KR20220021782A - IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템 - Google Patents

IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템은 모터, 외부로부터 모터를 제어하기 위한 제어신호를 수신하는 통신부, 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 외부 입력에 따라 스윙 동작 가능한 스마트 유아 침대, 스마트 유아 침대에 설치되며, 유아의 탑승에 따른 무게를 감지하는 무게감지부와, 음성을 인식하고 디지털 음성신호를 출력하는 음성인식모듈과, 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 음성분석모듈과, 제1 음성분류값이 출력되면 스마트 유아 침대를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부와, 음성인식모듈에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서의 제어신호 생성부에서의 제어신호 생성 여부, 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 상태분석부와, 제어신호 생성부에서 발생되는 제어신호와 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값, 상태분석부에서 출력되는 상태값 중 적어도 하나를 시각별로 기록함에 따른 모니터링정보를 생성하는 모니터링정보생성부와 제어신호를 스마트 유아 침대로 전송하거나 모니터링정보 또는 상태값을 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치 및 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치로부터 모니터링정보 또는 상태값을 수신하여 화면상에 표시하며, 사용자의 조작에 따른 터치입력정보를 외부로 전송하는 단말기를 포함한다.

Description

IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLIING OF CRADLES BASED ON VOICE RECOGNITION USING IOT}
본 발명은 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격으로 스마트 유아 침대의 상황을 확인하고 구동시킬 수 있는 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템에 관한 것이다.
유아를 눕히거나 앉혀 전후방으로 흔들거나 모빌이 돌아가거나 음악이 나오는 등의 다양한 기능을 포함한 스마트 유아 침대들이 개발되고 있다.
스마트 유아 침대와 관련하여 원거리에서 스마트 유아 침대를 제어하기 위해 아이가 울음소리가 인식되거나 보호자의 음성에 따라 스윙 동작하거나 기저장된 음성 또는 음악을 출력하는 기술 등이 제시되고 있으나, 이러한 종래의 기술들은 음성과 움직임을 지속적으로 측정함에 따라 전력 소비가 증가한다는 문제점이 있었다.
또한, 단순히 움직임 여부와 아이의 울음소리 인식 여부에 따라 아이가 깼는지 여부를 판단하여 알림을 주는 종래의 스마트 유아 침대 관련 기술의 경우, 아이가 스마트 유아 침대 인근에서 울거나, 잠깐 뒤척이는 경우에도 불필요하게 알람을 발생시키는 불편함이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1641027호 대한민국 공개특허번호 제10-2019-0071712호
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충격 및 움직임 감지 여부에 따라 음성을 인식하여 스마트 유아 침대를 스윙 동작 시키거나, 스마트 유아 침대의 상태를 외부에서 확인할 수 있는 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템은 모터, 외부로부터 모터를 제어하기 위한 제어신호를 수신하는 통신부, 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 외부 입력에 따라 스윙 동작 가능한 스마트 유아 침대, 스마트 유아 침대에 설치되며, 유아의 탑승에 따른 무게를 감지하는 무게감지부와, 음성을 인식하고 디지털 음성신호를 출력하는 음성인식모듈과, 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 음성분석모듈과, 제1 음성분류값이 출력되면 스마트 유아 침대를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부와, 음성인식모듈에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서의 제어신호 생성부에서의 제어신호 생성 여부, 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 상태분석부와, 제어신호 생성부에서 발생되는 제어신호와 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값, 상태분석부에서 출력되는 상태값 중 적어도 하나를 시각별로 기록함에 따른 모니터링정보를 생성하는 모니터링정보생성부와 제어신호를 스마트 유아 침대로 전송하거나 모니터링정보 또는 상태값을 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치 및 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치로부터 모니터링정보 또는 상태값을 수신하여 화면상에 표시하며, 사용자의 조작에 따른 터치입력정보를 외부로 전송하는 단말기를 포함한다.
본 발명의 일면에 따르면 충격 및 움직임 감지 여부에 따라 음성을 인식하여 스마트 유아 침대를 스윙 동작 시키거나, 스마트 유아 침대의 상태를 외부에서 확인할 수 있는 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템을 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 보호자가 원격으로 스마트 유아 침대의 상태를를 확인하고 스마트 유아 침대의 동작을 제어할 수 있게 하는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템의 블록도이다.
도 2 내지 3은 본 발명의 실시예들에 있어서 무게 및 음성분류값에 따른 제어신호의 발생과 출력되는 상태값을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 있어서 단말기 화면상에 표시되는 상태 표시영역과 모니터링정보 표시영역을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 복수개의 상태값들과 대응되는 상태아이콘을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템의 블록도로, 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템(1)은 스마트 유아 침대(10), 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20), 단말기(30)를 포함하는 것일 수 있다.
스마트 유아 침대(10)는 통신부(110), 구동부(120), 모터(130)를 포함하여 외부 입력에 따라 스윙 동작 가능한 것일 수 있다.
통신부(110)는 모터(130)를 제어하기 위한 제어신호를 외부로부터 수신하는 것일 수 있다.
구동부(120)는 통신부(110)에서 수신된 제어신호에 기초하여 모터(130)를 구동하는 것일 수 있다.
스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)는 스마트 유아 침대(10)에 설치되어 유아의 탑승에 따른 무게를 감지하고, 스마트 유아 침대(10) 인근의 음성을 인식하며, 스마트 유아 침대(10)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 스마트 유아 침대(10)로 전송하는 것일 수 있다.
또한, 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)는 감지된 무게, 인식된 음성, 제어신호 생성 시점 등에 기초하여 스마트 유아 침대(10)의 상태를 분석하며, 사용자가 제어신호 발생여부, 무게, 스마트 유아 침대(10)의 상태 등을 원격으로 파악할 수 있도록 모니터링정보를 생성하여 단말기(30)로 전송하는 것일 수 있다.
스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)는 단말기(30)로부터 입력되는 터치입력에 따라 스마트 유아 침대(10)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 스마트 유아 침대(10)로 전송하는 것일 수 있다.
스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)는 무게감지부(201), 충격감지부(203), 전원제어부(210), 전원부(220), 음성인식모듈(230), 음성분석모듈(240), 제어신호 생성부(250), 상태분석부(260), 모니터링정보생성부(270), 시각정보부(205), 통신부(280), 명령값 선택부(290)를 포함하는 것일 수 있다.
무게감지부(201)는 스마트 유아 침대(10)에 설치되며, 유아의 탑승에 따른 무게를 감지하는 것일 수 있다.
충격감지부(203)는 스마트 유아 침대(10)에 설치되며 스마트 유아 침대(10)에 가해지는 충격을 감지하는 것일 수 있다.
전원제어부(210)는 충격감지부(203)에서 충격이 감지되고 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 감지되면 전원공급신호를 발생시키는 것일 수 있다.
전원부(220)는 전원제어부(210)에서 전원공급신호가 발생하면, 음성인식모듈(230) 및 음성분석모듈(240)에 전원을 공급하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전원부(220)는 충격감지부(203)에서 충격이 감지되고 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 감지되면, 음성인식모듈(230) 및 음성분석모듈(240)에 전원을 공급하도록 하여, 유아가 스마트 유아 침대(10)에 탑승하지 않은 상태에서 음성을 수집함에 따른 불필요한 전력 소모를 줄이도록 한다.
음성인식모듈(230)은 스마트 유아 침대(10)에 설치되어 음성을 인식하고 디지털 음성신호를 출력하는 것일 수 있다.
음성인식모듈(230)은 마이크(231), 신호증폭부(233), 컨버터부(235)를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
마이크(231)는 스마트 유아 침대(10)에 설치되어 음성신호를 수집하는 것일 수 있다.
신호증폭부(233)는 음성신호를 기설정된 증폭비에 따라 증폭하는 것일 수 있다.
컨버터부(235)는 신호증폭부(233)에서 증폭되어 출력되는 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하여 출력하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 음성인식모듈(230)에서 출력되는 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호를 주파수 대역별로 구분하고 주파수 대역별 신호 분포에 기초하여 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 기설정된 주파수 범위에 대응되는지 여부에 따라 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호의 주파수 대역별 신호 분포에서 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 250 내지 450Hz에 해당하는 경우 제1 음성분류값을 출력하고, 디지털 음성신호의 주파수 대역별 신호 분포에서 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 100 내지 250Hz에 해당하는 경우 제2 음성분류값을 출력하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 2bit로 구성된 음성분류값을 출력하는 것일 수 있다. 여기서, 제1 음성분류값은 10 이고, 제2 음성분류값은 01일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호를 웨이블릿(wavelet) 변환함에 따라 디지털 음성신호에 대한 웨이블릿 에너지를 산출하는 것일 수 있다.
또한, 음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호를 푸리에 변환함에 따라 주파수 영역의 로그에너지값들을 산출하고 로그에너지값들을 역푸리에 변환함에 따라 켑스트럼(cepstrum)을 산출하여 켑스트럼 피크값을 획득하는 것일 수 있다.
음성분석모듈(240)은 웨이블릿 에너지와 켑스트럼 피크값을 산출한 후, 웨이블릿 에너지와 켑스트럼 피크값을 비교하여 디지털 음성신호로부터 피치 주파수를 추출하고 추출된 피치 주파수가 기설정된 유아음성 주파수 범위에 속하는 경우 제1 음성분류값을 출력하며 추출된 피치 주파수가 기설정된 어른음성 주파수 범위에 속하는 경우 제2 음성분류값을 출력하는 것일 수 있다.
여기서 음성분석모듈(240)은 웨이블릿 에너지로부터 평균 크기 차 함수를 계산하며 계산된 평균 크기 차 함수와 켑스트럼 피크값의 패턴 매칭을 수행함에 따라 피치 주파수를 추출하고 추출된 피치 주파수에 기초하여 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값을 출력하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)에 있어서 음성분석모듈(240)은 웨이블릿 에너지와 켑스트럼 피크값의 비교를 통해 추출된 주파수에 기초하여 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값을 출력함에 따라, 음성분류 정확도가 향상되도록 한다.
제어신호 생성부(250)는 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되면 스마트 유아 침대(10)를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 생성하는 것일 수 있다.
스마트 유아 침대(10)에서 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)로부터 스마트 유아 침대(10)를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 수신하는 경우 스마트 유아 침대(10)의 구동부는 기설정된 속도로 모터를 동작시키는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 음성인식모듈(230)에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서의 제어신호 생성부(250)에서의 제어신호 생성 여부, 음성분석모듈(240)에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 음성인식모듈(230)에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서의 제어신호 생성부(250)에서 제어신호 발생 여부, 음성분석모듈(240)에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 음성인식모듈(230)에서 음성 인식을 시작한 시점부터 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들 중 어느 한 시점인 제1 시점과, 제1 시점에서 판단주기 이후의 시점인 제2 시점 사이에 제어부에서의 제어신호 발생 여부와, 제어신호가 발생한 시점에서 음성분석모듈(240)에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값과, 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 음성분석모듈(240)에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 제어신호가 발생한 시점에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되지 않으면 제1 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 제어신호가 발생한 시점과 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점과 제2 시점에서 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되면 제2 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 제어신호가 발생한 시점과 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점에서 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되고, 제2 시점에서 무게감지부(201)에서 중량값 미만의 무게가 출력되며, 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 무게감지부(201)에서 제2 음성분류값이 출력되지 않으면 제3 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
상태분석부(260)는 제어신호가 발생한 시점과 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전에 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점과 제2 시점에서 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 미만의 무게가 출력되면 제4 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)에 있어서, 상태분석부(260)는 제1 시점, 제2 시점에서 제어신호 발생 여부, 제어신호가 발생한 시점, 제2 시점에서의 무게감지부(201)의 출력 및 제어신호가 발생한 시점, 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전에서 음성분석모듈(240)의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 복수개의 상태값들 중 어느 하나의 상태값으로 구분하여 출력하도록 한다.
여기서, 상태분석부(260)가 제1 상태값을 출력하는 경우 스마트 유아 침대(1)에 안착된 유아가 울고 스윙 동작 후 울음을 그친 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있고, 제2 상태값을 출력하는 경우 스마트 유아 침대(1)에 탑승 중인 유아가 스윙 동작 후에도 계속 울고 있는 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있으며, 제3 상태값을 출력하는 경우 스마트 유아 침대(10)에 안착된 유아가 스윙 동작 후 스마트 유아 침대(10)를 이탈하여 울고 있고 성인음성이 감지되지 않는 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있고, 제4 상태값을 출력하는 경우 유아가 스마트 유아 침대(10)에 안착되어 있지 않으며 스마트 유아 침대(10)가 동작한 후 유아 울음이 지속적으로 감지되는 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있다.
한편, 상태분석부(260)는 제어신호가 발생한 시점과 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점과 제2 시점에서 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되고, 제1 시점과 제어신호가 발생한 시점 사이의 시간이 기설정된 임계값 미만이면 제2 상태값을 출력하고, 제어신호가 발생한 시점과 제어신호가 발생한 시점 이후 제2 시점 이전의 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점과 제2 시점에서 무게감지부(201)에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되고, 제1 시점과 제어신호가 발생한 시점 사이의 시간이 기설정된 임계값 이상이면 제5 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
여기서, 상태분석부(260)가 제2 상태값을 출력하는 경우 스마트 유아 침대(10)에 탑승 중인 유아가 스윙 동작 후에도 계속 울고 있는 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있으며, 제5 상태값을 출력하는 경우 스마트 유아 침대(10)에 탑승 중인 유아가 울어, 막 스마트 유아 침대(10)가 동작을 시작한 상태를 나타내는 것으로 인식될 수 있다.
도 2 내지 3은 본 발명의 실시예들에 있어서 무게 및 음성분류값에 따른 제어신호의 발생과 출력되는 상태값을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면 제어신호 생성부(250)는 음성분석모듈(240)에서 유아울음에 대응되는 음성분류값('10')이 출력되고 기설정된 딜레이타임(Δtdelay) 이후에 일정한 작동시간(Δtset)동안 스마트 유아 침대(10)를 스윙동작시키기 위한 제어신호를 발생시키는 것일 수 있다.
t0 내지 t1에 있어서, 제어신호가 발생한 시점(1001)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1001) 이후 제2 시점 이전(t1)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되지 않으므로, 상태분석부(260)는 제1 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
t1 내지 t2에 있어서, 제어신호가 발생한 시점(1003)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1003) 이후 제2 시점(t2) 이전에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되며, 제어신호가 발생한 시점(1003)에서 무게가 중량값(wmin) 이상이고, 제2 시점(t2)에서 무게가 중량값(wmin) 이상이므로, 상태분석부(260)는 제2 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
t2 내지 t3에 있어서, 제어신호가 발생한 시점(1005)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1005) 이후 제2 시점 이전(t3)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1005)에서 무게가 중량값(wmin) 이상이며, 제2 시점(t3)에서 무게가 중량값(wmin) 미만이고, 제어신호가 발생한 시점(1005) 이후 제2 시점 이전(t3)에서 제2 음성분류값(01)이 출력되지 않으므로, 상태분석부(260)는 제3 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
t3 내지 t4에 있어서, 제어신호가 발생한 시점(1007)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1007) 이후 제2 시점 이전(t4)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(1007)에서 무게가 중량값(wmin) 미만이며, 제2 시점(t4)에서 무게가 중량값(wmin) 미만이므로, 상태분석부(260)는 제4 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
도 3을 참조하면, t0 내지 t1에 있어서 제어신호가 발생한 시점(2001)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(2001) 이후 제2 시점(t1) 이전에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되며, 제어신호가 발생한 시점(2001)과 제2 시점(t1)에서 무게가 중량값(wmin) 이상이고, 제1 시점(t0)과 제어신호가 발생한 시점(2001) 사이의 시간이 임계값(Δtth) 이상이므로, 상태분석부(260)는 제5 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
t1 내지 t2에 있어서, 제어신호가 발생한 시점(2002)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(2002) 이후 제2 시점 이전(t2)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되지 않으므로, 상태분석부(260)는 제1 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
t2 내지 t3에 있어서 제어신호가 발생한 시점(2003)에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되고, 제어신호가 발생한 시점(2003) 이후 제2 시점(t3) 이전에서 음성분석모듈(240)에서 제1 음성분류값('10')이 출력되며, 제어신호가 발생한 시점(2003)과 제2 시점(t3)에서 무게가 중량값(wmin) 이상이고, 제1 시점(t0)과 제어신호가 발생한 시점(2001) 사이의 시간이 임계값(Δtth) 미만이므로, 상태분석부(260)는 제2 상태값을 출력하는 것일 수 있다.
모니터링정보생성부(270)는 제어신호 생성부(250)에서 출력되는 제어신호와 음성분석모듈(240)에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값, 상태분석부(260)에서 출력되는 상태값 중 적어도 하나를 시각별로 기록함에 따른 모니터링정보를 생성하는 것일 수 있다.
시각정보부(205)는 내부 클록을 가지며, 시, 분, 초 중 적어도 하나에 대응되는 시각정보를 제공하는 것일 수 있다.
통신부(280)는 제어신호를 스마트 유아 침대(10)로 전송하거나, 모니터링정보 또는 상태값을 단말기(30)로 전송하거나, 단말기(30)로부터 사용자의 터치입력에 따라 생성되는 터치입력정보를 수신하는 것일 수 있다.
명령값 선택부(290)는 터치입력신호에 따라 온에 대응되는 제1 명령값 또는 오프에 대응되는 제2 명령값 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 것일 수 있다.
제어신호 생성부(250)는 상기 제1 명령값에 따라 상기 스마트 유아 침대를 스윙 동작 시키위한 제어신호를 생성하거나, 상기 제1 음성분류값의 출력에 따른 제어신호의 생성을 상기 제2 명령값에 따라 중단시키는 것일 수 있다.
스피커(207)는 제어신호 생성부(250)로부터 제어신호가 발생되면 기저장된 음성 또는 노래를 출력하는 것일 수 있다.
단말기(30)는 터치 입력가능한 디스플레이를 구비하여 사용자의 입력에 따른 터치입력정보를 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)로 전송하거나, 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)로부터 모니터링정보 또는 상태값을 수신하여 디스플레이 화면상에 출력하는 것일 수 있다.
단말기(30)는 터치스크린(310), 통신부(320), 상태표시영역 생성부(330), 모니터링정보 표시영역 생성부(340)를 포함하는 것일 수 있다.
터치스크린(310)은 터치입력 가능한 디스플레이로 이루어지며 사용자의 입력에 따라 터치입력정보를 생성하는 것일 수 있다.
통신부(320)는 터치스크린(310)에서 생성된 터치입력정보를 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)로 전송하거나, 사용자의 입력에 따라 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치(20)로부터 모니터링정보 또는 상태값을 수신하는 것일 수 있다.
상태표시영역 생성부(330)는 화면상에 구분되는 영역으로서, 상태값에 기초하여 기저장된 상태아이콘들 중 어느 하나의 상태아이콘을 표시하기 위한 상태표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 복수개의 상태값들과 대응되는 상태아이콘을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상태표시영역 생성부(330)는 상태값에 따라 기저장된 복수의 상태아이콘들 중 어느 하나의 상태아이콘을 표시하기 위한 상태표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
상태표시영역 생성부(330)는 어느 한 시점에서 상태값에 기초하여 기저장된 상태아이콘들 중 어느 하나의 상태아이콘을 선택하고, 상기 시점에서 제어신호의 발생여부에 따라 기설정된 색상 또는 무늬를 가지는 기기동작여부 표시영역을 생성하여, 기기동작여부 표시영역과 선택된 상태아이콘을 오버랩함에 따라 상태표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
모니터링정보 표시영역 생성부(340)는 상기 상태표시영역과 화면상에 구분되는 영역으로서 모니터링정보를 표시하기 위한 모니터링정보 표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
모니터링정보 표시영역 생성부(340)는 시간에 대응되는 좌표축을 모니터링정보의 시각별로 기록된 상태값에 기초하여 각 상태값이 출력된 시각에 따라 구분하여 복수개의 박스영역을 생성하고, 상태값에 따라 기설정된 복수개의 문자이미지 중 어느 하나의 문자이미지를 선택하며, 선택한 문자이미지를 각 박스영역에 오버랩함에 따라 상태값을 출력하기 위한 상태값 영역을 생성하고, 생성한 상태값 영역을 기설정된 위치에 배치함에 따라 상태값 영역을 포함하는 모니터링정보 표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
모니터링정보 표시영역 생성부(340)는 시간에 대응되는 좌표축과 제어신호에 대응되는 복수개의 좌표값들로 구성되는 좌표축을 가지는 그래프영역을 생성하고, 모니터링정보의 시각별로 기록된 제어신호에 기초하여 각 제어신호가 발생된 시각과 복수개의 좌표값들 중 제어 신호에 대응되는 어느 하나의 좌표값에 따른 복수개의 좌표를 생성하며, 복수개의 좌표를 시간 순서에 따라 연결하여 제어신호 발생라인을 생성함에 따라 제어신호 발생그래프를 생성하고, 제어신호 발생그래프를 상기 상태값 영역과 다른 기설정된 위치에 배치함에 따라 제어신호 발생그래프를 포함하는 모니터링정보 표시영역을 생성하는 것일 수 있다.
터치스크린(310)은 상태표시영역 또는 모니터링정보 표시영역을 화면상에 출력하는 것일 수 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템(1)에 있어서 단말기(30)의 터치스크린(310)상에 출력되는 화면(1000)은 모니터링정보 표시영역(1100), 상태표시영역(1200), 기기동작여부 표시영역(1300)을 포함하는 것일 수 있다.
모니터링정보 표시영역(1100)은 모니터링정보생성부(270)에서 생성된 모니터링정보를 표시하는 것일 수 있다.
상태표시영역(1200)은 상태값에 따라 기저장된 상태아이콘들 중 어느 하나의 상태아이콘을 표시하는 것일 수 있다.
기기동작여부 표시영역(1300)은 현재시점을 기준으로 제어신호의 발생여부를 표시하는 것일 수 있다.
기기동작여부 표시영역(1300)은 현재시점을 기준으로 제어신호가 발생하고 있으면, 기설정된 색상 또는 무늬를 가지고, 제어신호의 발생여부를 표시하는 것일 수 있다.
여기서, 현재시점이란 화면(1000)이 출력되는 시각과 대응되는 시점을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템(1)에 있어서 단말기(30)의 터치스크린(310)에 모니터링정보 표시영역(1100), 상태표시영역(1200), 기기동작여부 표시영역(1300)이 표시됨에 따라, 사용자가 단말기(30)를 이용하여 원격으로 원격으로 스마트 유아 침대(10)의 동작여부 및 스마트 유아 침대(10)에 탑승한 유아의 상태를 직관적으로 파악하도록 하는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 방법의 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 방법은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템(1)의 스마트 침대 제어신호 생성장치(20)에 의해 수행될 수 있다.
이하 상기에서 설명한 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템(1)의 스마트 침대 제어신호 생성장치(20)와 중복되는 내용 및 구성은 도면 부호를 일치시키고 설명의 편의를 위해 자세한 설명을 생략하도록 한다.
스마트 침대 제어신호 생성장치(20)의 충격감지부(203)는 충격이 감지되는지 판단하고(S101), 충격이 감지되면 무게감지부(201)에서 무게를 감지한다(S103).
전원제어부(210)는 감지된 무게가 기설정된 중량범위 이내인지 판단하고(S105), 기설정된 중량범위 이내이면 전원공급신호를 발생하여 전원부(220)가 전원공급신호에 따라 음성인식모듈(230)과 음성분석모듈(240)에 전원을 공급하도록 한다(S107).
본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 방법은 충격 및 무게 감지에 기초하여 음성인식모듈(230) 및 음성분석모듈(240)에 전원을 공급함으로써, 불필요한 전력소모를 줄이는 이점을 가진다.
음성인식모듈(230)은 스마트 유아 침대(10)의 인근에서 발생되는 음성을 인식하여 디지털 음성신호를 출력하고(S109), 음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력한다(S111).
제어신호 생성부(250)는 음성분류값에 기초하여 스마트 유아 침대(10)를 구동시키기 위한 제어신호를 생성하고(S113), 통신부(280)는 스마트 유아 침대(10)로 제어신호를 전송한다(S115).
무게감지부(201)는 지속적으로 무게를 감지하는 것일 수 있다.
제어신호 생성부(250)에서 제어신호가 발생된 이후에도 음성인식모듈(230)은 지속적으로 음성을 인식함에 따라 디지털 음성신호를 출력하고(S115), 음성분석모듈(240)은 디지털 음성신호의 주파수를 분석함에 따라 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값을 출력한다(S119).
상태분석부(260)는 음성인식모듈(230)에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서 제어신호 발생 여부, 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값의 출력 여부에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하고(S121), 모니터링정보생성부(270)는 제어신호의 발생여부, 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값의 출력 여부, 출력되는 상태값 중 적어도 하나를 시각별로 기록함에 따른 모니터링정보를 생성하며(S123), 통신부(280)는 상태값 또는 모니터링정보를 단말기(30)로 전송한다(S125).
본 발명의 실시예들에 다른 스마트 침대 제어신호 생성장치(20)에 있어서 통신부(280)는 사용자가 소지한 단말기(30)로 상태값 또는 모니터링정보를 전송함에 따라 사용자가 원격으로 상태값 또는 모니터링정보를 확인할 수 있도록 한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템
10 : 스마트 유아 침대
20 : 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치
30 : 단말기

Claims (9)

  1. 모터, 외부로부터 상기 모터를 제어하기 위한 제어신호를 수신하는 통신부, 상기 제어신호에 기초하여 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 외부 입력에 따라 스윙 동작 가능한 스마트 유아 침대;
    상기 스마트 유아 침대에 설치되며, 유아의 탑승에 따른 무게를 감지하는 무게감지부와, 음성을 인식하고 디지털 음성신호를 출력하는 음성인식모듈과, 상기 디지털 음성신호의 주파수를 분석하여 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 음성분석모듈과, 상기 제1 음성분류값이 출력되면 상기 스마트 유아 침대를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부와, 상기 음성인식모듈에서 음성 인식을 시작한 시점과 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들에서의 상기 제어신호 생성부에서의 제어신호 생성 여부, 상기 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 상태분석부와, 상기 제어신호 생성부에서 발생되는 제어신호와 상기 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값, 상기 상태분석부에서 출력되는 상태값 중 적어도 하나를 시각별로 기록함에 따른 모니터링정보를 생성하는 모니터링정보생성부와 상기 제어신호를 상기 스마트 유아 침대로 전송하거나 상기 모니터링정보 또는 상기 상태값을 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치; 및
    상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치로부터 상기 모니터링정보 또는 상기 상태값을 수신하여 화면상에 표시하며, 사용자의 조작에 따른 터치입력정보를 외부로 전송하는 단말기;를 포함하는 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 통신부는 상기 단말기로부터 상기 터치입력정보를 수신하는 것이고,
    상기 터치입력정보에 따라 온에 대응되는 제1 명령값 또는 오프에 대응되는 제2 명령값 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 명령값 선택부; 를 더 포함하는 것이며
    상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 제어신호 생성부는 상기 제1 명령값에 따라 상기 스마트 유아 침대를 스윙 동작시키기 위한 제어신호를 생성하거나, 상기 제1 음성분류값의 출력에 따른 제어신호의 생성을 상기 제2 명령값에 따라 중단시키는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말기는
    사용자의 입력에 따라 터치입력정보를 생성하는 터치스크린과,
    상기 터치입력정보를 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치로 전송하거나, 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치로부터 상기 모니터링정보 또는 상기 상태값을 수신하는 통신부와,
    화면상에 구분되는 영역으로서, 상기 상태값에 기초하여 기저장된 상태아이콘들 중 어느 하나의 상태아이콘을 표시하기 위한 상태표시영역을 생성하는 상태표시영역 생성부와
    상기 모니터링정보를 표시하기 위한 모니터링정보 표시영역을 생성하는 모니터링정보 표시영역 생성부를 포함하는 것이고,
    상기 단말기의 상기 터치스크린은 상기 상태표시영역 또는 상기 모니터링정보 표시영역을 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 상태분석부는
    상기 음성인식모듈에서 음성 인식을 시작한 시점부터 기설정된 판단주기에 따른 복수의 시점들 중 어느 한 시점인 제1 시점과, 상기 제1 시점에서 상기 판단주기 이후의 시점인 제2 시점 사이에 상기 제어부에서의 제어신호 발생 여부와, 상기 제어신호가 발생한 시점에서 상기 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값과, 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전의 상기 음성분석모듈에서 출력되는 제1 음성분류값 또는 제2 음성분류값에 기초하여 기설정된 복수의 상태값들 중 어느 하나의 상태값을 선택하여 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 상태분석부는
    상기 제어신호가 발생한 시점에서 상기 음성분석모듈에서 제1 음성분류값이 출력되고, 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전의 상기 음성분석모듈에서 제1 음성분류값이 출력되지 않으면 제1 상태값을 출력하는 것이고,
    상기 제어신호가 발생한 시점과 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전의 상기 음성분석모듈에서 제1 음성분류값이 출력되고, 상기 제어신호가 발생한 시점과 상기 제2 시점에서 상기 무게감지부에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되면 제2 상태값을 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 상태분석부는
    상기 제어신호가 발생한 시점과 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전에서 상기 음성분석모듈에서 제1 음성분류값이 출력되고, 상기 제어신호가 발생한 시점에서 상기 무게감지부에서 기설정된 중량값 이상의 무게가 출력되고, 상기 제2 시점에서 상기 무게감지부에서 상기 중량값 미만의 무게가 출력되며, 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전의 상기 무게감지부에서 상기 중량값 미만의 무게가 출력된 시점에서 상기 음성분석모듈에서 제2 음성분류값이 출력되지 않으면 제3 상태값을 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 상태분석부는
    상기 제어신호가 발생한 시점과 상기 제어신호가 발생한 시점 이후 상기 제2 시점 이전에서 상기 음성분석모듈에서 제1 음성분류값이 출력되고, 상기 제어신호가 발생한 시점과 상기 제2 시점에서 상기 무게감지부에서 기설정된 중량값 미만의 무게가 출력되면 제4 상태값을 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 음성분석모듈은
    상기 디지털 음성신호를 주파수 대역별로 구분하고 주파수 대역별 신호 분포에 기초하여 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 기설정된 주파수 범위에 대응되는지 여부에 따라 유아울음에 대응되는 제1 음성분류값과 성인음성에 대응되는 제2 음성분류값 중 적어도 하나를 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스마트 유아 침대 제어신호 생성장치의 음성분석모듈은
    상기 디지털 음성신호의 주파수 대역별 신호 분포에서 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 250 내지 450Hz에 해당하는 경우 제1 음성분류값을 출력하고,
    상기 디지털 음성신호의 주파수 대역별 신호 분포에서 기설정된 임계값보다 높은 빈도를 가지는 주파수값이 100 내지 250Hz에 해당하는 경우 제2 음성분류값을 출력하는 것
    인 IoT를 이용한 음성 인식 기반 스마트 유아 침대 제어 시스템.
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