KR101866627B1 - 헬스 케어 및 스마트 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치 그리고 이를 위한 방법 - Google Patents

헬스 케어 및 스마트 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치 그리고 이를 위한 방법 Download PDF

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Abstract

헬스 케어 및 스마트 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치 그리고 이를 위한 방법이 개시된다. 사용자의 신체에 착용되는 오브젝트에 탈부착되는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치는, 사용자의 움직임에 따른 발의 압력을 센싱하는 복수의 압력 센서, 사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정하기 위한 자세 측정 센서, 상기 복수의 압력 센서 및 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 신호 처리 모듈, 및 상기 운동 정보 및 자세 정보를 사용자 단말로 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 운동 정보 및 자세 정보는 상기 사용자 단말의 화면을 통해 표시될 수 있다.

Description

헬스 케어 및 스마트 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치 그리고 이를 위한 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING AND ANALYZIG DATA FOR HEALTHCARE AND SMART LIFE-LOGGER}
본 발명의 실시예들은 사용자의 신체에 탈착 가능한 웨어러블 기기(wearable device)를 이용하여 헬스 케어(healthcare) 및 라이프 로거(life-logger)에 요구되는 다양한 정보를 수집하여 분석하는 기술에 관한 것이다.
스마트 폰의 대중화에 힘입어, 스마트 시계, 의료 장치, 운동 밴드 등의 웨어러블 기기(wearable device)가 이슈가 되고 있다. 웨어러블 기기는 높은 휴대성으로 인해 사용자의 라이프 스타일에 항시적으로 대응할 수 있는 스마트 폰을 분산형 허브로 이용한다. 또한, 모바일 헬스 케어는 무선 통신과 스마트 기기의 확산 및 바이오 센서 기술이 발달함에 따라, ICT(Information and Communications Technologies) 융합이 활발해지면서 주목받고 있다.
웨어러블 기기는 근거리 네트워크를 통해 유무선 네트워크 허브와 연결되어 과거에는 수집하지 못했던 사용자의 음성, 및 위치 정보, 운동 정보 등의 데이터들을 연결하는 역할을 한다.
현재, 국내 모바일 헬스 케어는 대부분 개인의 건강 관리에 초점을 맞추고 있으며, 사용자의 신체 부위 중 발에 관련된 웨어러블 기기와 관련된 기술은 부족한 상황이다.
따라서, 사용자의 신체 부위 중 발에 관련된 웨어러블 기기를 통해 데이터를 수집 및 분석하는 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2011-0071727호는 사용자의 발에 가해지는 힘의 변화를 측정하여 사용자의 현재 상태 및 운동량을 예측하고, 사용자의 상태 정보 및 운동량 정보를 생성하는 스마트 신발 및 그 동작 방법에 대해 개시하고 있다.
본 발명은 스마트 센서를 포함하는 웨어러블 기기와 모바일 소프트웨어를 결합하여 운동 선수의 트레이닝 및 피트니스에 특화된 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 웨어러블 기기에서 사용자의 발과 관련하여 센싱된 데이터들을 수집 및 분석하여 사용자의 운동 정보와 자세 정보를 생성하여 사용자 단말을 통해 사용자에게 제공하는 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 사용자의 발과 관련하여 센싱된 데이터들을 분석하여 걸음 자세 특성을 분석하여, 사용자가 걸음 자세를 보정하도록 하는 기술에 관한 것이다.
사용자의 신체에 착용되는 오브젝트에 탈부착되는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치는, 사용자의 움직임에 따른 발의 압력을 센싱하는 복수의 압력 센서, 사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정하기 위한 자세 측정 센서, 상기 복수의 압력 센서 및 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 신호 처리 모듈, 및 상기 운동 정보 및 자세 정보를 사용자 단말로 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 운동 정보 및 자세 정보는 상기 사용자 단말의 화면을 통해 표시될 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 오브젝트는, 사용자의 신체에 착용되는 신발을 포함하고, 상기 복수의 압력 센서, 자세 측정 센서, 신호 처리 모듈, 및 무선 통신 모듈은, 상기 신발과 사용자의 발이 맞닿는 부분 또는 신발 안창에 설치될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보와 상기 자세 측정 센서에서 측정된 가속도 정보에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하고, 계산된 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 복수의 압력 센서를 대상으로, 각 압력 센서에서 연속하여 센싱되는 복수의 압력 센싱 정보들 각각에서 압력 벡터의 피크(peak)값들을 추출하고, 추출된 피크값들의 개수에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 추출된 피크값들을 대상으로, 시간적으로 인접하는 둘 이상의 피크값들의 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격 및 상기 가속도 정보에 기초하여 상기 걸음 속도를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 압력 센서는, 사용자의 걸음 자세 특성을 결정하기 위해 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 영역에 각각 분포되어 위치할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보, 각 압력 센서의 식별 정보, 및 기정의된 기준값에 기초하여 사용자 발의 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 하나로의 기울어짐 정도를 나타내는 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보의 평균값을 계산하여 평균 압력 센싱 정보를 생성하고, 한 쌍(pair)을 이루는 상대 신발에 설치된 복수의 압력 센서로부터 수신된 압력 센싱 정보의 평균 값을 계산하여 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보를 생성할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 평균 압력 센싱 정보와 상기 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보의 차이에 기초하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 운동 정보와 자세 정보를 압축 처리하고, 상기 무선 통신 모듈은, 압축 처리된 운동 정보와 자세 정보를 상기 사용자 단말로 전송할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 사용자 단말은, 수신된 상기 운동 정보와 자세 정보 및 기구축된 데이터베이스에 기초하여 분석된 사용자의 헬스 케어 정보와 라이프 스타일 정보를 화면에 표시할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 신호 처리 모듈은, 생성된 상기 자세 정보에 기초하여 사용자의 걸음 자세를 보정하기 위한 보정 정보를 생성할 수 있다.
사용자의 신체에 착용되는 오브젝트에 탈부착되는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법은, 복수의 압력 센서를 통해 사용자의 움직임에 따른 발의 압력을 센싱하는 단계, 자세 측정 센서를 통해 상기 사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정하는 단계, 상기 복수의 압력 센서 및 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계, 및 무선 통신 모듈을 통해 상기 운동 정보 및 자세 정보를 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 운동 정보 및 자세 정보는 상기 사용자 단말의 화면을 통해 표시될 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보와 상기 자세 측정 센서에서 측정된 가속도 정보에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 단계, 및 계산된 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 단계는, 복수의 압력 센서를 대상으로, 각 압력 센서에서 연속하여 센싱되는 복수의 압력 센싱 정보들 각각에서 압력 벡터의 피크(peak)값들을 추출하고, 추출된 피크값들의 개수에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 단계는, 상기 추출된 피크값들을 대상으로, 시간적으로 인접하는 둘 이상의 피크값들의 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격 및 상기 가속도 정보에 기초하여 상기 걸음 속도를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보, 각 압력 센서의 식별 정보, 및 기정의된 기준값에 기초하여 사용자 발의 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 하나로의 기울어짐 정도를 나타내는 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보의 평균값을 계산하여 평균 압력 센싱 정보로 생성하는 단계, 및 한 쌍(pair)을 이루는 상대 신발에 설치된 복수의 압력 센서로부터 수신된 압력 센싱 정보의 평균 값을 계산하여 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 평균 압력 센싱 정보와 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보의 차이에 기초하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는, 상기 운동 정보와 자세 정보를 압축 처리하고, 상기 전송하는 단계는, 압축 처리된 운동 정보와 자세 정보를 상기 사용자 단말로 전송할 수 있다.
본 발명은 스마트 센서를 포함하는 웨어러블 기기가 신발의 안창 또는 신발 쿠션에 설치됨에 따라, 사용자의 발 건강과 관련된 정보를 효율적으로 수집하여 분석할 수 있으며, 모바일 소프트웨어와 결합하여 분석 결과를 사용자 단말을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 웨어러블 기기에서 사용자의 발과 관련하여 센싱된 데이터들을 수집 및 분석하여 사용자의 운동 정보와 자세 정보를 생성하고, 생성된 운동 정보와 자세 정보를 분석하여 사용자의 헬스케어 정보 및 라이프 스타일을 분석함으로써, 사용자 개인에게 맞춤화된 헬스케어 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 발과 관련하여 센싱된 데이터들을 분석하여 걸음 자세 특성을 분석하고, 걸음 자세 특성을 사용자 단말을 통해 제공함으로써 사용자가 걸음 자세를 보정하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 신발 쿠션에 설치되는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 신발 안창에 설치되는 경우를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 설치되는 신발을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서 데이터를 분석하여 운동 정보와 자세 정보를 생성하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압력 벡터에 기초하여 걸음 자세 특성을 결정하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예들은 웨어러블 기기를 이용하여 사용자의 발과 관련하여 센싱된 정보들을 수집 및 분석하여 운동 선수의 트레이닝 및 피트니스에 특화된 헬스 케어(healthcare) 및 라이프 로거(life-logger)를 위한 기술에 관한 것이다. 특히, 웨어러블 기기는 사용자의 발과 관련하여 센싱된 정보들을 수집 및 분석하기 위해 사용자가 착용하는 신발 쿠션, 신발 안창(또는 깔창) 등의 형태로 구현될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 데이터 수집 및 분석 장치는 웨어러블 기기를 의미하며, 사용자 단말은 상기 웨어러블 기기와 근거리 무선 통신을 수행하는 전자 기기로서, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 등을 의미할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 사용자의 신체에 착용되는 오브젝트, 즉, 웨어러블 기기가 설치되는 오브젝트로서, 신발 쿠션 또는 신발 안창을 예로 들어 설명하나, 이는 실시예에 해당되며, 신발 쿠션이나 신발 안창 이외에, 양말 등에 설치될 수도 있다. 그리고, 신발은 운동화, 구두, 슬리퍼, 등산화 등의 모든 종류의 신발 및 신발 안창 역시 종류 별 신발에 해당하는 모든 종류의 신발 안창을 포함할 수 있다. 예컨대, 신발은 운동 선수에게 특화된 신발인 스케이트, 토슈즈, 축구화 등의 기능성 신발을 포함할 수도 있다.
또한, 본 실시예들에서, 웨어러블 기기, 즉, 데이터 수집 및 분석 장치는 한 쌍(pair)을 이루는 신발 중 어느 하나의 신발이나 신발 안창에 설치될 수도 있고, 신발 양측에 모두 설치될 수도 있다. 이하에서는 신발 양측에 모두 설치되는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1에서, 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140), 및 전원 공급 모듈(150)을 포함할 수 있다. 그리고, 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 무선 통신 모듈(140)을 통해 사용자 단말(101)과 NFC, 블루투스(Bluetooth) 통신 등의 근거리 통신으로 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 무선 통신 모듈은 사용자 단말(101)과의 통신을 위한 BLE 4.0 등의 블루투스 통신 모듈을 포함할 수 있다.
도 2의 각 단계들(210 단계 내지 240 단계)은 도 1의 구성 요소인 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140), 및 전원 공급 모듈(150)에 의해 수행될 수 있다. 도 2에서는, 압력 센싱된 이후에 자세 변화가 측정되는 것으로 도시하고 있으나, 복수의 압력 센서(110)와 자세 측정 센서(120)에서 센싱하는 동작은 동시에 수행될 수도 있고, 자세 측정 센서(120)가 먼저 센싱하고 이후에 압력 센서(110)가 센싱할 수도 있다.
전원 공급 모듈(150)은 데이터 수집 및 분석 장치(100)를 구성하는 각 구성 요소들, 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140)에 전원을 공급하는 모듈로서, 예컨대, 리튬 배터리(battery), 충전식 배터리 등 다양한 형태의 배터리가 이용될 수 있다.
먼저, 210 단계에서, 복수의 압력 센서들(110)은 사용자의 움직임에 따른 사용자 발의 압력을 센싱할 수 있다. 그리고, 복수의 압력 센서들(110)은 센싱된 압력 센싱 정보를 신호 처리 모듈(130)로 제공할 수 있다.
예컨대, 복수의 압력 센서들(110)은 사용자가 걷거나, 뛰거나, 운동하는 등의 사용자 움직임에 따라 변화되는 발의 압력을 센싱할 수 있으며, 압력 센싱 정보는 센싱된 압력 정도를 나타내는 압력 벡터를 포함할 수 있다.
220 단계에서, 자세 측정 센서(120)는 사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정할 수 있다. 여기서, 자세 측정 센서(120)는 자이로 센서(121), 지자계 센서(122), 가속도 센서(123) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일례로, 자이로 센서(121), 지자계 센서(122), 가속도 센서(123) 각각은 사용자 움직임에 따른 가속도 변화, 이동 방향, 이동 각도 등을 센싱할 수 있다. 그리고, 자세 측정 센서(120)는 자이로 센서(121), 지자계 센서(122), 가속도 센서(123)를 통해 센싱된 정보, 예컨대, 가속도 정보, 각속도 정보, 방위 정보 등을 신호 처리 모듈(130)로 제공할 수 있다. 이때, 사용자의 걸음이 안쪽을 향하여 걷는지 또는 바깥쪽을 향하여 걷는지를 결정하기 위해 각속도 정보, 방위 정보 등이 이용될 수 있다.
230 단계에서, 신호 처리 모듈(130)은 복수의 압력 센서(110) 및 자세 측정 센서(120)로부터 제공받은 센싱 정보(즉, 센서 데이터)를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보와 자세 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 운동 정보는 사용자의 걸음 수 및 걸음 속도 등을 포함할 수 있으며, 자세 정보는 압력 벡터에 기초하여 결정된 사용자의 걸음 자세 특성을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
일례로, 신호 처리 모듈(130)은 아래의 수학식 1에 기초하여 사용자의 운동 정보를 나타내는 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산할 수 있다.
Figure 112016020404146-pat00001
수학식 1에서, p는 사용자의 움직임으로 인해 사용자 발에 가해진 압력 정도를 나타내는 압력 벡터, c는 압력 벡터 p에 기초하여 계상되는 사용자의 걸음 수, v는 압력 벡터 p에 기초하여 계상되는 사용자의 걸음 속도를 나타낼 수 있다. 그리고, f는 사용자의 걸음 수 및 걸음 속도(또는 걸음 간격)을 계산하기 위해 이용되는 함수를 나타낼 수 있다.
여기서, 압력 벡터 p에 기초하여 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 동작은 도 6에서 상세히 설명하기로 한다.
신호 처리 모듈(130)은 생성된 운동 정보와 자세 정보를 사용자 단말(101)로 제공하기 위해 무선 통신 모듈(240)로 전달할 수 있다.
240 단계에서, 무선 통신 모듈(240)은 신호 처리 모듈(130)로부터 전달받은 운동 정보와 자세 정보를 사용자 단말(240)로 전송할 수 있다.
이때, 신호 처리 모듈(130)은 데이터 전송량을 감소시키기 위해 상기 운동 정보와 자세 정보를 데이터 압축하여 무선 통신 모듈(140)로 제공할 수 있다. 그러면, 무선 통신 모듈(140)은 NFC, 블루투스 등의 근거리 통신을 수행하여 압축된 운동 정보와 자세 정보를 사용자 단말(101)로 전송할 수 있다.
이처럼, 운동 정보와 자세 정보를 사용자 단말(101)로 전송하기 위해 데이터 수집 및 분석 장치(즉, 웨어러블 기기)와 사용자 단말(101) 간의 근거리 통신을 위한 통신 세션이 먼저 설정될 수 있다.
예를 들어, 사용자 단말(101)은 데이터 수집 및 분석 장치(100)를 인증하여 블루투스 통신을 수행할 수 있도록 미리 등록할 수 있다. 이때, 데이터 수집 및 분석 장치(100)로부터 제공받은 운동 정보와 자세 정보를 사용자 단말(101)의 화면에 제공하기 위한 서비스 어플리케이션(application)이 사용자 단말(101)에 미리 설치되어 구동될 수 있다. 예컨대, 상기 서비스 어플리케이션이 사용자 단말(101)에서 실행되면, 무선 통신 모듈(140)과 사용자 단말(101)의 무선 통신 모듈(미도시)을 통해 근거리 통신을 위한 통신 세션이 설정될 수 있다. 그리고, 통신 세션이 설정되면, 사용자 단말(101)은 무선 통신 모듈(140)로부터 수신된 자세 정보와 운동 정보를 설정된 통신 세션을 통해 수신하여 사용자 단말(101)의 화면에 표시할 수 있다.
사용자 단말(101)은 자세 정보와 운동 정보를 기초로 기구축된 헬스 케어 데이터베이스 및 라이프 스타일 데이터베이스와 연동하여 사용자의 헬스 케어 및 라이프 스타일을 분석하고, 분석 결과를 화면에 표시할 수 있다.
일례로, 자세 정보에 기초하여 사용자의 걸음 걸이가 안쪽으로 기울어져 걷는 경우, 사용자 단말(101)은 상기 데이터베이스에서 안쪽 기울어짐 정도에 해당하는 정보들을 추출 및 분석할 수 있다. 예컨대, 라이프 스타일 데이터베이스를 참고하여, '며칠 이상 또는 몇 시간 이상 안쪽으로 기울어져 걸었습니다' 등의 통계 자료를 기반으로 하는 메시지를 단말의 화면에 표시할 수 있다. 그리고, 헬스 케어 데이터베이스를 참고하여, 사용자 단말(101)은 안쪽으로 기울어져 걷는 걸음 걸이를 보정하기 위한 자세 정보, 운동 정보 등을 화면에 표시할 수 있다. 이외에, 사용자 단말(101)은 라이프 스타일 데이터베이스를 참고하여, 기정의된 기간(하루, 일주일 등)동안 누적된 걸음 수를 카운트하여, 카운트된 걸음 수, 걸음 속도 등의 정보를 화면에 표시할 수도 있고, 하루 중 주로 움직임이 많은 시간(예컨대, 아침, 점심, 저녁 중 어느 시간 대에 가장 많이 걷거나 뛰었는지 등)에 대한 정보를 화면에 표시할 수도 있다. 이외에, 사용자 단말(101)은 기정의된 기간 동안 카운트된 움직임 량을 기초로 에너지 소모량을 계산하여 화면에 표시할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 신발 쿠션에 설치되는 경우를 도시한 도면이다.
도 3에 따르면, 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 사용자가 착용하는 신발의 쿠션에 설치될 수 있다. 예컨대, 신발 쿠션(302)의 양면 중 신발과 사용자의 발이 맞닿는 부분(301)에 데이터 수집 및 분석 장치(100)가 설치될 수 있다. 즉, 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140) 및 전원 공급 모듈(150)이 상기 맞닿는 부분(301)에 설치될 수 있으며, 사용자의 발에 직접 닿지 않으면서, 사용자가 인위적인 느낌을 받지 않도록 데이터 수집 및 분석 장치(100) 위에 보호층이 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 신발 안창에 설치되는 경우를 도시한 도면이다.
도 4에 따르면, 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 사용자가 착용하는 신발의 안창에 설치될 수 있다.
예를 들어, 신발 안창(400)의 양면 중 신발 쿠션과 맞닿는 일면이 아닌 사용자의 발과 맞닿는 타면에 데이터 수집 및 분석 장치(100)가 설치될 수 있다. 즉, 복수의 압력 센서들(401, 402, 403, 404), 자세 측정 센서(420), 신호 처리 모듈(430), 무선 통신 모듈(440) 및 전원 공급 모듈인 배터리(450)가 상기 사용자의 발과 맞닿는 부분에 설치될 수 있다. 도 4에서, 복수의 압력 센서들(401, 402, 403, 404), 자세 측정 센서(410), 신호 처리 모듈(420), 무선 통신 모듈(430) 및 전원 공급 모듈(440)은 도 1의 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140) 및 전원 공급 모듈(150)과 동일하다.
도 4를 참고하면, 복수의 압력 센서들(401, 402, 403, 404)은 신발의 안창에 일정 거리를 두고 분산되도록 배치될 수 있다. 일례로, 사용자 발의 앞쪽 부분에 대한 압력, 뒤꿈치 부분에 대한 압력, 왼쪽, 및 오른쪽 부분에 대한 압력을 각각 측정하기 위해 각 압력 센서들이 신발 안창(400)의 앞쪽, 뒤쪽, 왼쪽, 오른쪽에 각각 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 발 가운데 오목하게 홈이 생기는 영역에 해당하는 신발 안창(400)의 부분에 자세 측정 센서(410), 신호 처리 모듈(420), 무선 통신 모듈(430) 및 전원 공급 모듈(440)이 배치될 수 있다.
즉, 압력 센서 1(401)은 신발 안창(400)의 오른쪽에 배치, 압력 센서 2(402)는 신발 안창(400)의 왼쪽에 배치, 압력 센서 3(403)은 신발 안창(400)의 뒤쪽에 배치, 압력 센서 4(404)는 신발 안창의 앞쪽에 배치될 수 있다. 그리고, 각 압력 센서(401 내지 404)는 압력 센서를 식별하기 위한 식별 정보를 가지고 있으며, 식별 정보와 함께 센싱된 압력 센싱 정보를 신호 처리 모듈(420)로 제공할 수 있다.
그러면, 신호 처리 모듈(420)은 식별 정보와 압력 센싱 정보에 기초하여 사용자의 걸음 자세(걸음 걸이) 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 사용자의 걸음 자세가 발 안쪽으로 압력이 많이 가해지도록 기울어져 걷는지 또는 발 바깥쪽으로 압력이 많이 가해지도록 기울어져 걷는지, 또는 발 안쪽이나 발 뒤꿈치 쪽으로 압력이 많이 가해지도록 기울어져 걷는지 등을 결정할 수 있다. 이외에, 사용자의 발 압력이 앞, 뒤, 좌, 우에 골고루 가해지는 정상 걸음 자세(즉, 어느 한쪽으로 기울어져 있지 않고 균형잡힌 걸음)인지 여부 등을 결정할 수 있다. 여기서, 한쪽 발을 대상으로 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 하나로 압력이 과하게 가해지는지 여부를 분석하여 걸음 자세 특성을 결정하는 자세한 구성은 도 6을 참고하여 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 데이터 수집 및 분석 장치가 설치되는 신발을 도시한 도면이다.
도 5에서는 한 쌍(pair)을 이루는 양 측의 신발에 각각 설치된 데이터 수집 및 분석 장치(100)가 무선 통신 모듈을 무선으로 데이터를 주고받는 것을 가정하여 설명하나, 무선 이외에 유선으로 양 측의 신발이 연결되어 있어, 유선 통신으로 데이터를 주고받을 수도 있다.
도 5를 참고하면, 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 한 쌍(pair)을 이루는 양 측의 신발 쿠션이나 신발 안창에 모두 설치될 수도 있고, 한 쌍을 이루는 양측의 신발 쿠션이나 신발 안창 중 어느 한측(오른쪽 신발 또는 왼쪽 신발)에만 설치될 수도 있다.
이때, 데이터 수집 및 분석 장치(100)가 양측에 설치되는 경우, 양측 중 어느 한 측의 데이터 수집 및 분석 장치(100)에서는 신호 처리 모듈(130)이 생략될 수 있다. 예컨대, 오른쪽에 설치된 데이터 수집 및 분석 장치(100)는 데이터 복수의 압력 센서(110), 자세 측정 센서(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140) 및 전원 공급 모듈(150)을 모두 포함하고, 왼쪽에 설치된 데이터 수집 및 분석 장치(100)에서는 신호 처리 모듈(130)이 생략될 수 있다. 이는 실시예에 해당되며, 양측 데이터 수집 및 분석 장치(100) 모두 신호 처리 모듈(130)을 포함할 수도 있다.
이때, 어느 한측(오른쪽 신발)의 데이터 수집 및 분석 장치(100)에서 신호 처리 모듈(130)이 생략된 경우, 다른 한측(왼쪽 신발)의 신호 처리 모듈(130)은 왼쪽 신발에 배치된 복수의 압력 센서들과 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 무선 통신 모듈(140)을 통해 수신하여, 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 신호 처리 모듈(130)은 사용자의 걸음 걸이가 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어져 있는지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 양 발 중 어느 한쪽 발로 기울어져 걷는지 여부를 분석하여 걸음 자세 특성을 결정하는 상세한 동작은 도 7을 참고하여 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서 데이터를 분석하여 운동 정보와 자세 정보를 생성하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6의 각 단계들(610단계 내지 640 단계)은 도 1의 신호 처리 모듈(130)에 의해 수행될 수 있다.
신호 처리 모듈(130)은 복수의 압력 센서들(110)에서 센싱된 압력 센싱 정보에 기초하여 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하고, 계산된 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 자세 측정 센서(120)에서 측정된 가속도 정보를 더 이용하여 걸음 속도를 보다 정확히 계산할 수도 있다.
먼저, 610 단계에서, 신호 처리 모듈(130)은 압력 벡터 p의 피크값(peak)을 추출하여 사용자의 걸음 수를 계산할 수 있다.
일례로, 신호 처리 모듈(130)은 복수의 압력 센서들(110)로부터 수신된 압력 센싱 정보에 포함된 압력 벡터 p의 피크값(peak)들을 추출할 수 있다. 예컨대, 신호 처리 모듈(130)은 사용자가 움직이거나 이동함에 따라 순차적으로 연속하는 시간 t1, t2, t3, t4에 해당하는 압력 벡터의 각 시간 별 피크값들을 추출할 수 있다. 즉, t1에서의 피크값 p1, t2에서의 피크값 p2, t3에서의 피크값 p3, t4에서의 피크값 p4이 추출될 수 있다. 그리고, 신호 처리 모듈(130)은 추출된 피크값의 개수를 사용자의 걸음 수로 계산할 수 있다. 예컨대, 4개의 피크값이 추출됨에 따라, 사용자의 걸음 수가 4걸음으로 계산될 수 있다.
620 단계에서, 신호 처리 모듈(130)은 피크값들의 시간 간격에 기초하여 사용자의 걸음 속도를 계산할 수 있다.
일례로, 추출된 피크값들을 대상으로, 신호 처리 모듈(130)은 시간적으로 연속하는 둘 이상의 피크값들의 시간 간격을 계산함으로써, 걸음 속도를 계산할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 자세 측정 센서(120) 중 가속도 센서(123)에서 센싱된 가속도 정보에 기초하여 걸음 속도를 계산할 수 있다. 예컨대, 피크값 p1과 시간적으로 인접하는 피크값, 즉, 피크값 p1 이후에 순차적으로 연속하는 피크값 p2의 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격과 가속도 정보에 기초하여 사용자의 걸음 속도를 계산할 수 있다. 이외에, 시간적으로 순차적으로 연속하는 피크값인 p2와 p3, p3와 p4의 시간 간격을 이용하여 걸음 속도가 계산될 수도 있고, 둘 이상의 피크값, p1, p2, p3의 시간 간격을 이용하여 걸음 속도가 계산될 수도 있다.
630 단계에서, 신호 처리 모듈(130)은 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 운동 정보를 압축할 수도 있다. 그러면, 무선 통신 모듈(140)은 운동 정보를 사용자 단말(101)로 전송할 수 있다. 그리고, 상기 운동 정보가 사용자 단말(101)의 화면에 표시될 수 있다. 이때, 운동 정보 이외에 상기 운동 정보에 기초하여 사용자의 헬스 케어 및 라이프 스타일을 분석한 결과가 사용자 단말(101)의 화면에 표시될 수도 있다.
640 단계에서, 신호 처리 모듈(130)은 압력 벡터들을 비교하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 양쪽 신발 쿠션 또는 신발 안창에 배치된 압력 센서들로부터 수신된 식별 정보와 압력 센싱 정보에 기초하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 여기서, 걸음 자세 특성을 결정하는 상세한 동작은 도 7에서 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압력 벡터에 기초하여 걸음 자세 특성을 결정하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7에서, 웨어러블 기기 1(701)은 왼쪽 신발에 배치된 데이터 수집 및 분석 장치이고, 웨어러블 기기 2(702)는 오른쪽 신발에 배치된 데이터 수집 및 분석 장치는 나타낼 수 있다. 도 7에서는 웨어러블 기기 1에는 신호 처리 모듈(130)이 포함되고, 웨어러블 기기 2(702)에는 신호 처리 모듈(130)이 포함되지 않는 경우, 즉, 웨어러블 기기 1(701)에서 양쪽 신발의 센서들에서 센싱된 센서 데이터를 이용하여 자세 정보를 생성하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 그러나, 이는 실시예에 해당되며, 웨어러블 기기 2(702) 역시 신호 처리 모듈(130)을 포함할 수 있다.
710 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 웨어러블 기기 2(702)에서 센싱된 센서 데이터를 수신할 수 있다.
예컨대, 센서 데이터로서 압력 센싱 정보, 각 압력 센서의 식별 정보, 가속도 정보, 각속도 정보, 방위 정보, 그리고, 가속도 센서의 식별 정보, 자이로 센서의 식별 정보, 지자계 센서의 식별 정보를 수신할 수 있다. 상기 식별 정보들은, 해당 센서가 좌우 신발 중 어느 쪽 신발에 해당하는지를 구분하기 위해 이용될 수 있으며, 압력 센서의 경우, 좌우 신발 여부뿐만 아니라, 해당 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 위치에 배치된 것인지를 구분하기 위해 이용될 수 있다.
720 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 수신된 센서 데이터에 기초하여 웨어러블 기기 2(702)에 해당하는 압력 센싱 정보의 평균값을 계산할 수 있다.
730 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 자신의 압력 센싱 정보의 평균값을 계산할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 기기 1(701)은 아래의 수학식 2에 기초하여 웨어러블 기기 2(702)의 상기 평균값과 자신의 상기 평균값을 계산할 수 있다.
Figure 112016020404146-pat00002
수학식 2에서, N은 신발 한쪽에 배치된 압력 센서의 개수를 나타내고, k는 k번째 압력 센서를 나타내고, p1는 양쪽 신발 중 어느 한쪽 신발의 압력 벡터, p2는 다른 한쪽 신발의 압력 벡터, pavg,1은 양쪽 신발 중 어느 한쪽 신발의 압력 벡터의 평균값, pavg,2는 다른 한쪽 신발에서 측정된 압력 벡터의 평균값을 나타낼 수 있다.
예를 들어, pavg,1이 왼쪽 신발에서 측정된 압력 벡터의 평균값이고, pavg,2는 오른쪽 신발에서 측정된 압력 벡터의 평균값이고, 양쪽에 각각 4개의 압력 센서들이 배치된 경우, 웨어러블 기기 1(701)은 4개의 압력 벡터의 평균값으로서 pavg,1을 계산하고, 웨어러블 기기 2(702)로부터 수신된 4개의 압력 벡터의 평균값으로서 pavg,2를 계산할 수 있다.
740 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 상기 웨어러블 기기 1의 평균값 pavg,1과 웨어러블 기기 2의 평균값 pavg,2에 기초하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다.
일례로, 웨어러블 기기 1(701)은 상기 웨어러블 기기 1의 평균값 pavg,1과 웨어러블 기기 2의 평균값 pavg,2 간의 차이값을 계산할 수 있다. 그리고, 웨어러블 기기 1(701)은 상기 차이값의 절대값과 기정의된 기준값(THR)을 비교하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 아래의 수학식 3에 기초하여 걸음 자세 특성이 결정될 수 있다.
Figure 112016020404146-pat00003
수학식 3에 따르면, 웨어러블 기기 1(701)은, 상기 차이값의 절대값이 기준값 미만이면 정상 자세로 결정할 수 있다. 그리고, 상기 차이값의 절대값이 기준값보다 큰 경우, 웨어러블 기기 1(701)은 양쪽 평균값의 크기를 비교하여 어느쪽으로 기울어져 걷는지를 나타내는 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 예컨대, 평균값 pavg,1이 평균값 pavg,2보다 큰 경우, 1번 발, 즉, 왼쪽 발로 기울어져 걷는 것으로 걸음 자세 특성을 결정하고, 평균값 pavg,2가 평균값 pavg,1보다 큰 경우, 2번 발, 즉, 오른쪽 발로 기울어져 걷는 것으로 걸음 자세 특성을 결정할 수 있다. 이때, 각속도 정보 및 방위 정보에 기초하여 어느 각도 기울어져 걷는지를 더 결정할 수 있다.
750 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 결정된 걸음 자세 특성을 포함하는 자세 정보를 생성할 수 있다.
760 단계에서 웨어러블 기기 1(701)은 자세 정보를 무선 통신 모듈을 통해 사용자 단말(703)로 전송할 수 있다.
770 단계에서, 사용자 단말(703)은 자세 정보를 단말의 화면에 표시할 수 있다. 이때, 자세 정보와 함께 운동 정보가 수신된 경우, 자세 정보와 운동 정보가 함께 표시될 수 있다. 그리고, 자세 정보와 운동 정보가 압축되어 전송된 경우, 사용자 단말(703)은 압축을 해제하고, 자세 정보와 운동 정보를 화면에 표시할 수 있다.
780 단계에서, 웨어러블 기기 1(701)은 자세 정보에 기초하여 자세를 보정하기 위한 보정 정보를 생성할 수도 있다. 이때, 보정 정보를 생성하는 동작은 신호 처리 모듈(130)에 의해 수행될 수 있다.
일례로, 사용자의 걸음이 왼쪽 발에 오른쪽 보다 압력이 더 가해지는, 즉, 왼쪽 발로 기울어져 걷는 것으로 결정된 경우, 신호 처리 모듈(130)은 왼쪽에 가해지는 압력을 줄이기 위해 신발 쿠션에 배치된 보정 장치(미도시)에 공기(air)를 주입하여 자동으로 걸음 자세가 보정되도록 할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 왼쪽 신발과 오른쪽 신발에 가해지는 압력 간의 차이가 기정의된 오차범위 내에서 동일해질 때까지, 왼쪽 신발에 공기를 주입하여 걸음 자세가 정상 자세가 되도록 자동 보정할 수 있다. 예컨대, 보정 장치는 공기가 주입되는 튜브, 공기를 주입하는 펌프(pump), 공기를 배출하는 배출구 등으로 구성될 수 있다.
도 7에서는 양쪽 발의 걸음 자세 특성을 분석하여 양쪽 발 중 어느 한쪽 발로 기울어짐이 존재하는지 또는 정상 자세인지 여부를 결정하는 동작에 대해 설명하였으나, 한쪽 발을 대상으로 걸음 자세 특성이 분석될 수도 있다. 그리고, 걸음 자세 특성을 분석하는 동작은 신호 처리 모듈(130)에 의해 수행될 수 있다. 이때, 왼쪽 신발을 대상으로, 안쪽, 바깥쪽, 앞쪽 또는 뒤쪽으로 기울어져 걷는지를 분석하여 결정하는 동작에 대해 설명하나, 이는 실시예에 해당되며, 오른쪽 신발을 대상으로도 동일하게 걸음 자세 특성이 분석되어 결정될 수 있다.
신호 처리 모듈(130)은 왼쪽 신발에 배치된 복수의 압력 센서들에서 센싱된 압력 센싱 정보와 식별 정보에 기초하여, 압력 센싱 정보를 비교할 수 있다.
예컨대, 다시 도 4를 참고하면, 압력 센서 1(401)은 신발의 왼쪽, 압력 센서 2(402)는 신발의 오른쪽, 압력 센서 3(404)은 신발의 뒤쪽, 압력 센서 4(404)는 신발의 앞쪽에 배치된 경우, 각 압력 센서의 식별 정보와 각 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보에 기초하여, 신호 처리 모듈(130)은 해당 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보가 어떤 것인지를 구별할 수 있다.
그리고, 신호 처리 모듈(130)은 앞쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(압력 벡터 Pin)와 뒤쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(압력 벡터 Pout)의 차이값을 계산하고, 왼쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(Pleft)와 오른쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(Pright)의 차이값을 계산할 수 있다. 즉,
이어, 신호 처리 모듈(130)은 상기 차이값들과 기정의된 기준 압력값을 각각 비교하여 왼쪽 발의 걸음 자세 특성이 정상 걸음인지, 또는 안쪽이나 바깥쪽으로 기울어졌는지 또는 앞쪽이나 뒤쪽으로 기울어졌는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 신호 처리 모듈(130은 아래의 수학식 4에 기초하여, 정상 걸음인지, 또는 안쪽이나 바깥쪽으로 기울어졌는지 여부를 결정할 수 있다.
Figure 112016020404146-pat00004
수학식 4에 따르면, 앞쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(압력 벡터 Pin)와 뒤쪽 압력 센서에서 측정된 압력 센싱 정보(압력 벡터 Pout)의 차이값의 절대값이 기준 압력값(THR2) 보다 작으면 정상 걸음 걸이로 결정될 수 있다. 이때, 압력 벡터 Pin과 압력 벡터 Pout의 차이값의 절대값이 기준 압력값(THR2) 보다 크면, 신호 처리 모듈(130)은 Pin과 Pout을 비교할 수 있다. Pin이 Pout보다 크면, 안쪽 발로 기울어진 것으로 결정되고, Pin과 Pout보다 작으면, 바깥쪽 발로 기울어진 것으로 결정될 수 있다. 동일한 방법으로, Pleft와 Pright간의 차의 절대값이 상기 기준 압력값(THR2) 보다 작으면 정상 걸음 걸이로 결정되고, Pleft와 Pright간의 차의 절대값이 상기 기준 압력값(THR2) 보다 크면, Pleft와 Pright을 비교하여 앞쪽 또는 뒤쪽으로 기울어져 걷는지 여부가 결정될 수 있다. 이외에, 좌우 및 앞뒤 간의 차의 절대 값이 모두 상기 기준 압력값(THR2) 보다 작아야지만 정상 걸음 걸이로 결정될 수도 있다.
신호 처리 모듈(130)은 결정된 걸음 자세 특성을 포함하는 자세 정보를 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 자세 정보는 압축되어 사용자 단말(101)로 전송될 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 자세 정보에 기초하여 보정정보를 생성할 수도 있다.
예컨대, 걸음 자세 특성이 안쪽으로 기울어진 것으로 결정된 경우, 신호 처리 모듈(130)은 안쪽으로 기울어진 정도를 보정하기 위해 신발 쿠션 안쪽에 배치된 튜브에 공기를 주입하여 걸음 자세를 자동으로 보정할 수 있다. 이처럼, 왼쪽 발의 앞, 뒤, 좌, 우의 기울어짐 정도를 보정하기 위해, 앞, 뒤, 좌, 우 각각에 공기를 주입하기 위한 튜브가 배치될 수도 있고, 하나의 튜브가 배치되어 앞, 뒤, 좌, 우의 공기 주입을 제어하기 위해 칸막이 형태로 구성될 수도 있다. 이때, 신호 처리 모듈(130)은 보정된 압력 벡터 Pin과 압력 벡터 Pout의 차이값의 절대값이 기준 압력값(THR2)보다 작아질 때까지 왼쪽 신발 쿠션의 안쪽에 공기를 주입하여 자세를 보정할 수 있다.
한편, 신호 처리 모듈(130)은 자세 측정 센서(120)에서 센싱된 가속도 정보에 기초하여 사용자의 움직임 강도를 나타내는 정보를 추출할 수도 있다. 이러한, 움직임 강도는 발을 이용한 다양한 운동에 적용될 수 있다.
예를 들어, 축구 슈팅 연습 시, 신호 처리 모듈(130)은 가속도 정보를 기초로 슈팅 시 마다의 가속도 변화를 모니터링할 수 있다. 그리고, 모니터링된 가속도 변화에 기초하여 슈팅 강도를 결정할 수 있으며, 결정된 슈팅 강도는 운동 정보로서 사용자 단말(101)에 전송되어 화면에 표시될 수 있다.
사용자의 걸음 수, 걸음 속도, 슈팅 강도 등의 운동 정보와 자세 정보가 사용자 단말(101)로 전송될 수 있다. 이때, 사용자 단말(101)로 전송되는 정보에 변화가 없는 경우, 즉, 센싱된 값이 변화 없이 동일하게 지속되는 경우, 신호 처리 모듈(130)은 결정된 정보를 지속적으로 전송하지 않고, 별도의 플래그(flag) 비트만을 사용자 단말(101)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 걸음 수가 4걸음으로 결정된 이후, 다시 결정된 걸음 수도 4 걸음인 경우, 4걸음을 포함하는 운동 정보를 사용자 단말(101)로 전송하는 것이 아니라, 이전 정보와 동일한 정보를 나타내는 플래그 비트를 사용자 단말(101)로 전송할 수 있다. 그러며, 플래그 비트를 수신한 사용자 단말(101)은 화면에 걸음 수를 4걸음으로 여전히 표시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 헬스 케어 및 라이프 로거에 요구되는 다양한 정보를 신발 쿠션 또는 신발 안창에 배치된 다양한 센서들을 통해 효율적으로 수집하고, 수집된 센서 데이터들을 분석하여 사용자 맞춤형 자세 정보와 운동 정보를 생성할 수 있으며, 생성된 정보들을 무선 통신 모듈을 통해 사용자 단말에 표시할 수 있다. 또한, 자세 정보와 운동 정보와 데이터베이스를 연동하여 사용자의 헬스 케어 정보 및 라이프 스타일을 분석하여 제공할 수 있다. 즉, 스마트 센서를 포함하는 웨어러블 기기와 서비스 어플리케이션이 설치 및 구동되는 사용자 단말을 결합하여 사용자 또는 운동 선수의 트레이닝 등에 특화된 헬스 케어 정보 및 라이프 스타일을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 사용자의 신체에 착용되는 오브젝트에 탈부착되는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치에 있어서,
    사용자의 움직임에 따른 발의 압력을 센싱하는 복수의 압력 센서;
    사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정하기 위한 자세 측정 센서;
    상기 복수의 압력 센서 및 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 신호 처리 모듈; 및
    상기 운동 정보 및 자세 정보를 사용자 단말로 전송하는 무선 통신 모듈
    을 포함하고,
    상기 운동 정보 및 자세 정보는 상기 사용자 단말의 화면을 통해 표시되고,
    상기 복수의 압력 센서는,
    사용자의 걸음 자세 특성을 결정하기 위해 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 영역에 각각 분포되어 위치하고,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보, 각 압력 센서의 식별 정보, 및 기정의된 기준값에 기초하여 사용자 발의 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 하나로의 기울어짐 정도를 나타내는 걸음 자세 특성을 결정하고,
    결정된 상기 걸음 자세 특성을 포함하는 자세 정보에 기초하여 기울어진 것으로 결정된 영역으로의 공기 주입을 제어하여, 사용자의 걸음 자세를 자동으로 보정함에 있어서, 상기 걸음 자세 특성이 발의 안쪽으로 기울어진 것으로 결정된 경우, 신발의 안쪽에 배치된 튜브에 공기가 주입되도록 제어하되, 상기 공기가 주입됨에 따라 보정된 안쪽 영역의 압력 센싱 정보와 신발 바깥쪽 영역의 압력 센싱 정보 간의 차이의 절대값이 기정의된 기준압력값보다 작아질 때까지 상기 안쪽에 배치된 튜브에 공기가 주입되도록 제어하고,
    상기 공기 주입을 위한 튜브가 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 영역에 각각 배치되는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오브젝트는, 사용자의 신체에 착용되는 신발을 포함하고,
    상기 복수의 압력 센서, 자세 측정 센서, 신호 처리 모듈, 및 무선 통신 모듈은, 상기 신발과 사용자의 발이 맞닿는 부분 또는 신발 안창에 설치되는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보와 상기 자세 측정 센서에서 측정된 가속도 정보에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하고, 계산된 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    복수의 압력 센서를 대상으로, 각 압력 센서에서 연속하여 센싱되는 복수의 압력 센싱 정보들 각각에서 압력 벡터의 피크(peak)값들을 추출하고, 추출된 피크값들의 개수에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 추출된 피크값들을 대상으로, 시간적으로 인접하는 둘 이상의 피크값들의 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격 및 상기 가속도 정보에 기초하여 상기 걸음 속도를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보의 평균값을 계산하여 평균 압력 센싱 정보를 생성하고, 한 쌍(pair)을 이루는 상대 신발에 설치된 복수의 압력 센서로부터 수신된 압력 센싱 정보의 평균 값을 계산하여 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 평균 압력 센싱 정보와 상기 상대 신발에 해당하는 평균 압력 센싱 정보의 차이에 기초하여 사용자의 걸음 자세 특성을 결정하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 운동 정보와 자세 정보를 압축 처리하고,
    상기 무선 통신 모듈은,
    압축 처리된 운동 정보와 자세 정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말은,
    수신된 상기 운동 정보와 자세 정보 및 기구축된 데이터베이스에 기초하여 분석된 사용자의 헬스 케어 정보와 라이프 스타일 정보를 화면에 표시하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 장치.
  12. 삭제
  13. 사용자의 신체에 착용되는 오브젝트에 탈부착되는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법에 있어서,
    복수의 압력 센서를 통해 사용자의 움직임에 따른 발의 압력을 센싱하는 단계;
    자세 측정 센서를 통해 상기 사용자의 움직임에 따른 자세 변화를 측정하는 단계;
    상기 복수의 압력 센서 및 자세 측정 센서에서 센싱된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 움직임에 따른 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계; 및
    무선 통신 모듈을 통해 상기 운동 정보 및 자세 정보를 사용자 단말로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 운동 정보 및 자세 정보는 상기 사용자 단말의 화면을 통해 표시되고,
    상기 복수의 압력 센서는,
    사용자의 걸음 자세 특성을 결정하기 위해 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 영역에 각각 분포되어 위치하고,
    상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는,
    상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보, 각 압력 센서의 식별 정보, 및 기정의된 기준값에 기초하여 사용자 발의 앞, 뒤, 좌, 우 중 어느 하나로의 기울어짐 정도를 나타내는 걸음 자세 특성을 결정하고,
    결정된 상기 걸음 자세 특성을 포함하는 자세 정보에 기초하여 기울어진 것으로 결정된 영역으로의 공기 주입을 제어하여, 사용자의 걸음 자세를 자동으로 보정함에 있어서, 상기 걸음 자세 특성이 발의 안쪽으로 기울어진 것으로 결정된 경우, 신발의 안쪽에 배치된 튜브에 공기가 주입되도록 제어하되, 상기 공기가 주입됨에 따라 보정된 안쪽 영역의 압력 센싱 정보와 신발 바깥쪽 영역의 압력 센싱 정보 간의 차이의 절대값이 기정의된 기준압력값보다 작아질 때까지 상기 안쪽에 배치된 튜브에 공기가 주입되도록 제어하고,
    상기 공기 주입을 위한 튜브가 신발의 앞, 뒤, 좌, 우 영역에 각각 배치되는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 운동 정보 및 자세 정보를 생성하는 단계는,
    상기 복수의 압력 센서에서 센싱된 압력 센싱 정보와 상기 자세 측정 센서에서 측정된 가속도 정보에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 단계; 및
    계산된 걸음 수와 걸음 속도를 포함하는 운동 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 사용자의 걸음 수와 걸음 속도를 계산하는 단계는,
    복수의 압력 센서를 대상으로, 각 압력 센서에서 연속하여 센싱되는 복수의 압력 센싱 정보들 각각에서 압력 벡터의 피크(peak)값들을 추출하고, 추출된 피크값들의 개수에 기초하여 상기 사용자의 걸음 수를 계산하거나,
    상기 추출된 피크값들을 대상으로, 시간적으로 인접하는 둘 이상의 피크값들의 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격 및 상기 가속도 정보에 기초하여 상기 걸음 속도를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 헬스 케어 및 라이프 로거를 위한 데이터 수집 및 분석 방법.
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