KR101675548B1 - 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법 - Google Patents

운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운동기구에 직접 운동량 검출을 위한 센서를 부착하지 않고도, 운동량 및 그 운동량에 따른 칼로리 소모량을 사용자에게 인지시킬 수 있는 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법을 제공함을 목적으로 한다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 운동량 측정이 가능한 운동기구는, 지면에 고정 설치되는 고정부; 상기 고정부에 일부가 회전 또는 이동 가능하게 설치되어 사용자의 운동에 따라 회전 또는 이동하는 운동부; 상기 운동부에 고정 설치되며 자기장을 발생하는 자성체; 및 상기 고정부에 고정 설치되며, 상기 운동부 및 자성체의 회전 또는 이동에 따른 자기장의 변화 특성으로부터 상기 사용자의 운동량을 측정하는 휴대 단말기가 거치되는 거치대를 포함하여 구성된다.

Description

운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법{Exercise equipment capable of measuring amount of exercise and measuring method using the same}
본 발명은 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 휴대 단말기를 이용하여 운동기구의 종류를 인식하고, 인식된 운동기구의 사용에 따른 자기장의 변화를 해석하여 운동량을 표시할 수 있는 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 놀이터나 공원, 등산로 등 공공장소에는 다양한 종류의 운동기구들이 설치되어 있어 놀이터나 공원 등을 찾는 사용자들이 다양한 운동을 하고 있다.
또한 야외의 운동기구를 이용하기 어렵거나 날씨에 관계없이 운동하려는 사람들은 헬스클럽 등 실내에 설치된 다양한 운동기구를 이용하여 운동을 하고 있다.
상기 운동기구들의 종류로 사용자가 의자에 앉은 상태로 손잡이를 내려 의자를 들어올리는 방식의 역기운동기구, 두 발을 모은 상태로 허리를 이용하여 하체를 좌우로 왕복운동하는 허리운동기구, 노젓기 운동기구, 자전거형 운동기구, 달리기 운동기구, 허리돌리기 운동기구, 어깨 운동기구 등이 있다.
이러한 운동기구에는 사용법, 운동횟수, 운동시간 등의 사항이 기재된 안내판이 마련되어 있다. 그러나 사용자들은 특정한 운동기구로 운동을 했을 때의 운동량과 그 운동량에 따른 소모된 칼로리를 알 수가 없어서 궁금해 한다.
상기와 같은 사용자의 요구에 따라 공개특허 제10-2014-0120758호(운동량 카운터를 포함하는 운동량 카운트 시스템 및 그 방법, 2014년 10월 14일 공개)에서는 운동기구에 장착되어 운동량을 카운트할 수 있는 시스템이 기재되어 있다.
구체적으로 상기 공개특허에서는 사용자의 정보를 포함하는 휴대용 RF 카드를 운동기구에 설치된 운동량 카운터에 인식시키면, 사용자의 운동량을 카운트하고, 상기 운동량 카운터에서 운동량 정보를 수신하는 카운터 관리 서버를 포함하여 구성되는 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 방식은 RF 카드를 이용하기 때문에 RF카드, 입출력기 등의 추가적인 기록 장치와 기계적 센서 장치가 결합된 카운트가 가능한 운동기구가 필요하여 비용이 많이 소요되고 운동기구의 고장을 유발하는 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1031050호(공원, 관광지, 유원지, 체육시설, 단지 등에 설치되는 모바일 디바이스 연결용 야외 공용운동기, 2011년 04월 25일 공고)에는 모바일 디바이스가 설치되는 거치부가 작동유닛에 구비되고, 작동유닛의 작동상태를 사용자의 모바일 디바이스를 통하여 감지할 수 있는 운동기구가 기재되어 있다.
상기한 등록특허에서는 모바일 디바이스가 작동유닛에 거치되므로, 작동유닛의 작동시 모바일 디바이스를 안정적으로 고정하기가 어려워 모바일 디바이스의 낙하에 따른 파손의 위험이 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운동기구에 직접 운동량 검출을 위한 센서를 부착하지 않고도, 운동량 및 그 운동량에 따른 칼로리 소모량을 사용자에게 인지시킬 수 있는 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 다양한 운동기구의 종류를 자동으로 인지할 수 있는 수단을 마련하여, 별도의 조작 없이도 사용자가 현재 이용하는 운동기구의 종류를 인지하여 해당 운동기구의 이용에 따른 운동량과 칼로리 소모량을 확인할 수 있는 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법을 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 운동량 측정이 가능한 운동기구는, 지면에 고정 설치되는 고정부; 상기 고정부에 일부가 회전 또는 이동 가능하게 설치되어 사용자의 운동에 따라 회전 또는 이동하는 운동부; 상기 운동부에 고정 설치되며 자기장을 발생하는 자성체; 및 상기 고정부에 고정 설치되며, 상기 운동부 및 자성체의 회전 또는 이동에 따른 자기장의 변화 특성으로부터 상기 사용자의 운동량을 측정하는 휴대 단말기가 거치되는 거치대를 포함하여 구성된다.
상기 휴대 단말기는 상기 운동량을 측정하는 어플리케이션이 설치되어 있으며, 상기 어플리케이션은 상기 운동기구의 종류별로 상기 자기장의 변화 특성 데이터들을 저장한 데이터베이스의 데이터와, 상기 휴대 단말기에 내장된 3축 지자기센서에서 검출된 자기장의 변화 특성을 비교하여, 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 어플리케이션은, 상기 자성체의 회전에 의한 각도의 변화에 따라 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 어플리케이션은, 상기 자성체의 회전에 의한 3축 지자기센서와의 이격 거리의 변화에 따라 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 운동기구는 대향 배치된 제1운동기구와 제2운동기구로 이루어지고, 상기 제1운동기구에 구비된 자성체와, 상기 제2운동기구에 구비된 자성체는, 서로 다른 위상을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 제1운동기구와 상기 제2운동기구의 미동작 상태를 기준으로 할 때, 상기 제1운동기구에 구비된 자성체는 수평방향으로 배치되고, 상기 제2운동기구에 구비된 자성체는 수직방향으로 배치될 수 있다.
상기 거치대에는 운동기구의 종류에 대한 정보가 저장된 근거리 무선 통신칩이 마련되어 있으며, 상기 휴대 단말기가 상기 거치대에 거치되었을 때, 상기 거치대에 마련된 근거리 무선 통신칩과 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치 간의 통신에 의하여 상기 운동기구의 종류를 인식할 수 있다.
상기 어플리케이션은, 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성 중, 상기 운동기구의 종류별로 기 설정된 상기 3축 지자기센서의 특정된 축의 자기장의 변화를 이용하여 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 어플리케이션은, 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 거치대의 내측에는 근거리 무선 통신칩이 마련되어 있으며, 상기 휴대 단말기가 상기 거치대에 거치되었을 때 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치와 통신하여, 상기 어플리케이션을 자동 실행할 수 있다.
상기 자성체와 운동부 사이에는 상기 자성체에서 발생되는 자기장의 차단을 방지하기 위한 비자성체가 개재될 수 있다.
본 발명의 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법은, a) 운동기구의 사용자가 운동을 할 때 발생하는 자기장의 변화 특성을 검출하고, 검출된 상기 자기장의 변화 특성을 데이터베이스에 저장하는 단계와, b) 상기 데이터베이스를 포함하는 어플리케이션이 설치된 휴대 단말기를 상기 운동기구의 고정부에 마련된 거치대에 거치시키고 운동을 시작하면, 사용자가 현재 이용하고 있는 운동기구의 자기장의 변화를 검출하는 단계, 및 c) 상기 검출된 자기장의 변화 특성을 상기 데이터베이스에 저장된 자기장의 변화 특성과 비교하여 운동량을 산출하여 표시하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 a)단계는 운동기구의 종류별로 서로 다른 자기장의 변화 특성을 검출하여 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 c)단계는 상기 검출된 자기장의 변화 특성을 상기 데이터베이스에 저장된 해당 운동기구의 자기장의 변화 특성과 비교하여 운동량을 산출할 수 있다.
상기 b)단계는 휴대 단말기를 상기 거치대에 거치시켰을 때, 상기 거치대에 마련된 근거리 무선 통신칩과 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치 간의 통신에 의하여 상기 운동기구의 종류를 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 c)단계에서, 상기 어플리케이션은 상기 휴대 단말기에 설치된 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성 중, 상기 운동기구의 종류별로 기 설정된 상기 3축 지자기센서의 특정된 축의 자기장의 변화 특성을 이용하여 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
상기 c)단계에서, 상기 어플리케이션은 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법에 의하면, 휴대 단말기의 지자기센서를 이용한 자기장의 변화 특성을 검출하여 운동량을 측정하도록 구성함으로써, 휴대 단말기를 고정부에 안정적으로 위치시킬 수 있고, 운동기구의 구조를 간소화하여 제조비용을 줄일 수 있다.
또한 운동기구에 운동량 측정을 위한 센서와 휴대 단말기와의 데이터통신에 필요한 장치를 장착하는 경우 고장 여부의 확인과 유지 보수가 요구되지만, 휴대 단말기의 지자기센서를 이용하는 경우 이러한 확인 및 유지 보수가 요구되지 않아 관리가 용이한 효과가 있다.
그리고 본 발명은 다양한 종류의 운동기구 마다의 자기장 변화 특성을 데이터베이스에 저장하고, 휴대 단말기에 내장된 지자기센서에서 검출된 자기장 변화 특성을 상기 데이터베이스에 저장된 해당 운동기구의 자기장 변화 특성과 비교하여 운동량을 측정함으로써, 운동량을 측정하는 센서를 운동기구마다 서로 다른 위치에 구비할 필요가 없고, 운동기구마다 운동량을 검출하여 소모되는 칼로리로 환산하는 어플리케이션을 단일화 할 수 있어 운동량 측정 시스템을 단순화시킬 수 있다.
또한 근거리 무선 통신(NFC)을 이용하여 거치대에 휴대 단말기가 거치되었을 때 별도의 조작 없이도 어플리케이션이 구동됨과 아울러 운동기구의 종류를 정확하게 인식하고 운동량 측정이 자동으로 시작되어 사용의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하도록 구성함으로써, 인접하게 설치되는 운동기구 뿐만 아니라 주변 환경으로부터 발생하는 자기장의 영향을 배제하고, 사용자의 실제 운동량을 정확하게 측정할 수 있다.
또한 거치대를 운동기구의 운동부에 설치하지 않고, 운동중에도 고정되어 있는 고정부에 설치함으로써, 휴대 단말기의 낙하에 따른 파손 위험을 방지함과 아울러 운동을 하면서도 휴대 단말기에 표시되는 운동량 정보를 확인하기가 용이하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구를 구성하는 (a) 제1운동기구부에 구비되는 자성체의 배치구조와, (b) 제2운동기구부에 구비되는 자성체의 배치구조를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구의 (a) 제1운동기구부에 구비되는 자성체의 회전 동작 범위와, (b) 제2운동기구부에 구비되는 자성체의 회전 동작 범위를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구의 (a) 제1운동기구부에서 검출되는 자기장 변화의 파형도와, (b) 제2운동기구부에서 검출되는 자기장 변화의 파형도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구의 측면 개략도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구에서 검출되는 자기장 변화의 파형도,
도 8은 본 발명에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법의 순서도.
이하 본 발명 운동량 측정이 가능한 운동기구 및 이를 이용한 운동량 측정방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구(100)는, 지면에 고정 설치되는 고정부(110)와, 상기 고정부(110)에 일부가 회전 또는 이동 가능하게 설치되어 사용자의 운동에 따라 회전 또는 이동하는 운동부(120)와, 상기 운동부(120)에 고정 설치되며 자기장을 발생하는 자성체(130)와, 상기 고정부(110)에 고정 설치되며 상기 운동부(120) 및 자성체(130)의 회전 또는 이동에 따른 자기장의 변화 특성으로부터 상기 사용자의 운동량을 측정하는 휴대 단말기(300)가 거치되는 거치대(150)를 포함하여 구성된다.
일실시예로서, 상기 운동기구(100)는 서로 마주보도록 대향 배치된 한 쌍의 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)로 이루어질 수 있고, 상기 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)는 동일한 구조로 구성될 수 있다.
실시예를 달리하여, 상기 운동기구(100)는 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2) 중 어느 하나로만 구성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 운동기구(100)는 사용자가 두 발을 모은 상태로 허리를 이용하여 하체를 좌우로 왕복운동하는 허리 운동기구를 예로들어 설명한다. 다만, 본 발명은 허리운동기구 이외에도 후술되는 제2실시예와 같이 사용자가 의자에 앉은 상태로 손잡이를 상하로 이동시키는 방식의 역기 운동기구에도 적용될 수 있으며, 노젓기 운동기구, 자전거형 운동기구, 달리기 운동기구, 허리돌리기 운동기구, 어깨 운동기구 등 다양한 종류의 운동기구에 적용될 수 있다.
이처럼 다양한 종류의 운동기구들의 공통점은 지면에 고정설치되는 고정부(110)와, 상기 고정부(110)에 회전 또는 이동 가능하게 결합되어 있어 사용자가 운동을 할 때 회전 또는 이동을 하게 되는 운동부(120)를 포함한다는 것이다.
본 실시예에서와 같은 허리 운동기구의 경우, 상기 고정부(110)는 본체(111)와 손잡이(112) 및 회전축 지지부(113)로 구성되고, 상기 운동부(120)는 회전축(121)과 회전봉(122) 및 발판(123)으로 구성된다.
다른 실시예로, 자전거형 운동기구의 경우, 지면에 고정되는 고정부(110)와, 사용자가 의자에 앉아 발을 굴렀을 때 회전하는 페달을 포함하며, 이때 페달이 운동부(120)가 된다.
이처럼 위에 나열한 운동기구들은 모두 고정부(110)와, 그 형태는 종류에 따라 각각 다르지만 운동부(120)를 포함하고 있다.
그리고 각 운동기구들의 종류마다 운동량에 따른 칼로리의 소모량에도 차이가 있다. 이러한 차이에 따른 본 발명의 특징적인 구성들은 이후에 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 2와 도 3을 함께 참조하면, 상기 운동부(120)에는 자기장을 발생시키는 자성체(130,130')가 구비된다. 일실시예로, 상기 자성체(130,130')는 회전축(121)의 내부에 장착될 수 있다. 그리고, 제1운동기구(100-1)에 구비되는 자성체(130)와, 제2운동기구(100-2)에 구비되는 자성체(130')는 서로 다른 위상을 갖도록 배치된다. 즉, 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)의 미동작 상태를 기준으로 할 때, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 상기 제1운동기구(100-1)에 구비되는 자성체(130)는 수평방향으로 배치되고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상기 제2운동기구(100-2)에 구비되는 자성체(130')는 수직방향으로 배치된다.
따라서, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 제1운동기구(100-1)에 구비되는 자성체(130)의 회전각도범위(θ1)와, 제2운동기구(100-2)에 구비되는 자성체(130')의 회전각도범위(θ2)는 서로 중첩되지 않으며 서로 다른 위상을 갖게 된다.
이와 같이 제1운동기구(100-1)에 구비되는 자성체(130)와, 제2운동기구(100-2)에 구비되는 자성체(130')를 서로 다른 위상을 갖도록 배치함으로써, 후술되는 바와 같이 제1운동기구(100-1)의 동작시 발생하는 자기장의 방향과, 제2운동기구(100-2)의 동작시 발생하는 자기장의 방향이 상이하게 되어, 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)를 동시에 사용하는 경우에도, 사용자가 실제로 사용하고 있는 운동기구로부터 발생되는 자기장의 변화를 검출하여 운동량을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
그리고, 상기 자성체(130,130')와 운동부(120) 사이에는 자성체(130,130')의 주변에 금속재가 직접 접촉되는 경우에 초래될 수 있는 자기장의 차단을 방지하기 위한 비자성체(140)가 개재된다. 예컨대, 상기 비자성체(140)는 합성수지, 고무, 알루미늄, 구리, 스테인리스 등 자기장을 차단하지 않는 재질로 구성될 수 있다.
만일, 상기 자성체(130,130')를 둘러싸는 부분이 자기장을 발생시키는 금속인 경우에는 자성체(130,130')의 자기장이 차단되어 휴대 단말기(300)에서 감지되는 자기장의 강도가 약해질 수 있는데, 상기와 같이 비자성체(140)가 자성체(130,130')를 둘러싸도록 구성하게 되면, 휴대 단말기(300)에서 감지되는 자기장의 강도가 약해지는 문제를 방지할 수 있어, 자기장의 변화를 휴대 단말기(300)에서 보다 정확하게 검출할 수 있다.
한편, 상기 운동기구(100)에서 회전 또는 이동을 하지 않는 고정부(110)에는 휴대 단말기(300)를 거치할 수 있는 거치대(150)가 마련되어 있다.
상기 거치대(150)를 고정부(110)에 설치하는 이유는, 거치대(150)를 운동부(120)에 설치할 경우 거치대(150)에 거치된 휴대 단말기(300)도 운동부(120)와 함께 회전 또는 이동하게 되며 휴대 단말기(300)가 거치대(150)에서 분리되어 바닥에 떨어져 파손될 위험이 있기 때문이다.
본 발명은 휴대 단말기(300)를 거치하는 거치대(150)를 고정부(110)에 설치하고, 각 운동기구의 종류마다 차이가 있는 자기장의 변화 특성을 휴대 단말기(300)에 내장된 3축 지자기센서(미도시됨)에서 검출하여 운동량을 판단하기 때문에, 운동부(120)의 운동을 직접 검출하기 위한 센서를 운동기구에 설치할 필요가 없고, 별도의 전원 공급장치가 구비될 필요가 없어 운동기구의 구조를 간단하게 할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 운동기구들의 차이를 휴대 단말기(300)의 어플리케이션에서 인식할 수 있도록 하였으며, 이를 좀 더 상세히 설명한다.
도 4의 (a),(b)는 각각 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)를 이용하여 운동을 할 때, 상기 휴대 단말기(300)에 내장된 3축 지자기센서에서 검출된 자기장의 변화를 어플리케이션에서 인식하여 휴대 단말기(300)의 화면에 나타난 자기장의 변화 파형을 나타낸 것이다. 이러한 3축(X,Y,Z) 자기장의 변화 파형은 운동기구의 종류마다 차이가 있으며, 본 실시예에서와 같이 동일한 구조로 이루어진 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)의 경우에도 전술한 바와 같이 자성체(130,130')의 위상을 상이하게 배치함으로써, 3축(X,Y,Z) 자기장의 변화 파형이 서로 상이하게 나타나는 것을 볼 수 있다.
이 경우, 제1운동기구(100-1)를 사용하는 사용자의 운동량은 도 4(a)에 도시된 X축의 파형을 기준으로 산출하고, 제2운동기구(100-2)를 사용하는 사용자의 운동량은 도 4(b)에 도시된 Y축의 파형을 기준으로 산출할 수 있다.
도 4(a),(b)에 나타난 바와 같이, 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)의 자기장의 변화 특성을 비교하면, X축 방향의 자기장 변화 파형은 제1운동기구(100-1)에서 큰 변화를 보이는데 반하여 제2운동기구(100-2)에서는 미미하게 나타나고, Y축 방향의 자기장 변화 파형은 제2운동기구(100-2)에서 큰 변화를 보이는데 반하여 제1운동기구(100-1)에서는 미미하게 나타나며, Z축 방향의 자기장 변화 파형은 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)에서 큰 차이를 보이지 않는 특성이 있다.
따라서, 제1운동기구(100-1)와 제2운동기구(100-2)를 서로 다른 사용자가 동시에 사용하는 경우에도, 제1운동기구(100-1)의 사용에 따른 사용자의 운동량은 X축 방향의 자기장 변화 특성으로부터 산출하고, 제2운동기구(100-2)의 사용에 따른 사용자의 운동량은 Y축 방향의 자기장 변화 특성으로부터 산출할 수 있다.
그리고, 휴대 단말기(300)에 설치된 어플리케이션은, 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는데 사용하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 운동기구의 사용자가 자신이 사용하고 있지 않은 다른 운동기구에서 발생하는 자기장의 변화의 영향을 배제하고, 실제로 자신이 사용하고 있는 운동기구에서의 자기장 변화를 검출하여 운동량을 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 운동기구를 이용한 1회의 운동시 발생하는 자기장 변화 파형의 주기와 크기를 비교하면, 각 운동기구를 구분할 수 있는 기준으로 사용할 수 있게 된다.
이러한 운동기구의 종류에 따른 자기장의 변화 특성과, 각 운동기구 마다 1회 운동량에 대하여 소모되는 칼로리 정보는 상기 휴대 단말기(300)의 어플리케이션이 이용하는 데이터베이스에 저장되어 있다.
따라서 사용자가 운동기구의 고정부(110)에 장착된 거치대(150)에 휴대 단말기(300)를 거치한 상태에서 어플리케이션을 실행하고, 해당 운동기구를 사용하여 운동을 하면, 운동부(120)는 회전 또는 이동되며, 이때 자성체(130,130')에서 발생하는 자기장의 변화는 휴대 단말기(300)에 내장된 3축 지자기센서에서 검출하게 된다. 그리고, 휴대 단말기(300)의 어플리케이션은, 상기 검출된 3축의 자기장 변화 데이터와, 운동기구의 종류별로 어플리케이션의 데이터베이스에 이미 저장되어 있는 데이터를 비교하여, 현재 사용자가 운동을 하고 있는 운동기구의 종류를 인식할 수 있게 된다.
이처럼 운동기구의 종류를 인식한 후에는 종류가 확인된 운동기구를 이용한 운동량을 검출하여, 운동량을 휴대 단말기(300)의 디스플레이부에 표시함과 아울러 운동량에 따른 칼로리 소모량도 표시한다. 상기 휴대 단말기(300)의 어플리케이션은 설정 과정에서 사용자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등 칼로리 소모량을 산출할 수 있는 기본 정보를 입력받아 저장한다.
한편, 상기 거치대(150)에는 근거리 무선 통신칩(160)이 마련되어 있으며, 상기 휴대 단말기(300)가 거치대(150)에 거치되면, 상기 휴대 단말기(300)에 내장된 수신장치와 통신하여 사용자가 어플리케이션을 실행하는 조작이 없어도 휴대 단말기(300)의 어플리케이션을 자동으로 실행하는 것으로 구성할 수 있고, 어플리케이션이 실행되면 앞서 설명한 바와 같이 운동기구의 종류와 운동량을 검출하고, 사용자가 입력한 기초정보를 이용하여 칼로리 소모량을 산출한다.
이 경우 상기 근거리 무선 통신칩(160)에는 운동기구의 종류에 대한 정보(예를 들면, 아이디(ID))가 내장되어 있어, 상기 휴대 단말기(300)를 거치대(150)에 거치하면 근거리 무선 통신칩(160)과 통신하여 어플리케이션이 실행됨과 동시에 현재 사용중인 운동기구의 종류를 확인하는 것으로 구성할 수 있다.
본 실시예에서는, 운동부(120)에 설치된 자성체(130,130')의 회전에 의한 각도의 변화에 따라 휴대 단말기(300)의 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정하는 경우를 예로 들었다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2실시예로서, 자성체의 회전에 의한 지자기센서와의 이격 거리의 변화에 따라 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정하는 경우를 예로들어 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구(200)는, 지면에 고정 설치되는 고정부(210)와, 상기 고정부(210)에 일부가 회전 또는 이동 가능하게 설치되어 사용자의 운동에 따라 회전 또는 이동하는 운동부(220)와, 상기 운동부(220)에 고정 설치되며 자기장을 발생하는 자성체(230)와, 상기 고정부(210)에 고정 설치되며 상기 운동부(220) 및 자성체(230)의 회전 또는 이동에 따른 자기장의 변화 특성으로부터 상기 사용자의 운동량을 측정하는 휴대 단말기(300)가 거치되는 거치대(250)를 포함하여 구성된다.
일실시예로서, 상기 운동기구(200)는 서로 마주보도록 대향 배치된 한 쌍의 제1운동기구(200-1)와 제2운동기구(200-2)로 이루어질 수 있고, 상기 제1운동기구(200-1)와 제2운동기구(200-2)는 동일한 구조로 구성될 수 있다.
실시예를 달리하여, 상기 운동기구(200)는 제1운동기구(200-1)와 제2운동기구(200-2) 중 어느 하나로만 구성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 운동기구(200)는 사용자가 의자(212)에 앉은 상태에서 두 팔로 회전봉(222)를 상하로 이동시켜 운동하는 역기 운동기구로 설명한다. 그러나, 본 발명은 역기 운동기구 이외에도 자성체와 지자기센서 간의 이격 거리를 변화시켜 자기장의 변화를 검출 가능한 다양한 운동기구에 적용 가능하다.
본 실시예에서와 같은 역기 운동기구의 경우, 상기 고정부(210)는 본체(211)와 의자(212) 및 회전축 지지부(213)로 구성되고, 상기 운동부(220)는 회전축(221)과 회전봉(222)으로 구성된다.
그리고, 전술한 실시예와 마찬가지로 거치대(250)에는 근거리 무선 통신칩(260)이 마련되어 휴대 단말기(300)에 내장된 수신장치와 통신이 가능하도록 구성된다.
또한 본 실시예에서, 상기 자성체(230)는 운동부(220)의 회전봉(222) 내에 장착되고, 휴대 단말기(300)를 향하는 방향으로 노출되도록 배치된다. 그리고, 상기 자성체(230)와 운동부(220) 사이에는 자성체(230)의 주변에 금속재가 직접 접촉되는 경우에 초래될 수 있는 자기장의 차단을 방지하기 위한 비자성체(240)가 개재된다. 예컨대, 상기 비자성체(240)는 합성수지, 고무, 알루미늄, 구리, 스테인리스 등 자기장을 차단하지 않는 재질로 구성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 파형 중 Z축 방향의 자기장 변화 파형을 이용하여 사용자의 운동량 측정에 사용할 수 있으며, 상기 Z축에서 검출되는 자기장의 변화 신호 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는데 사용하도록 구성할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 운동부(220)가 금속재질로 구성될 경우, 상기 자성체(230)의 구성을 생략하고, 3축 지자기센서에서 상기 운동부(220)의 회전 또는 이동을 탐지하여 자기장의 변화를 검출하는 것으로 구성될 수도 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동량 측정방법은, 운동기구 종류별로 사용자가 운동을 할 때 발생하는 자기장의 변화 특성을 검출하는 단계(S10)와, 각 운동기구 종류별로 검출된 자기장의 변화 특성을 데이터베이스에 저장하는 단계(S20)와, 휴대 단말기를 거치대에 거치하여 휴대 단말기의 어플리케이션이 실행되고 운동기구의 종류가 확인되는 단계(S30)와, 사용자가 운동을 시작하면 현재 이용하고 있는 운동기구의 자기장 변화 특성과 상기 데이터베이스에 저장된 운동기구별 자기장 변화 특성들을 비교하는 단계(S40)와, 상기 운동기구를 이용한 운동량을 검출하는 단계(S50)와, 상기 검출된 운동량 및 상기 검출된 운동량에 따른 칼로리 소모량을 산출하여 표시하는 단계(S60)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법을 좀 더 상세히 설명한다.
먼저, S10단계에서는 운동기구의 생산자 또는 휴대 단말기의 어플리케이션 개발자가 각 운동기구의 동작에 따라 발생하는 자기장의 변화 특성을 검출한다.
상기 운동기구의 예로 허리 운동기구, 역기 운동기구, 노젓기 운동기구, 자전거형 운동기구, 달리기 운동기구, 허리돌리기 운동기구, 어깨 운동기구 등이 있으며, 각각에 대한 3축 자기장의 변화 특성을 검출한다.
그 다음, S20단계에서 운동기구 마다 검출된 자기장의 변화 특성은 휴대 단말기의 어플리케이션에서 조회가 가능한 데이터베이스로 만들어진다.
상기 자기장의 변화 특성들은 자기장 파형의 특정한 축에서의 주기의 회수와 파형의 크기 변화를 확인하는 것으로 비교할 수 있다.
그 다음, S30단계에서는 휴대 단말기를 특정한 운동기구의 거치대에 거치하면, 거치대에 마련된 근거리 무선 통신칩과 휴대 단말기에 내장된 수신장치가 통신하여 휴대 단말기의 어플리케이션을 자동으로 실행시킴과 동시에 거치대의 근거리 무선 통신칩에 내장된 운동기구의 종류에 대한 정보를 확인한다.
이 경우 휴대 단말기의 어플리케이션은 종류가 확인된 해당 운동기구에 대한 운동량을 측정하기 위한 메뉴들이 휴대 단말기의 디스플레이부를 통해 표시되도록 한다.
그 다음, S40 단계와 같이 사용자가 운동기구를 이용하여 운동을 하면, 상기 휴대 단말기에 마련된 3축 지자기센서를 통해 운동시 발생되는 운동기구의 고유한 3축 자기장 변화 데이터가 검출된다. 검출된 3축 자기장 변화 데이터를 상기 데이터베이스에 저장된 자기장 변화 특성들과 비교한다.
그 다음, S50 단계에서는 상기 자기장 변화 특성의 비교로부터 운동량을 검출한다. 이때의 운동량은 검출된 자기장 변화 파형의 반복 주기를 이용하여 그 주기의 수와 동수나 배수 또는 특정 상수로 나눈 수를 운동량으로 할 수 있다.
이 경우 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정한다.
그 다음, S60 단계에서는 검출된 상기 운동량을 표시하며, 미리 저장된 사용자의 성별, 나이, 키와 체중 등의 기초정보와 상기 해당 운동기구의 종류에 따른 운동량을 이용하여 운동으로 소모된 칼로리를 산출하여 표시한다.
상기에서는 S30단계에서 운동기구의 종류를 확인하는 것으로 설명하였으나, S40 단계에서 운동시 발생되는 3축 자기장 변화의 데이터와 어플리케이션의 데이터베이스에 저장된 데이터를 비교하여 해당 운동기구의 종류를 확인하는 것으로 구성할 수도 있다.
이처럼 본 발명은 휴대 단말기를 이용하여 운동기구의 종류를 확인할 수 있는 수단으로, 운동기구 마다 발생되는 자기장 변화의 차이를 이용함으로써, 하나의 휴대 단말기의 어플리케이션으로 각 운동기구의 종류의 판단, 운동량의 검출 및 칼로리의 산출이 가능하게 된다.
또한 휴대 단말기가 운동기구의 운동부에 장착되지 않고, 고정부에 장착된 상태에서도 운동량의 검출이 가능하기 때문에 휴대 단말기의 파손 염려가 없다.
상기한 실시예에서는 야외의 공공장소에 설치되는 운동기구를 예를 들어 설명하였으나, 실내에 설치되어 사용하는 모든 종류의 운동기구에도 적용가능하다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 운동기구 100-1 : 제1운동기구
100-2 : 제2운동기구 110 : 고정부
120 : 운동부 130,130' : 자성체
140 : 비자성체 150 : 거치대
160 : 근거리 무선 통신칩 200 : 운동기구
200-1 : 제1운동기구 200-2 : 제2운동기구
210 : 고정부 220 : 운동부
230 : 자성체 240 : 비자성체
250 : 거치대 260 : 근거리 무선 통신칩
300 : 휴대 단말기

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 지면에 고정 설치되는 고정부;
    상기 고정부에 일부가 회전 또는 이동 가능하게 설치되어 사용자의 운동에 따라 회전 또는 이동하는 운동부;
    상기 운동부에 고정 설치되며 자기장을 발생하는 자성체; 및
    상기 고정부에 고정 설치되며, 상기 운동부 및 자성체의 회전 또는 이동에 따른 자기장의 변화 특성으로부터 상기 사용자의 운동량을 측정하는 휴대 단말기가 거치되는 거치대;를 포함하되,
    상기 휴대 단말기는 상기 운동량을 측정하는 어플리케이션이 설치되어 있으며, 상기 어플리케이션은 상기 운동기구의 종류별로 상기 자기장의 변화 특성 데이터들을 저장한 데이터베이스의 데이터와, 상기 휴대 단말기에 내장된 3축 지자기센서에서 검출된 자기장의 변화 특성을 비교하여, 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 어플리케이션은, 상기 자성체의 회전에 의한 각도의 변화에 따라 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 어플리케이션은, 상기 자성체의 회전에 의한 3축 지자기센서와의 이격 거리의 변화에 따라 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성으로부터 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 운동기구는 대향 배치된 제1운동기구와 제2운동기구로 이루어지고,
    상기 제1운동기구에 구비된 자성체와, 상기 제2운동기구에 구비된 자성체는, 서로 다른 위상을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1운동기구와 상기 제2운동기구의 미동작 상태를 기준으로 할 때,
    상기 제1운동기구에 구비된 자성체는 수평방향으로 배치되고,
    상기 제2운동기구에 구비된 자성체는 수직방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 거치대에는 운동기구의 종류에 대한 정보가 저장된 근거리 무선 통신칩이 마련되어 있으며, 상기 휴대 단말기가 상기 거치대에 거치되었을 때, 상기 거치대에 마련된 근거리 무선 통신칩과 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치 간의 통신에 의하여 상기 운동기구의 종류를 인식하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 어플리케이션은, 상기 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성 중, 상기 운동기구의 종류별로 기 설정된 상기 3축 지자기센서의 특정된 축의 자기장의 변화를 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 어플리케이션은, 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 거치대의 내측에는 근거리 무선 통신칩이 마련되어 있으며, 상기 휴대 단말기가 상기 거치대에 거치되었을 때 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치와 통신하여, 상기 어플리케이션을 자동 실행하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 자성체와 운동부 사이에는 상기 자성체에서 발생되는 자기장의 차단을 방지하기 위한 비자성체가 개재된 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구.
  12. 제2항에 기재된 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법으로서,
    a) 운동기구의 사용자가 운동을 할 때 발생하는 자기장의 변화 특성을 검출하고, 검출된 상기 자기장의 변화 특성을 데이터베이스에 저장하는 단계;
    b) 상기 데이터베이스를 포함하는 어플리케이션이 설치된 휴대 단말기를 상기 운동기구의 고정부에 마련된 거치대에 거치시키고 운동을 시작하면, 사용자가 현재 이용하고 있는 운동기구의 자기장의 변화를 검출하는 단계;
    c) 상기 검출된 자기장의 변화 특성을 상기 데이터베이스에 저장된 자기장의 변화 특성과 비교하여 운동량을 산출하여 표시하는 단계;
    를 포함하는 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 a)단계는 운동기구의 종류별로 서로 다른 자기장의 변화 특성을 검출하여 상기 데이터베이스에 저장하고,
    상기 c)단계는 상기 검출된 자기장의 변화 특성을 상기 데이터베이스에 저장된 해당 운동기구의 자기장의 변화 특성과 비교하여 운동량을 산출하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 b)단계는 휴대 단말기를 상기 거치대에 거치시켰을 때, 상기 거치대에 마련된 근거리 무선 통신칩과 상기 휴대 단말기에 내장된 수신장치 간의 통신에 의하여 상기 운동기구의 종류를 인식하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 c)단계에서, 상기 어플리케이션은 상기 휴대 단말기에 설치된 3축 지자기센서에서 검출되는 자기장의 변화 특성 중, 상기 운동기구의 종류별로 기 설정된 상기 3축 지자기센서의 특정된 축의 자기장의 변화 특성을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 c)단계에서, 상기 어플리케이션은 상기 3축 지자기센서의 특정 축에서 검출되는 자기장의 변화 신호값 중, 설정된 범위의 신호값만을 이용하여 사용자의 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정이 가능한 운동기구를 이용한 운동량 측정방법.
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