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KR20230153893A - Object proximity detection and indication wearable device - Google Patents

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KR20230153893A
KR20230153893A KR1020220099062A KR20220099062A KR20230153893A KR 20230153893 A KR20230153893 A KR 20230153893A KR 1020220099062 A KR1020220099062 A KR 1020220099062A KR 20220099062 A KR20220099062 A KR 20220099062A KR 20230153893 A KR20230153893 A KR 20230153893A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
vibration
ultrasonic sensor
wearable device
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020220099062A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박강호
김이경
이성규
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20230153893A publication Critical patent/KR20230153893A/en
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Abstract

In accordance with an embodiment of the present invention, an object proximity detection and display wearable device includes: a first ultrasonic sensor configured to output a first pulse signal and receive a first reflection signal; a second ultrasonic sensor configured to output a second pulse signal and receive a second reflection signal; a first vibration element matched with the first ultrasonic sensor and configured to generate a vibration signal in response to the first reflection signal; a second vibration element matched with the second ultrasonic sensor and configured to generate a vibration signal in response to the second reflection signal; and a signal processing unit configured to receive first sensor information from the first ultrasonic sensor, receive second sensor information from the second ultrasonic sensor, and generate a first vibration signal or a second vibration signal based on the first sensor information and the second sensor information, wherein the first sensor information refers to information comparing a time point of receiving the first reflection signal reflected by an external object from the first or second pulse signal, a time point of receiving the second reflection signal reflected by an external object from the first or second pulse signal, and a time point of transmitting the first or second pulse signal, wherein the signal processing unit generates the first or second vibration signal corresponding to the first or second ultrasonic sensor when a time difference between the time point of transmitting the first or second pulse signal and the time point of receiving the first or second reflection signal, which are derived from the first or second sensor information, is smaller than or equal to a predetermined reference time difference. Therefore, the present invention is capable of detecting a proximity risk of an object without having a blind spot.

Description

물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치{OBJECT PROXIMITY DETECTION AND INDICATION WEARABLE DEVICE}Object proximity detection and display wearable device {OBJECT PROXIMITY DETECTION AND INDICATION WEARABLE DEVICE}

본 발명은 웨어러블 장치에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable device, and more specifically to a wearable device for detecting and displaying object proximity.

시각장애인, 청각장애인, 노인, 또는 일반 보행자가 일상 생활을 하는 가운데 뒤통수와 같은 맹점 방향에 근접한 물체와의 접촉에 의한 사고위험을 알려주는 웨어러블 안전 장치 기술은 사고의 발생을 줄일 수 있다. 또한, 웨어러블 장치의 사용자가 부상이나 상해의 정도를 경감할 수 있도록 효과적으로 대처할 수 있다.Wearable safety device technology that alerts the visually impaired, hearing impaired, elderly, or ordinary pedestrians to the risk of accidents due to contact with objects close to their blind spots, such as the back of the head, during their daily lives can reduce the occurrence of accidents. Additionally, users of wearable devices can effectively respond to injuries or reduce the severity of injuries.

웨어러블 안전 장치 기술은 장착된 초음파센서가 물체의 근접 접촉에 따른 충돌 위험을 미리 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있다. 다만, 일반적으로 초음파 센서의 경우에는 물체의 반사면이 초음파의 진행방향과 수직으로 배치된 경우에 잘 감지된다. 따라서, 물체가 뾰족하게 돌출하였거나 반사면이 기울어져 있는 경우 등에는 물체를 잘 감지할 수 없는 문제점이 있다.Wearable safety device technology allows an installed ultrasonic sensor to detect the risk of collision due to close contact with an object in advance and notify the user. However, in general, ultrasonic sensors detect well when the reflective surface of an object is arranged perpendicular to the direction of ultrasonic waves. Therefore, there is a problem in that the object cannot be properly detected when the object protrudes sharply or the reflective surface is inclined.

웨어러블 안전 장치의 경우 돌출된 물체에 의한 사고발생시 사용자의 생명과 직결될 수 있다. 이에 따라, 물체의 근접 위험을 사각지대 없이 감지하여 착용자에게 신속하게 알려주는 기술이 연구되고 있다.In the case of wearable safety devices, the user's life may be directly affected in the event of an accident caused by a protruding object. Accordingly, technology is being researched to detect the proximity of an object without blind spots and quickly notify the wearer.

본 발명은 초음파센서 자체 및 상호간의 신호를 기반으로 사각지대 없이 물체의 근접 위험을 감지하는 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치를 제공하는 데에 있다.The purpose of the present invention is to provide a wearable object proximity detection and display device that detects the danger of proximity to an object without blind spots based on the ultrasonic sensors themselves and their mutual signals.

본 발명의 실시 예에 따른 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치는 제1 펄스 신호를 출력하고 제1 반사 신호를 수신하도록 구성된 제1 초음파 센서, 제2 펄스 신호를 출력하고 제2 반사 신호를 수신하도록 구성된 제2 초음파 센서, 상기 제1 초음파 센서와 대응되고, 제1 반사 신호에 응답하여 진동 신호를 발생시키도록 구성된 제1 진동 소자, 상기 제2 초음파 센서와 대응되고, 제2 반사 신호에 응답하여 진동 신호를 발생시키도록 구성된 제2 진동 소자, 상기 제1 초음파 센서로부터 제1 센서 정보를 수신하고, 상기 제2 초음파 센서로부터 제2 센서 정보를 수신하고, 상기 제1 센서 정보 및 상기 제2 센서 정보를 기반으로 상기 제1 진동 신호 또는 상기 제2 진동 신호를 생성하도록 구성된 신호 처리부를 포함하고, 상기 제1 센서 정보는 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호가 외부 객체에 의해 반사된 상기 제1 반사신호의 수신 시점과 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점을 비교한 정보를 가리키고, 상기 제2 센서 정보는 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호가 외부 객체에 의해 반사된 상기 제2 반사신호의 수신시점과 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점을 비교한 정보를 가리키고, 상기 신호 처리부는 상기 제1 센서 정보 또는 상기 제2 센서 정보로부터 도출된 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점과 상기 제1 반사 신호 또는 상기 제2 반사 신호의 수신 시점의 시간 차이가 미리 정해진 기준 시간 차이보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 초음파 센서 또는 상기 제2 초음파 센서와 대응되는 상기 제1 진동 신호 또는 상기 제2 진동 신호를 생성하는 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치이다.An object proximity detection and display wearable device according to an embodiment of the present invention includes a first ultrasonic sensor configured to output a first pulse signal and receive a first reflected signal, and configured to output a second pulse signal and receive a second reflected signal. A second ultrasonic sensor, a first vibration element corresponding to the first ultrasonic sensor and configured to generate a vibration signal in response to a first reflection signal, a first vibration element corresponding to the second ultrasonic sensor and vibrating in response to the second reflection signal A second vibration element configured to generate a signal, receiving first sensor information from the first ultrasonic sensor, receiving second sensor information from the second ultrasonic sensor, the first sensor information and the second sensor information and a signal processing unit configured to generate the first vibration signal or the second vibration signal based on the first sensor information, wherein the first pulse signal or the second pulse signal is reflected by an external object. 1 refers to information comparing the reception time of a reflected signal and the transmission time of the first pulse signal or the second pulse signal, and the second sensor information refers to the information that the first pulse signal or the second pulse signal is transmitted by an external object. It refers to information comparing the reception time of the reflected second reflected signal and the transmission time of the first pulse signal or the second pulse signal, and the signal processor derives the information from the first sensor information or the second sensor information. When the time difference between the time of transmission of the first pulse signal or the second pulse signal and the time of reception of the first reflected signal or the second reflected signal is less than or equal to a predetermined reference time difference, the first ultrasonic sensor or It is a wearable object proximity detection and display device that generates the first vibration signal or the second vibration signal corresponding to the second ultrasonic sensor.

본 발명에 따르면, 초음파 센서들 자체 및 상호간의 반향 감지 신호를 기반으로 물체의 근접 위험을 감지할 수 있다. 따라서, 사각지대 없이 물체의 근접위험을 감지할 수 있는 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치 및 방법이 제공된다.According to the present invention, the proximity risk of an object can be detected based on the echo detection signals of the ultrasonic sensors themselves and each other. Accordingly, a wearable device and method for detecting and displaying proximity to an object that can detect proximity hazards of an object without blind spots are provided.

도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 3는 도 2의 진동 소자 모듈 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 4은 도 2의 웨어러블 장치를 통해, 접근하는 물체의 거리를 감지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 도 6의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 10는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10의 웨어러블 장치가 접근하는 물체의 거리를 감지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 10의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다.
도 16는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다.
도 17은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다.
도 18은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다.
도 19는 본 개시의 실시 예에 따른 진동소자에서 표시할 수 있는 진동신호패턴의 종류를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 개시의 실시 예에 따른 물체 근접 감지 및 표시 방법에 대한 순서도이다.
1 is a block diagram for explaining a wearable device for detecting and displaying proximity to an object according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a diagram showing some examples of operations of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 is a diagram showing the internal structure of the vibration element module of FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of detecting the distance of an approaching object through the wearable device of FIG. 2.
FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 2.
FIG. 6 is a diagram showing some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 7 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 6.
FIG. 8 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 6.
FIG. 9 is a diagram showing some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 is a diagram showing some examples of operations of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 11 is a diagram illustrating an operation of the wearable device of FIG. 10 to detect the distance of an approaching object.
FIG. 12 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 10.
Figure 13 is a diagram showing a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 14 is a diagram showing some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 15 is a diagram showing some examples of operations of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 16 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the top surface and a side cross-section along line A-A'.
Figure 17 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as seen from the top surface and a side cross-section along line A-A'.
Figure 18 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as seen from the top surface and a side cross-section along line A-A'.
Figure 19 is a graph showing the types of vibration signal patterns that can be displayed by a vibration element according to an embodiment of the present disclosure.
20 is a flowchart of a method for detecting and displaying proximity to an object according to an embodiment of the present disclosure.

이하에서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여 본 개시의 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the attached drawings in order to explain in detail enough to enable those skilled in the art of the present disclosure to easily practice the technical idea of the present disclosure. .

도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조할 때, 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치(100)는 초음파 센서부(110), 진동소자부(120), 신호처리부(130), 및 에너지 저장장치(140)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram for explaining a wearable device for detecting and displaying proximity to an object according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 1, the object proximity detection and display wearable device 100 may include an ultrasonic sensor unit 110, a vibration element unit 120, a signal processing unit 130, and an energy storage device 140. .

초음파센서부(110)는 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 n 초음파 센서들(111~11n)은 특정 주파수를 갖는 초음파 펄스 신호를 송출할 수 있다. 제 1 내지 제 n 초음파 센서들(111~11n)은 웨어러블 장치에 근접하는 물체로부터 반사되어 오는 초음파 펄스 신호들을 수신할 수 있다.The ultrasonic sensor unit 110 may include first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may transmit ultrasonic pulse signals with a specific frequency. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may receive ultrasonic pulse signals reflected from objects close to the wearable device.

진동소자부(120)은 제1 내지 제m 진동소자들(121~12m)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제m 진동소자들(121~12m) 각각은 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)각각에 대해 일대일 대응된다. 예를 들어, 진동소자 1(121)은 초음파센서 1(111)에 대응된다.The vibration element unit 120 may include first to mth vibration elements (121 to 12m). Each of the first to mth vibration elements 121 to 12m corresponds one-to-one to each of the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n. For example, vibration element 1 (121) corresponds to ultrasonic sensor 1 (111).

신호처리부(130)는 초음파 센서부(110)로부터 센서 정보를 수신한다. 신호처리부(130)는 입력된 센서 정보에 대한 연산을 통해 근거리 접촉 사고 위험을 인지할 수 있다. 예를 들어, 신호처리부(130)는 제1 내지 제m 진동소자(121~12m) 중 접촉 사고 위험이 인지된 초음파 센서에 대응되는 진동소자에서 진동신호를 표시하도록 할 수 있다.The signal processing unit 130 receives sensor information from the ultrasonic sensor unit 110. The signal processing unit 130 can recognize the risk of a short-distance contact accident through calculations on the input sensor information. For example, the signal processing unit 130 may display a vibration signal from a vibration element corresponding to an ultrasonic sensor for which a contact accident risk is recognized among the first to mth vibration elements 121 to 12m.

에너지 저장장치(140)는 초음파센서부(110), 진동소자부(120) 및 신호처리부(130)에 전원을 공급할 수 있다. 에너지 저장장치(140)는 일정 시간 사용되고 난 뒤에는 충전되는 형태의 2차 전지 등 이 사용될 수 있다.The energy storage device 140 can supply power to the ultrasonic sensor unit 110, the vibration element unit 120, and the signal processing unit 130. The energy storage device 140 may be a secondary battery that is charged after being used for a certain period of time.

도 2는 도 1의 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치를 보여주는 도면이다. 도 2의 실시 예에서, 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치(100)는 넥밴드 형태로 구현될 수 있다.FIG. 2 is a diagram showing the wearable object proximity detection and display device of FIG. 1. In the embodiment of FIG. 2, the object proximity detection and display wearable device 100 may be implemented in the form of a neckband.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)은 일정 주기 이상의 초음파 신호를 갖는 짧은 포괄신호(envelop signal)를 발산할 수 있다. 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)에 의해 발산된 신호는 물체(OB)에 의해서 반사될 수 있다. 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)은 물체(OB)에 의해서 반사된 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may emit a short envelope signal having an ultrasonic signal of a certain period or more. Signals emitted by the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may be reflected by the object OB. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may receive signals reflected by the object OB.

신호처리부(130)는 물체(OB)와의 거리(d)를 구할 수 있다. 물체(OB)와의 거리(d)는 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)의 발산 신호 및 수신 신호로부터 얻어지는 왕복 이동 시간 정보에 음속을 곱하여 물체와의 거리(d)를 구하는 방법(예를 들어, ToF; Time of Flight)을 통해 산출될 수 있다. 물체와의 거리(d)를 구하는 방법은 이하에서 도 4 및 도 11을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.The signal processing unit 130 may obtain the distance d from the object OB. The distance (d) to the object (OB) is calculated by multiplying the round-trip travel time information obtained from the emission and reception signals of the first to nth ultrasonic sensors (111 to 11n) by the speed of sound ( For example, it can be calculated through Time of Flight (ToF). The method of calculating the distance d to the object is described in more detail below with reference to FIGS. 4 and 11.

진동 소자부(120)는 진동 신호를 표시할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)의 사용자에게 물체(OB)가 근접한 경우 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)중 물체(OB)방향의 초음파센서(예를 들어, 제1 초음파센서(111))가 물체(OB)에 의해 반사된 신호를 수신할 수 있다. 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)은 센서 정보를 신호처리부(130)로 전송할 수 있다. 신호처리부(130)는 수신된 센서 정보에 따라서, 물체(OB)방향의 초음파센서(예를 들어, 제1 초음파센서(111))와 대응되도록 배치된 진동소자(예를 들어, 제1 진동소자(121))에서 진동신호를 표시하도록 할 수 있다. 이에 따라 웨어러블 장치의 사용자는 물체(OB)의 근접 여부 및 방향을 인지할 수 있다.The vibration element unit 120 may display a vibration signal. For example, when an object OB is close to the user of the wearable device 100, an ultrasonic sensor in the direction of the object OB (e.g., the first ultrasonic sensor) among the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n (111)) can receive the signal reflected by the object OB. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may transmit sensor information to the signal processing unit 130. According to the received sensor information, the signal processing unit 130 includes a vibration element (e.g., a first vibration element) arranged to correspond to an ultrasonic sensor (e.g., the first ultrasonic sensor 111) in the direction of the object OB. (121)) can display a vibration signal. Accordingly, the user of the wearable device can recognize the proximity and direction of the object OB.

도 3은 도 1 및 도 2의 진동 소자부(120)의 내부 구조를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 진동 소자부(120)는 제1 내지 제m 진동소자들(121~12m), 프레임(12a), 동공(12b), 진동막(12c) 및 돌출구조(12d)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a diagram showing the internal structure of the vibration element unit 120 of FIGS. 1 and 2. Referring to FIG. 2, the vibration element unit 120 includes first to mth vibration elements (121 to 12m), a frame (12a), a cavity (12b), a vibration membrane (12c), and a protruding structure (12d). can do.

제1 내지 제m 진동소자들(121~12m)은 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)과 각각 일대일 대응되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 물체가 접근한 초음파센서에 대응되는 진동소자만이 진동신호를 표시할 수 있다. 따라서, 웨어러블 장치(100)의 사용자는 물체가 어느 방향에 위치하는지 판별할 수 있다.The first to mth vibration elements (121 to 12m) may be arranged to correspond one-to-one with the first to nth ultrasonic sensors (111 to 11n). Accordingly, only the vibration element corresponding to the ultrasonic sensor to which the object approaches can display a vibration signal. Accordingly, the user of the wearable device 100 can determine in which direction the object is located.

프레임(12a)은 경질 소재를 포함할 수 있다. 프레임(12a)은 웨어러블 장치(100) 자체의 프레임을 사용할 수 있으며, 웨어러블 장치(100)와 분리 제작되어 조립되거나 부착되는 형태일 수 있다.Frame 12a may include a hard material. The frame 12a may use the frame of the wearable device 100 itself, and may be manufactured separately from the wearable device 100 and then assembled or attached.

동공(12b)은 프레임(12a) 내부에 형성될 수 있다. 진동막(12c)은 동공(12b)의 표면에 접착될 수 있다.The cavity 12b may be formed inside the frame 12a. The vibrating membrane 12c may be adhered to the surface of the pupil 12b.

진동막(12c)은 소프트하고 신축성 있는 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진동막(12c)은 실리콘, PDMS(polydimethylsiloxane), 고분자수지(Ecoflex), 탄성 소재(elastomer), 우레탄 등의 고무 또는 신축성 섬유를 사용하여 구현될 수 있다.The vibration membrane 12c may include a soft and elastic material. For example, the vibration membrane 12c may be implemented using rubber or elastic fibers such as silicone, polydimethylsiloxane (PDMS), polymer resin (Ecoflex), elastic material (elastomer), or urethane.

제1 내지 제m 진동소자들(121~12m) 각각은 동공(12b) 안에서 진동할 수 있도록 진동막(12c)에 접착될 수 있다.Each of the first to mth vibrating elements 121 to 12m may be attached to the vibrating membrane 12c so as to vibrate within the pupil 12b.

예를 들어, 제1 내지 제m 진동소자들(121~12m)은 ERM(Eccentric Rotary Mass), LRA(Linear Resonant Actuator), 피에조 액추에이터 등의 진동 액추에이터 소자를 포함할 수 있다.For example, the first to mth vibration elements (121 to 12 m) may include vibration actuator elements such as an eccentric rotary mass (ERM), linear resonant actuator (LRA), or piezo actuator.

돌출구조(12d)는 진동막(12c)외부에 접착될 수 있다. 돌출구조(12d)는 제1 내지 제m 진동소자들(121~12m)에 각각 대응되게 배치될 수 있다.The protruding structure 12d may be adhered to the outside of the vibrating membrane 12c. The protruding structure 12d may be disposed to correspond to the first to mth vibration elements 121 to 12m, respectively.

도 4는 도 2의 웨어러블 장치를 통해, 접근하는 물체의 거리를 감지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 예를 들어, 웨어러블 장치(100)의 제1 초음파센서(111)는 짧은 포괄신호(envelope signal) 형태의 펄스 신호를 갖는 초음파 신호를 출력할 수 있다. 제1 초음파센서(111)로부터 출력된 초음파신호는 물체(OB)에 의해 반사될 수 있다. 제1 초음파센서(111)는 물체에 의해 반사된 신호를 수신할 수 있다. 신호처리부(130)는 물체와의 거리(d11)를 환산할 수 있다. 신호처리부(130)는 송출 신호와 수신 신호의 시간차(t11)에 초음파의 속도를 곱하여 반으로 나누는 방식으로 거리(d11)를 환산할 수 있다. 제1 초음파센서(111)와 대응되는 제1 진동소자(121)는 신호처리부(130)에 의해서 환산된 거리가 위험거리에 가까워지는 경우에는 진동신호를 표시할 수 있다.FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of detecting the distance of an approaching object through the wearable device of FIG. 2. Referring to FIGS. 1 and 4 , for example, the first ultrasonic sensor 111 of the wearable device 100 may output an ultrasonic signal having a pulse signal in the form of a short envelope signal. The ultrasonic signal output from the first ultrasonic sensor 111 may be reflected by the object OB. The first ultrasonic sensor 111 can receive a signal reflected by an object. The signal processing unit 130 can convert the distance d11 to the object. The signal processing unit 130 can convert the distance (d11) by multiplying the time difference (t11) between the transmitted signal and the received signal by the speed of the ultrasonic wave and dividing it in half. The first vibration element 121 corresponding to the first ultrasonic sensor 111 may display a vibration signal when the distance converted by the signal processing unit 130 approaches the danger distance.

도 5는 도 2의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 신호의 진폭을 나타낸다.FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 2. In the graph of Figure 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the signal.

도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 예를 들어, 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)은 초음파 펄스 신호들(S1~Sn)을 순차적으로 송출할 수 있다. 제1 초음파센서(111)로부터 발산되고 물체(OB)에 의해 반사되어 돌아오는 초음파 펄스 신호는 제1 초음파 센서(111)에 의해 수신될 수 있다. 신호처리부(130)는 수신 초음파의 수신 시간에서 발산된 초음파의 송출시간을 뺀 시간차이(t11)에 음속을 곱하여 물체(OB)와의 거리를 감지할 수 있다. 예를 들어, 물체(OB)가 근접한 초음파센서가 아닌 제2 초음파센서(112)의 경우, 자체 및 상호간의 수신되는 신호가 매우 약하거나 없어서 신호가 나타나지 않는 것으로 표시될 수 있다. Referring to FIGS. 1, 2, and 5, for example, the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may sequentially transmit ultrasonic pulse signals S1 to Sn. The ultrasonic pulse signal radiated from the first ultrasonic sensor 111 and reflected by the object OB and returned may be received by the first ultrasonic sensor 111. The signal processing unit 130 can detect the distance to the object OB by multiplying the time difference (t11) obtained by subtracting the transmission time of the emitted ultrasonic waves from the reception time of the received ultrasonic waves by the speed of sound. For example, in the case of the second ultrasonic sensor 112, which is not an ultrasonic sensor close to the object OB, the signals received from itself and each other may be very weak or may be displayed as no signal is displayed.

도 6는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다. 도 6를 참조하여, 물체(OB)의 반사면이 도 2보다 넓은 실시 예가 설명된다. 도 6를 참조하면, 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)로부터 발산된 초음파 신호들 모두가 물체(OB)에 의해서 반사될 수 있다. 물체(OB)에 의해 반사된 신호들은 초음파 신호를 송출한 각각의 초음파 센서들(111~11n)로 돌아올 수 있다. 반사된 신호들을 수신한 초음파 센서들(111~11n)에 대응되는 진동소자들(121~12m) 모두가 진동 신호를 표시할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 장치(100)의 사용자는 물체(OB)를 감지할 수 있다. 진동소자들의 위치 및 패턴을 이용함에 따라 웨어러블 장치(100)의 사용자가 근접 물체의 방향 정보뿐만이 아니라 반사면의 크기 등을 인지할 수 있다.FIG. 6 is a diagram showing some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 6 , an embodiment in which the reflective surface of the object OB is wider than that of FIG. 2 will be described. Referring to FIG. 6, all ultrasonic signals emitted from the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may be reflected by the object OB. Signals reflected by the object OB may return to each of the ultrasonic sensors 111 to 11n that transmitted the ultrasonic signal. All of the vibration elements 121 to 12m corresponding to the ultrasonic sensors 111 to 11n that received the reflected signals may display vibration signals. Accordingly, the user of the wearable device 100 can detect the object OB. By using the positions and patterns of the vibrating elements, the user of the wearable device 100 can recognize not only direction information of nearby objects but also the size of the reflective surface.

도 7은 도 6의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 7의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 신호의 진폭을 나타낸다.FIG. 7 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 6. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the signal.

도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 초음파센서들(111~11n)은 시분할 방식으로 초음파 펄스 신호를 송출하고 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)이 동일한 주파수(f1)의 초음파 펄스 신호들(S1~Sn)을 일정한 시간 간격(t0)을 갖고 순차적으로 발산할 수 있다. 이에 따라, 초음파센서 상호간의 신호간섭 없이 신호를 발산 및 수신할 수 있다. 제1 내지 제n 초음파센서들 (111~11n)로부터 발산된 신호들은 물체(OB)의 반사면에서 반사될 수 있다. 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)은 물체(OB)에 의해 반사되어 초음파센서로 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다. 신호처리부(130)는 반사된 초음파 펄스 신호가 수신되는 시간에서 초음파 펄스신호가 송출된 시간을 뺀 값(t11~tnn)을 이용하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 6, and 7, ultrasonic sensors 111 to 11n can transmit and receive ultrasonic pulse signals in a time division manner. For example, the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may sequentially emit ultrasonic pulse signals S1 to Sn of the same frequency f1 at a constant time interval t0. Accordingly, signals can be emitted and received without signal interference between ultrasonic sensors. Signals emitted from the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may be reflected from the reflective surface of the object OB. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may receive signals reflected by the object OB and returned to the ultrasonic sensor. The signal processing unit 130 may detect the distance to the object using a value (t11 to tnn) obtained by subtracting the time at which the ultrasonic pulse signal is transmitted from the time at which the reflected ultrasonic pulse signal is received.

도 8은 도 6의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 8의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 신호의 진폭을 나타낸다.FIG. 8 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 6. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the signal.

도 1, 도 6 및 도 8을 참조하면, 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)은 주파수 분할 방식으로 초음파 펄스 신호들(S1~Sn)을 발산할 수 있다. 이에 따라, 초음파센서 상호간의 신호간섭 없이 신호를 발산 및 수신할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 주파수(f1~fn)를 갖는 초음파 펄스 신호를 일정한 시간 간격(t0)으로 동시에 발산할 수 있다. 제1 내지 제n 초음파센서들 (111~11n)로부터 발산된 신호들(S1~Sn)은 물체(OB)의 반사면에서 반사될 수 있다. 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)은 물체(OB)에 의해 반사되어 초음파센서로 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다. 신호처리부(130)는 반사된 초음파 펄스 신호가 수신되는 시간에서 초음파 펄스신호가 송출된 시간을 뺀 값(t11~tnn)을 이용하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다. Referring to FIGS. 1, 6, and 8, the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may emit ultrasonic pulse signals S1 to Sn in a frequency division manner. Accordingly, signals can be emitted and received without signal interference between ultrasonic sensors. For example, ultrasonic pulse signals with different frequencies (f1 to fn) can be simultaneously emitted at regular time intervals (t0). Signals S1 to Sn emitted from the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may be reflected from the reflective surface of the object OB. The first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may receive signals reflected by the object OB and returned to the ultrasonic sensor. The signal processing unit 130 may detect the distance to the object using a value (t11 to tnn) obtained by subtracting the time at which the ultrasonic pulse signal is transmitted from the time at which the reflected ultrasonic pulse signal is received.

도 9는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다. 도 9을 참조하면, 뾰족하게 돌출된 구조를 가진 물체(OB)가 초음파 센서들 사이의 사각지대에서 접근할 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제n 초음파 센서들(111~11n)이 송출하는 초음파들이 물체(OB)에 의해 반사되어 초음파센서들로 돌아오지 못할 수 있다. 즉, 웨어러블 장치(100)의 사용자가 사각지대에서 접근하는 물체(OB)를 인지하지 못할 수 있다.FIG. 9 is a diagram showing some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 9, an object OB with a sharply protruding structure may approach the blind spot between ultrasonic sensors. Accordingly, the ultrasonic waves transmitted by the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n may be reflected by the object OB and may not return to the ultrasonic sensors. That is, the user of the wearable device 100 may not be able to recognize the object OB approaching from the blind spot.

예를 들어, 물체(OB)가 뾰족하게 돌출된 구조를 가진 경우 사각지대가 증가할 수 있다. 사각지대의 범위를 좁히기 위하여 더욱 많은 개수의 초음파센서들이 사용될 수 있으나 전력소모 증가, 비용 증가의 문제가 있다.For example, if the object (OB) has a sharply protruding structure, blind spots may increase. To narrow the range of blind spots, more ultrasonic sensors can be used, but there are problems with increased power consumption and increased costs.

도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 뾰족하게 돌출된 구조를 가진 물체(OB)가 도 9에 비해 웨어러블 장치(100)에 더욱 근접할 수 있다. 예를 들어, 제1 초음파센서(111)에서 발산된 펄스 신호가 물체(OB)의 측면으로 반사될 수 있다. 물체(OB)의 측면으로 반사된 신호는 제1 초음파센서(111)와 다른 제2 초음파센서(112)에서 수신될 수 있다. 이 경우, 반사된 신호를 수신한 제2 초음파센서(112)에 대응되는 제2 진동소자 (122)에서 진동신호를 표시할 수 있다.FIG. 10 is a diagram showing some examples of operations of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 10 , an object OB with a sharply protruding structure may be closer to the wearable device 100 than in FIG. 9 . For example, a pulse signal emitted from the first ultrasonic sensor 111 may be reflected to the side of the object OB. The signal reflected from the side of the object OB may be received by the second ultrasonic sensor 112, which is different from the first ultrasonic sensor 111. In this case, the vibration signal can be displayed in the second vibration element 122 corresponding to the second ultrasonic sensor 112 that received the reflected signal.

본 개시의 실시 예에서, 초음파센서 상호간의 반향 신호를 기반으로 물체를 감지함에 따라, 초음파센서의 수를 증가시키지 않고 물체 감지의 사각지대를 감소할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, by detecting objects based on echo signals between ultrasonic sensors, blind spots in object detection can be reduced without increasing the number of ultrasonic sensors.

도 11은 도 10의 웨어러블 장치가 접근하는 물체의 거리를 감지하는 상황을 나타내는 개념도이다. 도 1 및 도 11를 참조하면, 제1 초음파 센서(111)에서 발산된 펄스 신호를 제2 초음파센서(112)가 수신하여 물체(OB)를 감지할 수 있다. 신호처리부(130)는 물체(OB)와의 거리(d12)를 환산할 수 있다. 신호처리부(130)는 펄스 신호의 수신시점에서 발산시점을 뺀 값(t12)에 초음파의 속도를 곱하고 반으로 나누어 거리(d12) 정보를 환산하는 방법을 사용할 수 있다. 신호처리부(130)는 제1 내지 제n 초음파 센서들의 배치를 고려하여 거리(d12)를 도출할 수 있다.FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a situation in which the wearable device of FIG. 10 detects the distance of an approaching object. Referring to FIGS. 1 and 11 , the second ultrasonic sensor 112 may receive a pulse signal emitted from the first ultrasonic sensor 111 to detect the object OB. The signal processing unit 130 can convert the distance d12 to the object OB. The signal processing unit 130 may use a method of converting the distance (d12) information by multiplying the value (t12) obtained by subtracting the emission point from the reception point of the pulse signal by the speed of the ultrasonic waves and dividing by half. The signal processing unit 130 may derive the distance d12 by considering the arrangement of the first to nth ultrasonic sensors.

본 개시의 실시 예에서, 초음파센서가 수신한 신호가 다른 초음파센서에 의해 발산된 신호가 근접 물체에 반사되어 되돌아온 경우일 수 있다. 이 경우 웨어러블 장치는 자신이 송출한 신호가 물체에 의해 반사되어 수신된 경우와 다른 진동패턴으로 진동신호를 표시할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, a signal received by an ultrasonic sensor may be a case where a signal emitted by another ultrasonic sensor is reflected by a nearby object and returned. In this case, the wearable device may display a vibration signal with a different vibration pattern than when the signal it transmits is reflected and received by an object.

도 12은 도 10의 웨어러블 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 11의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 신호의 진폭을 나타낸다.FIG. 12 is a graph for explaining the operation of the wearable device of FIG. 10. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the signal.

도 1, 도 10 및 도12를 참조하면, 제1 내지 제n 초음파센서들(111~11n)에 의해 시분할 방식으로 초음파 펄스 신호들(S1~Sn)이 발산될 수 있다. 이 경우, 발산된 초음파 신호(S1)는 물체(OB)에 의해 반사되어 초음파신호(S1)를 발산한 제1 초음파센서(111)와 다른 제2 초음파센서(112)에 의해 수신될 수 있다. 신호처리부(130)는 초음파신호(S1)을 발산한 제1 초음파센서(111)와 물체에 의해 반사된 신호를 수신한 제2 초음파센서(112) 상호간에 초음파 신호가 발산된 시간과 수신되는 시간의 차(t12)를 이용하여 초음파센서 S2(112)와 물체(OB)와의 거리를 감지할 수 있다. Referring to FIGS. 1, 10, and 12, ultrasonic pulse signals S1 to Sn may be emitted in a time division manner by the first to nth ultrasonic sensors 111 to 11n. In this case, the emitted ultrasonic signal S1 may be reflected by the object OB and received by the second ultrasonic sensor 112, which is different from the first ultrasonic sensor 111 that emitted the ultrasonic signal S1. The signal processing unit 130 controls the time at which the ultrasonic signal is emitted and received between the first ultrasonic sensor 111, which emits the ultrasonic signal S1, and the second ultrasonic sensor 112, which receives the signal reflected by the object. The distance between the ultrasonic sensor S2 (112) and the object (OB) can be detected using the difference (t12).

도 13는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 보여주는 도면이다. 도 13의 실시 예에서, 물체 감지 및 표시 웨어러블 장치(200)는 착용형 안전모 형태로 구현될 수 있다. 도 13를 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 제1 내지 제n 초음파센서들(211~21n)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제n 초음파 센서들(211~21n)은 뒤통수 부분을 중심으로 좌우 사각 지대와 정수리 부분의 맹점 방향으로 배치되어 사용될 수 있다. 또한, 전력소모와 작업환경을 고려하여 초음파센서의 개수와 배치 구조 및 간격 등은 변경하여 사용될 수 있다.Figure 13 is a diagram showing a wearable device according to an embodiment of the present disclosure. In the embodiment of FIG. 13, the object detection and display wearable device 200 may be implemented in the form of a wearable hard hat. Referring to FIG. 13, the wearable device 200 may include first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n. The first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n may be used by being disposed in the left and right blind spots centered on the back of the head and in the blind spots of the crown of the head. In addition, the number, arrangement structure, and spacing of ultrasonic sensors can be changed in consideration of power consumption and working environment.

도 14은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여준다. 도 14를 참조하면, 뾰족하게 돌출된 구조를 갖는 물체(OB)가 제1 내지 제n 초음파센서들(211~21n)의 사각지대에서 접근할 수 있다. 이 경우 제1 내지 제n 초음파센서들(211~21n)에 의해 발산된 신호가 물체(OB)의 옆쪽으로 분산되어 제1 내지 제n 초음파센서들(211~21n)로 돌아오지 못할 수 있다.Figure 14 shows some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 14, an object OB having a sharply protruding structure may approach the blind spot of the first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n. In this case, the signal emitted by the first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n may be dispersed to the side of the object OB and may not return to the first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n.

도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 동작의 일부 예를 보여준다. 물체(OB)가 돌출된 구조를 갖고 있으나 도 14에 비하여 웨어러블 장치(200)에 근접하여 위치할 수 있다. 이 경우 제1 초음파센서(211)에 의해 발산된 펄스 신호가 물체에 의해 측면으로 반사될 수 있다. 반사된 초음파 신호가 초음파 신호를 발산한 제1 초음파센서(211)와 다른 제2 초음파센서(212)에서 수신될 수 있다.Figure 15 shows some examples of wearable device operations according to an embodiment of the present disclosure. Although the object OB has a protruding structure, it may be located closer to the wearable device 200 than in FIG. 14 . In this case, the pulse signal emitted by the first ultrasonic sensor 211 may be reflected laterally by the object. The reflected ultrasonic signal may be received by the second ultrasonic sensor 212, which is different from the first ultrasonic sensor 211 that emitted the ultrasonic signal.

본 개시의 실시 예에 따르면, 착용형 안전모의 경우 넥밴드와 달리 초음파센서들이 3차원 곡면에 분포되어 있다. 이에 따라, 넥밴드에 비해 상하좌우 방향의 사각지대가 감소할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in the case of a wearable safety helmet, unlike a neckband, ultrasonic sensors are distributed on a three-dimensional curved surface. Accordingly, blind spots in the up, down, left and right directions can be reduced compared to the neckband.

도 16는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다. 도 16를 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 제1 내지 제n 초음파 센서들(211~21n), 제1 내지 제m 진동 소자들(221~22m), 고정부재(240), 머리보호줄(201), 지지대(202) 및 버퍼부재(203)를 포함할 수 있다.Figure 16 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the top surface and a side cross-section along line A-A'. Referring to FIG. 16, the wearable device 200 includes first to nth ultrasonic sensors (211 to 21n), first to mth vibration elements (221 to 22m), a fixing member 240, and a head protection strap ( 201), it may include a support 202 and a buffer member 203.

제1 내지 제m 진동 소자들(221~22m)은 제1 내지 제n 초음파센서들(211~21n)각각에 대해 일대일 대응하여 배치될 수 있다. 제1 내지 제m 진동소자들(221~22m)은 머리보호줄(201)에 배치될 수 있다. 머리보호줄(201)은 지지대(202)를 통하여 웨어러블 장치(200)상에 고정될 수 있다. 버퍼부재(203)는 웨어러블 장치(200) 내부에 고정되어 웨어러블 장치(200) 내부의 충격을 흡수할 수 있다. 진동소자들(221~22m)은 고정부재(240)에 의해 머리보호줄(201)에 고정될 수 있다.The first to mth vibration elements 221 to 22m may be arranged in one-to-one correspondence with each of the first to nth ultrasonic sensors 211 to 21n. The first to mth vibration elements (221 to 22m) may be disposed on the head protection line (201). The head protection line 201 can be fixed on the wearable device 200 through the support 202. The buffer member 203 is fixed inside the wearable device 200 and can absorb shock inside the wearable device 200. The vibrating elements (221-22m) may be fixed to the head protection line (201) by a fixing member (240).

도 17는 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다. 도 17을 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 돌출구조(250)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출구조(250)에 의해 진동소자(221~22m)의 진동을 머리에 더욱 명확하게 전달할 수 있다.Figure 17 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as seen from the top surface and a side cross-section along line A-A'. Referring to FIG. 17, the wearable device 200 may further include a protruding structure 250. For example, the vibration of the vibrating elements (221-22m) can be more clearly transmitted to the head by the protruding structure 250.

도 18은 본 개시의 실시 예에 따른 웨어러블 장치를 상부면과 A-A'를 기준으로 하는 측단면에서 바라본 구조도이다. 도 16 및 도 18을 참조할 때, 머리보호줄(201)을 대신하여 약간의 유연성은 있지만 단단하고 견고한 소재를 사용하는 머리 밀착 프레임(204)을 사용할 수 있다. 머리 밀착 프레임(204)은 웨어러블 장치(200) 상의 고정 지지대(202)에 고정할 수 있다. 머리 밀착 프레임(204)과 웨어러블 장치(200) 사이에 충격을 잘 흡수하는 버퍼부재(203)를 삽입할 수 있다. 소프트하고 신축성있는 진동막(220)이 부착될 수 있다. 진동막(220) 상에 제1 내지 제m 진동소자(221~22m)들과 돌출구조(250)가 부착될 수 있다.Figure 18 is a structural diagram of the wearable device according to an embodiment of the present disclosure as seen from the top surface and a side cross-section along line A-A'. Referring to Figures 16 and 18, a head-contacting frame 204 made of a slightly flexible but hard and sturdy material can be used instead of the head protection line 201. The head attachment frame 204 may be fixed to the fixed support 202 on the wearable device 200. A buffer member 203 that absorbs shock well can be inserted between the head-adhering frame 204 and the wearable device 200. A soft and elastic vibrating membrane 220 may be attached. The first to mth vibration elements (221 to 22m) and the protruding structure 250 may be attached to the vibrating membrane 220.

도 19는 본 개시의 실시 예에 따른 진동소자에서 표시할 수 있는 진동신호패턴 종류의 예를 나타내는 그래프이다. 도 19를 참조하면, 진동신호패턴은 순수한 사인파(Pure Tone), 주기적인 on-off 사인파 (Burst Sine), 진폭 제어하되 제어 주파수를 각각 다르게 한 신호(Amplitude Modulation 1, 2)일 수 있다. 이에 따라, 진동신호패턴의 종류를 달리하여 위험 신호를 구분하여 표시할 수 있다. 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 신호의 진폭을 나타낸다.Figure 19 is a graph showing examples of types of vibration signal patterns that can be displayed by a vibration element according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 19, the vibration signal pattern may be a pure sine wave (Pure Tone), a periodic on-off sine wave (Burst Sine), or a signal with amplitude control but different control frequencies (Amplitude Modulation 1, 2). Accordingly, danger signals can be distinguished and displayed by different types of vibration signal patterns. In the graph, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the signal.

본 개시의 실시 예에서, 웨어러블 장치와 위험 거리에 물체가 위치하는 경우, 진동신호는 순수한 사인파일 수 있다. 진동신호의 진폭(A)은 웨어러블 장치와 물체의 거리가 가까워질 수록 점점 크게 될 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, when an object is located at a dangerous distance from the wearable device, the vibration signal may be a pure sine wave. The amplitude (A) of the vibration signal may become larger as the distance between the wearable device and the object becomes closer.

본 개시의 실시 예에서, 위험 거리에서 물체가 웨어러블 장치에 접근할 수 있다. 이 경우, 물체와 웨어러블 장치의 거리가 가까워질 수록 진동신호로 주기적인 on-off사인파가 사용될 수 있다. 또한, 펄스 신호의 폭(T1)은 일정하게 하되 on-off 주기(T2)를 점점 짧게 할 수 있다.In embodiments of the present disclosure, an object may approach the wearable device at a hazardous distance. In this case, as the distance between the object and the wearable device gets closer, a periodic on-off sine wave can be used as a vibration signal. Additionally, the width (T1) of the pulse signal can be kept constant, but the on-off period (T2) can be gradually shortened.

본 개시의 실시 예에서, 진동신호패턴은 진폭제어 하되 비트(beating)주기를 점점 짧게 할 수 있다 (예를 들어, T3에서 T4로 비트주기를 짧게 할 수 있다).In an embodiment of the present disclosure, the amplitude of the vibration signal pattern can be controlled, but the beat period can be gradually shortened (for example, the beat period can be shortened from T3 to T4).

본 개시의 실시 예에서, 초음파센서 별로 자체 송출한 신호를 수신하여 위험을 감지한 경우와 다른 초음파 센서가 송출한 신호를 수신하여 위험을 감지한 경우를 구별하여 진동신호를 표시할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, a vibration signal can be displayed by distinguishing between a case in which a danger is detected by receiving a signal transmitted by each ultrasonic sensor and a case in which a danger is detected by receiving a signal transmitted by another ultrasonic sensor.

도 20은 본 개시의 실시 예에 따른 물체 근접 감지 및 표시 방법에 대한 순서도이다. 도 20을 참조하면, S110 단계에서, 제1 내지 제n 초음파센서들은 초음파 펄스 신호를 주기적으로 송출할 수 있다.20 is a flowchart of a method for detecting and displaying proximity to an object according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 20, in step S110, the first to nth ultrasonic sensors may periodically transmit ultrasonic pulse signals.

S120 단계에서, 신호처리부는 초음파 센서들로부터 센서 정보를 받아 초음파센서들 자체 및 상호간 펄스신호 송출시간과 수신시간의 시간차이(tjk)를 측정할 수 있다.In step S120, the signal processing unit may receive sensor information from the ultrasonic sensors and measure the time difference (t jk ) between the pulse signal transmission time and reception time between the ultrasonic sensors themselves and each other.

S130단계에서, 신호처리부는 시간차이(tjk) 정보로부터 물체와의 거리가 위험한 거리에 도달했는지 판단할 수 있다.In step S130, the signal processing unit may determine whether the distance to the object has reached a dangerous distance from the time difference (t jk ) information.

S140단계에서, 신호처리부는 물체가 위험 거리에 위치한다는 정보를 감지한 초음파 센서에 대응되는 진동소자에 대해서 접근 거리 단계에 따라 진동신호를 표시하도록 할 수 있다.In step S140, the signal processing unit may display a vibration signal according to the approach distance level for the vibration element corresponding to the ultrasonic sensor that detects information that the object is located at a dangerous distance.

S110 단계 및 S120 단계에서 Time Of Flight(TOF) 방법이 사용될 수 있다.The Time Of Flight (TOF) method may be used in steps S110 and S120.

S130 단계에서 S120 단계에서 측정된 시간(tjk)를 통해 측정된 거리가 기준거리보다 작거나 같은지를 판단할 수 있다. 이에 따라, 송출시점과 수신시점간의 시간차이인 tjk (for 1≤j≤N, 1≤k≤N)가 기준시간차이인 Tjk (for 1≤j≤N, 1≤k≤N)보다 작거나 같은 경우에는 S140 단계로 넘어가고 그러하지 않은 경우에는 S110 단계로 되돌아간다.In step S130, it can be determined whether the measured distance is less than or equal to the reference distance through the time (t jk ) measured in step S120. Accordingly, the time difference between the transmission point and the reception point, t jk (for 1≤j≤N, 1≤k≤N), is greater than the reference time difference, T jk (for 1≤j≤N, 1≤k≤N). If it is less than or equal to the same value, it goes to step S140. Otherwise, it goes back to step S110.

본 개시에 따른 웨어러블 장치는 넥밴드, 안전모, 헤드밴드, 안경, 허리벨트, 조끼 등 다양한 형태에 적용될 수 있다.The wearable device according to the present disclosure can be applied to various forms such as a neckband, safety helmet, headband, glasses, waist belt, and vest.

본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 개시의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 개시의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments have been described in the detailed description of the present disclosure, various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure. Therefore, the scope of the present disclosure should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents of this disclosure as well as the claims described below.

100: 웨어러블 장치
111~11n: 제1 내지 제n 초음파센서
120: 진동 소자 모듈
121~12n: 제1 내지 제m 진동소자
12a: 프레임
12b: 동공
12c: 진동막
12d: 돌출구조
130: 신호처리부
140: 배터리 등의 에너지 저장장치
200: 웨어러블 장치
201: 머리보호줄
202: 지지대
203: 버퍼부재
211~21n: 제1 내지 제n 초음파센서
220: 진동막
240: 고정부재
250: 돌출구조
100: Wearable device
111~11n: 1st to nth ultrasonic sensors
120: Vibration element module
121~12n: 1st to mth vibration elements
12a: frame
12b: Pupil
12c: Vibration membrane
12d: protruding structure
130: signal processing unit
140: Energy storage devices such as batteries
200: Wearable device
201: Head protection rope
202: support
203: Buffer member
211~21n: 1st to nth ultrasonic sensors
220: Vibrating membrane
240: Fixing member
250: Protruding structure

Claims (1)

제1 펄스 신호를 출력하고 제1 반사 신호를 수신하도록 구성된 제1 초음파 센서;
제2 펄스 신호를 출력하고 제2 반사 신호를 수신하도록 구성된 제2 초음파 센서;
상기 제1 초음파 센서와 대응되고, 제1 반사 신호에 응답하여 진동 신호를 발생시키도록 구성된 제1 진동 소자;
상기 제2 초음파 센서와 대응되고, 제2 반사 신호에 응답하여 진동 신호를 발생시키도록 구성된 제2 진동 소자;
상기 제1 초음파 센서로부터 제1 센서 정보를 수신하고, 상기 제2 초음파 센서로부터 제2 센서 정보를 수신하고, 상기 제1 센서 정보 및 상기 제2 센서 정보를 기반으로 상기 제1 진동 신호 또는 상기 제2 진동 신호를 생성하도록 구성된 신호 처리부를 포함하고,
상기 제1 센서 정보는 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호가 외부 객체에 의해 반사된 상기 제1 반사신호의 수신 시점과 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점을 비교한 정보를 가리키고, 상기 제2 센서 정보는 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호가 외부 객체에 의해 반사된 상기 제2 반사신호의 수신시점과 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점을 비교한 정보를 가리키고,
상기 신호 처리부는 상기 제1 센서 정보 또는 상기 제2 센서 정보로부터 도출된 상기 제1 펄스 신호 또는 상기 제2 펄스 신호의 송출 시점과 상기 제1 반사 신호 또는 상기 제2 반사 신호의 수신 시점의 시간 차이가 미리 정해진 기준 시간 차이보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 초음파 센서 또는 상기 제2 초음파 센서와 대응되는 상기 제1 진동 신호 또는 상기 제2 진동 신호를 생성하는 물체 근접 감지 및 표시 웨어러블 장치.
a first ultrasonic sensor configured to output a first pulse signal and receive a first reflected signal;
a second ultrasonic sensor configured to output a second pulse signal and receive a second reflected signal;
a first vibration element corresponding to the first ultrasonic sensor and configured to generate a vibration signal in response to the first reflection signal;
a second vibration element corresponding to the second ultrasonic sensor and configured to generate a vibration signal in response to the second reflection signal;
Receive first sensor information from the first ultrasonic sensor, receive second sensor information from the second ultrasonic sensor, and generate the first vibration signal or the first sensor information based on the first sensor information and the second sensor information. 2 comprising a signal processing unit configured to generate a vibration signal,
The first sensor information is a comparison between the reception time of the first reflected signal, where the first pulse signal or the second pulse signal is reflected by an external object, and the transmission time of the first pulse signal or the second pulse signal. Indicates information, and the second sensor information includes the reception point of the second reflected signal at which the first pulse signal or the second pulse signal is reflected by an external object and the transmission of the first pulse signal or the second pulse signal. Indicates information comparing points in time,
The signal processor is a time difference between the time of transmission of the first pulse signal or the second pulse signal derived from the first sensor information or the second sensor information and the time of reception of the first reflected signal or the second reflected signal. When is less than or equal to a predetermined reference time difference, an object proximity detection and display wearable device that generates the first vibration signal or the second vibration signal corresponding to the first ultrasonic sensor or the second ultrasonic sensor.
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