초록 ▼

본 발명은 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 동작 인식 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치로서, 사용자의 근육 움직임에 따른 근전도(EMG) 신호를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 디지털로 변환하여 출력하는 EMG(electromyogram) 센서 모듈; 사용자의 움직임 신호를 측정하고, 측정된 움직임 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 IMU(Inertial Motion Unit) 센서 모듈; 상기 EMG 센서 모듈의 근전도 신호와 상기 IMU 센서 모

본 발명은 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 동작 인식 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치로서, 사용자의 근육 움직임에 따른 근전도(EMG) 신호를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 디지털로 변환하여 출력하는 EMG(electromyogram) 센서 모듈; 사용자의 움직임 신호를 측정하고, 측정된 움직임 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 IMU(Inertial Motion Unit) 센서 모듈; 상기 EMG 센서 모듈의 근전도 신호와 상기 IMU 센서 모듈의 움직임 신호를 입력받고, 상기 움직임 신호에 기초하여 상기 근전도 신호에 포함된 동적 잡음(motion artifact)을 제거하는 필터링을 수행하는 제어(MCU) 모듈; 및 상기 제어 모듈로부터 동적 잡음이 제거된 근전도 신호와 움직임 신호를 무선근거리 통신을 통해 전송받아 특징 추출, 분류, 및 데이터 선택의 맵핑 처리를 통해 상기 근전도 신호의 동작을 인식하고 그에 해당하는 제어를 수행하는 컴퓨터 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.본 발명에서 제안하고 있는 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 동작 인식 제어 방법에 따르면, 근전도 신호를 측정하는 EMG 센서 모듈과, 움직임 신호를 측정하는 IMU 센서 모듈, 잡음 제거의 전처리를 수행하는 제어 모듈, 및 EMG 신호에 기초한 제스처의 동작을 인식하고 제어하는 컴퓨터 장치부를 포함하여 구성함으로써, 동작 인식 및 제어를 사용되는 EMG 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 보다 정확한 동작 인식이 가능하도록 할 수 있다.또한, 본 발명에 따르면, EMG 센서 모듈과 IMU 센서 모듈 및 제어 모듈을 하나의 케이스에 통합하여 구성하고, 사용자의 팔 밴드에 단일 채널 EMG 센서가 위치되고, 팔뚝에 IMU 센서가 위치하도록 구성함으로써, EMG 기반의 제어 인터페이스를 착용(wearable)형으로 탈부착의 편리한 사용이 가능함은 물론, EMG 신호와 IMU 신호가 결합되어 사용되는 방식으로 움직임이 없는 미묘한 제스처를 정확하게 인식할 수 있도록 할 수 있다.

대표청구항 ▼

동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치(100)로서,사용자의 근육 움직임에 따른 근전도(EMG) 신호를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 디지털로 변환하여 출력하는 EMG(electromyogram) 센서 모듈(110);사용자의 움직임 신호를 측정하고, 측정된 움직임 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 IMU(Inertial Motion Unit) 센서 모듈(120);상기 EMG 센서 모듈(110)의 근전도 신호와 상기 IMU 센서 모듈(120)의 움직임 신호를 입력받고, 상기 움직임 신호에 기초하여 상기 근전도 신호에 포함된

동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치(100)로서,사용자의 근육 움직임에 따른 근전도(EMG) 신호를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 디지털로 변환하여 출력하는 EMG(electromyogram) 센서 모듈(110);사용자의 움직임 신호를 측정하고, 측정된 움직임 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 IMU(Inertial Motion Unit) 센서 모듈(120);상기 EMG 센서 모듈(110)의 근전도 신호와 상기 IMU 센서 모듈(120)의 움직임 신호를 입력받고, 상기 움직임 신호에 기초하여 상기 근전도 신호에 포함된 동적 잡음(motion artifact)을 제거하는 필터링을 수행하는 제어(MCU) 모듈(130); 및상기 제어 모듈(130)로부터 동적 잡음이 제거된 근전도 신호와 움직임 신호를 무선근거리 통신을 통해 전송받아 특징 추출, 분류, 및 데이터 선택의 맵핑 처리를 통해 상기 근전도 신호의 동작을 인식하고 그에 해당하는 제어를 수행하는 컴퓨터 장치부(140)를 포함하되,상기 EMG 센서 모듈(110)은,사용자의 팔 밴드(arm band)에 위치하는 단일 채널 EMG 센서를 포함하여 구성하고,상기 움직임 신호는,상기 EMG 센서 모듈(110)에서 측정되는 근전도(EMG) 신호에 포함되는 동적 잡음(motion artifact)을 보정하기 위한 기준 잡음 신호로 사용되며,상기 제어 모듈(130)은,상기 근전도(EMG) 신호에 포함된 동적 잡음을 포함한 불필요한 잡음을 제거하는 전처리(preprocessing) 과정이 수행된 근전도 신호와 움직임 신호를 상기 컴퓨터 장치부(140)로 전송하기 위한 블루투스 모듈(131)을 더 포함하되, 상기 컴퓨터 장치부(140)와 전 전력 통신을 위한 저 전력 블루투스 4.0과 통합된 릴리패드(Lily Pad) 심블리(Simblee) BLE 보드로 구현되고,상기 EMG 센서 모듈(110)과, IMU 센서 모듈(120), 및 제어(MCU) 모듈(130)은 원통형 케이스(101)에 수용 설치되어 사용자의 팔뚝에 체결되는 착용(wearable)형으로 구성하되, 상기 원통형 케이스(101)는 3D 프린터로 제작되고, 사용자의 팔뚝에 탈부착이 가능한 체결부재(102)를 더 포함하여 구성하며,상기 컴퓨터 장치부(140)는,상기 근전도(EMG) 신호와 움직임(IMG) 신호를 결합하여 실제 움직임으로 나타나지 않는 등척성(isometric) 근육 활동을 감지하고, 이에 따른 움직임이 없는 미묘한 제스처를 분류하고 주변 환경에 방해가 되지 않는 상태로 제어가 가능하도록 하고,상기 컴퓨터 장치부(140)는,상기 근전도(EMG) 신호를 이용한 사용자의 근육 움직임에 따른 제스처의 특징 추출로서, 시간-주파수 분석의 웨이블릿 변환(Wavelet Transformation)을 적용하며,상기 제스처 분류는,hand close 제스처, hand open 제스처, 및 hand extention 제스처의 3가지 클래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 동작 인식 및 제어를 위한 웨어러블 장치.