KR101623557B1 - 마라톤 훈련 모듈 및 이를 포함하는 마라톤 훈련 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임, 벨트, 속도제어 가능한 구동모터, 구동모터가 연결되어 회동하며, 벨트가 장착되는 회동롤러세트를 구비한 트레드밀(treadmill)부, 프레임의 자세를 결정하는 액추에이터부, 설정정보를 표시하는 정보표시부와 입력부를 포함하는 인터페이스부, 컨트롤러부로부터 전송된 이미지를 1인칭 또는 3인칭 시점으로 표시하는 영상표시부, 구동모터의 작동속도, 액추에이터부의 변위, 영상표시부에 나타나는 이미지를 결정하는 컨트롤러부를 포함하여 이루어지고, 컨트롤러부는 운동코스정보파일, 매핑데이터파일, 이용자정보파일이 기록된 파일시스템, 현재이용자위치산출부, 속도제어부, 자세제어부, 이미지처리부를 포함되되 이들은 서로 동기화하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 모듈을 제안한다.
또한, 격실구조 및 격실 내부의 산소농도가 소정의 수준을 유지하는 기능을 하는 산소공급부, 격실 내부의 기압을 조정하기 위한 기능을 하는 기압조정부, 격실에 황토원적외선방출부를 더 포함하도록 하고, 각 구성요소는 환류(feedback)제어되는 것을 특징으로 하는 선수용 마라톤 훈련 시스템을 제안한다.

Description

마라톤 훈련 모듈 및 이를 포함하는 마라톤 훈련 시스템{A marathon training module and a marathon training system including the marathon training module.}

본 발명은 실내 마라톤 훈련을 보조하는 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 운동코스에 따라 트레드밀의 경사 및 구동속도 조절기능, 운동코스의 이미지 및 자기의 아바타이미지 표시기능을 구현하고, 산소공급장치, 원적외선방출장치, 기압감압장치가 구비되어, 실내 마라톤 훈련에 있어 이용자로 하여금 실감을 느끼게 하고, 운동효과를 배가하기 위한 마라톤 훈련 시스템을 제공한다.

현대인은 과거와 달리 자연환경 속에서 생활하는 것이 어렵고, 많은 사람들이 운동부족으로 인해 각종 성인병 및 피로 증상을 호소하고 있으나, 반면 웰빙 트렌드의 확산은, 사람들로 하여금 운동의 필요성에 대해 자각하게 하고 있으며, 이에 실내에서도 보다 실감나는 운동을 할 수 있는 다양한 공간 및 시스템들이 설계되고 있다.

종래의 런닝 머신은, 이용자가 작동 속도 및 주로(走路)의 경사도를 직접 설정하여 작동하거나, 주행거리에 따라 속도 및 경사도의 패턴을 미리 프로그래밍하고, 이를 재생하는 방식으로 작동하여 왔으나, 최근에는 이용자에게 더 깊은 실감을 주기 위하여 선택된 주로에 대한 이미지를 제공하고, 냄새, 바람 등 공감각적 정보를 동시에 제공하는 기술이 개발되고 있다.

대한민국 등록특허 10-1103541(“가상환경을 갖춘 런닝 운동시스템”, 이하 종래기술1이라 한다.)에서는 출입문과 환풍구를 구비한 하나 이상의 폐쇄된 캡슐형 공간부와 그 내부에 영상출력장치, 음향출력장치 및 향공급장치와 함께 설치된 런닝머신을 포함하여 구성되며, 영상출력장치는 상기 런닝머신의 전방, 좌측방향 및 우측방향 중 적어도 일 방향 이상에 하나 이상의 스크린으로 구비되고, 상기 영상출력장치, 상기 음향출력장치 및 상기 향공급장치의 동작은 상기 런닝머신의 제어부에 의하여 서로 연동되어 제어됨으로써, 실감형 런닝 운동시스템을 제안하고 있다.

KR 10-1103541 B1

종래기술1은 영상 및 향, 음향공급장치를 구비하여, 실감형 러닝머신을 구현하려고 하나, 실제의 마라톤 주로(走路)의 경사도 및 좌우구배가 시시각각 변화하는 것을 반영하여 운동코스를 실감있게 구현하는 요소가 나타나 있지 않아 실제 운동코스의 현장감을 느끼게 하는 데는 한계가 있다.

또한, 선택된 코스의 기온이나, 코스가 고지에 위치한 경우의 낮은 기압 등을 구현할 수 있는 기능이 부족하여, 전문 마라토너의 훈련에 필요한 실감 제공요소가 결여되어 있다.

상기 문제점 및 요구사항에 부응하기 위해 본 발명은 프레임, 벨트, 속도제어 가능한 구동모터, 구동모터가 연결되어 회동하며, 벨트가 장착되는 회동롤러세트를 구비한 트레드밀(treadmill)부, 프레임의 자세를 결정하는 액추에이터부, 설정정보를 표시하는 정보표시부와 입력부를 포함하는 인터페이스부, 컨트롤러부로부터 전송된 이미지를 1인칭 또는 3인칭 시점으로 표시하는 영상표시부, 구동모터의 작동속도, 액추에이터부의 변위, 영상표시부에 나타나는 이미지를 결정하는 컨트롤러부를 포함하여 이루어지고, 컨트롤러부는 운동코스정보파일, 매핑데이터파일, 이용자정보파일이 기록된 파일시스템, 현재이용자위치산출부, 속도제어부, 자세제어부, 이미지처리부를 포함되되 이들은 서로 동기화하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 모듈을 제안한다.

또한, 격실구조 및 격실 내부의 산소농도가 소정의 수준을 유지하는 기능을 하는 산소공급부, 격실 내부의 기압을 조정하기 위한 기능을 하는 기압조정부, 격실에 황토원적외선방출부를 더 포함하도록 하고, 이들 각 요소는 환류(feedback)제어되는 것을 특징으로 하는 선수용 마라톤 훈련 시스템을 제안한다.

마라톤 훈련 모듈의 영상표시부에는 현재이용자위치 주변의 코스이미지를 1인칭 시점으로 표시하거나, 현재이용자위치에 이용자아바타이미지를 표시하는 3인칭 시점으로 표시할 수 있고, 뷰(view)의 형식도 탑뷰, 사이드뷰, 쿼터뷰를 선택할 수 있어 이미지 표시방식을 다양하게 할 수 있다.

또한, 과거 운동이력정보를 이용하여, 과거 자신의 운동기록을 반영하는 아바타를 표시하여, 구간별 자신의 과거 운동기록을 기준으로 마라톤을 수행할 수 있고, 기록단축에 활용할 수 있다.

액추에이터부를 이용한 자세제어만 이용하는 제1모드, 자세제어 및 속도제어를 동시에 이용하는 제2모드, 희망주파시간을 입력받아 이에 의거하여, 속도제어를 하는 제3모드 등을 포함하는 다양한 운동모드를 선택할 수 있어, 이용자는 다양한 훈련 패턴을 확보한다.

상기 언급한 기능들을 통해, 이용자 혼자 마라톤 운동을 수행하더라도 실제 마라톤 코스를 뛰고 있다는 실감을 받으며 본 발명의 마라톤 훈련 모듈과 상호작용하면서 지루하지 않게 운동할 수 있게 된다.

선수용 마라톤 훈련 시스템의 경우, 격실에 마라톤 훈련 모듈을 설치하고, 산소공급부, 기압조정부, 황토원적외선방출부 등의 부가요소를 설치하고, 이들을 마라톤 훈련 모듈의 운동코스정보와 연동시킴으로써 실제 마라톤 환경과 근접한 환경을 제공함으로써, 전문 마라톤 선수들로 하여금, 더욱 실감나는 훈련을 할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명인 마라톤 훈련 모듈의 실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명인 마라톤 훈련 모듈의 컨트롤러부, 인터페이스부, 영상표시부, 트레드밀부의 관계 및 그 하부 구성요소를 나타내는 블록 구성도.
도 3은 본 발명인 마라톤 훈련 모듈의 영상표시부에 나타나는 현재아바타이미지와 과거아바타이미지의 실시예를 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명인 마라톤 훈련 시스템의 산소공급부, 산소센서, 산소제어부의 신호흐름을 나타내는 블록 다이어그램.
도 5는 본 발명인 마라톤 훈련 시스템의 구성요소인 기압조정부 및 그 구성요소 사이의 신호의 흐름을 나타내는 블록 다이어그램.
도 6은 볼 발명인 마라톤 훈련 시스템의 구성요소인 황토원적외선방출부의 구성요소 및 그 사이의 신호의 흐름을 나타내는 블록 다이어그램.

본 발명인 마라톤 훈련 모듈은 트레드밀(treadmill)부, 액추에이터(actuator)부, 컨트롤러부, 인터페이스(interface)부, 영상표시부를 포함하여 구성된다.

도 1에서는 본 발명의 마라톤 훈련 모듈의 일실시예를 도시하고 있다.

트레드밀부는 프레임, 속도제어가능한 구동모터, 회동롤러세트, 벨트를 포함하여 구성된다. 프레임은 바닥면에 설치되고, 회동롤러세트, 구동모터가 장착되고, 이용자 및 다른 구성요소들의 하중을 받는 구조물이다. 따라서 가해지는 정적 하중 및 동적 하중에 의해 발생하는 응력 및 휨모멘트에 대해 변형이 일어나지 않도록 설계되어야 한다. 구동모터는 상기 프레임에 고정되어 설치되고, 체인 또는 벨트 등의 연결요소를 통해 회동롤러세트에 동력을 제공한다. 구동모터의 속도는 후술할 속도제어부에서 생성되어 전송되는 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 회동롤러세트는 상기 구동모터에서 전달받은 회전력을 벨트로 전달하는 역할을 하며, 상기 프레임의 전단과 후단측에 각각 설치된다. 벨트는 상기 회동롤러세트에 장착되는데, 이 때, 회동롤러 표면에서 미끌어지지 않도록 설치장력을 설계하여야 한다.

액추에이터부는 프레임의 하면전단부 및 하면후단부에 설치되는데, 유압 또는 공압을 이용한 실린더장치가 주된 구성요소이다. 구현할 수 있는 자세는 설치대수에 따라 결정되는데, 프레임의 하면전단부에 1식, 하면후단부에 1식이 설치되는 경우는 코스경사도에 따른 주로의 경사만을 구현할 수 있고, 프레임의 하면 전단부에 2식, 하면후단부에 2식이 설치되는 경우에는 주로의 경사뿐만 아니라, 주로(走路)의 선회방향에 따른 좌우구배를 구현할 수 있어, 이용자에게 더 큰 실감을 줄 수 있게 된다. 각 실린더의 행정길이는 구현하고자 하는 경사 및 좌우구배의 정도에 따라 결정되는데, 현실에서의 마라톤 코스에서의 주로(走路)경사 및 좌우구배를 충분히 구현하여 이용자에게 높은 실감을 줄 수 있도록 하기 위해 최소한의 길이 이상을 확보되도록 설계하는 것이 바람직하다. 각 실린더의 동작은 후술할 자세제어부로부터 발생하는 제어신호에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 실시예에서의 액추에이터부는 총 4식의 실린더로 구성되어 있다.

인터페이스부는 후술할 컨트롤러부에 입력할 설정정보를 표시하거나 입력된 정보를 표시하는 정보표시부 및 입력을 위한 요소를 제공하는 입력부로 구성된다. 설정정보에는 운동코스, 운동모드 및 운동조건이 포함될 수 있다. 운동코스는 가상의 코스이거나 현실에 실재하는 코스일 수 있는데, 가상의 코스인 경우, 10km, 20km, 30km, 42.195km 등 거리를 기준으로 표시하거나, 산악, 도시, 교외 등 코스의 존재장소 등을 기준으로 표시하거나, 이러한 거리기준 및 장소기준을 동시에 적용하여 이용자로 하여금 선택하게 할 수 있다. 운동모드를 구현하는 실시예로서 각 운동코스에 대해 액추에이터부는 코스경사와 코스좌우구배를 구현하도록 제어되고, 구동모터의 속도는 자동제어되지 않고, 이용자가 자신의 컨디션에 따라, 트레드밀의 속도를 직접 변경하여 동작하게 하는 모드를 고려할 수 있다(제1모드). 다른 실시예로서, 소정의 단계로 구분되는 운동조건를 추가로 입력받아, 각 운동코스에 대해 액추에이터부는 코스경사와 코스좌우구배를 구현하도록 제어되고, 구동모터의 속도는 상기 운동조건을 반영하고, 오르막코스기울기에 대해 음의 상관관계를 갖도록 하면서, 후술할 별도의 매핑데이터파일로부터 결정되도록 하는 모드를 고려할 수 있다(제2모드). 상기 소정의 단계로 표현되는 운동조건을 구현하는 하나의 예로, 운동조건을 운동난이도라 하고, 하한인 1단계부터 상한인 7단계를 두고, 난이도에 따라 1씩 증가하게 하는 방법을 고려할 수 있다. 또한, 운동모드의 다른 실시예로서, 선택된 코스에 대해 이용자가 주파하고자 하는 희망주파시간을 입력받고, 희망주파시간에 주파하기 위한 구간별 소요시간을 분배한 후, 각 구간별 평균운동속도를 계산하고, 구동모터가 이러한 속도를 가지도록 제어하는 모드도 고려할 수 있다(제3모드).

상기 설정정보를 표시하거나 입력된 설정정보를 포함하여 표시하는 정보표시부는 LCD패널로 구성할 수 있다. 입력부는 이용자가 상기 정보표시부에 표시된 정보로부터 선택한 정보를 입력하여 후술할 컨트롤러부로 전송하는 기능을 하는데, 일반 버튼 타입으로 구성할 수 있으나, 터치패널로 구현하여 입력부를 상기 정보표시부와 통합하는 것도 가능하다.

영상표시부는 이미지처리부로부터 전송된 이미지를 1인칭 또는 3인칭 시점으로 표시하는 기능을 하며, 모니터로 구현하거나, 영상프로젝터(projector)와 스크린(screen)을 이용하여 구현하는 것이 가능하다. 영상표시부는 클수록 이용자에게 실감을 더 줄 수 있다는 것을 감안하여 그 크기가 결정되어야 한다. 1인칭 시점이란, 영상이미지가 화면내의 이용자의 시점 하에서 구성되되, 이러한 이용자의 이미지는 화면내에 표시되지 않는 것이며, 3인칭 시점이란 화면 내에 이용자의 이미지가 포함되는 것이다. 또한, 1인칭시점이든 3인칭시점의 이미지든 간에, 탑뷰(top view), 쿼터뷰(quarter view)등 다양한 시점에서 본 이미지로 구성하여 표시할 수 있다. 도 1에서의 실시예에서는 영상표시부를 모니터로써 구성하고 있다.

컨트롤러(controller)부는 상기 구동모터의 작동속도, 상기 액추에이터부의 자세, 표시부에 나타나는 이미지를 결정하는 기능을 하며, 그 작동은 회로 또는 소프트웨로 구현될 수 있다. 컨트롤러부는 각종 정보들이 기록되어 있는 파일시스템을 갖추는데, 다수의 운동코스에 대해 거리에 따른 코스경사도, 코스좌우구배 및 코스이미지의 구조화된 데이터가 저장된 운동코스정보파일, 상기 설정정보에 대응하여 구간별 희망운동속도를 결정하기 위한 매핑데이터파일 및 이용자의 정보를 저장하는 이용자정보파일을 포함한다.

운동코스정보파일에는 가상 또는 실재하는 운동코스에 대해 구간별 코스경사도, 코스좌우구배 및 코스이미지, 코스의 기온, 코스의 기압 등의 데이터를 구조화하여 저장한다. 코스좌우구배는 진행방향에 대한 좌우선회정도를 나타내며, 코스이미지는 주로(走路)의 이미지 및 주변 기물의 이미지를 포함하며, 그 이미지는 실사 또는 그래픽이미지일 수 있다. 다만, 가상의 코스에 대해서도 실사처럼 처리된 그래픽이미지를 사용하여 이용자에게 실감을 줄수 있도록 할 수 있다. 코스의 기온 또는 기압은 해당지역의 연평균기온 및 해발고도 등을 참고하여 결정할 수 있다.

매핑데이터파일은 입력된 운동조건 및 운동모드에 대해 구간별 희망운동속도를 산출하기 위해 참조되는 데이터를 기록해놓은 것이다. 운동모드로서 상기 제2모드를 선택한 경우의 매핑데이터파일 구성의 실시예로서, x축에는 코스경사도를, y축에는 운동조건으로서의 운동난이도 1부터 7을 지정해두고, x축 데이터와 y축 데이터가 교차하는 부분에 구동모터의 속도를 기재해둘 수 있다. 즉, x축에 1도, 2도,… 15도 등 1도 간격으로 오르막코스경사도가 기재되고, y축에 운동난이도 1,2,…7이 1의 간격으로 기재된다고 하면, 총 105세트의 교차데이터가 존재하게 되며, 여기에 구동모터의 속도를 기록하는 것이다. 구동모터의 속도는 경사도에 따른 인체의 에너지소비정도를 고려하여 결정되어야 한다. 제1모드의 경우, 별도의 운동조건-일례로 운동난이도-를 입력받지 않으므로, 매핑데이터의 y축값은 상수로 처리하면 된다.

컨트롤러부는 상기 파일시스템 이외에 현재사용자위치를 산출하는 기능을 하는 현재이용자위치산출부, 상기 구동모터를 제어하기 위한 제어신호를 산출하는 기능을 하는 속도제어부, 상기 액추에이터부를 제어하기 위한 제어신호를 산출하는 자세제어부, 상기 표시부에 출력할 이미지를 산출하는 기능을 하는 이미지처리부를 구비하는데, 이는 중앙처리장치 및 메모리를 통해 이루어지는 기능이다.

현재이용자위치산출부는 총주행거리를 적산하여 출발점에 대한 현재이용자위치를 산출하는 기능을 하는데 현재이용자위치는 이에 따라 코스경사도, 코스좌우구배, 코스이미지 등이 결정되므로 중요한 의미를 갖는다. 현재이용자위치는 구동모터의 총회전수를 센싱하여 적산하거나, 별도의 카운터(counter)기능을 하는 회로를 두어 구현할 수 있다.

속도제어부는, 설정정보를 수신하고, 현재이용자위치산출부로부터 현재이용자위치를 입력받고, 운동코스정보파일로부터 현재이용자위치에 따른 코스경사도를 읽어들이고, 매핑데이터파일에 코스경사도 및 설정정보를 변수로 입력하여 구간별 희망운동속도를 결정하고, 구동모터가 희망운동속도로 작동하게 하기 위한 제어신호를 생성하여 전송하도록 동작한다.

자세제어부는, 설정정보를 수신하고, 현재이용자위치산출부로부터 현재이용자위치를 입력받고, 현재이용자위치에서의 코스경사도 및 코스좌우구배를 운동코스정보파일로부터 읽어들여 결정하고, 벨트가 상기 코스경사도 및 코스좌우구배를 갖도록 액추에이터부를 작동하게 하기 위한 제어신호를 생성하고 전송하도록 동작한다.

이미지처리부는, 설정정보를 입력받고, 현재이용자위치산출부로부터 현재이용자위치를 입력받고, 설정된 운동코스에 대해 현재이용자위치에서의 코스이미지를 운동코스정보파일로부터 읽어들이고, 코스이미지를 포함하는 출력이미지를 표시부에 출력하기 위한 제어신호를 생성하고 전송하도록 동작한다. 출력되는 이미지에는 코스별 각 지점별 주변이미지가 기본으로 포함되어 이용자에게 현재 실제로 코스를 주행하고 있다는 실감을 줄 수 있으며, 3인칭 시점의 뷰(view)로 표시하는 경우 이용자의 현재아바타이미지가 추가로 표시될 수 있다. 추가되는 현재아바타이미지는 정확하게 코스상의 현재이용자위치에 표시되어야 한다. 또한, 이용자가 자신의 아바타이미지를 생성하여 편집한 후, 편집된 아바타이미지를 저장할 수 있는 기능을 추가하는 것을 고려할 수 있는데, 이를 위해서는 이용자정보가 기록되는 이용자정보파일 및 아바타이미지가 기록되는 아바타이미지파일이 상기 파일시스템에 더 포함되어야 한다.

또한, 출력되는 이미지에 과거 이용자의 운동기록을 반영하여 표시되는 과거아바타이미지를 포함시킬 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서는 영상표시부에 현재아바타이미지와 과거아바타이미지가 동시에 표시되는 경우의 이미지를 나타내고 있다. 이는 운동이력정보파일로부터 현재소요시간에 대응하는 과거이용자위치를 읽어들인 후, 표시부로 전송하기 위한 출력이미지에 상기 과거이용자위치에 표시된 이용자의 과거아바타이미지를 더 포함하도록 하는 것인데, 해당 코스에 대해 여러 번의 운동이력이 있는 경우, 여러 개의 과거아바타이미지가 표시부에 나타날 수 있고, 이용자는 과거의 기록에 비해 자신이 현재 어느 정도의 페이스를 유지하고 있는지를 시각적으로 확인할 수 있게 된다. 복수개의 과거아바타이미지가 화면에 나타나는 경우, 각 과거아바타이미지가 어느 시점의 운동기록을 반영한 것인지를 식별케 하기 위해, 각 과거아바타이미지의 소정의 부위에 해당 운동시점을 나타내는 정보를 태그이미지의 형태로 표시되게 할 수 있다. 이를 위해서는 상기 파일시스템에 과거 운동이벤트에서의 시간별 위치정보가 포함된 기록을 저장하는 운동이력정보파일이 더 포함되어야 한다.

마라톤 훈련의 환경을 실제 환경과 더 유사하게 만들기 위해, 상기 마라톤 훈련 모듈을 밀폐된 격실내에 설치하고, 격실내 공간의 기압 또는 공기의 조건을 제어하는 마라톤 훈련 시스템을 고려할 수 있다. 도 4 내지 도 6에서는 본 발명의 마라톤 훈련 시스템에 설치되는 산소공급부, 기압조정부, 황토원적외선방출부에 대해 블록 다이어그램이 나타나 있다. 도 4 내지 도 6은 공통적으로, 출력과 입력을 비교하여 오차신호를 발생시키고, 이러한 오차신호를 제어부에 입력하여 제어신호를 발생시킨 후, 이 제어신호를 작동부(도 4에서는 산소공급부, 도 5에서는 기압조정펌프, 도 6에서는 황토판발열부)에 전송하여 바람직한 출력을 유지하도록 제어하는 방식으로 제어가 이루어짐을 도시하고 있다. 밀폐된 격실 내부에 마라톤 훈련 모듈을 설치하는 것은 상기 기압 및 공기의 조건을 용이하게 조정하기 위함이다. 상기 밀폐된 격실에는 기본적으로 출입문이 구비되고, 기압 및 공기의 조건을 조정하기 위한 장치를 사용하지 않고 훈련하는 때를 위하여, 일반적인 환풍장치를 구비할 수도 있다. 또한, 설정된 기압 및 공기의 조건을 유지하기 위해, 상기 출입문에는 문틀과의 간격을 밀봉할 수 있는 부재가 설치되어야 있어야 한다. 후술할 산소, 기압, 온도(황토원적외선방출부)의 제어는 상기 운동코스정보에 포함되어 있는 각 코스의 산소분압, 기압, 온도 등과 연동되어 제어되게 할 수 있다.

공기의 산소분압이 높아지면, 이용자의 폐에서의 산소흡수율이 증가된다는 일반적인 지식을 활용하여, 이용자의 운동강도를 높이기 위해 격실 내부의 산소농도가 소정의 수준을 유지하는 기능을 하는 산소공급부를 격실에 추가할 수 있다. 상기 산소공급부는 상기 격실의 외부에 별도로 설치된 산소공급탱크, 배관 및 산소공급밸브 및 환류(feedback)제어를 위한 산소농도센서 및 산소제어부를 포함하여 구성된다. 상기 소정의 산소분압값 설정의 실시예로서는 이용자로부터 설정정보의 하나로서 구체적인 값을 직접 입력받을 수도 있고, 운동코스별로 1개의 값을 지정해 둘 수도 있으며, 산소분압의 정도를 소정의 단계, 일례로 고-중-저, 로 지정해두고 이용자가 선택하게 하는 방식을 취할 수 있다.

밀폐된 격실내부에서 설정된 산소분압을 유지하기 위해 환류제어회로가 필요하며, 이러한 환류제어회로는 격실내부의 산소분압을 센싱하여 전기신호로 변환하는 산소센서와 산소센서전기신호와 설정산소분압신호와 비교하여 설정산소분압이 높은 경우, 산소공급밸브를 열고, 설정산소분압이 낮은 경우, 산소공급밸브를 잠그도록 제어신호를 생성하는 기능을 하는 산소제어부로 구성된다. 상기 산소제어부는 본 발명의 마라톤 훈련 모듈의 컨트롤러부에 포함시키거나 또는 별도의 제어기로 구성할 수 있다.

또한, 고지대에서 열리는 마라톤 경기의 경우, 저지대에서보다 기압이 낮기 때문에 고지적응훈련이 별도로 필요한데, 본 발명의 기압조정부가 장착된 마라톤 훈련 시스템을 이용하면, 고지의 낮은 기압을 재현하여 훈련할 수 있다. 고지의 낮은 기압을 구현하는 것은 본 발명의 마라톤 훈련 시스템이 설치되는 장소의 대기압에 대해 소정 수준의 음압이 걸리는 것을 의미한다. 기압조정부는, 격실내부 기압을 감압하는 기능을 하는 기압조정펌프, 환류(feedback)제어를 위한 기압제어부 및 기압센서를 포함하여 구성할 수 있다.

기압값을 설정하는 방법의 실시예로서는, 운동코스 별로 미리 설정해 두거나, 이용자로부터 설정정보의 하나로서 구체적인 값을 직접 입력받을 수도 있고, 기압을 소정의 단계- 일례로 고,중,저- 로 지정해두고 이용자가 선택하게 하는 방식을 취할 수 있다. 특히, 운동코스별로 별도의 값을 설정해 두는 경우, 이를 상기 운동코스정보파일에 기록해두고, 이용자가 운동코스를 선택하면, 상기 기압제어부가 상기 운동코스정보파일로부터 해당 운동코스의 기압값을 읽어들여 처리하게 할 수 있다. 설정된 기압을 계속 유지하기 위한 환류(feedback)제어회로는 격실내부의 기압값을 센싱하여 전기신호로 변환하는 기압센서와 기압센서전기신호와 설정기압신호와 비교하여 설정기압이 측정된 기압보다 더 낮은 경우, 펌프를 작동시키고, 설정기압이 더 높은 경우, 펌프 작동을 중지시키도록 제어신호를 생성하는 기능을 하는 기압제어부로 구성된다. 상기 기압제어부는 본 발명의 마라톤 훈련 모듈의 컨트롤러부에 포함시키거나 또는 별도의 제어기로 구성할 수 있다.

훈련 중 이용자가 의식을 잃는 등의 비상상황에 빠지는 경우, 걸려있는 음압을 비상 해제할 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명의 마라톤 훈련 모듈은, 트레드밀의 벨트 하단에 이용자의 체중 또는 러닝 상태임을 감지하는 정하중센서 또는 동하중센서를 더 포함하고, 상기 하중센서에 이용자의 체중이 감지되지 않거나 이용자가 러닝을 상당시간이상 하지 않는 상황이라고 판단되는 경우, 격실 내부의 기압을 대기압과 동일하게 하는 기능을 하는 해제밸브를 상기 회로에 더 포함하여 구성할 수 있다. 이 때, 하중센서에서 수집된 정보는 상기 기압제어부에서 처리할 수 있다.

또한, 격실구조 내부에는 황토원적외선방출부를 포함할 수 있는데, 상기 황토원적외선방출부는 온도센서, 황토판, 부착된 황토판에서 원적외선이 방사하도록 가열하는 기능을 하는 발열부, 온도제어부를 포함하여 구성할 수 있다. 이 때, 온도제어부는 설정된 온도를 계속 유지하기 위한 환류(feedback)제어회로의 구성요소가 되는데, 격실내부의 온도를 센싱하여 전기신호로 변환하는 온도센서와 온도센서전기신호와 설정온도신호와 비교하여 설정온도가 측정온도보다 더 높은 경우, 발열부를 작동시키고, 설정온도가 더 낮은 경우, 발열부 작동을 중지시키도록 제어신호를 생성하는 기능을 한다. 상기 온도제어부는 본 발명의 마라톤 훈련 모듈의 컨트롤러부에 포함시키거나 또는 별도의 제어기로 구성할 수 있다. 황토판은 황토가 잘 부착되도록 하기 위한 수납부에 황토를 개어 부착하여 제작할 수 있으며, 발열부는 황토판 뒷면에 장착되어 황토판에 부착되어 있는 황토를 가열하는 기능을 한다.

온도값을 설정하는 방법의 실시예로서는, 운동코스별로 별도의 값을 설정해 두는 것을 고려할 수 있는데, 상기 운동코스정보파일에 기록해두고, 이용자가 운동코스를 선택하면, 상기 온도제어부가 상기 운동코스정보파일로부터 해당 운동코스에 설정되어 있는 온도값을 읽어들여 처리하게 할 수 있다.

다만, 이용자가 더 높거나 낮은 온도 하에서 마라톤 훈련을 하기를 원하는 경우에는 이용자로부터 설정정보의 하나로서 구체적인 값을 직접 입력받을 수도 있고, 온도를 소정의 단계- 일례로 고,중,저- 로 지정해두고 이용자가 선택하게 하는 방식을 취할 수 있다. 더 높은 온도에서 운동하는 경우는 더 많은 원적외선이 방출되므로, 이용자는 이 때 더 많은 원적외선의 효과를 누릴 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

100 : 마라톤 훈련 모듈
10 : 트레드밀부
11 : 구동모터
12 : 액추에이터부
13 : 벨트
14 : 프레임
20 : 영상표시부
30 : 인터페이스부
31 : 입력부
32 : 정보표시부
40 : 컨트롤러부
41 : 자세제어부
42 : 속도제어부
43 : 이미지처리부
44 : 현재이용자위치산출부
45 : 파일시스템
46 : 운동코스정보파일
47 : 매핑데이터파일
48 : 아바타이미지파일
49 : 이용자정보파일
50 : 운동이력정보파일
61 : 현재아바타이미지
62 : 과거아바타이미지
71 : 산소공급부
72 : 산소센서
73 : 산소제어부
80 : 기압조정부
81 : 기압조정펌프
82 : 기압센서
83 : 기압제어부
90 : 황토원적외선방출부
91 : 황토판
92 : 발열부
93 : 온도센서
94 : 온도제어부

Claims (7)

1. 마라톤 훈련 시스템에 있어서,
   마라톤 훈련 모듈; 및
   상기 마라톤 훈련 모듈이 내부에 설치되고, 출입문을 구비한 밀폐된 격실구조;
   를 포함하며,
   상기 마라톤 훈련 모듈은,
   프레임, 벨트, 속도제어 가능한 구동모터, 상기 구동모터가 연결되어 회동하며, 상기 벨트가 장착되는 회동롤러세트를 구비한 트레드밀(treadmill)부;
   상기 프레임의 하면전단부 및 하면후단부에 설치되고, 입력된 신호에 따라 상기 프레임의 자세를 변환하는 기능을 하는 액추에이터부;
   복수의 운동모드, 운동조건 및 운동코스를 포함하는 설정정보를 표시하는 정보표시부와 상기 설정정보 중 선택하여 입력하는 입력부를 포함하는 인터페이스부;
   전송된 이미지를 1인칭 또는 3인칭 시점으로 표시하는 영상표시부;
   상기 구동모터의 작동속도, 상기 액추에이터부의 변위, 상기 영상표시부에 나타나는 이미지를 결정하는 컨트롤러부;
   를 포함하며,
   상기 컨트롤러부는,
   다수의 운동코스에 대한 소정의 정보가 저장되어 있는 운동코스정보파일, 상기 설정정보에 대응하여 구간별 희망운동속도를 결정하기 위한 매핑데이터파일 및 이용자정보파일이 기록된 파일시스템, 주행거리를 적산해 현재이용자위치를 산출하는 기능을 하는 현재이용자위치산출부, 상기 구동모터를 제어하기 위한 제어신호를 산출하는 기능을 하는 속도제어부, 상기 액추에이터부를 제어하기 위한 제어신호를 산출하는 자세제어부, 상기 영상표시부에 출력할 이미지를 산출하는 기능을 하는 이미지처리부를 포함하고,
   상기 속도제어부는,
   상기 현재이용자위치산출부로부터 입력받은 현재이용자위치에 대해 상기 운동코스정보파일로부터 추출한 코스경사도 및 입력된 설정정보를 상기 매핑데이터파일에 입력하여 구간별 희망운동속도를 결정하고, 상기 구동모터가 상기 희망운동속도로 작동하게 하기 위한 제어신호를 생성하여 전송하도록 동작하고,
   상기 자세제어부는,
   상기 설정정보를 수신하고, 상기 현재이용자위치산출부로부터 입력받은 현재이용자위치에 대해 코스경사도 및 코스좌우구배를 상기 운동코스정보파일로부터 읽어들이고, 상기 벨트가 상기 코스경사도 및 코스좌우구배를 갖도록 상기 액추에이터부를 작동하게 하기 위한 제어신호를 생성하고 전송하도록 동작하고,
   상기 이미지처리부는,
   상기 설정정보를 수신하고, 상기 현재이용자위치산출부로부터 입력받은 현재이용자위치에 대해 코스이미지를 상기 운동코스정보파일로부터 읽어들이고, 상기 코스이미지를 포함하는 출력이미지를 상기 영상표시부에 출력하기 위한 제어신호를 생성하고 전송하도록 동작하되,
   상기 속도제어부, 상기 자세제어부 및 상기 이미지처리부는 서로 동기화하여 동작하며,
   상기 격실구조는, 산소공급부, 상기 산소공급부의 환류(feedback)제어를 위한 산소농도센서 및 산소제어부를 더 포함하고, 내부의 산소분압은 소정의 수준을 유지하도록 제어되며,
   상기 격실구조는, 내부의 기압을 조정하기 위한 기능을 하는 기압조정부를 더 포함하고,
   상기 기압조정부는, 상기 격실구조의 내부기압의 감압 기능을 하는 기압조정펌프, 환류(feedback)제어를 위한 기압제어부 및 기압센서를 포함하여 구성되되, 상기 격실구조의 내부기압은 상기 운동코스 별 설정기압을 유지하도록 제어하며,
   상기 마라톤 훈련 모듈은, 상기 벨트의 하단에 이용자의 체중을 감지하는 하중센서를 더 포함하고,
   상기 기압조정부는, 상기 하중센서에 이용자의 하중이 감지되지 않는 경우, 격실 내부의 기압을 대기압과 동일하게 하는 기능을 하는 해제밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 파일시스템은, 이용자의 아바타이미지를 저장하는 아바타이미지파일을 더 포함하고,
   상기 이미지처리부는, 상기 아바타이미지파일로부터 이용자의 아바타이미지를 추출하고, 상기 표시부로 전송하기 위한 출력이미지에 상기 현재이용자위치에 표시되는 현재아바타이미지를 더 포함하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 파일시스템은, 과거 운동이벤트에서의 시간별 위치정보가 포함된 기록을 저장하는 운동이력정보파일을 더 포함하고,
   상기 이미지처리부는, 상기 운동이력정보파일로부터 현재소요시간에 대응하는 과거이용자위치를 읽어들이고, 표시부로 전송하기 위한 출력이미지에 상기 과거이용자위치에 표시되는 이용자의 과거아바타이미지를 더 포함하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 격실구조는,
   온도센서, 황토판, 원적외선을 방사하도록 상기 황토판을 가열하는 기능을 하는 발열부 및 온도제어부를 포함하여 구성되는 황토원적외선방출부를 더 포함하고,
   상기 발열부의 온도는 상기 운동코스 별 설정된 온도와 소정의 관계를 가지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 마라톤 훈련 시스템.

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