KR101179152B1 - 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신 및 로드셀을 이용한 긴급정지장치 - Google Patents

로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신 및 로드셀을 이용한 긴급정지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 관한 것으로, 종래의 러닝머신은 일정한 속도로 돌아가는 벨트에 사용자가 맞추어 뛰는 수동적인 구조로 되어 있으나, 최근에는 사용자가 빨리 달리면 빠르게 벨트가 회전하고 사용자가 천천히 달리면 천천히 벨트가 회전하는 것과 같이 운동을 보다 재미있게 하기 위해서는 러닝머신 시스템이 보다 능동적으로 움직이는 기능이 필요한 문제를 해결하여, 본 발명에 따르면, 로드셀(load cell)을 이용하여 사용자가 밟는 위치를 검출하고 이를 근거로 사용자의 운동속도에 맞추어 자동으로 벨트의 회전속도를 조절하여 러닝머신의 속도를 가감함으로써 자동으로 속도 조절이 가능한 자동 속도조절 러닝머신이 제공되며, 또한, 기존에 팔목 등에 연결하여 사용하던 긴급 정지용 스위치를 대체하여 선이 없는 긴급 정지 스위치의 구현도 가능한 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신이 제공된다.

Description

로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신 및 로드셀을 이용한 긴급정지장치{An automatic speed control running machine using load cell modules and an automatic emegency stopping apparatus using load cell modules}
본 발명은 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 관한 것으로, 더 상세하게는, 사용자의 운동속도에 맞추어 자동으로 벨트의 회전속도를 조절하여, 사용자에게 보다 실외 환경과 유사한 운동조건을 제공하는 새로운 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 자동 속도조절 분야에 있어서, 개개인의 운동성향을 반영할 뿐만 아니라, 다양한 운동 접목 게임 등에 사용이 가능하도록 빠른 응답속도를 가지는 동시에 보다 편리하게 측정이 가능한 측정방법을 제공하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 기존의 손목 등에 장착하여 사용하던 긴급정지용 스위치를 대체하여, 별도의 조작이 필요없이 무선으로 동작하는 자동 긴급정지장치에 관한 것이다.
최근, 건강에 대한 수요 및 관심이 증가하면서 러닝머신을 사용하는 사람들이 늘어나고 있고, 여기서, 야외에서 달리는 것이 실내에서 달리는 것보다 지루함은 덜하지만, 러닝머신을 이용하면, 날씨 및 외부 기온과 상관없이 언제든지 자신이 원하는 시간에, 또한, TV를 보거나 음악을 들으며 운동이 가능하다는 장점이 있으므로, 최근에는 개인적으로 러닝머신을 구매하여 가정에서 사용하는 경우도 많이 있다.
일반적으로, 이러한 러닝머신은, 일정한 속도로 돌아가는 벨트에 사용자가 속도를 맞추어 뛰는 구조로 되어 있으며, 최근에는, 프로그래밍 기능을 탑재하여 사용자가 지정한 시간이나 간격으로 속도가 자동으로 조절되도록 할 수 있는 러닝머신도 시판되고 있으나, 이 역시 러닝머신에 사람이 맞추는 수동적인 구조이기는 마찬가지라고 할 수 있다.
최근에는, 러닝머신 자체에 TV가 달려있거나, 또한, 게임과 운동을 접목시킨 새로운 시스템이 큰 인기를 끌고 있는 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 운동을 보다 재미있게 하기 위한 다양한 방법을 개발하기 위해서는 러닝머신에 있어서도 보다 능동적으로 움직이는 기능을 가지는 시스템이 요구되고 있다.
즉, 사용자가 빨리 달리면 빠르게 벨트가 회전하고, 사용자가 천천히 달리면 천천히 벨트가 회전하는 것과 같이, 사용자와 일체화되어 동작하는 기능이 점점 중요해 지고 있으며, 이러한 자동 속도조절형 러닝머신의 예로서는, 종래에는, 적외선 LED 및 수광 센서를 이용하여 사용자가 달리는 속도정보를 분석하는 방법을 이용한 러닝머신이 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 자동 속도조절 러닝머신의 예로서, 등록특허 제10-0778819호에 기재된 바와 같은 "트레드밀의 자동속도조절장치 및 그 조절 방법"이 있다.
즉, 상기한 특허문헌에 기재된 러닝머신은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 트랙벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 트랙벨트의 전방과 후방에 각각 다수의 전방 하중센서와 후방 하중센서를 설치하고, 이 다수의 전방 하중센서와 후방 하중센서에서 각각 측정된 값으로부터 트랙벨트 상의 사용자의 운동위치를 산출하여, 사용자가 트랙벨트의 전방에 위치하면 가속하고 사용자가 트랙벨트의 후방에 위치하면 감속하도록 구동부를 제어함으로써, 사용자가 트랙벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 별도로 트랙벨트의 이동속도를 조작하지 않더라도, 사용자의 걷기 또는 런닝 운동속도에 따라 트랙벨트의 이동속도를 자동적으로 조절할 수 있도록 구성된 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 방법은, 단순히 압력의 크기값의 차이만을 이용하여 속도를 조절하는 것으로, 즉, 러닝머신의 바깥쪽에 철판을 설치하고 철판 위에 압력이 가해졌을 때 로드셀의 압력의 크기정보를 이용하여 속도를 제어하는 것이므로, 따라서 현실적으로 정확한 측정이 어려운 문제가 있었다.
더 상세하게는, 실제로는 사용자마다 운동하는 자세나 뛰는 버릇 등이 모두 다르고, 또한, 같은 속도로 운동하고 있더라도 러닝머신 상에서의 위치는 모두 다를 수 있으나, 상기한 등록특허 제10-0778819호에 기재된 바와 같은 러닝머신은, 러닝머신의 벨트 아래에 전방과 후방의 위치에 복수의 하중 센서를 설치하고, 그 압력의 크기정보를 이용하여 전방의 하중 센서에 압력이 가해지면 속도를 올리고 후방의 하중센서에 압력이 가해지면 속도를 감소하도록 하여 속도를 제어하는 것으로서, 단순히 사용자의 체중이 치우치는 위치를 감지하여 그 값으로 사용자의 위치를 판단하는 것이나, 벨트 전체에 걸쳐 고른 측정이 불가능하기 때문에 사용자 개개인에 대하여 오차가 발생할 수밖에 없고, 따라서 다수의 사용자에 대한 경우들을 모두 정확하게 판별하는 것은 어렵다.
따라서 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 보다 빠르게 속도측정이 가능한 측정방법을 제공하는 것이 필요하나, 아직까지 그러한 요구를 만족하는 방법이나 장치는 제공되지 못하고 있다.
아울러, 상기한 바와 같은 요구에 더하여, 다수의 사용자가 번갈아 사용하는 경우에도 사용자에 맞추어 항상 정확한 속도조절 및 개인 맞춤형 서비스를 제공할 수 있는 러닝머신을 제공하는 것이 더욱 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 방법이나 장치도 제공되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 따라서 본 발명은, 보다 빠르고 정확하게 속도측정이 가능하여 사용자가 달리는 속도에 반응하여 자동으로 속도조절이 가능한 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 다수의 사용자가 번갈아 사용하는 경우에도 항상 해당 사용자에 최적화된 속도조절 및 개인 맞춤 서비스를 제공할 수 있는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 손목 등에 장착하여 사용하던 긴급정지용 스위치를 대체하여, 별도의 조작이 필요없이 무선으로 동작하는 자동 긴급정지장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 로드셀(load cell)을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 있어서, 러닝머신을 구동하는 모터, 상기 모터에 의해 구동되는 벨트, 상기 러닝머신의 몸체를 구성하는 프레임, 상기 러닝머신의 각종 상태를 나타내는 디스플레이 및 상기 러닝머신을 제어하고 각종 기능을 선택하기 위한 조작패널을 포함하여 구성되는 러닝머신 본체와, 사용자의 위치와 속도를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 로드셀을 포함하여 상기 벨트의 아래에 상기 벨트의 전면에 걸쳐 설치되는 로드셀 모듈과, 각각의 상기 로드셀 모듈 사이를 연결하는 베어링부와, 상기 조작패널에 내장되어 상기 로드셀 모듈로부터 얻어진 데이터를 이용하여 상기 사용자가 위치한 로드셀의 위치정보를 측정하고 그 값을 처리하여 자동으로 상기 러닝머신의 속도를 가감하는 중앙처리장치 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신이 제공된다.
여기서, 상기 로드셀 모듈은, 각각의 상기 로드셀에서 압력이 발생한 경우 그 압력정보에 해당하는 주파수정보를 상기 중앙처리장치 모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링부는, 상기 로드셀의 설치로 인해 상기 벨트의 흐름이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 로드셀의 사이에 위치하는 주 베어링과, 상기 주베어링과 접하여 돌아가는 제 1 보조 베어링과, 상기 벨트의 굴곡을 잡아주기 위해, 평상시에는 상기 주 베어링 및 상기 제 1 베어링과 접하지 않고 압력이 가해졌을 경우에만 다른 베어링들과 접하도록 간격을 두어 설치되는 제 2 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 중앙처리장치 모듈은, 각각의 사용자마다 아이디를 부여하고 해당 사용자마다 최고속도와 최저속도를 설정하도록 하여 사용자정보로서 사용자 ID, 해당 사용자의 최고속도 및 최저속도를 저장하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙처리장치 모듈은, 사용자의 ID를 입력받아 이전에 저장된 ID인지를 확인하는 단계와, 상기 사용자의 ID가 확인되지 않으면 입력받은 ID를 새로운 ID로서 부여하고 해당 ID의 최저속도와 최고속도를 입력받아 각각 저장하는 단계와, 상기 사용자의 ID가 확인되면 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 0.5초 간격으로 주파수값을 수신하고 수신된 각각의 값들에 근거하여 그 평균값을 현재의 속도레벨로서 기억하는 단계와, 동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이상인 경우이거나 또는 상기 현재의 속도레벨을 기억하는 단계에서 감지된 로드셀보다 앞쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면 가속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 증가시키는 단계와, 상기 가속구간으로 판정하는 단계에서 증가될 속도의 값이 상기 사용자 ID에 따라 설정된 상기 최고속도 이상이면 설정된 상기 최고속도를 유지하는 단계와, 동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이하이거나 또는 상기 현재의 속도레벨을 기억하는 단계에서 감지된 로드셀보다 뒤쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면 감속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 감소시키는 단계와, 상기 감속구간으로 판정하는 단계에서 감소될 속도의 값이 상기 사용자 ID에 따라 설정된 상기 최저속도 이하이면 설정된 상기 최저속도를 유지하는 단계와, 동작중 러닝머신의 가장 뒤쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면 알람호출구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 속도를 2km/h 감소시키는 단계와, 동작중 갑작스럽게 압력정보가 측정되지 않거나 또는 미리 설정된 긴급정지를 위한 기준시간 이상 압력정보의 입력이 없으면 긴급정지구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 러닝머신을 즉시 정지시키는 단계와, 상기 사용자가 운동을 종료할 때까지 상기한 단계들을 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 처리를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 로드셀 모듈은, 상기 벨트의 전면에 걸쳐 상기 벨트의 아래에 6개가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 또한, 러닝머신과 같은 기구에 설치되어 사고발생시 자동으로 해당 기구를 정지시키는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치에 있어서, 사용자의 위치와 속도를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 로드셀을 포함하여 상기 러닝머신의 벨트의 아래에 상기 벨트의 전면에 걸쳐 설치되는 로드셀 모듈과, 각각의 상기 로드셀 모듈 사이를 연결하는 베어링부와, 상기 로드셀 모듈로부터 얻어진 데이터를 이용하여 긴급정지구간은 판정하고 알람을 호출하는 동시에 상기 러닝머신을 즉시 정지하는 처리를 수행하도록 상기 러닝머신의 조작패널에 내장되어 있는 중앙처리장치 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치가 제공된다.
여기서, 상기 로드셀 모듈은, 각각의 상기 로드셀에서 압력이 발생한 경우 그 압력정보에 해당하는 주파수정보를 상기 중앙처리장치 모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링부는, 상기 로드셀의 설치로 인해 상기 벨트의 흐름이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 로드셀의 사이에 위치하는 주 베어링과, 상기 주베어링과 접하여 돌아가는 제 1 보조 베어링과, 상기 벨트의 굴곡을 잡아주기 위해, 평상시에는 상기 주 베어링 및 상기 제 1 베어링과 접하지 않고 압력이 가해졌을 경우에만 다른 베어링들과 접하도록 간격을 두어 설치되는 제 2 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 중앙처리장치 모듈은, 동작중 갑작스럽게 압력정보가 측정되지 않거나, 또는, 미리 설정된 긴급정지를 위한 기준시간 이상 압력정보의 입력이 없으면 긴급정지구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 러닝머신을 즉시 정지시키는 처리를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사용자가 빨리 달리면 빠르게 벨트가 회전하고 사용자가 천천히 달리면 천천히 벨트가 회전하는 것과 같이, 보다 빠르고 정확하게 속도측정이 가능하므로, 사용자가 달리는 속도에 반응하여 자동으로 속도조절이 가능하여 사용자와 일체화되어 능동적으로 동작하도록 구성된 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다수의 사용자가 번갈아 사용하는 경우에도 항상 해당 사용자에 최적화된 속도조절 및 개인 맞춤 서비스를 제공할 수 있는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 제공할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 사용자 정보를 저장하고, 이를 이용하여 정속, 가속, 감속 및 긴급정지구간의 설정 및 변경과 함께 저장된 데이터를 이용한 개인 맞춤 서비스를 제공할 수 있도록 로드셀을 이용하여 사용자가 달리는 속도에 반응하여 자동으로 속도조절이 가능한 러닝머신이 제공되므로, 기존의 러닝머신에 비하여 실외에서 달리는 느낌을 보다 실감나게 재현할 수 있으며, 다수의 사용자에 대하여도 개인 맞춤형 서비스를 제공할 수 있어 다양한 게임에도 접목 가능하고, 또한, 네트워크로 연동되면 여러 사람들과 함께 이용이 가능한 동시에, 기존에 팔목 등에 연결하여 사용하던 긴급 정지용 스위치를 대체하여, 선이 없는 긴급 정지 스위치의 구현도 가능한 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 제공할 수 있다.
도 1은 자동 속도조절 기능을 가지는 종래의 러닝머신의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 로드셀 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 로드셀 모듈의 베어링부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 속도가 유지되는 로드셀 부분을 나타내는 도면이다.
도 6은 걷기로 인해 발이 밀렸을 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 속도가 증가하는 로드셀 부분을 나타내는 도면이다.
도 8은 속도가 감소하는 로드셀 부분을 나타내는 도면이다.
도 9는 알람이 호출되는 로드셀 부분을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 전체적인 처리 흐름을 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 실시예로서, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신(20)은, 모터(21), 벨트(22), 프레임(23), 디스플레이 및 조작패널(24) 등으로 구성되는 러닝머신 본체(25)와, 상기한 벨트(22) 아래에 설치되는 복수의 로드셀 모듈(26), 각 로드셀 모듈(26) 사이를 연결하는 베어링부(27) 및 조작패널(24)에 내장되어 있는 중앙처리장치 모듈(28)로 구성되어 있다.
여기서, 러닝머신 본체(25)는, 상기한 로드셀 모듈(26), 베어링부(27) 및 중앙처리장치 모듈(28)을 제외하면, 기존의 러닝머신과 동일한 것으로 하여도 좋으며, 따라서 설명을 간략히 하기 위해, 그 상세한 설명은 생략한다.
즉, 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신(20)은 상기한 바와 같은 구성을 통하여 로드셀 모듈(26)로부터 얻어진 데이터를 이용하여 사용자가 밟는 로드셀의 위치정보를 측정하고, 그 값을 중앙처리장치 모듈(28)에서 후술하는 바와 같은 일련의 처리를 통하여 자동으로 속도를 가감하는 것이다.
더 상세하게는, 먼저 로드셀 모듈(26)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 벨트(22)의 전면에 걸쳐 그 아래에 설치되는 다수의 로드셀을 포함하여 이루어지며, 일반적으로 로드셀의 개수는 임의로 구성이 가능하지만, 본 실시예에서는, 도 3에 나타난 바와 같이, 6개의 로드셀 모듈(26)이 설치되어 있는 것으로 한다.
여기서, 로드셀이란, 압력센서의 일종으로서, 압력정보를 전기적 특성으로 변환하여 주는 패널형 센서이며, 본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 로드셀로 구성된 로드셀 모듈(26)을 러닝머신의 벨트 아래에 장착하여 러닝머신을 이용하고 있는 사용자의 위치정보를 실시간으로 측정이 가능하다.
이때, 측정신호는, 각 로드셀에서 압력이 발생한 경우 그 압력정보에 해당하는 주파수정보를 중앙처리장치 모듈(28)로 전송한다.
다음으로, 베어링부(27)에 대하여 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같은 구성에서, 만일 각각의 로드셀의 사이를 연결하지 않고 서로 떨어드려 놓았을 경우, 사용자가 운동을 할 때 벨트(22)의 단면이 울퉁불퉁해지기 때문에 운동에 악영향을 주게 된다.
따라서 도 3에 나타낸 바와 같이, 로드셀 사이에 롤 베어링을 삽입하여 운동시 단면적의 굴곡을 잡아주는 것이 바람직하다.
이때, 로드셀 사이의 간격이 매우 좁아야 하며, 간격이 좁다고 해도 하나의 베어링만을 사용하면 어느 정도의 굴곡이 생기는 것은 피할 수 없으므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 중앙에 하나의 주 베어링(41)을 설치하고 양쪽에 2개의 제 1 및 제 2 보조 베어링(42, 43)을 각각 설치하여 베어링부(27)를 구성한다.
이와 같이 3개의 베어링으로 베어링부(27)를 구성하면, 제 1 보조 베어링(42)이 주 베어링(41)과 맞물려 돌아가고, 이때, 제 2 보조 베어링(43)은 3개의 베어링이 동시에 맞물리면 단방향으로 회전이 이루어지지 않으므로, 다른 2개의 베어링들과 맞물리지 않도록 약간의 간격을 두어, 예를 들면, 사용자의 체중 등으로 압력이 가해졌을 경우에만 아래쪽으로 내려와 다른 베어링들과 맞물리도록 구성된다.
즉, 제 2 보조 베어링(43)은 벨트의 굴곡을 잡아주기 위한 역할이 주된 용도이고, 나머지 2개의 베어링은 로드셀의 설치로 인해 벨트의 흐름이 방해되는 것을 방지하기 위한 역할을 하는 것이다.
다음으로, 사용자 정보를 저장하는 구성에 대하여 설명한다.
실질적으로, 모든 사람의 달리는 자세는 모두 다르며, 러닝머신의 경우, 사용자마다 체력이나 신체조건이 모두 다르므로, 아무런 제한 없이 무한정 속도를 올리게 되면 사용자의 체력에 무리가 갈 수 있고 나아가서는 오히려 건강을 해치거나 부상과 같은 사고를 유발할 수 있다는 문제가 있다.
따라서 각 사용자마다 아이디를 부여하고, 해당 사용자의 최고속도와 최저속도를 설정하여 그 정보를 저장해 두는 것이 바람직하며, 이때, 저장되는 정보는, 사용자 ID, 해당 사용자의 최고속도 및 최저속도 정보로서, 이하의 표에 나타낸 바와 같이, 이진 데이터로 1인당 3바이트(Byte)만으로 충분히 저장 가능하므로, 저장용량에 관하여 크게 문제될 것은 없다.
사용자정보 저장내용
사용자 ID 최고속도 최저속도
계속해서, 상기한 바와 같은 사용자정보에 근거하여 러닝머신의 속도를 자동으로 조절하는 구성에 대하여 설명한다.
일반적으로 걷는 속도는 시속 2Km~4Km 정도이고, 가벼운 조깅은 5Km/h~7Km/h 이며, 전력 질주는 10Km/h 이상의 속도이고, 대부분의 러닝머신은 달리는 속도를 기준으로 동작속도가 결정된다.
러닝머신 위에서 걷게 되는 경우, 사람의 발은 그 속도에 따라 도 5에 나타낸 바와 같이 1개 이상의 로드셀과 맞닿게 되므로, 따라서 하나의 위치만을 기준으로 속도를 측정하면 정확성이 떨어지게 된다.
그러므로 도 3에 나타낸 바와 같이 6개의 로드셀이 러닝머신에 설치되어 있는 것으로 할 때, 사용자가 러닝머신 위에서 걷게 되면, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 도 5 및 도 6에서 타원으로 표시한 중간 부분의 3개의 로드셀 영역에서 압력이 감지되므로, 해당하는 3개의 로드셀로부터 약 0.5초당 3개의 영역에서의 평균주파수를 측정하고, 측정된 주파수의 값이 현재의 속도레벨범위 사이에 해당하는 값을 나타내면 현재 속도를 계속 유지하도록 동작한다.
또한, 가속구간에 대하여는, 상기한 바와 같이 하여 일정한 속도로 동작하는 러닝머신 위에서 사용자가 가속을 하게 될 경우, 사용자는 상대적으로 러닝머신의 앞쪽에 위치하게 된다.
따라서 도 7에 타원으로 나타낸 바와 같이, 러닝머신의 앞쪽에 위치한 로드셀에 압력이 가해지고, 이와 같이 러닝머신의 앞쪽에 위치한 로드셀에 압력이 가해지는 경우는 자동으로 러닝머신의 속도를 1km/h씩 증가시키도록 동작한다.
여기서, 사용자의 ID에 따라, 설정된 최고속도와 비교하여 증가속도가 그 이상일 경우에는 속도를 증가시키지 않고 최고속도를 유지하도록 동작하며, 또한, 상기한 도 5 및 도 6과 관련된 설명에서와 같이 하여 측정한 평균주파수가 현재의 속도레벨보다 큰 경우는 속도를 1km/h 증가시키도록 동작한다.
다음으로, 정상적인 감속이 이루어지는 정상감속구간에 대하여는, 상기한 가속구간에 대한 설명에서 나타낸 것에 대조하여, 사용자가 속도를 줄이면 상대적으로 러닝머신의 뒤쪽에 위치하게 되므로, 도 8에 타원으로 나타낸 바와 같은 영역에서 압력이 감지되게 된다.
따라서 이 경우는 속도를 1km/h씩 감소하도록 동작하게 되며, 마찬가지로, 사용자의 ID에 따라 미리 설정된 최저속도보다 측정된 값이 낮은 경우는 최저속도를 유지하도록 동작한다.
또한, 상기한 도 5 및 도 6과 관련된 설명에서 측정한 평균주파수가 현재의 속도레벨보다 작은 경우도 속도를 1km/h씩 감소하도록 동작한다.
계속해서, 도 9에 타원으로 나타낸 바와 같이, 러닝머신의 끝 부분에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 알람호출구간으로 판정하여 알람을 호출한다.
또한, 이 경우는, 자칫 잘못하면 사용자가 넘어져서 러닝머신 밖으로 밀려나 부상을 당할 수도 있으므로, 알람을 호출하는 동시에 즉시 속도를 2km/h 감소하도록 동작한다.
다음으로, 러닝머신이 동작중에 갑작스럽게 사용자의 속도에 따른 압력정보가 측정되지 않는 경우는, 사용자가 러닝머신 밖으로 넘어진 등의 사고가 발생한 것으로 간주하여 긴급정지구간으로 판단하고 즉시 알람을 호출하는 동시에 러닝머신을 정지시킨다.
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아울러, 상기한 바와 같은 일련의 처리는 도 10에 나타낸 바와 같은 알고리즘을 중앙처리장치 모듈(28)이 수행하도록 구성할 수 있다.
즉, 도 10을 참조하면, 먼저, 사용자의 ID를 입력받아 이전에 저장된 ID인지를 확인한다(단계 S1).
이때, ID가 확인되지 않으면, 입력받은 ID를 새로운 ID로서 부여하고(단계 S11), 해당 ID의 최저속도와 최고속도를 입력받아 각각 저장한다(단계 S12, 단계 S13).
상기한 바와 같이 하여 ID가 확인되면, 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 0.5초 간격으로 주파수값을 수신하고(단계 S2), 수신된 각각의 값들에 근거하여 그 평균값을 현재의 속도레벨로서 기억한다(단계 S3).
계속해서, 동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이상인 경우이거나, 또는, 러닝머신의 가장 앞쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 가속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 증가시킨다(단계 S4).
이때, 증가될 값이 사용자 ID에 따라 설정된 최고속도 이상이면, 설정된 최고속도를 유지한다.
또한, 동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이하이거나, 또는, 러닝머신의 뒤쪽에 위치한(예를 들면, 6개 중 5번째) 로드셀에서 압력이 감지되면, 감속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 감소시킨다(단계 S4).
이때, 감소될 값이 사용자 ID에 따라 설정된 최저속도 이하이면, 설정된 최저속도를 유지한다.
아울러, 동작중 러닝머신의 가장 뒤쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 알람호출구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 속도를 2km/h 감소시킨다(단계 S5).
또한, 동작중 갑작스럽게 압력정보가 측정되지 않거나, 또는, 미리 설정된 긴급정지를 위한 기준시간 이상 압력정보의 입력이 없으면, 긴급정지구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 러닝머신을 즉시 정지시킨다(단계 S6).
계속해서, 상기한 바와 같은 일련의 처리를 사용자가 운동을 종료할 때까지 반복하여 수행하도록 구성함으로써, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신의 기능을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 긴급정지구간을 판정하여 러닝머신을 즉시 정지시키는 기능을 응용하면, 사용자가 별도의 조작을 하지 않아도 사고발생시 자동으로 러닝머신을 정지하게 할 수 있으므로, 별도의 장치를 설치하지 않고도 일종의 무선으로 동작하는 긴급정지 스위치로서의 활용도 가능하다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 특정 속도에 맞추어 달리기만 하는 종래의 러닝머신에 비하여 보다 실외와 비슷한 효과를 낼 수 있으므로, 운동의 재미 및 효과를 충분히 살릴 수 있고, 또한, 건강의 중요성이 강조되면서 정기적으로 운동을 하는 인구가 점점 늘고 있는 추세에 발맞추어 보다 좋은 운동 효과를 얻을 수 있는 고급 기능의 러닝머신을 원하는 개인 사용자, 운동센터, 게임업체 등의 다양한 요구를 충족시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 최근, 직접 몸으로 조작하는 체감형 게임이 선풍적인 인기를 얻고 있고, 운동기기와 게임을 접목시키는 운동기기 시장도 확대되고 있는 추세에 부응하여, 러닝머신을 이용한 다양한 게임에 상기한 바와 같은 자동 속도조절 기능을 응용할 수도 있다.
따라서 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신을 이용하면, 사용자에게 보다 높은 운동효과 및 재미를 안겨 줄 수 있으므로 각각의 사용자에 대하여 운동량 증가에 기여할 수 있고, 그로 인해 운동용품업체에도 매출증대 등의 효과가 있으며, 아울러, 게임업체 등에서 다양한 게임에도 적용할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은, 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
20. 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신
21. 모터 22. 벨트
23. 프레임 24. 디스플레이 및 조작패널
25. 러닝머신 본체 26. 로드셀 모듈
27. 베어링부 28. 중앙처리장치 모듈
41. 주 베어링 42. 제 1 보조 베어링
43. 제 2 보조 베어링

Claims (12)

  1. 로드셀(load cell)을 이용한 자동 속도조절 러닝머신에 있어서,
    러닝머신을 구동하는 모터, 상기 모터에 의해 구동되는 벨트, 상기 러닝머신의 몸체를 구성하는 프레임, 상기 러닝머신의 각종 상태를 나타내는 디스플레이 및 상기 러닝머신을 제어하고 각종 기능을 선택하기 위한 조작패널을 포함하여 구성되는 러닝머신 본체와,
    상기 벨트 하부에 설치되고 사용자의 위치와 속도를 검출하기 위한 로드셀을 포함하는 적어도 하나 이상의 로드셀 모듈과,
    각각의 상기 로드셀 모듈 사이를 연결하는 베어링부와,
    상기 조작패널에 내장되어, 상기 로드셀 모듈로부터 얻어진 데이터를 이용하여 상기 사용자가 위치한 로드셀의 위치정보를 측정하고, 그 값을 처리하여 자동으로 상기 러닝머신의 속도를 가감하는 중앙처리장치 모듈을 포함하며,
    상기 베어링부는,
    상기 로드셀 모듈의 설치로 인해 상기 벨트의 흐름이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 각 로드셀 모듈의 사이에 위치하는 주 베어링과,
    상기 주베어링과 접하여 돌아가는 제 1 보조 베어링과,
    상기 벨트의 굴곡을 잡아주기 위해, 평상시에는 상기 주 베어링 및 상기 제 1 베어링과 접하지 않고, 압력이 가해졌을 경우에만 다른 베어링들과 접하도록 간격을 두어 설치되는 제 2 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 로드셀 모듈은, 각각의 상기 로드셀에서 압력이 발생한 경우, 그 압력정보에 해당하는 주파수정보를 상기 중앙처리장치 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙처리장치 모듈은, 각각의 사용자마다 아이디를 부여하고 해당 사용자마다 최고속도와 최저속도를 설정하도록 하여, 사용자정보로서 사용자 ID, 해당 사용자의 최고속도 및 최저속도를 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙처리장치 모듈은,
    사용자의 ID를 입력받아 이전에 저장된 ID인지를 확인하는 단계와,
    상기 사용자의 ID가 확인되지 않으면, 입력받은 ID를 새로운 ID로서 부여하고, 해당 ID의 최저속도와 최고속도를 입력받아 각각 저장하는 단계와,
    상기 사용자의 ID가 확인되면, 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 0.5초 간격으로 압력정보에 해당하는 주파수정보를 수신하고, 수신된 각각의 주파수정보에 근거하여 그 평균값을 현재의 속도레벨로서 기억하는 단계와,
    동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이상인 경우이거나, 또는, 상기 현재의 속도레벨을 기억하는 단계에서 감지된 로드셀보다 앞쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 가속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 증가시키는 단계와,
    상기 가속구간으로 판정하는 단계에서 증가될 속도의 값이 상기 사용자 ID에 따라 설정된 상기 최고속도 이상이면 설정된 상기 최고속도를 유지하는 단계와,
    동작중 압력이 감지되는 각 로드셀로부터 측정되는 평균주파수가 설정된 현재 속도레벨의 범위 이하이거나, 또는, 상기 현재의 속도레벨을 기억하는 단계에서 감지된 로드셀보다 뒤쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 감속구간으로 판정하고 속도를 1km/h씩 감소시키는 단계와,
    상기 감속구간으로 판정하는 단계에서 감소될 속도의 값이 상기 사용자 ID에 따라 설정된 상기 최저속도 이하이면, 설정된 상기 최저속도를 유지하는 단계와,
    동작중 러닝머신의 가장 뒤쪽에 위치한 로드셀에서 압력이 감지되면, 알람호출구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 속도를 2km/h 감소시키는 단계와,
    동작중 압력정보가 측정되지 않으면, 긴급정지구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 러닝머신을 즉시 정지시키는 단계와,
    상기 사용자가 운동을 종료할 때까지 상기한 단계들을 반복하여 수행하는 단계를 포함하는 처리를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 로드셀 모듈은, 상기 벨트의 전면에 걸쳐 상기 벨트의 아래에 6개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 속도조절 러닝머신.
  8. 러닝머신에 설치되어 사고발생시 자동으로 상기 러닝머신의 동작을 정지시키는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치에 있어서,
    사용자의 위치와 속도를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 로드셀을 포함하여 상기 러닝머신의 벨트의 아래에 상기 벨트의 전면에 걸쳐 설치되는 로드셀 모듈과,
    각각의 상기 로드셀 모듈 사이를 연결하는 베어링부와,
    상기 로드셀 모듈로부터 얻어진 데이터를 이용하여 긴급정지구간을 판정하고, 알람을 호출하는 동시에 상기 러닝머신을 즉시 정지하는 처리를 수행하도록 상기 러닝머신의 조작패널에 내장되어 있는 중앙처리장치 모듈을 포함하며,
    상기 베어링부는,
    상기 로드셀의 설치로 인해 상기 벨트의 흐름이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 로드셀의 사이에 위치하는 주 베어링과,
    상기 주베어링과 접하여 돌아가는 제 1 보조 베어링과,
    상기 벨트의 굴곡을 잡아주기 위해, 평상시에는 상기 주 베어링 및 상기 제 1 베어링과 접하지 않고, 압력이 가해졌을 경우에만 다른 베어링들과 접하도록 간격을 두어 설치되는 제 2 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 로드셀 모듈은, 각각의 상기 로드셀에서 압력이 발생한 경우, 그 압력정보에 해당하는 주파수정보를 상기 중앙처리장치 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치.
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 중앙처리장치 모듈은,
    동작중 압력정보가 측정되지 않으면, 긴급정지구간으로 판정하고 알람을 호출하는 동시에 러닝머신의 동작을 즉시 정지시키는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 자동 긴급정지장치.
  12. 삭제
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