KR101746619B1 - 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법에 관한 것으로 본 발명에 따른 보행분석장치는 사용자의 신발에 구비되어 사용자의 보행을 측정하는 센서부, 상기 센서부에 감지되는 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 정보인 유효영역을 구분하는 판단부 및 상기 판단부에서 구분한 상기 유효영역의 정보를 바탕으로 정상보행여부를 구분하는 제어부를 포함한다.

Description

보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법{APPARATUS FOR ANALYSING GAIT AND METHOD FOR ANALYSING GAIT USING THE SAME}

본 발명은 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력소모를 줄이면서 정상보행 및 비정상보행을 구분하여 판단할 수 있는 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법에 관한 것이다.

올바르게 걷는다는 것은 우리의 몸을 건강하게 해주는 기본적인 운동일 뿐만 아니라, 바른 걸음걸이는 신체의 건강 상태를 확인할 수 있는 기본적인 지표로도 이용되고 있다.

또한, 보행은 몸의 각 기관이 연계되어 이루어지는 운동으로, 바른 보행을 통해 치매예방, 하지의 혈액순환 개선, 피로 방지 등의 효과를 얻을 수 있다.

반면, 비정상적인 보행은 에너지의 효율을 떨어뜨릴 뿐 아니라, 인체에 미세한 손상을 주게되어, 힘줄의 염증, 퇴행성 관절염, 디스크 등의 근 골격계 통증의 원인이 될 수 있다.

이러한 이유로 사용자의 바른 보행을 보조하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔으나, 이전에 보행을 분석 및 판단하는 기술은 특정화된 보행 만을 비교하여 내족지보행 및 외족지보행의 분석에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

또한, 비정상보행의 판단에 있어서 유효한 데이터는 사용자의 발이 지면에 닿아있는 순간이지만, 기존의 방식은 전체 보행에서의 데이터를 분석하여 효율성 및 분석장치의 전력 손실이 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 기존의 보행패턴분석 신발에는 가속도센서, 자이로센서 외에도 Bending sensor 또는 Electric field sensor를 장착하여 사용자에게 경제적으로 큰 부담이 되는 문제점이 있다.

또한, 사용자가 보행패턴의 분석을 위해 반드시 센서가 장착된 신발을 신어야 하므로, 범용성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력소모를 줄이면서 정상보행 및 비정상보행을 구분하여 판단할 수 있는 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명에 따른 보행분석장치는 사용자의 신발에 구비되어 사용자의 보행을 측정하는 센서부, 상기 센서부에 감지되는 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 정보인 유효영역을 구분하는 판단부 및 상기 판단부에서 구분한 상기 유효영역의 정보를 바탕으로 정상보행여부를 구분하는 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 센서부는 사용자의 발을 횡으로 가로지르는 방향의 제1 축, 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 제2 축 및 사용자의 발에서 무릎까지 이어지는 방향의 제3 축을 기준으로 회전 및 가속도를 측정하기 위하여, 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 축모션센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 사용자의 발이 지면에 닿을 때, 사용자의 발에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서를 포함할 수 있다.

이때, 상기 센서부는 복수개의 상기 압력센서가 상기 신발 내부의 바닥에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 압력센서는 상기 신발의 앞쪽과 뒤쪽에 나누어 배치되고, 상기 신발의 왼쪽과 오른쪽에 나누어 배치될 수 있다.

한편, 상기 센서부는 상기 신발에 선택적으로 탈착이 가능하게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 보행분석방법은 전술한 보행분석장치를 이용하는 보행분석방법으로서, 사용자의 보행과정에서 사용자의 발을 기준으로, 사용자 발의 회전, 사용자 발에 가해지는 가속도 및 압력을 측정하는 측정단계, 상기 측정단계에서 측정된 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 정보인 유효영역을 구분하는 유효정보구분단계 및 상기 유효정보구분단계에서 구분된 정보를 통해 정상보행여부를 판단하는 보행판단단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 유효정보구분단계는 사용자의 발이 지면에 닿을 때 사용자의 발바닥에 가해지는 압력이 소정의 압력 이상으로 측정되는 구간을 입각기로 판단할 수 있다.

또한, 상기 보행판단단계는 사용자의 발 사이즈에 대하여, 사용자가 보행과정에서 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 기준으로 지면과 닿아있는 발의 전단부 및 후단부 사이의 길이의 비율을 통해 사용자의 발이 틀어진 각도를 판단할 수 있다.

이때, 상기 사용자의 이동방향은 상기 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 향하는 단위벡터를 이용할 수 있다.

또한, 상기 사용자의 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 기준으로 지면과 닿아있는 발의 전단부 및 후단부 사이의 길이는 크기가 사용자의 발의 크기이고, 방향은 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 벡터를 이용하여 산출할 수 있다.

이때, 상기 보행판단단계는 사용자의 이동방향을 나타내는 벡터 A(VA), 사용자의 발이 향하는 방향의 벡터 B(VB)를 산출하여, 아래와 같은 식에 의해 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB) 사이의 각도 C(AC)를 산출할 수 있다.

이때, 상기 보행판단단계는 상기 제1 축, 제2 축 및 제3축의 회전 및 가속도의 변화량이 상대적으로 큰 축의 정보에 가중치를 더하여 사용자의 정상보행여부를 판단할 수 있다.

한편, 상기 보행판단단계는 사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 분포를 통해 사용자의 정상보행여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 보행판단단계에서 판단된 결과를 사용자에게 전송하는 알림단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 보행분석장치 및 이를 이용한 보행분석방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 사용자의 보행을 분석하는 데이터의 양을 줄여 소모되는 전력을 크게 줄일 수 있다.

둘째, 사용자의 보행이 정상보행인지 여부를 판단하여 사용자가 바른 보행을 유지하도록 보조할 수 있다.

셋째, 신발에 탈부착이 가능하여 사용자의 다양한 신발에 범용적으로 이용할 수 있다.

이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 보행분석장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 보행분석방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 사용자의 보행 과정에서 사용자 발바닥에 가해지는 압력의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 사용자의 보행 과정에서 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에 감지되는 정보를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에서 정상보행시 측정되는 압력을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에서 비정상보행시 측정되는 압력을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서의 기준축을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 이동방향과 사용자의 발이 향하는 방향의 각도 차이를 구하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 이동방향을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서에서 사용자의 보행패턴에 따라 측정되는 데이터를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 벡터 A 및 벡터 B의 좌표축을 일치시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 사용자의 보행 과정에서 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서에 감지되는 정보를 나타내는 도면이다.
도 13는 사용자의 보행 과정에서 입각기 동안 본 발명에 따른 보행분석장치의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서를 통해 사용자의 정상보행 여부를 판단하는 기준을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 정상보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 내족지보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 외족지보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.

보행분석장치의 구성

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 보행분석장치의 일 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 1은 본 발명에 따른 보행분석장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보행분석장치는 센서부(100), 판단부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

센서부(100)는 사용자의 신발(S)에 구비되어 사용자의 보행에 대한 회전, 가속도, 압력 등을 측정하는 센서의 구성으로, 본 실시예에서는 축모션센서(110) 및 압력센서(120)를 포함할 수 있다.

축모션센서(110)는 사용자의 발을 기준으로 하는 3개의 축에 대한 회전 및 가속도를 측정하는 센서로, 3개의 축은 사용자의 발을 횡으로 가로지르는 방향의 제1 축, 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 제2 축 및 사용자의 발에서 무릎까지 이어지는 방향의 제3 축으로 구성될 수 있다.

사용자의 양발에서 전술한 3개의 축에 대한 회전 및 가속도를 측정하여 데이터를 분석하면, 사용자가 이동하는 전체적인 방향과 사용자의 양발끝이 향하는 방향을 측정할 수 있다.

이를 위하여, 축모션센서(110)는 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 유리할 수 있다.

측정되는 정보를 통해 사용자의 보행 패턴을 확인하는 방법에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 압력센서(120)는 사용자의 발이 지면에 닿을 때, 사용자의 발에 가해지는 압력을 측정하는 센서로, 본 실시예에서는 복수개의 압력센서(120)가 신발(S) 내부의 바닥에 배치되어 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 압력센서(120)는 신발(S) 내부의 바닥에서 앞쪽의 양쪽 및 뒷쪽의 양쪽에 배치되는 것이 유리할 수 있다.

즉, 압력센서(120)가 신발(S)의 앞쪽과 뒤쪽에 나누어 배치되고, 왼쪽과 오른쪽에 나누어 배치될 수 있다.

위와 같이 복수개의 압력센서(120)가 서로 이격되어 배치됨으로써, 사용자의 보행과정에서 사용자의 발바닥이 일부가 바닥과 접촉하는 경우 및 사용자의 무게가 이동하며 발바닥에 가해지는 압력이 이동하는 상태를 파악할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이때, 이격되어 배치되는 복수개의 압력센서(120)는 배치위치가 미리 정해진 상태에서 배치되도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.

즉, 복수개의 압력센서(120)가 서로 이격되어 배치되는 위치를 전방좌측, 전방우측, 후방좌측, 후방우측 등과 같이 미리 정해진 상태에서 해당 위치에 맞게 배치하거나, 복수개의 압력센서(120)가 이격된 상태로 배치된 플레이트 형태로 구성되어 그 배치가 변동되지 않도록 구성될 수 있다.

이러한 구성은 후술하는 보행분석방법에서, 복수개의 압력센서(120) 중 압력 데이터가 측정되는 압력센서(120)의 순서를 파악하여 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이러한 복수개의 압력센서(120)에 가해지는 압력분포를 통해 사용자의 보행 패턴을 확인하는 방법에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 판단부(200)는 전술한 센서부(100)에 갑지되는 정보 중에 사용자의 발이 지면에 닿아있는 동안의 정보인 유효영역을 구분하는 구성일 수 있다.

사용자가 보행을 하는 과정에서 전술한 센서부(100)에는 다양한 정보가 측정되는데, 그 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 동안의 정보 외에도, 사용자의 발이 지면에서 떨어져 앞으로 나아가는 과정에서도 다양한 정보가 측정될 수 있다.

이때, 사용자의 발이 지면에서 떨어져 있는 동안에는 특정 보행패턴과 관계없이 불규칙한 정보가 측정되므로, 이에 대한 정보를 분석하는 것은 의미가 없을 수 있다.

따라서, 판단부(200)는 사용자의 발이 지면에 닿아있는 구간만의 정보를 유효영역으로 구분하여 후술하는 제어부(300)로 공급할 수 있다.

이러한 판단부(200)가 유효영역의 정보를 분리함에 따라, 분석을 요하는 정보의 양을 크게 줄이게 되며, 따라서 정보의 분석에 소모되는 전력의 양을 크게 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 제어부(300)는 전술한 판단부(200)에서 구분한 유효영역의 정보를 전달받아, 유효영역의 정보를 바탕으로 사용자의 정상보행여부를 구분하는 구성일 수 있다.

제어부(300)는 유효영역의 정보를 분석하여, 사용자의 발이 향하는 방향, 사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 분포 및 세기 등을 판단하여 사용자가 정상보행 중인지, 비정상보행중인지, 또한 비정상보행 중 내족지보행인지 외족지보행인지의 여부를 판단할 수 있다.

이와 같이 제어부(300)가 사용자의 보행패턴을 판단하는 과정에 대한 설명은 후술하는 본 발명에 따른 보행분석방법에서 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 보행분석장치는 사용자의 양발의 신발(S)에 각각 구비될 수 있다.

따라서, 양발에 구비된 각각의 보행분석장치가 서로 정보를 주고받으며 양측의 정보를 통합하여 분석하도록 구성될 수도 있다.

그리고, 본 발명에 따른 보행분석장치는 전술한 제어부(300)가 판단한 사용자의 보행패턴을 사용자에게 알려주는 알람부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

이러한 구성을 통하여 사용자는 본인의 보행패턴을 명확하게 파악하여 정상보행의 습관을 기르도록 도움을 받는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 보행분석장치는 사용자의 신발(S)에 선택적으로 탈착이 가능하도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.

본 실시예에서는 축모션센서(110), 판단부(200) 및 제어부(300)를 포함하는 본체가 신발(S)의 발등 부위에 구비되고, 별도로 연결되는 복수개의 압력센서(120)가 신발(S)의 내부로 삽입되어 신발(S)의 바닥에 이격되어 배치되도록 구성될 수 있다.

이때, 축모션센서(110)가 감지하는 전술한 제1 축 내지 제3 축이 사용자의 발을 기준으로 서로 일치하도록 본체를 신발(S)에 고정하는 방향을 일정하게 유지하도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.

이러한 구성을 통해 본 발명에 따른 보행분석장치가 다양한 신발에 적용될 수 있어, 사용자의 보행패턴 분석을 위한 별도의 신발을 구비하지 않고, 기존의 신발을 착용하면서 간편하고 범용적으로 사용자의 보행패턴을 분석할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 보행분석장치는 전술한 구성에 제한되지 않으며, 센서를 통하여 사용자의 보행 중 입각기에 있어서 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있도록 구성된다면 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

보행분석방법

이어서, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 보행분석방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 보행분석방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.

또한, 도 3은 사용자의 보행 과정에서 사용자 발바닥에 가해지는 압력의 변화를 나타내는 도면이고, 도 4는 사용자의 보행 과정에서 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에 감지되는 정보를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에서 정상보행시 측정되는 압력을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서에서 비정상보행시 측정되는 압력을 나타내는 도면이다.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서의 기준축을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 이동방향과 사용자의 발이 향하는 방향의 각도 차이를 구하는 방법을 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 이동방향을 측정하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서에서 사용자의 보행패턴에 따라 측정되는 데이터를 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 벡터 A 및 벡터 B의 좌표축을 일치시키는 상태를 나타내는 도면이다.

또한, 도 12는 사용자의 보행 과정에서 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서에 감지되는 정보를 나타내는 도면이고, 도 13은 사용자의 보행 과정에서 입각기 동안 본 발명에 따른 보행분석장치의 움직임을 나타내는 도면이며, 도 14는 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서를 통해 사용자의 정상보행 여부를 판단하는 기준을 나타내는 도면이고, 도 15는 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 정상보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면, 도 16은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 내족지보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면, 도 17은 본 발명에 따른 보행분석방법에서 사용자의 보행을 외족지보행으로 판단하는 예시를 나타내는 도면이다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보행분석방법은, 전술한 보행분석장치를 이용하는 보행분석방법으로, 측정단계(S100), 유효정보구분단계(S200), 보행판단단계(S300) 및 알림단계(S400)를 포함할 수 있다.

측정단계(S100)는 사용자의 보행과정에서 보행상태의 정보를 측정하는 단계로, 보다 구체적으로, 사용자의 발을 기준으로 사용자 발의 회전, 사용자 발에 가해지는 가속도 및 압력 등을 측정할 수 있다.

본 실시예에서는 전술한 본 발명에 따른 보행분석장치의 센서부(100)를 통해 사용자의 보행패턴에 대한 정보를 측정할 수 있다.

즉, 전술한 축모션센서(110)를 통해 사용자 발을 기준으로 발의 회전 및 발에 가해지는 가속도를 측정하며, 압력센서(120)를 통해 사용자의 발바닥에 가해지는 압력 정보를 측정할 수 있다.

한편, 유효정보구분단계(S200)는 전술한 측정단계(S100)에서 측정된 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 동안의 정보인 유효영역을 구분하는 단계일 수 있다.

본 실시예에서는 전술한 판단부(200)에서 측정된 정보 중 유효영역을 구분하는데, 압력센서(120)를 통해 측정된 사용자 발바닥에 가해지는 압력을 통해 유효영역을 구분할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 보행을 하는 과정 중에는 사용자의 무게중심이 지속적으로 이동하며 사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 크기 및 위치가 변화할 수 있다.

보다 구체적으로, 사용자가 일측의 발을 들어 앞으로 내미는 과정에서 일측의 발에는 압력이 가해지지 않고, 타측의 발 전체에 압력이 가해질 수 있다.

이어서, 일측의 발이 지면에 닿으면 일측 발의 뒤꿈치부터 압력이 가해지고, 발바닥의 앞쪽으로 압력이 가해지는 위치가 이동함과 동시에, 타측의 발은 뒤꿈치가 들리면서 타측 발에 가해지는 압력의 위치가 앞쪽으로 이동할 수 있다.

위와 같이, 사용자가 보행하는 과정에서 사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 크기 및 위치가 변화하는 과정이 사용자의 양측 발에 번갈아가며 나타나며, 본 발명에 따른 보행분석장치의 압력센서(120)를 통해 사용자의 발이 지면에 닿을 때 발바닥에 가해지는 압력을 측정하여 유효영역을 구분할 수 있다.

사용자가 보행을 하는 과정 중에는 사용자의 발이 지면에 닿는 입각기와, 발이 지면에서 떨어져 이동하는 유각기로 나누어 지는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 압력센서(120)에 측정되는 압력이 입각기에 측정되는 것을 확인할 수 있다.

보다 구체적으로, 사용자의 발이 지면에 닿으면, 발바닥과 지면 사이에 구비되어 있는 압력센서(120)에 압력이 전달되면서 압력이 측정되고, 이는 사용자의 발이 지면에 닿아있는 순간이라고 판단하여 압력이 측정되는 시간 동안을 유효영역으로 구분할 수 있다.

즉, 압력센서(120)에 소정의 압력 이상이 측정되는 구간을 유효영역으로 판단하여, 동일한 구간에서 축모션센서(110)를 통해 측정되는 정보를 분석할 수 있다.

또한, 사용자의 발이 지면에 닿는 순간에는 가장 큰 반발력이 발생하므로, 압력센서(120)에는 가장 큰 압력이 측정될 수 있다.

따라서, 압력센서(120)에 측정되는 압력의 크기가 가장 크게 변화하는 순간을 입각기의 시작으로 판단할 수 있다.

본 실시예에서는 압력센서(120)에 측정되는 압력의 값이 소정의 값 이상으로 변화하는 순간을 기설정하여 입각기의 시작을 판단하는 것이 유리할 수 있다.

또한, 사용자의 신발(S) 내부에 배치된 복수개의 압력센서(120)에서 측정되는 압력이 사용자의 발바닥 뒤꿈치로부터 앞쪽으로 이동하며 측정되는 경우, 사용자의 보행중 입각기라고 판단할 수 있다.

이와 더불어, 복수개의 압력센서(120)에서 측정되는 압력이 이동하며 측정되는 시간이 소정의 시간 이내에 입력되는 것을 보행중 입각기라고 판단하는 것이 유리할 수 있다.

이러한 구성은 사용자가 보행을 하지 않고 서있는 상태를 유지하는 등의 상황에서 압력센서(120)에 측정되는 압력을 보행과정에서의 입각기로 판단하지 않고, 보행과정에서의 입각기에 대한 유효영역을 보다 명확하게 구분하는 효과를 얻을 수 있다.

위와 같은 유효정보구분단계(S200)에서 사용자의 발이 지면에 닿았는지 여부를 판단하고, 사용자의 발이 지면에 닿아있는 입각기 동안에 센서부(100)에서 측정되는 정보만을 선별하여 사용자의 보행패턴 분석에 이용할 수 있다.

한편, 보행판단단계(S300)는 전술한 유효영역의 정보를 바탕으로 사용자의 보행패턴을 판단하는 단계로, 사용자가 정상보행을 하는지 여부를 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 보행판단단계(S300)는 사용자가 보행하는 과정에서 이동하는 방향과, 사용자의 발이 향하는 방향의 각도 차이를 측정하여 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있다.

먼저, 전술한 압력센서(120)에서 측정되는 압력에 대한 정보를 이용하여, 사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 분포를 통해 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있다.

사용자의 보행과정에서 입각기에는 복수개의 압력센서(120)에 측정되는 압력의 크기가 뒤쪽이 크게 시작하여 앞쪽이 커지도록 압력이 가해지는 위치가 이동할 수 있다.

이때, 사용자의 발이 사용자가 이동하는 방향과 동일한 방향을 향하면서 보행을 하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 압력센서(120)의 좌우측에서 측정되는 압력의 크기는 유사하게 변화할 수 있다.

하지만, 사용자의 발이 사용자가 이동하는 방향과 기울어진 상태에서 보행하는 경우에는 사용자의 발이 지면에 닿는 순서가 사용자 발바닥의 횡방향으로 오차가 발생하게 되어, 도 6에 도시된 바와 같이 압력센서(120)의 좌우측에서 측정되는 압력의 크기가 서로 다르게 변화할 수 있다.

위와 같이, 좌우로 배치된 압력센서(120)에서 측정되는 압력의 크기 차이를 통해 사용자의 발이 향하는 방향이 사용자가 이동하는 방향과 틀어진 정도를 판단할 수도 있다.

다만, 본 발명에 따른 보행분석방법은, 압력센서(120)에서 측정되는 데이터는 전술한 유효정보구분단계(S200)에서 사용자의 보행과정에 있어서 입각기를 판단하여 그 기간의 데이터를 분리하는데 주된 목적을 가질 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 보행분석장치가 판단해야 하는 데이터의 양을 크게 절감하여 소비전력을 줄이는 효과를 얻을 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 보행분석장치가 사용자의 신발에 부착되는 웨어러블 기기라는 점에서 큰 이점이 될 수 있다.

한편, 전술한 축모션센서(110)에서 측정되는 가속도 및 회전에 대한 정보를 통해 사용자의 보행패턴을 판단할 수도 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보행분석장치는 축모션센서(110)를 통해 전술한 제1 축(A1), 제2 축(A2) 및 제3 축(A3)을 기준으로 하여 각 축의 회전 및 가속도를 측정할 수 있다.

사용자의 발을 기준으로 하는 제1 축(A1) 내지 제3 축(A3)의 회전 및 가속도의 정보를 종합하여 사용자의 발이 향하고 있는 방향을 계산할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 보행분석장치 및 보행분석방법을 이용하여 사용자의 보행패턴을 판단하는 원리는 다음과 같다.

도 8에 도시된 바와 같이, 사용자의 인체가 이동하는 방향인 벡터 A(VA)를 구하고, 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 벡터 B(VB)를 구하여, 두 벡터의 내적을 이용하면 두 벡터 사이의 각도 C(AC)를 구할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 보행분석장치 및 보행분석방법을 통하여 전술한 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB)를 다음과 같이 구할 수 있다.

먼저, 벡터 A(VA)를 구하기 위해서는 크게 두 가지의 방법을 이용할 수 있다.

첫 번째로, 도 9에 도시된 바와 같이, 사용자의 보행과정에서의 인체의 무게중심 위치를 측정하되, 무게중심의 위치가 어떻게 변화하는지 판단할 수 있다.

이러한 경우, 사용자가 양발을 교차하며 보행하는 과정에서 인체의 무게중심이 이동하는 방향은 직선상에 있지 않고, 곡선 형태로 움직일 수 있는데, 사용자의 무게중심이 그리는 곡선을 따라 대략적인 인체의 이동방향을 추정할 수 있다.

보다 구체적으로, 시간에 대한 평균치를 구하는 방법을 통해 지면에 평행한 평면상에서 인체의 무게중심이 이동하는 방향을 산출할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 보행분석장치는 사용자의 무게중심을 측정하기 위한 별도의 센서를 더 구비하거나, 사용자의 이동방향을 측정할 수 있는 별도의 장치를 더 포함하는 것이 유리할 수 있다.

두 번째로, 사용자의 양발에 각각 구비되는 축모션센서(110)의 데이터를 종합적으로 판단하여 사용자의 이동방향을 산출할 수도 있다.

이러한 경우, 사용자가 보행을 하면서 이동하는 과정에서 얻어지는 양 발의 지면반발력과 연관된 가속도 값을 벡터화 하여, 기하학적 분석을 통해 사용자의 이동방향을 판단할 수 있다.

이때, 사용자의 양 발에 각각 구비되는 본 발명에 따른 보행분석장치는 서로 간에 데이터를 공유할 수 있도록 송수신이 가능하게 구성되는 것이 유리할 수 있다.

위와 같이, 벡터 A(VA)의 방향이 측정되면, 사용자를 기준으로 사용자가 이동하는 전후 방향은 y축, 좌우 방향은 x축, 상하 방향은 z축으로 하는 가상의 좌표 상에서, 벡터 A(VA)의 방향은 y축의 방향이 될 수 있다.

또한, 벡터 A(VA)는 단위벡터로 설정하여 후술하는 벡터 B(VB)와의 각도를 산출하는 것이 유리할 수 있다.

이어서, 벡터 B(VB)는 해당 발에 구비된 본 발명에 따른 보행분석장치의 축모션센서(110)를 이용하여 산출할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 사용자의 보행패턴에 따라 본 발명에 따른 축모션센서(110)에 구비된 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서에 측정되는 데이터의 변화량이 달라지는 것을 확인할 수 있다.

이러한 데이터의 변화를 분석하여, 사용자의 보행과정에서 발이 지면에 닿아있는 입각기 동안 사용자 발의 방향을 판단할 수 있다.

이 과정은 전술한 벡터 A(VA)를 구하는 방법과 유사하게, 사용자의 발바닥을 밑면으로 하는 평행육면체를 설정하고, 여기에 축모션센서(110)에 감지되는 가속도 값을 통해 밑면에서 정한 값, 예를 들어 대각선 또는 변의 값을 산출하는 방식을 이용할 수 있다.

이러한 과정은 일반적으로 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서를 이용하여 운동하는 물체의 상태를 판단하는 방법이 적용될 수 있으며, 사용자 발이 향하고 있는 방향을 판단하도록 마련된다면, 그 구성 및 방법은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

또한, 벡터 B(VB)의 크기는 사용자 발의 사이즈가 될 수 있다.

이러한 경우, 본 발명에 따른 보행분석장치를 사용하는 사용자는 본 발명에 따른 보행분석장치를 이용하여 보행패턴을 판단하기 전에 미리 사용자의 발 사이즈를 입력하는 것이 유리할 수 있다.

위와 같은 과정을 통해, 본 발명에 따른 보행분석방법에 필요한 벡터 B(VB)의 방향 및 크기를 확인하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 전술한 사용자 신체를 기준으로 하는 가상의 좌표 상에서 (x’,y’,z’) 및 (x”, y”, z”)로 표현할 수 있다.

이어서, 위와 같은 과정을 통해 산출된 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB)의 값을 아래와 같은 식 1에 대입하여 두 벡터의 사이의 각도 C(AC)를 구할 수 있다.

<식 1>

전술한 바와 같이, 벡터 A(VA)는 사용자의 이동방향과 동일한 방향의 단위벡터 이므로, 전술한 사용자의 신체를 기준으로 하는 가상의 좌표상에서 (0,1,0)로 표현될 수 있으며, 벡터 B(VB)는 위의 좌표상에서 (x”-x’,y”-y’,z”-z’)로 표현될 수 있다.

이때, 사용자의 보행환경, 예를 들어 경사진 길 등과 같이 벡터 B(VB)의 방향이 평면을 따라 형성되지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 보행분석방법은 전술한 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB) 간의 각도 C(AC)를 통해, 사용자의 발이 향하는 방향이 사용자의 이동방향을 기준으로 안쪽으로 휘었는지, 또는 바깥쪽으로 어느 정도 휘었는지를 판단하는게 주된 목적이므로, z축에 대한 벡터 B(VB)의 값은 상대적으로 의미가 적을 수 있다.

따라서, 각도 C(AC)를 구하는 과정에서 벡터 B(VB)의 z축 값은 제외 하고, 벡터 B(VB)의 값을 (x”-x’,y”-y’,0)로 표현할 수 있다.

그러므로, 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB)의 내적은 (y”-y’)로 표현될 수 있으며, 이를 두 벡터의 크기를 곱한 값으로 나눈 값을 아크 코사인 곡선에 대입하는 방법을 통해 각도 C(AC)를 산출할 수 있다.

이때, 벡터 A(AC)는 단위벡터이므로 그 크기가 1이고, 벡터 B(VB)의 크기는 사용자의 발 사이즈 발 사이즈를 이용하므로, 두 벡터의 크기를 곱한 값은 사용자의 발 사이즈일 수 있다.

따라서, 전술한 아크 코사인 곡선에 대입되는 값은 사용자의 발 사이즈에 대하여, 현재 사용자가 딛은 발의 전단부 및 후단부 사이 길이(y”-y’)의 비율일 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 보행분석방법은 사용자가 보행을 하는 과정에서, 사용자의 발이 지면에 닿는 입각기 동안, 사용자의 진행방향과 평행한 방향으로, 지면에 닿아있는 사용자의 발의 전단부 및 후단부 간의 길이를 통해 사용자의 발이 틀어져 있는 각도를 산출할 수 있다.

이때, 벡터 A(VA)는 사용자의 신체를 기준으로 하는 x축, y축, z축을 기준으로 산출되고, 벡터 B(VB)는 사용자의 발을 기준으로 하는 제1 축(A1), 제2 축(A2), 제3 축(A3)을 기준으로 산출되어, 두 벡터가 서로 다른 좌표축을 기준으로 설정될 수 있다.

따라서, 벡터 A(VA) 및 벡터 B(VB)의 기준 좌표축을 일치시키는 과정이 필요할 수 있다.

전술한 바와 같이, 각도 C(AC)를 구하기 위해서는 벡터 B(VB)의 (y”-y’)좌표가 필요하지만, 사용자의 보행과정에서 각 입각기 때의 사용자 발의 위치를 x축, y축, z축 기준의 좌표상에 정확하게 측정하기는 어려울 수 있다.

따라서, 사용자의 보행 중 입각기 때의 발의 벡터 B(VB)를 측정하는데, 이때 측정되는 벡터 B(VB)는 도 11에 도시된 바와 같이 사용자의 발을 기준으로 하는 제1 축(A1), 제2 축(A2), 제3 축(A3) 좌표상에서 나타날 수 있다.

이때, 전술한 과정에서 산출되는 벡터 A(VA)의 방향, 즉 y축과 평행한 변을 포함하는 가상의 사각형을 평면상에 설정하고, 벡터 B(VB)의 방향 및 크기를 위의 가상의 사각형에 투영시킬 수 있다.

즉, 투영되는 벡터 B(VB)를 대각선으로 하는 가상의 사각형을 만들어 y축과 평행한 축의 변의 길이(L1)를 산출할 수 있으며, 이러한 변의 길이(L1)를 벡터 B(VB)의 (y”-y’)좌표로 추정할 수 있다.

따라서, x축, y축, z축 기준의 좌표상에서 벡터 B(VB)의 정확한 좌표를 특정하지 않아도, 전술한 각도 C(AC)를 구하기 위한 식에 필요한 (y”-y’)좌표값을 추정하여 각도 C(AC)를 산출할 수 있다.

한편, 위와 같은 과정을 통해 산출되는 사용자 발의 전단부 및 후단부 간의 길이는 음수가 나올 수 없으므로, 산출되는 각도가 좌측으로 휘어진 각도인지 우측으로 휘어진 각도인지 여부는 판단할 수가 없다.

따라서, 본 발명에 따른 보행분석방법의 보행판단계(S300)는 산출되는 벡터 B(VB)의 좌표에서 x축 성분에 대한 값을 판단하여 사용자의 발이 향하는 방향이 안쪽을 향하는지 먼저 판단하는 것이 유리할 수 있다.

여기서, 사용자의 발이 안쪽을 향해 기울어진 상태로 판단되면 사용자의 보행패턴을 내족지보행으로 판단할 수 있다.

한편, 벡터 B(VB)의 좌표에서 x축 값에 대한 판단에 의해 사용자의 발이 바깥쪽을 향하고 있다고 판단되면, 보행분석단계(S300)는 사용자의 이동방향 및 사용자의 발이 향하는 각도 차이가 소정각도 이상인지 판단할 수 있다.

본 실시예에서는 사용자의 발이 향하는 각도가 사용자의 이동방향과 동일한 0도에서부터 사용자의 발이 바깥쪽으로 15도 기울어진 상태의 범위를 정상보행으로 판단하도록 설정할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 발의 크기가 300밀리미터라고 가정했을 때, 아크 코사인의 값이 π/12가 나오는 값은 대략 0.9659이므로 사용자가 디디고 있는 발에서 y축 기준 전단부 및 후단부 간의 거리(L1)가 289.77밀리미터 미만이면, 사용자의 보행패턴을 외족지보행으로 판단할 수 있다.

즉, 사용자의 발이 향하는 방향이 사용자의 진행방향과 동일한 평면상에서 얼마나 틀어졌는지를 판단하여, 그에 따라 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있다.

이러한 사용자의 보행패턴 판단기준에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 위의 과정에서 각 축에서 측정되는 정보를 통해 보다 용이하게 발의 방향을 판단하기 위하여, 전술한 제1 축(A1) 내지 제3 축(A3)의 회전 및 가속도의 변화량이 상대적으로 가장 큰 축의 정보를 주로 이용하여 사용자의 발이 향하는 방향을 판단할 수 있다.

보다 구체적으로 본 실시예에서는 가장 변화량이 큰 축에서 측정되는 정보에 소정의 가중치를 더하여 발의 방향을 판단하도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 사용자의 보행 과정에서 자이로센서를 통해 전술한 제1 축(A1) 내지 제3 축(A3)에 측정되는 정보는 정상보행과 비정상보행에서 차이를 나타낼 수 있다.

먼저 정상보행의 경우, 사용자의 보행중 입각기에 사용자의 발은 제1 축(A1)을 기준으로 하는 회전운동이 가장 두드러지게 나타날 수 있으며, 제2 축(A2) 및 제3 축(A3)의 회전운동은 상대적으로 작은 것을 그래프에서 확인할 수 있다.

반면, 비정상보행의 경우, 사용자의 발이 향하고 있는 축이, 사용자의 진행방향에서 틀어져 있기 때문에, 제1 축(A1)의 회전운동은 상대적으로 줄어들고, 제2 축(A2)의 회전운동이 상대적으로 크게 나타나는 현상을 확인할 수 있다.

즉, 자이로센서를 통해 측정되는 정보 중, 제1 축(A1) 및 제2 축(A2)의 정보가 사용자의 정상보행 및 비정상보행을 판단하는 주요 기준이 될 수 있다.

또한, 이때 제1 축(A1) 및 제2 축(A2)의 정보에 가중치를 더해, 제3 축(A3)에서 측정되는 정보에 비해 상대적으로 중요도를 높게 평가하여 사용자의 보행패턴을 파악할 수 있다.

한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 사용자의 보행 과정에서 사용자의 발이 지면에 닿아있는 입각기 동안 사용자 발의 움직임에 따라 본 발명에 따른 보행분석장치도 함께 그 위치가 이동될 수 있다.

이때, 축모션센서(110)를 통해 제1 축(A1) 내지 제3 축(A3)을 기준으로 본 발명에 따른 보행분석장치에 가해지는 가속도를 측정할 수 있다.

정상적인 보행과정의 입각기에서 축모션센서(110)에 감지되는 가속도는 제1 축(A1) 방향에서는 변화가 거의 감지되지 않지만, 사용자의 발이 외측 또는 내측으로 꺾인 상태에서는 제1 축(A1) 방향을 기준으로 소정의 가속도가 측정될 수 있다.

위와 같이 축모션센서(110)에서 측정되는 각 축의 가속도 값에 있어서, 제1 축(A1)의 변화가 가장 의미가 있으므로, 각 축에서 측정되는 가속도 값 중 제1 축(A1)에서 측정되는 데이터를 보다 비중있게 분석하는 것이 유리할 수 있다.

즉, 축모션센서(110)의 자이로센서 및 가속도센서를 통해 측정되는 데이터 중 다른 축에 비해 상대적으로 의미를 가지는 축을 선정하여 해당 축에서 측정되는 데이터에 가중치를 더해 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있다.

이때, 가중치를 부여하는 축은 미리 실험을 통하여 가장 의미있는 축을 정하고, 기설정된 가중치를 부여하도록 기설정되는 것이 유리할 수 있다.

예를 들면, 전술한 제1 축(A1) 내지 제3 축(A3) 각각에 alpha, beta, gamma 형태로 가중치를 각각 곱하되, alpha, beta, gamma의 값은 상대적으로 비중이 높은 축에 곱해지는 값이 크도록 설정되고, 전체의 합은 1이 되도록 설정할 수 있다.

위의 과정을 통해 도출되는 사용자의 이동방향 및 사용자의 발이 향하는 방향의 각도 차이를 통해 사용자의 보행패턴을 판단할 수 있으며, 본 실시예에서는 사용자의 발이 어느방향을 향해있는지를 먼저 판단할 수 있다.

사용자의 발이 사용자의 신체의 중심을 향해 꺾어진 상태에서는 사용자의 보행패턴을 내족지보행으로 판단할 수 있다.

한편, 사용자의 발이 사용자의 신체 바깥쪽을 향해 꺾어진 상태에서는 전술한 두 벡터 사이의 각도 C(AC)가 소정각도 이하인지 여부를 판단하여 정상보행 및 외족지보행을 구분하여 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 사용자의 이동방향을 기준으로, 사용자의 발이 향하는 방향이 바깥쪽으로 15도 미만으로 틀어진 상태인 경우, 사용자가 정상보행 중인 것으로 판단할 수 있다.

반면, 사용자의 발이 향하는 방향이 사용자의 이동방향 안쪽으로 휘어진 경우에는 사용자가 내족지보행을 하는 것으로 판단하고, 사용자의 발이 향하는 방향이 사용자의 이동방향 바깥쪽으로 15도 이상 틀어진 경우에는 사용자가 외족지보행을 하는 것으로 판단하여 비정상보행 중인 것으로 판단할 수 있다.

먼저, 도 15에 도시된 예시는 사용자의 왼발을 기준으로 사용자의 발이 신체의 안쪽을 향해 기울어진 상태일 수 있다.

이때, 벡터 B(VB)의 x축 값을 이용하여, 사용자의 발이 신체의 어느 쪽을 향해 꺾어진 상태인지 판단할 수 있다.

벡터 B(VB)를 평면상에 투영하게 되면, 평면상에 벡터 B(VB)를 대각선으로 하는 가상의 사각형을 형성하고, 신체를 기준으로 하는 x축, y축, z축에 대한 평면상의 좌표를 확인할 수 있다.

이러한 경우, x축의 값이 기준으로부터 어느방향으로 진행되었는지에 따라서 사용자의 발이 어느 방향으로 휘었는지 판단할 수 있다.

본 실시예에서는 벡터 B(VB)의 x축 값(X1)이 사용자 신체의 중심을 향해 진행되어, 사용자의 보행상태를 내족지보행으로 판단할 수 있다.

한편, 벡터 B(VB)의 x축 값이 사용자의 발이 사용자 신체의 바깥쪽을 향해 꺾어진 상태로 판단되는 경우에는 다음과 같이 보행상태를 판단할 수 있다.

먼저, 사용자가 정상보행을 하는 경우에는 벡터 B(VB)의 방향이 y축의 방향과 동일하거나 매우 유사할 수 있다.

도 11에 도시된 예시는 사용자의 왼발을 기준으로 사용자의 발이 신체의 바깥쪽을 향해 15도 기울어진 상태이고, 도 15에 도시된 예시는 사용자의 왼발이 y축과 평행하게 배치된 상태일 수 있다.

먼저, 도 16의 예시에서 벡터 B(VB)는 사용자의 발 사이즈가 300밀리미터인 경우, 평면상에 투영된 벡터의 y축 방향 길이(L2)가 300밀리미터에 근접하게 되어, 아크코사인 1의 값인 0도의 각도가 산출될 수 있다.

또한, 도 11의 예시에서 벡터 B(VB)는 사용자의 발 사이즈가 300밀리미터인 경우, 평면상에 투영된 벡터의 y축 방향 길이(L1)가 289.77밀리미터에 근접하게 되어, 아크코사인 약 0.9659 값인 15도의 각도가 산출될 수 있다.

즉, 사용자의 발 사이즈 대비 평면상에 투영된 벡터의 y축 방향 길이의 비율이 0.9659~1 사이의 값이 나오는 경우에는 사용자의 보행이 정상보행이라고 판단할 수 있다.

한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 사용자의 왼발을 기준으로 사용자의 발이 신체의 바깥쪽을 향해 15도를 초과하여 기울어진 상태에서는, 평면상에 투영된 벡터의 y축 방향 길이(L3)가 289.77밀리미터 미만이 될 수 있다.

따라서, 아크코사인에 대입할 수치도 줄어들게 되어, 15도를 초과하는 각도가 산출될 수 있다.

즉, 사용자의 발 사이즈 대비 평면상에 투영된 벡터의 y축 방향 길이의 비율이 0.9659 미만의 값이 나오는 경우에는 사용자의 보행이 외족지보행이라고 판단할 수 있다.

한편, 위와 같이 사용자의 보행패턴을 확인하기 위하여, 본 발명에 따른 보행분석방법은 정상보행의 기준이 되는 데이터를 입력하는 초기데이터입력단계를 더 포함할 수도 있다.

초기데이터입력단계는, 사용자가 정상보행을 하는 경우에 측정되는 일반적인 데이터 값을 입력하여, 실제 사용자가 보행과정에서 측정되는 데이터를 비교할 수 있는 기준을 설정할 수 있다.

이러한 과정은 사용자가 의식적으로 보행과정을 시작하기 전에 정상보행을 수행하여 초기 데이터를 입력시키거나, 사용자의 기존 보행패턴을 분석하여 얻어진 데이터를 미리 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 보행분석장치는 위와 같이 미리 입력된 데이터를 정상보행상태로 판단하여, 이후로 측정되는 의식 또는 무의식적 데이터를 비교하며 정상 또는 비정상보행 여부를 판단할 수 있다.

한편, 알림단계(S400)는 전술한 보행판단단계(S300)에서 판단된 사용자의 보행패턴을 사용자에게 전송하는 단계일 수 있다.

이러한 알림단계(S400)는 사용자의 스마트폰 등과 같은 별도의 단말기로 정보를 전송하거나, 특정 소리를 통해 사용자에게 경고를 알리는 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

또는, 사용자가 보행하는 과정에서 지속적으로 정보를 모니터링하기는 어려울 뿐만 아니라, 위험할 수도 있으므로, 본 발명에 따른 보행분석장치에 메모리가 포함된 프로세서를 포함하여 측정되는 데이터를 따로 저장하고, 이후 보행이 완료된 후 사용자가 데이터를 전송받아 확인할 수도 있다.

이러한 구성을 통해 사용자는 자신의 보행패턴을 간편하고 명확하게 판단할 수 있으며, 이를 바탕으로 사용자의 보행패턴이 정상보행을 유지할 수 있도록 보조하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사용자는 자신의 보행패턴이 어떻게 변화되어 왔는지에 대한 패턴 히스토리 정보를 얻어, 본인의 보행패턴을 보다 용이하게 관리할 수 있으며, 기록된 정보를 통해 디스크나 무릎 관절염 등의 유관 질병 발생 여부를 체크하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 센서부
110 : 축모션센서
120 : 압력센서
200 : 판단부
300 : 제어부

Claims (15)

1. 사용자의 신발에 구비되어 사용자의 보행을 측정하는 센서부;
   상기 센서부에 감지되는 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 정보인 유효영역을 구분하는 판단부; 및
   상기 판단부에서 구분한 상기 유효영역의 정보를 바탕으로 정상보행여부를 구분하고, 사용자가 보행과정에서 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 기준으로 지면과 닿아있는 발의 전단부 및 후단부 사이의 길이의 비율을 통해 사용자의 발이 틀어진 각도를 판단하는 제어부;
   를 포함하는 보행분석장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   사용자의 발을 횡으로 가로지르는 방향의 제1 축, 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 제2 축 및 사용자의 발에서 무릎까지 이어지는 방향의 제3 축을 기준으로 회전 및 가속도를 측정하기 위하여, 가속도센서, 자이로센서 및 지자기센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 축모션센서를 포함하는 보행분석장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   사용자의 발이 지면에 닿을 때, 사용자의 발에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서를 포함하는 보행분석장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 센서부는,
   복수개의 상기 압력센서가 상기 신발 내부의 바닥에 배치되는 보행분석장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압력센서는,
   상기 신발의 앞쪽과 뒤쪽에 나누어 배치되고, 상기 신발의 왼쪽과 오른쪽에 나누어 배치되는 보행분석장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   상기 신발에 선택적으로 탈착이 가능하게 형성되는 보행분석장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 보행분석장치를 이용하는 보행분석방법으로서,
   사용자의 보행과정에서 사용자의 발을 기준으로, 사용자 발의 회전, 사용자 발에 가해지는 가속도 및 압력을 측정하는 측정단계;
   상기 측정단계에서 측정된 정보 중 사용자의 발이 지면에 닿아있는 정보인 유효영역을 구분하는 유효정보구분단계; 및
   상기 유효정보구분단계에서 구분된 정보를 통해 정상보행여부를 판단하는 보행판단단계;
   를 포함하며,
   
   상기 보행판단단계는,
   사용자의 발 사이즈에 대하여, 사용자가 보행과정에서 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 기준으로 지면과 닿아있는 발의 전단부 및 후단부 사이의 길이의 비율을 통해 사용자의 발이 틀어진 각도를 판단하는 보행분석방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 유효정보구분단계는,
   사용자의 발이 지면에 닿을 때 사용자의 발바닥에 가해지는 압력이 소정의 압력 이상으로 측정되는 구간을 입각기로 판단하는 보행분석방법.
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    상기 사용자의 이동방향은,
    상기 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 향하는 단위벡터를 이용하는 보행분석방법.
11. 제7항에 있어서,
    상기 사용자의 사용자의 이동방향과 동일한 방향을 기준으로 지면과 닿아있는 발의 전단부 및 후단부 사이의 길이는,
    크기가 사용자의 발의 크기이고, 방향은 사용자의 발이 향하고 있는 방향의 벡터를 이용하여 산출하는 보행분석방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 제7항에 있어서,
    상기 보행판단단계는,
    사용자의 발바닥에 가해지는 압력의 분포를 통해 사용자의 정상보행여부를 판단하는 보행분석방법.
15. 제7항에 있어서,
    상기 보행판단단계에서 판단된 결과를 사용자에게 전송하는 알림단계를 더 포함하는 보행분석방법.

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