KR101830371B1 - 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 사용자의 머리에 착용할 수 있도록 형성되며 압력 센서를 배제하고 가속도 센서, 위치 센서 등과 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용하여 효과적이고 정확하게 보행을 인식, 감지, 분석할 수 있는, 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치를 제공함에 있다.

Description

압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치 {Motion posture deriving method and apparatus based path of COP}
본 발명은 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 보행과 관련된 개선, 재활 등을 위한 모니터링이 올바르게 이루어질 수 있도록, 사용자의 운동을 효과적으로 감지하여 데이터를 수집하고 분석하는 운동 자세 도출 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 현대인의 일상생활에서의 운동량은 적절한 신체 건강을 유지하기에 상당히 부족하다는 점이 꾸준히 지적되어 왔다. 이에 따라 효과적으로 건강을 촉진할 수 있도록 하는 체계적인 운동 방법에 대한 관심도가 유례없이 높아지고 있다. 구체적인 예를 들자면, 체계적이고 효율적으로 신속하게 신체를 단련할 수 있도록 하는 운동, 장기적인 관점에서의 건강 촉진을 위한 자세의 교정 등과 같은 운동, 인간 수명이 길어짐에 따라 신체 능력이 저하된 노인에게 적합한 운동 등 다양한 운동에 대한 관심이 높아지는 실정이다. 이와 같은 다양한 요구에 부합하는 운동 방법 중 하나로서, 누구나 쉽게 할 수 있는 보행 운동이 있다.
신체적인 문제가 없는 사람이라면 누구나 보행을 할 수 있기 때문에 대부분의 사람들은 무의식적으로 익숙해진 자세로 보행을 하게 된다. 그런데 사람의 신체란 완벽하게 대칭적으로 이루어져 있지 않기 때문에, 대부분의 경우 불균형하고 올바르지 못한 자세로 보행이 이루어진다. 이와 같은 잘못된 자세의 지속적인 보행은 근육과 골격을 비뚤어지게 하고, 나아가 다양한 전신통증을 유발하는 원인이 되기도 한다. 일반인의 경우 이와 같은 잘못된 보행 자세는 신체 건강을 저하시키는 문제를 발생시키며, 특히 자라나는 어린이나 신체 능력이 저하된 노인의 경우 체형 왜곡이나 건강 저하 문제가 더욱 심하게 나타난다. 한편 운동선수, 무용수 등과 같이 일반인보다 더욱 향상된 신체 능력을 필요로 하는 전문인들에게는 신체 능력 향상에의 한계를 발생시키는 등의 문제가 있다.
이처럼 올바른 보행 자세는 일반인으로부터 전문인에 이르기까지 중요성을 인정받고 있으며, 따라서 보행 자세의 교정을 어떻게 효과적으로 수행할 것인지에 대한 다양한 연구가 이루어져 오고 있다.
한국특허등록 제1252634호("보행자세 분석 시스템", 2013.04.03, 선행문헌 1)에는, 신발에 압력 센서, 관성 센서 등을 구비하여 이 센서들로부터 검출되는 측정값들을 이용하여 보행 동작을 인식하고 보행 자세를 분석하는 시스템이 개시된다. 선행문헌 1은 신체적인 문제가 없는 일반 사용자의 보행 자세 분석을 목적으로 하는 기술로서, 보행요소를 발의 이동궤적, 걸음 주파수 및 보폭, 발끝의 방향, 발에 미치는 압력분포 등 보행자의 발과 연관된 부분에 초점을 맞추어 분석이 이루어지도록 하고 있다. 이외에도 한국특허등록 제1435366호("보행 감지 인터페이스 기기 및 이를 이용한 보행 정보 제공 방법", 2014.08.22, 선행문헌 2)의 경우 반구형으로 형성되어 사용자가 올라서서 전후좌우 방향으로 걸음을 내딛는 동작을 감지하여 보행 방향과 속도를 판단하는 보행 감지 장치가 개시되며, 한국특허등록 제1583369호("걸음 인지 시스템 및 그 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체", 2015.12.31, 선행문헌 3)에는 신발 깔창에 구비된 압력 센서 및 스마트폰의 가속도 센서를 이용하여 보행을 인지하는 기술이 개시되고, 한국특허공개 제2014-0076331호("보행 자세 교정장치 및 이의 제어방법", 2014.06.20, 선행문헌 4)에는 안경과 같은 형태로 얼굴에 착용되어 하방으로 신호를 송신하는 송신부 및 발등에 구비되어 신호를 수신하는 수신부를 포함하여 이루어져 보행 시 올바른 직립 자세를 유지하는지 감지할 수 있는 장치가 개시되는 등, 보행의 인지 및 분석과 관련된 다양한 기술들이 개시되고 있다.
그런데, 선행문헌들을 살펴보면 보행을 감지함에 있어서 대부분 신발 또는 발판에 장착되는 압력 센서를 사용한다(선행문헌 4의 경우 얼굴에 착용하는 장치가 개시되기는 하나, 실질적으로 선행문헌 4는 직립 정도를 감지하기 위한 기술일 뿐으로 엄밀하게는 보행 자체를 인식하거나 분석하는 기술이라 하기에는 부족하다). 따라서 선행문헌들에 의한 장치를 사용하여 보행 자세를 인식 및 분석하고자 할 경우, 장기간 지속적으로 압력을 받는 과정에서 압력 센서가 손상될 우려가 있으며, 이에 따라 장치의 교체나 수리로 인한 사용자에게 시간적, 경제적 불편함을 초래할 수 있다. 또한, 사람의 발 크기는 개개인에 따라 상당히 편차가 크며 이에 따라 압력 센서를 장착한 신발이 다양한 크기로 생산되어야 한다는 점에서, 생산 효율 및 경제성이 상당히 떨어지는 문제가 있다. 물론 사용자 입장에서도, 예를 들어 한 가족끼리 보행 자세 교정을 위한 장치를 구매하고자 할지라도, 하나의 장치를 공유할 수 없고 발 크기에 맞추어 각자 따로 구매해야 되어, 경제적 부담이 늘어나는 문제가 있다.
이처럼 보행 자세를 교정하기 위하여 보행을 인식, 감지, 분석하는 기술에 있어서, 신발에 압력 센서를 구비하는 형태 외에 다른 형태의 장치를 이용하면서도 효과적이고 정확하게 보행을 인식, 감지, 분석할 수 있게 하는 기술에 대한 요구가 점점 커지고 있는 실정이다.
1. 한국특허등록 제1252634호("보행자세 분석 시스템", 2013.04.03) 2. 한국특허등록 제1435366호("보행 감지 인터페이스 기기 및 이를 이용한 보행 정보 제공 방법", 2014.08.22) 3. 한국특허등록 제1583369호("걸음 인지 시스템 및 그 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체", 2015.12.31) 4. 한국특허공개 제2014-0076331호("보행 자세 교정장치 및 이의 제어방법", 2014.06.20)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 머리에 착용할 수 있도록 형성되며 압력 센서를 배제하고 가속도 센서, 위치 센서 등과 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용하여 효과적이고 정확하게 보행을 인식, 감지, 분석할 수 있는, 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법은, 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서(111) 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서(112)를 포함하여 이루어지며 사용자의 머리에 착용되는 운동 자세 도출 장치(100)를 이용한 운동 자세 도출 방법에 있어서, 상기 운동 자세 도출 장치(100)에 의해 수집된 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 사용하여 산출된 사용자 질량 중심의 운동 상태 값들을 사용하여, 질량 중심 위치에서 가속도 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 경로를 추산하는 압력 중심 경로 추산 단계; 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단하는 운동 종류 판단 단계; 압력 중심 경로 추산치 및 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 기반으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭을 포함하는 자세 정보를 도출하는 운동 자세 도출 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 압력 중심 경로 추산 단계는, 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 좌우 방향 가속도(ax)의 비율 및 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 전후 방향 가속도(ay)의 비율로 압력 중심의 방향을 결정하는 압력 중심 방향 결정 단계, 질량 중심이 미리 측정된 사용자 키 정보에 미리 결정된 유추용 상수를 곱한 값으로 결정되는 높이에 위치한 것으로 가정하고, 상기 압력 중심 방향 결정 단계에서 결정된 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추하는 압력 중심 위치 유추 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 이 때 상기 압력 중심 경로 추산 단계는, 상기 압력 중심 위치 유추 단계에서 유추된 압력 중심 위치에 미리 결정된 전후 및 좌우 방향 보정용 상수를 곱한 값으로 보정되는 압력 중심 위치 보정 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 단계는, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 1주기 내 최대값인 로컬 맥시멈을 중간지지시점으로 정의하고, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 1주기 내 최소값인 로컬 미니멈을 중간지지시점으로 정의하는, 중간지지시점 결정 단계, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 상수값으로 나타나는 구간을 공중부유구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정하고, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성되는 구간을 양발지지구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정하는, 구간 분류 결정 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 단계는, 사용자 위치 정보를 미리 정해진 시간 간격마다 측정하여 평균 속도를 산출하는 단계, 상기 시간 간격 동안의 상기 중간지지시점 개수를 측정하여 보행 주파수를 산출하는 단계, 상기 평균 속도를 상기 보행 주파수로 나누어 보폭을 산출하는 단계를 포함하여 이루어져 전후 방향의 보폭을 산출할 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 단계는, 상기 중간지지시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 좌우 방향의 보간을 산출할 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 단계는, 상기 한발지지구간의 시작 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값 및 상기 한발지지구간의 끝 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 보각을 산출할 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 단계는, 시간 영역에서 측정된 좌우 방향 가속도(ax)의 부호를 기준으로 지지하고 있는 발을 파악하는 단계, 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)의 피크값, 골값 및 둘 간의 차이값을 비교하는 단계를 포함하여 이루어져 좌우 비대칭 및 반복성을 산출할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 보행 모니터링을 위한 운동 자세 도출 장치(100)는, 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서(111) 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서(112)를 포함하여 이루어지며 사용자의 머리에 착용되는 센서 신호 수집부(110), 상기 센서 신호 수집부(110)로부터 신호를 전달받아, 3축 방향 가속도 및 위치 신호를 사용하여 사용자 질량 중심의 가속도, 속도, 위치를 포함하는 보행 또는 주행 운동 상태 값을 도출하고, 상기 보행 또는 주행 운동 상태 값으로부터 압력 중심 경로를 추산하며, 상기 압력 중심 경로를 분석하여 보행 또는 주행 자세를 도출하는 운동 자세 도출부(121)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 센서 신호 수집부(110)는, 3축 방향 각속도 센서(113)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 위치 측정 센서(112)는, GPS 신호를 이용하여 사용자 위치를 측정할 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 상기 운동 자세 도출부(121)에 의하여 도출된 보행 자세와 기준 자세를 비교하여 자세 교정용 정보를 생성하는 운동 교정 생성부(122)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 이 때 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 상기 운동 교정 생성부(122)에 의하여 생성된 자세 교정용 정보를 음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 변환하여 출력하는 교정 정보 출력부(130)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 상기 운동 자세 도출부(121)에 의하여 도출된 보행 자세를 외부의 데이터베이스(140)에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 상기 센서 신호 수집부(110) 및 상기 운동 자세 도출부(121) 간의 신호 전달이, 블루투스, 와이파이, NFC 중 선택되는 적어도 하나의 무선 통신에 의하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 머리에서 가속도, 위치 등을 측정하되 이를 질량 중심 운동 상태 값으로 변환하고, 이로부터 압력 중심 경로를 추산하는 등과 같은 본 발명의 특징적인 분석 알고리즘을 사용함으로써, 효과적이고 정확하게 보행을 인식, 감지, 분석할 수 있는 큰 효과가 있다.
또한 장치 구성적인 측면에서, 본 발명에 의하면 가속도 센서, 위치 센서 등과 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용할 수 있다는 큰 장점이 있다. 즉 기존에는 사용자의 발에 의해 눌림으로써 보행을 인지하는 압력 센서를 이용함으로써 장치 내구도 및 수명 저하 문제, 사용자 신체 치수에 따른 별도 장치 생산 및 사용 문제 등의 여러 문제들이 있었다. 그러나 본 발명의 경우 이러한 문제의 원인인 압력 센서를 발 부분에 배치한다는 기술 구성 자체가 완전히 배제되기 때문에, 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거되는 것이다. 물론 이로부터 사용자 편의성 향상, 사용자 또는 생산자 각각에서의 경제성 향상 등과 같은 효과 또한 얻을 수 있음은 당연하다.
도 1은 본 발명의 운동 자세 도출 장치의 사용 상태의 여러 실시예.
도 2는 본 발명의 운동 자세 도출 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 운동 자세 도출 방법의 흐름도.
도 4는 질량 중심 및 압력 중심 간의 관계도.
도 5는 압력 중심 방향 결정 및 위치 유추의 설명도.
도 6은 추산된 압력 중심 경로의 예시.
도 7은 보행 및 주행 시 시간에 대한 상하 방향 가속도 그래프 예시.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
운동 자세 도출 장치
도 1은 본 발명의 운동 자세 도출 장치의 사용 상태의 여러 실시예이며, 도 2는 본 발명의 운동 자세 도출 장치의 개략도를 도시하고 있다. 먼저 도 1, 2를 통해 본 발명의 운동 자세 도출 장치의 구성을 간략히 설명하고, 이후 이러한 운동 자세 도출 장치를 이용한 보행 모니터링을 위한 운동 인식 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 운동 자세 도출 장치(100)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 사용자의 머리에 착용되도록 이루어진다. 즉 착용 상태의 구체적인 예시로서 본 발명의 운동 자세 도출 장치(100)는, 도 1의 개략도에 나타나는 바와 같이 머리에 착용된 밴드 또는 모자에 구비되는 형태로 이루어질 수도 있고, 보다 소형화시켜서 이어폰과 같이 귀에 꽂는 형태로 이루어질 수도 있다. 한편 구성적인 구체적인 예시로서 본 발명의 운동 자세 도출 장치(100)는, 도 2에 나타나는 바와 같이, 가장 기본적으로는 센서 신호 수집부(110) 및 운동 자세 도출부(121)를 포함하여 이루어지며, 여기에 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 운동 교정 생성부(122), 교정 정보 출력부(130) 등을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 센서 신호 수집부(110)는, 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서(111) 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서(112)를 포함하여 이루어진다. 상기 3축 방향 가속도 센서(111)는 자이로스코프를 내장하는 형태 등과 같이 일반적으로 3축 방향의 가속도를 측정하는 데 사용되는 센서들 중 적절한 것을 선택하여 채용할 수 있다. 상기 위치 측정 센서(112)는 사용자의 절대 위치를 측정하기 위한 것으로서, 예를 들어 GPS 신호를 이용하여 사용자 위치를 측정하도록 이루어질 수 있으며, 또는 최근 GPS보다 정확성이 높은 초정밀 위성항법 기술이 개발되고 있는바 이러한 기술이 적용되는 센서가 사용될 수도 있다. 더불어 상기 센서 신호 수집부(110)는, 이하 보다 상세히 설명될 운동 인식 및 분석 과정에서의 정확도를 높일 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이 3축 방향 각속도 센서(113)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
특히 본 발명의 운동 자세 도출 장치(100)에서 상기 센서 신호 수집부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 머리에 착용되어 가속도, 속도, 위치 등과 같은 사용자의 동적 물리량을 측정한다. 기존에는 앞서 설명한 바와 같이 대부분의 경우 보행 모니터링을 위해 직접적으로 발로 눌러지는 부분인 신발, 발판 등에 구비되는 압력 센서를 사용하였으며, 이에 따라 센서의 손상이 빨리 일어나 장치 내구도 및 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 물론 이는 사용 중 장치 손상으로 인한 보행 인식 및 분석 정확성의 저하, 잦은 장치 교체로 인한 편의성 및 경제성 저하 등의 문제를 유발시킨다. 더불어 이러한 장치가 신발에 구비되는 경우 사용자의 발 크기에 따라 사용자마다 각각 별도의 장치가 필요하게 되어, 사용자의 편의성 및 경제성 저하가 가중되며, 생산자에게는 크기별 별도 생산을 해야만 하여 역시 경제적 부담을 발생시키는 등의 문제가 있었다.
그러나 본 발명에서는 보행 인식을 함에 있어서 발로 눌리는 압력을 사용한다는 개념을 완전히 탈피하여, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 머리에서 측정되는 가속도, 속도, 위치 등과 같은 사용자의 동적 물리량을 측정하고 (이하 설명될) 본 발명의 특징적인 분석 알고리즘을 적용하여 보행의 인식, 감지, 분석을 실현한다. 이처럼 본 발명은 종래기술과는 측정 위치가 전혀 상이하고(종래기술 : 발 / 본 발명: 머리), 측정 물리량도 전혀 상이하다(종래기술 : 압력 / 본 발명 : 가속도, 위치 등 동적 물리량). 이 때 앞서 종래기술에서 지적된 여러 문제점들의 근본적인 원인은 '압력 센서를 발 부분에 배치한다'는 기술 구성에서 오는 것인바, 본 발명에 의하면 그 구성만으로서 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거될 수 있게 된다.
상기 운동 자세 도출부(121)는, 상기 센서 신호 수집부(110)로부터 신호를 전달받아, 3축 방향 가속도 및 위치 신호를 사용하여 사용자 질량 중심의 가속도, 속도, 위치를 포함하는 보행 또는 주행 운동 상태 값을 도출하고, 상기 보행 또는 주행 운동 상태 값으로부터 압력 중심 경로를 추산하며, 상기 압력 중심 경로를 분석하여 보행 또는 주행 자세를 도출하는 역할을 한다. 상기 운동 자세 도출부(121)에서 사용하는 본 발명의 분석 알고리즘에 대해서는 이후 보다 상세히 설명될 것이므로 여기에서는 설명을 생략한다.
한편 상기 운동 자세 도출부(121)는, 다양한 계산을 수행할 수 있는 집적 회로 형태로 이루어져 상기 센서 신호 수집부(110)와 하나의 기판 상에 형성될 수도 있고, 또는 별도의 컴퓨터 등과 같은 형태로 이루어질 수도 있다. 이 때 상기 운동 자세 도출부(121)가 상기 센서 신호 수집부(110)와 별개로 형성될 경우, 상기 센서 신호 수집부(110) 및 상기 운동 자세 도출부(121) 간의 신호 전달을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 통신부(114)가 구비될 수 있다. 상기 통신부(114)는 유선으로 이루어질 수도 있으며, 또는 보다 사용자 편의성을 높일 수 있도록 블루투스, 와이파이, NFC 중 선택되는 적어도 하나의 무선 통신을 이용하여 신호가 전달되도록 이루어질 수도 있다.
상기 운동 교정 생성부(122)는, 상기 운동 자세 도출부(121)에 의하여 도출된 보행 자세와 기준 자세를 비교하여 자세 교정용 정보를 생성하는 역할을 한다. 상기 운동 자세 도출부(121)에서는 상술한 바와 같이 상기 센서 신호 수집부(110)에서 수집된 신호를 바탕으로 사용자의 보행 또는 주행 자세를 도출하는데, 구체적인 예를 들자면 보행 또는 주행 시 사용자의 진행 방향, 속도 등을 도출할 수 있으며, 이로부터 보행 자세의 요소 중 하나인 보폭을 얻을 수 있다. 이러한 경우 상기 운동 교정 생성부(122)에서는, 보행 및 주행 속도별 최적의 키-보폭 관계 데이터를 내장하고 있다가, 해당 사용자의 보행 자세 정보를 이와 비교하여 해당 사용자의 키에 비해 보폭이 지나치게 넓거나 좁지는 않은지를 판단하고, 최적 범위에서 벗어날 경우 줄이거나 늘려야 할 보폭 교정량을 용이하게 산출해 낼 수 있는 것이다.
상기 교정 정보 출력부(130)는, 이처럼 상기 운동 교정 생성부(122)에 의하여 생성된 자세 교정용 정보를 음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 변환하여 출력한다. 예를 들자면, 보폭 교정량이 산출되어 보폭을 줄여야 할 필요가 있을 경우, 상기 운동 자세 도출 장치(100) 상에 구비된 스피커를 통해 "보폭을 줄이세요"와 같은 음성이 출력되도록 하거나, 경고음이 울리게 하여 사용자가 최적 보폭이 아님을 인지하고 보행 자세를 바꾸도록 유도할 수 있다. 또는 스마트폰, 컴퓨터, 또는 전용 디스플레이 등과 연결되어, 도해 또는 영상으로 정확한 교정 정보가 출력되도록 할 수도 있는 등, 다양한 형태로의 실현이 가능하다.
더불어 상기 운동 자세 도출 장치(100)는, 상기 운동 자세 도출부(121)에 의하여 도출된 보행 자세를 외부의 데이터베이스(140)에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어질 수 있다. 이러한 보행 또는 주행 운동 분석을 필요로 하는 사용자는, 건강 촉진을 위해 매일 산책 또는 조깅을 수행하는 일반인이나, 또는 신체 능력 향상을 위해 훈련하는 전문가 등이 있을 수 있으며, 이러한 운동 분석 데이터가 누적되어 시간적인 변화를 볼 수 있도록 이루어지는 것이 당연히 바람직하다. 뿐만 아니라, 이처럼 운동 분석 데이터가 대량으로 누적 저장되면, 이러한 데이터가 빅데이터로서 활용되어 각종 통계나 분석에 사용될 수도 있는 등, 다양한 활용이 가능하다.
운동 자세 도출 방법
본 발명의 운동 자세 도출 방법은, 상술한 바와 같은 운동 자세 도출 장치를 이용하여 사용자의 운동을 감지하고 보행인지 주행인지를 판단하는 등의 분석을 수행한다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 분석 알고리즘은 사용자의 머리에서 측정되는 동적 물리량을 이용하는 바, 상기 운동 자세 도출 장치(100)는 최소한으로는 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서(111) 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서(112)를 포함하여 이루어지면 되며, 상기 운동 자세 도출부(121)에서 이하에 설명될 분석 알고리즘이 수행되면 된다. 또한 상기 운동 자세 도출 장치(100)는 장치의 기능 향상을 위해 앞서 설명한 다양한 부가 구성들을 더 포함하여 이루어질 수도 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 운동 자세 도출 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 본 발명의 운동 자세 도출 방법은, 도시된 바와 같이 크게는 압력 중심 경로 추산 단계, 운동 종류 판단 단계, 운동 자세 도출 단계 이 세 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하에서 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 압력 중심 경로 추산 단계에서는, 상기 운동 자세 도출 장치(100)에 의해 수집된 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 사용하여 산출된 사용자 질량 중심의 운동 상태 값들을 사용하여, 질량 중심 위치에서 가속도 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 경로를 추산한다.
상기 운동 자세 도출 장치(100)에서 3축 방향 가속도 센서(111)를 이용하여 좌우, 전후, 상하의 3축 방향 가속도를 수집할 수 있으며, 이를 적분하거나 또는 시간당 상기 위치 측정 센서(112)를 이용하여 수집된 위치 정보를 이용하여 속도, 위치 등을 모두 구할 수 있다. 한편 일반적으로 어떤 대상물의 운동을 분석할 경우 그 대상물의 질량 중심의 운동을 기준으로 분석하게 되는데, 상기 운동 자세 도출 장치(100)는 사용자의 머리에 구비되는 것이므로, 여기에서 측정된 값들을 질량 중심의 운동 상태 값으로 변환하여 분석하는 것이 바람직하다. 이와 같이 사용자 머리 위치에서 측정된 값을 사용자 질량 중심에서의 값으로 변환하는 것은, 사용자 키 정보 등과 같은 신체 정보를 이용하여 미리 구해진 게인 값을 적절히 곱하는 등으로 용이하게 도출할 수 있다.
이와 같이 질량 중심의 운동 상태 값(각 방향들에 대한 시간당 가속도/속도/위치, 주파수 분석 등)들을 도출하면, 이로부터 압력 중심 경로를 추산할 수 있다. 인체는 보행 또는 주행 시 지지하는 발에 가해지는 반작용 압력을 이용하여 거동한다. 이 반작용 압력의 합을 지면 반력(Ground reaction force; GRF)이라고 부르며, 이 압력의 중심을 압력 중심(Center of pressure; COP)이라고 부른다. 이 때 발생하는 지면 반력은 압력 중심에서 인체 질량 중심(center of mass; COM)을 향하는 특성을 가진다고 밝혀져 있다. 도 4는 이러한 질량 중심 및 압력 중심 간의 관계도를 간략하게 나타내고 있다. 본 발명에서는 바로 이러한 생체역학적 특성을 역으로 이용하여, 질량중심에서 측정된 힘의 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력중심을 유추하도록 하고 있다.
도 5는 압력 중심 방향 결정 및 위치 유추를 설명하는 도면이다. 압력 중심 방향이란 질량 중심에서 압력 중심을 향하는 방향을 말한다. 상기 압력 중심 경로 추산 단계는, 압력 중심 방향을 먼저 결정하고, 이 방향으로 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추하도록 이루어질 수 있다. 보다 상세히 설명하자면, 먼저 압력 중심 방향 결정 단계에서는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 좌우 방향 가속도(ax)의 비율 및 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 전후 방향 가속도(ay)의 비율로 압력 중심의 방향을 결정한다. 이와 같이 압력 중심의 방향이 결정되면, 다음으로 압력 중심 위치 유추 단계에서는, 질량 중심이 미리 측정된 사용자 키 정보에 미리 결정된 유추용 상수를 곱한 값으로 결정되는 높이에 위치한 것으로 가정하고, 상기 압력 중심 방향 결정 단계에서 결정된 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추하게 된다. 여기에서 유추용 상수란 사용자의 키에 따른 질량 중심의 높이를 말하는 것이다. 일반적으로 어린이의 질량 중심이 성인의 질량 중심보다 비율상 높고, 남성의 질량 중심이 여성의 질량 중심보다 비율상 높게 나타난다는 점이 잘 알려져 있으며, 물론 그 비율도 알려져 있다. 구체적인 예를 들면 성인 남성의 질량 중심은 평균적으로 신장의 55.27% 위치에 있다는 것이 알려져 있으며, 이 경우 유추용 상수는 0.5527이 된다. 따라서 예를 들어 사용자 키 정보를 입력할 때 어린이/성인 및 남성/여성 구분 정보를 함께 입력하게 함으로써, 적절한 유추용 상수가 선택되어 산출에 사용될 수 있다.
이렇게 구해진 압력 중심 위치의 정확도를 더욱 높이기 위해, 상기 압력 중심 위치 유추 단계에서 유추된 압력 중심 위치에 미리 결정된 전후 및 좌우 방향 보정용 상수를 곱한 값으로 보정되는 압력 중심 위치 보정 단계가 더 수행될 수도 있다. 여기에서 전후 및 좌우 방향 보정용 상수란, 상술한 바와 같은 프로젝션 방법으로 구한 압력 중심 위치를 실제 전후 및 좌우 방향 압력 중심과 통계적으로 일치시킬 수 있는 상수이다.
상기 운동 종류 판단 단계에서는, 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단한다. 도 6은 추산된 압력 중심 경로로서 구해진 발착지 패턴의 한 예시이다. 도시된 바와 같이 좌우 발이 번갈아 지면을 지지하면서 진행되는 것을 알 수 있다.
한편 보행과 주행을 구분짓는 것은, 보행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면에 닿아 있는 반면, 주행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면으로부터 떠 있다는 것이다. 도 7은 보행 및 주행 시 시간에 대한 상하 방향 가속도 그래프 예시를 도시하고 있다. 도 7(A)에 도시된 보행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면에 딛어지는 순간 피크가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 도 7(B)에 도시된 주행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면으로부터 떠 있는 순간 상하 방향 가속도(az)가 최소값이 되는 상수값 구간이 존재함을 확인할 수 있다. 이처럼 보행 및 주행 시 각각의 경우 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴이 서로 다르게 나타나는 것을 이용하여, 현재 이루어지고 있는 사용자의 운동이 보행인지 또는 주행인지를 판단할 수 있게 되는 것이다.
상기 운동 자세 도출 단계에서는, 압력 중심 경로 추산치 및 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 기반으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭을 포함하는 자세 정보를 도출한다. 도 6의 압력 중심 경로 예시 및 도 7의 보행 또는 주행 시 상하 방향 가속도 예시를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 사용자의 운동이 보행일 경우와 주행일 경우 양상이 다소 다르게 나타난다는 점을 위에서 설명하였으며, 물론 공통적으로 나타나는 사항도 있다. 앞서 설명한 바와 같이 보행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면에 닿아 있으며, 주행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면으로부터 떠 있다. 즉 보행 시 및 주행 시 공통으로 한 발로만 지지되는 구간이 존재하게 된다. 이러한 점들을 고려하여, 상기 운동 자세 도출 단계에서는, 먼저 중간지지시점을 결정하는 중간지지시점 결정 단계와, 양발지지구간, 한발지지구간, 공중부유구간을 결정하는 구간 분류 결정 단계를 포함하여 이루어져, 보행 및 주행을 구분하면서 자세를 도출하는 기초 정보를 형성하게 된다.
먼저 보행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 한 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 다른 쪽 발의 발끝도 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발로만 지면을 지지하면서 다른 쪽 발이 지면으로부터 떨어지고, 이 다른 쪽 발이 허공을 저으면서 전방으로 진행하면서 사람의 몸체도 전방으로 이동하게 된다. 그리고 이 다른 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 한 쪽 발의 발끝이 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태가 다시 이루어지면서 한 걸음의 보행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로만 지지된 채 사람의 몸체가 전방으로 이동하고 있는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 크게 흔들리지 않는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈이 형성됨), 발을 디디는 순간에 상하 방향으로 가장 크게 흔들리게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성됨).
즉 보행 운동은, 양발이 모두 지면을 딛고 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 7(A)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 중간지지시점 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 구간 분류 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성되는 구간을 양발지지구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다.
다음으로 주행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 전방으로 나와 있는 한 쪽 발이 지면을 박차는 순간(이 순간 다른 쪽 발은 허공에 떠 있음)으로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발이 지면을 박차서 떠오르면서 양 발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 채로 사람의 몸체가 전방으로 이동하며, 이와 함께 양 발이 허공을 저으면서 전후가 바뀌어 다른 쪽 발이 전방으로 나오게 된다. 전방으로 나온 다른 쪽 발이 지면에 닿음과 동시에 지면을 박차는 순간이 다시 이루어지면서 한 걸음의 주행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로 지면을 박차는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 가장 크게 흔들리는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈이 형성됨), 공중에 뜬 채 나아가고 있는 상태에서는 상하 방향으로 거의 흔들리지 않게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 상수값이 형성됨).
즉 주행 운동은, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 7(B)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 중간지지시점 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 구간 분류 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 상수값으로 나타나는 구간을 공중부유구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다. 여기에서 공중부유구간에서 나타나는 상수값은 가속도계가 중력 외에 다른 외력이 작용하지 않을 때의 신호 레벨 수준의 기설정된 값으로서, 대략 0에 가까운 값으로 적절히 결정될 수 있다. 즉 상기 상수값은 현재 스탠스를 판별할 수 있게 해 주는 기준값인 바 이러한 의미에서 스탠스 판별 상수(stance phase constant)라고 불릴 수 있으며, 요약하자면 주행 시에 상하 방향 가속도가 스탠스 판별 상수보다 작으면 공중부유구간, 크면 한발지지구간으로 판별하게 된다.
이와 같이 자세 도출을 위한 기초 정보들이 도출되면, 비로소 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭 등의 보행 또는 주행 자세의 도출이 가능하게 된다.
보폭 : 먼저 사용자 위치 정보를 미리 정해진 시간 간격마다 측정하여 평균 속도를 산출한다. 다음으로 상기 시간 간격 동안의 상기 중간지지시점 개수를 측정하여 보행 주파수를 산출한다. 마지막으로 상기 평균 속도를 상기 보행 주파수로 나눔으로써 사용자의 보폭을 정확하게 산출할 수 있다.
보간 : 상기 중간지지시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 좌우 방향의 보간을 산출할 수 있다. 즉 도 7(A) 또는 (B)에 나타나는 중간지지시점에 해당하는 시간 값을 도 6에 나타나는 압력 중심 위치 값에 적용하여, 이 시간 값에 해당하는 압력 중심 위치를 찾으면, 좌측 발이 지면을 디딘 위치 및 우측 발이 지면을 디딘 위치가 나오게 되며, 이들 간 간격을 재어 사용자의 보간을 정확하게 산출할 수 있는 것이다.
보각 : 상기 한발지지구간의 시작 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값 및 상기 한발지지구간의 끝 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 보각을 산출할 수 있다. 풀어서 설명하자면, 한발지지구간의 시작 시점에는 발뒤꿈치가 지면을 디디게 되며, 한발지지구간의 끝 시점에는 발끝이 지면을 디디게 된다. 즉 상술한 바와 같이 압력 중심 위치들 간의 각도를 구한다는 것은 지면을 디딘 순간의 발뒤꿈치 위치와 발끝 위치가 이루는 각도 즉 보각을 구한다는 것으로, 즉 이러한 방법으로 사용자의 보각을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
좌우 비대칭 : 먼저 시간 영역에서 측정된 좌우 방향 가속도(ax)의 부호를 기준으로 지지하고 있는 발을 파악한다. 다음으로 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)의 피크값, 골값 및 둘 간의 차이값을 비교한다. 즉 좌측 발이 지지하고 있을 때와 우측 발이 지지하고 있을 때의 피크값, 골값 등을 비교함으로써, 사용자의 좌우 비대칭을 정확하게 산출할 수 있게 된다. 또한 동일한 방식으로 보행 또는 주행의 반복성도 산출할 수 있다. 도 8은 가속도 신호 측정 결과 예시로서, 도 8의 맨 아래 그래프에서 상하 방향 가속도(az)의 좌우 비대칭이 강하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 방법으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭 등의 보행 또는 주행 자세를 도출함으로써, 사용자가 올바른 자세로 보행 또는 주행을 하고 있는지를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 물론 이 때 최적의 자세에 해당하는 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭 값을 미리 저장하고 있다가, 현재 모니터링 중인 현재의 각 자세 값들과 비교하여 교정량을 산출할 수 있다. 이를 사용자에게 실시간으로 알리거나 또는 저장하여 두었다가 추후 확인할 수 있게 함으로써, 사용자는 보다 올바른 자세로의 보행 또는 주행으로 자신의 자세를 효과적으로 교정해 나갈 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 운동 자세 도출 장치
110: 센서 신호 수집부
111: 3축 방향 가속도 센서 112: 위치 측정 센서
113: 3축 방향 각속도 센서 114: 통신부
120: 분석부
121: 운동 자세 도출부 122: 운동 교정 생성부
130: 교정 정보 출력부 140: 데이터베이스

Claims (15)

  1. 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서를 포함하여 이루어지며 사용자의 머리에 착용되는 운동 자세 도출 장치를 이용한 운동 자세 도출 방법에 있어서,
    상기 운동 자세 도출 장치에 의해 수집된 3축 방향 가속도를 사용하여 산출된 사용자 질량 중심의 운동 상태 값들을 사용하여, 질량 중심 위치에서 가속도 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 경로를 추산하는 압력 중심 경로 추산 단계;
    상하 방향 가속도 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단하는 운동 종류 판단 단계;
    압력 중심 경로 추산치 및 3축 방향 가속도를 기반으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭을 포함하는 자세 정보를 도출하는 운동 자세 도출 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 압력 중심 경로 추산 단계는,
    상하 방향 가속도 및 중력가속도의 합 대비 좌우 방향 가속도의 비율 및 상하 방향 가속도 및 중력가속도의 합 대비 전후 방향 가속도의 비율로 압력 중심의 방향을 결정하는 압력 중심 방향 결정 단계,
    질량 중심이 미리 측정된 사용자 키 정보에 미리 결정된 유추용 상수를 곱한 값으로 결정되는 높이에 위치한 것으로 가정하고, 상기 압력 중심 방향 결정 단계에서 결정된 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추하는 압력 중심 위치 유추 단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 압력 중심 경로 추산 단계는,
    상기 압력 중심 위치 유추 단계에서 유추된 압력 중심 위치에 미리 결정된 전후 및 좌우 방향 보정용 상수를 곱한 값으로 보정되는 압력 중심 위치 보정 단계
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 단계는,
    사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도에서 1주기 내 최대값인 로컬 맥시멈을 중간지지시점으로 정의하고, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도에서 1주기 내 최소값인 로컬 미니멈을 중간지지시점으로 정의하는, 중간지지시점 결정 단계,
    사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도에서 상수값으로 나타나는 구간을 공중부유구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정하고, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도에서 피크값이 형성되는 구간을 양발지지구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정하는, 구간 분류 결정 단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 단계는,
    GPS 신호를 이용하여 얻어진 사용자 위치 정보를 미리 정해진 시간 간격마다 측정하여 평균 속도를 산출하는 단계,
    상기 시간 간격 동안의 상기 중간지지시점 개수를 측정하여 보행 주파수를 산출하는 단계,
    상기 평균 속도를 상기 보행 주파수로 나누어 보폭을 산출하는 단계
    를 포함하여 이루어져 전후 방향의 보폭을 산출하는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 단계는,
    상기 중간지지시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 좌우 방향의 보간을 산출하는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 단계는,
    상기 한발지지구간의 시작 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값 및 상기 한발지지구간의 끝 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 보각을 산출하는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 단계는,
    시간 영역에서 측정된 좌우 방향 가속도의 부호를 기준으로 지지하고 있는 발을 파악하는 단계,
    시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도의 피크값, 골값 및 둘 간의 차이값을 비교하는 단계
    를 포함하여 이루어져 좌우 비대칭 및 반복성을 산출하는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 방법.
  9. 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향 가속도 센서 및 사용자 위치를 측정하는 위치 측정 센서를 포함하여 이루어지며 사용자의 머리에 착용되는 센서 신호 수집부,
    상기 센서 신호 수집부로부터 신호를 전달받아, 3축 방향 가속도 및 위치 신호를 사용하여 사용자 질량 중심의 가속도, 속도, 위치를 포함하는 보행 또는 주행 운동 상태 값을 도출하고, 상기 보행 또는 주행 운동 상태 값으로부터 압력 중심 경로를 추산하며, 상기 압력 중심 경로를 분석하여 보행 또는 주행 자세를 도출하는 운동 자세 도출부
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 센서 신호 수집부는,
    3축 방향 각속도 센서를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 위치 측정 센서는,
    GPS 신호를 이용하여 사용자 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 장치는,
    상기 운동 자세 도출부에 의하여 도출된 보행 자세와 기준 자세를 비교하여 자세 교정용 정보를 생성하는 운동 교정 생성부
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 장치는,
    상기 운동 교정 생성부에 의하여 생성된 자세 교정용 정보를 음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 변환하여 출력하는 교정 정보 출력부
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 장치는,
    상기 운동 자세 도출부에 의하여 도출된 보행 자세를 외부의 데이터베이스에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 운동 자세 도출 장치는,
    상기 센서 신호 수집부 및 상기 운동 자세 도출부 간의 신호 전달이,
    블루투스, 와이파이, NFC 중 선택되는 적어도 하나의 무선 통신에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 중심 경로 기반 운동 자세 도출 장치.
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