KR20180106351A - Directional control device for walking assistance - Google Patents

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KR20180106351A
KR20180106351A KR1020170034535A KR20170034535A KR20180106351A KR 20180106351 A KR20180106351 A KR 20180106351A KR 1020170034535 A KR1020170034535 A KR 1020170034535A KR 20170034535 A KR20170034535 A KR 20170034535A KR 20180106351 A KR20180106351 A KR 20180106351A
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이순걸
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정제연
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

A disclosed steering control device for walking assistance of the present invention comprises: a body unit assisting a walking force of a user; a handle unit rotatably connected to the body unit, and capable of being gripped by the user; a plurality of sensing units arranged in the handle unit, and sensing a steering intent of the user by a pressure change varied according to a walking direction of the user; and a control unit controlling driving of the body unit in association with the steering intent sensed by the sensing unit. According to the present invention, the present invention can improve a walking assistance force of the user since a large driving force can be generated even with a small force.

Description

보행 보조를 위한 조향 제어장치{DIRECTIONAL CONTROL DEVICE FOR WALKING ASSISTANCE}[0001] DIRECTIONAL CONTROL DEVICE FOR WALKING ASSISTANCE [0002]

본 발명은 보행 보조를 위한 조향 제어장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자가 원하는 방향으로 구동력을 가이드하여 사용자의 조향 의지에 최적화된 보행 보조를 위한 조향 제어장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a steering control apparatus for a walking assistance, and more particularly, to a steering control apparatus for guiding a driving force in a desired direction to thereby optimize the user's steering effort.

최근 국내를 비롯한 전세계적으로 평균 수명 연장에 따른 노인 인구의 지속적인 증가로 인해, 급속하게 초고령화 사회로 진입하고 있다. 고령화 시대에 따른 뇌졸증 등과 같은 신체마비 장애인 또한 증가 추세에 있으며, 근력이 부족하여 거동이 불편한 고령자가 급속하게 증가하고 있다. 이와 관련하여, 일상 생활 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 보행을 보조하기 위한 기술에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. Recently, the elderly population has been continuously increasing due to the extension of life expectancy in the world, including Korea. People with paralysis, such as stroke due to the age of aging, are also on the rise, and elderly people who are uncomfortable due to lack of muscle strength are increasing rapidly. In this regard, interest in techniques for assisting walking, which occupies the largest portion of daily life, is gradually increasing.

한편, 보행 보조기술은 일반적으로, 적은 힘으로도 보행을 보조할 수 있는 보행 보조 로봇의 연구가 점차 증대되고 있다. 이러한 보행 보조 로봇은 사용자가 손잡이를 잡고 보행하는 보행력에 의해 구동됨이 일반적이다. 이에 따라, 근래에는 보행 보조 로봇과 같은 보행 보조기의 구동력을 부가하여 적은 힘으로도 사용자의 보행을 보조할 수 있는 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
On the other hand, in general, research on a walking assist robot capable of supporting walking with a small force is gradually increasing. Such a walking-assist robot is generally driven by a walking force of the user while holding the knob. Accordingly, in recent years, various researches have been continuously carried out to supplement the walking of the user with a small force by adding the driving force of the walking aids such as the walking assist robot.

대한민국 등록특허공보 제10-0717397호Korean Patent Publication No. 10-0717397 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0103634호Korean Patent Publication No. 10-2016-0103634

본 발명의 목적은 사용자의 조향 의지를 파악하여 최적의 구동력 발생이 가능한 보행 보조를 위한 조향 제어장치를 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steering control apparatus for a walking assist system capable of grasping a steering intention of a user and generating an optimal driving force.

본 발명의 다른 목적은 사용자의 조향 정보를 프로파일로 저장하여 사용자에 대한 최적화된 조향 구동력 제어가 가능한 보행 보조를 위한 조향 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide a steering control apparatus for a walking assist system capable of controlling an optimum steering drive force for a user by storing user's steering information as a profile.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치는, 사용자의 보행력을 보조하는 몸체유닛, 상기 몸체유닛에 대해 회전 가능하게 연결되어, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들유닛, 상기 핸들유닛에 복수개 마련되어, 상기 사용자의 보행 방향에 따라 가변되는 압력 변화로 상기 사용자의 조향 의지를 감지하는 감지유닛 및 상기 감지유닛에 의해 감지된 조향 의지에 연동하여 상기 몸체유닛의 구동을 제어하는 제어유닛을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a steering control apparatus for a walking assist system, including a body unit for assisting a walking force of a user, a handle unit rotatably connected to the body unit, A plurality of detection units provided in the handle unit for sensing a steering intention of the user with a pressure change varying according to the user's walking direction and a control unit for controlling the driving of the body unit in conjunction with the steering intent sensed by the sensing unit Unit.

일측에 의하면, 상기 감지유닛은 상기 핸들유닛에 복수개 마련되어 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함할 수 있다. According to one aspect, the sensing unit may include a plurality of force sensing resistors (FSR) sensors provided in the handle unit to sense a pressure change.

일측에 의하면, 상기 핸들유닛은, 상기 몸체유닛과 연결되는 연결부재 및 일단부가 상기 연결부재에 마련된 연결홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되며, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들바를 포함하며, 상기 연결홈에 대해 상기 핸들바의 일단부가 유격되도록 상기 연결홈의 직경이 상기 핸들바 일단부의 직경보다 클 수 있다. According to one aspect of the present invention, the handle unit includes a connecting member connected to the body unit, and a handle bar rotatably connected to one end of the connecting member by being inserted into the connecting groove, The diameter of the connecting groove may be larger than the diameter of the one end of the handle bar so that one end of the handle bar is spaced apart from the other end of the handle bar.

일측에 의하면, 상기 감지유닛은, 상기 핸들바의 외주면을 따라 원주방향으로 상호 나란하게 마련되어, 상기 핸들바를 조작하는 방향에 따라 가변되는 압력을 감지하는 복수의 제1감지부 및 상기 연결홈에 삽입되는 상기 핸들바의 일단부에 마련되어, 상기 핸들바를 밀거나 당기는 압력 변화를 감지하는 적어도 하나의 제2감지부를 포함할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the sensing unit may include a plurality of first sensing units arranged parallel to each other in a circumferential direction along an outer circumferential surface of the handle bar, and sensing a pressure varying in accordance with a direction in which the handlebar is operated, And at least one second sensing unit provided at one end of the handle bar for sensing a pressure change in pushing or pulling the handle bar.

일측에 의하면, 상기 제1 및 제2감지부는 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함할 수 있다. According to one aspect, the first and second sensing units may include a force sensitive resistor (FSR) sensor for sensing a pressure change.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 제1 및 제2감지부에 의해 감지된 정보로 도출된 압력중심의 좌표값으로 상기 사용자의 조향 의지를 판단하여 구동력 발생을 제어할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the control unit can control the driving force generation by determining the steering intention of the user with the coordinate value of the pressure center derived from the information sensed by the first and second sensing units.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 조향 의지를 수집하여 프로파일을 생성할 수 있다. According to one aspect, the control unit can collect the steering intent and generate a profile.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은, 상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 복수의 좌표계의 각 축들이 교차하는 지점을 영(0)으로 변환하여, 상기 감지유닛의 초기 압력중심(Center Of Pressure, COP)이 상기 핸들바의 중심이 되도록 조정할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the control unit converts a point where the axes of the plurality of coordinate systems formed by the horizontal and vertical axes of the paper of the handlebar intersect each other to zero, Of Pressure (COP) can be adjusted to be the center of the handlebar.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치는, 사용자의 보행력을 보조하는 몸체유닛, 상기 몸체유닛에 움직임 가능하게 연결되어 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들유닛, 상기 핸들유닛이 회전되는 압력 변화를 감지하는 제1감지부 및 상기 핸들유닛을 밀거나 당기는 압력 변화를 감지하는 제2감지부를 포함하여, 상기 사용자의 조향 의지를 감지하는 감지유닛 및, 상기 감지유닛에 의해 감지된 압력정보의 평균 좌표값을 도출하여 상기 사용자의 조향 의지를 판단함으로써, 상기 몸체유닛의 조향 구동을 제어하는 제어유닛을 포함한다. A steering control apparatus for a walking aid according to a preferred embodiment of the present invention includes a body unit for assisting a walking force of a user, a handle unit movably connected to the body unit and capable of being gripped by the user, A sensing unit for sensing a steering intention of the user, the sensing unit including a first sensing unit for sensing a change in pressure to be rotated and a second sensing unit for sensing a pressure change to push or pull the handle unit, And a control unit for controlling the steering operation of the body unit by deriving an average coordinate value of the pressure information to determine the steering intention of the user.

일측에 의하면, 상기 제1 및 제2감지부는 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함할 수 있다. According to one aspect, the first and second sensing units may include a force sensitive resistor (FSR) sensor for sensing a pressure change.

일측에 의하면, 상기 핸들유닛은, 상기 몸체유닛과 연결되는 연결부재 및 일단부가 상기 연결부재에 마련된 연결홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되며, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들바를 포함하며, 상기 연결홈에 대해 상기 핸들바의 일단부가 유격되도록 상기 연결홈의 직경이 상기 핸들바 일단부의 직경보다 클 수 있다. According to one aspect of the present invention, the handle unit includes a connecting member connected to the body unit, and a handle bar rotatably connected to one end of the connecting member by being inserted into the connecting groove, The diameter of the connecting groove may be larger than the diameter of the one end of the handle bar so that one end of the handle bar is spaced apart from the other end of the handle bar.

일측에 의하면, 상기 제1감지부는 상기 핸들바의 외주면을 따라 원주방향으로 상호 나란하게 마련되며, 상기 제2감지부는 상기 핸들바의 일단부에 마련될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the first sensing unit may be disposed parallel to the circumferential direction along the outer circumferential surface of the handlebar, and the second sensing unit may be provided at one end of the handlebar.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은, 상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 복수의 좌표계의 각 축들이 교차하는 지점을 영(0)으로 변환하여, 상기 감지유닛의 초기 압력중심(Center Of Pressure, COP)이 상기 핸들바의 중심이 되도록 조정할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the control unit converts a point where the axes of the plurality of coordinate systems formed by the horizontal and vertical axes of the paper of the handlebar intersect each other to zero, Of Pressure (COP) can be adjusted to be the center of the handlebar.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은, 상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 제1좌표계 및 상기 제1좌표계에 대해 45° 각도를 이루고 있는 제2좌표계 각각의 압력중심을 도출한 후, 상기 제1좌표계의 압력중심과 상기 제2좌표값의 압력중심을

Figure pat00001
에 의해 변환한 압력중심으로 평균 좌표값을 도출하여, 상기 사용자의 조향 의지를 판단할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the control unit derives a first coordinate system formed by a horizontal axis and a vertical axis on the ground surface of the handle bar, and a pressure center of each of the second coordinate system formed at an angle of 45 ° with respect to the first coordinate system, The pressure center of the first coordinate system and the pressure center of the second coordinate value
Figure pat00001
And derives an average coordinate value from the pressure center converted by the pressure center, thereby determining the steering intent of the user.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 조향 의지를 수집하여 프로파일을 생성할 수 있다.
According to one aspect, the control unit can collect the steering intent and generate a profile.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 핸들유닛에 가해지는 사용자의 조향 의지를 감지하여 구동력을 제어함으로써, 사용자가 적은 힘으로도 원하는 조향으로 용이하게 보행할 수 있게 된다. According to the present invention having the above-described configuration, first, by sensing the steering intention of the user applied to the handle unit and controlling the driving force, the user can easily walk with a desired steering with less force.

둘째, 사용자가 파지하는 핸들유닛에 가해지는 압력변화로 인해 조향 의지를 판단함으로써, 특별한 사용방법의 숙지 없이 조작이 직관적이다. 그로 인해, 보행 보조를 위한 사용자의 다양성 확보에 유리하다. Second, the steering effort is determined by the pressure change applied to the handle unit held by the user, so that the operation is intuitive without knowing the special use method. As a result, it is advantageous in securing diversity of the user for the assistance of the walking.

셋째, 사용자의 조향 정보를 프로파일로 저장하여 관리함으로써, 사용 빈도수가 높아질수록 사용자의 조향 의지 판단 및 구동력 제어의 정확도가 향상된다.
Third, by storing and managing the user's steering information as a profile, the accuracy of steering determination and driving force control of the user is improved as the frequency of use is increased.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 핸들유닛을 개략적으로 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 핸들유닛을 개략적으로 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 핸들바에 제1감지부가 마련된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다. 그리고,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치의 보행 보조동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 순서도이다. FIG. 1 is a view schematically showing a steering control apparatus for a walking aid according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 2 is a perspective view schematically showing the handle unit shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a perspective view schematically illustrating the handle unit shown in Fig. 2; Fig.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the first sensing unit is provided on the handlebar shown in FIG. 3. FIG. And,
FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a walking assistance operation of the steering control apparatus for a walking aid according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such embodiments, and the spirit of the present invention may be proposed differently by adding, modifying and deleting constituent elements constituting the embodiment, .

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치(1)는 몸체유닛(10), 핸들유닛(20), 감지유닛(30) 및 제어유닛(40)을 포함한다.
1 and 2, a steering control apparatus 1 for a walking assist system according to a preferred embodiment of the present invention includes a body unit 10, a handle unit 20, a sensing unit 30, and a control unit 40).

상기 몸체유닛(10)은 사용자(H)의 보행에 연동하여 함께 주행하면서, 사용자(H)의 보행력을 보조한다. 상기 몸체유닛(10)은 일종의 몸체(11)에 대해 복수의 바퀴(12)가 장착된 형상을 가지는 일종의 모빌리티(Mobility) 수단이다. The body unit 10 supports the walking force of the user H while traveling together with the walking of the user H. The body unit 10 is a kind of mobility unit having a shape in which a plurality of wheels 12 are mounted on a body 11 of a kind.

참고로, 상기 몸체유닛(10)은 도 1의 도시와 같이, 일종의 수레와 같은 형상을 가지는 것으로 도시 및 예시하나 꼭 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 1의 몸체유닛(10)의 형상은 일 예일 뿐, 다양한 조건에 따라 가변 가능함은 당연하다. For reference, the body unit 10 has a shape like a cart, as shown in FIG. 1, but it is not limited thereto. That is, the shape of the body unit 10 of FIG. 1 is only an example, and it is natural that the body unit 10 is variable according to various conditions.

상기 핸들유닛(20)은 몸체유닛(10)에 대해 회전 가능하게 연결되어, 사용자에 의해 파지 가능하다. 상기 핸들유닛(20)은 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 몸체유닛(10)과 연결되는 연결부재(21)와 사용자에 의해 파지 가능한 핸들바(22)를 포함한다. The handle unit 20 is rotatably connected to the body unit 10 and can be grasped by the user. 1 and 2, the handle unit 20 includes a connecting member 21 connected to the body unit 10 and a handle bar 22 gripable by the user.

상기 연결부재(21)는 핸들바(22)와 몸체(11) 사이에 마련되며, 핸들바(22)의 일단부가 삽입 가능한 연결홈(21a)을 구비한다. 여기서, 도 2의 도시와 같이, 상기 연결홈(21a)의 직경은 핸들바(22)의 일단부가 유격된 간격(G)을 가지고 삽입 가능하도록, 핸들바(22)의 직경보다 크다. The connecting member 21 is provided between the handle bar 22 and the body 11 and has a connecting groove 21a into which one end of the handle bar 22 can be inserted. 2, the diameter of the coupling groove 21a is larger than the diameter of the handle bar 22 so that the diameter of the coupling groove 21a can be inserted with an interval G at which one end of the handle bar 22 is spaced apart.

상기 핸들바(22)는 일단부는 연결부재(21)의 연결홈(21a)에 삽입되고, 타단부는 일단부로부터 길이방향으로 연장되는 봉 형상을 가진다. 이러한 핸들바(22)의 형상은 도시된 예로 한정되지 않으며, 사용자(H)에 의해 파지가 용이한 다양한 형상으로 변경 가능하다. One end of the handle bar 22 is inserted into the connecting groove 21a of the connecting member 21 and the other end of the handle bar 22 has a rod shape extending in the longitudinal direction from one end. The shape of the handle bar 22 is not limited to the illustrated example, and can be changed into various shapes that can be easily gripped by the user H.

한편, 상기 핸들바(22)의 일단부와 연결홈(21a) 사이에 유격된 간격(G)이 마련됨으로써, 핸들바(22)는 연결홈(21a)에 삽입된 일단부를 중심으로 타단부가 회전될 수 있게 된다. 이때, 상기 핸들바(22)의 일단부에는 도 3의 도시와 같이, 회전축(23)이 마련되어 연결홈(21a)에 삽입됨으로써, 핸들바(22)의 회전을 가이드한다. The gap G between the one end of the handle bar 22 and the connection groove 21a is provided so that the other end of the handle bar 22 is inserted in the connection groove 21a So that it can be rotated. 3, a rotation shaft 23 is provided at one end of the handle bar 22 to guide the rotation of the handle bar 22 by being inserted into the connection groove 21a.

상기 감지유닛(30)은 핸들유닛(20)에 복수개 마련되어, 사용자(H)의 보행 방향 즉, 조향에 따라 가변되는 압력 변화로 사용자의 조향 의지를 감지한다. 상기 감지유닛(30)은 도 3의 도시와 같이, 제1 및 제2감지부(31)(32)를 포함하여 조향 방향을 감지한다. The sensing unit 30 is provided in a plurality of the handle units 20 and senses the steering intention of the user with a pressure change that varies according to the walking direction of the user H, that is, the steering. The sensing unit 30 includes a first sensing unit 31 and a second sensing unit 32 to sense the steering direction, as shown in FIG.

상기 제1감지부(31)는 핸들바(22)의 외주면을 따라 원주방향으로 상호 나란하게 마련되어, 핸들바(22)를 조작하는 방향에 따라 가변되는 압력을 감지한다. 이러한 제1감지부(31)는 압력 변화를 감지하기 위한 압력센서를 복수개 포함하며, 본 실시예에서는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함한다. The first sensing portions 31 are disposed in parallel with each other in the circumferential direction along the outer circumferential surface of the handle bar 22 and sense a variable pressure in accordance with the direction in which the handlebar 22 is operated. The first sensing unit 31 includes a plurality of pressure sensors for sensing a pressure change, and includes a force sensitive resistor (FSR) sensor in the present embodiment.

본 실시예에서는 상기 제1감지부(31)가 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 핸들바(22)의 원주방향으로 상호 나란하게 8개 마련되는 것으로 도시 및 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1감지부(31)가 핸들바(22)의 가로방향에 대한 적어도 4방향으로 가해지는 압력 변화를 감지할 수 있도록, 적어도 4개 이상 마련되는 다양한 변형예가 가능함은 당연하다. In the present embodiment, the first sensing portions 31 are illustrated and exemplified as being provided in parallel with each other in the circumferential direction of the handlebar 22 as shown in Figs. 3 and 4. However, the present invention is not limited to this, and various modifications may be made so that the first sensing portion 31 can detect a pressure change applied in at least four directions with respect to the lateral direction of the handlebar 22, Yes, yes.

상기 제2감지부(32)는 연결홈(21a)에 삽입되는 핸들바(22)의 일단부에 마련되어, 핸들바(22)를 밀거나 당기는 압력 변화를 감지하도록 적어도 하나 마련된다. 보다 구체적으로, 상기 제2감지부(32)는 핸들바(22)의 일단부에 마련되는 회전축(23)에 마련된다. The second sensing part 32 is provided at one end of the handle bar 22 inserted into the connection groove 21a and is provided at least one to sense a pressure change in pushing or pulling the handle bar 22. [ More specifically, the second sensing unit 32 is provided on the rotation shaft 23 provided at one end of the handlebar 22. [

상기 제2감지부(32) 또한, 제1감지부(31)와 마찬가지로 FSR 센서와 같은 압력 센서를 포함하여, 핸들바(22)에 가해지는 밀거나 당기는 압력 변화를 감지한다. 이러한 제2감지부(32)는 핸들바(22)를 밀거나 당기는 압력 변화를 감지함으로써, 사용자(H)가 핸들바(22)를 파지한 상태로 전진 또는 후진하는지 여부를 감지할 수 있게 된다. The second sensing unit 32 also includes a pressure sensor such as an FSR sensor in the same manner as the first sensing unit 31, and senses a pushing or pulling pressure applied to the handle bar 22. The second sensing unit 32 can detect whether the user H is moving forward or backward while grasping the handle bar 22 by detecting a pressure change in pushing or pulling the handle bar 22 .

상기 제어유닛(40)은 감지유닛(30)에 의해 감지된 조향 의지에 연동하여 몸체유닛(10)의 구동을 제어한다. 보다 구체적으로, 상기 제어유닛(40)은 감지유닛(30)에 의해 감지된 정보로 압력중심을 도출하여, 사용자의 조향 의지를 판단하여 구동력을 발생시킨다. The control unit (40) controls the driving of the body unit (10) in conjunction with the steering intent sensed by the sensing unit (30). More specifically, the control unit 40 derives the pressure center from the information sensed by the sensing unit 30, and determines the steering intent of the user to generate the driving force.

이러한 제어유닛(40)이 감지유닛(30)에 의해 감지된 정보를 이용해 사용자(H)의 조향 의지를 판단함을 도 4를 참고하여 설명한다. The control unit 40 determines the steering intention of the user H by using the information sensed by the sensing unit 30, with reference to FIG.

도 4를 참고하면, 지면과 수평 및 수직한 축이 이루고 있는 좌표계를 제1좌표계(x1, y1)로 지칭하고, 제1좌표계(x1, y1)에 대해 45° 각도를 이루고 있는 좌표계를 제2좌표계(x2, y2)라고 지칭할 경우, 각 축들이 교차하는 지점을 영(0)으로 조절하여 축의 끝부분을 ±1024로 지정한다. 4, a coordinate system in which a horizontal axis and a vertical axis are perpendicular to the ground is referred to as a first coordinate system (x1, y1), and a coordinate system formed at an angle of 45 degrees with respect to the first coordinate system (x1, y1) In the case of the coordinate system (x2, y2), the intersection point of each axis is set to zero, and the end portion of the axis is set to ± 1024.

상기 제1좌표계(x1, y1) 및 제2좌표계(x2, y2)를 이루고 있는 제1감지부(31)의 감지된 정보를 이용하여 제1좌표계(x1, y1)의 압력중심(Center Of Pressure, COP) 및 제2좌표계(x2, y2)의 압력중심을 도출한다. 여기서, 상기 제2좌표계(x2, y2)의 압력중심은 하기 수학식 1과 같은 회전 변환을 이용하여 제1좌표계(x1, y1)로 변환한다. The center of pressure of the first coordinate system (x1, y1) is calculated using the sensed information of the first sensing unit 31 constituting the first coordinate system (x1, y1) and the second coordinate system (x2, y2) , COP) and the second coordinate system (x2, y2). Here, the pressure center of the second coordinate system (x2, y2) is transformed into the first coordinate system (x1, y1) using the rotation transformation as shown in the following Equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 제1좌표계(x1, y1)의 압력중심과 상기 수학식 1에 의해 제2좌표계(x2, y2)에서 변환한 압력중심의 좌표값의 평균을 도출함으로써, 최종적으로 압력중심의 좌표값을 도출한다. By deriving the average of the pressure center of the first coordinate system (x1, y1) and the coordinate value of the pressure center transformed by the second coordinate system (x2, y2) according to the equation (1), finally, the coordinate value of the pressure center is derived do.

최종적으로 도출된 압력중심의 좌표값을 이용하여, 상기 제어유닛(40)은 사용자(H)의 조향 의도를 판단하고, 사용자(H)가 원하는 방향으로 몸체유닛(10)의 구동력을 발생시킨다. The control unit 40 determines the steering intention of the user H and generates the driving force of the body unit 10 in a direction desired by the user H by using the coordinate values of the finally derived pressure center.

한편, 상기 제어유닛(40)은 도출된 조향 정보를 수집하여 프로파일을 생성한다. 그로 인해, 상기 제어유닛(40)은 조향 정보가 늘어날수록 사용자(H)의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있으므로, 적은 힘으로도 무게가 많이 나가는 모빌리티 수단인 몸체유닛(10)을 원하는 방향으로 용이하게 제어할 수 있게 된다.
Meanwhile, the control unit 40 collects the derived steering information and generates a profile. Therefore, the control unit 40 can grasp the steering intention of the user H more accurately as the steering information increases, so that the body unit 10, which is a mobility unit with a large weight by a small force, It becomes possible to control.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 보행 보조를 위한 조향 제어장치(1)의 보행 보조동작(100)을 도 5를 참고하여 설명한다. The walking assist operation 100 of the steering control apparatus 1 for walking assistance according to the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIG.

도 5의 도시와 같이, 상기 제어유닛(40)은 감지유닛(30)의 영점을 조절한다(110). 구체적으로, 상기 제어유닛(40)은 도 4와 같이, 복수의 제1감지부(31)의 센서 값을 영(0)으로 변환하여 초기 압력중심이 핸들바(22)의 중심이 되도록 조정한다. As shown in FIG. 5, the control unit 40 adjusts the zero point of the sensing unit 30 (110). 4, the control unit 40 converts the sensor values of the plurality of first sensing units 31 to zero and adjusts the initial pressure center to be the center of the handle bar 22 .

상기 영점이 조절된 후(110), 핸들바(22)에 가해는 압력 변화를 제1 및 제2감지부(31)(32)가 감지함으로써 조향을 감지한다(120). 이때, 상기 제어유닛(40)은 핸들바(22)에 가해지는 압력 변화를 감지하는 제1 및 제2감지부(31)(32)의 정보를 통해 압력중심의 평균 좌표값을 도출하여 조향 정보를 판단한다(120). After the zero point is adjusted 110, the first and second sensing units 31 and 32 sense the pressure change applied to the steering wheel bar 22 to sense the steering. At this time, the control unit 40 derives an average coordinate value of the pressure center through the information of the first and second sensing units 31 and 32 that sense a pressure change applied to the handlebar 22, (120).

상기 판단된 조향 정보에 근거하여, 상기 제어유닛(40)은 구동력을 발생시켜 몸체유닛(10)을 구동시킨다(130). 이때, 상기 제어유닛(40)은 조향 정보에 대응하여 구동력 발생을 제어함으로써, 사용자(H)가 적은 힘을 가해도 몸체유닛(10)이 원하는 방향으로 구동력이 발생될 수 있게 된다. Based on the determined steering information, the control unit 40 generates a driving force to drive the body unit 10 (130). At this time, the control unit 40 controls generation of the driving force corresponding to the steering information, so that the driving force can be generated in the desired direction of the body unit 10 even if the user H applies less force.

또한, 상기 제어유닛(40)은 사용자(H)의 조향 정보 즉, 데이터를 수집(140)하며, 이렇게 수집된 데이터로 프로파일을 생성한다(150).
In addition, the control unit 40 collects the steering information of the user H, that is, data 140, and generates the profile from the collected data (150).

참고로, 본 발명에서 설명하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치(1)가 노인과 같은 거동이 불편한 사용자의 보행 보조를 위한 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 어린 아이들의 보행 보조기뿐만 아니라, 무거운 짐이 실려 조향이 어려운 카트에도 적용되어 사용자(H)의 조향 의지를 판단하여 모빌리트 제어가 용이한 다양한 실시예가 가능함은 당연하다.
For reference, the steering control device 1 for the walking aiding according to the present invention is shown and exemplified for a walking aid of a user having an uncomfortable behavior such as an elderly person, but is not limited thereto. For example, it is a matter of course that various embodiments are possible which can be applied not only to a walking aid of a young child but also to a cart which is loaded with a heavy load and which is difficult to steer, so as to determine the steering intention of the user H,

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that

1: 보행 보조를 위한 조향 제어장치 10: 몸체유닛
20: 핸들유닛 21: 연결부재
22: 핸들바 30: 감지유닛
31: 제1감지부 32: 제2감지부
40: 제어유닛1: Steering control device for walking assistance 10: Body unit
20: handle unit 21: connecting member
22: handlebar 30: sensing unit
31: first sensing unit 32: second sensing unit
40: control unit

Claims (15)

사용자의 보행력을 보조하는 몸체유닛;
상기 몸체유닛에 대해 회전 가능하게 연결되어, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들유닛;
상기 핸들유닛에 복수개 마련되어, 상기 사용자의 보행 방향에 따라 가변되는 압력 변화로 상기 사용자의 조향 의지를 감지하는 감지유닛; 및
상기 감지유닛에 의해 감지된 조향 의지에 연동하여 상기 몸체유닛의 구동을 제어하는 제어유닛;
을 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
A body unit for assisting the walking force of the user;
A handle unit rotatably connected to the body unit and capable of being held by the user;
A plurality of detection units provided in the handle unit for sensing steering intent of the user with a pressure change varying in accordance with the user's walking direction; And
A control unit for controlling the driving of the body unit in conjunction with the steering intent sensed by the sensing unit;
And a control unit for controlling the steering of the vehicle.
제1항에 있어서,
상기 감지유닛은 상기 핸들유닛에 복수개 마련되어 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing unit comprises a plurality of FSR (Force Sensitive Resister) sensors provided on the handle unit for sensing a change in pressure.
제1항에 있어서,
상기 핸들유닛은,
상기 몸체유닛과 연결되는 연결부재; 및
일단부가 상기 연결부재에 마련된 연결홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되며, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들바;
를 포함하며,
상기 연결홈에 대해 상기 핸들바의 일단부가 유격되도록 상기 연결홈의 직경이 상기 핸들바 일단부의 직경보다 큰 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the handle unit comprises:
A connecting member connected to the body unit; And
A handlebar which is rotatably connected to one end of the handle bar by being inserted into a connecting groove provided in the connecting member, the handle bar being grasable by the user;
/ RTI >
Wherein the diameter of the connecting groove is greater than the diameter of the one end of the handlebar so that one end of the handlebar is spaced apart from the connecting groove.
제3항에 있어서,
상기 감지유닛은,
상기 핸들바의 외주면을 따라 원주방향으로 상호 나란하게 마련되어, 상기 핸들바를 조작하는 방향에 따라 가변되는 압력을 감지하는 복수의 제1감지부; 및
상기 연결홈에 삽입되는 상기 핸들바의 일단부에 마련되어, 상기 핸들바를 밀거나 당기는 압력 변화를 감지하는 적어도 하나의 제2감지부;
를 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
The method of claim 3,
The sensing unit includes:
A plurality of first sensing units arranged parallel to each other in a circumferential direction along an outer circumferential surface of the handle bar and sensing a pressure varying in accordance with a direction in which the handlebar is operated; And
At least one second sensing unit provided at one end of the handle bar inserted in the connection groove and sensing a pressure change in pushing or pulling the handle bar;
And a steering angle sensor for detecting steering angle of the steering wheel.
제4항에 있어서,
상기 제1 및 제2감지부는 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the first and second sensing units include a force sensitive resistor (FSR) sensor for sensing a pressure change.
제4항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 제1 및 제2감지부에 의해 감지된 정보로 도출된 압력중심의 좌표값으로 상기 사용자의 조향 의지를 판단하여 구동력 발생을 제어하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the control unit controls drive force generation by determining a steering intention of the user with a coordinate value of a pressure center derived from information sensed by the first and second sensing units.
제6항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 조향 의지를 수집하여 프로파일을 생성하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
The method according to claim 6,
And the control unit collects the steering intent and generates a profile.
제4항에 있어서,
상기 제어유닛은, 상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 복수의 좌표계의 각 축들이 교차하는 지점을 영(0)으로 변환하여, 상기 감지유닛의 초기 압력중심(Center Of Pressure, COP)이 상기 핸들바의 중심이 되도록 조정하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the control unit converts a point at which the axes of the plurality of coordinate systems formed by the horizontal and vertical axes of the handle bar and the axes intersect each other to zero, ) Is adjusted to be the center of the handlebar.
사용자의 보행력을 보조하는 몸체유닛;
상기 몸체유닛에 움직임 가능하게 연결되어 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들유닛;
상기 핸들유닛이 회전되는 압력 변화를 감지하는 제1감지부 및 상기 핸들유닛을 밀거나 당기는 압력 변화를 감지하는 제2감지부를 포함하여, 상기 사용자의 조향 의지를 감지하는 감지유닛; 및
상기 감지유닛에 의해 감지된 압력정보의 평균 좌표값을 도출하여 상기 사용자의 조향 의지를 판단함으로써, 상기 몸체유닛의 조향 구동을 제어하는 제어유닛;
을 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
A body unit for assisting the walking force of the user;
A handle unit movably connected to the body unit and capable of being held by the user;
A sensing unit for sensing the steering intent of the user, the sensing unit comprising: a first sensing unit for sensing a change in pressure of the rotation of the handle unit; and a second sensing unit sensing a pressure change in pushing or pulling the handle unit. And
A control unit for controlling the steering operation of the body unit by deriving an average coordinate value of the pressure information sensed by the sensing unit to determine the steering intention of the user;
And a control unit for controlling the steering of the vehicle.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2감지부는 압력 변화를 감지하는 FSR(Force Sensitive Resister) 센서를 포함하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the first and second sensing units include a force sensitive resistor (FSR) sensor for sensing a pressure change.
제9항에 있어서,
상기 핸들유닛은,
상기 몸체유닛과 연결되는 연결부재; 및
일단부가 상기 연결부재에 마련된 연결홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되며, 상기 사용자에 의해 파지 가능한 핸들바;
를 포함하며,
상기 연결홈에 대해 상기 핸들바의 일단부가 유격되도록 상기 연결홈의 직경이 상기 핸들바 일단부의 직경보다 큰 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the handle unit comprises:
A connecting member connected to the body unit; And
A handlebar which is rotatably connected to one end of the handle bar by being inserted into a connecting groove provided in the connecting member, the handle bar being grasable by the user;
/ RTI >
Wherein the diameter of the connecting groove is greater than the diameter of the one end of the handlebar so that one end of the handlebar is spaced apart from the connecting groove.
제11항에 있어서,
상기 제1감지부는 상기 핸들바의 외주면을 따라 원주방향으로 상호 나란하게 마련되며,
상기 제2감지부는 상기 핸들바의 일단부에 마련되는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the first sensing unit is disposed parallel to the circumferential direction along an outer circumferential surface of the handlebar,
And the second sensing unit is provided at one end of the handlebar.
제11항에 있어서,
상기 제어유닛은, 상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 복수의 좌표계의 각 축들이 교차하는 지점을 영(0)으로 변환하여, 상기 감지유닛의 초기 압력중심(Center Of Pressure, COP)이 상기 핸들바의 중심이 되도록 조정하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the control unit converts a point at which the axes of the plurality of coordinate systems formed by the horizontal and vertical axes of the handle bar and the axes intersect each other to zero, ) Is adjusted to be the center of the handlebar.
제13항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 핸들바의 지면과 수평 및 수직한 축이 이루는 제1좌표계 및 상기 제1좌표계에 대해 45° 각도를 이루고 있는 제2좌표계 각각의 압력중심을 도출한 후, 상기 제1좌표계의 압력중심과 상기 제2좌표값의 압력중심을
Figure pat00003
에 의해 변환한 압력중심으로 평균 좌표값을 도출하여, 상기 사용자의 조향 의지를 판단하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the control unit comprises:
A first coordinate system formed by a horizontal axis of the handle bar and a horizontal axis and a second coordinate system formed by an angle of 45 ° with respect to the first coordinate system are derived from the pressure center of the first coordinate system, The pressure center of the second coordinate value
Figure pat00003
And derives an average coordinate value from the pressure center converted by the steering angle calculating unit to determine the steering intention of the user.
제9항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 조향 의지를 수집하여 프로파일을 생성하는 보행 보조를 위한 조향 제어장치. 10. The method of claim 9,
And the control unit collects the steering intent and generates a profile.
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