KR101937773B1 - 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석 - Google Patents

Abstract

사용자의 앉은 자세를 감지하고, 감지결과를 이용해서 자세를 교정할 수 있는 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석에 관한 것으로, 사용자의 자세에 따라 양측으로 분할된 제1 및 제2 패드에 가해지는 압력을 감지하는 한 쌍 이상의 감지센서, 각 감지센서 상부에 각각 설치되는 텐션플레이트 그리고 상기 감지신호를 이용해서 사용자의 자세를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지신호의 센서 데이터와 자세 데이터의 분포를 분석하는 분석부 및 상기 센서 데이터에 대한 확률을 이용해서 자세를 판단하는 판단부를 포함하는 구성을 마련하여, 사용자의 자세를 검출하고, 검출된 자세를 화면에 표시함으로써, 사용자가 바른 자세를 갖도록 유도해서 자세를 교정할 수 있다.

Description

자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석{POSTURE DETECTION APPARATUS AND SITTING CUSHION FOR POSTURE CORRECTION WITH THE SAME}

본 발명은 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의자에 앉은 사용자의 자세를 검출해서 바른 자세로 교정하는 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석에 관한 것이다.

시대의 변화에 따른 현대인의 작업 환경은 장시간 앉아서 컴퓨터를 이용하는 작업이 많아짐에 따라, 잘못된 자세로 장시간 노출되는 원인이 된다.

이러한 잘못된 좌식 자세의 경우, 입식 자세에 비해 요추에 가해지는 압력이 높아 요통의 원인이 된다.

잘못된 자세는 습관성에 기인하는 경우가 대부분이며, 이를 착석자가 스스로 인지하여 지속적으로 교정하기에는 어려움이 있다.

또한, 의자에 착석시, 골반의 불균형으로 인해 골반과 척추를 연결해주는 관절인 천장관절에 스트레스가 발생하고, 이러한 천장관절의 염좌나 스트레스로 인해서 골반의 통증과 아래 허리 통증을 유발할 수 있다.

즉, 골반의 불균형으로 인해 골반통증과 특히 둔부의 통증, 그리고 요통 등을 유발하며, 의자에 바른 자세로 착석하더라도 많은 불편함과 통증을 유발한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 의자에 앉은 사용자의 자세를 검출하는 기술의 일 예가 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 코일면이 서로 다른 방향을 향하는 복수의 자세 지시 코일을 구비하는 자세 지시 수단과, 중심 위치로부터 방사상으로 설치되고 상기 자세 지시 코일과 전자기적으로 결합하는 복수의 자세 검출 코일을 구비하는 자세 검출 수단과, 상기 자세 검출 코일을 스위치하여 선택하는 선택 수단과, 상기 전자기적인 결합에 의하여 복수의 주파수의 신호를 발생시켜 상기 자세 지시 코일과 선택된 상기 자세 검출 코일의 사이에서 송수신되게 하는 신호 발생 수단과, 상기 자세 검출 코일 또는 자세 지시 코일에서 수신되는 신호를 검출하는 신호 검출 수단과, 상기 신호 검출 수단에 의하여 검출되는 신호로부터 상기 자세 지시 수단의 자세를 산출하는 산출 수단을 구비하고, 상기 중심 위치상에 배치된 상기 자세 지시 수단의 자세를 검출하는 자세 검출 장치의 구성이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는 앉은 자세가 기울어지거나 불량할 경우 이를 경고하거나 보정하여 착석자가 항상 올바른 착석자세를 유지하도록, 착석시 인체의 둔부를 지지하는 착좌부, 상기 착좌부에 구비되며 착석시 이를 감지하는 착좌센서모듈, 상기 착좌센서모듈에서 착석상태가 감지되는 시간이 일정시간 이상 지속되는지를 판단하는 제어부, 상기 제어부의 판단에 따라 사용자에게 알람하는 경보부를 포함하여 이루어지는 자세교정의자의 구성이 기재되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0663953호(2006년 12월 26일 공고) 대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0049941호(2011년 5월 13일 공개)

그러나 종래기술에 따른 자세 검출 장치는 의자의 좌석에 다수의 센서를 설치해서 자세를 검출함에 따라, 자세 검출 결과의 정확도가 저하되고, 자세 교정 효과에 한계가 있었다.

따라서 분할된 방석을 적용해서 사용자의 앉은 자세를 정확하게 감지해서 사용자에게 안내함으로써, 사용자의 자세를 바르게 교정할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 앉은 자세를 감지하고, 감지결과를 이용해서 자세를 교정할 수 있는 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용자의 자세 검출 결과의 정확도를 높일 수 있는 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자세 검출 장치는 사용자의 자세에 따라 양측으로 분할된 제1 및 제2 패드에 가해지는 압력을 감지하는 한 쌍 이상의 감지센서, 각 감지센서 상부에 각각 설치되는 텐션플레이트 그리고 상기 감지신호를 이용해서 사용자의 자세를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지신호의 센서 데이터와 자세 데이터의 분포를 분석하는 분석부 및 상기 센서 데이터에 대한 확률을 이용해서 자세를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자세 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석은 사용자의 양측 엉덩이가 각각 안착되도록 양측으로 분할 형성되는 제1 및 제2 패드, 의자의 좌판 상면 양측에 각각 설치되고 상기 제1 및 제2 패드에 가해지는 압력을 감지해서 사용자의 자세를 검출하는 자세 검출 장치 및 상기 자세 검출 장치에 마련되는 감지센서와 텐션플레이트의 일단부를 상기 좌판에 고정하는 고정블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석에 의하면, 사용자의 자세를 검출하고, 검출된 자세를 화면에 표시함으로써, 사용자가 바른 자세를 갖도록 유도해서 자세를 교정할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 벤딩 센서를 이용해서 감지되는 자세 데이터와 센서 데이터 분포를 이용해서 사용자의 자세를 검출함에 따라, 자세 검출 결과의 정확도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석이 마련된 의자의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 방석의 확대도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치의 블록도,
도 4는 자세 검출 장치의 구성도,
도 5 및 도 6은 자세별 센서 데이터의 분포를 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석의 작동방법을 단계별로 설명하는 공정도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석이 마련된 의자의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 방석의 확대도이다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석(20)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 의자(10)의 좌석부로 마련된다.

여기서, 의자(10)는 사용자가 착석하는 좌판(11), 좌판(11)의 상면에 마련되고 자세 검출 장치(30)가 설치되는 자세 교정용 방석(20), 좌판(11)의 하부에 설치되는 다리부(12), 좌판(11)의 후단에 설치되는 등받이(13) 및 좌판(11)의 양측에 설치되는 팔걸이(14)를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자체 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석(20)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 양측 엉덩이가 각각 안착되도록 양측으로 분할 형성되는 제1 및 제2 패드(21,22), 좌판(11)의 상면 양측에 각각 설치되고 제1 및 제2 패드(21,22)에 가해지는 압력을 감지해서 사용자의 자세를 검출하는 자세 검출 장치(30) 및 자세 검출 장치(30)에 마련되는 감지센서(31)와 텐션플레이트(32)의 일단부를 좌판(11)에 고정하는 고정블록(23)을 포함한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자체 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석(20)은 제1 및 제2 패드(21,22)를 각각 지지하는 복수의 지지판(24)과 좌판(11)의 상면 양측에 각각 설치되고 복수의 지지판(24)을 탄성적으로 지지하는 복수의 텐셔너(25)를 더 포함할 수 있다.

각 지지판(24)은 각 텐셔너(25)에 축 결합되어 사용자로부터 전달되는 압력에 의해 축을 중심으로 회전해서 감지센서(31)에 압력을 전달할 수 있다.

다음, 도 2 내지 도 4를 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치의 구성을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치의 블록도이고, 도 4는 자세 검출 장치의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치(30)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 좌판(11)의 상면 양측에 각각 설치되고 사용자의 자세에 따라 제1 및 제2 패드(21,22)에 가해지는 압력을 감지하는 복수 쌍의 감지센서(31), 각 감지센서(31) 상부에 각각 설치되는 복수 쌍의 텐션플레이트(32) 그리고 감지센서(31)의 감지신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 및 필터부(33), 증폭 및 필터부(33)에서 출력되는 감지신호를 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환하는 신호변환부(34) 및 디지털신호로 변환된 감지신호를 이용해서 사용자의 자세를 판단하고 감지된 데이터를 메모리(38)에서 저장하는 제어부(35)를 포함한다.

예를 들어, 감지센서(31)는 제1 및 제2 패드(21,22)의 전단과 후단에 각각 총 4개, 즉 2쌍으로 마련될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 방석의 크기에 따라 감지센서(31)를 1쌍 또는 3쌍 이상 설치하도록 변경될 수 있다.

이러한 감지센서(31)는 사용자로부터 가해지는 압력에 의한 휨 변형에 의해 저항값이 변화하여 출력신호의 전류값이 변화하는 벤딩 센서(Bending Sensor)로 마련될 수 있다.

텐션플레이트(32)는 감지센서(31)의 상면에 설치되고, 텐션플레이트(32)와 지지판(24) 사이에는 자력을 이용해서 텐션플레이트(32)와 지지판(24)을 연결하는 연결부재(40)가 설치될 수 있다.

연결부재(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원기둥 또는 원판 형상의 자석으로 마련되고, 연결부재(40)의 상면과 하면에는 각각 텐션플레이트(32)와 지지판(24)이 부착될 수 있다.

그래서 감지센서(31)는 제1 또는 제2 패드(21,22)에 착석한 사용자로부터 지지판(24)에 가해지는 압력을 감지해서 감지된 압력에 대응되는 전류값의 감지신호를 출력하고, 상기 감지신호는 증폭 및 필터부(33)와 신호변환부(34)를 거쳐 제어부(35)로 전달된다.

제어부(35)는 디지털신호로 변환된 감지신호의 센서 데이터와 자세 데이터의 분포를 분석하는 분석부(36) 및 센서 데이터에 대한 최대 확률을 이용해서 자세를 판단하는 판단부(37)를 포함할 수 있다.

이러한 제어부(35)는 센서 데이터와 자세 데이터를 메모리(38)에 저장하고, 저장된 데이터를 이용해서 자세를 판단하며, 판단된 자세를 화면에 표시하도록 표시부(39)의 구동을 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 6은 자세별 센서 데이터의 분포를 예시한 도면이다.

도 5에는 정자세, 우 편향, 좌 편향 자세의 센서 데이터가 예시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 각 자세의 착석자 상태가 예시되어 있다.

여기서, 도 5 및 도 6에는 센서 입력을 통한 3가지 자세의 분포(좌편향 분포, 정자세 분포, 우편향 분호)가 도시되어 있고, 분포의 축 x₁, x₂는 제1 및 제2 패드(21,22)에 각각 설치된 감지센서(31)의 센서 데이터이다.

즉, x₁은 좌측에 배치된 제1 패드(21)에 설치된 감지센서(31)의 센서 데이터이고, x₂는 우측에 배치된 제2 패드(22)에 설치된 감지센서(31)의 센서 데이터이다.

이에 따라, 제어부(35)는 많은 센서 데이터로부터 각 자세의 입력에 대한 확률 P(x｜s)를 얻어서 이용한다.

한편, 제어부(35)는 착석자 상태를 포함한 확률로 확장 가능하다.

여기서, 착석자 상태는 체중 및 남자 또는 여자의 체형 등으로 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 남자와 여자는 방석에 안착되는 엉덩이 부분의 형상, 즉 체형이 서로 다름에 따라 착석자의 자세를 판단하는 데이터로 사용할 수 있다.

이와 함께, 본 발명은 의자별로 개별 입력되는 데이터로부터 확률 또는 착석자에 따른 변화를 학습함으로써, 새로 연산된 확률을 통하여 최대 사후 확률(maximum a posteriori, MAP)를 갖는 자세를 판정할 수 있다.

그래서 제어부(35)는 판정된 최대 확률을 통해 자세 정보를 표시하도록 제어할 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석의 작동방법을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석의 작동방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.

도 7의 S10단계에서 사용자가 자세 교정용 방석(20)에 착석하면, 제1 및 제2 패드(21,22)에 각각 설치된 복수 쌍의 감지센서(31)는 각각 지지판(24)과 연결부재(40) 및 텐션플레이트(32)를 통해 전달되는 압력에 따라 휨 변형된다. 이때, 각 감지센서(31)는 휨 변형에 의해 저항값이 변화하여 전류값을 변화시킨 감지신호를 출력한다(S12).

그러면, S14단계에서 증폭 및 필터부(33)는 감지신호를 증폭 및 필터링하고, 신호변환부(34)는 감지신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다.

S16단계에서 제어부(35)의 분석부(36)는 디지털신호로 변환된 감지신호의 센서 데이터와 자세 데이터의 분포를 분석한다.

그러면, S18단계에서 판단부(37)는 센서 데이터에 대한 최대 확률을 이용해서 자세를 판단한다.

예를 들어, 제어부(35)는 메모리(39)에 저장된 각 자세의 데이터 분포와 분석부(36)에서 분석된 센서 데이터 및 자세 데이터의 분포 분석 결과를 비교해서 사용자의 자세를 판단할 수 있다.

이를 위해, 메모리(39)에는 정자세, 좌 편향, 좌 다리 꼼, 우 편향, 우 다리 꼼, 전 편향, 후 편향, 개방 등 다양한 자세의 데이터가 저장될 수 있다.

S20단계에서 제어부(35)는 센서 데이터와 자세 데이터를 메모리(38)에 저장하고, 판단된 자세를 화면에 표시하도록 표시부(39)의 구동을 제어한다.

이에 따라, 사용자는 표시부(39)의 화면을 표시된 현재 자세를 확인하고, 바른 자세를 갖도록 노력할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 사용자의 자세를 검출하고, 검출된 자세를 화면에 표시함으로써, 사용자가 바른 자세를 갖도록 유도해서 자세를 교정할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 사용자의 자세를 검출하고, 검출된 자세를 화면에 표시함으로써, 사용자가 바른 자세를 갖도록 유도해서 자세를 교정하는 자세 검출 장치 및 그가 적용되는 자세 교정용 방석 기술에 적용된다.

10: 의자
11: 좌판 12: 다리부
13: 등받이 14: 팔걸이
20: 자세 교정용 방석
21,22: 제1,제2 패드 23: 고정블록
24: 지지판 25: 텐셔너
30: 자세 검출 장치
31: 감지센서 32: 텐션플레이트
33: 증폭 및 필터부 34: 신호변환부
35: 제어부 36: 분석부
37: 판단부 38: 메모리
39: 표시부 40: 연결부재

Claims (8)

1. 사용자의 자세에 따라 양측으로 분할된 제1 및 제2 패드에 가해지는 압력을 감지하는 한 쌍 이상의 감지센서,
   각 감지센서 상부에 각각 설치되는 텐션플레이트 그리고
   상기 감지센서의 감지신호를 이용해서 사용자의 자세를 판단하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 감지신호의 센서 데이터와 자세 데이터의 분포를 분석하는 분석부 및
   상기 센서 데이터에 대한 확률을 이용해서 자세를 판단하는 판단부를 포함하며,
   상기 감지센서는 사용자로부터 가해지는 압력에 의한 휨 변형에 의해 저항값이 변화하여 출력신호의 전류값이 변화하는 벤딩 센서로 마련되고,
   상기 텐션플레이트와 상기 제1 및 제2 패드 하부에 각각 설치되는 지지판 사이에는 자력을 이용해서 상기 텐션플레이트와 지지판을 연결하는 연결부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 자세 검출 장치.
2. 제1항에서,
   상기 감지센서의 감지신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 및 필터부 및
   상기 증폭 및 필터부에서 출력되는 감지신호를 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환하는 신호변환부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 디지털 신호로 변환된 감지신호를 이용해서 사용자의 자세를 판단하며, 판단된 자세를 화면에 표시하도록 표시부의 구동을 제어하고, 상기 센서 데이터와 자세 데이터를 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 자세 검출 장치.
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 판단부는 센서 입력, 자세 상태 및 착석자 상태를 입력으로 하고, 실험치에 의한 자세 상태 및 착석자 상태에 따른 센서의 분포를 이용해서 최대 사후 확률을 갖는 사용자의 자세를 판단하는 것을 특징으로 하는 자세 검출장치.
5. 삭제
6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 자세 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석에서,
   사용자의 양측 엉덩이가 각각 안착되도록 양측으로 분할 형성되는 제1 및 제2 패드,
   의자의 좌판 상면 양측에 각각 설치되고 상기 제1 및 제2 패드에 가해지는 압력을 감지해서 사용자의 자세를 검출하는 자세 검출 장치,
   상기 자세 검출 장치에 마련되는 감지센서와 텐션플레이트의 일단부를 상기 좌판에 고정하는 고정블록,
   상기 제1 및 제2 패드를 각각 지지하는 복수의 지지판과
   상기 좌판의 상면 양측에 각각 설치되고 상기 복수의 지지판을 탄성적으로 지지하는 복수의 텐셔너를 포함하고,
   상기 지지판은 각각 텐셔너에 축 결합되어 사용자로부터 전달되는 압력에 의해 축을 중심으로 회전해서 상기 감지센서에 압력을 전달하는 것을 특징으로 하는 자세 검출 장치가 적용되는 자세 교정용 방석.
7. 삭제
8. 삭제

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