bluetooth network Wireless LAN (Wireless Local Area Network) network
  • Wifi network Wireless LAN (Wireless Local Area Network)
  • WAN Wide Area Network
  • the cane 10 may include a handle 11 and a stick 12, and the walking assistance device 100 may be provided in a detachable form on the stick 12 of the cane 10. , It may be provided in a form that is fixedly attached to the stick 12, and may be provided inside the handle 11 and the stick 12.
  • Figure 2 is a block diagram of a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • the walking assistance device 100 may include a sensor unit 110.
  • the sensor unit 110 includes an IMU sensor and can detect the point in time when the cane 10 touches the ground using the IMU sensor. Specifically, the sensor unit 110 can determine whether the cane 10 is in contact with the ground based on the vertical acceleration signal of the IMU sensor, and can detect the point in time when it touches the ground as the point in time when it touches the ground. Additionally, the sensor unit 110 can detect not only the time when the cane 10 touches the ground but also the time when the cane 10 falls off the ground using the vertical acceleration signal of the IMU sensor. In other words, the sensor unit 110 can detect the ground contact point at the moment the cane 10 touches the ground and the ground separation point at the moment the cane 10 falls off the ground.
  • the sensor unit 110 can detect the inclination of the cane 10. More specifically, the sensor unit 110 can measure and obtain the degree of inclination or rotation of the cane 10 in real time based on the tilt signal and the acceleration signal. At this time, the signal from the IMU sensor can be filtered by analyzing the frequency using FFT (Fast Fourier Transform). As a specific example, the sampling frequency of the IMU sensor may be set to 200Hz, and the signal of the IMU sensor may be filtered through low-pass filtering based on 20Hz for linear acceleration, using the angular component mainly being 20Hz or less. there is.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the walking assistance device 100 may include a laser unit 120.
  • the laser unit 120 may project a laser onto the ground in the user's walking direction by considering the grounding point detected by the sensor unit 110. Additionally, the laser unit 120 may project a laser to a grounded section determined by a determination unit to be described later, but may not project a laser to a non-grounded section. In other words, the laser unit 120 projects a laser when the user places the staff 10 on the ground, and when the user lifts the staff 10 from the ground, the laser unit 120 turns off the power of the projected laser and does not project the laser. . Additionally, the laser unit 120 may include a light transmitting unit 121 that projects a horizontal line laser and an angle adjusting unit 122 that adjusts the angle of the light transmitting unit 121.
  • the light transmitting unit 121 projects a laser toward the ground in front of the user to encourage the user to walk by overcoming frozen gait (FoG) by stepping or crossing, and is perpendicular to the user's walking direction. It may include a light projection module that projects a laser onto the ground in front of the user.
  • the laser is disclosed as being projected as two horizontal lines according to an embodiment of the present application, but the present invention is not limited thereto, and the laser may be projected as one or a plurality of horizontal lines. Two or more lasers are projected onto the ground in a horizontal line at an interval that matches the user's guarantee (step length), and the interval can be preset and adjusted by the user using preset data.
  • the light emitting unit 121 may emit a laser when the sensor unit 110 detects the ground contact point.
  • the light emitting unit 121 may emit a laser when the user places the cane 10 on the ground, and when the user lifts the cane 10 from the ground, the light transmitting module is turned off and the laser is not transmitted.
  • the angle adjusting unit 122 adjusts the angle of the light transmitting unit 121 so that the projection point (P) of the laser projected from the light transmitting unit 121 to the ground is fixed (maintained) despite the tilt detected by the sensor unit 110. It may be.
  • the angle adjusting unit 122 includes a motor, and by driving the motor, the angle of the light emitting unit 121 (front and back angle, up and down angle, left and right angle, etc.) is adjusted to determine the projection direction and projection angle of the laser. , projection distance, etc. can be adjusted, and two or more light projection modules can be adjusted separately.
  • the angle adjustment unit 122 adjusts the angle of the light projection unit 121 so that the projection point (P) of the laser is fixed to the projection point (P) at the point of contact with the ground. You can. In other words, the angle adjusting unit 122 adjusts the angle of the light transmitting unit 121 according to a preset angle when the wand 10 is away from the ground, and when the wand 10 touches the ground, the projection is performed on the ground. The angle of the light projection unit 121 may be adjusted against the shaking of the wand 10 so that the projection point P of the laser is fixed.
  • the projection point fixation function related to the projection point P will be described in detail later through an example with reference to FIG. 3.
  • the angle adjusting unit 122 determines that the user is changing direction while walking based on the degree of tilt and rotation obtained by the sensor unit 110
  • the angle of the light projection unit 121 may be adjusted so that the laser is projected in the user's walking direction according to the direction and degree of change determined by the determination unit 130, but is not limited to this.
  • the walking assistance device 100 may include a determination unit 130.
  • the determination unit 130 may calculate the user's walking information based on the ground contact time detected by the sensor unit 110 and determine the next walking time according to the walking speed. Specifically, the determination unit 130 determines the grounding section, which is the section where the cane 10 was in contact with the ground, and the cane ( 10) Determine the ungrounded section, which is the section where the step was away from the ground, calculate walking information based on the time length of the grounded section and the ungrounded section in the entire stride section, and determine the ungrounded section based on the walking information. The moment of entering the grounding section after entering may be judged as the next walking point.
  • the determination unit 130 may determine when the user will next place the cane 10 on the ground based on the user's previous walking.
  • the walking information includes the speed and acceleration during walking, and may be interpreted as corresponding to the walking speed, and the next walking time may be interpreted as the time when the next foot touches the user's walking. there is.
  • the determination unit 130 may determine whether the user is walking based on walking information. That is, the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking based on the walking information. Specifically, according to an embodiment of the present application, the determination unit 130 determines that the user has stopped walking when the calculated walking information, that is, the walking speed slows down by more than a preset ratio compared to the average of the previous walking speeds. You can.
  • the determination unit 130 compares the gait information calculated for n strides (n steps), which are the user's previous steps for a preset number of times (n), with the average of the gait information calculated immediately before, the average If the user's walking appears to have slowed down by more than a preset rate, it may be determined that the user has stopped walking.
  • the average walking speed calculated and stored for the user's previous steps is 50 stride/min
  • the standard value for determining that the user has stopped walking is 80% of the average walking speed
  • the walking speed is 80% of the average walking speed.
  • the stride speed is the average stride speed Since the speed has slowed to more than 80% of the water speed, the determination unit 130 may determine that the user has stopped walking at this time.
  • the determination unit 130 determines the time between the current ground contact time (s m ) and the previous ground contact time (s m-1 ) and the previous ground contact time (s m-2 ). If it slows down by more than 50% compared to the interval, it can be determined that the user has stopped walking. For example, the time interval between the previous ground contact (s m-1 ) and the previous ground contact (s m-2 ) is 0.5 seconds, and the current ground contact time (s m ) and the previous ground contact (s m-2) are 0.5 seconds (sec).
  • the determination unit 130 may determine that the user has stopped walking, but is not limited to this and determines whether walking has stopped (stopping walking).
  • the standard may be set according to various embodiments, such as estimating the walking distance using the acceleration measurement value of the IMU and using the speed calculated using the estimated walking distance.
  • the determination unit 130 may distinguish between shaking of the cane 10 and change of direction while walking based on the degree of tilt and rotation measured by the sensor unit 110. Specifically, the determination unit 130 compares the degree of change in the sensor value measured by the sensor unit 110 and the length of time when the change occurred based on a preset reference value for the sensor value due to a change in direction while walking with the reference value. , it can be determined whether the movement of the cane 10 is due to shaking while walking or a change in direction by the user.
  • the walking assistance device 100 may include an auditory signal unit 140.
  • the auditory signal unit 140 may provide an auditory signal according to the next walking time.
  • the auditory signal unit 140 can inform the user when to take the next step by providing an auditory signal according to the user's average walking speed.
  • the auditory signal may be a simple notification sound or a voice guidance message, but is not limited thereto.
  • the type of auditory signal, the set operation time of the auditory signal, the speed of the auditory signal, the size of the auditory signal, etc. may be preset through the user terminal 30 as preset data.
  • Types of auditory signals may include notifications, announcements, pitches, etc.
  • the set operation time of the auditory signal refers to the length of time for providing the auditory signal, such as 0.5 seconds (sec), 1 second (sec). It may be set in a format, and the speed of the auditory signal may be set in a bpm (beats per minute) format. Additionally, the auditory signal may be provided through the auditory stimulation providing device 200 described above.
  • the walking assistance device 100 may include a tactile signal unit 150.
  • the tactile signal unit 150 may provide a tactile signal according to the next walking time.
  • the tactile signal unit 150 can inform the user when to take the next step by providing a tactile signal according to the user's average walking speed.
  • the tactile signal may be a vibration signal, but is not limited thereto.
  • the type of tactile signal, the setting operation time of the tactile signal, the speed of the tactile signal, the size of the tactile signal, etc. may be preset through the user terminal 30 as preset data.
  • the type of tactile signal may include a pattern of vibration, etc.
  • the set operation time of the tactile signal refers to the length of time for providing the auditory signal, and is set in the form of 0.5 seconds (sec), 1 second (sec), etc. It may be that the speed of the tactile signal is set in bpm (beats per minute). Additionally, the tactile signal may be provided through the tactile stimulation providing device 300 described above.
  • the walking assistance device 100 can help the user maintain a constant walking speed and continue walking by providing not only visual stimulation but also auditory and tactile stimulation.
  • the process of acquiring the specific next walking time point and the process of auditory and tactile stimulation accordingly will be described in detail later through an example with reference to FIG. 4.
  • the walking assistance device 100 may include a central control unit 160.
  • the central control unit 160 can control whether and the operation time of the laser unit 120, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150. Specifically, the central control unit 160 operates the light emitting unit 121, the angle adjusting unit 122, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150 according to the preset data received from the user terminal 30. You can control availability, operation time, operation settings, etc. For example, the central control unit 160 switches the operations of the laser unit 120, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150 to activation according to the preset data received from the user terminal 30. , can be switched to inactive, can limit the operation time, or can control the brightness of the laser, spacing, size or type of auditory and tactile signals, etc.
  • the walking assistance device 100 can provide visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in conjunction, and can set the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation depending on the user. Additionally, the walking assistance device 100 can modify preset data through communication with the user terminal 30, and thereby control laser stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in real time.
  • Figure 3 is an exemplary diagram for explaining the projection point fixation function of the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • the walking assistance device 100 can fix the projection point P by adjusting the angle of the light transmitting unit 121 using the angle adjusting unit 122.
  • the light transmitting unit 121 and the angle adjusting unit 122 shown in FIG. 3 are in an exemplary form for convenience of explanation, and the light transmitting unit 121 and the angle adjusting unit 122 are of the walking assistance device 100. It can be installed on the inside, the top of the outside, or the bottom of the outside, and the location and installation form of the light transmitting part 121 and the angle adjusting part 122 are not limited to those shown in FIG. 3.
  • the angle of the light transmitting part 121 is adjusted and the projection point P of the laser is fixed.
  • the tilt of the stick 12 and the angles ( ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ formed by the vertical line from the light transmitting portion 121 to the projection point P) 3 that is, it can be confirmed that the angle of the light transmitting unit 121 is adjusted so that the angles ( ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 ) between the stick 12 and the projection axis appear at different angles depending on the inclination of the stick 12. You can.
  • the walking assistance device 100 can provide stable walking-inducing visual stimulation by fixing the projection point P even when the walking stick 10 is tilted or shaken.
  • the angle adjusting unit 122 may adjust the angle of the light transmitting unit 121 in a rotational direction about the projection axis other than the direction shown in FIG. 3 .
  • the angle adjusting unit 122 can adjust the angle of the light transmitting unit 121 three-dimensionally, in addition to the two-dimensional example shown in FIG. 3.
  • the angle adjusting unit 122 operates not only when the part of the stick 12 in contact with the ground is shaken in a fixed state, but also when the stick 12 slips or moves on the ground. It may be implemented to adjust the angle of the light projection unit 121 to fix the projection point (P), and when the stick 12 is completely separated from the ground, the projection unit 130 determines that it has entered a non-contact section.
  • the miner 121 can be adjusted back to a preset angle.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the next walking time and provision of auditory and tactile stimulation accordingly by the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
  • the determination unit 130 may determine the time point at which the user will next place the cane 10 on the ground based on the user's previous walking.
  • the determination unit 130 determines the grounding time of a (s m -3 ) and the grounding time of b (s) with respect to the three strides (a, b, c) immediately before d, which is the current grounding time (s m).
  • the determination unit 130 determines the grounding point of b (s m- 3 ) and the time interval between the grounding point of c (s m-2 ) (g bc ), the time interval between the grounding point of c (s m-2 ) and the grounding point of d (s m-1 ) (g cd ), and
  • the user's current walking speed is calculated as the average ((g bc + g cd + g de )/3) of the time interval (g de ) between the contact point of d (s m-1 ) and the contact point of e (s n ).
  • Auditory stimulation (A2) and tactile stimulation (T2) can be provided according to f.
  • the determination unit 130 may determine the next walking time in a manner that adapts to the user's walking speed by considering the user's walking speed during the user's most recent n walking steps (n steps). Specifically, when the user's average walking speed is fast, the determination unit 130 may determine that the next walking time is also relatively fast, and when the average walking speed is slow, the determination unit 130 may determine the next walking time as also a relatively slow time.
  • the process of providing the next walking time point at which the auditory stimulation (A1, A2) and the tactile stimulation (T1, T2) are provided is not limited to what is shown in FIG. 4, and the walking speed considered to obtain the walking speed (n) can be set differently, and various methods suitable for calculating the stride speed other than averaging the time interval at each contact point can be applied.
  • the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 provide an auditory signal and a tactile signal, respectively, at the next walking time, but the grounding time is detected first before the next walking time. If so, it may mean that the auditory signal and the tactile signal are not provided, respectively.
  • the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 omit providing stimulation, and the judgment unit ( 130) can again calculate the walking speed and determine the next walking time.
  • the judgment unit ( 130) can again calculate the walking speed and determine the next walking time.
  • the walking assistance device 100 considers the user's average walking speed through the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 and then guides the walking timing, allowing the user to continue walking stably. can help you
  • Figure 5 is an operation flowchart of a walking guidance method according to an embodiment of the present application.
  • the walking guidance method shown in FIG. 5 can be performed by the walking guidance device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the content described with respect to the walking guidance device 100 can be equally applied to the description of the walking guidance method.
  • the sensor unit 110 may detect the point in time when the cane 10 touches the ground using an IMU sensor. Additionally, in step S11, the sensor unit 110 may further detect the point in time when the cane separates from the ground using an IMU sensor. Additionally, in step S11, the sensor unit 110 may detect the inclination of the cane 10.
  • step S12 the central control unit 160 controls whether or not to operate and the operation time of the step of projecting the laser (S13), the step of providing an auditory signal (S15), and the step of providing a tactile signal (S16). You can. Specifically, in step S12, the central control unit 160 may control the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
  • the laser unit 120 may project a laser onto the ground in the user's walking direction, considering the grounding point. Additionally, in step S13, the light projector 121 can emit a horizontal line laser, and the angle adjuster 122 can adjust the angle of the light projector 121 that emits the laser. Specifically, the angle adjustment unit 122 can adjust the angle of the light projection unit so that the projection point (P) of the laser projected from the light projection unit 121 onto the ground is fixed even if it is tilted. Additionally, in step S13, the laser unit 120 may project a laser when a grounding point is detected in the sensor unit, and may not project a laser when a separation point is detected in the sensor unit.
  • the determination unit 130 may calculate the user's walking information based on the grounding time and determine the next walking time according to the walking information. Specifically, in step S14, the determination unit 130 may determine the grounding section and the non-grounding section based on the time interval between the grounding point and the non-grounding section. In addition, walking information can be calculated based on the time length of the grounding section and the non-grounding section, and grounding time after entering the non-grounding section can be calculated and predicted based on the walking information to determine the next walking time.
  • the auditory signal unit 140 may provide an auditory signal according to the next walking time. Specifically, in step S15, the auditory signal unit 140 may provide an auditory signal at the next walking time, but may not provide the auditory signal if the grounding time is first detected before the next walking time.
  • the tactile signal unit 150 may provide a tactile signal according to the next walking time. Specifically, in step S16, the tactile signal unit 150 may provide a tactile signal at the next walking time, but may not provide the tactile signal if the grounding time is detected before the next walking time.
  • steps S11 to S16 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
  • Figure 6 is an operation flowchart of a method for providing laser stimulation according to an embodiment of the present application.
  • the determination unit 130 may determine whether the cane 10 is grounded to the ground or not based on the ground contact point and the ground separation point detected by the sensor unit 110. .
  • step S21 If the wand 10 is grounded on the ground, following step S21, the light projector 121 turns on the laser (or keeps it turned on) in step S22, and the angle adjuster 122 turns on the laser in step S23.
  • the projection point can be fixed.
  • step S21 the light projector 121 turns off the laser (or maintains the light off state) in step S24, and the angle adjuster 122 turns the laser off in step S25.
  • the angle of the miner 121 can be returned to the preset angle.
  • step S26 the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking or is walking using walking information (walking speed, etc.). At this time, if it is determined that the walking assistance device 100 is walking, the walking assistance device 100 may return to step S21 and repeat the above-described steps.
  • steps S21 to S26 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
  • Figure 7 is an operation flowchart of a method for providing auditory stimulation and tactile stimulation according to an embodiment of the present application.
  • the determination unit 130 may continuously calculate and obtain the user's average walking speed.
  • the determination unit 130 may determine the next walking time based on the calculated walking speed.
  • the auditory signal unit 140 may provide auditory stimulation in step S33, and the tactile signal unit 150 may provide tactile stimulation in step S34.
  • step S35 the determination unit 130 determines whether the cane 10 is grounded, that is, whether the cane 10 is grounded on the ground before the next walking time, and determines whether the cane is grounded and If so, the walking speed during walking can be recalculated, and if not, the step S32 can be returned to check or determine again whether the next walking time has been reached.
  • step S36 the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking or is walking using the walking speed (gait information). At this time, if it is determined that the walking assistance device 100 is walking, the walking assistance device 100 may return to step S31 and repeat the above-described steps.
  • steps S31 to S36 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
  • the walking guidance method may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.
  • Program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the above-described walking guidance method may also be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.

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Abstract

The present invention relates to a gait guidance device. The gait guidance device may comprise: a sensor unit for detecting a ground-touch time point of a cane by using an IMU sensor; a laser unit for projecting a laser beam onto the ground in a gait progress direction of a user by considering the ground-touch time point; a determination unit for calculating gait information about the user on the basis of the ground-touch time point and determining the next gait time point according to the gait information; an auditory signal unit for providing an auditory signal according to the next gait time point; a tactile signal unit for providing a tactile signal according to the next gait time point; and a central control unit for controlling whether to operate the laser unit, the auditory signal unit, and the tactile signal unit, and operating times thereof.

Description

보행 유도 장치 및 방법Walking guidance device and method
본원은 보행 유도 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원은 파킨슨병 환자의 보행을 유도 및 보조하기 위한 외부 자극을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a walking guidance device and method. More specifically, the present application relates to a device and method for providing external stimulation to induce and assist walking in Parkinson's disease patients.
파킨슨병(Parkinson's Disease)은 도파민 신경세포의 소실로 인해 발생하는 신경계의 만성 진행성 퇴행성 질환으로, 서동증(운동 느림), 안정 시 떨림, 근육 강직, 자세 불안정 등의 증상을 발생시키는 병이다. 파킨슨병 환자는 적절한 치료를 받지 않으면, 운동장애가 점점 진행하여 걸음을 걷기가 어렵게 되고 일상생활의 수행에 어려움을 겪게 된다. Parkinson's disease is a chronic progressive degenerative disease of the nervous system caused by the loss of dopamine neurons, causing symptoms such as bradykinesia (slow movement), resting tremor, muscle rigidity, and postural instability. If Parkinson's disease patients do not receive appropriate treatment, their movement disorders gradually progress, making it difficult to walk and causing difficulties in performing daily activities.
파킨슨병 환자에게는 보행의 멈춤, 특히 보행 시작 시 첫 발걸음을 딛기 어려운 동결보행(freezing of gait)이 나타난다. 파킨슨병 환자는 걸음을 시작한 뒤, 보행의 속도가 증가하고 균형을 잡기 어려운 상황에 직면하며, 이로 인해 벽에 부딪히거나, 회전 시 원심력에 의한 넘어지는 등의 낙상 및 충돌 사고로 인한 근골격계 장해에 빈번하게 노출되게 된다. Parkinson's disease patients experience freezing of gait, which is difficulty in taking the first step when walking, especially when walking. After patients with Parkinson's disease begin to walk, their walking speed increases and they face situations in which it is difficult to maintain their balance. As a result, they are at risk for musculoskeletal disorders due to falls and collisions, such as hitting a wall or falling due to centrifugal force when turning. are exposed frequently.
따라서, 파킨슨병 환자의 보행 장애를 극복하고 2차적인 상해를 예방하기 위해, 파킨슨병 환자의 안전한 보행을 보조하기 위한 보조 장치가 요구되고 있다. Therefore, in order to overcome the walking disability of Parkinson's disease patients and prevent secondary injuries, there is a need for an assistive device to assist Parkinson's disease patients in walking safely.
종래의 기술에 따르면, 파킨슨병 환자의 보행 진행 방향의 지면에 다음 걸음을 진행하기 위해 사용자가 밟거나 넘어갈 수 있는 레이저 또는 발자국 표시 등을 투사하는 지팡이 등의 보행 보조기가 존재하나, 이는 사용자에 의해 보행 보조기가 흔들리거나 기울어질 경우, 레이저 또는 발자국 표시 등이 함께 흔들리거나 움직이는 등의 단점이 있다. According to conventional technology, there are walking aids such as walking aids such as canes that project lasers or footprint marks that allow the user to step on or step over the ground in the walking direction of a Parkinson's disease patient to proceed with the next step, but these are used by the user. If the walking aid is shaken or tilted, there are disadvantages such as the laser or footprint indicator shaking or moving together.
더불어, 파킨슨병 환자의 보행 속도 역시 안정적으로 유지시키기 위한 청각 및 촉각(진동) 자극 제공 기능이 역시 요구되며, 환자 개개인의 장애 특성 및 의료진단 평가에 따라 환자를 위한 보행 보조기의 상세 기능을 조절할 수 있는 보행 보조 장치 및 방법이 필요한 실정이다. In addition, the function of providing auditory and tactile (vibration) stimulation to keep the walking speed of Parkinson's disease patients stable is also required, and the detailed functions of the walking aid for patients can be adjusted according to each patient's disability characteristics and medical diagnosis evaluation. There is a need for walking assistance devices and methods.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-2026074호에 개시되어 있다.The technology behind this application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2026074.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 지팡이의 기울어짐이나 흔들림에도 투사점을 고정(유지)함으로써, 안정적인 보행 유도 시각 자극을 제공할 수 있는 보행 보조 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present application is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a walking assistance device and method that can provide stable walking-inducing visual stimulation by fixing (maintaining) the projection point even when the cane is tilted or shaken. Do it as
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시각 자극뿐 아니라, 청각 및 촉각 자극을 함께 제공할 수 있는 기능을 포함함으로써, 사용자가 보행을 안정적으로 유지할 수 있도록 도울 수 있는 보행 보조 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present application is intended to solve the problems of the prior art described above, and includes a function that can provide not only visual stimulation but also auditory and tactile stimulation, thereby providing a walking assistance device that can help the user maintain stable walking and The purpose is to provide a method.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시각 자극, 청각 자극 및 촉각 자극을 연계하여 제공할 수 있고, 사용자에 따라 자극의 조합, 각 자극의 세기 또는 종류 등을 설정할 수 있는 보행 보조 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.This application is intended to solve the problems of the prior art described above, and is a walking aid that can provide visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in conjunction, and can set the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation depending on the user. The purpose is to provide devices and methods.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges sought to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 보행 유도 장치는, IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 센서부; 상기 접지 시점에 맟추어 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사하는 레이저부; 상기 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 따른 다음 보행 시점을 판단하는 판단부; 상기 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공하는 청각 신호부; 상기 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공하는 촉각 신호부; 및 상기 레이저부, 상기 청각 신호부 및 상기 촉각 신호부의 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 중앙 제어부를 포함할 수 있다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, a walking guidance device according to an embodiment of the present application includes a sensor unit that detects the point in time when the cane touches the ground using an IMU sensor; a laser unit that projects a laser onto the ground in the direction in which the user walks in accordance with the grounding point; a determination unit that calculates the user's walking information based on the grounding time and determines the next walking time according to the walking information; an auditory signal unit providing an auditory signal according to the next walking time; a tactile signal unit that provides a tactile signal according to the next walking time; And it may include a central control unit that controls whether or not the laser unit, the auditory signal unit, and the tactile signal unit are operated and the operation time.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저부는, 가로선 레이저를 투광하는 투광부; 및 상기 투광부의 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the laser unit includes: a light transmitting unit that transmits a horizontal line laser; And it may further include an angle adjustment unit that adjusts the angle of the light transmitting unit.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 센서부는, 상기 지팡이의 기울어짐을 감지하고, 상기 각도 조절부는, 상기 기울어짐에도 상기 투광부에서 지면으로 투사된 상기 레이저의 투사점이 고정되도록 상기 투광부의 각도를 조절하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the sensor unit detects the tilt of the wand, and the angle adjusting unit adjusts the angle of the light projector so that the projection point of the laser projected from the light projector to the ground is fixed despite the tilt. It may be.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 센서부는, 상기 IMU 센서를 이용하여 상기 지팡이의 지면 분리 시점을 더 검출하고, 상기 레이저부는, 상기 센서부에서 상기 접지 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하고, 상기 센서부에서 상기 분리 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하지 않는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the sensor unit further detects the point of separation of the cane from the ground using the IMU sensor, and the laser unit projects the laser when the ground point is detected by the sensor unit, and the When the separation point is detected by the sensor unit, the laser may not be projected.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 판단부는, 상기 접지 시점 및 상기 분리 시점 간의 시간 간격에 기초하여 접지 구간 및 비접지 구간을 판단하고, 상기 접지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 상기 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 기반하여 상기 비접지 구간에 들어선 순간 이후 상기 접지 구간에 들어서게 될 순간을 예측하여 상기 다음 보행 시점으로 판단하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the determination unit determines the grounding section and the non-grounding section based on the time interval between the grounding time and the separation time, and the walking section based on the time length of the grounding section and the non-grounding section. Information may be calculated, and based on the walking information, the moment of entering the grounded section after entering the non-grounded section may be predicted to determine the next walking time.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 청각 신호부 및 상기 촉각 신호부는. 상기 다음 보행 시점에 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하되, 상기 다음 보행 시점이 되기 전에, 상기 접지 시점이 먼저 검출되면, 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하지 않는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, the auditory signal unit and the tactile signal unit are. The auditory signal and the tactile signal may be provided at the next walking time, but if the grounding time is detected before the next walking time, the auditory signal and the tactile signal may not be provided, respectively.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는, 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호의 크기 또는 종류를 제어하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, the central control unit may control the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 보행 유도 시스템은, 제1항의 보행 유도 장치; 상기 보행 유도 장치와 연동되어 상기 보행 유도 장치의 동작 제어를 위한 신호를 사용자로부터 입력 받아 제공하는 사용자 단말을 포함할 수 있다. As a technical means for achieving the above technical problem, the walking guidance system according to an embodiment of the present application includes the walking guidance device of claim 1; It may include a user terminal that is linked with the walking guidance device and receives and provides signals for controlling the operation of the walking guidance device from the user.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 보행 유도 방법은, IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 단계; 상기 접지 시점에 맞추어 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사하는 단계; 상기 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 따른 다음 보행 시점을 판단하는 단계; 상기 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공하는 단계; 상기 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공하는 단계; 및 상기 레이저를 투사하는 단계, 상기 청각 신호를 제공하는 단계 및 상기 촉각 신호를 제공하는 단계의 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, the walking guidance method according to an embodiment of the present application includes the steps of detecting the point in time when the cane touches the ground using an IMU sensor; Projecting a laser onto the ground in the user's walking direction in accordance with the grounding point; Calculating the user's walking information based on the grounding time and determining the next walking time according to the walking information; Providing an auditory signal according to the next walking time; providing a tactile signal according to the next walking time; and controlling operation status and operation time of the steps of projecting the laser, providing the auditory signal, and providing the tactile signal.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저를 투사하는 단계는, 가로선 레이저를 투광하는 단계; 및 상기 레이저를 투광하는 투광부의 각도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present application, the step of projecting the laser includes projecting a horizontal line laser; And it may further include adjusting the angle of the light emitting unit that emits the laser.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 단계는, 상기 지팡이의 기울어짐을 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 각도 조절부는, 상기 기울어짐에도 상기 투광부에서 지면으로 투사된 상기 레이저의 투사점이 고정되도록 상기 투광부의 각도를 조절하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the step of detecting the point in time when the cane touches the ground further includes the step of detecting a tilt of the cane, and the angle adjusting unit is configured to project the light projected onto the ground from the light transmitting unit despite the tilt. The angle of the light projection unit may be adjusted so that the projection point of the laser is fixed.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 분리 시점을 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 레이저를 투사하는 단계는, 상기 접지 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하고, 상기 분리 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하지 않는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the method further includes detecting the point of separation of the cane from the ground using the IMU sensor, and the step of projecting the laser includes: projecting the laser when the point of ground is detected, and If the viewpoint is detected, the laser may not be projected.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 다음 보행 시점을 판단하는 단계는, 상기 접지 시점 및 상기 분리 시점 간의 시간 간격에 기초하여 접지 구간 및 비접지 구간을 판단하고, 상기 전지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 상기 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 기반하여 상기 비접지 구간에 들어선 순간 이후 상기 접지 구간에 들어서게 될 순간을 상기 다음 보행 시점으로 판단하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, the step of determining the next walking time includes determining a grounding section and an ungrounded section based on the time interval between the grounding time and the separation time, and the time of the battery section and the ungrounded section. The walking information may be calculated based on the length, and the moment of entering the grounded section after entering the non-grounded section may be determined as the next walking time based on the walking information.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 청각 신호를 제공하는 단계 및 상기 촉각 신호를 제공하는 단계는, 상기 다음 보행 시점에 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하되, 상기 다음 보행 시점이 되기 전에, 상기 접지 시점이 먼저 검출되면, 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하지 않는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the step of providing the auditory signal and the step of providing the tactile signal include providing the auditory signal and the tactile signal, respectively, at the next walking time, but before the next walking time, If the grounding point is detected first, the auditory signal and the tactile signal may not be provided, respectively.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 단계는, 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호의 크기 또는 종류를 제어하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present application, the step of controlling whether to operate and the operation time may include controlling the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means of solving the problem are merely illustrative and should not be construed as intended to limit the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may be present in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 지팡이의 기울어짐이나 흔들림에도 투사점을 고정함으로써, 안정적인 보행 유도 시각 자극을 제공할 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of the present application, stable walking-inducing visual stimulation can be provided by fixing the projection point even when the cane is tilted or shaken.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 시각 자극뿐 아니라, 청각 및 촉각 자극을 함께 제공함으로써, 사용자가 보행을 안정적으로 유지할 수 있도록 도울 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of the present application, it is possible to help the user maintain stable walking by providing not only visual stimulation but also auditory and tactile stimulation.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 시각 자극, 청각 자극 및 촉각 자극을 연계하여 제공할 수 있고, 사용자에 따라 자극의 조합, 각 자극의 세기 또는 종류 등을 설정할 수 있다.According to the problem-solving means of the present application described above, visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation can be provided in conjunction, and the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation can be set according to the user.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects that can be obtained herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 포함하는 보행 보조 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a walking assistance system including a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치에 대한 블록도이다. Figure 2 is a block diagram of a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 투사점 고정 기능을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.Figure 3 is an exemplary diagram for explaining the projection point fixation function of the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 다음 보행 시점 및 이에 따른 청각 자극, 촉각 자극의 제공을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the next walking time and provision of auditory and tactile stimulation accordingly by the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 5 is an operation flowchart of a walking assistance method according to an embodiment of the present application.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 레이저 자극 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다. Figure 6 is an operation flowchart of a method for providing laser stimulation according to an embodiment of the present application.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 청각 자극 및 촉각 자극 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 7 is an operation flowchart of a method for providing auditory stimulation and tactile stimulation according to an embodiment of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present application in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this means not only “directly connected” but also “electrically connected” or “indirectly connected” with another element in between. "Includes cases where it is.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on”, “above”, “at the top”, “below”, “at the bottom”, or “at the bottom” of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only cases where they are in contact, but also cases where another member exists between two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본원은 보행 유도 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원은 파킨슨병 환자의 보행을 유도 및 보조하기 위한 외부 자극을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present application relates to a walking guidance device and method. More specifically, the present application relates to a device and method for providing external stimulation to induce and assist walking in Parkinson's disease patients.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치를 포함하는 보행 보조 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a walking assistance system including a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 시스템(1)은 보행 보조 장치(100)를 포함하는 지팡이(10), 네트워크(20), 사용자 단말(30), 청각 자극 제공 장치(200) 및 촉각 자극 제공 장치(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the walking assistance system 1 according to an embodiment of the present application includes a cane 10 including a walking assistance device 100, a network 20, a user terminal 30, and an auditory stimulation providing device ( 200) and a tactile stimulation providing device 300.
본원의 일 실시예에 따르면, 보행 보조 장치(100)는 사용자 단말(30), 청각 자극 제공 장치(200) 및 촉각 자극 제공 장치와 네트워크(20)를 통해 통신할 수 있다. According to an embodiment of the present application, the walking assistance device 100 may communicate with the user terminal 30, the auditory stimulation providing device 200, and the tactile stimulation providing device through the network 20.
구체적으로, 보행 보조 장치(100)는 네트워크(20)를 통해, 사용자 단말(30)로부터 사전 설정 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 사전 설정 데이터는 후술할 레이저부(120)의 동작 여부에 대한 데이터, 레이저의 색상(적색 및 녹색 등), 레이저의 밝기, 레이저의 설정 각도, 적어도 두 개의 레이저 간의 설정 거리, 후술할 청각 신호부(140)의 동작 여부에 대한 데이터, 청각 신호의 종류, 청각 신호의 설정 동작 시간, 청각 신호의 크기, 후술할 촉각 신호부(150)의 동작 여부에 대한 데이터, 촉각 신호의 종류, 촉각 신호의 설정 동작 시간 및 촉각 신호의 크기 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the walking assistance device 100 may receive preset data from the user terminal 30 through the network 20. At this time, the preset data includes data on whether the laser unit 120 is operating, which will be described later, the color of the laser (red and green, etc.), the brightness of the laser, the set angle of the laser, the set distance between at least two lasers, and the hearing signal, which will be described later. Data on whether the signal unit 140 operates, type of auditory signal, set operation time of the auditory signal, size of the auditory signal, data on whether the tactile signal unit 150, which will be described later, operates, type of tactile signal, tactile signal It may include, but is not limited to, the set operation time of the signal and the size of the tactile signal.
예를 들어, 보행 보조 장치(100)는 사용자 단말(30)로부터, 레이저부(120)와 촉각 신호부(150)의 동작 활성화에 대한 데이터, 청각 신호부(140)의 동작 비활성화에 대한 데이터, 적색 레이저 및 1초(sec) 길이의 진동 선택에 대한 입력을 수신하는 것일 수 있으며, 사용자 단말(30)로부터 수신되지 않은 사전 설정 데이터에 대해서는 초기값을 유지하는 것일 수 있다. For example, the walking assistance device 100 receives, from the user terminal 30, data on the activation of the operation of the laser unit 120 and the tactile signal unit 150, data on the deactivation of the operation of the auditory signal unit 140, This may be receiving an input for selecting a red laser and a 1-second vibration, and may be maintaining an initial value for preset data not received from the user terminal 30.
또한, 보행 보조 장치(100)는 네트워크(20)를 통해, 사용자 단말(30)로 배터리 잔량 등의 기기 상태 데이터 및 보행 데이터를 전달할 수 있다. 이때, 보행 데이터는 사용자의 보행에 대한 평가를 나타내는 데이터를 의미할 수 있으며, 사용자가 보행 보조 장치(100)를 이용하여 보행한 시간, 거리, 속도, 이에 따른 보행의 흔들림 정도, 긍정적 반응 자극의 유형 등을 포함하는 것일 수 있다. 다시 말해, 보행 보조 장치(100)는 보행에 대한 평가를 나타내는 보행 데이터를 사용자 단말(30)에 제공할 수 있다.Additionally, the walking assistance device 100 may transmit device status data such as remaining battery capacity and walking data to the user terminal 30 through the network 20. At this time, the walking data may refer to data representing the evaluation of the user's walking, including the time, distance, and speed that the user walked using the walking assistance device 100, the degree of shaking in walking accordingly, and the positive response stimulus. It may include types, etc. In other words, the walking assistance device 100 may provide walking data representing an evaluation of walking to the user terminal 30.
구체적으로, 보행의 흔들림 정도는, 사용자가 보행한 시간, 거리 및 속도에 따른 지팡이(10)의 흔들림을 기반으로 판단한 사용자의 신체 또는 보행이 흔들리는 정도(요동 정도)를 의미할 수 있다. 달리 말해, 사용자가 보행한 시간, 거리 및 속도에 따른 지팡이(10)의 흔들림 정도를 사용자 신체의 요동 정도, 즉, 보행의 흔들림 정도로 해석할 수 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치(100)는 사용자가 200m의 거리를 10분만에 보행하였을 때의 흔들림 정도와 사용자가 200m의 거리를 8분만에 보행하였을 때의 흔들림 정도를 제공하여, 사용자가 어떤 속도로, 어느 정도의 거리를 보행하였을 때, 보행의 흔들림이 더하고, 덜한지를 파악할 수 있게 할 수 있다. Specifically, the degree of gait shaking may mean the degree to which the user's body or gait shakes (degree of shaking) determined based on the shaking of the cane 10 according to the time, distance, and speed of the user's walking. In other words, the degree of shaking of the cane 10 according to the time, distance, and speed of the user's walking can be interpreted as the degree of shaking of the user's body, that is, the degree of shaking of walking. For example, the walking assistance device 100 provides the degree of shaking when the user walks a distance of 200 m in 10 minutes and the degree of shaking when the user walks a distance of 200 m in 8 minutes, allowing the user to select a certain speed. This makes it possible to determine whether the shaking in walking increases or decreases when walking a certain distance.
또한, 긍정적 반응 자극의 유형은, 사용자에게 제공되었던 레이저 자극, 청각 자극, 촉각 자극 및 각 자극의 사전 설정 데이터에 따른 상세한 유형들 중 사용자의 보행에 긍정적인 영향을 준 유형을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치(100)는 사용자가 녹색 레이저와 크기 5의 청각 자극, 크기 8의 진동 자극을 제공 받으며, 10분 이상 30분 이하의 시간 동안 보행하였을 때, 사용자의 보행(흔들림의 정도, 속도 유지의 정도)이 가장 크게 개선되었다고 판단하면, 이때의 사전 설정 데이터들을 긍정적 반응 자극의 유형으로써, 사용자 단말(30)에 제공할 수 있다.In addition, the type of positive response stimulus may refer to the type that had a positive effect on the user's walking among detailed types according to the laser stimulus, auditory stimulus, tactile stimulus, and preset data of each stimulus provided to the user. . For example, the walking assistance device 100 receives a green laser, an auditory stimulus of size 5, and a vibration stimulus of size 8, and when the user walks for more than 10 minutes and less than 30 minutes, the user's gait (tremor) If it is determined that the degree of speed maintenance) has improved the most, the preset data at this time can be provided to the user terminal 30 as a type of positive response stimulus.
보행 보조 장치(100)는 사용자 단말(30)을 통해 사용자의 보행 데이터를 제공함으로써, 사용자 스스로 본인의 보행 상태를 파악하고, 보행 개선을 위한 최선의 사전 설정 데이터를 파악할 수 있게 도울 수 있다. By providing the user's walking data through the user terminal 30, the walking assistance device 100 can help the user determine his or her own walking status and identify the best preset data for improving walking.
다만, 보행 유도 장치(100)와 사용자 단말(30) 간에 통신되는 것은 상술한 사전 설정 데이터 및 보행 데이터에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구체적 예시가 존재할 수 있다.However, communication between the walking guidance device 100 and the user terminal 30 is not limited to the above-mentioned preset data and walking data, and various specific examples may exist.
사용자 단말(30)은 보행 유도 장치(100)와 연동되어 보행 유도 장치의 동작 제어를 위한 신호를 사용자로부터 입력받아 제공하는 디바이스일 수 있으며, 예를 들어, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(Smart Pad), 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스 등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치 및 데스크탑 컴퓨터, 스마트 TV와 같은 고정용 단말기일 수 있다. The user terminal 30 may be a device that is linked with the walking guidance device 100 and receives and provides signals from the user for controlling the operation of the walking guidance device. For example, a smartphone, a smart pad, etc. Pad), tablet PC, wearable devices, etc., PCS (Personal Communication System), GSM (Global System for Mobile communication), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile) Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), all kinds of wireless communication devices such as Wibro (Wireless Broadband Internet) terminals and fixed devices such as desktop computers and smart TVs. It could be a dragon terminal.
또한, 보행 보조 장치(100)는 네트워크(20)를 통해, 청각 자극 제공 장치(200)에 청각 자극의 제공을 위한 청각 신호를 전달할 수 있다. 달리 말해, 청각 자극 제공 장치(200)는 보행 보조 장치(100)로부터 청각 신호를 수신하고, 수신한 청각 신호에 따른 청각 자극을 사용자에게 제공하는 것일 수 있다. Additionally, the walking assistance device 100 may transmit an auditory signal for providing auditory stimulation to the auditory stimulus providing device 200 through the network 20. In other words, the auditory stimulation providing device 200 may receive an auditory signal from the walking assistance device 100 and provide an auditory stimulus according to the received auditory signal to the user.
청각 자극 제공 장치(200)는 예를 들어, 무선 이어폰, 유선 이어폰, 보청기, 지팡이(10) 또는 보행 유도 장치(100)에 부착되는 스피커, 무선 스피커 등이 포함될 수 있으며, 사용자 단말(30)을 통해 제공되는 것일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자에게 청각 자극을 제공할 수 있는 다양한 음향 장치가 포함될 수 있다. The auditory stimulation providing device 200 may include, for example, wireless earphones, wired earphones, hearing aids, a speaker attached to the cane 10 or the walking guidance device 100, a wireless speaker, etc., and uses the user terminal 30. It may be provided through, but is not limited to, various sound devices that can provide auditory stimulation to the user.
또한, 보행 보조 장치(100)는 네트워크를 통해, 촉각 자극 제공 장치(300)에 촉각 자극의 제공을 위한 촉각 신호를 전달할 수 있다. 달리 말해, 촉각 자극 제공 장치(300)는 보행 보조 장치(100)로부터 촉각 신호를 수신하고, 수신한 촉각 신호에 따른 촉각 자극을 사용자에게 제공하는 것일 수 있다.Additionally, the walking assistance device 100 may transmit a tactile signal for providing tactile stimulation to the tactile stimulation providing device 300 through a network. In other words, the tactile stimulation providing device 300 may receive a tactile signal from the walking assistance device 100 and provide tactile stimulation according to the received tactile signal to the user.
촉각 자극 제공 장치(300)는 예를 들어, 사용자의 손목 및 발목 등에 착용 가능한 웨어러블 장치, 별도의 손목 밴드, 발목 밴드, 넥 밴드 등이 포함될 수 있으며, 지팡이(10)의 손잡이(11) 및 사용자 단말(30)을 통해 제공되는 것일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자에게 청각 자극을 제공할 수 있는 다양한 장치가 포함될 수 있다.The tactile stimulation providing device 300 may include, for example, a wearable device that can be worn on the user's wrists and ankles, a separate wrist band, ankle band, neck band, etc., and may include the handle 11 of the cane 10 and the user. It may be provided through the terminal 30, but is not limited to this, and various devices capable of providing auditory stimulation to the user may be included.
상술한 네트워크(20)의 일 예로는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 유무선 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, Wifi 네트워크, NFC(Near Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the above-described network 20 include 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, Long Term Evolution (LTE) network, 5G network, World Interoperability for Microwave Access (WIMAX) network, wired and wireless Internet, and LAN (Local Area). Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), Bluetooth network, Wifi network, NFC (Near Field Communication) network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network , DMB (Digital Multimedia Broadcasting) networks, etc. may be included, but are not limited thereto.
도 1을 참조하면, 지팡이(10)는 손잡이(11) 및 스틱(12)을 포함할 수 있으며, 보행 보조 장치(100)는 지팡이(10)의 스틱(12)에 탈부착이 가능한 형태로 구비되거나, 스틱(12)에 고정 부착되어 있는 형태로 구비되는 것일 수 있으며, 손잡이(11) 및 스틱(12)의 내부에 구비되는 것일 수도 있다. Referring to FIG. 1, the cane 10 may include a handle 11 and a stick 12, and the walking assistance device 100 may be provided in a detachable form on the stick 12 of the cane 10. , It may be provided in a form that is fixedly attached to the stick 12, and may be provided inside the handle 11 and the stick 12.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 보행 유도 장치(100)에 대한 상세한 설명을 개시하기로 한다. Hereinafter, a detailed description of the walking guidance device 100 according to an embodiment of the present application will be disclosed.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치에 대한 블록도이다. Figure 2 is a block diagram of a walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 센서부(110)를 포함할 수 있다. 센서부(110)는 IMU 센서를 포함하며, IMU 센서를 이용하여 지팡이(10)의 지면 접지 시점을 검출할 수 있다. 구체적으로, 센서부(110)는 IMU 센서의 수직 가속도 신호를 기반으로 지팡이(10)에 지면에 접촉하였는지를 판단할 수 있으며, 지면에 접촉한 시점을 지면 접지 시점으로써 검출할 수 있다. 또한, 센서부(110)는 IMU 센서의 수직 가속도 신호를 이용하여 지팡이(10)가 지면에 접촉한 시점 뿐만이 아니라, 지팡이(10)가 지면에서 떨어진 시점을 검출할 수 있다. 다시 말해, 센서부(110)는 지팡이(10)가 지면에 접촉한 순간의 지면 접지 시점 및 지팡이(10)가 지면에서 떨어진 순간의 지면 분리 시점을 검출할 수 있다. Referring to FIG. 2, the walking assistance device 100 may include a sensor unit 110. The sensor unit 110 includes an IMU sensor and can detect the point in time when the cane 10 touches the ground using the IMU sensor. Specifically, the sensor unit 110 can determine whether the cane 10 is in contact with the ground based on the vertical acceleration signal of the IMU sensor, and can detect the point in time when it touches the ground as the point in time when it touches the ground. Additionally, the sensor unit 110 can detect not only the time when the cane 10 touches the ground but also the time when the cane 10 falls off the ground using the vertical acceleration signal of the IMU sensor. In other words, the sensor unit 110 can detect the ground contact point at the moment the cane 10 touches the ground and the ground separation point at the moment the cane 10 falls off the ground.
본원의 일 실시예에 따르면, 센서부(110)는 지팡이(10)의 기울어짐을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 센서부(110)는 기울기 신호 및 가속도 신호를 기반으로 지팡이(10)의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 실시간으로 측정 및 획득할 수 있다. 이때, IMU 센서의 신호는 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 주파수를 분석하는 방법으로 필터링 될 수 있다. 구체적으로 예시하면, IMU 센서의 샘플링 주파수는 200Hz로 설정되는 것일 수 있고, IMU 센서의 신호는 각도 성분이 주로 20Hz 이하인 것을 이용하여, 선형 가속도 대해서 20Hz를 기준으로 저주파 통과 필터링을 통해 필터링 되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present application, the sensor unit 110 can detect the inclination of the cane 10. More specifically, the sensor unit 110 can measure and obtain the degree of inclination or rotation of the cane 10 in real time based on the tilt signal and the acceleration signal. At this time, the signal from the IMU sensor can be filtered by analyzing the frequency using FFT (Fast Fourier Transform). As a specific example, the sampling frequency of the IMU sensor may be set to 200Hz, and the signal of the IMU sensor may be filtered through low-pass filtering based on 20Hz for linear acceleration, using the angular component mainly being 20Hz or less. there is.
도2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 레이저부(120)를 포함할 수 있다. 레이저부(120)는 센서부(110)에서 검출한 접지 시점을 고려하여 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사할 수 있다. 또한, 레이저부(120)는 후술할 판단부에서 판단한 접지 구간에는 레이저를 투사하고, 비접지 구간에는 레이저를 투사하지 않는 것일 수 있다. 달리 말해, 레이저부(120)는 사용자가 지팡이(10)를 지면에 짚으면 레이저를 투사하고, 지팡이(10)를 지면에서 들어올리면 투사했던 레이저의 전원을 꺼서, 레이저를 투사하지 않는 것일 수 있다. 또한, 레이저부(120)는 가로선 레이저를 투광하는 투광부(121) 및 투광부(121)의 각도를 조절하는 각도 조절부(122)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 2, the walking assistance device 100 may include a laser unit 120. The laser unit 120 may project a laser onto the ground in the user's walking direction by considering the grounding point detected by the sensor unit 110. Additionally, the laser unit 120 may project a laser to a grounded section determined by a determination unit to be described later, but may not project a laser to a non-grounded section. In other words, the laser unit 120 projects a laser when the user places the staff 10 on the ground, and when the user lifts the staff 10 from the ground, the laser unit 120 turns off the power of the projected laser and does not project the laser. . Additionally, the laser unit 120 may include a light transmitting unit 121 that projects a horizontal line laser and an angle adjusting unit 122 that adjusts the angle of the light transmitting unit 121.
투광부(121)는 사용자가 밟거나 넘어감으로써 동결보행(FoG)을 극복하여 보행을 수행할 수 있도록 유도하기 위해 사용자의 정면 지면을 향해 레이저를 투광하는 것으로, 사용자의 보행 방향과 수직이 되는 레이저를 사용자의 정면 지면에 투광하는 투광 모듈을 포함하는 것일 수 있다. 이하에서, 레이저는 본원의 일 실시예에 따라 두 개의 가로선으로 투사되는 것으로 개시되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저는 하나 또는 복수 개의 가로선으로 투사되는 것일 수 있다. 두개 이상의 레이저는 사용자의 보장(step length)에 맞는 간격으로 떨어져 가로선형으로 지면에 투사되고, 간격은 사전 설정 데이터로써, 사용자에 의해 미리 설정, 조정될 수 있다. The light transmitting unit 121 projects a laser toward the ground in front of the user to encourage the user to walk by overcoming frozen gait (FoG) by stepping or crossing, and is perpendicular to the user's walking direction. It may include a light projection module that projects a laser onto the ground in front of the user. Hereinafter, the laser is disclosed as being projected as two horizontal lines according to an embodiment of the present application, but the present invention is not limited thereto, and the laser may be projected as one or a plurality of horizontal lines. Two or more lasers are projected onto the ground in a horizontal line at an interval that matches the user's guarantee (step length), and the interval can be preset and adjusted by the user using preset data.
또한, 투광부(121)는 상술한 바와 같이, 센서부(110)에서 지면 접지 시점을 검출하면 레이저를 투광하는 것일 수 있다. 달리 말해, 투광부(121)는 사용자가 지팡이(10)를 지면에 짚으면 레이저를 투광하고, 지팡이(10)를 지면에서 들어올리면 투광 모듈의 전원을 꺼서, 레이저를 투광하지 않는 것일 수 있다.Additionally, as described above, the light emitting unit 121 may emit a laser when the sensor unit 110 detects the ground contact point. In other words, the light emitting unit 121 may emit a laser when the user places the cane 10 on the ground, and when the user lifts the cane 10 from the ground, the light transmitting module is turned off and the laser is not transmitted.
각도 조절부(122)는 센서부(110)에서 감지한 기울어짐에도 투광부(121)에서 지면으로 투사된 레이저의 투사점(P)이 고정(유지)되도록 투광부(121)의 각도를 조절하는 것일 수 있다. 구체적으로 각도 조절부(122)는 모터(Motor)를 포함하며, 모터의 구동에 의해 투광부(121)의 각도(앞뒤 각도, 상하 각도, 좌우 각도 등)를 조절하여 레이저의 투사 방향, 투사 각도, 투사 거리 등을 조절할 수 있고, 두개 이상의 투광 모듈을 각각 조절하는 것일 수 있다. 각도 조절부(122)는 센서부(110)에서 지면 접지 시점을 검출하면, 레이저의 투사점(P)을 지면 접지 시점에서의 투사점(P)으로 고정되도록 투광부(121)의 각도를 조절하는 것일 수 있다. 다시 말해, 각도 조절부(122)는 지팡이(10)가 지면에서 떨어져 있을 때, 기 설정된 각도에 따라 투광부(121)의 각도를 조절하고, 지팡이(10)가 지면에 접촉하면, 지면에 투사된 레이저의 투사점(P)이 고정되도록 지팡이(10)의 흔들림에 반하여 투광부(121)의 각도를 조절하는 것일 수 있다. 투사점(P)과 관련한 투사점 고정 기능은 도 3을 참조한 예시를 통해 상세히 후술하기로 한다.The angle adjusting unit 122 adjusts the angle of the light transmitting unit 121 so that the projection point (P) of the laser projected from the light transmitting unit 121 to the ground is fixed (maintained) despite the tilt detected by the sensor unit 110. It may be. Specifically, the angle adjusting unit 122 includes a motor, and by driving the motor, the angle of the light emitting unit 121 (front and back angle, up and down angle, left and right angle, etc.) is adjusted to determine the projection direction and projection angle of the laser. , projection distance, etc. can be adjusted, and two or more light projection modules can be adjusted separately. When the sensor unit 110 detects the point of contact with the ground, the angle adjustment unit 122 adjusts the angle of the light projection unit 121 so that the projection point (P) of the laser is fixed to the projection point (P) at the point of contact with the ground. You can. In other words, the angle adjusting unit 122 adjusts the angle of the light transmitting unit 121 according to a preset angle when the wand 10 is away from the ground, and when the wand 10 touches the ground, the projection is performed on the ground. The angle of the light projection unit 121 may be adjusted against the shaking of the wand 10 so that the projection point P of the laser is fixed. The projection point fixation function related to the projection point P will be described in detail later through an example with reference to FIG. 3.
본원의 일 실시예에 따르면, 각도 조절부(122)는 센서부(110)에서 획득한 기울어짐 정도 및 회전 정도를 기반으로 판단부(130)에서 사용자가 보행 중 방향을 전환하는 것으로 판단하면, 판단부(130)에서 판단한 방향 및 전환 정도에 따라 사용자의 보행 방향에 레이저가 투사되도록 투광부(121)의 각도를 조절하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, when the angle adjusting unit 122 determines that the user is changing direction while walking based on the degree of tilt and rotation obtained by the sensor unit 110, The angle of the light projection unit 121 may be adjusted so that the laser is projected in the user's walking direction according to the direction and degree of change determined by the determination unit 130, but is not limited to this.
도2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 판단부(130)를 포함할 수 있다. 판단부(130)는 센서부(110)에서 검출한 지면 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 보행 속도에 따른 다음 보행 시점을 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(130)는 센서부(110)에서 검출한 지면 접지 시점 간의 시간 간격 및 지면 분리 시점 간의 시간 간격에 기초하여 지팡이(10)가 지면에 접촉되어 있던 구간인 접지 구간 및 지팡이(10)가 지면으로부터 떨어져 있던 구간인 비접지 구간을 판단하고, 전체 활보(stride) 구간에서, 접지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 보행 정보를 계산하고, 보행 정보에 기반하여 비접지 구간에 들어선 순간 이후 접지 구간에 들어서게 될 순간을 다음 보행 시점으로 판단하는 것일 수 있다. 다시 말해, 판단부(130)는 사용자가 이전 보행을 통해, 다음으로 지팡이(10)를 지면에 짚을 시점을 판단할 수 있다. 이때, 보행 정보는 보행 시의 속도 및 가속도 등을 포함하는 것으로, 활보분속수에 대응하는 의미로 해석되는 것일 수 있고, 다음 보행 시점은 사용자의 보행에 있어서 다음 발이 접지되는 시점으로 해석되는 것일 수 있다. Referring to Figure 2, the walking assistance device 100 may include a determination unit 130. The determination unit 130 may calculate the user's walking information based on the ground contact time detected by the sensor unit 110 and determine the next walking time according to the walking speed. Specifically, the determination unit 130 determines the grounding section, which is the section where the cane 10 was in contact with the ground, and the cane ( 10) Determine the ungrounded section, which is the section where the step was away from the ground, calculate walking information based on the time length of the grounded section and the ungrounded section in the entire stride section, and determine the ungrounded section based on the walking information. The moment of entering the grounding section after entering may be judged as the next walking point. In other words, the determination unit 130 may determine when the user will next place the cane 10 on the ground based on the user's previous walking. At this time, the walking information includes the speed and acceleration during walking, and may be interpreted as corresponding to the walking speed, and the next walking time may be interpreted as the time when the next foot touches the user's walking. there is.
또한, 판단부(130)는 보행 정보를 기반으로 사용자가 보행 중인지를 판단할 수 있다. 즉, 판단부(130)는 보행 정보를 기반으로 사용자가 보행을 멈추었는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 판단부(130)는 계산한 보행 정보, 즉 활보분속수가 이전의 활보분속수들의 평균 대비 기 설정된 비율 이상으로 느려지면, 사용자가 보행을 멈춘 것으로 판단할 수 있다. 달리 말해, 판단부(130)는 기 설정된 횟수(n)만큼의 사용자의 직전 걸음인, n활보(n 걸음)에 대해 계산한 보행 정보가 직전에 계산했던 보행 정보들의 평균과 비교하였을 때, 평균 대비 기 설정된 비율 이상 사용자의 보행이 느려진 것으로 나타나면, 사용자가 보행을 멈춘 것으로 판단할 수 있다. Additionally, the determination unit 130 may determine whether the user is walking based on walking information. That is, the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking based on the walking information. Specifically, according to an embodiment of the present application, the determination unit 130 determines that the user has stopped walking when the calculated walking information, that is, the walking speed slows down by more than a preset ratio compared to the average of the previous walking speeds. You can. In other words, when the determination unit 130 compares the gait information calculated for n strides (n steps), which are the user's previous steps for a preset number of times (n), with the average of the gait information calculated immediately before, the average If the user's walking appears to have slowed down by more than a preset rate, it may be determined that the user has stopped walking.
예를 들어, 사용자의 이전 걸음에 대해 계산하여 저장하고 있던 평균 활보분속수가 50 stride/min이고, 사용자가 보행을 멈춘 것이라고 판단하는 기준값이 평균 활보분속수의 80%인 값이고, 활보분속수를 계산하기 위해 이용하는 보행 수가 3(n=3)이라고 할 때, 판단부(130)가 가장 최근의 3활보(3 걸음)에 대해 계산한 활보분속수가 10 stride/min라면, 활보분속수가 평균 활보분속수대비 80% 이상으로 느려진 것이므로, 판단부(130)는 이때 사용자가 보행을 멈춘 상태라고 판단할 수 있다. For example, the average walking speed calculated and stored for the user's previous steps is 50 stride/min, the standard value for determining that the user has stopped walking is 80% of the average walking speed, and the walking speed is 80% of the average walking speed. Assuming that the number of steps used for calculation is 3 (n = 3), and the stride speed calculated by the judgment unit 130 for the most recent 3 strides (3 steps) is 10 strides/min, the stride speed is the average stride speed Since the speed has slowed to more than 80% of the water speed, the determination unit 130 may determine that the user has stopped walking at this time.
또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 판단부(130)는 이번 지면 접지 시점(sm)이 직전 지면 접지 시점(sm-1)과 그 이전의 지면 접지 시점(sm-2) 간의 시간 간격 대비 50% 이상 느려지면 사용자가 보행을 멈추었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 직전 지면 접지 시점(sm-1)과 그 이전의 지면 접지 시점(sm-2) 간의 시간 간격이 0.5초(sec)인데, 이번 지면 접지 시점(sm)과 직전 지면 접지 시점(sm-1) 간의 시간 간격은 0.1초(sec)라면, 판단부(130)는 사용자가 보행을 멈추었다고 판단할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 보행 멈춤(보행 중지)에 대한 판단 기준은 IMU의 가속도 측정 값을 이용하여 보행 거리를 추정하고, 추정한 보행 거리를 이용하여 계산한 속력을 이용하는 방법 등 다양한 실시예에 따라 설정되는 것일 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present application, the determination unit 130 determines the time between the current ground contact time (s m ) and the previous ground contact time (s m-1 ) and the previous ground contact time (s m-2 ). If it slows down by more than 50% compared to the interval, it can be determined that the user has stopped walking. For example, the time interval between the previous ground contact (s m-1 ) and the previous ground contact (s m-2 ) is 0.5 seconds, and the current ground contact time (s m ) and the previous ground contact (s m-2) are 0.5 seconds (sec). If the time interval between viewpoints (s m-1 ) is 0.1 seconds (sec), the determination unit 130 may determine that the user has stopped walking, but is not limited to this and determines whether walking has stopped (stopping walking). The standard may be set according to various embodiments, such as estimating the walking distance using the acceleration measurement value of the IMU and using the speed calculated using the estimated walking distance.
또한, 판단부(130)는 센서부(110)에서 측정한 기울어짐 정도 및 회전 정도를 기반으로 지팡이(10)의 흔들림과 보행 중 방향 전환을 분별할 수 있다. 구체적으로, 판단부(130)는 보행 중 방향 전환에 의한 센서값에 대해 기 설정된 기준값을 기반으로, 센서부(110)에서 측정하는 센서값의 변화 정도와 변화가 일어난 시간 길이를 기준값과 비교하여, 지팡이(10)의 움직임이 보행 중의 흔들림에 의한 것인지, 사용자에 의한 방향의 전환에 의한 것인지 판단할 수 있다. Additionally, the determination unit 130 may distinguish between shaking of the cane 10 and change of direction while walking based on the degree of tilt and rotation measured by the sensor unit 110. Specifically, the determination unit 130 compares the degree of change in the sensor value measured by the sensor unit 110 and the length of time when the change occurred based on a preset reference value for the sensor value due to a change in direction while walking with the reference value. , it can be determined whether the movement of the cane 10 is due to shaking while walking or a change in direction by the user.
도 2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 청각 신호부(140)를 포함할 수 있다. 청각 신호부(140)는 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공할 수 있다. 달리 말해, 청각 신호부(140)는 사용자의 평균 보행 속도에 맞춰 청각 신호를 제공함으로써, 사용자에게 다음 걸음을 디딜 때를 알릴 수 있다. 이때, 청각 신호는 간단한 알림음일 수 있고, 음성 안내말일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 청각 신호의 종류, 청각 신호의 설정 동작 시간, 청각 신호의 속도, 청각 신호의 크기 등은 상술한 바와 같이, 사전 설정 데이터로써, 사용자 단말(30)을 통해 미리 설정되는 것일 수 있다. 청각 신호의 종류는 알림 또는 안내말, 음정 등을 포함할 수 있으며, 청각 신호의 설정 동작 시간은 청각 신호를 제공하는 시간 길이를 의미하는 것으로, 0.5초(sec), 1초(sec)와 같은 형태로 설정되는 것일 수 있고, 청각 신호의 속도는 bpm(beats per minute) 형태로 설정되는 것일 수 있다. 또한, 청각 신호는 상술한 청각 자극 제공 장치(200)를 통해 제공되는 것일 수 있다. Referring to FIG. 2, the walking assistance device 100 may include an auditory signal unit 140. The auditory signal unit 140 may provide an auditory signal according to the next walking time. In other words, the auditory signal unit 140 can inform the user when to take the next step by providing an auditory signal according to the user's average walking speed. At this time, the auditory signal may be a simple notification sound or a voice guidance message, but is not limited thereto. As described above, the type of auditory signal, the set operation time of the auditory signal, the speed of the auditory signal, the size of the auditory signal, etc. may be preset through the user terminal 30 as preset data. Types of auditory signals may include notifications, announcements, pitches, etc., and the set operation time of the auditory signal refers to the length of time for providing the auditory signal, such as 0.5 seconds (sec), 1 second (sec). It may be set in a format, and the speed of the auditory signal may be set in a bpm (beats per minute) format. Additionally, the auditory signal may be provided through the auditory stimulation providing device 200 described above.
도 2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 촉각 신호부(150)를 포함할 수 있다. 촉각 신호부(150)는 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공할 수 있다. 달리 말해, 촉각 신호부(150)는 사용자의 평균 보행 속도에 맞춰 촉각 신호를 제공함으로써, 사용자에게 다음 걸음을 디딜 때를 알릴 수 있다. 이때, 촉각 신호는 진동 신호일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 촉각 신호의 종류, 촉각 신호의 설정 동작 시간, 촉각 신호의 속도, 촉각 신호의 크기 등은 상술한 바와 같이, 사전 설정 데이터로써, 사용자 단말(30)을 통해 미리 설정되는 것일 수 있다. 촉각 신호의 종류는 진동의 패턴 등을 포함할 수 있으며, 촉각 신호의 설정 동작 시간은 청각 신호를 제공하는 시간 길이를 의미하는 것으로, 0.5초(sec), 1초(sec)와 같은 형태로 설정되는 것일 수 있고 촉각 신호의 속도는 bpm(beats per minute) 형태로 설정되는 것일 수 있다. 또한, 촉각 신호는 상술한 촉각 자극 제공 장치(300)를 통해 제공되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 2, the walking assistance device 100 may include a tactile signal unit 150. The tactile signal unit 150 may provide a tactile signal according to the next walking time. In other words, the tactile signal unit 150 can inform the user when to take the next step by providing a tactile signal according to the user's average walking speed. At this time, the tactile signal may be a vibration signal, but is not limited thereto. As described above, the type of tactile signal, the setting operation time of the tactile signal, the speed of the tactile signal, the size of the tactile signal, etc. may be preset through the user terminal 30 as preset data. The type of tactile signal may include a pattern of vibration, etc., and the set operation time of the tactile signal refers to the length of time for providing the auditory signal, and is set in the form of 0.5 seconds (sec), 1 second (sec), etc. It may be that the speed of the tactile signal is set in bpm (beats per minute). Additionally, the tactile signal may be provided through the tactile stimulation providing device 300 described above.
본원의 일 실시예에 따르면, 보행 보조 장치(100)는 시각 자극뿐 아니라, 청각 및 촉각 자극을 함께 제공함으로써, 사용자가 보행 속도를 일정하게 유지하고, 보행을 지속할 수 있도록 도울 수 있다. 구체적인 다음 보행 시점의 획득 과정 및 이에 따른 청각 자극 , 촉각 자극의 과정은 도 4를 참조한 예시를 통해 상세히 후술하기로 한다. According to an embodiment of the present application, the walking assistance device 100 can help the user maintain a constant walking speed and continue walking by providing not only visual stimulation but also auditory and tactile stimulation. The process of acquiring the specific next walking time point and the process of auditory and tactile stimulation accordingly will be described in detail later through an example with reference to FIG. 4.
도 2를 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 중앙 제어부(160)를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(160)는 레이저부(120), 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)의 동작 여부 및 동작 시간을 제어할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(160)는 사용자 단말(30)으로부터 수신한 사전 설정 데이터에 따라 투광부(121), 각도 조절부(122), 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)의 동작 여부, 동작 시간, 동작 설정 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 중앙 제어부(160)는 사용자 단말(30)으로부터 수신한 사전 설정 데이터에 따라, 레이저부(120), 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)의 동작을 활성화로 전환하거나, 비활성화로 전환할 수 있고, 동작 시간을 제한하거나, 레이저의 밝기, 간격, 청각 신호 및 촉각 신호의 크기 또는 종류 등을 제어하는 것일 수 있다. Referring to FIG. 2, the walking assistance device 100 may include a central control unit 160. The central control unit 160 can control whether and the operation time of the laser unit 120, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150. Specifically, the central control unit 160 operates the light emitting unit 121, the angle adjusting unit 122, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150 according to the preset data received from the user terminal 30. You can control availability, operation time, operation settings, etc. For example, the central control unit 160 switches the operations of the laser unit 120, the auditory signal unit 140, and the tactile signal unit 150 to activation according to the preset data received from the user terminal 30. , can be switched to inactive, can limit the operation time, or can control the brightness of the laser, spacing, size or type of auditory and tactile signals, etc.
다시 말해, 보행 보조 장치(100)는 시각 자극, 청각 자극 및 촉각 자극을 연계하여 제공할 수 있고, 사용자에 따라 자극의 조합, 각 자극의 세기 또는 종류 등을 설정할 수 있다. 또한, 보행 보조 장치(100)는 사용자 단말(30)과의 통신을 통해, 사전 설정 데이터를 수정할 수 있으며, 이에 따라 레이저 자극, 청각 자극 및 촉각 자극을 실시간으로 제어할 수 있다. In other words, the walking assistance device 100 can provide visual stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in conjunction, and can set the combination of stimulation and the intensity or type of each stimulation depending on the user. Additionally, the walking assistance device 100 can modify preset data through communication with the user terminal 30, and thereby control laser stimulation, auditory stimulation, and tactile stimulation in real time.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 투사점 고정 기능을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.Figure 3 is an exemplary diagram for explaining the projection point fixation function of the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
도 3을 참조하면, 보행 보조 장치(100)는 각도 조절부(122)를 이용하여 투광부(121)의 각도를 조절하여, 투사점(P)을 고정할 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 투광부(121) 및 각도 조절부(122)는 설명의 편의를 위해 예시한 형태로, 투광부(121) 및 각도 조절부(122)는 보행 보조 장치(100)의 내부, 외부의 상단 또는 외부의 하단 등에 설치 구비될 수 있는 것으로, 투광부(121) 및 각도 조절부(122)의 위치 및 설치 형태는 도 3에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 3, the walking assistance device 100 can fix the projection point P by adjusting the angle of the light transmitting unit 121 using the angle adjusting unit 122. At this time, the light transmitting unit 121 and the angle adjusting unit 122 shown in FIG. 3 are in an exemplary form for convenience of explanation, and the light transmitting unit 121 and the angle adjusting unit 122 are of the walking assistance device 100. It can be installed on the inside, the top of the outside, or the bottom of the outside, and the location and installation form of the light transmitting part 121 and the angle adjusting part 122 are not limited to those shown in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 지팡이(10)의 스틱(12)의 기울기가 변화함에 따라 투광부(121)의 각도가 조절되어 레이저의 투사점(P)은 고정되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 스틱(12)의 기울기 및 투광부(121)로부터 투사점(P)까지의 수직선이 이루는 각도(θ1, θ2, θ3), 즉 스틱(12)과 투사축 사이의 각도(θ1, θ2, θ3)가 스틱(12)의 기울기에 따라 각도가 상이하게 나타나도록 투광부(121)의 각도가 조절됨을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that as the inclination of the stick 12 of the cane 10 changes, the angle of the light transmitting part 121 is adjusted and the projection point P of the laser is fixed. Specifically, according to an embodiment of the present application, as shown in FIG. 3, the tilt of the stick 12 and the angles (θ 1 , θ 2 , θ formed by the vertical line from the light transmitting portion 121 to the projection point P) 3 ), that is, it can be confirmed that the angle of the light transmitting unit 121 is adjusted so that the angles (θ 1 , θ 2 , θ 3 ) between the stick 12 and the projection axis appear at different angles depending on the inclination of the stick 12. You can.
이에 따라, 보행 보조 장치(100)는, 지팡이(10)의 기울어짐이나 흔들림에도 투사점(P)을 고정함으로써, 안정적인 보행 유도 시각 자극을 제공할 수 있다.Accordingly, the walking assistance device 100 can provide stable walking-inducing visual stimulation by fixing the projection point P even when the walking stick 10 is tilted or shaken.
또한, 각도 조절부(122)는 도 3에 도시된 방향 외, 투광부(121)의 각도를 투사축에 대한 회전 방향으로 조절할 수 있다. 다시 말해, 각도 조절부(122)는 2차원적으로 표현된 도 3의 예시 뿐만이 아니라, 3차원적으로 투광부(121)의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 각도 조절부(122)는 도 3에 도시된 바와 같이 스틱(12)의 지면에 접촉된 부분이 고정된 상태로 흔들릴 때 뿐만이 아니라, 지면에서 스틱(12)이 미끄러지거나 끌려 움직이게 된 경우에도 투사점(P)을 고정하도록 투광부(121)의 각도를 조절할 수 있도록 구현되는 것일 수 있으며, 스틱(12)이 지면으로부터 완전히 떨어지면, 비접촉 구간에 들어선 것에 대한 판단부(130)의 판단에 따라 투광부(121)를 다시 사전 설정된 각도로 조절할 수 있다. Additionally, the angle adjusting unit 122 may adjust the angle of the light transmitting unit 121 in a rotational direction about the projection axis other than the direction shown in FIG. 3 . In other words, the angle adjusting unit 122 can adjust the angle of the light transmitting unit 121 three-dimensionally, in addition to the two-dimensional example shown in FIG. 3. In addition, as shown in FIG. 3, the angle adjusting unit 122 operates not only when the part of the stick 12 in contact with the ground is shaken in a fixed state, but also when the stick 12 slips or moves on the ground. It may be implemented to adjust the angle of the light projection unit 121 to fix the projection point (P), and when the stick 12 is completely separated from the ground, the projection unit 130 determines that it has entered a non-contact section. The miner 121 can be adjusted back to a preset angle.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 다음 보행 시점 및 이에 따른 청각 자극, 촉각 자극의 제공을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating the next walking time and provision of auditory and tactile stimulation accordingly by the walking assistance device according to an embodiment of the present application.
상술한 바와 같이, 판단부(130)는 사용자가 이전 보행을 통해, 다음으로 지팡이(10)를 지면에 짚을 시점을 판단할 수 있다.As described above, the determination unit 130 may determine the time point at which the user will next place the cane 10 on the ground based on the user's previous walking.
도 4는 판단부(130)가 사용자의 직전 3활보(n=3)를 기반으로 계산한 보행 정보(활보분속수 등)에 따라 다음 보행 시점을 판단한 경우, 다음 보행 시점에 따라 청각 자극(A1, A2) 및 촉각 자극(T1, T2)이 제공되는 것을 나타낸 도면이다. Figure 4 shows that when the determination unit 130 determines the next walking time according to the walking information (walking speed, etc.) calculated based on the user's previous three walking steps (n = 3), the auditory stimulus (A1) is generated according to the next walking time. , A2) and tactile stimulation (T1, T2) are provided.
구체적으로 도 4를 참조하여 예시하면, 사용자가 현재 지팡이(10)를 짚은 이번 지면 접지 시점(sm)이 d일 때, 직전 지면 접지 시점(sm-1)은 c이고, 판단부(130)가 판단한 다음 보행 시점(sm+1)은 e일 수 있다. 이때, 판단부(130)는 이번 지면 접지 시점(sm)인 d 이전의 직전 3활보(a, b, c)에 대해서, a의 접지 시점(sm-3)과 b의 접지 시점(sm-2) 간의 시간 간격(gab), b의 접지 시점(sm-2)과 c의 접지 시점(sm-1) 간의 시간 간격(gbc) 및 c의 접지 시점(sm-1)과 d의 접지 시점(sn)의 시간 간격(gcd)의 평균((gab+ gbc+ gcd)/3)으로 사용자의 현재 활보분속수를 계산하고, 계산한 활보분속수를 이용하여, 다음 보행 시점(sm+1)을 예상 및 판단하고, 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)는 다음 보행 시점(sm+1)인 e에 맞춰 청각 자극(A1) 및 촉각 자극(T1)을 제공할 수 있다. Specifically, with reference to FIG. 4 , when the user's current ground contact point (s m ) with the cane 10 is d, the immediately previous ground contact point (s m-1 ) is c, and the determination unit 130 The next walking time point (s m+1 ) determined by ) may be e. At this time, the determination unit 130 determines the grounding time of a (s m -3 ) and the grounding time of b (s) with respect to the three strides (a, b, c) immediately before d, which is the current grounding time (s m). m-2 ), time interval (g ab ) between b's grounding point (s m-2 ) and c's grounding point (s m-1 ) (g bc ), and c's grounding point (s m-1). Calculate the user's current walking speed as the average ((g ab + g bc + g cd )/3) of the time interval (g cd ) of the contact point (s n ) of d and the calculated walking speed. Using this, the next walking time (s m+1 ) is predicted and determined, and the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 provide an auditory stimulus (A1) according to e, which is the next walking time (s m+1 ). and tactile stimulation (T1).
위와 같이, 사용자가 현재 지팡이(10)를 짚은 이번 지면 접지 시점(sm)이 e라면, 직전 지면 접지 시점(sm-1)은 d이고, 판단부(130)가 판단한 다음 보행 시점(sm+1)은 f가 되며, 이때, 판단부(130)는 이번 지면 접지 시점(sm)인 e 이전의 직전 3활보(b, c, d)에 대해서, b의 접지 시점(sm-3)과 c의 접지 시점(sm-2) 간의 시간 간격(gbc), c의 접지 시점(sm-2)과 d의 접지 시점(sm-1) 간의 시간 간격(gcd) 및 d의 접지 시점(sm-1)과 e의 접지 시점(sn)의 시간 간격(gde)의 평균((gbc+ gcd+ gde)/3)으로 사용자의 현재 활보분속수를 계산하고, 계산한 활보분속수를 이용하여, 다음 보행 시점(sm+1)을 예상 및 판단하고, 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)는 다음 보행 시점(sm+1)인 f에 맞춰 청각 자극(A2) 및 촉각 자극(T2)을 제공할 수 있다. As above, if the user's current ground contact time (s m ) with the cane 10 is e, the immediately previous ground contact time (s m-1 ) is d, and the next walking time (s) determined by the determination unit 130 is m + 1 ) becomes f, and at this time , the determination unit 130 determines the grounding point of b (s m- 3 ) and the time interval between the grounding point of c (s m-2 ) (g bc ), the time interval between the grounding point of c (s m-2 ) and the grounding point of d (s m-1 ) (g cd ), and The user's current walking speed is calculated as the average ((g bc + g cd + g de )/3) of the time interval (g de ) between the contact point of d (s m-1 ) and the contact point of e (s n ). Calculate and use the calculated walking speed to predict and determine the next walking time (s m+1 ), and the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 predict and determine the next walking time (s m+1 ). Auditory stimulation (A2) and tactile stimulation (T2) can be provided according to f.
이에 따라, 판단부(130)는 사용자의 최근 n활보(n 걸음) 동안의 활보분속수를 고려함으로써, 사용자의 활보분속수에 적응하는 방식으로 다음 보행 시점을 판단하는 것일 수 있다. 구체적으로, 판단부(130)는 사용자의 평균 활보분속수가 빠를 때는 다음 보행 시점 역시 비교적 빠른 시점으로 판단하고, 평균 활보분속수가 느릴 때는 다음 보행 시점 역시 비교적 느린 시점으로 판단할 수 있다. Accordingly, the determination unit 130 may determine the next walking time in a manner that adapts to the user's walking speed by considering the user's walking speed during the user's most recent n walking steps (n steps). Specifically, when the user's average walking speed is fast, the determination unit 130 may determine that the next walking time is also relatively fast, and when the average walking speed is slow, the determination unit 130 may determine the next walking time as also a relatively slow time.
다만, 청각 자극(A1, A2) 및 촉각 자극(T1, T2)이 제공되는 다음 보행 시점을 제공하는 과정이, 도 4에 도시한 바에 한정되는 것은 아니며, 활보분속수를 구하기 위해 고려하는 활보 수(n)는 다르게 설정될 수 있으며, 각 접지 시점의 시간 간격을 평균하는 방법 외 활보분속수를 구하기에 적합한 다양한 방법이 적용될 수 있다. However, the process of providing the next walking time point at which the auditory stimulation (A1, A2) and the tactile stimulation (T1, T2) are provided is not limited to what is shown in FIG. 4, and the walking speed considered to obtain the walking speed (n) can be set differently, and various methods suitable for calculating the stride speed other than averaging the time interval at each contact point can be applied.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)는 다음 보행 시점에서 각각 청각 신호 및 촉각 신호를 제공하되, 다음 보행 시점이 되기 전에, 접지 시점이 먼저 검출되면, 각각 청각 신호 및 촉각 신호를 제공하지 않는 것일 수 있다. 구체적으로, 이번 지면 접지 시점(sm)이 e일 때, 다음 보행 시점(sm+1)인 f에 대한 청각 자극(A2) 및 촉각 자극(T2)이 제공되기 전에 사용자가 먼저 지팡이(10)를 지면에 짚으면, 그 이후의 자극은 오히려 사용자의 보행 속도 개선에 혼란을 줄 가능성이 있으므로, 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)는 자극의 제공을 생략하고, 판단부(130)는 다시 보행 속도의 계산과 다음 보행 시점의 판단을 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, according to an embodiment of the present application, the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 provide an auditory signal and a tactile signal, respectively, at the next walking time, but the grounding time is detected first before the next walking time. If so, it may mean that the auditory signal and the tactile signal are not provided, respectively. Specifically, when the current ground contact point (s m ) is e , the user first uses the cane (10 ) is placed on the ground, subsequent stimulation is likely to cause confusion in improving the user's walking speed, so the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 omit providing stimulation, and the judgment unit ( 130) can again calculate the walking speed and determine the next walking time. However, it is not limited to this.
상술한 바와 같이, 보행 보조 장치(100)는 청각 신호부(140) 및 촉각 신호부(150)를 통해 사용자의 평균 활보분속수를 고려한 다음 보행 시점을 안내함으로써, 사용자가 보행을 안정적으로 지속할 수 있게 도울 수 있다.As described above, the walking assistance device 100 considers the user's average walking speed through the auditory signal unit 140 and the tactile signal unit 150 and then guides the walking timing, allowing the user to continue walking stably. can help you
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Below, we will briefly look at the operation flow of the present application based on the details described above.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 보행 유도 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 5 is an operation flowchart of a walking guidance method according to an embodiment of the present application.
도 5에 도시된 보행 유도 방법은 앞서 설명된 보행 유도 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 보행 유도 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 보행 유도 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The walking guidance method shown in FIG. 5 can be performed by the walking guidance device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the content described with respect to the walking guidance device 100 can be equally applied to the description of the walking guidance method.
도 5를 참조하면, 단계 S11에서 센서부(110)는, IMU 센서를 이용하여 지팡이(10)의 지면 접지 시점을 검출할 수 있다. 또한, 단계 S11에서 센서부(110)는, IMU 센서를 이용하여 상기 지팡이의 지면 분리 시점을 더 검출할 수 있다. 또한, 단계 S11에서 센서부(110)는, 지팡이(10)의 기울어짐을 감지할 수 있다. Referring to FIG. 5 , in step S11, the sensor unit 110 may detect the point in time when the cane 10 touches the ground using an IMU sensor. Additionally, in step S11, the sensor unit 110 may further detect the point in time when the cane separates from the ground using an IMU sensor. Additionally, in step S11, the sensor unit 110 may detect the inclination of the cane 10.
다음으로, 단계 S12에서 중앙 제어부(160)는, 레이저를 투사하는 단계(S13), 청각 신호를 제공하는 단계(S15) 및 촉각 신호를 제공하는 단계(S16)의 동작 여부 및 동작 시간을 제어할 수 있다. 구체적으로, 단계 S12에서 중앙 제어부(160)는, 청각 신호 및 촉각 신호의 크기 또는 종류를 제어하는 것일 수 있다. Next, in step S12, the central control unit 160 controls whether or not to operate and the operation time of the step of projecting the laser (S13), the step of providing an auditory signal (S15), and the step of providing a tactile signal (S16). You can. Specifically, in step S12, the central control unit 160 may control the size or type of the auditory signal and the tactile signal.
다음으로, 단계 S13에서 레이저부(120)는, 접지 시점을 고려하여 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사할 수 있다. 또한, 단계 S13에서 투광부(121)는 가로선 레이저를 투광할 수 있고, 각도 조절부(122)는 레이저를 투광하는 투광부(121)의 각도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 각도 조절부(122)는, 기울어짐에도 투광부(121)에서 지면으로 투사된 레이저의 투사점(P)이 고정되도록 투광부의 각도를 조절할수 있다. 또한, 단계 S13에서 레이저부(120)는, 센서부에서 접지 시점이 검출되면 레이저를 투사하고, 센서부에서 분리 시점이 검출되면 레이저를 투사하지 않는 것일 수 있다. Next, in step S13, the laser unit 120 may project a laser onto the ground in the user's walking direction, considering the grounding point. Additionally, in step S13, the light projector 121 can emit a horizontal line laser, and the angle adjuster 122 can adjust the angle of the light projector 121 that emits the laser. Specifically, the angle adjustment unit 122 can adjust the angle of the light projection unit so that the projection point (P) of the laser projected from the light projection unit 121 onto the ground is fixed even if it is tilted. Additionally, in step S13, the laser unit 120 may project a laser when a grounding point is detected in the sensor unit, and may not project a laser when a separation point is detected in the sensor unit.
다음으로, 단계 S14에서 판단부(130)는, 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 보행 정보에 따른 다음 보행 시점을 판단할 수 있다. 구체적으로, 단계 S14에서 판단부(130)는, 접지 시점 및 비접지 구간의 시간 간격에 기초하여 접지 구간 및 비접지 구간을 판단할 수 있다. 또한, 접지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 보행 정보를 계산하고, 보행 정보에 기반하여 비접지 구간에 들어선 순간 이후의 접지 시간을 계산 및 예측하여 다음 보행 시점으로 판단할 수 있다. Next, in step S14, the determination unit 130 may calculate the user's walking information based on the grounding time and determine the next walking time according to the walking information. Specifically, in step S14, the determination unit 130 may determine the grounding section and the non-grounding section based on the time interval between the grounding point and the non-grounding section. In addition, walking information can be calculated based on the time length of the grounding section and the non-grounding section, and grounding time after entering the non-grounding section can be calculated and predicted based on the walking information to determine the next walking time.
다음으로, 단계 S15에서 청각 신호부(140)는, 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로, 단계 S15에서 청각 신호부(140)는, 다음 보행 시점에 청각 신호를 제공하되, 다음 보행 시점이 되기 전에, 접지 시점이 먼저 검출되면, 청각 신호를 제공하지 않는 것일 수 있다. Next, in step S15, the auditory signal unit 140 may provide an auditory signal according to the next walking time. Specifically, in step S15, the auditory signal unit 140 may provide an auditory signal at the next walking time, but may not provide the auditory signal if the grounding time is first detected before the next walking time.
다음으로, 단계 S16에서 촉각 신호부(150)는, 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로, 단계 S16에서 촉각 신호부(150)는, 다음 보행 시점에 촉각 신호를 제공하되, 다음 보행 시점이 되기 전에, 접지 시점이 먼저 검출되면, 촉각 신호를 제공하지 않는 것일 수 있다. Next, in step S16, the tactile signal unit 150 may provide a tactile signal according to the next walking time. Specifically, in step S16, the tactile signal unit 150 may provide a tactile signal at the next walking time, but may not provide the tactile signal if the grounding time is detected before the next walking time.
상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S16은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S11 to S16 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 레이저 자극 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다. Figure 6 is an operation flowchart of a method for providing laser stimulation according to an embodiment of the present application.
도 6을 참조하면, 단계 S21에서 판단부(130)는 센서부(110)에서 검출한 지면 접지 시점 및 지면 분리 시점을 기반으로 지팡이(10)가 지면에 접지되어 있는지, 아닌지를 판단할 수 있다. Referring to FIG. 6, in step S21, the determination unit 130 may determine whether the cane 10 is grounded to the ground or not based on the ground contact point and the ground separation point detected by the sensor unit 110. .
지팡이(10)가 지면에 접지되어 있다면, 단계 S21 다음으로, 단계 S22에서 투광부(121)는 레이저를 점등하고(또는 점등 상태를 유지하고), 단계 S23에서 각도 조절부(122)는 레이저의 투사점을 고정할 수 있다. If the wand 10 is grounded on the ground, following step S21, the light projector 121 turns on the laser (or keeps it turned on) in step S22, and the angle adjuster 122 turns on the laser in step S23. The projection point can be fixed.
지팡이(10)가 지면에 접지되어 있지 않다면, 단계 S21 다음으로, 단계 S24에서 투광부(121)는 레이저를 소등하고(또는 소등 상태를 유지하고), 단계 S25에서 각도 조절부(122)는 투광부(121)의 각도를 사전 설정 각도로 복귀할 수 있다. If the wand 10 is not grounded to the ground, following step S21, the light projector 121 turns off the laser (or maintains the light off state) in step S24, and the angle adjuster 122 turns the laser off in step S25. The angle of the miner 121 can be returned to the preset angle.
다음으로, 단계 S26에서 판단부(130)는 보행 정보(활보분속수 등)를 이용하여 사용자가 보행을 멈추고 있는지, 보행 중인지에 대한 여부를 판단할 수 있다. 이때, 보행 중인 것으로 판단되면, 보행 보조 장치(100)는 다시 단계 S21로 돌아가 상술한 단계를 반복하는 것일 수 있다. Next, in step S26, the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking or is walking using walking information (walking speed, etc.). At this time, if it is determined that the walking assistance device 100 is walking, the walking assistance device 100 may return to step S21 and repeat the above-described steps.
상술한 설명에서, 단계 S21 내지 S26은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S21 to S26 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 청각 자극 및 촉각 자극 제공 방법에 대한 동작 흐름도이다. Figure 7 is an operation flowchart of a method for providing auditory stimulation and tactile stimulation according to an embodiment of the present application.
도 7을 참조하면, 단계 S31에서 판단부(130)는 사용자의 평균 활보분속수를 지속적으로 계산하고, 획득할 수 있다. Referring to FIG. 7, in step S31, the determination unit 130 may continuously calculate and obtain the user's average walking speed.
다음으로, S32에서 판단부(130)는, 계산한 활보분속수를 기반으로 다음 보행 시점을 판단할 수 있다. Next, in S32, the determination unit 130 may determine the next walking time based on the calculated walking speed.
다음 보행 시점에 도달한 경우, 단계 S33에서 청각 신호부(140)는 청각 자극을 제공하고, 단계 S34에서 촉각 신호부(150)는 촉각 자극을 제공할 수 있다. When the next walking time has been reached, the auditory signal unit 140 may provide auditory stimulation in step S33, and the tactile signal unit 150 may provide tactile stimulation in step S34.
다음 보행 시점이 되지 않은 경우, 단계 S35에서 판단부(130)는 지팡이(10)가 접지 되어 있는지, 즉 다음 보행 시점이 되지 전에 지팡이(10)가 지면에 접지 되었는지를 판단하고, 지팡이가 접지되어 있다면, 보행 중의 활보분속수를 다시 계산하고, 접지되지 않았다면, 단계 S32로 돌아가 다음 보행 시점에 도달하였는지를 다시 확인 또는 판단할 수 있다. If the next walking time has not yet arrived, in step S35, the determination unit 130 determines whether the cane 10 is grounded, that is, whether the cane 10 is grounded on the ground before the next walking time, and determines whether the cane is grounded and If so, the walking speed during walking can be recalculated, and if not, the step S32 can be returned to check or determine again whether the next walking time has been reached.
다음으로, 단계 S36에서 판단부(130)는 활보분속수(보행 정보)를 이용하여 사용자가 보행을 멈추고 있는지, 보행 중인지에 대한 여부를 판단할 수 있다. 이때, 보행 중인 것으로 판단되면, 보행 보조 장치(100)는 다시 단계 S31로 돌아가 상술한 단계를 반복하는 것일 수 있다. Next, in step S36, the determination unit 130 may determine whether the user has stopped walking or is walking using the walking speed (gait information). At this time, if it is determined that the walking assistance device 100 is walking, the walking assistance device 100 may return to step S31 and repeat the above-described steps.
상술한 설명에서, 단계 S31 내지 S36은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S31 to S36 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
본원의 일 실시 예에 따른 보행 유도 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The walking guidance method according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
또한, 전술한 보행 유도 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.Additionally, the above-described walking guidance method may also be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present application described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present application can be easily modified into other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application.

Claims (15)

  1. 보행 유도 장치에 있어서,In the walking guidance device,
    IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 센서부;A sensor unit that detects the point when the stick touches the ground using an IMU sensor;
    상기 접지 시점을 고려하여 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사하는 레이저부;a laser unit that projects a laser onto the ground in the user's walking direction in consideration of the grounding point;
    상기 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 따른 다음 보행 시점을 판단하는 판단부;a determination unit that calculates the user's walking information based on the grounding time and determines the next walking time according to the walking information;
    상기 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공하는 청각 신호부;an auditory signal unit providing an auditory signal according to the next walking time;
    상기 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공하는 촉각 신호부; 및a tactile signal unit that provides a tactile signal according to the next walking time; and
    상기 레이저부, 상기 청각 신호부 및 상기 촉각 신호부의 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 중앙 제어부,A central control unit that controls operation status and operation time of the laser unit, the auditory signal unit, and the tactile signal unit,
    를 포함하는 보행 유도 장치.A walking guidance device comprising a.
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 레이저부는,The laser unit,
    가로선 레이저를 투광하는 투광부; 및A light emitting unit that transmits a horizontal laser beam; and
    상기 투광부의 각도를 조절하는 각도 조절부,An angle adjustment unit that adjusts the angle of the light transmitting unit,
    를 더 포함하는 것인,which further includes,
    보행 유도 장치.Walking guidance device.
  3. 제2항에 있어서,According to paragraph 2,
    상기 센서부는,The sensor unit,
    상기 지팡이의 기울어짐을 감지하고, Detecting the tilt of the cane,
    상기 각도 조절부는,The angle adjusting unit,
    상기 기울어짐에도 상기 투광부에서 지면으로 투사된 상기 레이저의 투사점이 고정되도록 상기 투광부의 각도를 조절하는 것인,Adjusting the angle of the light projector so that the projection point of the laser projected from the light projector to the ground is fixed despite the tilt,
    보행 유도 장치. Walking guidance device.
  4. 제1항에 있어서, According to paragraph 1,
    상기 센서부는,The sensor unit,
    상기 IMU 센서를 이용하여 상기 지팡이의 지면 분리 시점을 더 검출하고,Further detecting the point at which the cane separates from the ground using the IMU sensor,
    상기 레이저부는,The laser unit,
    상기 센서부에서 상기 접지 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하고, Projecting the laser when the grounding point is detected by the sensor unit,
    상기 센서부에서 상기 분리 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하지 않는 것인,When the separation point is detected in the sensor unit, the laser is not projected,
    보행 유도 장치.Walking guidance device.
  5. 제4항에 있어서,According to paragraph 4,
    상기 판단부는,The judgment department,
    상기 접지 시점 및 상기 분리 시점 간의 시간 간격에 기초하여 접지 구간 및 비접지 구간을 판단하고, Determine a grounded section and a non-grounded section based on the time interval between the grounding time and the separation time,
    상기 접지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 상기 보행 정보를 계산하고,Calculate the walking information based on the time length of the grounded section and the non-grounded section,
    상기 보행 정보에 기반하여 상기 비접지 구간에 들어선 순간 이후 상기 접지 구간에 들어서게 될 순간을 예측하여 상기 다음 보행 시점으로 판단하는 것인,Based on the walking information, predicting the moment of entering the grounding section after entering the non-grounding section and determining the next walking time,
    보행 유도 장치.Walking guidance device.
  6. 제5항에 있어서,According to clause 5,
    상기 청각 신호부 및 상기 촉각 신호부는.The auditory signal unit and the tactile signal unit.
    상기 다음 보행 시점에 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하되, Providing the auditory signal and the tactile signal respectively at the next walking time,
    상기 다음 보행 시점이 되기 전에, 상기 접지 시점이 먼저 검출되면, 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하지 않는 것인,If the grounding time is first detected before the next walking time, the auditory signal and the tactile signal are not provided, respectively,
    보행 유도 장치.Walking guidance device.
  7. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 중앙 제어부는,The central control unit,
    상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호의 크기 또는 종류를 제어하는 것인,Controlling the size or type of the auditory signal and the tactile signal,
    보행 유도 장치.Walking guidance device.
  8. 보행 유도 시스템으로서,As a walking guidance system,
    제1항의 보행 유도 장치;The walking guidance device of claim 1;
    상기 보행 유도 장치와 연동되어 상기 보행 유도 장치의 동작 제어를 위한 신호를 사용자로부터 입력 받아 제공하는 사용자 단말,A user terminal that is linked with the walking guidance device and receives input from the user and provides a signal for controlling the operation of the walking guidance device,
    을 포함하는 보행 유도 시스템. A walking guidance system comprising:
  9. 보행 유도 방법에 있어서,In the walking induction method,
    IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 단계;Detecting when the cane touches the ground using an IMU sensor;
    상기 접지 시점을 고려하여 사용자의 보행 진행 방향의 지면에 레이저를 투사하는 단계;Projecting a laser onto the ground in the user's walking direction in consideration of the grounding point;
    상기 접지 시점에 기반하여 사용자의 보행 정보를 계산하고, 상기 보행 정보에 따른 다음 보행 시점을 판단하는 단계;Calculating the user's walking information based on the grounding time and determining the next walking time according to the walking information;
    상기 다음 보행 시점에 따른 청각 신호를 제공하는 단계;Providing an auditory signal according to the next walking time;
    상기 다음 보행 시점에 따른 촉각 신호를 제공하는 단계; 및providing a tactile signal according to the next walking time; and
    상기 레이저를 투사하는 단계, 상기 청각 신호를 제공하는 단계 및 상기 촉각 신호를 제공하는 단계의 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 단계,Controlling operation status and operation time of the steps of projecting the laser, providing the auditory signal, and providing the tactile signal;
    를 포함하는 보행 유도 방법.A walking induction method comprising:
  10. 제9항에 있어서, According to clause 9,
    상기 레이저를 투사하는 단계는,The step of projecting the laser is,
    가로선 레이저를 투광하는 단계; 및Projecting a horizontal laser beam; and
    상기 레이저를 투광하는 투광부의 각도를 조절하는 단계,Adjusting the angle of the light emitting unit that emits the laser,
    를 더 포함하는 것인,which further includes,
    보행 유도 방법.Walking guidance method.
  11. 제10항에 있어서,According to clause 10,
    상기 지팡이의 지면 접지 시점을 검출하는 단계는,The step of detecting the point when the stick touches the ground is,
    상기 지팡이의 기울어짐을 감지하고, Detecting the tilt of the cane,
    상기 투광부의 각도를 조절하는 단계는,The step of adjusting the angle of the light transmitting unit is,
    상기 기울어짐에도 상기 투광부에서 지면으로 투사된 상기 레이저의 투사점이 고정되도록 상기 투광부의 각도를 조절하는 것인,Adjusting the angle of the light projector so that the projection point of the laser projected from the light projector to the ground is fixed despite the tilt,
    보행 유도 방법.Walking guidance method.
  12. 제9항에 있어서, According to clause 9,
    상기 IMU 센서를 이용하여 지팡이의 지면 분리 시점을 검출하는 단계,Detecting the point at which the cane separates from the ground using the IMU sensor,
    를 더 포함하고,It further includes,
    상기 레이저를 투사하는 단계는,The step of projecting the laser is,
    상기 접지 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하고, Projecting the laser when the grounding point is detected,
    상기 분리 시점이 검출되면 상기 레이저를 투사하지 않는 것인,When the separation point is detected, the laser is not projected,
    보행 유도 방법.Walking guidance method.
  13. 제12항에 있어서,According to clause 12,
    상기 다음 보행 시점을 판단하는 단계는,The step of determining the next walking time is,
    상기 접지 시점 및 상기 분리 시점 간의 시간 간격에 기초하여 접지 구간 및 비접지 구간을 판단하고, Determine a grounded section and a non-grounded section based on the time interval between the grounding time and the separation time,
    상기 접지 구간 및 비접지 구간의 시간 길이에 기초하여 상기 보행 정보를 계산하고,Calculate the walking information based on the time length of the grounded section and the non-grounded section,
    상기 보행 정보에 기반하여 상기 비접지 구간에 들어선 순간 이후 상기 접지 구간에 들어서게 될 순간을 상기 다음 보행 시점으로 판단하는 것인,Based on the walking information, the moment of entering the grounded section after entering the non-grounded section is determined as the next walking time,
    보행 유도 방법.Walking guidance method.
  14. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 청각 신호를 제공하는 단계 및 상기 촉각 신호를 제공하는 단계는,Providing the auditory signal and providing the tactile signal include:
    상기 다음 보행 시점에 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하되, Providing the auditory signal and the tactile signal respectively at the next walking time,
    상기 다음 보행 시점이 되기 전에, 상기 접지 시점이 먼저 검출되면, 각각 상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호를 제공하지 않는 것인,If the grounding time is first detected before the next walking time, the auditory signal and the tactile signal are not provided, respectively,
    보행 유도 방법. Walking guidance method.
  15. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 동작 여부 및 동작 시간을 제어하는 단계는,The step of controlling the operation status and operation time is,
    상기 청각 신호 및 상기 촉각 신호의 크기 또는 종류를 제어하는 것인,Controlling the size or type of the auditory signal and the tactile signal,
    보행 유도 방법.Walking guidance method.
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