KR-20260061386-A - Chest-Worn Walking Assist Wearable Device with Smartphone App-Based Distributed Processing Structure and Control Method Thereof

Abstract

본 발명은 사용자의 흉부에 착용되는 보행 보조 웨어러블 장치에 관한 것으로, 카메라, 2D LiDAR 센서 및 기울기 센서를 포함하여 전방 환경 및 사용자 자세 정보를 획득하고, 상기 데이터를 통신부를 통해 스마트폰으로 전송하는 구조를 가진다. 스마트폰 애플리케이션은 상기 데이터를 융합 처리하여 충돌 위험, 단차 위험, 경사 위험 및 낙상 위험을 구분 판단하고, 그 결과를 진동 또는 음성으로 출력하여 사용자에게 경고를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Inventors

• 여신구

Assignees

• 여신구

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20260416

Claims (1)

1. 사용자의 흉부에 착용되는 보행 보조 웨어러블 장치에 있어서, 카메라, 2D LiDAR 센서 및 기울기 센서를 포함하고, 상기 센서로부터 획득된 데이터를 수집하는 제어부와, 상기 데이터를 외부 장치로 전송하는 통신부를 포함하며, 상기 외부 장치는 스마트폰이고, 상기 스마트폰은 애플리케이션을 통해 상기 데이터를 연산하여 전방 충돌 위험, 단차 위험, 경사 위험 및 낙상 위험 중 하나 이상을 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 웨어러블 장치 또는 스마트폰을 통해 사용자에게 경고를 제공하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 웨어러블 장치. 청구항 2 청구항 1에 있어서, 상기 2D LiDAR 센서는 일정 시야각 범위를 가지는 고정형 센서인 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 3 청구항 1에 있어서, 상기 기울기 센서는 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 4 청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰은 센서 데이터를 시간적으로 정렬하고 융합 처리하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 5 청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰은 센서 데이터의 변화량을 분석하여 위험 유형을 구분하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 6 청구항 1에 있어서, 상기 경고는 진동 출력 및 음성 출력 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 7 청구항 6에 있어서, 상기 진동 출력은 위험 수준에 따라 서로 다른 패턴으로 출력되는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 8 청구항 6에 있어서, 상기 음성 출력은 위험 유형에 따라 서로 다른 메시지를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 9 청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰 애플리케이션은 업데이트 가능한 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 10 청구항 1에 있어서, 상기 통신부는 블루투스 또는 와이파이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 11 청구항 1에 있어서, 상기 웨어러블 장치는 외부 지도 데이터 없이 위험을 판단하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 12 청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰은 사용자 맞춤형 설정을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 13 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는 스마트폰으로부터 수신된 제어 신호에 따라 진동모터 또는 음성 출력부를 구동하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 14 청구항 1에 있어서,상기 웨어러블 장치는 흉부에 착용되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 15 청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰은 위험 판단 결과를 시각, 청각 또는 촉각 중 하나 이상의 방식으로 출력하는 것을 특징으로 하는 장치. 청구항 16 보행 보조 방법에 있어서, 카메라, 2D LiDAR 센서 및 기울기 센서를 이용하여 데이터를 획득하는 단계, 상기 데이터를 스마트폰으로 전송하는 단계, 상기 스마트폰에서 애플리케이션을 통해 데이터를 연산하는 단계, 위험 상태를 판단하는 단계, 판단 결과에 따라 경고를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

Description

스마트폰 애플리케이션 기반 분산처리 구조를 갖는 흉부 착용형 보행 보조 웨어러블 장치 및 그 제어 방법 {Chest-Worn Walking Assist Wearable Device with Smartphone App-Based Distributed Processing Structure and Control Method Thereof} 본 발명은 시각장애인, 저시력자 및 보행 취약자의 이동 안전을 지원하는 웨어러블 전자장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 사용자의 흉부에 착용되는 웨어러블 장치에 카메라, 고정 시야각의 2D LiDAR 센서 및 기울기 센서를 구비하고, 상기 센서로부터 획득된 데이터를 스마트폰으로 전송하여 스마트폰 애플리케이션에서 연산 및 위험 판단을 수행하는 분산처리 기반 보행 보조 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 복수 센서 데이터를 단순히 수집하는 것을 넘어서, 센서 데이터를 시간적으로 정렬하고 상호 연관성을 분석하여 다양한 위험 유형을 구분 판단하는 것을 특징으로 한다. 종래의 보행 보조 장치는 흰지팡이, 초음파 센서 기반 장치 또는 카메라 기반 장치가 주를 이루었다. 초음파 센서를 이용한 장치는 구조가 단순하나 감지 범위가 제한적이며, 물체의 형태나 공간 구조를 정확히 인식하기 어려운 문제가 있다. 카메라 기반 장치는 다양한 정보를 제공할 수 있으나, 조명 환경에 따라 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한 기존 웨어러블 장치는 대부분 센서 데이터 수집과 연산을 동일 장치에서 수행하는 구조를 가지며, 이로 인해 장치의 크기 증가, 발열 및 전력 소모 증가 등의 문제가 발생한다. 일부 기술에서는 웨어러블 장치와 스마트폰을 결합하기도 하나, 센서 데이터를 단순 전송하는 수준이거나 개별 센서 데이터를 독립적으로 처리하는 구조에 그치는 경우가 많다. 따라서 복수 센서 데이터를 통합적으로 처리하고, 연산을 외부 장치로 분산시켜 효율을 높이는 구조가 필요하다. 도 1은 본 발명에 따른 웨어러블 장치의 착용 상태를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 장치의 전면 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 장치의 내부 구성도를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 동작 흐름을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 웨어러블 장치는 사용자의 흉부에 착용되는 구조를 가지며, 카메라, 2D LiDAR 센서 및 기울기 센서를 포함한다. 카메라는 전방 영상을 획득하고, 2D LiDAR 센서는 일정 시야각 범위 내에서 거리 정보를 측정한다. 기울기 센서는 사용자의 자세 변화 및 기울기를 감지한다. 제어부는 상기 센서 데이터를 수집하여 통신부를 통해 스마트폰으로 전송한다. 통신부는 블루투스 또는 와이파이 통신을 이용하여 스마트폰과 연결된다. 스마트폰은 애플리케이션을 통해 상기 데이터를 수신하고, 센서 데이터를 시간적으로 정렬한 후 융합 처리하여 위험 상태를 판단한다. 위험 판단은 다음과 같은 기준으로 수행된다. 전방 거리 감소 시 충돌 위험으로 판단한다. 거리 급변과 하향 기울기 변화가 동시에 발생할 경우 단차 위험으로 판단한다. 기울기 변화가 지속될 경우 경사 위험으로 판단한다. 급격한 자세 변화가 발생할 경우 낙상 위험으로 판단한다. 판단 결과에 따라 진동모터를 구동하거나 음성 출력부를 통해 경고 메시지를 제공한다.