KR101933035B1 - Wearable device using sensors for detecting human motion intention - Google Patents

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Abstract

인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화를 감지하여 인체 동작의도를 판별하기 위한 센서와 이를 이용한 웨어러블 장치에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있게 된다.The present invention relates to a sensor for detecting a change in bending of a surface of a human body caused by movement of a human body, and a wearable device using the same.
The present invention has the following effects.
That is, by sensing the minute movement of the living body surface by using a sensing film whose resistance value varies according to the degree of bending, it is possible to determine the intention of the human body movement caused by the movement of the muscles.

Description

인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치 {omitted}A wearable device using a sensor for detecting the motion of a human body

인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화를 감지하여 인체 동작의도를 판별하기 위한 센서와 이를 이용한 웨어러블 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor for detecting a change in bending of a surface of a human body caused by movement of a human body, and a wearable device using the same.

최근 ICT(Information & Communication Technology) 기술 개발에 관심이 집중되고 있는데, ICT의 핵심은 인간과 기계간의 인터페이스(HMI: Human Man Interfacing) 기술로서 대표적인 기술들로는 음성 인식 기술, 동작 인식 기술, 촉각 인식 기술 등이 있다.Recently, attention has been focused on the development of ICT (Information & Communication Technology) technology. At the core of ICT is human-machine interface (HMI: Human Man Interfacing) technology. Typical technologies include voice recognition technology, motion recognition technology, .

현재 그 외에도 인체에서 발생하는 근전도(EMG), 뇌파(EEG)와 같은 생체 신호들을 활용하는 기술들에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.Currently, researches on techniques utilizing bio-signals such as electromyogram (EMG) and brain wave (EEG) that occur in the human body are actively being conducted.

생체 신호들을 활용하는 기술은 사람의 생각이나 동작 의도를 파악하여 스마트 기기들의 제어 신호로 사용 할 수 있기 때문에 다양한 분야에 활용되어 사람들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다.The technology that utilizes bio-signals can be used in various fields because it can be used as a control signal of smart devices by grasping human thoughts or intention of operation and contributing to improvement of people's quality of life.

그러나 여러 개의 동작들을 감지하기 위해서는 생체 표면에 다수개의 전극을 부착시켜야 하는 불편함이 있으며 신호에 내재된 잡음들로부터 유용한 정보를 추출해 내는 신호처리 기술들이 필요하다.However, it is inconvenient to attach a plurality of electrodes to a living body surface in order to detect a plurality of operations, and signal processing techniques are needed to extract useful information from the noise included in the signal.

따라서 신체의 움직임 감지에 있어서 향상된 편의성과 활용성을 보여줄 수 있는 웨어러블 (Wearable) 기술이 개발된다면 그 가치가 클 것이다.Therefore, it would be of great value if a wearable technology is developed that can show improved convenience and usability in body motion detection.

등록특허 제10-1501661호 (2016.03.05.)Registration No. 10-1501661 (Mar.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.Problems to be solved by the present invention are as follows.

즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별하고자 한다.That is, by sensing the minute movement of the living body surface by using a sensing film whose resistance value varies depending on the degree of bending, the intention of the human motion caused by the movement of the muscles is discriminated.

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름(100); 센싱필름(100)의 저항값 변화를 전기적 신호로 변환하는 회로부(300); 소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부를 회로부(300) 또는 밴드(400)와 결합시키는 결합모듈(200); 회로부(300)와 결합모듈(200)의 사이 또는 두 개의 회로부(300) 사이를 연결하는 탄성있는 재질의 밴드(400);를 포함하고, 상기 센싱필름(100)은 소정의 길이로 형성되며 유연성 있고 점착성 또는 마찰성을 갖는 고분자필름(110), 고분자필름(110)의 일측 전면에 전도성 파우더 물질을 도포하고 연마 가공함으로써 형성되는 도전층(130)을 포함하며, 상기 전도성 파우더 물질은 탄소계열파우더이거나 금속 파우더이거나 또는 전도성 고분자인 것으로서, 전도성 파우더 물질이 탄소계열파우더인 경우 그래핀 파우더, CNT파우더, 흑연파우더 중 하나를 포함하고, 탄소계열 파우더를 고분자필름(110)에 직접 문지름으로써 도전층을 형성시키는 것을 특징으로 하고, 전도성 파우더 물질이 금속 파우더 또는 전도성 고분자인 경우 전도성 파우더 물질과 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 고분자필름(110)의 표면에 바른 후 건조시킴으로써 도전층을 형성시키며, 상기 접착성 필러는 휘발성 용매에 도전층을 형성시키고자하는 금속파우더 또는 전도성 고분자의 액상형을 혼합한 것임을 특징으로 하고,A sensing film (100) having a resistance varying depending on a degree of bending; A circuit unit 300 for converting a change in resistance value of the sensing film 100 into an electrical signal; A coupling module (200) for coupling ends of a plurality of sensing films (100) arranged at predetermined intervals to a circuit part (300) or a band (400); And a band 400 of elastic material connecting between the circuit unit 300 and the coupling module 200 or between the two circuit units 300. The sensing film 100 has a predetermined length, And a conductive layer (130) formed by applying and polishing a conductive powder material on one side of the polymer film (110), wherein the conductive powder material is a carbon-based powder A metal powder or a conductive polymer, and the conductive powder material is a carbon-based powder. The conductive powder includes one of graphene powder, CNT powder, and graphite powder. The carbon-based powder is directly rubbed onto the polymer film 110 to form a conductive layer And when the conductive powder material is a metal powder or a conductive polymer, the conductive powder material and the adhesive filler are mixed A conductive layer is formed by applying a conductive paint to a surface of the polymer film 110 and then drying the conductive film, wherein the adhesive filler is a liquid mixture of a metal powder or a conductive polymer to form a conductive layer in a volatile solvent ,

상기 고분자필름(110)은 폴리머필름이고, 상기 전도성 파우더 물질은 그래핀파우더인 것을 특징으로 하거나,
N개의 센싱필름로 구성할 경우 인체의 움직임에 대응한 출력신호 N개의 조합으로 인체(10)의 움직임 의도를 판별하는 것을 특징으로 하는 인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치를 제시한다.Wherein the polymer film 110 is a polymer film and the conductive powder material is graphene powder,
And a motion sensing unit for sensing a motion of the human body 10 by a combination of N output signals corresponding to the movement of the human body when the sensing unit is composed of N sensing films.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.The present invention has the following effects.

즉, 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름을 이용하여 생체 표면의 미세한 움직임을 감지함으로써 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있게 된다.That is, by sensing the minute movement of the living body surface by using a sensing film whose resistance value varies according to the degree of bending, it is possible to determine the intention of the human body movement caused by the movement of the muscles.

도 1은 본 발명의 센싱필름의 저항값이 변화되는 과정을 도식화 한 도면.
도 2는 도 1의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 인체 동작의도 감지용 센서에서 회로부의 구성 및 인체에 센싱필름이 부착된 상태에서의 움직임을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 웨어러블 장치 구성을 도식화하여 나타낸 정면도(좌) 및 배면도(우).
도 5는 도 4에 대한 측면도.
도 6은 도 4의 구성을 입체적으로 나타낸 도면.
도 7은 고분자필름에 도전층이 형성될 때 그 경계(a)와 표면(b,c), 단면(d)을 전자현미경으로 촬영한 사진.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a process in which a resistance value of a sensing film of the present invention is changed. FIG.
FIG. 2 is a view for explaining the principle of FIG. 1; FIG.
3 is a view showing a configuration of a circuit part in a sensor for detecting human motion activity of the present invention and a movement in a state where a sensing film is attached to a human body.
Fig. 4 is a front view (left) and a rear view (right) of the wearable apparatus according to the present invention, schematically illustrating the structure thereof. Fig.
Figure 5 is a side view of Figure 4;
Fig. 6 is a three-dimensional view of the configuration of Fig. 4; Fig.
7 is a photograph of the boundary (a), the surface (b, c), and the cross section (d) taken by an electron microscope when a conductive layer is formed on the polymer film.

이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention should be understood from the description of the claims. Further, the description of known technology which obscures the gist of the present invention is omitted.

본 발명은 인체 동작의도 감지용 센서와 이를 이용한 웨어러블 장치에 관한 것으로서, 인체 동작의도 감지용 센서를 인체 표면에 부착하여 인체를 움직이고자 할 때 발생되는 인체 표면의 굴곡변화로 인해 고분자 표면의 전압이 변하면 이를 감지하여 인체 동작의도를 판별하는데 이용하기 위한 것이다.The present invention relates to a sensor for detecting the motion of a human body and a wearable device using the same, and more particularly, to a wearable device using the sensor for detecting the motion of the human body, And to use it to detect the degree of human body motion when the voltage is changed.

본 발명의 인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치는 크게 센싱필름(100), 회로부(300), 결합모듈(200) 및 밴드(400)로 구성된다.The wearable device using the sensor for detecting the human motion activity of the present invention comprises a sensing film 100, a circuit unit 300, a coupling module 200, and a band 400.

센싱필름(100)은 휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 것으로서 인체 표면의 굴곡변화가 있을 때 센싱필름(100)이 휘어져 센싱필름(100) 자체의 저항값(구체적으로는 후술하는 도전층(130)의 저항값)이 변하는 것이다. 따라서 센싱필름(100)에 일정 전류를 흘려주면 저항값 변화에 따라 양단에 걸리는 전압도 바뀌므로 이를 이용하여 인체 표면의 굴곡 변화를 감지하는 것이며, 도 1과 같이 고분자필름(110)과 도전층(130)으로 구성된다.The sensing film 100 has a resistance value depending on the degree of warping and is formed by bending the sensing film 100 when the surface of the body is bent to change the resistance value of the sensing film 100 itself Is changed. Therefore, when a constant current is supplied to the sensing film 100, the voltage applied to both ends changes according to the resistance value change. Therefore, the change of the surface of the human body is sensed by using the same, and the polymer film 110 and the conductive layer 130).

고분자필름(110)은 유연성 있는 Nafion 필름, PET 필름 등 조금이라도 점착성을 가지거나 마찰성을 가지는 것이라면 다양하게 사용할 수 있다.The polymer film 110 may be variously used as long as it has little tackiness or friction, such as a flexible Nafion film or a PET film.

도전층(130)은 고분자필름(110)의 일면에 전도성 파우더 물질을 도포하고 연마 가공(표면이 매끈하게 고루 도포되도록 문지름)을 통하여 형성시킨 층이다.The conductive layer 130 is a layer formed by applying a conductive powder material to one surface of the polymer film 110 and polishing the surface of the polymer film 110 by polishing (rubbing the surface smoothly and uniformly).

도포되는 전도성 파우더 물질은 그래핀 파우더, CNT파우더, 흑연파우더 등의 탄소계열 파우더가 바람직하다. 혹은 탄소계열 파우더, 금속 파우더, 전도성 고분자와 같은 전도성 파우더 물질과 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 표면에 바른 후 건조시킴으로써 도전층(130)을 형성시킬 수도 있다.The conductive powder material to be applied is preferably a carbon-based powder such as graphene powder, CNT powder, and graphite powder. Alternatively, the conductive layer 130 may be formed by applying a conductive paint obtained by mixing a conductive powder material such as a carbon-based powder, a metal powder, or a conductive polymer with an adhesive filler, and drying the surface.

탄소계열 파우더를 사용할 경우 고분자필름(110)에 단순히 직접 문지르기만 해도 얇은 도전층을 만들 수 있다. If a carbon-based powder is used, a thin conductive layer can be formed by simply rubbing the polymer film 110 directly.

도 7은 폴리머필름에 그래핀 파우더를 문질러 센싱필름(100)을 제조한 것을 전자현미경으로 촬영한 것이다. 이 때 폴리머필름은 고분자필름(110)에, 그래핀 파우더가 그래핀 도전층(130)을 이루는 전도성 파우더 물질에 해당된다. 즉, 그래핀 파우더를 폴리머필름에 단순히 문지르기만 해도 도 7에서 확인되는 바와 같은 그래핀 도전층이 형성되는 것이다.FIG. 7 is a photograph of a sensing film 100 obtained by rubbing a polymer film with graphene powder on an electron microscope. In this case, the polymer film corresponds to the polymer film 110 and the graphene powder corresponds to the conductive powder material constituting the graphene conductive layer 130. That is, if the graphene powder is simply rubbed on the polymer film, the graphene conductive layer as shown in Fig. 7 is formed.

한편, 금속 파우더, 전도성 고분자와 같은 전도성 파우더 물질을 사용할 경우 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 표면에 바른 후 건조과정을 통하여 도전층을 형성시킬 수도 있다.On the other hand, when a conductive powder material such as a metal powder or a conductive polymer is used, a conductive paint mixed with an adhesive filler may be applied to the surface, followed by drying to form a conductive layer.

접착성 필러는 도전층을 형성시키고자하는 고분자의 액상형을 사용한다. 휘발성있는 알코올과 같은 용매에 섞여있는 액상 타입 고분자를 전도성 파우더와 함께 섞어서 필름위에 도포한 후에 건조과정을 통하여 도전층을 형성시킬 수 있다.The adhesive filler uses a liquid phase of a polymer to form a conductive layer. A liquid type polymer mixed with a solvent such as a volatile alcohol may be mixed with a conductive powder and coated on a film, followed by drying to form a conductive layer.

도 1은 고분자필름(110)에 도전층(130)이 형성된 센싱필름(100)의 굴곡에 따른 저항 변화를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a resistance change according to the bending of the sensing film 100 in which the conductive film 130 is formed on the polymer film 110.

A → B → C 와 같이 굽어졌다 펴지는 과정을 거치면서 도전층(130)의 저항은 도 1 하단에 도시된 그래프와 같이 변하게 된다.The resistance of the conductive layer 130 is changed as shown in the lower graph of FIG. 1 while being bent and spreading as shown in A, B, and C in FIG.

왜냐하면 도전층의 저항은 아래와 같은 식으로 표현되는데( R: 도전층의 저항, ρ:고유저항, L:길이, A:단면적 ),This is because the resistance of the conductive layer is represented by the following equation (R: resistance of the conductive layer, p: specific resistance, L: length, A:

R=ρ*L/A R = ρ * L / A

도 2를 참고하면 필름이 굽혀지거나 변형될 경우 고분자 필름위에 생성된 도전층이 팽창하게 되고 따라서 L의 증가로 전기적 저항이 커지게 되는 것이다.Referring to FIG. 2, when the film is bent or deformed, the conductive layer formed on the polymer film expands, so that the electrical resistance is increased due to the increase of L.

따라서 도 3과 같이 인체(10)에 부착된 센싱필름(100)이 근육의 움직임에 따라 F1 또는 F2 방향으로 휘어질 때 센싱필름(100)에 걸리는 전압(Vout)을 측정함으로써 근육의 미세한 움직임을 감지할 수 있게 된다.3, when the sensing film 100 attached to the human body 10 is flexed in the F1 or F2 direction according to the movement of the muscle, the voltage Vout applied to the sensing film 100 is measured, Can be detected.

회로부(300)는 센싱필름(100)의 저항값 변화를 전기적 신호로 변환하여 증폭 및 정제(필터링)시키는 역할을 하는 것으로서 PCB와 같은 회로기판으로 구성된다. 바람직하게는 도 3(a)와 도 6에 도시된 바와 같이 전압분배회로로 구성하여 외부저항(Rx)과 센싱필름(100)이 직렬로 연결되고 센싱필름(100)의 일단은 접지시켜 전원을 인가할 때 센싱필름(100)에 걸리는 출력전압(Vout)을 추출하여 신호필터(LPF/HPF 등)에 의한 정제 및 증폭(Amp)회로에 의한 증폭을 통해 분석가능한 신호로 가공한다. 다수의 센싱필름(100)을 구성할 때는 각 회로를 병렬연결한다.The circuit unit 300 converts a change in resistance value of the sensing film 100 into an electrical signal, amplifies and purifies (filters) the electrical signal, and is formed of a circuit board such as a PCB. 3 (a) and FIG. 6, the external resistor Rx and the sensing film 100 are connected in series and one end of the sensing film 100 is grounded to supply power The output voltage Vout applied to the sensing film 100 is extracted and processed into a signal that can be analyzed through amplification by an amplification circuit and amplification by a signal filter (LPF / HPF). When constructing a plurality of sensing films 100, each circuit is connected in parallel.

한편, 회로부(300)는 도 3(b)와 같이 브릿지회로로 구성할 수도 있다. 이 경우 오프셋 없는 출력전압(Vout)을 얻을 수 있는 장점이 있으므로, 신호처리과정에서 필터에 의한 오프셋 제거 과정을 생략할 수 있다. On the other hand, the circuit unit 300 may be constituted by a bridge circuit as shown in Fig. 3 (b). In this case, since the output voltage Vout without offset can be obtained, it is possible to omit the offset removing process by the filter in the signal processing.

센서의 감도는 전압분배회로(도 3(a))나 브릿지회로(도 3(b)) 모두 센싱필름(100)의 저항값과 외부저항(Rx)의 저항값이 동일할 때 가장 민감하므로, 인체의 표면의 형상에 따라 근육의 움직임을 감지할 수 있는 최적의 폭과 길이로 선정될 때의 센싱필름(100)의 저항값에 외부저항(Rx)의 값이 대응되도록 설계함이 바람직하다.The sensitivity of the sensor is most sensitive when the resistance value of the sensing film 100 and the resistance value of the external resistance Rx are the same in both the voltage divider circuit (FIG. 3A) and the bridge circuit (FIG. 3B) It is preferable to design the resistance value of the sensing film 100 to correspond to the value of the external resistance Rx when the optimal width and length are selected to detect the movement of the muscles according to the shape of the surface of the human body.

결합모듈(200)은 소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부를 회로부(300) 또는 밴드(400)와 결합시키는 역할을 하는데, 구체적으로는 두 개의 회로부가 구비되어 센싱필름(100)의 양단부가 모두 회로부에 결합될 때에는 두 회로부에 각각 결합모듈(200)이 형성될 것이고, 하나의 회로부가 구비될 경우 결합모듈(200)은 회로부와 밴드(400)의 단부에 형성되며 이 때 밴드(400)에 결합되는 센싱필름(100)의 단부는 접지된다.The coupling module 200 serves to couple the ends of the plurality of sensing films 100 arranged at predetermined intervals to the circuit unit 300 or the band 400. Specifically, The coupling module 200 is formed at the end of the circuit part and the band 400. In this case, the coupling module 200 is formed at the end of the circuit part and the band 400, The end of the sensing film 100 coupled to the band 400 is grounded.

각 센싱필름(100)이 변형될 때 간섭을 최소화하기 위하여 센싱필름 간에 소정의 간격을 두는 것이며, N개의 센싱필름로 구성할 경우 인체의 움직임에 대응한 출력신호 N개의 조합에 의해서 인체(10)의 다양한 움직임 의도를 판별할 수 있게 된다. 즉, 센싱필름의 개수 N이 증가할수록 판별 동작의 개수를 증가시킬 수 있다.In order to minimize interference when each sensing film 100 is deformed, a predetermined distance is set between the sensing films. When the sensing film 100 is composed of N sensing films, the number of output signals N corresponding to the movement of the human body, It is possible to discriminate various motion intentions of the user. That is, as the number N of sensing films increases, the number of discriminating operations can be increased.

상기 결합모듈(200)은 도 4 및 도 5와 같이 커넥터(210), 금속박막(230) 및 연결필름(220)으로 구성된다.The coupling module 200 includes a connector 210, a metal foil 230, and a connection film 220 as shown in FIGS.

커넥터(210)는 다수의 센싱필름(100)의 단부가 삽입되는 것으로서 FFC 커넥터를 예로 들 수 있으며, 센싱필름(100)이 삽입되어 회로부(300) 또는 접지와 연결되도록 한다.The connector 210 has an end portion of a plurality of sensing films 100 inserted therein. The FFC connector is an example of the connector 210, and the sensing film 100 is inserted into the circuit portion 300 or the ground.

금속박막(230)은 각 센싱필름(100)의 양단부에서 도전층(130)이 형성된 면에 부착되는 것으로서 커넥터(210)에 연결되는 전극 역할을 하며 알루미늄 테이프 등을 사용할 수 있다.The metal thin film 230 is attached to the surface of the sensing film 100 where the conductive layer 130 is formed at both ends and serves as an electrode connected to the connector 210 and may use an aluminum tape or the like.

연결필름(220)은 다수의 센싱필름(100)의 단부를 연결하기 위해 도전층(130)이 형성된 반대면에 부착되는 필름으로, 비전도성 파우더 물질의 필름을 사용하며 소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부에서 나열방향으로 이어지는 필름이 센싱필름(100)을 연결함과 동시에 커넥터(210)에 일체로 삽입이 용이하도록 지지하는 역할을 한다. 따라서 연결필름(220)의 폭이 커넥터(210)의 삽입부 폭과 같거나 다소 작게 형성됨이 바람직하다.The connecting film 220 is a film adhered to the opposite surface of the conductive layer 130 to connect the ends of the plurality of sensing films 100. The connecting film 220 may be a film of a nonconductive powder material, The sensing film 100 is connected to the sensing film 100 in a direction parallel to the sensing direction of the sensing film 100. Therefore, it is preferable that the width of the connection film 220 is formed to be equal to or slightly smaller than the width of the insertion portion of the connector 210.

밴드(400)는 회로부(300)와 결합모듈(200)의 사이 또는 두 개의 회로부(300) 사이를 연결하는 역할을 하며 탄성있는 재질로서 센싱필름(100)이 인체에 밀착되도록 한다. 이로 인해 본 발명의 웨어러블 장치는 팔찌와 같은 형상을 하게 되고, 팔에 장착하면 팔 근육의 미세한 움직임을 감지할 수 있게 된다.The band 400 serves to connect between the circuit unit 300 and the coupling module 200 or between the two circuit units 300 and allows the sensing film 100 to be in close contact with the human body as an elastic material. Accordingly, the wearable device of the present invention has a shape like a bracelet, and when the wearable device is mounted on an arm, minute movements of arm muscles can be detected.

즉, 도 6과 같이 구성할 때, 인체가 움직일 시에 발생하는 내부 근육의 움직임에 따른 인체 표면의 굴곡변화에 의해서 해당 근육군 위의 피부 표면과 접하고 있는 센싱필름(100)의 굽힘 또는 변형이 발생하고 이로 인한 고분자 필름 표면에 도전층의 저항의 변화로 출력전압(Vout)이 변동하게 된다. 이러한 출력전압 변동을 측정하여 각 근육군의 움직임 및 근육의 움직임이 야기한 인체 동작의 의도를 판별할 수 있다. 6, the bending or deformation of the sensing film 100 in contact with the surface of the skin on the muscle group due to the bending change of the surface of the human body due to the movement of the internal muscle, which occurs when the human body moves, And the output voltage Vout fluctuates due to the change of the resistance of the conductive layer on the surface of the resulting polymer film. This output voltage fluctuation can be measured to determine the intent of the human body motion caused by movement of each muscle group and muscle movement.

상술한 구성에서 하나의 센싱필름(100)과 하나의 회로부(300), 두 개의 결합모듈(200)―센싱필름(100)의 일단부를 회로부(300)를 연결하는 제1결합모듈과 센싱필름(100)의 타단부를 접지시키는 제2결합모듈―로 구성할 경우 단일한 인체 동작의도 감지용 센서로도 활용할 수 있다.In the above-described configuration, one sensing film 100, one circuit portion 300, two coupling modules 200, one end of the sensing film 100 are connected to the first coupling module and the sensing film And a second coupling module for grounding the other end of the body 100. The sensor can also be used as a sensor for detecting a human body motion intention.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be clear to those who have knowledge.

100 : 센싱필름
110 : 고분자필름
130 : 도전층
200 : 결합모듈
210 : 커넥터
220 : 연결필름
230 : 금속박막
300 : 회로부
400 : 밴드
10 : 인체100: sensing film
110: polymer film
130: conductive layer
200: Coupling module
210: Connector
220: Connection film
230: metal thin film
300:
400: Band
10: Human body

Claims (3)

휘어지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 센싱필름(100);
센싱필름(100)의 저항값 변화를 전기적 신호로 변환하는 회로부(300);
소정 간격을 두고 나열된 다수의 센싱필름(100)의 단부를 회로부(300) 또는 밴드(400)와 결합시키는 결합모듈(200);
회로부(300)와 결합모듈(200)의 사이 또는 두 개의 회로부(300) 사이를 연결하는 탄성있는 재질의 밴드(400);를 포함하고,

상기 센싱필름(100)은
소정의 길이로 형성되며 유연성 있고 점착성 또는 마찰성을 갖는 고분자필름(110),
고분자필름(110)의 일측 전면에 전도성 파우더 물질을 도포하고 연마 가공함으로써 형성되는 도전층(130)을 포함하며,

상기 전도성 파우더 물질은
탄소계열파우더이거나 금속 파우더이거나 또는 전도성 고분자인 것으로서,

전도성 파우더 물질이 탄소계열파우더인 경우
그래핀 파우더, CNT파우더, 흑연파우더 중 하나를 포함하고,

탄소계열 파우더를 고분자필름(110)에 직접 문지름으로써 도전층을 형성시키는 것을 특징으로 하고,

전도성 파우더 물질이 금속 파우더 또는 전도성 고분자인 경우
전도성 파우더 물질과 접착성 필러를 혼합한 전도성 페인트를 고분자필름(110)의 표면에 바른 후 건조시킴으로써 도전층을 형성시키며,

상기 접착성 필러는
휘발성 용매에 도전층을 형성시키고자하는 금속파우더 또는 전도성 고분자의 액상형을 혼합한 것임을 특징으로 하는
인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치.
A sensing film (100) having a resistance varying depending on a degree of bending;
A circuit unit 300 for converting a change in resistance value of the sensing film 100 into an electrical signal;
A coupling module (200) for coupling ends of a plurality of sensing films (100) arranged at predetermined intervals to a circuit part (300) or a band (400);
And a band 400 of elastic material connecting between the circuit part 300 and the coupling module 200 or between the two circuit parts 300,

The sensing film (100)
A polymer film 110 formed to have a predetermined length and having flexibility, adhesiveness or friction,
And a conductive layer (130) formed by coating a conductive powder material on one side of the polymer film (110) and polishing it,

The conductive powder material
Carbon-based powder, metal powder, or conductive polymer,

If the conductive powder material is a carbon-based powder
Graphene powder, CNT powder, graphite powder,

The conductive layer is formed by directly rubbing the carbon-based powder onto the polymer film 110,

When the conductive powder material is a metal powder or a conductive polymer
A conductive paint in which a conductive powder material and an adhesive filler are mixed is applied to the surface of the polymer film 110 and then dried to form a conductive layer,

The adhesive filler
Characterized in that a liquid phase of a metal powder or a conductive polymer for forming a conductive layer in a volatile solvent is mixed
A wearable device using a sensor for detecting the motion of a human body.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자필름(110)은 폴리머필름이고,
상기 전도성 파우더 물질은 그래핀파우더인 것을 특징으로 하는
인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치.
The method according to claim 1,
The polymer film 110 is a polymer film,
Characterized in that the conductive powder material is graphene powder
A wearable device using a sensor for detecting the motion of a human body.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
N개의 센싱필름로 구성할 경우
인체의 움직임에 대응한 출력신호 N개의 조합으로 인체(10)의 움직임 의도를 판별하는 것을 특징으로 하는
인체 동작의도 감지용 센서를 이용한 웨어러블 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
When composed of N sensing films
And the motion intention of the human body (10) is discriminated by a combination of N output signals corresponding to the motion of the human body
A wearable device using a sensor for detecting the motion of a human body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102355816B1 (en) * 2020-07-27 2022-02-07 한양대학교 산학협력단 A system and method for identifying abnormal conditions of a film sensor based on a artificial intelligence

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029633A (en) * 2008-06-30 2010-02-12 Tokai Rubber Ind Ltd Method of detecting muscle movement and device of detecting muscle movement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029633A (en) * 2008-06-30 2010-02-12 Tokai Rubber Ind Ltd Method of detecting muscle movement and device of detecting muscle movement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102154511B1 (en) 2019-05-08 2020-09-10 영산대학교산학협력단 Sensor module device using a sensor for detecting changes in body flexion
KR20200137127A (en) 2019-05-29 2020-12-09 경상대학교산학협력단 Method of forming electrode coating layer and method of electrode coating layer formed by the method

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