[논문]시각장애인을 위한 전자 지팡이의 설계

오세종

doi:10.5762/kais.2008.9.5.1260

시각장애인을 위한 전자 지팡이의 설계
A Design of Smart Cane for Visually Impaired Person 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.9 no.5, 2008년, pp.1260 - 1264

초록
AI-Helper

2005년 6월 현재 공식적으로 등록된 시각장애인의 수가 약 18만명에 이르며 2000년 이후 매년 1만명씩 등록 인원이 증가하고 있다. 시각장애인들은 교육, 직업의 선택, 문화의 향유 등에 있어서 소외되어 있으며 생활의 불편을 겪고 있다. 무엇보다도 거리 보행에 있어서 불편함과 위험을 안고 있다. 이를 위해 여러 전자 지팡이 제품들이 소개되어 있으나 고가의 장비여서 대중화에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 가격이 저렴하면서도 한국의 보행환경에 적합한 전자지팡이의 개발을 목표로 한다. 이를 위해 1차적으로 시각장애 보행자가 거리를 보행할 때 눈의 역할을 해줄 수 있는 전자지팡이의 기본 설계 및 초음파 센서 실험 내용을 제시 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

An official report printed in June, 2005 represents that there are 180 thousands people with visual impairments in Korea, and 10 thousands of people with visual impairments are newly increased by every year since 2000. They are neglected from getting education, selecting job, and enjoying recreation activity. Above all, they have strong restriction when they are walking on the street; they are facing difficulty and inconvenience. Many smart cane products were introduced but expensive cost blocked popularization of them. In this study we have an object to development of smart cane that is chip and proper for korean street. For this, we suggest basic design of smart cane and experiment on ultrasonic sensors for visually impaired person.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

요철이 많은 우리나라의 보행 환경은 시각 장애인에 있어서 이동권의 제약과보행시 위험을 가져오는 경우가 많아 전방의 장애물을 감지하여 위험을 회피할 수 있는 전자 지팡이의 보급이 필수적이다. 본 논문에서는 보급형 전자 지팡이의 개발과정에 있어서 장애물을 충분히 감지할 수 있는 최소 수의 초음파 센서를 확인하는데 초점을 맞추었다. 다음 단계는 전자 지팡이의 프로토타입을 제작하고 장애물과의 거리는 물론 위치(방향) 까지도 어느 정도 알려 줄 수 있는 사용자 인터페이스를 설계하는 것이며, 창업작품 경진대회의 자금을 지원받아 개발이 진행 중이다.
기존 제품의 경우 단순히 물체의 있고 없음만 알려주는 경우가 대부분이고진보된 제품의 경우 소리나, 진동의 세기를 다르게 함으로써 거리에 대한 정보도 제공하고 있다. 본 연구에서는이에 한발 더 나아가 물체가 어느 방향에 있는지의 정보까지를 전달하는 것을 목표로 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 제작비용이 저렴하면서도 한국의 보행환경에 적합한 전자 지팡이의 개발을 목표로 한다.
맞추어 실험을 계획하고 진행하였다. 전방의 장애물을 충분히 감지할 수 있도록 하는 최소한의 센서 수와 센서의 부착 위치를 찾는 것이 본 실험의 목적이다.

제안 방법

본 논문에서는 개발 목표 중 첫 번째와 두 번째에 초점을 맞추어 실험을 계획하고 진행하였다. 전방의 장애물을 충분히 감지할 수 있도록 하는 최소한의 센서 수와 센서의 부착 위치를 찾는 것이 본 실험의 목적이다.
한다{기존 제품의 약 1/2). 이를 위해 제품 개발시 목표 성능을 보장하는 범위 내에서 최소한의 센서를 사용하도록 한다. 둘째, 전자 지팡이의 센서는 지면 부근의 물체와 무릎 또는 허리 상단의 물체를 감지할 수 있어야 한다.
이와 같은 실험을 바탕으로 전자 지팡이를 제작할 때지면 부근 및 허리 높이 위의 장애물 인식을 위해 각각 3개의 초음파 센서를 사용하기로 결정 하였다. 하나의 센서가 감지할 수 있는 영역각도가 60。이므로 3개의 센서를 각도가 겹치지 않게 배치할 때 전방 180。영역의 장애물을 감지할 수 있게 된다.
초음파 센서는 한 개로부터 시작하여 점차 개수를 늘려 가면서 장애물 감지 여부를 검토하였다.

대상 데이터

그림 5와 같이 장애물의 감지를 위해서 가격이 비교적저렴하고 전자지팡이에 많이 사용되는 초음파 센서를 이용하였다. SRF04 초음파 센서는 측정 거리가 3cm ~ 3m 이며 5V 전원을 사용한다.
장애물 감지 실험은 실내에서 진행 하였으며 사용한장애물은 그림 4와 같이 사람, 의자, 바벨, 옷걸이를 사용하였다.

성능/효과

셋째, 개발된 제품은 한손으로 동작할 수 있을 만큼 충분히 가벼워야 한다. 넷째, 감지된 물체(장애물)에 대한 정보가 사용자에게 충분히 전달되어야 한다. 기존 제품의 경우 단순히 물체의 있고 없음만 알려주는 경우가 대부분이고진보된 제품의 경우 소리나, 진동의 세기를 다르게 함으로써 거리에 대한 정보도 제공하고 있다.
이를 위해 제품 개발시 목표 성능을 보장하는 범위 내에서 최소한의 센서를 사용하도록 한다. 둘째, 전자 지팡이의 센서는 지면 부근의 물체와 무릎 또는 허리 상단의 물체를 감지할 수 있어야 한다. 기존 제품들은 대부분이 센서가 손잡이 부근에 위치함으로써 지면 부근의 물체를 제대로 인식하지못하고 있다.
인식함을 알 수 있었다. 또한 실험 결과에는 표시하지 않았지만 물체를 인식할 수 있는 각도 역시 센서의수가 증가함에 따라 확대됨을 알 수 있었다.
거리에 요철이 많은 우리나라의 실정상 지면 부근의 물체를 인식하는 것은 매우 중요하다. 셋째, 개발된 제품은 한손으로 동작할 수 있을 만큼 충분히 가벼워야 한다. 넷째, 감지된 물체(장애물)에 대한 정보가 사용자에게 충분히 전달되어야 한다.
실험 결과에서 보는 바와 같이 센서의 수가 증가함에따라 장애물 인식율이 높아지는 것을 알 수 있으며 센서가 3개 일 때 옷걸이와 같이 가는 물체를 제외하고는 100% 인식함을 알 수 있었다. 또한 실험 결과에는 표시하지 않았지만 물체를 인식할 수 있는 각도 역시 센서의수가 증가함에 따라 확대됨을 알 수 있었다.
첫째, 개발된 제품의 가격은 기존 제품에 비해 충분히저렴하여야 한다{기존 제품의 약 1/2). 이를 위해 제품 개발시 목표 성능을 보장하는 범위 내에서 최소한의 센서를 사용하도록 한다.

후속연구

사용 센서에 있어서는 기존 제품과차이가 없으나 센서의 위치에 있어서 대부분의 제품이손잡이 부근에 센서가 있는 것과는 달리 목표 제품은 지팡이 하단(지면 부근)에도 센서를 위치시킴으로써 요철이 심하고, 지면 장애물이 많은 한국적 보행환경에 적합하도록 하였다. 또한 정보 전달 방법에 있어서도 진동과음성신호를 이용함은 물론 신호에 강약을 주어 거리 정보도 표현할 수 있도록 개발할 예정이다. 마지막으로 제품 가격에 있어서도 기존 제품에 비해 저렴하게 함으로써 목표 제품의 대중화가 용이하도록 할 계획이다.
또한 정보 전달 방법에 있어서도 진동과음성신호를 이용함은 물론 신호에 강약을 주어 거리 정보도 표현할 수 있도록 개발할 예정이다. 마지막으로 제품 가격에 있어서도 기존 제품에 비해 저렴하게 함으로써 목표 제품의 대중화가 용이하도록 할 계획이다.

참고문헌 (11)

박원희, 성수국, 육주혜, 장진섭, 특수교육과 장애인복지의 이해, 서울: 양서원, 2003.
육주혜, “장애인의 정보통신 보조공학 활용”, 정보통신 접근성 제고를 위한 세미나. 한국정보문화진흥원. 1-11, 2005.
한국보건사회연구원, 2000년 장애인 실태조사, 2001.
한국시각장애인연합회, “시각장애인의 직무수행능력 향상을 위한 보조공학적 지원체계에 관한 연구”, 한국장애인고용촉진공단 고용개발원, 2005.
유제군,신동범,권오상,김낙환,이상무,이응혁,홍승홍, "시각장애인 유도 로봇의 자기 위치 추적 시스템 및 사용자 인터페이스 개발", 한국정보처리학회 논문지D , VOL.2-D, NO.03, 2005.

원문보기 상세보기
Guidelines for assessing the need for adaptive devices for visually impaired pedestrians at signalized intersections. Journal of Visual Impairment & Blindness, 92, 633-646.
United States ABLEDATA http://www.abledata .com
United States Assistive Technology Act of 2004.
Wiener, W. R., Lawson, G., Naghshineh, Brown, J. Bischoff, A., & Toth, A,. The use of traffic sounds to make street crossings by persons who are visually impaired. Journal of Visual Impairment & Blindness, 91, 435-445, 1997.

상세보기
The BAT K-Sonar, Bay Advanced Technologies, 2006. Available at: www.batfor blind.co.nz
UltraCane by Hoyle B, Withington D, Waters D, 2006. Available at: http://www.soundforesight. co.uk/index.html

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