KR100716708B1 - Automatic velocity control running machine using pressure sensor array and fuzzy-logic - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 운동자의 하중을 감지하여 보폭속도변화량 및 운동중심지점을 산출하여 런닝벨트의 구동 속도를 자동 제어함을 특징으로 한다. 이를 위하여 본 발명은, 런닝머신의 바닥면위에 형성되어 운동자의 보폭면의 역할을 하는 런닝벨트와, 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감지신호로서 출력하는 압력센서가 상기 런닝머신의 바닥면과 상기 런닝벨트 사이에 다수의 배열로서 위치되어 있는 압력센서 어레이와, 상기 런닝벨트 위에서 운동하는 운동자의 보폭속도 및 보폭속도 변화량을 저장하고 있는 보폭속도 상태 저장부와, 상기 압력센서로부터 하중감지신호를 수신하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으로서 산출하고, 상기 압력센서의 고유위치값으로부터 운동자의 운동중심지점을 산출한 후, 상기 보폭속도 변화량과 상기 운동중심지점을 고려하여 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 알고리즘을 구비한 제어부를 구비한다. The present invention relates to a speed regulating treadmill using a pressure sensor array and a method of operating the same, characterized in that the driving speed of the running belt is automatically controlled by sensing the load of the exerciser and calculating an amount of change in the stride speed and a center point of movement. To this end, the present invention, the running belt is formed on the bottom surface of the treadmill acts as a stride surface of the athlete, and the pressure sensor for detecting the foot load of the athlete and output as a load detection signal the bottom surface of the treadmill and the A pressure sensor array positioned as a plurality of arrays between running belts, a stride speed state storage unit for storing stride speeds and stride speed variations of an athlete moving on the running belt, and receiving a load sensing signal from the pressure sensor After calculating the stride speed of the exerciser, the difference between the previous stride speed and the current stride speed is calculated as the variation of the stride speed, and after calculating the exercise center of the exerciser from the intrinsic position value of the pressure sensor, Algorithm for proportionally accelerating / decelerating the driving speed of the running belt in consideration of the amount of change and the center of motion It comprises a control unit provided.

운동, 보폭, 걷기, 달리기, 런닝머신, 런닝벨트, 압력센서, 속도, 조절 Exercise, Stride, Walking, Running, Treadmill, Running Belt, Pressure Sensor, Speed, Adjust

Description

압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신 및 그 동작방법{Automatic velocity control running machine using pressure sensor array and Fuzzy-Logic}Automatic velocity control running machine using pressure sensor array and Fuzzy-Logic}

도 1a는 일반적인 런닝머신의 외관 사시도이다.1A is an external perspective view of a general treadmill.

도 1b는 종래의 광센서를 이용해 속도 조절하는 런닝머신의 외관 사시도이다.1B is an external perspective view of a treadmill for adjusting speed using a conventional optical sensor.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력센서 어레이를 이용해 속도 조절하는 런닝머신의 외관 사시도이다.2 is an external perspective view of a treadmill using a pressure sensor array to adjust the speed according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 따른 압력센서 어레이가 구비된 런닝벨트의 평면도이다.Figure 3a is a plan view of a running belt with a pressure sensor array according to the present invention.

도 3b는 본 발명에 따른 압력센서 어레이가 구비된 런닝벨트의 측면도이다.Figure 3b is a side view of the running belt with a pressure sensor array according to the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신4 is a speed control treadmill using the pressure sensor array according to an embodiment of the present invention

도 5는 런닝벨트 상에서 보폭거리를 도시한 도면이다.5 is a view showing the stride length on the running belt.

도 6은 운동중심지점 및 보폭속도변화량에 따라 런닝벨트 속도를 조절하기 위한 제어 테이블이다.6 is a control table for adjusting the running belt speed according to the movement center point and the step speed change amount.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력센서 어레이를 이용한 속도 조절하는 과정을 도시한 플로차트이다.7 is a flowchart illustrating a process of adjusting a speed using a pressure sensor array according to an embodiment of the present invention.

도 8은 보폭속도변화량의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프이다.8 is a fuzzy membership function graph of the step speed change amount.

도 9는 운동중심지점의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프이다.9 is a graph of a fuzzy membership function of a center of exercise.

도 10은 상기 도 8 및 도 9를 이용하여 런닝벨트의 가속도를 결정하는 퍼지 멤버쉽 함수 그래프이다.FIG. 10 is a graph of a fuzzy membership function for determining acceleration of a running belt using FIGS. 8 and 9.

도 11은 본 발명에 따라 퍼지이론을 적용한 가속도 결정 모습을 나타낸 테이블 그림이다.11 is a table showing an acceleration determination state applying the fuzzy theory according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

21: 압력센서 어레이 22: 좌측 압력센서 어레이21: pressure sensor array 22: left pressure sensor array

23: 우측 압력센서 어레이 40; 제어부23: right pressure sensor array 40; Control

44: 런닝벨트 45: 모터 44: running belt 45: motor

46: 롤러 47; 압력센서 어레이46: roller 47; Pressure sensor array

48: 보폭속도 상태 저장부48: step speed storage unit

본 발명은 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 운동자의 하중을 감지하여 보폭속도변화량 및 운동중심지점을 산출하여 런닝벨트의 구동 속도를 자동 제어함을 특징으로 한다.The present invention relates to a speed regulating treadmill using a pressure sensor array and a method of operating the same, characterized in that the driving speed of the running belt is automatically controlled by sensing the load of the exerciser and calculating an amount of change in the stride speed and a center point of movement.

일반적으로 런닝머신은 실내에서 달리기 내지는 걷기 운동을 할 수 있도록 하 는 운동기구로서, 도 1a에 도시한 바와 같이 런닝벨트(12)와, 상기 런닝벨트(12)를 움직이는 구동장치와, 상기 구동장치를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어지는데, 상기 구동장치는 런닝벨트(12)를 지지하는 다수개의 롤러 및 상기 롤러를 구동시키는 모터로 이루어지며, 제어수단은 상기 모터와 연계되어 상기 구동장치를 제어한다. 이러한 일반적인 런닝머신에 의하면 사용자가 입력모듈(11)을 통해 모터를 작동시킴으로써 런닝벨트(12)가 움직이도록 한 다음, 운동자가 런닝벨트(12) 위에 올라가 런닝벨트(12)의 구동 속도에 맞게 걷거나 뜀으로써 운동효과를 얻게 된다. In general, the treadmill is an exercise device for running or walking indoors, as shown in Figure 1a, the running belt 12, the drive device for moving the running belt 12, and the drive device It comprises a control means for controlling the drive device is composed of a plurality of rollers for supporting the running belt 12 and a motor for driving the rollers, the control means is connected to the motor to control the drive device do. According to such a general treadmill, the user operates the motor through the input module 11 so that the running belt 12 moves, and then the athlete climbs on the running belt 12 and walks at the driving speed of the running belt 12. By skipping, you gain the exercise effect.

따라서 적절한 운동효과를 얻기 위해서는 런닝벨트(12)의 회전에 의해 운동자가 속도를 맞추어 달려야 하는데, 운동속도를 바꾸려면 러닝머신의 입력모듈(11)의 버튼, 노브 등을 조작하여 회전속도를 조절하면서 런닝벨트(12)의 회전속도에 운동자의 속도를 맞추어야한다. 즉, 운동자가 달리다가 의도적으로 달리는 속도를 변화시키려면 러닝머신의 입력모듈(11)에 위치한 속도변환 버튼 등을 수동으로 조작하여야만 한다.Therefore, in order to obtain a proper exercise effect, the athlete must run at the speed by the rotation of the running belt 12. To change the movement speed, while adjusting the rotation speed by operating the buttons, knobs, etc. of the input module 11 of the treadmill. It is necessary to match the speed of the exerciser with the rotational speed of the running belt 12. That is, in order to change the speed in which the athlete runs while intentionally, the speed change button located on the input module 11 of the treadmill must be manually operated.

그러나 상기와 같이 운동자가 런닝 운동 중에 런닝머신 속도를 일일이 수동으로 버튼 조작해야 하는 경우 조작 상에 불편함이 있었다. 특히, 중심을 잡기 어려운 노약자나 어린이, 재활이 필요한 환자의 경우 속도조절 후 런닝벨트(12)의 변화된 속도 움직임에 의해 넘어져 쓰려질 우려가 있었다.However, as described above, when the athlete needs to manually manipulate the treadmill speed during the running exercise, there was an inconvenience in operation. In particular, the elderly or children difficult to grasp the center, patients needing rehabilitation, there was a fear of being knocked over by the changed speed movement of the running belt 12 after the speed adjustment.

상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 운동자를 향해 초음파를 방사하여 운동자로부터 반사되는 초음파의 도달시간을 연산하여 운동자의 위치를 파악하고 이에 따라 런닝벨트의 회전속도를 가감하는 방법이 개발된 바 있다. 그러나 이 장치에서 는 초음파 반사체가 되는 운동자의 복장상태나 동체의 움직임에 따라 반사율이 달라져 운동자의 위치측정이 곤란해지며, 측정신호가 교란을 받는 등 실제 제품으로서 적용하기에는 한계가 많았다.In order to improve the above problems, a method of calculating the arrival time of the ultrasonic waves reflected from the exerciser by radiating the ultrasonic waves toward the exerciser has been developed to determine the position of the exerciser and thus to reduce the rotational speed of the running belt. However, in this device, it is difficult to measure the position of the exerciser because the reflectance is changed according to the dressing state or the movement of the body, which is the ultrasonic reflector, and the measurement signal is disturbed.

상기의 한계를 극복하기 위하여 초음파가 아닌 광센서를 이용하여 속도 제어하는 "운동자의 위치를 감지하는 러닝머신과 이 러닝머신에서의속도/위치 적응형 제어방법"의 발명(국내공개번호;10-2002-0013649) 등이 제안되었다. 즉, 도 1b에 도시한 바와 같이, 런닝벨트 양측변의 한 측에 발광부(15a), 다른측에 수광부(15b)를 가지는 광센서(15a,15b)를 이용하여 운동자의 운동위치를 파악하여 런닝벨트의 속도를 조절하는 장치가 제안되었다. 즉, 런닝벨트 위에서 달리는 운동자의 다리에 의해 오프되는 광센서의 위치를 파악하여 운동자가 직전의 위치보다 앞쪽에 위치하게 되면 런닝벨트의 속도를 증가시키고, 운동자가 직전의 위치보다 뒤쪽에 위치하게 되면 런닝벨트의 속도를 감소시키도록 하였다. 그러나 이러한 광센서를 이용한 런닝벨트의 속도제어 방법은, 왼발과 오른발 구분 없이 오로지 사용자 발 위치만 광센서에 의해 검출하여 속도 제어하기 때문에 부정확한 속도 제어가 된다는 문제가 있었다. 또한, 발광부(15a)와 수광부(15b)가 런닝벨트의 좌우측에 설치되어 있기 때문에, 발광부(15a)와 수광부(15b)의 거리 이격 등의 문제로 인해 발광부의 빛 방사가 약할 시에 올바르게 사용자의 발 위치가 검출되지 않는 문제가 있었다.In order to overcome the above limitations, the invention of "a treadmill that senses the position of an athlete and a speed / position adaptive control method in the treadmill" that controls the speed by using an optical sensor instead of ultrasonic waves (domestic publication No. 10-2002 -0013649). That is, as shown in Figure 1b, by using the light sensor (15a, 15b) having a light emitting portion (15a) on one side of the running belt on both sides, the light receiving portion (15b) on the other side to determine the running position of the athlete A device for regulating the speed of the belt has been proposed. That is, when the position of the light sensor which is turned off by the legs of the athlete running on the running belt is located in front of the previous position, the speed of the running belt is increased, and the athlete is located behind the previous position. The running belt is to be reduced in speed. However, the speed control method of the running belt using the optical sensor has a problem of incorrect speed control because only the position of the user's foot is detected by the optical sensor to control the speed without distinguishing between the left foot and the right foot. In addition, since the light emitting portion 15a and the light receiving portion 15b are provided on the left and right sides of the running belt, when the light emission of the light emitting portion is weak due to a problem such as a distance separation between the light emitting portion 15a and the light receiving portion 15b, There was a problem that the foot position of the user was not detected.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 안출된 것으로서, 운동자가 일일이 속 도 조절하지 않고 운동자의 운동 속도에 따라 런닝벨트의 속도 조절이 자동으로 제어되도록 함을 목적으로 한다. 또한, 종래의 초음파 및 광센서를 이용하지 않고 런닝벨트의 속도가 자동 제어되도록 하는 방안을 제시함을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to control the speed of the running belt is automatically controlled according to the exercise speed of the exerciser without adjusting the speed one by one. In addition, it is an object of the present invention to propose a method for automatically controlling the speed of the running belt without using a conventional ultrasonic and optical sensor.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 런닝머신의 바닥면위에 형성되어 운동자의 보폭면의 역할을 하는 런닝벨트와, 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감지신호로서 출력하는 압력센서가 상기 런닝머신의 바닥면과 상기 런닝벨트 사이에 다수의 배열로서 위치되어 있는 압력센서 어레이와, 상기 런닝벨트 위에서 운동하는 운동자의 보폭속도 및 보폭속도 변화량을 저장하고 있는 보폭속도 상태 저장부와, 상기 압력센서로부터 하중감지신호를 수신하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으로서 산출하고, 상기 압력센서의 고유위치값으로부터 운동자의 운동중심지점을 산출한 후, 상기 보폭속도 변화량과 상기 운동중심지점을 고려하여 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 알고리즘을 구비한 제어부를 구비한다. In order to achieve the above object, the present invention, a running belt formed on the bottom surface of the treadmill and acts as a stride surface of the athlete, and a pressure sensor for detecting the foot load of the athlete and outputting as a load sensing signal, the bottom of the treadmill A pressure sensor array positioned in a plurality of arrangements between a surface and the running belt, a stride speed state storage unit for storing stride speed and stride speed change amounts of an exerciser moving on the running belt, and a load sensing from the pressure sensor After receiving the signal and calculating the stride speed of the exerciser, the difference between the previous stride speed and the current stride speed is calculated as the variation of the stride speed, and after calculating the exercise center point of the exerciser from the intrinsic position value of the pressure sensor, The driving speed of the running belt is proportionally accelerated / decelerated in consideration of the step speed change amount and the movement center point. And a control unit having an algorithm.

또한, 상기 압력센서 어레이는, 런닝벨트의 세로변 중앙선을 기준으로 하여 우측에 구비되어 운동자의 오른발 하중을 감지하는 우측 압력센서 어레이와, 런닝벨트의 세로변 중앙선을 기준으로 하여 좌측에 구비되어 운동자의 왼발 하중을 감지하는 좌측 압력센서 어레이를 구비함을 특징으로 하며, 상기 압력센서 어레이는, 위치지점을 나타내는 고유위치값을 각 압력센서마다 가지고 있음을 특징으로 한다. In addition, the pressure sensor array is provided on the right side with respect to the longitudinal side center line of the running belt and the right pressure sensor array for detecting the right foot load of the exerciser, and is provided on the left side based on the longitudinal side center line of the running belt. It characterized in that it comprises a left pressure sensor array for detecting the left foot load of the pressure sensor array, characterized in that each pressure sensor has a unique position value representing the position point.

본 발명은, 운동자의 입력 조작에 의해 런닝머신의 런닝벨트가 구동되는 제1과정과, 4개 지점(왼발 접지지점, 오른발 접지지점, 왼발 이탈지점, 왼발 접지지점)의 발 보폭을 하나의 블록 단위로 하여, 첫 번째 블록에 대한 압력센서의 하중감지신호를 수신하는 제2과정과, 상기 첫 번째 블록에 대하여, 상기 하중감지신호를 이용하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으로서 산출하며, 압력센서의 고유위치값을 이용하여 운동중심지점을 산출하는 제3과정과, 상기 산출한 보폭속도 변화량과 상기 운동중심지점을 고려하여 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 제4과정과, 상기 런닝벨트가 정지할 때까지 다음 블록에 대한 압력센서의 하중감지신호를 수신하여 상기 제3과정과 제4과정을 반복 수행하는 제5과정을 포함한다. The present invention provides a first block in which a running belt of a treadmill is driven by an input operation of an exerciser, and a foot stride of four points (left foot ground point, right foot ground point, left foot departure point, left foot ground point) as one block. In the second unit, the second step of receiving the load detection signal of the pressure sensor for the first block, and for the first block, after calculating the stride speed of the exerciser using the load detection signal, the previous step speed And calculating the difference between the current step speed and the step speed change amount, and calculating a movement center point using the intrinsic position value of the pressure sensor, and considering the calculated step speed change amount and the exercise center point. A fourth process of proportionally accelerating / decelerating the driving speed of the running belt; and receiving the load sensing signal of the pressure sensor for the next block until the running belt stops; The fifth process includes a process of performing four repeated.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, the detailed description of the preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings it should be noted that the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 런닝머신의 외관을 도시한 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing the appearance of the treadmill according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 런닝머신의 바닥면과 런닝벨트 사이에는 압력센서 어레이(array)가 구비되어 있어 런닝벨트 위에서 운동하는 자의 하중을 감지할 수 있 다. Referring to FIG. 2, a pressure sensor array is provided between the bottom surface of the treadmill and the running belt to detect a load of a person moving on the running belt.

상기 압력센서 어레이(21)는 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감지신호로서 출력하는 압력센서가 상기 런닝머신의 바닥면과 상기 런닝벨트 사이에 다수의 배열로서 형성되어 있다. 런닝벨트의 세로변의 중앙선을 기준으로 하여 우측의 압력센서 어레이(23;이하, '우측 압력센서 어레이'라 함)는 운동자 오른발의 하중을 감지하게 되고, 좌측의 압력센서 어레이(22;이하, '좌측 압력센서 어레이')는 운동자 왼발의 하중을 감지하게 된다. The pressure sensor array 21 has a plurality of pressure sensors configured to detect a foot load of an exerciser and output the load sensor as a load detection signal between the bottom surface of the treadmill and the running belt. The pressure sensor array 23 (hereinafter referred to as' right pressure sensor array ') on the right side detects the load of the exerciser's right foot based on the center line of the longitudinal side of the running belt, and the pressure sensor array 22 on the left side (hereinafter referred to as' The left pressure sensor array ') detects the load of the left foot of the athlete.

상기 압력센서 어레이(21)의 각 압력센서는 각각의 고유위치 값을 가지고 있어, 상기 압력센서가 운동자의 하중을 감지하게 되면, 해당 압력센서는 하중감지신호를 생성하여 런닝머신 내의 제어부로 전송한다. 제어부는 상기 수신한 하중감지신호와 해당 신호를 전송한 압력센서의 고유위치값을 이용하여 소정의 연산 후 런닝벨트의 속도를 제어한다. 상기 압력센서의 고유위치값 일 예를 도 3a에 도시하였는데, [1,1] 압력센서는 1행1열에 위치한 압력센서의 고유위치값이고, [1,2]는 1행2열에 위치한 압력센서의 고유위치값을 나타낸다. 또한, 도 3b는 런닝머신의 측면도를 도시하였는데, 런닝머신의 바닥면(33)과 런닝벨트(31) 사이에 압력센서 어레이(32)가 구비되어 있음을 알 수 있다. Each pressure sensor of the pressure sensor array 21 has a unique position value, and when the pressure sensor detects the load of the exerciser, the pressure sensor generates a load detection signal and transmits it to the controller in the treadmill. . The control unit controls the speed of the running belt after a predetermined calculation by using the received load detection signal and the intrinsic position value of the pressure sensor that transmitted the signal. An example of the intrinsic position value of the pressure sensor is illustrated in FIG. The unique position value of. In addition, Figure 3b shows a side view of the treadmill, it can be seen that the pressure sensor array 32 is provided between the bottom surface 33 and the tread belt 31 of the treadmill.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 런닝머신의 내부 구성 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a treadmill according to an embodiment of the present invention.

입력부(41)는 원하는 속도나 디스플레이되는 화상의 종류 등을 선택받는 선택버튼을 구비하여 사용자로부터 런닝머신 제어를 위한 각종 요청을 입력받는 사용자 인터페이스이다. 상기 런닝머신은 상기 선택버튼 이외에도 GUI(Graphic User Interface)로 구현되어 터치스크린 방식으로 각종 메뉴를 선택하도록 구현될 수 있다. 또한, 리모콘 동작의 런닝머신의 경우에는, 상기 입력부(41)는, 리모콘을 통해 방사되는 적외선 신호를 수신받는 적외선 수신기를 추가로 더 구비하여, 사용자로부터 런닝머신 제어를 위한 각종 요청을 상기 리모콘으로부터 입력받을 수 있다.The input unit 41 is a user interface including a selection button for selecting a desired speed, a type of a displayed image, and the like, to receive various requests for treadmill control from a user. The running machine may be implemented as a GUI (Graphic User Interface) in addition to the selection button to select various menus by a touch screen method. In addition, in the case of the treadmill operation of the remote control, the input unit 41 further includes an infrared receiver for receiving an infrared signal emitted through the remote control, so that various requests for control of the treadmill from the user are requested from the remote control. Can be input.

표시부(42)는 TFT-LCD 등의 디스플레이 장치로서, 운동 시의 심박수, 운동거리, 운동시간, 소모칼로리, 속도 등의 각종 운동 정보를 표시하게 된다. 운동자는 상기 표시부에 디스플레이되는 각종 운동 정보를 보고서 자신의 현재 운동 상태를 알 수 있게 된다.The display unit 42 is a display device such as a TFT-LCD, and displays various types of exercise information such as heart rate, exercise distance, exercise time, calories burned, and speed during exercise. The exerciser can know his or her current exercise state by viewing various exercise information displayed on the display unit.

음향출력부(43)는 음향을 출력하는 스피커로 구현되어, 운동 시의 심박수, 운동거리, 운동시간, 소모칼로리, 속도 등의 각종 운동 정보 및 조작 안내를 음성으로 출력하는 기능을 수행한다.The sound output unit 43 is implemented as a speaker for outputting sound, and performs a function of outputting various types of exercise information and operation guides such as heart rate, exercise distance, exercise time, calories burned, speed, etc. during exercise.

본 발명에서의 런닝머신은 상기 입력부(41), 표시부(42), 음향출력부(43)와 같은 런닝머신의 일반적인 기본 구성부 이외에도 런닝벨트(44), 압력센서 어레이(47), 보폭속도 상태 저장부(48), 제어부(40)에 발명의 특징을 가지고 있는데, 이하, 상기 런닝벨트(44), 압력센서 어레이(47), 보폭속도 상태 저장부(48), 제어부(40)를 상술하기로 한다. The treadmill according to the present invention is a running belt 44, a pressure sensor array 47, a stride speed state, in addition to the general basic components of the treadmill such as the input unit 41, the display unit 42, the sound output unit 43, and the like. The storage unit 48 and the control unit 40 have the characteristics of the present invention. Hereinafter, the running belt 44, the pressure sensor array 47, the stride speed state storage unit 48, and the control unit 40 will be described in detail. Shall be.

런닝벨트(44)는 운동자의 운동이 이루어지는 러닝머신 바닥의 이동벨트로서, 상기 런닝벨트(44)는 롤러(46)의 회전동작에 의하여 구동된다. 상기 롤러(46)는 런닝머신의 런닝벨트(44)를 구동시키는 회전 이송체로서, 롤러(46)의 회전 동작에 의 하여 런닝벨트(44)가 구동된다. 모터(45)는 전자기력 힘에 의하여 회전하는 구동 회전체로서, 상기 롤러(46)와 축 연결되어 롤러의 회전을 담당한다. 상기 모터(45)는 제어부(40)의 구동전력 신호에 따라 모터의 회전수(RPM)를 달리하는데, 상기 제어부(40)는, 운동자가 빠른 속도로 런닝벨트를 달리고 있을 시에는 모터(45)의 회전수를 높이며, 반대로 운동자가 느린 속도로 런닝벨트를 달리고 있을 시에는 모터(45)의 회전수를 늦추어 운동자의 템포에 맞추는 동작을 수행한다. 운동자의 운동 속도 감지는 런닝벨트(44)의 하부에 있는 압력센서 어레이(47)에 의해 감지되는데, 제어부(40)는 상기 압력센서 어레이(47)에서 감지되는 하중감지신호를 이용하여 소정의 연산 후 모터의 회전수 제어를 수행한다.The running belt 44 is a moving belt at the bottom of the treadmill where the movement of the exerciser is made, and the running belt 44 is driven by the rotation of the roller 46. The roller 46 is a rotational conveying body for driving the running belt 44 of the treadmill, and the running belt 44 is driven by the rotational motion of the roller 46. The motor 45 is a driving rotary body that rotates by an electromagnetic force, and is axially connected to the roller 46 to perform rotation of the roller. The motor 45 varies the rotation speed (RPM) of the motor according to the drive power signal of the controller 40. The controller 40 may include the motor 45 when the athlete is running the running belt at a high speed. To increase the number of revolutions, on the contrary, when the athlete is running the running belt at a slow speed to slow down the number of revolutions of the motor 45 performs the operation to match the tempo of the athlete. The movement speed of the exerciser is detected by the pressure sensor array 47 at the bottom of the running belt 44. The control unit 40 calculates a predetermined value using a load sensing signal detected by the pressure sensor array 47. After that, the rotation speed control of the motor is performed.

압력센서 어레이(47)는 다수의 압력센서가 배열되어 있는 장치로서, 운동자의 발 하중을 감지하여 운동자의 현재 위치를 감지한다. 상기 압력센서 어레이(47)를 이루는 압력센서는 압력이 가해질 때 저항변화를 센싱함으로써 압력센서에 전해지는 하중을 감지하는 센서로서, 운동자의 발이 런닝벨트(44)에 닿을 때 해당 위치의 압력센서가 이를 감지하게 된다. The pressure sensor array 47 is a device in which a plurality of pressure sensors are arranged. The pressure sensor array 47 detects the exerciser's foot load to sense the current position of the exerciser. The pressure sensor constituting the pressure sensor array 47 is a sensor for sensing a load transmitted to the pressure sensor by sensing a resistance change when a pressure is applied, and when the foot of the athlete touches the running belt 44, This will be detected.

상기 압력센서의 배열로 이루어지는 압력센서 어레이(47)는 도 2와 같이 런닝벨트의 기준선 우측에 구비되는 우측 압력센서 어레이(23)는 운동자 오른발의 하중을 감지하게 되고, 기준선의 좌측에 구비되는 좌측 압력센서 어레이(22)는 운동자 왼발의 하중을 감지하게 된다. 따라서 상기와 같이 우측 압력센서 어레이(23) 및 좌측 압력센서 어레이(22)에서 운동자의 하중을 감지하게 되면, 하중을 감지한 압력센서 어레이 내의 해당 각 압력센서는 하중감지신호를 생성하여 제어부(40)로 전 송한다. In the pressure sensor array 47 formed of the pressure sensor array, the right pressure sensor array 23 provided at the right side of the reference line of the running belt detects the load of the exerciser's right foot as shown in FIG. 2, and is provided on the left side of the reference line. The pressure sensor array 22 detects the load of the left foot of the athlete. Accordingly, when the right pressure sensor array 23 and the left pressure sensor array 22 sense the load of the exerciser as described above, each of the corresponding pressure sensors in the pressure sensor array that detects the load generates a load sensing signal to control the controller 40. Send it to).

보폭속도 상태 저장부(48)는 RAM(Random Access Memory)과 같은 임시 기록 버퍼매체로서, 제어부(40)에 의하여 연산된 보폭속도 및 보폭속도 변화량을 저장하는 기능을 수행한다. 제어부(40)는 상기 보폭속도 변화량을 이용하여 런닝벨트의 구동속도를 제어하게 된다. 상기 보폭속도 및 보폭속도 변화량의 산출 방법에 대해서는 하기 [식 7] 및 [식 8]과 함께 상술한다. The stride rate state storage unit 48 is a temporary recording buffer medium such as random access memory (RAM), and performs a function of storing the stride rate and the variation rate of the stride rate calculated by the controller 40. The controller 40 controls the driving speed of the running belt by using the step speed change amount. The calculation method of the step speed and the step speed change amount will be described in detail with the following [formula 7] and [formula 8].

제어부(40)는 상기 각 기능부를 제어하여 러닝벨트를 구동시키며, 또한, 운동자의 운동 속도에 따라 러닝벨트의 속도를 자동 조절하는 알고리즘을 구비한다. 즉, 우측 압력센서 어레이(23)와 좌측 압력센서 어레이(22) 내의 각 압력센서가 하중을 감지하여 하중감지신호로서 제어부로 전송하면, 상기 제어부(40)는 상기 하중감지신호를 이용하여 보폭거리 및 보폭시간을 연산하여, 이를 이용하여 런닝벨트의 속도를 제어한다.The controller 40 controls the respective functional units to drive the running belt, and further includes an algorithm for automatically adjusting the speed of the running belt according to the exercise speed of the exerciser. That is, when each pressure sensor in the right pressure sensor array 23 and the left pressure sensor array 22 senses a load and transmits it to the control unit as a load detection signal, the control unit 40 uses the load detection signal for the stride length. And calculating the stride length, and controlling the speed of the running belt using the stride time.

런닝벨트에서의 운동자 보폭 모습을 도시한 도 5를 참조하여 상기 보폭거리를 설명하면, 상기 보폭거리는 운동자가 런닝벨트를 달릴 때의 운동자 발 보폭 거리를 말하는 것으로서, 운동자의 발이 런닝벨트에서 이탈되는 평균 이탈지점(55)부터 다음 보폭시의 평균 접지지점(54)까지의 거리(53;보폭거리 = 평균 이탈지점 - 평균 접지지점)를 말한다. 상기 평균 이탈지점(55)은 양발(56b,57b)의 이탈지점을 평균 낸 값이고, 상기 평균 접지지점(54)은 양발(56a,56b)의 접지지점을 평균 낸 값이다. 만약, 운동자의 발(56a,56b,56c,56d)이 도 5에 도시한 바와 같이 다수개의 압력센서에 닿을 때는, 운동자의 발을 감지한 압력센서 중 가장 상측에 있는 압력센 서를 기준으로 하여 이탈지점 또는 접지지점으로 결정한다.Referring to FIG. 5 illustrating the stride length of the athlete in the running belt, the stride distance refers to the stride distance of the athlete's foot when the athlete runs the running belt. The distance from the departure point 55 to the average ground point 54 at the next stride (53; stride length = average departure point-average ground point). The average departure point 55 is an average of the departure points of the two feet 56b and 57b, and the average ground point 54 is an average of the ground points of the two feet 56a and 56b. If the foot 56a, 56b, 56c, 56d of the athlete touches a plurality of pressure sensors as shown in Fig. 5, the foot is separated from the pressure sensor on the uppermost side among the pressure sensors that detect the foot of the athlete. Determine by point or ground point.

한편, 제어부(40)는 도 5에 도시한 바와 같이 4개 지점(왼발 접지지점, 오른발 접지지점, 왼발 이탈지점, 왼발 접지지점)의 발 보폭을 하나의 블록 단위(51, 52)로 하여 블록단위로 지속적으로 상기 평균 이탈지점 및 평균 접지지점을 계산해 낸다. 따라서 제어부는 런닝벨트에서 감지되는 보폭들을 4개 단위로 하여 블록(51,52)을 각각 형성하여, 각 블록(51,52) 별로 평균 이탈지점 및 평균 접지지점을 계산해 낸다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the control unit 40 blocks the foot stride of four points (left foot ground point, right foot ground point, left foot departure point, left foot ground point) as one block unit (51, 52). The average departure point and the average ground point are continuously calculated in units. Accordingly, the control unit forms blocks 51 and 52 by using four strides detected by the running belt, and calculates an average departure point and an average ground point for each block 51 and 52.

상기 평균 이탈지점(55)을 연산해내는 식을 정리하면 하기 [식 1]과 같고, 상기 평균 접지지점을 연산해내는 식을 정리하면 하기 [식 2]와 같다. 또한, 상기 평균 이탈지점 및 평균 접지지점을 이용하여 보폭거리를 구하는 식은 하기 [식 3]과 같다.A formula for calculating the average departure point 55 is summarized as follows [Equation 1], and a formula for calculating the average ground point is shown as below [Equation 2]. In addition, the equation for calculating the stride length using the average departure point and the average ground point is as shown in [Equation 3].

[식 1][Equation 1]

평균 이탈지점 = (오른발 이탈지점 + 왼발 이탈지점) / 2Average Exit Point = (Right Foot Exit + Left Foot Exit) / 2

(상기에서, 오른발 이탈지점은 오른발이 벨트에 이탈할 때의 지점, 왼발 이탈지점은 왼발이 벨트에 이탈할 때의 지점)(In the above, the right foot release point is the point when the right foot leaves the belt, and the left foot release point is the point when the left foot leaves the belt.)

[식 2][Equation 2]

평균 접지지점 = (오른발 접지지점 + 왼발 접지지점) / 2Average ground point = (right foot ground point + left foot ground point) / 2

(상기에서, 오른발 접지지점은 오른발이 벨트에 접촉할 때의 지점, 왼발 접지지점은 왼발이 벨트에 접촉할 때의 지점)(In the above, the right foot ground point is the point when the right foot contacts the belt, and the left foot ground point is the point when the left foot contacts the belt.)

[식 3][Equation 3]

보폭거리 = 평균 접지지점 - 평균 이탈지점Stride Length = Average Ground Point-Average Breakaway Point

제어부는 상기 [식 3]에 의하여 보폭거리를 연산해 내는데, 마찬가지로, 제어부는 접지시간 및 이탈시간을 이용하여 보폭시간을 연산해낼 수 있다. 상기 보폭시간은 운동자가 런닝벨트를 달릴 때의 운동자 발 보폭 움직임 시간을 말하는 것으로서, 운동자의 발이 런닝벨트에서 이탈되는 시간인 평균 이탈시간부터 다음 보폭시의 발이 런닝벨트에 닿을 때의 시간인 평균 접지시간까지 걸리는 시간(보폭시간 = 평균 이탈시간- 평균 접지시간)을 말한다. 상기 평균 이탈시간은 양발의 이탈 시간을 평균낸 값이고, 상기 평균 접지시간은 양발의 접지 시간을 평균낸 값이다.The controller calculates the stride length according to Equation 3, and likewise, the controller can calculate the stride time using the grounding time and the departure time. The stride time refers to the stride movement time of the athlete's foot when the athlete runs the running belt, and the average ground time is the time when the foot of the next stride reaches the running belt from the average departure time, which is the time when the athlete's foot is separated from the running belt. It refers to the time it takes to reach time (stamp time = average departure time-average ground time). The average departure time is a value obtained by averaging the departure times of both feet, and the average ground time is a value obtained by averaging the ground times of both feet.

한편, 제어부는 도 5에 도시한 바와 같이 4개 지점(왼발 접지지점(56a), 오른발 접지지점(57a), 왼발 이탈지점(56b), 왼발 접지지점(56a))의 발 보폭을 하나의 블록 단위(51,52)로 하여 상기 평균 이탈시간 및 평균 접지시간을 지속적으로 계산해 낸다. 따라서 제어부(40)는 런닝벨트에서 감지되는 보폭들을 4개 단위로 하여 블록(51,52)들을 각각 형성하여, 각 블록 별로 평균 이탈시간 및 평균 접지시간을 계산해 낸다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the controller controls the foot stride length of four points (left foot ground point 56a, right foot ground point 57a, left foot departure point 56b, and left foot ground point 56a) as one block. The average departure time and average ground time are continuously calculated in units 51 and 52. Therefore, the controller 40 forms blocks 51 and 52 by using four strides detected by the running belt, and calculates an average departure time and an average ground time for each block.

상기 평균 이탈시간을 연산해내는 식을 정리하면 하기 [식 4]와 같고, 상기 평균 접지시간을 연산해내는 식을 정리하면 하기 [식 5]와 같다. 또한, 상기 평균 이탈시간 및 평균 접지시간을 이용하여 보폭시간을 구하는 식은 하기 [식 6]과 같 다.The equation for calculating the average departure time is summarized as follows [Equation 4], and the equation for calculating the average ground time is shown below [Equation 5]. In addition, the formula for calculating the stride time using the average departure time and the average ground time is as shown in [Equation 6].

[식 4][Equation 4]

평균 이탈시간 = (오른발 이탈시간 + 왼발 이탈시간) / 2Mean Break Time = (Right Foot Break Time + Left Foot Break Time) / 2

(상기에서, 오른발 이탈시간은 오른발이 벨트에서 이탈할 때의 시간, 왼발 이탈지점 시간은 왼발이 벨트에 이탈할 때의 시간)(In the above, the right foot departure time is the time when the right foot leaves the belt, and the left foot departure time is the time when the left foot leaves the belt.)

[식 5][Equation 5]

평균 접지시간 = (오른발 접지시간 + 왼발 접지시간) / 2Average ground time = (right foot ground time + left foot ground time) / 2

(상기에서, 오른발 접지시간은 오른발이 벨트에 접촉할 때의 시간, 왼발 접지시간은 왼발이 벨트에 접촉할 때의 시간)(In the above, the right foot folding time is the time when the right foot contacts the belt, and the left foot folding time is the time when the left foot contacts the belt.)

[식 6][Equation 6]

보폭시간 = 평균 접지시간 - 평균 이탈시간Stride Time = Average Ground Time-Average Break Time

상기 [식 3]과 [식 6]을 이용하여 보폭거리 및 보폭시간을 구한 후에는, 하기 [식 7]과 같이 상기 보폭거리를 보폭시간으로 나누어서 보폭속도를 계산해 낸다.After calculating the stride length and stride length using [Equation 3] and [Equation 6], the stride speed is calculated by dividing the stride length by the stride time as shown in [Equation 7] below.

[식 7][Equation 7]

보폭속도 = 보폭거리/보폭시간Stride rate = stride length / stride time

상기 보폭속도는 도 5에 도시한 바와 같이 제1블록(51)에 대한 보폭속도가 구해진 후, 이어서 제2블록(52)에 대한 보폭속도, 이어서 제3블록에 대한 보폭속도가 계속적으로 차례로 구해진다.As shown in FIG. 5, after the stride rate for the first block 51 is obtained, the stride rate for the second block 52 and then the stride rate for the third block are sequentially obtained. Become.

상기 보폭속도가 구해진 후에는 현재블록(N)의 보폭속도와 이전블록(N-1)의 보폭속도의 차이를 구하여 보폭속도 변화량을 구한다. 즉, 상기 보폭속도 변화량은 하기 [식 8]에 의해 구해진다.After the stride speed is obtained, the difference between the stride speed of the current block N and the stride speed of the previous block N-1 is obtained to obtain an amount of change in the stride speed. That is, the said stride speed change amount is calculated | required by following [Equation 8].

[식 8][Equation 8]

보폭속도 변화량 = 'N'블록의 보폭속도 - 'N-1'블록의 보폭속도Change in stride speed = stride speed of 'N' block-stride speed of 'N-1' block

상기와 같이 구해진 블록별로 측정된 블록속도 및 보폭속도 변화량은 보폭속도 상태 저장부에 저장된다. 상기 보폭속도 상태 저장부의 저장 일 예를 하기 [표 1]에 기재하였다.The block rate and the stride rate change amount measured for each block obtained as described above are stored in the stride rate state storage unit. An example of storage of the stride rate state storage unit is described in the following [Table 1].

[표 1]TABLE 1

블록[N]Block [N] 보폭속도[Vi]Stride Speed [V i ] 보폭속도 변화량(Vi - Vi-1)Stride speed variation (V i - V i-1 ) 제1블록First block 2.432 km/h [V1]2.432 km / h [V 1 ] -- 제2블록2nd block 2.633 km/h [V2]2.633 km / h [V 2 ] 0.201 (V2 - V1)0.201 (V 2 -V 1 ) ... ... ...... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ...... ... ... 제N-1블록N-1 block 3.320 km/h [VN-1]3.320 km / h [V N-1 ] 0.171 (VN-1 - VN-2)0.171 (V N-1 -V N-2 ) 제N블록Nth block 3.751 km/h [VN]3.751 km / h [V N ] 0.431 (VN - VN-1)0.431 (V N -V N-1 )

한편, 제어부(40)는 상기 각 블록당 운동중심지점을 산출하는데, 상기 운동중심지점이란 각 블록당 운동자의 위치 지점을 나타낸 값으로서, 하기 [식 9]에 의하여 구한다. 상기 운동중심지점(58)은 도 5에 도시한 바와 같이 평균 접지지점(54)과 평균 이탈지점(55)의 평균 값으로서, 운동자의 발을 감지하는 도 3a에 도시한 각 압력센서의 고유위치값을 이용하여 파악할 수 있다.On the other hand, the control unit 40 calculates the exercise center point for each block, the exercise center point is a value representing the position point of the exerciser per block, it is obtained by the following equation (9). The exercise center point 58 is an average value of the average ground point 54 and the average escape point 55, as shown in FIG. 5, and is a unique position of each pressure sensor shown in FIG. This can be determined using the value.

[식 9][Equation 9]

운동중심지점 = (평균 접지지점 + 평균 이탈지점) / 2Center of exercise = (average ground point + average breakout point) / 2

한편, 제어부(40)는 상기 [식 7]에서 구한 보폭속도, [식 8]에서 구한 보폭속도 변화량, [식 9]에서 구한 운동중심지점을 이용하여 런닝벨트의 구동속도를 제어하는데, 운동자의 운동중심지점 및 운동속도변화량을 고려하여 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 제어한다. 즉, 운동중심지점이 런닝벨트의 앞부분에서 검출됨과 동시에 운동속도변화량이 클 시에는 런닝벨트를 가속시켜 좀 더 빠르게 구동시키며, 반대로, 운동중심지점이 런닝벨트의 뒷부분에서 검출됨과 동시에 운동속도변화량이 작을 시에는 런닝벨트를 감속시켜 좀 더 느리게 구동시킨다.On the other hand, the control unit 40 controls the driving speed of the running belt by using the stride speed obtained in [Equation 7], the stride speed change amount obtained in [Equation 8], and the movement center point obtained in [Equation 9]. The driving speed of the running belt is proportionally controlled in consideration of the center of movement and the amount of change in the speed of movement. That is, when the center of movement is detected at the front of the running belt and the movement speed is large, the running belt is accelerated and driven faster. On the contrary, when the center of motion is detected at the rear of the running belt and the movement speed is small. The driving belt slows down by slowing down the running belt.

상기 제어 방법의 일 예를 도 6의 테이블에 도시하였다.An example of the control method is shown in the table of FIG. 6.

도 6을 참조하면, 운동중심지점이 런닝벨트 전체 길이의 4/5 이상의 위치에서 검출된다면, 운동자가 런닝벨트의 최상단에서 운동하고 있는 것을 나타내므로, 이에 따른 런닝벨트 가속을 조절하는 것이다. 예컨대, 운동자가 런닝벨트의 최상단에서 운동하고 있는 경우, 보폭속도 변화량이 제일 클 시에는 최고가속(3레벨)을 하고, 그보다 작을 시에는 보통가속, 그보다 작을 때는 최저감속(-3레벨)을 하는 등 비례하여 런닝벨트의 구동속도를 제어한다.Referring to FIG. 6, if the center of motion is detected at a position of 4/5 or more of the length of the running belt, it indicates that the athlete is moving at the top of the running belt, thereby adjusting the running belt acceleration. For example, if the athlete is exercising at the top of the running belt, he / she will perform the highest acceleration (3 levels) when the stride speed change is the largest, and normal acceleration (3 levels) when it is smaller. The driving speed of the running belt is controlled proportionally.

한편, 상기 도 6의 테이블은 운동중심지점을 5단계로, 운동속도변화량을 5단계로, 런닝벨트의 속도를 7단계(3레벨,2레벨,1레벨,0레벨,-1레벨,-2레벨,-3레벨)로 하여 구현한 테이블이나, 이는 하나의 일 실시 예로서, 다양한 단계 구분으로 런닝 벨트의 구동속도 제어가 가능함은 자명할 것이다.On the other hand, the table of Fig. 6 shows the movement center point in five steps, the movement speed change amount in five steps, and the speed of the running belt in seven steps (three levels, two levels, one level, zero level, one level, Level, -3 levels), but as one embodiment, it will be apparent that the driving speed of the running belt can be controlled in various stages.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 런닝벨트 구동속도 제어 과정을 도시한 플로차트이다.7 is a flowchart illustrating a process of controlling a running belt driving speed of a controller according to an exemplary embodiment of the present invention.

사용자가 입력부의 조작을 통해 런닝벨트를 구동(S71)시키게 되면, 압력센서 어레이는 운동자의 발 하중을 감지(S72)하게 된다. 상기 압력센서 어레이 각각의 압력센서가 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감시신호를 계속하여 출력하면, 제어부는 운동자의 발보폭의 첫 번째 블록에 해당하는 하중감지신호를 수신(S73)하여, 상기 [식 8]을 통한 보폭속도 변화량, [식 9]를 통한 운동중심지점을 연산(S74)해 낸다. When the user drives the running belt through operation of the input unit (S71), the pressure sensor array detects the foot load of the exerciser (S72). When the pressure sensor of each of the pressure sensor array detects the foot load of the exerciser and continuously outputs the load monitoring signal, the control unit receives a load detection signal corresponding to the first block of the foot width of the exerciser (S73), wherein [ Equation 8] to calculate the step speed change, the center of motion through [Equation 9] (S74) is calculated.

제어부는, 상기 연산된 보폭속도 변화량, 운동중심지점에 따라 비례적으로 구동속도를 제어(S75)한다. 예컨대, 도 6의 테이블에 따른 구동속도 제어를 한다고 가정할 경우, 운동자가 런닝벨트의 최상단에서 운동하고 있을 때, 보폭속도 변화량이 제일 클 시에는 최고가속을 하고, 그보다 작을 시에는 보통가속, 그보다 작을 때는 최저가속을 하는 등 런닝벨트의 구동속도를 비례하여 제어하게 된다.The controller controls the driving speed in proportion to the calculated stride speed change amount and the movement center point (S75). For example, assuming that the drive speed control according to the table of FIG. 6 is performed, when the athlete is exercising at the top of the running belt, the maximum acceleration is performed when the stride speed change is the largest, and the normal acceleration is higher than that when the movement speed is smaller. When it is small, the driving speed of the running belt is controlled in proportion to the lowest speed.

상기 런닝벨트의 구동속도 제어(S75)가 이루어진 후에는, 사용자의 조작에 의해 런닝벨트가 정지되기 전까지 계속하여 다음 번째 블록의 하중감지신호를 이용(S77)하여 보폭속도 변화량, 운동중심지점 연산(S74) 후 런닝벨트의 구동속도를 제어(S75)한다.After the driving speed control of the running belt (S75) is made, until the running belt is stopped by the user's operation, using the load detection signal of the next block (S77) to calculate the step speed change amount and the movement center point ( S74) and then controls the driving speed of the running belt (S75).

한편, 상기 도 7의 플로차트와 같이 런닝벨트 속도를 제어할 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시예로서 퍼지이론을 이용하여 운동속도를 제어할 수 있다. 상기 퍼지이론(fuzzy theory)은 애매하고 불분명한 상황에서 이를 수학적으로 접근하는 이론으로서, 퍼지화기(fuzzifier), 규칙 베이스(rule base), 퍼지 추론기(fuzzy inference engine), 비퍼지화기(defuzzifier)를 이용하여 퍼지제어가 수행된다. 본 발명은 다른 실시 예로서 상기 공지되어 있는 퍼지화기(fuzzifier), 규칙 베이스(rule base), 퍼지 추론기(fuzzy inference engine), 비퍼지화기(defuzzifier)를 가진 제어부를 이용하여 퍼지이론에 따른 런닝벨트 속도를 제어한다. 퍼지이론을 이용한 런닝벨트 속도 제어 모습을 도 8, 도 9, 도 10과 함께 설명하기로 한다.Meanwhile, although the running belt speed may be controlled as in the flowchart of FIG. 7, as the exemplary embodiment of the present invention, the speed of the movement may be controlled using fuzzy theory. The fuzzy theory, which is a mathematical approach to an ambiguous and ambiguous situation, is a fuzzyifier, a rule base, a fuzzy inference engine, and a defuzzifier. Fuzzy control is performed using. According to another embodiment of the present invention, there is a running according to a fuzzy theory by using a control unit having a known fuzzifier, a rule base, a fuzzy inference engine, and a defuzzifier. Control the belt speed. Running belt speed control using fuzzy theory will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10.

도 8은 보폭속도변화량의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프이고, 도 9는 운동중심지점의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프이며, 도 10은 상기 도 8 및 도 9를 이용하여 런닝벨트의 가속도를 결정하는 그래프로서, 상기 도 8, 도 9, 도 10을 참조하여 퍼지이론을 이용한 런닝벨트 속도 제어 모습을 간략히 설명한다.FIG. 8 is a graph of a fuzzy membership function of the step speed change amount, FIG. 9 is a graph of a fuzzy membership function of an exercise center point, and FIG. 10 is a graph of determining acceleration of a running belt using FIGS. 8 and 9. 8, 9, 10 will be briefly described the running belt speed control using fuzzy theory.

도 8의 보폭속도변화량의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프를 보면 보폭속도에 따라 멤버쉽 함수가 결정되는데, 예컨대, 점선부분의 보폭속도를 가질 경우 '변화없음' 멤버에 0.7 비중을 가지며 동시에 '느려짐' 멤버에 0.3의 비중을 가진다. 마찬가지로, 도 9의 운동중심지점의 퍼지 멤버쉽 함수 그래프를 보면, 점선부분의 운동중심지점을 가질 경우 '뒷쪽' 멤버에 0.9의 비중을 가지며 동시에 '많이뒷쪽' 멤버에 0.1의 비중을 가진다. 상기 멤버값을 이용하여 런닝벨트의 가속도의 비퍼지화(본 발명에서는 무게중심법 적용)를 수행하면, 무게중심법에 의하여 도 10과 같은 가속 도를 결정해 낼 수 있다. Referring to the graph of the fuzzy membership function of the stride speed change of FIG. 8, the membership function is determined according to the stride speed. For example, when the stride speed of the dotted line part is given, the membership function is 0.7 in the 'no change' member and 0.3 in the 'slow' member. Has a specific gravity of. Similarly, when looking at the fuzzy membership function graph of the exercise center point of FIG. 9, when the movement center point of the dotted line part has a weight ratio of 0.9 in the 'back' member and at the same time, it has a weight of 0.1 in the 'many back' member. When the purging of the acceleration of the running belt using the member value (in the present invention, the center of gravity method is applied), the acceleration as shown in FIG. 10 can be determined by the center of gravity method.

상기와 같은 퍼지이론에 의해 런닝벨트의 가속도가 결정되는 모습을 도 11의 테이블에 도시하였다. 도 11을 보면, 퍼지이론을 이용한 런닝벨트 속도 제어는 안전을 고려하여 운동중심지점이 중앙보다 뒤에서는 가속이 안 되게 조정하였고, 운동중심지점과 보폭속도변화를 고려하여 다소 조정하여도 된다.It is shown in the table of Figure 11 the acceleration of the running belt is determined by the fuzzy theory as described above. Referring to FIG. 11, the running belt speed control using fuzzy theory is adjusted so that the center of motion is not accelerated behind the center in consideration of safety, and may be slightly adjusted in consideration of the change of the center of motion and the step speed.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.In the foregoing description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the embodiments described above, but will be apparent in the claims as well as equivalent scope.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 압력센서를 이용하여 런닝벨트의 속도를 자동 제어함으로써, 운동자가 일일이 속도 조작을 해야 하는 불편을 해결하였다. 또한, 압력센서를 이용하여 운동자의 보폭속도 및 운동중심지점을 정확히 산출할 수 있어, 세밀한 속도 제어를 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention, by automatically controlling the speed of the running belt using a pressure sensor, solved the inconvenience that the exerciser must operate the speed one by one. In addition, it is possible to accurately calculate the stride speed and the center of exercise of the exerciser by using the pressure sensor, there is an effect that can perform fine speed control.

Claims (15)

런닝머신의 바닥면에 형성되어 운동자의 보폭면의 역할을 하는 런닝벨트와,A running belt which is formed on the bottom of the treadmill and serves as the stride surface of the athlete, 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감지신호로서 출력하는 압력센서가 상기 런닝머신의 바닥면과 상기 런닝벨트 사이에 다수의 배열로서 위치되어 있는 압력센서 어레이와,A pressure sensor array that detects a foot load of an exerciser and outputs it as a load sensing signal, the pressure sensor array being arranged in a plurality of arrangements between the bottom surface of the treadmill and the running belt; 상기 런닝벨트 위에서 운동하는 운동자의 보폭속도 및 보폭속도 변화량을 저장하고 있는 보폭속도 상태 저장부와,A stride speed state storage unit for storing the stride speed and the stride speed change amount of the athlete exercising on the running belt; 상기 압력센서로부터 하중감지신호를 수신하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으로서 산출하고, 상기 압력센서의 고유위치값으로부터 운동자의 운동중심지점을 산출한 후, 상기 보폭속도 변화량과 상기 운동중심지점을 고려하여 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 알고리즘을 구비한 제어부 After calculating the stride speed of the exerciser by receiving the load sensing signal from the pressure sensor, the difference between the previous stride speed and the current stride speed is calculated as the variation speed of the stride speed, and the movement center of the exerciser from the intrinsic position value of the pressure sensor. After calculating the point, the controller having an algorithm for proportionally accelerating / decelerating the driving speed of the running belt in consideration of the step speed change amount and the movement center point 를 구비한 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.Speed control treadmill using pressure sensor array equipped with. 런닝머신의 바닥면에 형성되어 운동자의 보폭면의 역할을 하는 런닝벨트와,A running belt which is formed on the bottom of the treadmill and serves as the stride surface of the athlete, 운동자의 발 하중을 감지하여 하중감지신호로서 출력하는 압력센서가 상기 런닝머신의 바닥면과 상기 런닝벨트 사이에 다수의 배열로서 위치되어 있는 압력센서 어레이와,A pressure sensor array that detects a foot load of an exerciser and outputs it as a load sensing signal, the pressure sensor array being arranged in a plurality of arrangements between the bottom surface of the treadmill and the running belt; 상기 런닝벨트 위에서 운동하는 운동자의 보폭속도 및 보폭속도 변화량을 저장하고 있는 보폭속도 상태 저장부와,A stride speed state storage unit for storing the stride speed and the stride speed change amount of the athlete exercising on the running belt; 상기 압력센서로부터 하중감지신호를 수신하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으로서 산출하고, 상기 압력센서의 고유위치값으로부터 운동자의 운동중심지점을 산출한 후, 퍼지화기(fuzzifier), 규칙 베이스(rule base), 퍼지 추론기(fuzzy inference engine), 비퍼지화기(defuzzifier)를 이용한 퍼지이론에 따라 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 알고리즘을 구비한 제어부 After calculating the stride speed of the exerciser by receiving the load sensing signal from the pressure sensor, the difference between the previous stride speed and the current stride speed is calculated as the variation speed of the stride speed, and the movement center of the exerciser from the intrinsic position value of the pressure sensor. After calculating the point, the driving speed of the running belt is proportionally adjusted according to the fuzzy theory using a fuzzifier, a rule base, a fuzzy inference engine, and a defuzzifier. Control with acceleration / deceleration algorithm 를 구비한 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.Speed control treadmill using pressure sensor array equipped with. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력센서 어레이는, The pressure sensor array of claim 1 or 2, 런닝벨트의 세로변 중앙선을 기준으로 하여 우측에 구비되어 운동자의 오른발 하중을 감지하는 우측 압력센서 어레이와,A right pressure sensor array provided on the right side of the running belt based on the center line of the running belt and detecting the right foot load of the athlete; 런닝벨트의 세로변 중앙선을 기준으로 하여 좌측에 구비되어 운동자의 왼발 하중을 감지하는 좌측 압력센서 어레이Left pressure sensor array provided on the left side of the running belt's centerline to detect the left foot load of the athlete 를 구비한 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.Speed control treadmill using pressure sensor array equipped with. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 위치지점을 나타내는 고유위치값 을 각 압력센서마다 가지고 있음을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.The treadmill running speed control system according to claim 1 or 2, wherein the control unit has a unique position value representing each position point for each pressure sensor. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보폭속도는, 운동자의 보폭간 거리를 나타내는 보폭거리를 운동자의 보폭간 움직임 시간을 나타내는 보폭시간으로 나누어서 구하는 것(보폭속도 = 보폭거리 / 보폭시간)을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.The stride speed is determined by dividing the stride length indicating the stride length between the exercisers by the stride length indicating the movement time between the stride lengths (strate speed = stride length / stride length). Speed control treadmill using pressure sensor array. 제5항에 있어서, 상기 보폭거리는, '평균 이탈지점 = (오른발 이탈지점 + 왼발 이탈지점) / 2' , '평균 접지지점 = (오른발 접지지점 + 왼발 접지지점) / 2' 라고 할 때, '보폭거리 = 평균 접지지점 - 평균 이탈지점' 에 의해 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.The method of claim 5, wherein the stride length is 'average departure point = (right foot departure point + left foot departure point) / 2', 'average ground point = (right foot ground point + left foot ground point) / 2', Speed control treadmill using pressure sensor array, characterized by the stride length = average ground point-average breakout point. 제5항에 있어서, 상기 보폭시간은, '평균 이탈시간 = (오른발 이탈시간 + 왼발 이탈시간) / 2' , '평균 접지시간 = (오른발 접지시간 + 왼발 접지시간) / 2' 라고 할 때, '보폭시간 = 평균 접지시간 - 평균 이탈시간'에 의해 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.The method of claim 5, wherein the stride time is, 'average departure time = (right foot departure time + left foot departure time) / 2', 'average ground time = (right foot ground time + left foot ground time) / 2', Speed control treadmill using pressure sensor array, characterized by the stride time = average ground time-average departure time. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 운동중심지점은, '평균 이탈지점 = (오른발 이탈지점 + 왼발 이탈지점) / 2' , '평균 접지지점 = (오른발 접지지점 + 왼발 접지지점) / 2' 라고 할 때, '운동중심지점 = (평균 접지지점 + 평균 이탈지점) / 2'에 의하여 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.According to claim 1 or 2, wherein the exercise center point is, 'Average departure point = (right foot departure point + left foot departure point) / 2', 'average ground point = (right foot ground point + left foot ground point) / 2 ', The speed control treadmill using the pressure sensor array characterized in that it is obtained by the' center of movement point = (average ground point + average deviation point) / 2 '. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 보폭속도변화량이 많을수록, 상기 운동중심지점이 런닝벨트의 앞부분일수록 런닝벨트의 구동속도를 단계적으로 가속시키며, 상기 보폭속도변화량이 적을수록, 상기 운동중심지점이 런닝벨트의 뒷부분일수록 런닝벨트의 구동속도를 단계적으로 감속시키는 압력센서 어레이를 이용한 속도조절 런닝머신.According to claim 1 or 2, wherein the control unit, the more the step speed change amount, the more the movement center point is the front portion of the running belt to accelerate the driving speed of the running belt step by step, the less the step speed change amount, the Speed control treadmill using a pressure sensor array that gradually reduces the driving speed of the running belt as the center of movement is the rear part of the running belt. 운동자의 입력 조작에 의해 런닝머신의 런닝벨트가 구동되는 제1과정과,A first process in which the running belt of the treadmill is driven by an input operation of an exerciser; 4개 지점(왼발 접지지점, 오른발 접지지점, 왼발 이탈지점, 왼발 접지지점)의 발 보폭을 하나의 블록 단위로 하여, 첫 번째 블록에 대한 압력센서의 하중감지신호를 수신하는 제2과정과,A second process of receiving the load sensing signal of the pressure sensor for the first block using the foot stride length of four points (left foot ground point, right foot ground point, left foot departure point, left foot ground point) as one block unit; 상기 첫 번째 블록에 대하여, 상기 하중감지신호를 이용하여 운동자의 보폭속도를 연산한 후, 이전의 보폭속도와 현재의 보폭속도의 차이를 보폭속도 변화량으 로서 산출하며, 압력센서의 고유위치값을 이용하여 운동중심지점을 산출하는 제3과정과, For the first block, after calculating the stride speed of the exerciser using the load detection signal, the difference between the previous stride speed and the current stride speed is calculated as the stride speed change amount, and the intrinsic position value of the pressure sensor is calculated. A third process of calculating the exercise center point using 상기 산출한 보폭속도 변화량과 상기 운동중심지점을 고려하여 상기 런닝벨트의 구동속도를 비례적으로 가속/감속하는 제4과정과,A fourth process of proportionally accelerating / decelerating a driving speed of the running belt in consideration of the calculated stride speed change amount and the movement center point; 상기 런닝벨트가 정지할 때까지 다음 블록에 대한 압력센서의 하중감지신호를 수신하여 상기 제3과정과 제4과정을 반복 수행하는 제5과정A fifth process of receiving the load sensing signal of the pressure sensor for the next block until the running belt stops and repeating the third and fourth processes 을 포함하는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.Speed control method of the treadmill using a pressure sensor array comprising a. 제10항에 있어서, 상기 보폭속도는, 운동자의 보폭간 거리를 나타내는 보폭거리를 운동자의 보폭간 움직임 시간을 나타내는 보폭시간으로 나누어서 구하는 것(보폭속도 = 보폭거리 / 보폭시간)을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.The pressure of claim 10, wherein the stride speed is obtained by dividing the stride length indicating the stride length between the exercisers by the stride length indicating the movement time between the stride lengths (strate speed = stride length / stride length). Speed control method of treadmill using sensor array. 제11항에 있어서, 상기 보폭거리는, '평균 이탈지점 = (오른발 이탈지점 + 왼발 이탈지점) / 2' , '평균 접지지점 = (오른발 접지지점 + 왼발 접지지점) / 2' 라고 할 때, '보폭거리 = 평균 접지지점 - 평균 이탈지점' 에 의해 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.The method of claim 11, wherein the stride length is 'average departure point = (right foot departure point + left foot departure point) / 2', 'average ground point = (right foot ground point + left foot ground point) / 2', A method of controlling a treadmill using a pressure sensor array characterized in that it is calculated by the stride length = the average ground point-the average break point. 제11항에 있어서, 상기 보폭시간은, '평균 이탈시간 = (오른발 이탈시간 + 왼발 이탈시간) / 2' , '평균 접지시간 = (오른발 접지시간 + 왼발 접지시간) / 2' 라고 할 때, '보폭시간 = 평균 접지시간 - 평균 이탈시간'에 의해 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.12. The method of claim 11, wherein the stride time is, 'average departure time = (right foot departure time + left foot departure time) / 2', 'average ground time = (right foot ground time + left foot ground time) / 2', A speed control method of a treadmill using a pressure sensor array characterized in that the stride time = average ground time-average departure time. 제10항에 있어서, 상기 운동중심지점은, '평균 이탈지점 = (오른발 이탈지점 + 왼발 이탈지점) / 2' , '평균 접지지점 = (오른발 접지지점 + 왼발 접지지점) / 2' 라고 할 때, '운동중심지점 = (평균 접지지점 + 평균 이탈지점) / 2'에 의하여 구해짐을 특징으로 하는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.The method of claim 10, wherein the exercise center point is 'average departure point = (right foot departure point + left foot departure point) / 2', and 'average ground point = (right foot ground point + left foot ground point) / 2' The speed control method of the treadmill using the pressure sensor array, characterized in that obtained by 'center of movement point = (mean ground point + mean deviation point) / 2'. 제10항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 보폭속도변화량이 많을수록, 상기 운동중심지점이 런닝벨트의 앞부분일수록 런닝벨트의 구동속도를 단계적으로 가속시키며, 상기 보폭속도변화량이 적을수록, 상기 운동중심지점이 런닝벨트의 뒷부분일수록 런닝벨트의 구동속도를 단계적으로 감속시키는 압력센서 어레이를 이용한 런닝머신의 속도조절 방법.The method of claim 10, wherein the controller accelerates the driving speed of the running belt stepwise as the step speed change amount increases, and as the movement center point is in front of the running belt, and as the step speed change amount decreases, the exercise center point running. Speed control method of the treadmill using the pressure sensor array to gradually reduce the driving speed of the running belt as the rear part of the belt.
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