WO2024063276A1 - 사용자의 안전을 위한 웨어러블 장치의 제어 방법 및 이를 수행하는 웨어러블 장치 - Google Patents

사용자의 안전을 위한 웨어러블 장치의 제어 방법 및 이를 수행하는 웨어러블 장치 Download PDF

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WO2024063276A1
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wearable device
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sensor
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김정래
송석훈
김윤중
류정필
박지영
이석재
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • Specific embodiments relate to a method of controlling a wearable device for user safety and/or a wearable device that performs the same.
  • a walking assistance device is an apparatus or device that helps patients who cannot walk on their own due to various diseases or accidents perform walking exercises for rehabilitation treatment, and/or helps the user exercise. says Recently, as the aging society has intensified, the number of people who have difficulty walking normally or who complain of discomfort in walking due to leg joint problems has increased, leading to increasing interest in walking assistance devices.
  • a walking assistance device may be worn on the user's body, assist the user's muscle strength to walk, and/or guide the user's walking so that the user can walk with a normal walking pattern. You can.
  • a wearable device worn on the user's body includes a drive module (including a motor and/or circuit) that generates a torque applied to the user's body, and transmits the generated torque to the user's leg.
  • the control module determines information (e.g., including at least a movement score) indicating the degree to which the wearable device moves during the one time period based on sensor data acquired by the sensor module during the one time period. And, it is possible to control whether or not the torque is generated based on the determined information (e.g., movement score).
  • information e.g., including at least a movement score
  • a method of controlling a wearable device includes receiving a control command to start operation of the wearable device, in response to receiving the control command, for a period of one hour after receiving the control command.
  • a method of controlling a wearable device includes generating a torque applied to the user's leg through at least a driving module of the wearable device, and controlling the wearable device through at least a sensor module of the wearable device for a period of time.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a wearable device worn on a user's body according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a management system including a wearable device and an electronic device according to an embodiment.
  • Figure 3 shows a schematic diagram of the back of a wearable device according to one embodiment.
  • Figure 4 shows a left side view of a wearable device according to one embodiment.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the configuration of a control system for a wearable device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating interaction between a wearable device and an electronic device according to an embodiment.
  • Figure 7 is a flowchart illustrating a control method of a wearable device according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing change values of sensor data over time according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of controlling a wearable device based on sensor data according to an embodiment.
  • Figure 10 is a flowchart explaining a control method of a wearable device according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of controlling a wearable device based on sensor data according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a wearable device worn on a user's body according to an embodiment.
  • the wearable device 100 is worn on the body of the user 110 to assist the user 110 in walking, exercising, and/or working. It could be a device.
  • the wearable device 100 may be used to measure the physical capabilities of the user 110, such as walking ability, exercise ability, and exercise posture.
  • the term 'wearable device 100' may be replaced with 'wearable robot', 'walking assistance device', or 'exercise assistance device'.
  • User 110 may be a human or an animal, but is not limited thereto.
  • the wearable device 100 is worn on the body (e.g., lower body (legs, ankles, knees, etc.), upper body (torso, arms, wrists, etc.), and/or waist) of the user 110 and monitors the body movements of the user 110.
  • External force of assistance force and/or resistance force may be applied.
  • the assisting force is a force applied in the same direction as the direction of body movement of the user 110, and represents a force that assists the body movement of the user 110.
  • Resistance force is a force applied in a direction opposite to the direction of body movement of the user 110, and represents a force that hinders the body movement of the user 110.
  • the term 'resistance' may also be referred to as 'exercise load'.
  • the wearable device 100 may operate in a walking assistance mode to assist the user 110 in walking.
  • the wearable device 100 may assist the user 110 in walking by applying assistance force generated from the driving module 120 of the wearable device 100 to the user 110's body.
  • the wearable device 100 can expand the walking ability of the user 110 by assisting the user 110 with the force required for walking, thereby enabling the user 110 to walk independently or by enabling walking for a long time. there is.
  • the wearable device 100 may help improve the walking of pedestrians with abnormal walking habits or abnormal walking posture.
  • the wearable device 100 may operate in an exercise assistance mode to enhance the exercise effect of the user 110.
  • the wearable device 100 interferes with the body movement of the user 110 or resists the body movement of the user 110 by applying a resistance force generated from the drive module 120 to the body of the user 110. can give.
  • the wearable device 100 is a hip-type wearable device that is worn on the waist (or pelvis) and legs (e.g., thighs) of the user 110, the wearable device 100 is worn on the legs and is worn by the user. By providing an exercise load to the leg movements of the user 110, the exercise effect on the user's 110 legs can be further strengthened.
  • the wearable device 100 may apply assistive force to the body of the user 110 to assist the user 110 in exercising. For example, when a disabled person or an elderly person wants to exercise while wearing the wearable device 100, the wearable device 100 may provide assistive force to help the body move during the exercise process. In one embodiment, the wearable device 100 may provide assistance force and resistance force in combination for each exercise section or time section, such as providing assistance force in some exercise sections and resistance force in other exercise sections.
  • the wearable device 100 may operate in a physical ability measurement mode (or exercise ability measurement mode) to measure the physical ability of the user 110 (including measurement of exercise ability).
  • the wearable device 100 uses one or more sensors (e.g., an angle sensor 125, an inertial measurement unit; IMU) (or The user's movement information can be measured using an inertial sensor (135), and the wearable device 100 or an electronic device interoperating with the wearable device 100 (e.g., the electronic device 210 in FIG. 2)
  • the user's physical ability or exercise ability can be evaluated based on the measured movement information.
  • a walking index or an exercise ability index (e.g., muscle strength, endurance, balance, exercise movement) of the user 110 may be estimated through movement information of the user 110 measured by the wearable device 100.
  • the physical ability measurement mode may include an exercise motion evaluation mode for evaluating the user's exercise motion (or exercise posture) when the user performs exercise.
  • the hip type wearable device 100 as shown in FIG. 1 is described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • the wearable device 100 may be worn on other body parts (e.g., upper arms, lower arms, hands, calves, and feet) other than the waist and legs (especially thighs), and the wearable device 100 may be worn depending on the body part on which it is worn.
  • the form and composition of (100) may vary.
  • the wearable device 100 includes a support frame for supporting the user's body when the wearable device 100 is worn on the user's body (e.g., the waist support frame 20 in FIG. 3).
  • a drive module 120 that generates torque applied to the legs of the user 110 (e.g., the drive modules 35 and 45 in FIG. 3), and the torque generated by the drive module 120 is applied to the legs of the user 110.
  • a leg driving frame e.g., the first and second leg driving frames 55 and 50 of FIG. 3) for transmitting to the legs, movement information about the body movement (e.g., leg movement, upper body movement) of the user 110
  • a sensor module including one or more sensors for acquiring sensor data (e.g., sensor module 520 in FIG. 5A), and a control module 130 for controlling the wearable device 100 (e.g., FIG. 5A and FIG. It may include a control module 510 of 5b.
  • the sensor module may include an angle sensor 125 and an inertial measurement unit (IMU) 135.
  • the angle sensor 125 may measure the rotation angle of the leg driving frame of the wearable device 100 corresponding to the hip joint angle value of the user 110.
  • the rotation angle of the leg driving frame measured by the angle sensor 125 may be estimated to be the hip joint angle value (or leg angle value) of the user 110.
  • the angle sensor 125 may include, for example, an encoder and/or a Hall sensor. In one embodiment, the angle sensor 125 may be disposed near where the motor included in the drive module 120 is directly or indirectly connected to the leg drive frame.
  • the inertial sensor 135 may include an acceleration sensor and/or an angular velocity sensor, and may measure changes in acceleration and/or angular velocity according to the movement of the user 110.
  • the inertial sensor 135 may measure the movement value of the waist support frame or base body (eg, base body 80 of FIG. 3) of the wearable device 100.
  • the movement value of the waist support frame or base body measured by the inertial sensor 135 may be estimated to be the upper body movement value of the user 110.
  • control module 130 and the inertial sensor 135 may be disposed within the base body (eg, base body 80 of FIG. 3) of the wearable device 100.
  • the base body may be located on the lower back (waist region) of the user 110 while the user 110 is wearing the wearable device 100.
  • the base body may be formed or attached to the outside of the waist support frame of the wearable device 100.
  • control module 130 may control whether the driving module 120 generates torque based on sensor data acquired by the sensor module. For example, the control module 130 may allow the generation of torque when the motion score determined based on sensor data satisfies a condition (eg, is greater than a threshold value). If the motion score does not satisfy the above conditions (eg, is below a threshold value), the control module 130 may not allow the generation of torque or may stop the generation of torque.
  • a condition eg, is greater than a threshold value
  • the control module 130 may determine whether the user 110 is wearing the wearable device 100 (eg, wearing it normally) based on sensor data. When it is determined that the user 110 is wearing the wearable device 100, the control module 130 may control the driving module 120 to generate torque. When it is determined that the user 110 is not wearing the wearable device 100, the control module 130 controls the driving module 120 not to generate torque, thereby preventing the user 110 from wearing the wearable device 100. In a non-working state, it is possible to prevent a safety accident for the user 110 that may occur due to the leg drive frame moving by the torque generated by the drive module 120 or reduce the possibility of a safety accident occurring.
  • the wearable device 100 when it is determined that the user 110 is not wearing the wearable device 100, not only does the user 110 not wear the wearable device 100 at all, but also when the user 110 is not wearing the wearable device 100. 100) may also include cases where it is not worn properly.
  • the control module 130 when the user 110 issues a command to start driving the wearable device 100, but it is determined that the user 110 is not wearing the wearable device 100, the control module 130 starts the driving.
  • the drive module 120 may be controlled not to generate torque despite the command.
  • the control module 130 determines that the user 110 is not wearing the wearable device 100 while the wearable device 100 is driving, the control module 130 stops the operation of the wearable device 100 and The module 120 can be controlled not to generate torque.
  • the wearable device 100 After the torque generation of the drive module 120 stops, the wearable device 100 notifies that the wearable device 100 is not worn normally and provides a guide notification to guide (or induce) normal wearing of the wearable device 100.
  • a guide notification may be provided to the user 110 through the wearable device 100 or an electronic device that works with the wearable device 100 (eg, the electronic device 210 of FIG. 2).
  • the guide notification may be provided in the form of voice guidance output from the wearable device 100 or a pop-up window and/or sound (or voice) alarm displayed on the electronic device.
  • the guide notification may include a guide on how to wear the wearable device 100 preferably.
  • the wearable device 100 may be controlled so that the wearable device 100 is not driven when the wearable device 100 is not normally worn on the user's 110 body.
  • the wearable device 100 does not immediately generate torque when the user 110 starts walking or exercising, but rather collects sensor data (e.g., sensor data from the angle sensor 125 and the inertial sensor 135). When it is determined that the user 110 is wearing the wearable device 100 normally based on changes in sensor data, torque may be generated.
  • the wearable device 100 has a small amount of change in the sensor data measured by the angle sensor 125 during the user's 110 walking or exercise, or a change in the sensor data of the angle sensor 125 in only one direction or one leg. If this occurs, it may be determined that the user 110 is not wearing the wearable device 100 normally, and the generation of torque may be stopped. The wearable device 100 may notify the user 110 of an abnormal wearing condition through a guide notification and guide the user 110 to wear the wearable device 100 normally.
  • control for determining normal wearing of the wearable device 100 and determining whether torque is generated (or stopped) may be performed by an electronic device (e.g., the electronic device 210 of FIG. 2). .
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an exercise management system including a wearable device and an electronic device according to an embodiment.
  • the exercise management system 200 may include a wearable device 100, an electronic device 210, another wearable device 220, and a server 230. In one embodiment, exercise management system 200 omits at least one of these devices (e.g., other wearable device 220 or server 230), or adds one or more other devices (e.g., wearable device 100). A dedicated controller device) may be added.
  • the wearable device 100 may be worn on the user's body in a walking assistance mode to assist the user's movements.
  • the wearable device 100 may be worn on the user's legs and help the user walk by generating assistive force (or torque) to assist the user's leg movements.
  • the wearable device 100 generates a resistance force to hinder the user's body movement or an assistive force to assist the user's body movement in order to enhance the user's exercise effect in the exercise assistance mode, thereby applying pressure to the user's body. It can be done.
  • the user selects an exercise program (e.g., squat, split lunge, dumbbell squat, lunge and knee up) that he/she wants to exercise using the wearable device 100 through the electronic device 210. ), stretching, etc.) and/or exercise intensity applied to the wearable device 100 can be selected.
  • an exercise program e.g., squat, split lunge, dumbbell squat, lunge and knee up
  • stretching, etc. stretching, etc.
  • the wearable device 100 may control the driving module of the wearable device 100 according to the exercise program selected by the user and obtain sensor data including the user's movement information through the sensor module.
  • the wearable device 100 may adjust the strength of the resistance or assistance force applied to the user according to the exercise intensity selected by the user.
  • the wearable device 100 may control the driving module to generate a resistance force corresponding to the exercise intensity selected by the user.
  • the wearable device 100 may be used to measure the user's physical capabilities in conjunction with the electronic device 210.
  • the wearable device 100 may operate in a physical ability measurement mode, which is a mode for measuring the user's physical ability, under the control of the electronic device 210, and may use sensor data acquired by the user's movement in the physical ability measurement mode as an electronic device. It can be transmitted to device 210.
  • the electronic device 210 may analyze the sensor data received from the wearable device 100 to evaluate the user's physical capabilities.
  • the electronic device 210 may communicate with the wearable device 100, remotely control the wearable device 100, or monitor the status of the wearable device 100 (e.g., booting state, charging status, sensing state, error state). Status information about can be provided to the user.
  • the electronic device 210 may receive sensor data acquired by a sensor module of the wearable device 100 from the wearable device 100, and estimate the user's physical ability or exercise results based on the received sensor data. there is.
  • the electronic device 210 may provide the user's physical abilities or exercise results to the user through a graphical user interface.
  • a user may run a program (e.g., an application) on the electronic device 210 to control the wearable device 100, and the user may control the operation or setting values of the wearable device 100 through the program.
  • a program e.g., an application
  • a program running on the electronic device 210 may provide a graphical user interface (GUI) for interaction with the user.
  • GUI graphical user interface
  • electronic device 210 includes a portable communication device (e.g., a smartphone), a computer device, an access point, a portable multimedia device, or a home appliance device (e.g., a television, an audio device, a projector device).
  • a portable communication device e.g., a smartphone
  • a computer device e.g., a tablet, or a smart phone
  • an access point e.g., a wireless local area network
  • portable multimedia device e.g., a portable multimedia device
  • a home appliance device e.g., a television, an audio device, a projector device.
  • a home appliance device e.g., a television, an audio device, a projector device
  • the electronic device 210 may be connected to the server 230 using short-range wireless communication or cellular communication.
  • the server 230 may receive user profile information of a user using the wearable device 100 from the electronic device 210, and store and manage the received user profile information.
  • User profile information may include, for example, information about at least one of name, age, gender, height, weight, or body mass index (BMI).
  • BMI body mass index
  • the server 230 may receive exercise history information about exercises performed by the user from the electronic device 210, and store and manage the received exercise history information.
  • the server 230 may provide the electronic device 210 with various exercise programs or physical ability measurement programs that can be provided to the user.
  • the wearable device 100 and/or the electronic device 210 may be directly or indirectly connected to another wearable device 220.
  • Other wearable devices 220 may be, for example, wireless earphones 222, smartwatches 224, or smartglasses 226, but are not limited to the above-described devices.
  • the smartwatch 224 may measure a bio-signal including the user's heart rate information and transmit the measured bio-signal to the electronic device 210 and/or the wearable device 100.
  • the electronic device 210 can estimate the user's heart rate information (e.g., current heart rate, maximum heart rate, average heart rate) based on the biosignal received from the smartwatch 224, and provide the estimated heart rate information to the user. You can.
  • the user's exercise result information, physical ability information, and/or exercise motion evaluation information determined by the electronic device 210 is transmitted to another wearable device 220 to provide information to the user through the other wearable device 220.
  • Status information of the wearable device 100 may also be transmitted to another wearable device 220 and provided to the user through the other wearable device 220 .
  • the wearable device 100, the electronic device 210, and another wearable device 220 may be connected to each other through wireless communication (eg, Bluetooth communication, Wi-Fi communication).
  • the wearable device 100 provides feedback (e.g., visual feedback, auditory feedback, tactile feedback) corresponding to the state of the wearable device 100 according to the control signal received from the electronic device 210. (or print).
  • feedback e.g., visual feedback, auditory feedback, tactile feedback
  • the wearable device 100 may provide visual feedback through a lighting unit (e.g., the lighting unit 85 in FIG. 3) and an audio output module (e.g., the audio output module in FIGS. 5A and 5B). Auditory feedback can be provided through 550)).
  • FIG 3 shows a schematic diagram of the back of a wearable device according to one embodiment.
  • Figure 4 shows a left side view of a wearable device according to one embodiment.
  • the wearable device 100 includes a base body 80, a waist support frame 20, drive modules 35 and 45, and first and second leg drive frames ( 55, 50), first and second thigh fastening parts 2, 1, and waist fastening parts 60.
  • the base body 80 may include a lighting unit 85. In one embodiment, at least one of these components (eg, the lighting unit 85) may be omitted or one or more other components may be added to the wearable device 100.
  • the base body 80 may be located on the user's lower back while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 is mounted on the user's lower back and can provide a cushioning sensation to the user's waist and support the user's waist.
  • the base body 80 may be placed on the user's buttocks (hip area) to prevent the wearable device 100 from falling downward due to gravity while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 may distribute a portion of the weight of the wearable device 100 to the user's waist while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 may be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20. Both ends of the base body 80 may be provided with lumbar support frame connection elements (not shown) that can be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20.
  • the lighting unit 85 may be disposed on the outer surface of the base body 80.
  • the lighting unit 85 may include a light source (eg, a light emitting diode (LED)).
  • the lighting unit 85 may emit light under the control of a processor (not shown) (eg, processor 512 in FIGS. 5A and 5B).
  • the processor may control the lighting unit 85 so that visual feedback corresponding to the state of the wearable device 100 is provided (or output) through the lighting unit 85.
  • the waist support frame 20 may support the user's body (eg, waist) when the wearable device 100 is worn on the user's body.
  • the waist support frame 20 may extend from both ends of the base body 80.
  • the user's lower back may be accommodated inside the waist support frame 20.
  • the lumbar support frame 20 may include at least one rigid body beam. Each beam may have a curved shape with a preset curvature so as to surround the user's waist.
  • the waist fastener 60 may be connected directly or indirectly to the end of the waist support frame 20.
  • the drive modules 35 and 45 may be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20.
  • the interior of the base body 80 includes a processor, memory, inertial sensor (e.g., inertial sensor 135 in FIG. 1, inertial sensor 522 in FIG. 5b), and communication module (e.g., FIG. 5a and FIG. 5b).
  • a communication module 516 in 5b), an audio output module (e.g., the audio output module 550 in FIGS. 5A and 5B), and a battery (not shown) may be disposed.
  • the base body 80 can protect components placed therein.
  • the processor may generate a control signal that controls the operation of the wearable device 100.
  • the processor may control the actuators of the driving modules 35 and 45.
  • a processor and memory may be included in the control circuit.
  • the control circuit may further include a power supply circuit for supplying battery power to each component of the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may include a sensor module (not shown) that acquires sensor data from one or more sensors (eg, sensor module 520 in FIG. 5A).
  • the sensor module may acquire sensor data including user's movement information and/or movement information of components of the wearable device 100.
  • the sensor module includes, for example, an inertial sensor (e.g., the inertial sensor 135 in FIG. 1 and the inertial sensor 522 in FIG. 5B) for measuring the user's upper body movement value or the movement value of the waist support frame 20, and the user
  • An angle sensor e.g., the angle sensor 125 in FIG. 1, the first angle sensor 524 in FIG. 5B, and the second angle sensor ( 524-1)
  • the sensor module may further include at least one of a position sensor, a temperature sensor, a biosignal sensor, or a proximity sensor.
  • the waist fastener 60 may be directly or indirectly connected to the waist support frame 20 and may fix the waist support frame 20 to the user's waist.
  • the waist fastener 60 may include, for example, a pair of belts.
  • the driving modules 35 and 45 may generate external force (or torque) applied to the user's body based on the control signal generated by the processor. For example, the drive modules 35 and 45 may generate assistive force or resistance force applied to the user's legs.
  • the driving modules 35 and 45 include a first driving module 45 located in a position corresponding to the user's right hip joint position and a second driving module 35 located in a position corresponding to the user's left hip joint position. may include.
  • the first driving module 45 may include a first actuator and a first joint member
  • the second driving module 35 may include a second actuator and a second joint member.
  • the first actuator may provide power transmitted to the first joint member
  • the second actuator may provide power transmitted to the second joint member.
  • the first actuator and the second actuator may each include a motor (eg, motors 534 and 534-1 in FIG. 5B) that generate power (or torque) by receiving power from a battery.
  • the motor can generate a force to assist the user's body movement (assistive force) or a force to hinder the body movement (resistive force).
  • the control module may adjust the intensity and direction of force generated by the motor by adjusting the voltage and/or current supplied to the motor.
  • the first joint member and the second joint member may receive power from the first actuator and the second actuator, respectively, and apply an external force to the user's body based on the received power.
  • the first joint member and the second joint member may each be disposed at positions corresponding to the user's joints.
  • One side of the first joint member may be directly or indirectly connected to the first actuator, and the other side may be directly or indirectly connected to the first leg driving frame 55.
  • the first joint member may be rotated by power received from the first actuator.
  • An encoder or Hall sensor capable of operating as an angle sensor for measuring the rotation angle (corresponding to the user's joint angle) of the first joint member or the first leg driving frame 55 may be disposed on one side of the first joint member. there is.
  • One side of the second joint member may be directly or indirectly connected to the second actuator, and the other side may be directly or indirectly connected to the second leg driving frame 50.
  • the second joint member may be rotated by power received from the second actuator.
  • An encoder or Hall sensor capable of operating as an angle sensor for measuring the rotation angle of the second joint member or the second leg driving frame 50 may also be disposed on one side of the second joint member.
  • the first actuator may be disposed lateral to the first joint member, and the second actuator may be disposed lateral to the second joint member.
  • the rotation axis of the first actuator and the rotation axis of the first joint member may be arranged to be spaced apart from each other, and the rotation axis of the second actuator and the rotation axis of the second joint member may also be arranged to be spaced apart from each other.
  • the present invention is not limited to this, and the actuator and the joint member may share a rotation axis.
  • each actuator may be arranged spaced apart from the joint member.
  • the driving modules 35 and 45 may further include a power transmission module (not shown) that transmits power from the actuator to the joint member.
  • the power transmission module may be a rotating body such as a gear, or a longitudinal member such as a wire, cable, string, spring, belt, or chain.
  • a rotating body such as a gear
  • a longitudinal member such as a wire, cable, string, spring, belt, or chain.
  • the scope of the embodiment is not limited by the positional relationship and power transmission structure between the actuator and the joint member described above.
  • the leg drive frames 50 and 55 may transmit the torque generated by the drive modules 35 and 45 to the user's body (e.g., legs) when the wearable device 100 is worn on the user's legs. there is.
  • the transmitted torque may act as an external force applied to the user's leg movements.
  • One end of the leg drive frame (50, 55) may be directly or indirectly connected to the joint member and rotated, and the other end of the leg drive frame (50, 55) may be connected to the first and second thigh fastening portions (2, 1). ), the leg drive frames 50 and 55 may support the user's thighs while transmitting the torque generated by the drive modules 35 and 45 to the user's thighs.
  • the leg drive frames 50 and 55 may push or pull the user's thighs.
  • the leg drive frames 50 and 55 may extend along the longitudinal direction of the user's thighs.
  • the leg drive frames 50 and 55 may be bent to wrap at least a portion of the user's thigh circumference.
  • the leg driving frames 50 and 55 may include a first leg driving frame 55 for transmitting torque to the user's right leg and a second leg driving frame 50 for transmitting torque to the user's left leg. there is.
  • the first and second thigh fastening units 2 and 1 are directly or indirectly connected to the leg driving frames 50 and 55, and can fix the wearable device 100 to the user's legs (particularly, thighs).
  • the first and second thigh fasteners 2 and 1 are for fixing the wearable device 100 to the user's right thigh and the wearable device 100 is used to fasten the wearable device 100 to the user's left thigh. It may include a second thigh fastening part (1) for fixing to the thigh.
  • the first thigh fastener 2 may include a first cover, a first fastener frame, and a first strap
  • the second thigh fastener 1 may include a second cover, a second fastener frame, and It may include a second strap.
  • the first cover and the second cover may apply the torque generated by the driving modules 35 and 45 to the user's thigh.
  • the first cover and the second cover are disposed on one side of the user's thigh and can push or pull the user's thigh.
  • the first cover and the second cover may be placed on the front of the user's thigh, for example.
  • the first cover and the second cover may be arranged along the circumferential direction of the user's thigh.
  • the first cover and the second cover may extend on both sides around the other ends of the leg driving frames 50 and 55, and may include a curved surface corresponding to the user's thigh.
  • One end of the first cover and the second cover may be connected to the fastening frame, and the other end may be connected to a strap.
  • first fastening frame and the second fastening frame are arranged to surround at least a portion of the user's thigh, thereby preventing or reducing the possibility of the user's thigh being separated from the wearable device 100.
  • the first fastening frame may have a fastening structure that connects the first cover and the first strap
  • the second fastening frame may have a fastening structure that connects the second cover and the second strap.
  • the first strap may surround the remaining portion not surrounded by the first cover and the first fastening frame around the user's right thigh, and the second strap may surround the second cover and the second fastening frame around the user's left thigh.
  • the remaining part that is not wrapped can be wrapped.
  • the first strap and the second strap may include, for example, an elastic material (eg, a band).
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the configuration of a control system for a wearable device according to an embodiment.
  • a wearable device (eg, wearable device 100) may be controlled by the control system 500.
  • the control system 500 may include a control module 510, a communication module 516, a sensor module 520, a driving module 530, an input module 540, and an audio output module 550.
  • the driving module 530 may include a motor 534 capable of generating power (eg, torque) and a motor driver circuit 532 for driving the motor 534.
  • a drive module 530 including one motor driver circuit 532 and one motor 534 is shown, but this is only an example.
  • FIG. 5B as in the embodiment shown in FIG.
  • the control system 500-1 includes a plurality of motor driver circuits 532 and 532-1 and motors 534 and 534-1 (e.g., two). or more).
  • the driving module 530 including the motor driver circuit 532 and the motor 534 may correspond to the first driving module 45 in FIG. 3, and the motor driver circuit 532-1 and the motor 534-1
  • the driving module 530-1 including may correspond to the second driving module 35 of FIG. 3.
  • the description of each of the motor driver circuit 532 and motor 534 described below may also be applied to the motor driver circuit 532-1 and motor 534-1 shown in FIG. 5B.
  • sensor module 520 may include at least one sensor.
  • the sensor module 520 may acquire sensor data including the user's movement information or the wearable device's movement information.
  • the sensor module 520 may transmit the acquired sensor data to the control module 510.
  • the sensor module 520 may include an inertial sensor 522 and an angle sensor (eg, a first angle sensor 524 and a second angle sensor 524-1) as shown in FIG. 5B.
  • the inertial sensor 522 can measure the user's upper body movement value.
  • the inertial sensor 522 may sense the acceleration of the X-axis, Y-axis, and Z-axis and the angular velocity of the X-axis, Y-axis, and Z-axis according to the user's movement. Additionally, the inertial sensor 522 may acquire movement values (eg, acceleration values and angular velocity values) of the waist support frame of the wearable device.
  • the angle sensor can measure the hip joint angle value according to the user's leg movement. Sensor data that can be measured by the angle sensor may include, for example, a hip joint angle value of the right leg, a hip joint angle value of the left leg, and information about the direction of movement of the leg.
  • first angle sensor 524 and the second angle sensor 524-1 may include, for example, an encoder and/or a Hall sensor. Additionally, the first and second angle sensors 524 and 524-1 may acquire movement values of the leg driving frame of the wearable device. For example, the first angle sensor 524 acquires the movement value of the first leg driving frame 55, and the second angle sensor 524-1 acquires the movement value of the second leg driving frame 50. can do.
  • the sensor module 520 includes a position sensor for acquiring the position value of the wearable device, a proximity sensor for detecting the proximity of an object, a biosignal sensor for detecting the user's biosignal, and a sensor for measuring the surrounding temperature. It may further include a temperature sensor, etc.
  • the input module 540 may receive commands or data to be used in a component of the wearable device (e.g., the processor 512) from outside the wearable device (e.g., a user).
  • Input module 540 may include, for example, keys (e.g., buttons) or a touch screen.
  • the sound output module 550 can output sound signals to the outside of the wearable device.
  • the sound output module 550 may include a speaker that plays guide sound signals (e.g., drive start sound, operation error notification sound), music content, or guide voice.
  • guide sound signals e.g., drive start sound, operation error notification sound
  • music content e.g., music content, or guide voice.
  • control system 500 may further include a battery (not shown) to supply power to each component of the wearable device.
  • a wearable device can convert battery power to suit the operating voltage of each component of the wearable device and supply it to each component.
  • the driving module 530 may generate an external force applied to the user's legs under the control of the control module 510.
  • the drive module 530 is located at a location corresponding to the user's hip joint position and may generate torque applied to the user's legs based on the control signal generated by the control module 510.
  • the control module 510 may transmit a control signal to the motor driver circuit 532, and the motor driver circuit 532 generates a current signal (or voltage signal) corresponding to the control signal and supplies it to the motor 534, thereby driving the motor.
  • the operation of (534) can be controlled. Depending on the control signal, the current signal may not be supplied to the motor 534.
  • the motor 534 When the motor 534 is driven by supplying a current signal to the motor 534, it may generate a force that assists the movement of the user's legs or a torque that hinders the movement of the user's legs.
  • the control module 510 controls the overall operation of the wearable device and can generate control signals to control each component (eg, driving module 530).
  • Control module 510 may include a processor 512 and memory 514.
  • Processor 512 may, for example, execute software to control at least one other component (e.g., hardware or software component) of the wearable device connected directly or indirectly to processor 512, perform various data processing or Calculations can be performed.
  • processor 512 stores instructions or data received from another component (e.g., communication module 516) in memory 514; Commands or data stored in the memory 514 are processed, and the resulting data after processing can be stored in the memory 514.
  • the processor 512 is a main processor (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural processing unit (NPU)). , an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • the auxiliary processor may be implemented separately from the main processor or as part of it.
  • Memory 514 may store various data used by at least one component of control module 510 (eg, processor 512). Data may include, for example, input data or output data for software, sensor data, and instructions related thereto. Memory 514 may include volatile memory or non-volatile memory (eg, RAM, DRAM, SRAM).
  • the communication module 516 provides direct (e.g., direct) communication between the control module 510 and other components of the wearable device 100 or an external electronic device (e.g., the electronic device 210 of FIG. 2 or another wearable device 220). It can support the establishment of a wired) communication channel or a wireless communication channel, and the performance of communication through the established communication channel. For example, the communication module 516 may transmit sensor data acquired by the sensor module 520 to an external electronic device (e.g., the electronic device 210 of FIG. 2) and receive a control signal from the external electronic device. You can. According to one embodiment, communication module 516 operates independently of processor 512 and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 516 may include a wireless communication module (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) and/or a wired communication module.
  • the corresponding communication module is, for example, a short-range communication network such as Bluetooth, WiFi (wireless fidelity), ANT, or IrDA (infrared data association), or a legacy cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or
  • the wearable device may communicate with other components and/or external electronic devices through a telecommunications network, such as a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a computer network e.g., LAN or WAN
  • the wearable device 100 includes drive modules 530 and 530-1 that generate torque applied to the user's body, and leg drive frames 50 and 55 that transmit the generated torque to the user's legs. ), first and second thigh fasteners 2, 1 connected to the leg drive frames 50, 55 and for fixing the leg drive frames 50, 55 to the user's legs, of the wearable device 100 It may include a sensor module 520 that acquires sensor data including motion information, and a control module 510 that controls the driving modules 530 and 530-1 based on the sensor data.
  • the sensor module 520 includes angle sensors 524 and 524-1 that acquire sensor data including movement values of the leg driving frames 50 and 55 and movement values of the waist support frame 20 of the wearable device 100. It may include an inertial sensor 522 that acquires sensor data including (e.g., acceleration and/or angular velocity values).
  • control module 510 may perform a test to determine whether the wearable device 100 is correctly or normally worn on the user's body based on sensor data from the sensor module 520.
  • the control module 510 may control to provide a guide notification regarding the progress of the test to the user before proceeding with the test.
  • the control module 510 can control the sound output module 550 to output a guide voice to the user, saying, "We are going to test whether or not you are wearing the wearable device from now on. Please walk comfortably while wearing the wearable device.” there is.
  • the control module 510 may perform the test based on sensor data from the first angle sensor 524, the second angle sensor 524-1, and the inertial sensor 522. In one embodiment, the control module 510 detects the first angle sensor for the last 3 seconds at the beginning of operation of the wearable device 100 (e.g., when the user wants to start walking or exercising using the wearable device 100). (524), when the sensor values of each of the second angle sensor 524-1 and the inertial sensor 522 change sufficiently and it is determined that the user has walked more than 3 steps, the drive modules 530 and 530-1 provide torque. You can control what happens. Here, sufficient variation in the sensor value indicates sufficient variation in both directions rather than one direction.
  • the control module 510 detects the first angle sensor 524 and the second angle sensor 524 for the last 5 seconds while the wearable device 100 starts operating and the user is walking or exercising. -1) If the sensor values of each of the inertial sensor 522 and the inertial sensor 522 do not change sufficiently or it is determined that the user is sitting for more than 3 seconds, the torque generation of the drive modules 530 and 530-1 can be stopped. . Here, sufficient variation in the sensor value indicates sufficient variation in both directions rather than one direction. A determination as to whether to stop the generation of torque may be performed periodically (or aperiodically) while the wearable device 100 is operating.
  • the control module 510 may determine a motion score indicating the degree to which the wearable device 100 moves during a time period based on sensor data acquired by the sensor module 520 during a time period.
  • One time interval may be a predefined time interval from the start of the test, and the length of the defined time interval may vary.
  • the daily time period can be adjusted to be optimized for the user.
  • control module 510 may control whether to generate torque of the driving modules 530 and 530-1 based on the determined motion score.
  • the control module 510 determines whether the user is wearing the wearable device 100 normally based on the movement score, and when it is determined that the user is not wearing the wearable device 100 normally, the control module 510 does not generate torque or
  • the driving modules 530 and 530-1 can be controlled to stop generating torque.
  • the timing at which the test begins to determine the movement score may vary. For example, in response to the wearable device 100 receiving a control command to start driving from the electronic device 210, the control module 510 operates for a period of time (e.g., 3 seconds) after receiving the control command. ) The movement score can be determined based on the sensor data acquired during. As another example, the control module 510 responds to detection of movement of the wearable device 100 after the wearable device 100 is initially powered on, and operates for a period of one hour after the movement is detected. The motion score can be determined based on sensor data acquired for (e.g., 3 seconds).
  • control module 510 detects movement of the leg drive frames 50 and 55 after the wearable device 100 is powered on or detects a specific number of steps of the user (e.g., two steps or three steps).
  • the motion score can be determined based on sensor data acquired over a period of one hour from the time when is detected.
  • control module 510 may perform the test periodically or aperiodically not only before the wearable device 100 attempts to start operation, but also while the wearable device 100 is in operation.
  • the control module 510 may determine a motion score based on sensor data acquired for one time period (eg, 3 seconds) while torque is being generated by the driving modules 530 and 530-1.
  • control module 510 may determine the motion score based on at least one of sensor data from the angle sensors 524 and 524-1 and sensor data from the inertial sensor 522.
  • the control module 510 determines, based on sensor data from the angle sensors 524 and 524-1, a first cumulative value and a second value for the first angle change with respect to the first leg drive frame 55.
  • a second accumulated value for the second angle change with respect to the leg driving frame 50 may be determined, and a movement score may be determined based on the first accumulated value and the second accumulated value.
  • the first accumulated value may correspond to the smaller cumulative value of the cumulative value of the positive first angle change amount measured during one time period and the cumulative value of the negative first angle change amount measured during one time period. You can.
  • the second cumulative value may correspond to a smaller cumulative value among the cumulative value of the positive second angle change amount measured during one time period and the cumulative value of the negative second angle change amount measured during one time period.
  • the movement score may be based on a result of multiplying the first cumulative value and the second cumulative value.
  • the motion score may correspond to a result of multiplying the first and second accumulation values or a weighted product.
  • the method of calculating the movement score is not limited to this.
  • control module 510 provides a control module 510 with respect to the direction of the first axis (e.g., 1 A third cumulative value of the movement change amount, a fourth accumulated value of the second movement change amount in the direction of the second axis (e.g., Y axis) of the lumbar support frame 20, and the third axis of the lumbar support frame 20 ( Example: further determine a fifth cumulative value of the third motion change amount for the Z-axis) direction, and include the first accumulated value, the second accumulated value, the third accumulated value, the fourth accumulated value, and the fifth accumulated value. Based on this, the movement score can be determined.
  • the movement score can be determined.
  • the third cumulative value may correspond to a smaller cumulative value among the cumulative value of the positive first motion change amount measured during one time period and the cumulative value of the negative first motion change amount measured during one time period.
  • the fourth cumulative value may correspond to a smaller cumulative value among the cumulative value of the positive second motion change amount measured during one time period and the cumulative value of the negative second motion change amount measured during one time period.
  • the fifth cumulative value may correspond to a smaller cumulative value among the cumulative value of the positive third motion change amount measured during one time period and the cumulative value of negative third motion change amount measured during one time period.
  • the movement score may be based on a result of multiplying the first accumulation value, the second accumulation value, the third accumulation value, the fourth accumulation value, and the fifth accumulation value.
  • the motion score may correspond to a result value of multiplying the first accumulation value, the second accumulation value, the third accumulation value, the fourth accumulation value, and the fifth accumulation value, or the result value of a weighted product.
  • the method of calculating the movement score is not limited to this.
  • the first accumulated value, the second accumulated value, the third accumulated value, the fourth accumulated value, and the fifth accumulated value each correspond to the actual kinetic energy as the amount of change returned in the opposite direction compared to the large amount of change in one direction in the sensor data. can be considered.
  • the motion score may also approach 0.
  • the first accumulation value, the second accumulation value, the third accumulation value, the fourth accumulation value, and the fifth accumulation value may be values converted into a unified unit of radians.
  • the positive angle change amount and the motion change amount represent the change amount in a first direction (e.g., forward direction) with respect to the user
  • the negative angle change amount and the movement change amount represent the change amount with respect to the user. It can represent the amount of change in a second direction (eg, backward direction) opposite to the first direction.
  • control module 510 may control torque generation of the driving modules 530 and 530-1 based on the motion score and the threshold value. In response to the motion score being greater than the threshold value, the control module 510 may control the driving modules 530 and 530-1 to start driving to generate torque or to continue driving.
  • the fact that the motion score is greater than the threshold may correspond to the fact that the user is wearing the wearable device 100 normally.
  • the fact that the movement score is below the threshold may correspond to the fact that the user is not wearing the wearable device 100 normally.
  • control module 510 may control the drive modules 530 and 530-1 to not generate torque or to stop generating torque in response to the motion score being below a threshold. If the result of performing the test while the driving modules 530 and 530-1 are in operation is that the movement score is determined to be less than the threshold value, the control module 510 turns off the power of the driving modules 530 and 530-1.
  • the drive modules 530 and 530-1 can be controlled to block supply or prevent torque from being generated.
  • the control module 510 in response to the motion score being below the threshold, sends a guide notification (e.g., a guide voice to guide normal wearing) to guide the user to wear the wearable device 100 normally. You can control it to provide. Guide notifications may be provided to the user through the electronic device 210.
  • a guide notification e.g., a guide voice to guide normal wearing
  • the control module 510 operates based on at least one of the first angle change amount with respect to the first leg drive frame 55 and the second angle change amount with respect to the second leg drive frame 50 during a period of time.
  • a first movement score may be determined.
  • the control module 510 determines the first proportion and the The second movement score may be determined based on at least one of the second proportions occupied by the amount of movement of the two-leg driving frame 50.
  • the control module 510 may control whether torque is generated based on the first motion score and the second motion score. For example, in response to the first motion score being greater than the first threshold and the second motion score being greater than the second threshold, the control module 510 initiates driving to generate torque or maintains the driving state.
  • the driving modules 530 and 530-1 can be controlled to continue operating.
  • the control module 510 controls the drive module 530, 530 to not generate torque or to stop generating torque. -1) can be controlled.
  • the cumulative value of the positive first angle change may correspond to the cumulative value of the angle change of the first leg driving frame 55 caused by the user's right leg moving forward with respect to the user.
  • the negative cumulative value of the first angle change may correspond to the cumulative value of the angle change of the first leg driving frame 55 caused by the user's right leg moving backward with respect to the user.
  • the cumulative value of the positive first movement change amount may correspond to the cumulative value of the first movement change amount of the waist support frame 20 due to the user moving the upper body toward the front (eg, +X-axis direction).
  • the accumulated value of the negative first movement change amount may correspond to the accumulated value of the first movement change amount of the waist support frame 20 caused by the user moving the upper body toward the rear (eg, -X-axis direction).
  • the control module 510 may obtain information about the user's actual movement by dividing the accumulated value based on sensor data into positive and negative accumulated values according to the direction in which the user moved.
  • a small movement score may mean that the user's leg and/or upper body movement amount is small, and a large movement score may mean that the user's leg and/or upper body movement amount is relatively large. If there is no or little movement of at least one of the legs or upper body, the movement score will be very small, and the control module 510 determines the state in which the user's leg movement and/or upper body movement is low by comparing this movement score with a threshold value. can be distinguished. If it is determined that the movement score of the wearable device 100 is below the threshold, the control module 510 determines that the wearable device 100 is not normally worn on the user's body, and transmits torque from the driving modules 530 and 530-1. can be prevented from being created.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating interaction between a wearable device and an electronic device according to an embodiment.
  • the wearable device 100 can communicate with the electronic device 210.
  • the electronic device 210 may be a user terminal of a user using the wearable device 100 or a dedicated controller device for the wearable device 100.
  • the wearable device 100 and the electronic device 210 may be connected to each other through short-range wireless communication (eg, Bluetooth communication, Wi-Fi communication).
  • the electronic device 210 may check the status of the wearable device 100 or execute an application for controlling or operating the wearable device 100.
  • a user interface (UI) screen for controlling the operation of the wearable device 100 or determining the operation mode of the wearable device 100 is displayed on the display 212 of the electronic device 210.
  • the UI may be, for example, a graphical user interface (GUI).
  • the user may issue commands to control the operation of the wearable device 100 (e.g., to a walking assistance mode, an exercise assistance mode, or a physical ability measurement mode) through a GUI screen on the display 212 of the electronic device 210.
  • You can input an execution command or change the settings of the wearable device 100.
  • the electronic device 210 may generate a control command (or control signal) corresponding to an operation control command or setting change command input by the user, and transmit the generated control command to the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may operate according to the received control command, and may transmit control results according to the control command and/or sensor data measured by the sensor module of the wearable device 100 to the electronic device 210.
  • the electronic device 210 may provide result information (e.g., walking ability information, exercise ability information, exercise motion evaluation information) derived by analyzing control results and/or sensor data to the user through a GUI screen.
  • Figure 7 is a flowchart illustrating a control method of a wearable device according to an embodiment.
  • the flowchart of FIG. 7 shows that when the wearable device 100 according to an embodiment wants to start operation, it is determined whether the user is wearing the wearable device 100 normally, and the wearable device 100 is driven depending on whether the wearable device 100 is worn normally.
  • the operations of the control method for controlling are shown. In one embodiment, at least one of the operations of FIG. 7 may be performed simultaneously or in parallel with other operations, and the order between the operations may be changed. Additionally, at least one of the operations may be omitted, and another operation may be additionally performed.
  • the wearable device 100 may receive a control command to start driving the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may receive the control command from the electronic device 210 or may receive the control command from a user input input through the input module 540 of the wearable device 100.
  • the user can select a desired operation mode (e.g., walking assistance mode, exercise assistance mode) for the wearable device 100 through an application installed on the electronic device 210, and the electronic device 210 performs the selected operation.
  • a control command to start driving for the mode may be transmitted to the wearable device 100.
  • the wearable device 100 uses the sensor module 520 of the wearable device 100 for a period of one hour after receiving the control command in operation 710 to control the wearable device ( 100) sensor data including movement information can be obtained.
  • the sensor module 520 includes angle sensors 524 and 524-1 that acquire sensor data including movement values of the leg drive frames 50 and 55, and a waist support frame of the wearable device 100 ( 20) may include an inertial sensor 522 that acquires sensor data including the movement value.
  • the wearable device 100 may determine a motion score indicating the degree to which the wearable device 100 moves during a period of time based on sensor data. For example, the wearable device 100 may determine a motion score based on sensor data for the last 3 seconds. Here, ‘3 seconds’ is just an example.
  • the wearable device 100 generates a first cumulative value and a second value for the first angle change with respect to the first leg drive frame 55 based on sensor data from the angle sensors 524 and 524-1.
  • a second accumulated value for the second angle change with respect to the leg driving frame 50 may be determined, and a movement score may be determined based on the first accumulated value and the second accumulated value.
  • the wearable device 100 controls the waist support frame 20 of the wearable device 100 based on sensor data from the inertial sensor 522 as well as the first and second accumulated values. a third cumulative value of the first motion change amount with respect to the first axis direction, a fourth cumulative value of the second movement change amount with respect to the second axis direction of the lumbar support frame 20, and a third cumulative value of the lumbar support frame 20. A fifth cumulative value of the third movement change amount in the axial direction may be determined. The wearable device 100 may determine a motion score based on the first accumulation value, the second accumulation value, the third accumulation value, the fourth accumulation value, and the fifth accumulation value.
  • the wearable device 100 may determine whether the motion score satisfies a condition. For example, the wearable device 100 may determine whether the motion score is greater than a threshold value. If the motion score is greater than the threshold, the condition may be determined to be satisfied, and if the motion score is less than or equal to the threshold, the condition may be determined not to be satisfied. The wearable device 100 may determine whether the user is wearing the wearable device 100 normally based on the movement score. If the motion score is greater than the threshold value, it may be determined that the user is wearing the wearable device 100 normally, and if the motion score is less than the threshold value, it may be determined that the user is not wearing the wearable device 100 normally.
  • the wearable device 100 may control whether the driving modules 530 and 530-1 of the wearable device 100 generate torque based on the determined motion score. If the movement score does not satisfy the condition (in the case of 'No' in operation 730), the wearable device 100 controls the driving modules 530 and 530-1 not to generate torque, and performs operation 710. You can return to and re-perform the operation of acquiring sensor data for one hour through the sensor module. If the motion score satisfies the condition (yes in operation 730), the wearable device 100 may generate torque through the driving modules 530 and 530-1 in operation 740. The wearable device 100 may start operating according to the operation mode selected by the user.
  • the wearable device 100 after the wearable device 100 begins to operate normally and torque begins to be generated through the drive modules 530 and 530-1, the wearable device 100 periodically or aperiodically performs the method described above and Likewise, a movement score may be determined based on sensor data, and whether the user is wearing the wearable device 100 normally may be determined based on the movement score. If it is determined that the user is not wearing the wearable device 100 normally, the wearable device 100 may stop the operation of the driving modules 530 and 530-1 that were being driven and stop generating torque. The control method while driving the wearable device 100 will be described in more detail with reference to FIG. 10 .
  • FIG. 8 is a diagram showing change values of sensor data over time according to an embodiment.
  • the sensor module 520 included in the wearable device 100 may include an inertial sensor 522 and angle sensors 524 and 524-1.
  • the angle sensors 524 and 524-1 may measure angle changes according to the movement of the leg driving frames 50 and 55 corresponding to the user's leg movements.
  • the angle sensors 524 and 524-1 may measure a first angle with respect to the first leg drive frame 55 and a second angle with respect to the second leg drive frame 50.
  • the control module 510 generates a first accumulated value of the first angle change amount with respect to the first leg drive frame 55 and a second accumulated value of the second angle change amount with respect to the second leg drive frame 50 based on the measured angle data. The cumulative value can be determined.
  • the inertial sensor 522 may measure changes in acceleration and/or rotational speed according to the movement of the waist support frame 20 corresponding to the movement of the user's upper body (or waist). For example, the inertial sensor 522 may measure acceleration in the first axis direction, acceleration in the second axis direction, and acceleration in the third axis direction according to the movement of the waist support frame 20. Based on the measured acceleration data, the control module 510 generates a third accumulated value of the first motion change amount in the first axis direction, a fourth accumulated value of the second movement change amount in the second axis direction, and a third accumulated value in the third axis direction. The fifth cumulative value of the third axis movement change amount can be determined.
  • the graph 810 shown in FIG. 8 may include a first accumulated value for the first angle change amount, a second accumulated value for the second angle change amount, a third accumulated value for the first motion change amount, and the first accumulated value for the first angle change amount. 2 It may be a graph showing a change over time in any one of the fourth cumulative value of the motion change amount and the fifth cumulative value of the third motion change amount.
  • the graph 810 represents a change over time in the first cumulative value for the first angle change amount.
  • the user may initially be stationary while wearing the wearable device 100 at time ta. Afterwards, the user commands the wearable device 100 to start operating through the application of the electronic device 210 or the input module 540 of the wearable device 100, and while wearing the wearable device 100, the user commands the wearable device 100 to start operating. You can move. For example, for a walking motion, the user may extend or step forward with his or her right leg while wearing the wearable device 100 between time ta and time tb. Between time ta and time tb, the first cumulative value of the first angular change for the first leg drive frame 55 may represent a positive first angular change. Accordingly, the first accumulated value may gradually increase in the section from time ta to time tb.
  • the user may extend the right leg forward until time tb, then raise the right leg to the maximum angle or high angle at time tb and then begin to lower it.
  • the user's right leg begins to move toward the rear of the user after achieving the maximum or high angle.
  • the first angle change with respect to the first leg drive frame 55 may represent a negative first angle change. Accordingly, the first accumulation value may gradually decrease starting from time tb.
  • the first cumulative value may gradually decrease until the right leg achieves a maximum or high angle in the rearward direction.
  • the wearable device 100 determines a motion score based on sensor data acquired in a section from time (ta) to time (tc) corresponding to one time section in the graph 810, and adds the motion score to the motion score. Based on this, it can be determined whether to generate torque through the driving modules 530 and 530-1.
  • the section from time (ta) to time (tc) may be a time section of 3 seconds after movement is detected while the user is wearing the wearable device 100, but is not limited thereto.
  • the wearable device 100 Based on the sensor data, the wearable device 100 provides a first cumulative value for the first angle change with respect to the first leg driving frame 55 in one time period corresponding to the section between time ta and time tc. The value can be determined.
  • the first cumulative value of the first angle change measured in one time period is the cumulative value of the first angle change for the first leg driving frame 55 in the forward direction with respect to the user and the first cumulative value of the first angle change with respect to the user in the backward direction with respect to the user. may include a cumulative value of the first angle change amount with respect to the first leg driving frame 55.
  • the wearable device 100 includes a cumulative value of the amount of change in which the first leg driving frame 55 moves in the positive direction (forward relative to the user) measured from time (ta) to time (tb), and time (tb)
  • the movement score may be determined based on the smaller value among the cumulative values of the amount of change in which the first leg driving frame 55 moves in the negative direction (backward with respect to the user) measured from tc to time tc.
  • the wearable device 100 determines the second accumulated value, the third accumulated value, the fourth accumulated value, and the fifth accumulated value. can be decided.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of controlling a wearable device based on sensor data according to an embodiment.
  • first sensor data 920 indicating a change in the first angle with respect to the first leg driving frame 55 of the wearable device 100 over time
  • Second sensor data 910 indicating a first angle change
  • first torque data 940 indicating a change in the first torque to be transmitted by the driving modules 530 and 530-1 to the first leg driving frame 55
  • driving Second torque data 930 is shown, which represents a change in the second torque that the modules 530 and 530-1 will transmit to the second leg drive frame 50.
  • the user may wear the wearable device 100 and select to start exercising (or walking) through an application on the electronic device 210.
  • the user may move his or her body while wearing the wearable device 100 according to the movement guide requested from the application.
  • changes in the first sensor data 920 and the second sensor data 910 may be detected by the sensor module 520 of the wearable device 100.
  • the wearable device 100 does not immediately generate torque through the drive modules 530 and 530-1, but rather requires the user to use the wearable device before generating torque. You can first check whether (100) is worn normally.
  • the wearable device 100 may perform a test to determine whether the user is wearing the wearable device 100 normally, as described in FIGS. 5 and 7 .
  • the wearable device 100 may determine whether the wearing conditions of the wearable device 100 are satisfied based on sensor data from each of the angle sensor and the inertial sensor acquired during a recent predetermined time period.
  • the wearable device 100 may determine that only the amount of sensor data measured from each of the angle sensor and the inertial sensor is actual kinetic energy as it returns in the opposite direction in preparation for a large change in one direction.
  • the wearable device 100 may measure the angle value of the first angle sensor 524, the angle value of the second angle sensor 524-1, and each axis (X-axis, Y-axis, Z-axis) of the inertial sensor 522. )
  • the movement score can be determined based on the angular velocity value.
  • the wearable device 100 may determine whether the user has worn the wearable device 100 normally based on the comparison result between the movement score and the threshold value.
  • the wearable device 100 may control the driving modules 530 and 530-1 not to generate torque.
  • the wearable device 100 may start generating torque through the driving modules 530 and 530-1.
  • it is determined that the user is wearing the wearable device 100 normally and from the time when it is determined that the wearable device 100 is worn after the time interval 950 in which the user's leg movement is first detected (e.g. From time interval 960), it can be seen that a first torque for the right leg and a second torque for the left leg are generated.
  • the wearable device 100 does not immediately generate torque in the time section 950 in which the user's movement is first detected, but allows the user to use the wearable device based on sensor data acquired through the sensor module 520 for a certain period of time.
  • the generation of torque may begin after it is determined that the user is wearing the wearable device 100 normally.
  • the wearable device 100 generates torque to prevent accidents that may occur (e.g., the leg support frame is damaged by torque). The risk of an accident that is driven and strikes the user's body can be reduced.
  • FIG. 10 is a flowchart explaining a control method of a wearable device according to an embodiment.
  • the flowchart of FIG. 10 shows that after the wearable device 100 according to an embodiment starts operating, the wearable device 100 periodically or non-periodically determines whether the user has normally worn the wearable device 100. , shows the operations of a control method for controlling the wearable device 100 depending on whether it is worn or not.
  • the wearable device 100 selects the start of exercise (or walking) through an application on the electronic device 210, and the user normally operates the wearable device 100 every 5 seconds while the wearable device 100 is running. You can determine whether it was worn or not.
  • ‘5 seconds’ is just an example.
  • At least one of the operations of FIG. 10 may be performed simultaneously or in parallel with another operation, and the order between the operations may be changed. Additionally, at least one of the operations may be omitted, and another operation may be additionally performed.
  • the wearable device 100 may generate torque applied to the user's legs through the drive modules 530 and 530-1 of the wearable device 100.
  • operation 1010 of FIG. 10 may correspond to operation 740 of FIG. 7 .
  • the wearable device 100 may acquire sensor data using the sensor module 520 while the wearable device 100 is operating.
  • the wearable device 100 may acquire sensor data including movement information of the wearable device 100 using the sensor module 520 for a period of one hour.
  • the wearable device 100 may acquire sensor data at predetermined time intervals. For example, the wearable device 100 may acquire sensor data for testing whether the device is worn at a specific time period (eg, every 10 seconds).
  • the wearable device 100 may determine a motion score indicating the degree to which the wearable device 100 moves during one time period based on sensor data. Operation 1030 corresponds to operation 720 of FIG. 7, and redundant description will be omitted.
  • the wearable device 100 may determine whether the user is wearing the wearable device 100 based on sensor data acquired at predetermined time intervals after torque begins to be generated. In one embodiment, the wearable device 100 requires (1) the user to move sufficiently after wearing the wearable device 100, (2) the user to move both legs, and (3) the user to move the legs in only one direction. If the user moves the leg in the opposite direction again, it may be determined that the user is wearing the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may determine whether the motion score satisfies a condition. For example, the wearable device 100 may determine whether the motion score is greater than a threshold value. If the motion score is greater than the threshold, the condition may be determined to be satisfied, and if the motion score is less than or equal to the threshold, the condition may be determined not to be satisfied. Operation 1040 corresponds to operation 730 of FIG. 7, and redundant description will be omitted.
  • the wearable device 100 may control whether the driving modules 530 and 530-1 of the wearable device 100 generate torque based on the motion score. For example, the wearable device 100 may determine whether to stop torque generation based on the movement score.
  • the wearable device 100 performs the driving modules 530 and 530. -1) The generation of torque can be stopped. Thereafter, the wearable device 100 may notify the user of abnormal wearing of the wearable device 100 and output a guide notification (eg, a guide voice) to guide normal wearing. If the movement score satisfies the condition (yes in operation 1040) (e.g., the movement score is greater than the threshold value), the wearable device 100 returns to operation 1010 and continues to perform driving. can do.
  • a guide notification eg, a guide voice
  • the wearable device 100 stops the generation and supply of the planned torque when the user stops moving, thereby preventing safety accidents caused by movement of the leg driving frames 50 and 55 or ensuring safety. It can reduce the possibility of an accident.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of controlling a wearable device based on sensor data according to an embodiment.
  • 'based on (based on)' includes 'at least based on (at least based on)'.
  • first sensor data 1120 indicating a change in the first angle with respect to the first leg driving frame 55 of the wearable device 100 over time
  • Second sensor data 1110 indicating a first angle change
  • first torque data 1140 indicating a change in the first torque to be transmitted by the driving modules 530 and 530-1 to the first leg driving frame 55
  • driving Second torque data 1130 is shown representing a change in the second torque that the modules 530 and 530-1 will transmit to the second leg drive frame 50.
  • the wearable device 100 may continuously check whether the user is wearing the wearable device 100 normally. For example, the wearable device 100 may continuously check whether the user is wearing the wearable device 100 according to the operations described in FIG. 10 .
  • the wearable device 100 may stop the driving modules 530 and 530-1 from generating torque when it is determined that the user is not wearing the wearable device 100 normally while driving the wearable device 100. .
  • the wearable device 100 may determine that the wearable device 100 is not worn normally and decide to stop operating the wearable device 100 to prevent or reduce the possibility of a safety accident.
  • the wearable device 100 detects abnormal wearing of the wearable device 100 by the user, it stops torque generation from the drive modules 530 and 530-1 as in the time section 1160, or The amount of torque generated can be gradually reduced.
  • the wearable device 100 may enter standby mode, notify the user of abnormal wearing of the wearable device 100, and provide a guide notification to guide normal wearing.
  • the guide notification may be provided in the form of a voice guide output from the wearable device 100 or a notification output on the electronic device 210 linked with the wearable device 100.
  • the wearable device 100 continues to check whether the user is wearing the wearable device 100 normally. If it is determined that the user is wearing the wearable device 100 normally, the wearable device 100 releases the standby mode and restarts the driving module 530 again. , 530-1) can be started.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment.
  • the electronic device 210 includes a processor 1210 including a processing circuit, a memory 1220, a communication module 1230 including a communication circuit, a display module 1240 including a display, and an audio output. It may include a module 1250 and an input module 1260. In one embodiment, the electronic device 210 omits at least one of these components (e.g., the audio output module 1250), or one or more other components (e.g., a sensor module including at least one sensor, Haptic module, battery) can be added.
  • these components e.g., the audio output module 1250
  • one or more other components e.g., a sensor module including at least one sensor, Haptic module, battery
  • the processor 1210 may control at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 210 and may perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, the processor 1210 stores commands or data received from another component (e.g., the communication module 1230) in the memory 1220, and the memory 1220 ) can be processed, and the resulting data can be stored in the memory 1220.
  • another component e.g., the communication module 1230
  • the processor 1210 is a main processor (e.g., central processing unit or application processor) or an auxiliary processor that can operate independently or together (e.g., graphics processing unit, neural network processing unit (NPU), image signal processor , sensor hub processor, or communication processor).
  • main processor e.g., central processing unit or application processor
  • auxiliary processor e.g., graphics processing unit, neural network processing unit (NPU), image signal processor , sensor hub processor, or communication processor.
  • the memory 1220 may store various data used by at least one component (eg, the processor 1210 or the communication module 1230) of the electronic device 210. Data may include, for example, input data or output data for a program (eg, application) and instructions related thereto. Memory 1220 may include at least one instruction executable by processor 1210. Memory 1220 may include volatile memory or non-volatile memory.
  • the communication module 1230 is a direct (e.g., wired) communication channel or wireless communication channel between the electronic device 210 and another electronic device (e.g., wearable device 100, other wearable device 220, server 230). It can support establishment and communication through established communication channels.
  • the communication module 1230 may include a communication circuit to perform a communication function.
  • the communication module 1230 operates independently of the processor 1210 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 1230 is a wireless communication module that performs wireless communication (e.g., a Bluetooth communication module, a cellular communication module, a Wi-Fi communication module, or a GNSS communication module) or a wired communication module (e.g., a LAN communication module). , or a power line communication module).
  • the communication module 1230 transmits a control command to the wearable device 100 and receives sensor data including body movement information of the user wearing the wearable device 100 from the wearable device 100. ) may receive at least one of status data or control result data corresponding to a control command.
  • the display module 1240 may visually provide information to the outside of the electronic device 210 (eg, a user).
  • Display module 1240 may include, for example, an LCD or OLED display, a holographic device, or a projector device.
  • the display module 1240 may further include a control circuit for controlling display operation.
  • the display module 1240 may further include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the display module 1240 may control the wearable device 100 or output a user interface screen for providing various information (eg, exercise evaluation information, setting information of the wearable device 100).
  • the display module 1240 In response to the electronic device 210 receiving a notification signal from the wearable device 100 indicating that the wearable device 100 is not properly worn on the user's body, the display module 1240 displays the wearable device 100 to the user. ), a guide screen can be output to inform of abnormal wearing or to guide normal wearing.
  • the sound output module 1250 may output sound signals to the outside of the electronic device 210.
  • the sound output module 1250 may include a speaker that plays a guide sound signal (e.g., drive start sound, operation error notification sound), music content, or a guide voice based on the state of the wearable device 100.
  • a guide sound signal e.g., drive start sound, operation error notification sound
  • music content e.g., music content
  • a guide voice e.g., music content
  • a guide voice e.g., music content, or a guide voice based on the state of the wearable device 100.
  • the sound output module 1250 informs the user of the wearable device ( 100), a guide voice may be output to announce normal wearing or to guide normal wearing.
  • the input module 1260 may receive instructions or data to be used in a component of the electronic device 210 (e.g., the processor 1210) from outside the electronic device 210 (e.g., a user).
  • Input module 1260 may include input component circuitry and may receive user input.
  • the input module 1260 may include, for example, a touch recognition circuit to recognize keys (eg, buttons) and/or touches on the screen.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited.
  • One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of the present disclosure may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC). Additionally, in this specification, each 'module' may include a circuit.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, or computer storage medium to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. It can be permanently or temporarily embodied in the device.
  • Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on a computer-readable recording medium.
  • Various embodiments of the present disclosure may be implemented as software including one or more instructions stored in a storage medium that can be read by a machine.
  • the processor of the device may call at least one instruction among one or more instructions stored from a storage medium and execute it. This allows the device to be operated to perform at least one function according to the at least one instruction called.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • the method according to the embodiment may be provided and included in a computer program product.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (e.g. Play StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.

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Abstract

웨어러블 장치는 사용자의 신체에 적용되는 토크를 생성하는 구동 모듈, 생성된 토크를 사용자의 다리에 전달하기 위한 다리 구동 프레임, 다리 구동 프레임에 연결되고 다리 구동 프레임을 사용자의 다리에 고정시키기 위한 허벅지 체결부, 웨어러블 장치의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 적어도 하나의 센서, 및 센서 데이터에 기초하여 구동 모듈을 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 센서에 의해 획득된 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치가 움직이거나 움직인 정도를 나타내는 정보 (예: 움직임 스코어)를 결정할 수 있고, 결정된 정보 (예: 움직임 스코어)에 기초하여 상기 토크의 생성 여부를 제어할 수 있다.

Description

사용자의 안전을 위한 웨어러블 장치의 제어 방법 및 이를 수행하는 웨어러블 장치
특정 실시예들은 사용자의 안전을 위한 웨어러블 장치의 제어 방법 및/또는 이를 수행하는 웨어러블 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 보행 보조 장치(walking assistance device)는 각종 질환이나 사고 등으로 인하여 스스로 걷지 못하는 환자들이 재활 치료를 위한 보행 운동을 할 수 있도록 도와주거나, 및/또는 사용자가 운동하는 것을 도와주는 기구 또는 장치를 말한다. 최근 고령화 사회가 심화됨에 따라 다리 관절의 문제로 정상적인 보행이 어렵거나 보행에 대해 불편을 호소하는 사람들이 증가하여 보행 보조 장치에 대한 관심도 높아지고 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치는 사용자의 신체에 착용될 수 있고, 사용자가 보행하기 위한 근력을 보조(assistance)하거나, 및/또는 사용자가 정상적인 보행 패턴과 같이 보행할 수 있도록 사용자의 보행을 유도할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치는, 사용자의 신체에 적용되는 토크를 생성하는 (모터 및/또는 회로를 포함하는) 구동 모듈, 상기 생성된 토크를 상기 사용자의 다리에 전달하기 위한 다리 구동 프레임, 상기 다리 구동 프레임에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 다리 구동 프레임을 상기 사용자의 다리에 고정/작동 가능하게 연결시키기 위한 허벅지 체결부, 상기 웨어러블 장치의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 (적어도 하나의 센서를 포함하는) 센서 모듈, 및 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 구동 모듈을 제어하는 (처리 회로를 포함하는) 제어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제어 모듈은, 상기 센서 모듈에 의해 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 상기 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치가 움직인 정도를 나타내는 (예를 들어, 적어도 움직임 스코어를 포함하는) 정보를 결정하고, 상기 결정된 정보(예: 움직임 스코어)에 기초하여 상기 토크의 생성 여부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 상기 웨어러블 장치의 구동 시작의 제어 명령을 수신하는 동작, 상기 제어 명령을 수신한 것에 응답하여, 상기 제어 명령을 수신한 시점 이후에 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치의 적어도 센서 모듈을 통해 상기 웨어러블 장치의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 동작, 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치가 움직인 정도를 나타내는 (예를 들어, 적어도 움직임 스코어를 포함하는) 정보를 결정하는 동작, 및 상기 결정된 정보(예: 움직임 스코어)에 기초하여 상기 웨어러블 장치의 구동 모듈\의 토크 생성 여부를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 상기 웨어러블 장치의 적어도 구동 모듈을 통해 사용자의 다리에 적용되는 토크를 생성하는 동작, 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치의 적어도 센서 모듈을 통해 상기 웨어러블 장치의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 동작, 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치가 움직인 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정하는 동작, 및 상기 결정된 움직임 스코어에 기초하여, 상기 토크의 생성을 중지시킬지 여부를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 특정 실시예의 상기 및 기타 측면, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요(overview)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 후면 개략도를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 센서 데이터의 시간에 따른 변화 값을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치를 제어하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치를 제어하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에서 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체에 착용되어 사용자(110)의 보행(walking), 운동(exercise) 및/또는 작업(work)을 보조해 주는 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력 예: 보행 능력, 운동 능력, 운동 동작(exercise posture))을 측정하는데 이용될 수도 있다. 실시예들에서 '웨어러블 장치(100)'의 용어는 '웨어러블 로봇', '보행 보조 장치', 또는 '운동 보조 장치'로 대체될 수 있다. 사용자(110)는 사람 또는 동물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체(예: 하체(다리, 발목, 무릎 등), 상체(몸통, 팔, 손목 등) 및/또는 허리)에 착용되어 사용자(110)의 신체 움직임에 보조력(assistance force) 및/또는 저항력(resistance force)의 외력을 가할 수 있다. 보조력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향과 동일한 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주는 힘을 나타낸다. 저항력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하는 힘을 나타낸다. '저항력'의 용어는 '운동 부하'로도 지칭될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행을 보조하는 보행 보조 모드로 동작할 수 있다. 보행 보조 모드에서, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(120)로부터 발생한 보조력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 보행을 도울 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행에 필요한 힘을 보조해 줌으로써 사용자(110)의 독립적인 보행을 가능하게 하거나 또는 장시간 보행을 가능하게 하여 사용자(110)의 보행 능력을 확장시켜 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 보행 습관이나 보행 자세가 비정상인 보행자의 보행을 개선시키는데 도움을 줄 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 운동 효과를 강화하기 위한 운동 보조 모드로 동작할 수 있다. 운동 보조 모드에서, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(120)로부터 발생하는 저항력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하거나 사용자(110)의 신체 움직임에 저항을 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 허리(또는 골반)와 다리(예: 허벅지)에 착용되는 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치인 경우, 웨어러블 장치(100)는 다리에 착용된 상태로 사용자(110)의 다리 움직임에 운동 부하를 제공하여 사용자(110)의 다리에 대한 운동 효과를 보다 강화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 운동을 보조하기 위해 보조력을 사용자(110)의 신체에 가할 수도 있다. 예를 들어, 장애인 또는 노인이 웨어러블 장치(100)를 착용하여 운동을 하고자 하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 운동 과정에서 신체 움직임을 도와주기 위한 보조력을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 일부 운동 구간에서는 보조력을 제공하고, 다른 운동 구간에서는 저항력을 제공하는 것과 같이, 보조력과 저항력을 운동 구간 또는 시간 구간별로 조합하여 제공할 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력을 측정(운동 능력의 측정을 포함함)하기 위한 신체 능력 측정 모드(또는 운동 능력 측정 모드)로 동작할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)가 보행이나 운동을 수행하는 과정에서 웨어러블 장치(100)에 구비된 하나 이상의 센서(예: 각도 센서(125), 관성 센서(inertial measurement unit; IMU)(또는 관성 센서)(135))를 이용하여 사용자의 움직임 정보를 측정할 수 있고, 웨어러블 장치(100) 또는 웨어러블 장치(100)와 연동하는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))는 상기 측정된 움직임 정보를 기초로 사용자의 신체 능력이나 운동 능력을 평가할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)에 의해 측정된 사용자(110)의 움직임 정보를 통해 사용자(110)의 보행 지표 또는 운동 능력 지표(예: 근력, 지구력, 밸런스, 운동 동작)가 추정될 수 있다. 신체 능력 측정 모드는 사용자가 운동을 수행할 때 사용자의 운동 동작(또는 운동 자세)을 평가하기 위한 운동 동작 평가 모드를 포함할 수 있다.
실시예들에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 것과 같은 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 위에서 설명한 것과 같이, 웨어러블 장치(100)는 허리 및 다리(특히 허벅지) 이외의 다른 신체 부위(예: 상박, 하박, 손, 종아리, 발)에도 착용될 수도 있고, 착용되는 신체 부위에 따라 웨어러블 장치(100)의 형태와 구성이 달라질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체에 착용되었을 때 사용자의 신체를 지지하기 위한 지지 프레임(예: 도 3의 허리 지지 프레임(20)), 사용자(110)의 다리에 적용되는 토크를 발생시키는 구동 모듈(120)(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45)), 구동 모듈(120)에 의해 생성된 토크를 사용자(110)의 다리에 전달하기 위한 다리 구동 프레임(예: 도 3의 제1 및 제2 다리 구동 프레임(55, 50)), 사용자(110)의 신체 움직임(예: 다리 움직임, 상체 움직임)에 대한 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서 모듈(예: 도 5a의 센서 모듈(520)), 및 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 모듈(130)(예: 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510))을 포함할 수 있다.
센서 모듈은 각도 센서(125) 및 관성 센서(inertial measurement unit; IMU)(135)를 포함할 수 있다. 각도 센서(125)는 사용자(110)의 고관절 각도 값에 대응하는 웨어러블 장치(100)의 다리 구동 프레임의 회전 각도를 측정할 수 있다. 각도 센서(125)에 의해 측정되는 다리 구동 프레임의 회전 각도는 사용자(110)의 고관절 각도 값(또는 다리 각도 값)이라고 추정될 수 있다. 각도 센서(125)는 예를 들어 엔코더(encoder) 및/또는 홀 센서(hall sensor)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각도 센서(125)는 구동 모듈(120)에 포함된 모터가 직접적 또는 간접적으로 다리 구동 프레임과 연결되는 부근에 배치될 수 있다. 관성 센서(135)는 가속도 센서 및/또는 각속도 센서를 포함할 수 있고, 사용자(110)의 움직임에 따른 가속도 및/또는 각속도의 변화를 측정할 수 있다. 관성 센서(135)는 예를 들어 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임 또는 베이스 바디(예: 도 3의 베이스 바디(80))의 움직임 값을 측정할 수 있다. 관성 센서(135)에 의해 측정되는 허리 지지 프레임 또는 베이스 바디의 움직임 값은 사용자(110)의 상체 움직임 값이라고 추정될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130) 및 관성 센서(135)는 웨어러블 장치(100)의 베이스 바디(예: 도 3의 베이스 바디(80)) 내에 배치될 수 있다. 베이스 바디는 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 사용자(110)의 요부(허리 부위)에 위치할 수 있다. 베이스 바디는 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임의 외부에 형성 또는 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130)은 센서 모듈이 획득한 센서 데이터를 기초로 구동 모듈(120)의 토크 생성 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(130)은 센서 데이터에 기초하여 결정된 움직임 스코어가 조건을 만족시키는 경우(예: 임계 값보다 큰 경우), 토크의 생성을 허용할 수 있다. 제어 모듈(130)은 움직임 스코어가 상기 조건을 만족시키지 않는 경우(예: 임계 값 이하인 경우), 토크의 생성을 허용하지 않거나 또는 토크의 생성을 중단시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130)은 센서 데이터에 기초하여 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용(예: 정상 착용)했는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용한 것으로 결정된 경우, 제어 모듈(130)은 구동 모듈(120)이 토크를 생성하도록 제어할 수 있다. 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않은 것으로 결정된 경우, 제어 모듈(130)은 구동 모듈(120)이 토크를 생성하지 않도록 제어함으로써, 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않은 상태에서, 다리 구동 프레임이 구동 모듈(120)에 의해 생성된 토크에 의해 움직이는 것에 의해 발생할 수 있는 사용자(110)의 안전 사고를 예방하거나 안전 사고가 발생할 가능성을 줄일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에서, 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않은 것으로 결정되는 경우는, 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 아예 착용하지 않은 경우 뿐만 아니라 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용되지 않은 경우도 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130)은 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)에 구동 시작 명령을 내렸으나 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 구동 시작 명령에도 불구하고 구동 모듈(120)이 토크를 생성하지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 제어 모듈(130)은 웨어러블 장치(100)가 구동하고 있는 중에 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않은 것으로 판단된 경우, 웨어러블 장치(100)의 상기 구동을 정지시키고, 구동 모듈(120)이 토크를 생성하지 않도록 제어할 수 있다.
구동 모듈(120)의 토크 생성이 중단된 후, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 정상적으로 착용되지 않았음을 알리고 웨어러블 장치(100)의 정상적인 착용을 가이드(또는 유도)하기 위한 가이드 알림을 웨어러블 장치(100) 또는 웨어러블 장치(100)와 연동되는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))를 통해 사용자(110)에게 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 가이드 알림은 웨어러블 장치(100)로부터 출력되는 음성 안내 또는 전자 장치에 나타나는 팝업 윈도우 및/또는 소리(또는 음성) 알람의 형태로 제공될 수 있다. 가이드 알림은 웨어러블 장치(100)의 바람직한 착용법에 대한 가이드를 포함할 수 있다.
사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 아예 착용하지 않았거나 또는 정상적으로 착용하지 않은 상태에서 웨어러블 장치(100)가 구동되는 경우, 다리 구동 프레임의 움직임으로 인하여 사용자(110)가 다칠 수 있는 안전 문제가 발생될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체에 정상적으로 착용되지 않은 상태에서는 웨어러블 장치(100)가 구동되지 않도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)가 보행이나 운동을 시작할 때 즉각적으로 토크를 발생시키지 않고, 센서 데이터(예: 각도 센서(125)의 센서 데이터 및 관성 센서(135)의 센서 데이터)의 변화에 기초하여 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용했다고 판단된 경우에 토크를 발생시킬 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행 또는 운동 중에 각도 센서(125)에 의해 측정되는 센서 데이터의 변화량이 작거나, 또는 한쪽 방향 또는 한쪽 다리에서만 각도 센서(125)의 센서 데이터의 변화가 발생한 경우, 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하지 않은 상태라고 판단하여 토크의 발생을 중단시킬 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 가이드 알림을 통해 비정상 착용 상태를 사용자(110)에게 알리고, 웨어러블 장치(100)의 정상 착용을 사용자(110)에게 유도할 수 있다.
위와 같이, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 정상적인 착용이 확인된 경우에 토크를 발생시키고, 정상 착용이 확인되지 않으면 토크를 발생시키지 않거나 또는 토크의 발생을 중단시킴으로써, 웨어러블 장치(100)의 다리 구동 프레임이 사용자(110)의 신체에 예상치 않게 위해(harm, injury)를 가하게 되는 것을 방지하거나 또는 가하게 될 가능성을 줄일 수 있다. 어떤 실시예에서, 웨어러블 장치(100)의 정상적인 착용을 판단하고, 토크의 발생(또는 중단) 여부를 결정하는 제어는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 운동 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 운동 관리 시스템(200)은 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210), 다른 웨어러블 장치(220), 및 서버(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 운동 관리 시스템(200)에는 이 장치들 중 적어도 하나(예: 다른 웨어러블 장치(220) 또는 서버(230))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 장치(예: 웨어러블 장치(100)에 대한 전용 컨트롤러 장치)가 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 보행 보조 모드에서 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 움직임을 보조할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 다리에 착용되어 사용자의 다리 움직임을 보조하기 위한 보조력(또는 토크)을 발생시킴으로써 사용자의 보행을 도와줄 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자의 운동 효과를 강화하기 위하여 사용자의 신체 움직임을 방해하기 위한 저항력 또는 사용자의 신체 움직임을 도와주기 위한 보조력을 생성하여 사용자의 신체에 가할 수 있다. 운동 보조 모드에서 사용자는 전자 장치(210)를 통해 웨어러블 장치(100)를 이용하여 운동하고자 하는 운동 프로그램(예: 스쿼트, 스플릿 런지(split lunge), 덤벨 스쿼트, 런지 앤 니 업(lunge and knee up), 스트레칭 등) 및/또는 웨어러블 장치(100)에 적용되는 운동 강도를 선택할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 프로그램에 따라 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈을 제어하고, 센서 모듈을 통해 사용자의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 강도에 따라 사용자에게 적용되는 저항력 또는 보조력의 세기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 강도에 대응하는 저항력이 발생하도록 구동 모듈을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 연동하여 사용자의 신체 능력을 측정하는데 이용될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)의 제어 하에 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 모드인 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있고, 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임에 의해 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신한 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다.
전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 통신할 수 있고, 웨어러블 장치(100)를 원격으로 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 상태(예: 부팅 상태, 충전 사태, 센싱 상태, 에러 상태)에 대한 상태 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈에 의해 획득된 센서 데이터를 수신할 수 있고, 수신한 센서 데이터를 기초로 사용자의 신체 능력이나 운동 결과를 추정할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자의 신체 능력이나 운동 결과를 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 웨어러블 장치(100)의 제어를 위해 전자 장치(210)에서 프로그램(예: 어플리케이션)을 실행시킬 수 있고, 사용자는 해당 프로그램을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작이나 설정 값(예: 구동 모듈(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45))로부터 출력되는 토크 세기, 음향 출력 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 음향 출력 모듈(550))로부터 출력되는 오디오의 크기, 라이팅 유닛(예: 도 3의 라이팅 유닛(85))의 밝기)을 조정할 수 있다. 전자 장치(210)에서 실행되는 프로그램은 사용자와의 인터랙션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface; GUI)를 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 액세스 포인트(access point), 휴대용 멀티미디어 장치, 또는 가전 장치(예: 텔레비전, 오디오 장치, 프로젝터 장치)를 포함할 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 또는 셀룰러 통신을 이용하여 서버(230)와 연결될 수 있다. 서버(230)는 전자 장치(210)로부터 웨어러블 장치(100)를 이용하는 사용자의 사용자 프로파일 정보를 수신하고, 수신한 사용자 프로파일 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 사용자 프로파일 정보는 예를 들어 이름, 나이, 성별, 키, 몸무게, 또는 BMI(body mass index) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 서버(230)는 사용자에 의해 수행된 운동에 대한 운동 이력 정보를 전자 장치(210)로부터 수신하고, 수신한 운동 이력 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 서버(230)는 사용자에게 제공될 수 있는 다양한 운동 프로그램이나 신체 능력 측정 프로그램을 전자 장치(210)에 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100) 및/또는 전자 장치(210)는 다른 웨어러블 장치(220)와 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 다른 웨어러블 장치(220)는 예를 들어 무선 이어폰(222), 스마트워치(224) 또는 스마트글래스(226)일 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 스마트워치(224)는 사용자의 심박수 정보를 포함하는 생체 신호를 측정할 수 있고, 측정된 생체 신호를 전자 장치(210) 및/또는 웨어러블 장치(100)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 스마트워치(224)로부터 수신한 생체 신호에 기초하여 사용자의 심박수 정보(예: 현재 심박수, 최대 심박수, 평균 심박수)를 추정할 수 있고, 추정한 심박수 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)에 의해 결정된 사용자의 운동 결과 정보, 신체 능력 정보, 및/또는 운동 동작 평가 정보는 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 상태 정보도 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(220) 간에는 무선 통신(예: 블루투스 통신, 와이파이 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)로부터 수신한 제어 신호에 따라 웨어러블 장치(100)의 상태에 대응되는 피드백(예: 시각적 피드백, 청각적 피드백, 촉각적 피드백)을 제공(또는 출력)할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 라이팅 유닛(예: 도 3의 라이팅 유닛(85))을 통해 시각적 피드백을 제공할 수 있고, 음향 출력 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 음향 출력 모듈(550))을 통해 청각적 피드백을 제공할 수 있다.
도 3는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 후면 개략도를 나타낸다. 도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨어러블 장치(100)는 베이스 바디(80), 허리 지지 프레임(20), 구동 모듈(35, 45), 제1 및 제2 다리 구동 프레임(55, 50), 제1 및 제2 허벅지 체결부(2, 1), 및 허리 체결부(60)를 포함할 수 있다. 베이스 바디(80)는 라이팅(lighting) 유닛(85)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 라이팅 유닛(85))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다.
베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 사용자의 요부에 위치할 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자의 요부에 장착되어 사용자의 허리에 쿠션감을 제공할 수 있고, 사용자의 허리를 지지할 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 웨어러블 장치(100)가 중력에 의하여 하방으로 이탈되지 않도록 사용자의 둔부(엉덩이 부위) 위에 걸쳐질 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 웨어러블 장치(100)의 중량의 일부를 사용자의 허리로 분산시킬 수 있다. 베이스 바디(80)는 허리 지지 프레임(20)과 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 베이스 바디(80)의 양 단부에는 허리 지지 프레임(20)과 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있는 허리 지지 프레임 연결 요소(미도시)가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 베이스 바디(80)의 외면에 라이팅 유닛(85)이 배치될 수 있다. 라이팅 유닛(85)은 광원(예: LED(light emitting diode))을 포함할 수 있다. 라이팅 유닛(85)은 프로세서(미도시)(예: 도 5a 및 도 5b의 프로세서(512))의 제어에 따라 빛을 방출할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서는 웨어러블 장치(100)의 상태에 대응되는 시각적 피드백이 라이팅 유닛(85)을 통해 제공(또는 출력)될 수 있도록 라이팅 유닛(85)을 제어할 수 있다.
허리 지지 프레임(20)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때 사용자의 신체(예: 허리)를 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20)은 베이스 바디(80)의 양 단부로부터 연장될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)의 내측에는 사용자의 요부가 수용될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)은 적어도 하나 이상의 강체(rigid body) 빔(beam)을 포함할 수 있다. 각각의 빔은 사용자의 요부를 둘러쌀 수 있도록 기 설정된 곡률을 가지는 곡선 형상일 수 있다. 허리 지지 프레임(20)의 단부에는 허리 체결부(60)가 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)에는 구동 모듈(35, 45)이 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 베이스 바디(80)의 내부에는 프로세서, 메모리, 관성 센서(예: 도 1의 관성 센서(135), 도 5b의 관성 센서(522)), 통신 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 통신 모듈(516)), 음향 출력 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 음향 출력 모듈(550)) 및 배터리(미도시)가 배치될 수 있다. 베이스 바디(80)는 내부에 배치된 구성요소들을 보호할 수 있다. 프로세서는 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 프로세서는 구동 모듈(35, 45)의 액츄에이터를 제어할 수 있다. 프로세서 및 메모리는 제어 회로에 포함될 수 있다. 제어 회로는 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소들에 배터리의 전력을 공급하기 위한 전력 공급 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 하나 이상의 센서로부터 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(미도시)(예: 도 5a의 센서 모듈(520))을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 사용자의 움직임 정보 및/또는 웨어러블 장치(100)의 구성요소의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈은 예를 들어 사용자의 상체 움직임 값 또는 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값을 측정하기 위한 관성 센서(예: 도 1의 관성 센서(135), 도 5b의 관성 센서(522)) 및 사용자의 고관절 각도 값 또는 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임 값을 측정하기 위한 각도 센서(예: 도 1의 각도 센서(125), 도 5b의 제1 각도 센서(524) 및 제 2 각도 센서(524-1))를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 센서 모듈은 위치 센서, 온도 센서, 생체 신호 센서 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
허리 체결부(60)는 허리 지지 프레임(20)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있고, 허리 지지 프레임(20)을 사용자의 허리에 고정시킬 수 있다. 허리 체결부(60)는 예를 들어 한 쌍의 벨트를 포함할 수 있다.
구동 모듈(35, 45)은 프로세서에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 신체에 적용되는 외력(또는 토크)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 다리에 적용되는 보조력 또는 저항력을 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 오른쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제1 구동 모듈(45) 및 사용자의 왼쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제2 구동 모듈(35)을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈(45)은 제1 액츄에이터 및 제1 조인트 부재를 포함할 수 있고, 제2 구동 모듈(35)은 제2 액츄에이터 및 제2 조인트 부재를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터는 제1 조인트 부재로 전달되는 동력을 제공하고, 제2 액츄에이터는 제2 조인트 부재로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터는 각각 배터리로부터 전력을 제공받아 동력(또는 토크)을 생성하는 모터(예: 도 5b의 모터(534, 534-1))를 포함할 수 있다. 모터는 전력이 공급되어 구동될 때 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 힘(보조력)이나 신체 움직임을 방해하는 힘(저항력)을 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈은 모터에 공급되는 전압 및/또는 전류를 조절하여 모터에 의해 발생되는 힘의 세기 및 힘의 방향을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 조인트 부재 및 제2 조인트 부재는 각각 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 기초로 사용자의 신체에 외력을 가할 수 있다. 제1 조인트 부재 및 제2 조인트 부재는 각각 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재의 일측은 제1 액츄에이터에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 타측은 제1 다리 구동 프레임(55)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 제1 조인트 부재는 제1 액츄에이터로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제1 조인트 부재의 일측에는 제1 조인트 부재 또는 제1 다리 구동 프레임(55)의 회전 각도(사용자의 관절 각도에 대응함)를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다. 제2 조인트 부재의 일측은 제2 액츄에이터에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 타측은 제2 다리 구동 프레임(50)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 제2 조인트 부재는 제2 액츄에이터로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제2 조인트 부재의 일측에도 제2 조인트 부재 또는 제2 다리 구동 프레임(50)의 회전 각도를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 액츄에이터는 제1 조인트 부재의 측 방향에 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터는 제2 조인트 부재의 측 방향에 배치될 수 있다. 제1 액츄에이터의 회전축 및 제1 조인트 부재의 회전축은 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터의 회전축 및 제2 조인트 부재의 회전축도 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 액츄에이터 및 조인트 부재는 회전축을 공유할 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 액츄에이터는 조인트 부재와 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우 구동 모듈(35, 45)은 액츄에이터로부터 조인트 부재로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 동력 전달 모듈은 기어(gear)와 같은 회전체일 수도 있고, 와이어(wire), 케이블, 스트링(string), 스프링, 벨트, 또는 체인과 같은 길이 방향의 부재일 수도 있다. 다만, 실시예의 범위가 전술된 액츄에이터와 조인트 부재 간의 위치 관계 및 동력 전달 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 다리 구동 프레임(50, 55)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 토크를 사용자의 신체(예: 다리)에 전달할 수 있다. 전달된 토크는 사용자의 다리 움직임에 가해지는 외력으로서 작용할 수 있다. 다리 구동 프레임(50, 55)의 일 단부는 조인트 부재와 직접적 또는 간접적으로 연결되어 회동될 수 있고, 다리 구동 프레임(50, 55)의 타 단부는 제1 및 제2 허벅지 체결부(2, 1)에 직접적 또는 간접적으로 연결됨에 따라, 다리 구동 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 지지하면서 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 토크를 사용자의 허벅지에 전달할 수 있다. 예를 들어, 다리 구동 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 다리 구동 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장될 수 있다. 다리 구동 프레임(50, 55)은 절곡되어 사용자의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 다리 구동 프레임(50, 55)은 사용자의 오른쪽 다리에 토크를 전달하기 위한 제1 다리 구동 프레임(55) 및 사용자의 왼쪽 다리에 토크를 전달하기 위한 제2 다리 구동 프레임(50)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 허벅지 체결부(2, 1)는 다리 구동 프레임(50, 55)에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 웨어러블 장치(100)를 사용자의 다리(특히, 허벅지)에 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 허벅지 체결부(2, 1)는 웨어러블 장치(100)를 사용자의 오른쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제1 허벅지 체결부(2) 및 웨어러블 장치(100)를 사용자의 왼쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제2 허벅지 체결부(1)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 허벅지 체결부(2)는 제1 커버, 제1 체결 프레임 및 제1 스트랩을 포함할 수 있고, 제2 허벅지 체결부(1)는 제2 커버, 제2 체결 프레임 및 제2 스트랩을 포함할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 구동 모듈(35, 45)에서 발생된 토크를 사용자의 허벅지에 가할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 사용자의 허벅지의 일측에 배치되어, 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 예를 들어 사용자의 허벅지의 전면에 배치될 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 사용자의 허벅지의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 다리 구동 프레임(50, 55)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장될 수 있고, 사용자의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버의 일단은 체결 프레임에 연결되고, 타단은 스트랩에 연결될 수 있다.
제1 체결 프레임 및 제2 체결 프레임은 예를 들어 사용자의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 사용자의 허벅지가 웨어러블 장치(100)로부터 이탈되는 것을 방지하거나 방지될 가능성을 줄일 수 있다. 제1 체결 프레임은 제1 커버와 제1 스트랩 사이를 이어주는 체결 구조를 가지고, 제2 체결 프레임은 제2 커버와 제2 스트랩 사이를 이어주는 체결 구조를 가질 수 있다.
제1 스트랩은 사용자의 오른쪽 허벅지의 둘레에서 제1 커버 및 제1 체결 프레임이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있고, 제2 스트랩은 사용자의 왼쪽 허벅지의 둘레에서 제2 커버 및 제2 체결 프레임이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있다. 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 예를 들어 탄성이 있는 소재(예: 밴드)를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))는 제어 시스템(500)에 의해 제어될 수 있다. 제어 시스템(500)은 제어 모듈(510), 통신 모듈(516), 센서 모듈(520), 구동 모듈(530), 입력 모듈(540) 및 음향 출력 모듈(550)을 포함할 수 있다. 구동 모듈(530)은 동력(예: 토크)을 발생시킬 수 있는 모터(534) 및 모터(534)를 구동시키기 위한 모터 드라이버 회로(532)를 포함할 수 있다. 도 5a의 실시예에서는 하나의 모터 드라이버 회로(532) 및 하나의 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)이 도시되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 도 5b를 참조하면, 도 5b에 도시된 실시예와 같이 제어 시스템(500-1)에서 모터 드라이버 회로(532, 532-1) 및 모터(534, 534-1)는 복수 개(예: 2개 이상)일 수 있다. 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)은 도 3의 제1 구동 모듈(45)에 대응할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)를 포함하는 구동 모듈(530-1)은 도 3의 제2 구동 모듈(35)에 대응할 수 있다. 아래에서 설명되는 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534) 각각에 대한 설명은 도 5b에 도시된 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)에도 적용될 수 있다.
도 5a로 돌아오면, 센서 모듈(520)은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)는 사용자의 움직임 정보 또는 웨어러블 장치의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈(520)은 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(510)에 전달할 수 있다. 센서 모듈(520)는 도 5b에 도시된 것과 같은 관성 센서(522) 및 각도 센서(예: 제1 각도 센서(524), 제2 각도 센서(524-1))를 포함할 수 있다. 관성 센서(522)는 사용자의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 센서(522)는 사용자의 움직임에 따른 X축, Y축 및 Z축의 가속도 및 X축, Y축 및 Z축의 각속도를 센싱할 수 있다. 또한, 관성 센서(522)는 웨어러블 장치의 허리 지지 프레임의 움직임 값(예: 가속도 값 및 각속도 값)을 획득할 수 있다. 각도 센서는 사용자의 다리 움직임에 따른 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서에 의해 측정될 수 있는 센서 데이터는 예를 들어 오른쪽 다리의 고관절 각도 값, 왼쪽 다리의 고관절 각도 값 및 다리의 운동 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 도 5b의 제1 각도 센서(524)는 사용자의 오른쪽 다리의 고관절 각도 값을 획득할 수 있고, 제2 각도 센서(524-1)는 사용자의 왼쪽 다리의 고관절 각도 값을 획득할 수 있다. 제1 각도 센서(524) 및 제2 각도 센서(524-1) 각각은 예를 들어 엔코더 및/또는 홀 센서를 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 각도 센서(524, 524-1)는 웨어러블 장치의 다리 구동 프레임의 움직임 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 센서(524)는 제1 다리 구동 프레임(55)의 움직임 값을 획득하고, 제2 각도 센서(524-1)는 제2 다리 구동 프레임(50)의 움직임 값을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 모듈(520)은 웨어러블 장치의 위치 값을 획득하기 위한 위치 센서, 객체의 근접을 감지하기 위한 근접 센서, 사용자의 생체 신호를 검출하기 위한 생체 신호 센서 및 주변 온도를 측정하기 위한 온도 센서 등을 더 포함할 수 있다.
입력 모듈(540)은 웨어러블 장치의 구성요소(예: 프로세서(512))에 사용될 명령어 또는 데이터를 웨어러블 장치의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(540)은 예를 들어 키(예: 버튼) 또는 터치 스크린을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(550)은 음향 신호를 웨어러블 장치의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(550)은 가이드 음향 신호(예: 구동 시작음, 동작 오류 알림음), 음악 콘텐츠 또는 가이드 음성을 재생하는 스피커를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(500)은 웨어러블 장치의 각 구성요소에 전력을 공급하기 위한 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 배터리의 전력을 웨어러블 장치의 각 구성요소의 동작 전압에 맞게 변환하여 각 구성요소에 공급할 수 있다.
구동 모듈(530)은 제어 모듈(510)의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 구동 모듈(530)은 사용자의 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하고, 제어 모듈(510)에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시킬 수 있다. 제어 모듈(510)은 제어 신호를 모터 드라이버 회로(532)로 전송할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532)는 제어 신호에 대응하는 전류 신호(또는 전압 신호)를 생성하여 모터(534)에 공급함으로써 모터(534)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 신호에 따라 모터(534)에 전류 신호가 공급되지 않을 수도 있다. 모터(534)는 모터(534)에 전류 신호가 공급되어 구동될 때 사용자의 다리 움직임을 보조하는 힘이나 다리 움직임을 방해하는 토크를 발생시킬 수 있다.
제어 모듈(510)은 웨어러블 장치의 전체적인 동작을 제어하며, 각각의 구성요소(예: 구동 모듈(530))를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈(510)은 프로세서(512) 및 메모리(514)를 포함할 수 있다.
프로세서(512)는 예를 들어 소프트웨어를 실행하여 프로세서(512)에 직접적 또는 간접적으로 연결된 웨어러블 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(512)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(516))로부터 수신된 명령(instructions) 또는 데이터를 메모리(514)에 저장하고, 메모리(514)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하며, 처리 후의 결과 데이터를 메모리(514)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(512)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(514)는 제어 모듈(510)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(512))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어, 센서 데이터, 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(514)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리(예: RAM, DRAM, SRAM)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(516)은 제어 모듈(510)과 웨어러블 장치(100)의 다른 구성요소 또는 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210) 또는 다른 웨어러블 장치(220)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(516)은 예를 들어 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))에 센서 모듈(520)에 의해 획득된 센서 데이터를 전송하고, 외부 전자 장치로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 프로세서(512)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 예를 들어 블루투스, WiFi(wireless fidelity), ANT, 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크, 또는 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크를 통하여 웨어러블 장치의 다른 구성요소 및/또는 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치(100)는, 사용자의 신체에 적용되는 토크를 생성하는 구동 모듈(530, 530-1), 생성된 토크를 사용자의 다리에 전달하기 위한 다리 구동 프레임(50, 55), 다리 구동 프레임(50, 55)에 연결되고, 다리 구동 프레임(50, 55)을 사용자의 다리에 고정시키기 위한 제1 및 제2 허벅지 체결부(2, 1), 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(520) 및 센서 데이터에 기초하여 구동 모듈(530, 530-1)을 제어하는 제어 모듈(510)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임 값을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 각도 센서(524, 524-1) 및 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값(예: 가속도 및/또는 각속도 값)을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 관성 센서(522)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 센서 모듈(520)의 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 올바르게 또는 정상적으로 착용되었는지 여부를 확인하기 위한 테스트를 진행할 수 있다. 제어 모듈(510)은 상기 테스트를 진행하기에 앞서 상기 테스트의 진행에 대한 가이드 알림을 사용자에게 제공하도록 제어할 수 있다. 제어 모듈(510)은 예를 들어 음향 출력 모듈(550)이 사용자에게 "지금부터 착용 여부를 테스트할 예정입니다. 웨어러블 장치를 착용한 상태에서 편하게 걸어주세요."의 가이드 음성을 출력하도록 제어할 수 있다.
제어 모듈(510)은 제1 각도 센서(524), 제2 각도 센서(524-1) 및 관성 센서(522)의 센서 데이터에 기초하여 상기 테스트를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)의 구동 초기(예: 사용자가 웨어러블 장치(100)를 이용하여 보행이나 운동을 시작하고자 하는 경우)에 최근 3초 동안 제1 각도 센서(524), 제2 각도 센서(524-1) 및 관성 센서(522) 각각의 센서 값이 충분히 변동하고, 사용자가 3걸음 이상 걸었다고 판단되면, 구동 모듈(530, 530-1)이 토크를 발생하는 것으로 제어할 수 있다. 여기서, 센서 값의 충분한 변동은 한쪽 방향이 아닌 양쪽 방향으로 모두 충분히 변동하는 것을 나타낸다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)가 구동을 시작하여 사용자가 보행이나 운동을 수행하고 있는 중에, 최근 5초 동안 제1 각도 센서(524), 제2 각도 센서(524-1) 및 관성 센서(522) 각각의 센서 값이 충분히 변동하지 않거나 또는 사용자가 3초 이상 앉아 있다고 판단된 경우, 구동 모듈(530, 530-1)의 토크 발생을 중단시키는 것으로 제어할 수 있다. 여기서, 센서 값의 충분한 변동은 한쪽 방향이 아닌 양쪽 방향으로 모두 충분히 변동하는 것을 나타낸다. 토크의 발생을 중단시킬지 여부에 대한 판단은 웨어러블 장치(100)의 구동 중에 주기적으로 (또는 비주기적으로) 수행될 수 있다.
제어 모듈(510)은 센서 모듈(520)에 의해 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 일 시간 구간 동안 웨어러블 장치(100)가 움직인 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 일 시간 구간은 상기 테스트가 시작되는 시점으로부터 기 정의된 시간 구간일 수 있으며, 정의된 시간 구간의 길이는 다양할 수 있다. 일 시간 구간은 사용자에게 최적화될 수 있도록 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 결정된 움직임 스코어에 기초하여 구동 모듈(530, 530-1)의 토크의 생성 여부를 제어할 수 있다. 제어 모듈(510)은 움직임 스코어에 기초하여 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용했는지 여부를 결정하고, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하지 않은 것으로 결정된 경우, 토크를 생성하지 않거나 또는 상기 토크의 생성이 중단되도록 상기 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다.
상기 테스트가 시작되어 움직임 스코어를 결정하는 시점은 다양할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)가 전자 장치(210)로부터 구동 시작의 제어 명령을 수신한 것에 응답하여, 제어 명령을 수신한 시점 이후에 일 시간 구간(예: 3초) 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 다른 예로, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)가 초기에 파워 온(power on)이 된 후 웨어러블 장치(100)의 움직임이 감지된 것에 응답하여, 움직임이 감지된 시점 이후에 일 시간 구간(예: 3초) 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)가 파워 온이 된 후 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임이 감지된 시점 또는 사용자의 특정 걸음 수(예: 두 걸음 또는 세 걸음)가 감지된 시점부터 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)가 구동을 시작하려고 하기 전 뿐만 아니라 동작 중에 있을 때에도 주기적으로 또는 비주기적으로 상기 테스트를 수행할 수 있다. 제어 모듈(510)은 구동 모듈(530, 530-1)에 의해 토크가 생성되고 있는 도중에 일 시간 구간(예: 3초) 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 각도 센서(524, 524-1)의 센서 데이터 및 관성 센서(522)의 센서 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 각도 센서(524, 524-1)의 센서 데이터에 기초하여, 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량에 대한 제2 누적 값을 결정하고, 제1 누적 값 및 제2 누적 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 제1 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양(positive)의 제1 각도 변화량의 누적 값 및 일 시간 구간 동안 측정된 음(negative)의 제1 각도 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응할 수 있다. 제2 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제2 각도 변화량의 누적 값 및 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제2 각도 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응할 수 있다. 움직임 스코어는 제1 누적 값 및 제2 누적 값을 곱한 결과 값에 기초할 수 있다. 예를 들어, 움직임 스코어는 제1 누적 값 및 제2 누적 값을 곱한 결과 값 또는 가중 곱의 결과 값에 대응할 수 있다. 다만, 움직임 스코어의 계산 방식은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값(예: 가속도 값)에 기초하여, 허리 지지 프레임(20)의 제1 축(예: X축) 방향에 대한 제1 움직임 변화량의 제3 누적 값, 허리 지지 프레임(20)의 제2 축(예: Y축) 방향에 대한 제2 움직임 변화량의 제4 누적 값, 및 허리 지지 프레임(20)의 제3 축(예: Z축) 방향에 대한 제3 움직임 변화량의 제5 누적 값을 더 결정하고, 상기 제1 누적 값, 상기 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값, 및 제5 누적 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 제3 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제1 움직임 변화량의 누적 값 및 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제1 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응할 수 있다. 제4 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제2 움직임 변화량의 누적 값 및 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제2 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응할 수 있다. 제5 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제3 움직임 변화량의 누적 값 및 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제3 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응할 수 있다. 움직임 스코어는 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값, 및 제5 누적 값을 곱한 결과 값에 기초할 수 있다. 예를 들어, 움직임 스코어는 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값, 및 제5 누적 값을 곱한 결과 값 또는 가중 곱의 결과 값에 대응할 수 있다. 다만, 움직임 스코어의 계산 방식은 이에 제한되지 않는다. 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값 및 제5 누적 값 각각은, 센서 데이터에서 한 방향으로의 큰 변동량 대비 반대 방향으로 돌아온 변동량으로서 실제 운동 에너지에 대응하는 것으로 고려될 수 있다. 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값 및 제5 누적 값 중 적어도 하나가 0에 가까울수록 움직임 스코어도 0에 가까워질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값 및 제5 누적 값은 라디안(radian)의 통일된 단위로 변환된 값들일 수 있다.
특정 실시예들에서, 양(positive)의 각도 변화량 및 움직임 변화량은 사용자를 기준으로 제1 방향(예: 전방 방향)으로의 변화량을 나타내고, 음(negative)의 각도 변화량 및 움직임 변화량은 사용자를 기준으로 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향(예: 후방 방향)으로의 변화량을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 움직임 스코어와 임계 값에 기초하여 구동 모듈(530, 530-1)의 토크 생성을 제어할 수 있다. 제어 모듈(510)은 움직임 스코어가 임계 값보다 큰 것에 응답하여, 토크를 생성하도록 구동을 시작하거나 또는 구동 중인 상태를 계속 유지하도록 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다. 움직임 스코어가 임계 값보다 크다는 것은, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용한 것에 대응할 수 있다. 움직임 스코어가 임계 이하인 것은, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하지 않았다는 것에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 움직임 스코어가 임계 값 이하인 것에 응답하여, 토크를 생성하지 않거나 또는 토크의 생성이 중단되도록 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다. 만약, 구동 모듈(530, 530-1)이 구동 중인 상태에서 상기 테스트를 수행한 결과가 움직임 스코어가 임계 값 이하인 것으로 결정되었다면, 제어 모듈(510)은 구동 모듈(530, 530-1)의 전원 공급을 차단하거나 토크가 발생하지 않도록 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 움직임 스코어가 임계 값 이하인 것에 응답하여, 사용자에게 웨어러블 장치(100)의 정상 착용을 가이드하기 위한 가이드 알림(예: 정상 착용을 유도하기 위한 가이드 음성)을 제공하도록 제어할 수 있다. 가이드 알림은 전자 장치(210)를 통해 사용자에게 제공될 수도 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(510)은 일 시간 구간 동안 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 제1 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 제어 모듈(510)은 일 시간 구간 동안 제1 다리 구동 프레임(55)과 제2 다리 구동 프레임(50)의 전체 움직임량에서, 제1 다리 구동 프레임(55)의 움직임량이 차지하는 제1 비중 및 제2 다리 구동 프레임(50)의 움직임량이 차지하는 제2 비중 중 적어도 하나에 기초하여 제2 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 제어 모듈(510)은 제1 움직임 스코어 및 제2 움직임 스코어에 기초하여 토크의 생성 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 움직임 스코어가 제1 임계 값보다 크고, 제2 움직임 스코어가 제2 임계 값보다 큰 것에 응답하여, 제어 모듈(510)은 토크를 생성하도록 구동을 시작하거나 또는 구동 중인 상태를 계속 유지하도록 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다. 제1 움직임 스코어가 제1 임계 값 이하이거나 또는 제2 움직임 스코어가 제2 임계 값 이하인 것에 응답하여, 제어 모듈(510)은 토크를 생성하지 않거나 또는 토크의 생성이 중단되도록 구동 모듈(530, 530-1)을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 양의 제1 각도 변화량의 누적 값은 사용자를 기준으로 전방을 향해 사용자가 움직인 오른쪽 다리에 의한 제1 다리 구동 프레임(55)의 각도 변화량의 누적 값에 대응할 수 있다. 음의 제1 각도 변화량의 누적 값은 사용자를 기준으로 후방을 향해 사용자가 움직인 오른쪽 다리에 의한 제1 다리 구동 프레임(55)의 각도 변화량의 누적 값에 대응할 수 있다. 양의 제1 움직임 변화량의 누적 값은 전방(예: +X축 방향)을 향해 사용자가 상체를 움직인 것에 의한 허리 지지 프레임(20)의 제1 움직임 변화량의 누적 값에 대응할 수 있다. 음의 제1 움직임 변화량의 누적 값은 후방(예: -X축 방향)을 향해 사용자가 상체를 움직인 것에 의한 허리 지지 프레임(20)의 제1 움직임 변화량의 누적 값에 대응할 수 있다. 제어 모듈(510)은 센서 데이터에 기초한 누적 값을 사용자가 움직인 방향에 따라 양의 누적 값 및 음의 누적 값으로 구분함으로써, 사용자의 실질적인 움직임에 대한 정보를 획득할 수 있다.
작은 움직임 스코어는 사용자의 다리 및/또는 상체 움직임량이 적다는 것을 의미할 수 있고, 큰 움직임 스코어는 상대적으로 사용자의 다리 및/또는 상체 움직임량이 많다는 것을 의미할 수 있다. 만약, 다리나 상체 중 적어도 하나의 움직임이 없거나 또는 거의 없으면 움직임 스코어는 굉장히 작게 나올 것이고, 제어 모듈(510)은 이러한 움직임 스코어를 임계 값과 비교함으로써 사용자의 다리 움직임 및/또는 상체 움직임이 적은 상태를 구별해 낼 수 있다. 제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)의 움직임 스코어가 임계 값 이하인 것으로 판정되면 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되어 있지 않다고 판단하고, 구동 모듈(530, 530-1)로부터 토크가 생성되는 것을 막을 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 사용하는 사용자의 사용자 단말 또는 웨어러블 장치(100)를 위한 전용 컨트롤러 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신, 와이파이 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)의 상태를 확인하거나 웨어러블 장치(100)를 제어 또는 운용하기 위한 어플리케이션을 실행할 수 있다. 어플리케이션의 실행에 의해 전자 장치(210)의 디스플레이(212)에 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 동작 모드를 결정하기 위한 사용자 인터페이스(user interface; UI)의 화면이 표시될 수 있다. UI는 예를 들어 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)일 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)의 디스플레이(212) 상의 GUI 화면을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 명령(예: 보행 보조 모드, 운동 보조 모드 또는 신체 능력 측정 모드로의 실행 명령)을 입력하거나 웨어러블 장치(100)의 설정을 변경할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자가 입력한 동작 제어 명령 또는 설정 변경 명령에 대응하는 제어 명령(또는 제어 신호)을 생성하고, 생성된 제어 명령을 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 수신된 제어 명령에 따라 동작할 수 있고, 제어 명령에 따른 제어 결과 및/또는 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈에 의해 측정된 센서 데이터를 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 제어 결과 및/또는 센서 데이터를 분석하여 도출한 결과 정보(예: 보행 능력 정보, 운동 능력 정보, 운동 동작 평가 정보)를 GUI 화면을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7의 흐름도는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치(100)가 구동을 시작하고자 할 때 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용했는지 여부를 판단하여, 정상 착용 여부에 따라 웨어러블 장치(100)의 구동을 제어하는 제어 방법의 동작들을 도시한다. 일 실시예에서, 도 7의 동작들 중 적어도 하나의 동작은 다른 동작과 동시 또는 병렬적으로 수행될 수 있고, 동작들 간의 순서는 변경될 수 있다. 또한, 동작들 중 적어도 하나의 동작은 생략될 수 있고, 다른 동작이 추가적으로 수행될 수도 있다.
웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 시작의 제어 명령을 수신할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)로부터 상기 제어 명령을 수신하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 입력 모듈(540)을 통해 입력된 사용자 입력에 상기 제어 명령을 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전자 장치(210)에 설치된 어플리케이션을 통해 웨어러블 장치(100)에 대해 원하는 동작 모드(예: 보행 보조 모드, 운동 보조 모드)를 선택할 수 있고, 전자 장치(210)는 선택된 동작 모드에 대한 구동 시작의 제어 명령을 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 상기 제어 명령을 수신한 것에 응답하여, 동작(710)에서 제어 명령을 수신한 시점 이후에 일 시간 구간 동안 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈(520)을 이용하여 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이, 센서 모듈(520)은 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임 값을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 각도 센서(524, 524-1) 및 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 관성 센서(522)를 포함할 수 있다.
동작(720)에서, 웨어러블 장치(100)는 센서 데이터에 기초하여 일 시간 구간 동안 웨어러블 장치(100)가 움직인 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 최근 3초 동안의 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 여기서, '3초'는 일례에 불과하다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 각도 센서(524, 524-1)의 센서 데이터에 기초하여, 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량에 대한 제2 누적 값을 결정하고, 제1 누적 값 및 제2 누적 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 상기 제1 누적 값 및 상기 제2 누적 값 뿐만 아니라, 관성 센서(522)의 센서 데이터에 기초하여, 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(20)의 제1 축 방향에 대한 제1 움직임 변화량의 제3 누적 값, 허리 지지 프레임(20)의 제2 축 방향에 대한 제2 움직임 변화량의 제4 누적 값, 및 허리 지지 프레임(20)의 제3 축 방향에 대한 제3 움직임 변화량의 제5 누적 값을 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 제1 누적 값, 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값, 및 제5 누적 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다.
동작(730)에서, 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어가 조건을 만족시키는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어가 임계 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 움직임 스코어가 임계 값보다 큰 경우 상기 조건이 만족되는 것으로 결정되고, 움직임 스코어가 임계 값 이하인 경우 상기 조건이 만족되지 않은 것으로 결정될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어에 기초하여 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용했는지 여부를 결정할 수 있다. 움직임 스코어가 임계 값보다 크다면 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용한 것으로 결정되고, 움직임 스코어가 임계 값 이하라면 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하지 않은 것으로 결정될 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 결정된 움직임 스코어에 기초하여 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(530, 530-1)의 토크 생성 여부를 제어할 수 있다. 움직임 스코어가 조건을 만족시키지 않는 경우(동작(730)에서 '아니오'인 경우), 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(530, 530-1)이 토크를 생성하지 않도록 제어하고, 동작(710)으로 돌아가 센서 모듈을 통해 일 시간 구간 동안 센서 데이터를 획득하는 동작을 다시 수행할 수 있다. 움직임 스코어가 조건을 만족시키는 경우(동작(730)에서 '예'인 경우), 동작(740)에서 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 토크를 생성할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 동작 모드에 따른 구동을 시작할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 정상적으로 동작되기 시작하여 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 토크가 생성되기 시작한 이후에, 웨어러블 장치(100)는 주기적 또는 비주기적으로 상기 설명한 방법과 같이 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정하고, 움직임 스코어를 기초로 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하였는지 여부를 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하지 않았다고 결정된 경우에는, 구동 중이었던 구동 모듈(530, 530-1)의 동작을 정지시키고 토크의 생성을 중단시킬 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 구동 중 제어 방법에 대해서는 도 10에서 보다 자세히 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 센서 데이터의 시간에 따른 변화 값을 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치(100)에 포함되는 센서 모듈(520)은 관성 센서(522) 및 각도 센서(524, 524-1)를 포함할 수 있다. 각도 센서(524, 524-1)는 사용자의 다리 움직임에 대응하는 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임에 따른 각도 변화를 측정할 수 있다. 일례로, 각도 센서(524, 524-1)는 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도, 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도를 측정할 수 있다. 제어 모듈(510)은 측정된 각도 데이터에 기초하여 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량의 제1 누적 값 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량의 제2 누적 값을 결정할 수 있다.
관성 센서(522)는 사용자의 상체(또는 허리) 움직임에 대응하는 허리 지지 프레임(20)의 움직임에 따른 가속도 및/또는 회전 속도의 변화를 측정할 수 있다. 일례로, 관성 센서(522)는 허리 지지 프레임(20)의 움직임에 따른, 제1 축 방향에 대한 가속도, 제2 축 방향에 대한 가속도, 및 제3 축 방향에 대한 가속도를 측정할 수 있다. 제어 모듈(510)은 측정된 가속도 데이터에 기초하여 제1 축 방향에 대한 제1 움직임 변화량의 제3 누적 값, 제2 축 방향에 대한 제2 움직임 변화량의 제4 누적 값, 및 제3 축 방향에 대한 제3 축 움직임 변화량의 제5 누적 값을 결정할 수 있다.
도 8에 도시된 그래프(810)는 예를 들어 상기 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값, 상기 제2 각도 변화량에 대한 제2 누적 값, 상기 제1 움직임 변화량의 제3 누적 값, 상기 제2 움직임 변화량의 제4 누적 값 및 상기 제3 움직임 변화량의 제5 누적 값 중 어느 하나의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 그래프(810)는 상기 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값의 시간에 따른 변화를 나타내는 것으로 가정한다.
일 실시예에서, 사용자는 시간(ta)에서 초기에 웨어러블 장치(100)를 착용하고 정지한 상태일 수 있다. 이후에, 사용자는 전자 장치(210)의 어플리케이션 또는 웨어러블 장치(100)의 입력 모듈(540)의 조작을 통해 웨어러블 장치(100)에 구동 시작을 명령하고, 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태로 움직일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 보행 동작을 위해 시간(ta)부터 시간(tb) 사이에서 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태로 오른쪽 다리를 전방을 향해 뻗거나 내딛을 수 있다. 시간(ta)부터 시간(tb) 사이에서, 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량의 제1 누적 값은 양의 제1 각도 변화량을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 제1 누적 값은 시간(ta)부터 시간(tb)까지의 구간에서 점차 증가할 수 있다.
사용자는 시간(tb)까지 오른쪽 다리를 앞으로 뻗다가 시간(tb)에서 최대 각도 또는 높은 각도(high angle)로 오른쪽 다리를 올린 후 내리기 시작할 수 있다. 사용자의 오른쪽 다리는 최대 각도 또는 높은 각도를 달성한 후 사용자의 후방 방향으로 이동하기 시작한다. 이 때부터, 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량은 음의 제1 각도 변화량을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 제1 누적 값은 시간(tb)부터 점차 감소할 수 있다. 제1 누적 값은 오른쪽 다리가 후방 방향으로 최대 각도 또는 높은 각도를 달성할 때까지 점차 감소할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 그래프(810)에서 일 시간 구간에 대응하는 시간(ta)부터 시간(tc)까지 구간에서 획득한 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 결정하고, 움직임 스코어에 기초하여 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 토크를 생성할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 시간(ta)부터 시간(tc)까지 구간은 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 움직임이 감지된 후 3초 동안의 시간 구간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
웨어러블 장치(100)는 센서 데이터에 기초하여 시간(ta) 부터 시간(tc) 사이의 구간에 대응하는 일 시간 구간에서의 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값을 결정할 수 있다. 일 시간 구간에서 측정된 제1 각도 변화량의 제1 누적 값은, 사용자를 기준으로 전방 방향으로의 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량의 누적 값 및 사용자를 기준으로 후방 방향으로의 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량의 누적 값을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 시간(ta)부터 시간(tb)까지 측정된 제1 다리 구동 프레임(55)이 양의 방향(사용자를 기준으로 전방)으로 움직인 변화량의 누적 값과, 시간(tb)부터 시간(tc)까지 측정된 제1 다리 구동 프레임(55)이 음의 방향(사용자를 기준으로 후방)으로 움직인 변화량의 누적 값 중에서 더 작은 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다.
상기 설명된 일 시간 구간에서 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값을 결정하는 것과 유사한 방식으로, 웨어러블 장치(100)는 제2 누적 값, 제3 누적 값, 제4 누적 값 및 제5 누적 값을 결정할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치를 제어하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도9를 참조하면, 시간에 따른 웨어러블 장치(100)의 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도의 변화를 나타내는 제1 센서 데이터(920), 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제1 각도 변화를 나타내는 제2 센서 데이터(910), 구동 모듈(530, 530-1)이 제1 다리 구동 프레임(55)에 전달할 제1 토크의 변화를 나타내는 제1 토크 데이터(940) 및 구동 모듈(530, 530-1)이 제2 다리 구동 프레임(50)에 전달할 제2 토크의 변화를 나타내는 제2 토크 데이터(930)가 도시되어 있다.
일 실시예에서, 사용자는 처음에 웨어러블 장치(100)를 이용하기 위하여 웨어러블 장치(100)를 착용하고, 전자 장치(210)의 어플리케이션을 통해 운동(또는 보행) 시작을 선택할 수 있다. 사용자는 어플리케이션으로부터 요청되는 움직임 가이드에 따라 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 신체를 움직일 수 있다. 이 경우, 시간 구간(950)에서와 같이 제1 센서 데이터(920) 및 제2 센서 데이터(910)의 변화가 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈(520)에 의해 검출될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 이용 초기에 사용자의 신체 움직임이 감지되더라도 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 토크를 바로 생성시키는 것이 아니라, 토크를 생성하기 전에 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하였는지 여부를 먼저 검사할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 도 5및 도 7에서 설명된 것과 같이, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하였는지 여부를 결정하기 위한 테스트를 수행할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 최근의 일정 시간 구간 동안 획득된 각도 센서 및 관성 센서 각각의 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치(100)의 착용 조건이 만족되었는지 여부를 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 각도 센서 및 관성 센서 각각으로부터 측정된 센서 데이터에서 한 방향으로의 큰 변동에 대비하여 반대 방향으로 돌아온 만큼만 실제 운동 에너지라고 판단할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 예를 들어 제1 각도 센서(524)의 각도 값, 제2 각도 센서(524-1)의 각도 값, 관성 센서(522)의 각 축(X축, Y축, Z축)의 각속도 값에 기초하여 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어와 임계 값 간의 비교 결과에 기초하여 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하였는지 여부를 판단할 수 있다.
사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하지 않았다고 결정한 경우, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(530, 530-1)이 토크를 생성하지 않도록 제어할 수 있다. 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용했다고 결정한 경우, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 토크의 생성을 시작할 수 있다. 도시된 실시예에서는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하였다고 결정된 경우로서, 사용자의 다리 움직임이 처음 감지된 시간 구간(950)이 지나고 나서 웨어러블 장치(100)의 착용이 결정된 시점부터(예: 시간 구간(960)부터) 오른쪽 다리를 위한 제1 토크와 왼쪽 다리를 위한 제2 토크가 생성됨을 알 수 있다. 이와 같이, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 움직임이 처음 감지된 시간 구간(950)에서 바로 토크를 발생시키지 않고, 일정 시간 동안 센서 모듈(520)을 통해 획득된 센서 데이터를 기초로 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하였는지 여부를 판단하는 테스트 과정을 수행하여, 사용자가 정상적으로 웨어러블 장치(100)를 착용한 것으로 판정된 후에 토크의 생성을 시작할 수 있다. 이를 통해, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하지 않았거나 또는 비정상적으로 착용한 상태임에도 불구하고, 웨어러블 장치(100)가 토크를 생성하여 발생될 수 있는 사고(예: 다리 지지 프레임이 토크에 의해 구동되어 사용자의 신체를 가격하는 사고)의 위험성이 줄어들 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 10의 흐름도는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치(100)가 구동을 시작하고 난 이후에, 웨어러블 장치(100)가 주기적 또는 비주기적으로 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용했는지 여부를 판단하여, 착용 여부에 따라 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 방법의 동작들을 도시한다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)의 어플리케이션을 통해 운동(또는 보행) 시작을 선택하고, 웨어러블 장치(100)의 구동 중에 5초마다 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용했는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, '5초'는 일례에 불과하다.
일 실시예에서, 도 10의 동작들 중 적어도 하나의 동작은 다른 동작과 동시 또는 병렬적으로 수행될 수 있고, 동작들 간의 순서는 변경될 수 있다. 또한, 동작들 중 적어도 하나의 동작은 생략될 수 있고, 다른 동작이 추가적으로 수행될 수도 있다.
동작(1010)에서, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(530, 530-1)을 통해 사용자의 다리에 적용되는 토크를 생성할 수 있다. 일례로, 도 10의 동작(1010)은 도 7의 동작(740)에 대응할 수 있다.
동작(1020)에서, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 구동하고 있는 중에 센서 모듈(520)을 사용하여 센서 데이터를 획득할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 일 시간 구간 동안 센서 모듈(520)을 이용하여 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 미리 결정된 시간 간격으로 센서 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 특정한 시간 주기(예: 10초마다)로 착용 여부 테스트를 위한 센서 데이터를 획득할 수 있다.
동작(1030)에서, 웨어러블 장치(100)는 센서 데이터에 기초하여 일 시간 구간 동안 웨어러블 장치(100)가 움직인 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정할 수 있다. 동작(1030)은 도 7의 동작(720)에 대응하며, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 토크가 생성되기 시작한 이후에, 미리 결정된 시간 간격으로 획득된 센서 데이터에 기초하여 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하였는지 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 (1) 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용 후 충분히 움직이고, (2) 사용자가 양쪽 다리를 모두 움직여야 하고, (3) 사용자가 한쪽 방향으로만 다리를 움직였으면 다시 반대 방향으로 해당 다리를 움직인 경우에 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 것으로 결정할 수 있다.
동작(1040)에서, 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어가 조건을 만족시키는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어가 임계 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 움직임 스코어가 임계 값보다 큰 경우 상기 조건이 만족되는 것으로 결정되고, 움직임 스코어가 임계 값 이하인 경우 상기 조건이 만족되지 않은 것으로 결정될 수 있다. 동작(1040)은 도 7의 동작(730)에 대응하며, 중복되는 설명은 생략한다.
웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어에 기초하여 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(530, 530-1)의 토크 생성 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 움직임 스코어에 기초하여 토크의 생성을 중지시킬지 여부를 결정할 수 있다.
움직임 스코어가 조건을 만족시키지 않는 경우(동작(1040)에서 '아니오'인 경우)(예: 움직임 스코어가 임계 값 이하인 경우), 동작(1050)에서 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(530, 530-1)의 토크의 생성을 중지시킬 수 있다. 이후에 웨어러블 장치(100)는 사용자에게 웨어러블 장치(100)의 비정상 착용을 알리고, 정상 착용을 가이드하기 위한 가이드 알림(예: 가이드 음성)을 출력할 수 있다. 움직임 스코어가 조건을 만족시키는 경우(동작(1040)에서 '예'인 경우)(예: 움직임 스코어가 임계 값보다 큰 경우), 웨어러블 장치(100)는 동작(1010)으로 돌아가 구동을 계속하여 수행할 수 있다.
위와 같은 제어 방법을 통해, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 움직임을 정지한 경우에 계획된 토크의 생성 및 공급을 중단시킴으로써 다리 구동 프레임(50, 55)의 움직임에 의한 안전 사고를 미연에 방지하거나 안전 사고의 가능성을 줄일 수 있다.
본 명세서에 기재된 각 실시예는 본 명세서에 기재된 다른 실시예와 조합하여 이용될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 장치를 제어하는 일례를 설명하기 위한 도면이다. 본 명세서에서 사용된 '~에 기초하여(~에 기초한)'는 '적어도 ~에 기초하는(적어도 ~에 기초한)' 것을 포함한다.
도 11을 참조하면, 시간에 따른 웨어러블 장치(100)의 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도의 변화를 나타내는 제1 센서 데이터(1120), 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제1 각도 변화를 나타내는 제2 센서 데이터(1110), 구동 모듈(530, 530-1)이 제1 다리 구동 프레임(55)에 전달할 제1 토크의 변화를 나타내는 제1 토크 데이터(1140) 및 구동 모듈(530, 530-1)이 제2 다리 구동 프레임(50)에 전달할 제2 토크의 변화를 나타내는 제2 토크 데이터(1130)가 도시되어 있다.
사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하고 이용하고 있는 중에도 웨어러블 장치(100)는 계속적으로 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하고 있는지 여부를 검사할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 도 10에서 설명된 동작들에 따라 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하였는지 여부를 계속하여 검사할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 중에 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하고 있지 않은 것으로 결정된 경우에는 구동 모듈(530, 530-1)이 토크를 생성하는 것을 중단시킬 수 있다.
예를 들어, 특정 시점에서 웨어러블 장치(100)의 사용자의 오른쪽 다리에 대한 체결이 느슨해 진 경우, 시간 구간(1150)에서와 같이 일정 시간 구간에서 1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도의가 이전 싸이클(cycle)과 다르게 크기가 작은 값으로 검출될 수 있다. 이 경우, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 정상적으로 착용되어 있지 않은 것으로 판단하고, 안전 사고의 발생을 방지하거나 발생 가능성을 줄이기 위하여 웨어러블 장치(100)의 구동을 중단시키는 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 웨어러블 장치(100)에 대한 비정상적인 착용이 감지되면 시간 구간(1160)에서와 같이 구동 모듈(530, 530-1)로부터의 토크 생성을 중지시키거나 또는 생성되는 토크의 크기를 점차 줄일 수 있다. 시간 구간(1160)에서는 시간 구간(1150)에서 사용자의 웨어러블 장치(100)에 대한 비정상적인 착용이 감지되고 난 후에, 제1 토크와 제2 토크가 생성되고 있지 않음을 알 수 있다. 이후에, 웨어러블 장치(100)는 대기 모드로 진입하고, 사용자에게 웨어러블 장치(100)의 비정상적인 착용을 알리고, 정상 착용을 가이드하기 위한 가이드 알림을 제공할 수 있다. 가이드 알림은 웨어러블 장치(100)로부터 출력되는 음성 안내 또는 웨어러블 장치(100)와 연동되는 전자 장치(210)에 출력되는 알림 등의 형태로서 제공될 수 있다. 이후에, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용하였는지를 계속 검사하여, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 정상적으로 착용한 것으로 결정된 경우에는 대기 모드를 해제하고, 다시 구동 모듈(530, 530-1)의 구동을 시작 시킬 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 12를 참고하면, 전자 장치(210)는 처리 회로를 포함하는 프로세서(1210), 메모리(1220), 통신 회로를 포함하는 통신 모듈(1230), 디스플레이를 포함하는 디스플레이 모듈(1240), 음향 출력 모듈(1250) 및 입력 모듈(1260)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 음향 출력 모듈(1250))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 모듈, 햅틱 모듈, 배터리)가 추가될 수 있다.
프로세서(1210)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1210)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(1230))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(1220)에 저장하고, 메모리(1220)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(1220)에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(1210)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다.
메모리(1220)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1210) 또는 통신 모듈(1230))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 프로그램(예: 어플리케이션) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210)에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함할 수 있다. 메모리(1220)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1230)은 전자 장치(210)와 다른 전자 장치(예: 웨어러블 장치(100), 다른 웨어러블 장치(220), 서버(230)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1230)은 통신 기능을 수행하기 위한 통신 회로를 포함할 수 있다. 통신 모듈(1230)은 프로세서(1210)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(1230)은 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈 (예: 블루투스 통신 모듈, 셀룰러 통신 모듈, 와이파이 통신 모듈, 또는 GNSS 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈 (예: LAN 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 통신 모듈(1230)은 예를 들어 웨어러블 장치(100)에 제어 명령을 전송하고, 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)를 착용한 사용자의 신체 움직임 정보가 포함된 센서 데이터, 웨어러블 장치(100)의 상태 데이터, 또는 제어 명령에 대응하는 제어 결과 데이터 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
디스플레이 모듈(1240)은 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)에 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(1240)은 예를 들어 LCD 또는 OLED 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(1240)은 디스플레이 구동을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 모듈(1240)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(1240)은 웨어러블 장치(100)를 제어하거나 다양한 정보(예: 운동 평가 정보, 웨어러블 장치(100)의 설정 정보)를 제공하기 위한 사용자 인터페이스 화면을 출력할 수 있다. 전자 장치(210)가 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 정상 착용되지 않았음을 나타내는 알림 신호를 수신한 것에 응답하여, 디스플레이 모듈(1240)은 사용자에게 웨어러블 장치(100)의 비정상 착용을 알리거나 또는 정상 착용을 가이드하기 위한 가이드 화면을 출력할 수 있다.
음향 출력 모듈(1250)은 음향 신호를 전자 장치(210)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(1250)은 웨어러블 장치(100)의 상태에 기초한 가이드 음향 신호(예: 구동 시작음, 동작 오류 알림음), 음악 콘텐츠 또는 가이드 음성을 재생하는 스피커를 포함할 수 있다. 전자 장치(210)가 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 정상 착용되지 않았음을 나타내는 알림 신호를 수신한 것에 응답하여, 음향 출력 모듈(1250)은 사용자에게 웨어러블 장치(100)의 정상 착용을 알리거나 또는 정상 착용을 가이드하기 위한 가이드 음성을 출력할 수 있다.
입력 모듈(1260)은 전자 장치(210)의 구성요소(예: 프로세서(1210))에 사용될 명령어 또는 데이터를 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(1260)은 입력 컴포넌트 회로를 포함할 수 있고, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력 모듈(1260)은 예를 들어 키(예: 버튼) 및/또는 스크린 상의 터치를 인식하기 위한 터치 인식 회로를 포함할 수 있다.
본 개시(disclosure)의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 각 '모듈'은 회로를 포함할 수 있다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 또는 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 실시예에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 개시는 다양한 실시예들을 참조하여 예시 및 설명되었지만, 다양한 실시예들은 한정을 위한 것이 아니라 예시를 위한 것임이 이해될 것이다. 첨부된 청구범위 및 그 등가물을 포함하는 본 개시의 진정한 발명 사상 및 전체 범위를 벗어나지 않으면서, 형태 및 세부 사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에 의해 더 이해될 것이다. 또한, 본 개시에 기재된 실시예(들)는 본 개시에 기재된 임의의 다른 실시예(들)와 함께 사용될 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치(100)에 있어서,
    모터 및/또는 회로를 포함하고, 상기 사용자의 신체에 적용되는 토크를 생성하는 구동 모듈(530; 530-1);
    상기 생성된 토크를 적어도 상기 사용자의 다리에 전달하기 위한 다리 구동 프레임(50; 55);
    상기 다리 구동 프레임(50; 55)에 연결되고, 상기 다리 구동 프레임(50; 55)을 상기 사용자의 다리에 연결시키기 위한 허벅지 체결부(1; 2);
    상기 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 적어도 하나의 센서; 및
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 구동 모듈(530; 530-1)을 제어하는 적어도 하나의 프로세서 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 센서에 의해 획득된 센서 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 장치(100)가 움직인(moved) 정도 및/또는 상기 웨어러블 장치(100)가 움직이는(moves) 정도를 나타내는 정보를 결정하고, 상기 결정된 정보에 기초하여 상기 토크의 생성 여부를 제어하는,
    웨어러블 장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 웨어러블 장치(100)가 전자 장치(210)로부터 구동 시작의 제어 명령을 수신한 것에 응답하여, 상기 제어 명령을 수신한 시점 이후에 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 포함하는 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 웨어러블 장치(100)가 파워 온(power on)이 된 후 상기 웨어러블 장치(100)의 움직임이 감지된 것에 응답하여, 상기 움직임이 감지된 시점 이후에 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 포함하는 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 토크가 생성되고 있는 도중에 일 시간 구간 동안 획득된 센서 데이터에 기초하여 움직임 스코어를 포함하는 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    움직임 스코어를 포함하는 상기 정보가 임계 값 이하인 것에 응답하여, 상기 토크를 생성하지 않거나 및/또는 상기 토크의 생성이 중단되도록 상기 구동 모듈(530; 530-1)을 제어하는,
    웨어러블 장치(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 정보에 기초하여 상기 사용자가 상기 웨어러블 장치(100)를 정상 착용했는지 여부를 결정하고,
    상기 사용자가 상기 웨어러블 장치(100)를 정상 착용하지 않은 것으로 결정된 경우, 상기 토크를 생성하지 않거나 및/또는 상기 토크의 생성이 중단되도록 상기 구동 모듈(530; 530-1)을 제어하는,
    웨어러블 장치(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    상기 다리 구동 프레임(50; 55)의 움직임 값을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 각도 센서(524; 524-1); 및
    상기 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값을 포함하는 센서 데이터를 획득하는 관성 센서(522)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 각도 센서(524; 524-1)의 센서 데이터 및 상기 관성 센서(522)의 센서 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 각도 센서(524; 524-1)의 센서 데이터에 기초하여, 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량에 대한 제1 누적 값 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량에 대한 제2 누적 값을 결정하고,
    상기 제1 누적 값 및 상기 제2 누적 값에 기초하여 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양(positive)의 제1 각도 변화량의 누적 값 및 상기 일 시간 구간 동안 측정된 음(negative)의 제1 각도 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응하고,
    상기 제2 누적 값은, 상기 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제2 각도 변화량의 누적 값 및 상기 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제2 각도 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응하는,
    웨어러블 장치(100).
  10. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값에 기초하여, 상기 허리 지지 프레임(20)의 제1 축 방향에 대한 제1 움직임 변화량의 제3 누적 값, 상기 허리 지지 프레임(20)의 제2 축 방향에 대한 제2 움직임 변화량의 제4 누적 값, 및 상기 허리 지지 프레임(20)의 제3 축 방향에 대한 제3 움직임 변화량의 제5 누적 값을 더 결정하고,
    상기 제1 누적 값, 상기 제2 누적 값, 상기 제3 누적 값, 상기 제4 누적 값, 및 상기 제5 누적 값에 기초하여 상기 정보를 결정하는,
    웨어러블 장치(100).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 누적 값은, 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제1 움직임 변화량의 누적 값 및 상기 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제1 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응하고,
    상기 제4 누적 값은, 상기 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제2 움직임 변화량의 누적 값 및 상기 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제2 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응하고,
    상기 제5 누적 값은, 상기 일 시간 구간 동안 측정된 양의 제3 움직임 변화량의 누적 값 및 상기 일 시간 구간 동안 측정된 음의 제3 움직임 변화량의 누적 값 중 더 작은 누적 값에 대응하는,
    웨어러블 장치(100).
  12. 제10항에 있어서,
    움직임 스코어를 포함하는 상기 정보는,
    적어도 상기 제1 누적 값, 상기 제2 누적 값, 상기 제3 누적 값, 상기 제4 누적 값, 및 상기 제5 누적 값을 곱한 결과 값에 기초하는,
    웨어러블 장치(100).
  13. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 일 시간 구간 동안 상기 웨어러블 장치(100)가 움직이는 정도 및/또는 상기 웨어러블 장치(100)가 움직인 정도를 나타내는 상기 정보를 결정할 때,
    상기 일 시간 구간 동안 제1 다리 구동 프레임(55)에 대한 제1 각도 변화량 및 제2 다리 구동 프레임(50)에 대한 제2 각도 변화량 중 적어도 하나에 기초하여 제1 움직임 스코어를 결정하고,
    상기 일 시간 구간 동안 상기 제1 다리 구동 프레임(55)과 상기 제2 다리 구동 프레임(50)의 전체 움직임량에서, 상기 제1 다리 구동 프레임(55)의 움직임량이 차지하는 제1 비중 및 상기 제2 다리 구동 프레임(50)의 움직임량이 차지하는 제2 비중 중 적어도 하나에 기초하여 제2 움직임 스코어를 결정하고,
    상기 제1 움직임 스코어 및 상기 제2 움직임 스코어에 기초하여 상기 토크의 생성 여부를 제어하는,
    웨어러블 장치(100).
  14. 웨어러블 장치(100)를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 웨어러블 장치(100)의 구동 시작의 제어 명령을 수신하는 동작;
    상기 제어 명령을 수신한 것에 응답하여, 상기 제어 명령을 수신한 시점 이후에 상기 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 동작;
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 장치(100)가 움직인(moved) 정도 및 상기 웨어러블 장치(100)가 움직이는(moves) 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 움직임 스코어에 기초하여 상기 웨어러블 장치(100)가 토크를 생성할지 여부를 제어하는 동작
    을 포함하는 방법.
  15. 웨어러블 장치(100)를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(530; 530-1)을 통해 사용자의 다리에 적용되는 토크를 생성하는 동작 - 상기 구동 모듈(530; 530-1)은 모터 및/또는 회로를 포함함 - ;
    상기 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 동작;
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 장치(100)가 움직인 정도 및/또는 상기 웨어러블 장치(100)가 움직이는 정도를 나타내는 움직임 스코어를 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 움직임 스코어에 기초하여, 상기 토크의 생성을 중지시킬지 여부를 결정하는 동작
    을 포함하는 방법.
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