KR101970349B1

KR101970349B1 - 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템

Info

Publication number: KR101970349B1
Application number: KR1020180034152A
Authority: KR
Inventors: 홍승호
Original assignee: (주)리라이브
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-04-17

Abstract

본 발명은 스쿼트 운동시 사방으로 균일하게 구획된 4개의 발판부에 양 발바닥 각각의 전후 체중에 의해 무게중심위치를 확인 후 설정된 바른자세영역에 바른 자세를 취하고 있는 지를 확인 및 무게중심점이 상기 무게중심위치의 가로 및 세로방향의 운동영역을 설정하여 이 운동영역을 확인, 측정 및 분석하도록 스마트 저울에서 올바른 스쿼트 운동을 시행할 수 있도록 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템에 관한 것으로서, 대상자의 모든 체중을 직접 받도록 하면서 상기 대상자의 발바닥을 좌우로 각각 앞뒤로 분리하여 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및 후방우측으로 균등한 형상을 가진 4개의 발판부로 구획되고, 상기 발판부 각각에 대응하여 가해지는 각각의 하중을 측정하는 4채널 로드셀이 구비되는 플레이트부;와, 상기 플레이트 각각의 발판부 로드셀을 통해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보를 분석하고, 분석결과를 실행하는 컨트롤러;로 포함되는 스마트 저울을 구성하고, 상기 스마트 저울의 플레이트에 상부 전방 일측에 형성되어 로드셀에 의해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보가 표시되는 디스플레이부를 포함하여 구성함으로써, 스쿼트 운동 시 대상자의 무게중심점을 실시간 파악하여 올바른 자세를 유지한 채로 스쿼트 운동을 시행할 수 있기 때문에 스쿼트 운동 중에 부상을 당하는 것을 방지 및 대상자가 오동작에 대한 정확한 인지와 행동수정을 통해 스스로 자세교정을 수행할 수 있기 때문에 올바른 스쿼트 운동을 시행할 수 있는 안전상의 효과가 있다.

Description

스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템{SQUAT TRAINING SYSTEM FOR USING SMART SCALE}

본 발명은 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스쿼트 운동시 사방으로 균일하게 구획된 4개의 발판부에 양 발바닥 각각의 전후 체중에 의해 무게중심위치를 확인 후 설정된 바른자세영역에 바른 자세를 취하고 있는 지를 확인 및 무게중심점이 상기 무게중심위치의 가로 및 세로방향의 운동영역을 설정하여 이 운동영역을 확인, 측정 및 분석하도록 스마트 저울에서 올바른 스쿼트 운동을 시행할 수 있도록 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템에 관한 것이다.

최근 소득수준의 향상 및 외모에 대한 관심이 증가하면서 꾸준한 운동을 통해 몸매를 관리하고자 하는 인구가 증가하고 있으며 몸매가 드러나는 옷을 착용하거나 각선미를 뽐내기 위해 헬스나 그 외 운동시설에서 많은 시간을 투자하는 실정이다.

웨이트 트레이닝에 있어서 운동효과가 가장 좋고, 전세계인들이 가장 많이 하는 운동은 벤치프레스(Bench press), 데드리프트(Dead lift), 스쿼트 (Squat)이며 이는 헬스 3대 운동이다.

다양한 신체부위 중에서 특히, 힙라인과 다리라인을 살리기 위해 스쿼트 운동이 많이 실시되는데 외국에서는 ‘shut up and squat'라는 유행어가 번질 정도로 스쿼트는 전세계인들에게 사랑을 받는 운동이며 ‘king of exercise' 로 불릴 정도이다.

스쿼트 운동이란 허벅지가 무릎과 수평이 될 때 까지 앉았다 섰다 하는 동작으로 헬스장 뿐만 아니라 요가학원, 필라테스학원, 스포츠 병원, 재활병원 등에서 하체운동을 위한 기본 운동으로 수행된다.

스쿼트 운동은 각선미 보정 및 근력강화에 효과가 뛰어나지만 신체부상을 입을 가능성이 높은 고강도 운동이므로 반드시 올바른 자세와 부상에 대한 대비가 이루어진 상태에서 운동에 임해야 한다.

올바른 스쿼트 자세는 무릎이 두 번째 발끝 앞으로 나오지 않게 주의하면서 무릎과 허벅지의 선이 수직을 이룰 때까지 앉는 것이지만 스쿼트 운동의 실시동안 변형된 무릎과 골반의 움직임과 바르지 못한 스쿼트 자세는 요통 및 무릎통증을 유발할 수 있다.

따라서 스쿼트 운동 시 올바른 자세는 매우 중요한 요소이며 최근 스쿼트는 운동 뿐만 아니라 올바르지 못한 하체의 움직임과 전반적인 자세를 평가할 수 있는 의학적 테스트 방법으로도 사용되고 있는 실정이며, 시중에 출시된 스쿼트운동을 위한 기구들은 단순히 신체에 하중을 높이기 위한 웨이트와 본체로 구성되어 있으므로 신체의 정렬 및 운동 분석을 확인하거나 올바른 움직임을 위한 피드백을 주기에는 한계가 있다.

스쿼트 운동 시 움직임을 분석할 수 있는 툴(FMS KIT)은 치료사의 눈으로만 확인을 하기 때문에 객관적이지 못하며 치료사의 개인적 역량에 의존하는 등의 일관성에 대한 문제점이 있으며 개인 트레이닝 시 비용 부담이 많이 발생 한다는 단점이 있으며, 스쿼트 운동 시 다리의 정렬이 바르지 못하면 무릎관절에 부하가 증가되어 무릎부의 부상을 야기시키며, 체중의 중심이 앞으로 기울게 된다면 허리의 부상을 높이게 되므로 신체 손상을 막기 위해 스쿼트 운동 시 올바른 신체의 자세가 중요하다.

따라서 스쿼트운동 시 부상 방지와 올바른 신체의 자세를 위해 잘못된 움직임에 의한 부하가 과중되면 무릎의 부상과 허리의 부상이 발생되기 때문에 스쿼트 운동 시 정확한 자세를 검증하는 운동 측정이 요구되는 실정이다.

1. 특허문헌 등록특허 제10-1648044호(발명의 명칭 : 스쿼트 트레이닝 시스템) 2. 특허문헌 등록특허 제10-1673212호(발명의 명칭 : 바른 스쿼트 운동을 위한 트레이닝 시스템 및 방법)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 따른 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템은, 스마트 저울을 이용한 기반으로 대상자가 스마트 저울에 직접 선 자세로 스쿼트 운동 시 각각의 발판부의 로드셀에 의한 측정되는 무게 변화에 대응되는 대상자의 무게중심점의 변화 즉, 움직임을 정확하게 측정 및 분석하여 모니터링하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템은, 스쿼트 운동 시 바른 자세를 항상 유지한 채로 스쿼트 운동을 수행하도록 바른 자세를 취한 대상자의 무게중심점을 기준으로 운동영역을 설정하여 모니터링하면서 대상자만의 맞춤형 운동영역설정을 통해 스쿼트 운동을 시행할 수 있는 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템은, 대상자가 오동작에 대한 정확한 인지와 행동수정을 통해 스스로 바른 자세의 교정을 수행할 수 있도록 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 일실시예는 대상자의 모든 체중을 직접 받도록 하면서 상기 대상자의 발바닥을 좌우로 각각 앞뒤로 분리하여 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및 후방우측으로 균등한 형상을 가진 4개의 발판부로 구획되고, 상기 발판부 각각에 대응하여 가해지는 각각의 하중을 측정하는 4채널 로드셀이 구비되는 플레이트부;와,

상기 플레이트 각각의 발판부 로드셀을 통해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보를 분석하고, 분석결과를 실행하는 컨트롤러;로 포함되는 스마트 저울을 구성하고,

상기 스마트 저울의 플레이트에 상부 전방 일측에 형성되어 로드셀에 의해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보가 표시되는 디스플레이부를 포함하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

한편, 상기 컨트롤러는, 상기 무게중심점을 기반으로 한 설정된 운동영역에 대하여 대상자의 스쿼트 운동 개시 후 상기 운동영역을 이탈하는 비정상적인 스쿼트 운동을 할 경우 알람발생 제어신호를 유선 또는 무선방식으로 전송하며,

상기 알람발생부는, 상기 컨트롤러와 유선 또는 무선방식으로 연결되어 있으며 상기 컨트롤러의 알람발생 제어신호에 응하여 비정상적 운동 상태 정보를 출력하며,

상기 알람발생부는, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 화면상으로 출력하는 출력부와, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 알람신호로 출력하는 알람부와, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 LED신호로 출력하는 LED부로 이루어지는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

한편, 상기 출력부는 PC, 노트북 PC, 스마트폰 또는 태블릿인 것을 포함하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

한편, 상기 컨트롤러의 바른자세영역 설정은 스마트 저울의 기준 무게중심점을 기준으로 원주방향으로 대상자의 무게중심점 변화율이 일정 범위의 원주 내로 설정되는 것을 바른자세로 판단하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

한편, 상기 컨트롤러의 바른자세로 선 상태에서 측정된 대상자의 무게중심점을 기반으로 하는 운동영역 설정은 상기 무게중심점을 중심으로 변화율이 일정범위의 가로영역 및 세로영역을 설정한 스케일로 운동영역으로 설정하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

한편, 상기 로드셀에 입력되는 하중으로 대상자 무게중심점(COG:Center Of Gravity)을 산출하는 좌표값(COG(x(t)), COG(y(t)))은 아래의 수학식

COG(x(t)) = {(-a+b-c+d)-x₀}/(a+b+c+d), COG(y(t)) = {(a+b-c-d)-y₀}/(a+b+c+d) 에 의해 측정되고,

상기 수학식에서,

상기 a는 상기 전방좌측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 b는 상기 전방우측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 c는 상기 후방좌측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 d는 상기 후방우측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 x₀과y₀은 스마트 저울의 기준 무게중심점을 기준으로 하여 대상자가 초기 바른자세로 선 상태에서 변화된 무게중심점의 좌표 값으로 하는 스쿼트 트레이닝을 위한 스마트 저울을 제공한다.

한편, 상기 컨트롤러는 상기 플레이트 각각의 발판부를 통해 입력되는 체중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 체중에 대한 대상자의 무게중심점, 설정된 바른자세영역, 설정된 무게중심점에 대한 운동영역 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 좌표를 플레이트에 형성된 디스플레이부나 외부의 출력부에 표시하는 스쿼트 트레이닝을 위한 스마트 저울을 제공한다.

본 발명에 따른 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템은, 스쿼트 운동 시 스마트 저울을 이용한 기반으로 대상자의 무게중심점의 이동변화를 정확하게 측정 및 분석하여 디스플레이부를 통해 대상자가 직접 확인할 수 있기 때문에 개인 트레이너 미사용에 따른 비용을 절감할 수 있는 경제적 효과가 있으며, 스쿼트 운동 시 대상자의 무게중심점을 실시간 파악하여 올바른 자세를 유지한 채로 스쿼트 운동을 시행할 수 있기 때문에 스쿼트 운동 중에 부상을 당하는 것을 방지할 수 있는 안전상의 효과가 있을 뿐만 아니라 대상자가 오동작에 대한 정확한 인지와 행동수정을 통해 스스로 자세교정을 수행할 수 있기 때문에 올바른 스쿼트 운동을 시행할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 저울을 기반으로 한 스쿼트 트레이닝 시스템의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 저울을 기반으로 한 스쿼트 트레이닝 시스템을 통한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 및 운동영역을 표기되어 디스플레이부 또는 스마트폰의 어플리케이션에 표시된 캡쳐 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 저울을 기반으로 한 스쿼트 트레이닝 시스템의 스쿼트 운동시 대상자의 운동영역 내에 무게중심점이 변화되는 상태를 표시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 대상자의 모든 체중을 직접 받도록 하면서 상기 대상자의 발바닥을 좌우로 각각 앞뒤로 분리하여 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및 후방우측으로 균등한 형상을 가진 4개의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)로 구획되고, 상기 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 각각에 대응하여 가해지는 각각의 하중을 측정하는 4채널 로드셀(120)이 구비되는 플레이트부(100);와, 상기 플레이트(100) 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 로드셀(120)을 통해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 하중에 대한 대상자의 무게중심점(111), 바른자세영역 설정(112), 무게중심점(111)에 대한 운동영역 설정(113) 및 운동영역(113)에 의한 대상자의 무게중심점(111) 이동 정보를 분석하고, 분석결과를 실행하는 컨트롤러(200);로 포함되는 스마트 저울(10)을 구성하고,

상기 스마트 저울(10)의 플레이트(100)에 상부 전방 일측에 형성되어 로드셀(200)에 의해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 하중에 대한 대상자의 무게중심점(111), 바른자세영역 설정(112), 무게중심점(111)에 대한 운동영역(113) 설정 및 운동영역(113)에 의한 대상자의 무게중심점(111) 이동 정보가 표시되는 디스플레이부(230)를 포함하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 스마트 저울(10)은 도 1에 나타낸 바와 같이 플레이트(100), 컨트롤러(200) 및, 디스플레이부(230)를 포함한다.

상기 플레이트(100)는 4개로 구획된 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)로 구성되며, 이때 상기 4개의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)는 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및, 후방우측의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)로 구획된 일체의 플레이트(100)로 구성된다.

상기 플레이트(100)는 4개로 구획된 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)가 서로 연결되는 일체의 구조를 가지며, 상기 전방좌측 발판부(110a)와 후방좌측 발판부(110c) 각각의 상부에는 대상자의 좌측 발의 전측과 후측이 각각 안착되며, 상기 전방우측 발판부(110b)와 후방우측 발판부(110d) 각각의 상부에는 대상자의 우측 발의 전측과 후측이 각각 안착되게 된다.

그리고, 상기 플레이트(100)의 형태는 사각, 모서리가 둥근 사각, 원형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 플레이트(100)의 상부에 대상자의 좌/우측 발이 안착되도록 표시부(미도시)가 형성될 수 있다.

그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 디스플레이부(230)는 대상자의 체중을 표시할 뿐만 아니라 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및, 후방우측의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 각각에 대한 영역을 중앙에 기준 무게중심점(114)을 기준으로 구획되게 표시하게 되거나 상기 플레이트(100) 전체가 디스플레이부(230)가 될 수 있다.

또한, 스마트 저울(10)의 컨트롤러(200)는 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 로드셀(120)에 의해 계측되는 정보를 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 체중에 대한 대상자의 무게중심점(111), 바른자세영역 설정(112), 무게중심점(111)에 대한 운동영역 설정(113) 및 운동영역(113)에 의한 대상자의 무게중심점(111) 이동 정도를 분석하고, 분석결과 등이 무선(Bluetooth)으로 출력부(300)인 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하며, 이때 스마트폰(300)은 휴대폰에 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 휴대폰으로서, 하나의 서버가 되며, 상기 스마트 저울(10)의 컨트롤러(200)에 의해 외부의 출력부(300)인 PC, 노트북 PC, 스마트폰 또는 태블릿으로 유/무선통신으로 상술한 정보를 전송하게 된다.

그리고, 대상자의 스쿼트 운동중에 스마트 저울(10)의 컨트롤러(200) 또는 스마트폰(300) 어플리케이션은 대상자의 운동정보를 검출하여 컨트롤러(200)의 저장소 또는 스마트폰(300)의 메모리부에 저장되며, 대상자에게 실시간 피드백하게 되며, 즉. 운동중인 대상자에게 실시간으로 전송하여 디스플레이하게 된다.

그리고, 상기 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및, 후방우측 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)에는 4개의 로드셀(120)이 설치되며, 이때 상기 로드셀(120)은 4개의 스트레인게이지인 4채널로 연결되는 휘스톤 브릿지(Wheatston Bridge) 중 풀 브릿지(Full Bridge) 스트레인게이지로 구성한다.

상기 로드셀(120)은, 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)에 가해지는 무게를 감지하는 수단으로, 하중에 따른 물리적인 변형량(Strain)을 전기저항의 변화로 검출해 무게를 감지하는 일종의 센싱(Sensing) 수단이다.

즉, 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)에 가해지는 무게에 따라 로드셀(120) 내부에 장착된 탄성변형체의 수감부에서 발생하는 물리적인 변형을 스트레인게이지(Strain Gage)를 이용하여 전기저항으로 변화시키고 변화된 전기저항은 휘스톤 브릿지(Wheatston Bridge) 회로망을 통해 전기적 신호(전압)를 출력하게 되는 것을 말한다.

다시 말해서, 하중 인가에 따른 로드셀(120)의 탄성변형체에서 변형이 발생하면 스트레인게이지(Strain Gage)가 전기저항으로 변화되어 휘스톤 브릿지(Wheatston Bridge) 회로 내에서 전위차가 발생하게 된다.

이를 A/D증폭기(210)를 통해 전위차를 증폭한 후 A/D 변환기(211)를 통해 컨트롤러(200)로 출력하여 무게값을 디스플레이부(230)로 출력하게 된다.

이때, 대상자의 체중은 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및, 후방우측 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)에 설치된 로드셀(120)을 통해 측정되는 4개의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 측정값을 합산한 치수가 체중이 되며, 즉 전방좌측 발판부(110a)의 측정값(a), 전방우측(110b) 발판부의 측정값(b), 후방좌측 발판부(110c)의 측정값(c) 및, 후방우측 발판부(110d)의 측정값(d)을 합산한 수치가 대상자의 체중이 된다.

여기서, 상기 스트레인게이지(Strain Gage)를 휘스톤 브릿지 회로망으로 구성하는 것은, 스트레인 게이지를 한 개만 사용하여 힘을 결정할 수 있지만 그럴 경우 출력이 아주 작아서 상대적인 오차가 커질 뿐만 아니라 회로의 불평형에 의한 오차와 온도보상의 어려움 등이 따른다. 이를 방지하기 위해서는 위하여 로드셀(120)에서는 인장 압축응력을 받는 스트레인 게이지 2개씩 전체 4개를 연결하여 휘스톤 브릿지 회로망을 구성하는 것이다. 일반적으로, 가장 많이 사용되는 스트레인게이지(Strain Gage) 저항 값은 120Ω 과 350Ω이며, 저항값이 클수록 높은 인가전압 공급이 가능하게 되어 적은 소모 전력으로 발열에 의한 값의 변동을 최소화 할 수 있다.

상기 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)는 대상자가 선 자세에서 발이 닿으면, 무게중심(COG:Center Of Gravity) 좌표는 각각 아래와 같이 계산하여 상기 디스플레이부(230)에 표시한다.

[수학식 1]

상기 수학식에서, 상기 a는 상기 전방좌측 발판부(110a)의 로드셀(120)에 의해 측정된 중량 값, 상기 b는 상기 전방우측 발판부(110b)의 로드셀(120)에 의해 측정된 중량 값, 상기 c는 상기 후방좌측 발판부(110c)의 로드셀(120)에 의해 측정된 중량 값, 상기 d는 상기 후방우측 발판부(110d)의 로드셀(120)에 의해 측정된 중량 값, 상기 x₀과y₀은 스마트 저울(10)의 기준 무게중심점(114)을 기준으로 하여 대상자가 초기 바른자세로 선 상태에서 변화된 무게중심점(111)의 좌표 값이다.

그리고, 상기 무게중심점(111)인 좌표값을 상술한 수학식을 통해 초기 바른자세로 선 상태의 대상자에 대한 무게중심점(111)의 좌표값을 산출하게 되며, 이때 상기 수학식에서 초기 좌표값인 기준 무게중심점(114)은 대상자가 안착하지 않은 빈 저울의 좌표값이 (0,0)점인 영점을 기준 무게중심점(114)으로 정한다.

이때 도 2의 (a)와 같이 상기 바른자세영역 설정(112)은 스마트 저울(10)의 기준 무게중심점(114)을 기준으로 원주방향으로 형성되어 대상자의 무게중심점(111) 변화율이 일정 범위의 원주 내로 설정되는 것을 바른자세로 판단하게 되며, 이러한 판단은 대상자가 플레이트(100)에 바른자세로 선 상태에서 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 로드셀(120)을 통해 측정되는 값을 상술한 수학식 1을 통해 산출한 좌표값의 판단으로서 컨트롤러(200)에 의해 수행하여 판단하게 된다.

이에, 상기 대상자의 바른자세영역(112)은 컨트롤러(200)의 실행으로 디스플레이부(230)에 대상자의 무게중심점(111)에 대한 좌표값을 표시하면서 바른자세영역(112)을 원으로 표시하게 된다.

그리고, 도 2의 (b)와 도 3에 나타낸 바와 같이 대상자가 스마트 저울(10)에 선 상태에서 스쿼트 운동을 개시하기 전(前) 대상자의 무게중심점(111)에 대한 운동영역(113) 설정하게 되는 데, 이때 상기 무게중심점(111)을 중심으로 변화율이 일정범위의 가로영역 및 세로영역을 설정한 스케일로 운동영역(113)으로 설정하게 되며, 이때 대상자의 운동영역(113)을 디스플레이부(230)에 대상자의 무게중심점(111)에 대한 좌표값을 표시하면서 운동영역(113)을 세로방향의 직사각형으로 표시하게 되며, 일예로 대상자의 바른자세를 취한 상태에서 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 로드셀(120)에 감지하는 수치를 통해 상술한 수학식을 통해 대상자의 무게중심점(111)을 검출하여 이 무게중심점(111)을 기준으로 가로방향 및 세로방향의 변화율이 각각 5% 및 10%에 분포영역을 세로방향 또는 가로방향의 직사각 형태의 스케일로 좌표계에 설정 및 표시된 운동영역(113)을 저장하게 된다.

이렇게 대상자의 운동영역(113)을 설정 후 스쿼트 운동을 시작하게 되며, 대상자가 스쿼트 운동을 시작하게 되면 대상자의 무게중심점(111)의 이동 정보를 컨트롤러(200) 또는 스마트폰(300)의 어플리케이션에 의해 분석하여 디스플레이부(230)에 표시하게 되어 대상자가 설정된 운동영역(113) 내에서 바른 자세로 운동을 실시하고 있는지를 실시간 산출 및 판단할 수 있다.

그리고, 상기 플레이트(200)의 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및, 후방우측 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)로부터 대응되는 좌표계를 설정하면서 이 좌표계를 디스플레이부(230)에 표시되며 각각의 발판부(110a)(110b)(110c)(110b) 로드셀(120)에서 입력되는 무게정보 및 무게 변화에 따른 움직임 정보를 수신하고, 상기 좌표계에서 기준이 되는 스마트 저울(10)의 초기 좌표값인 기준 무게중심점(114)을 미리 설정하여 바른자세영역(112)을 설정하게 되며, 대상자의 바른자세로 선 상태로 플레이트(100)에 안착 후 미리 설정된 바른자세영역(112) 내로 진입하면 디스플레이부(230)의 좌표계에 표시된 바른자세영역(112)에 대상자의 무게중심점(111)을 표시하도록 컨트롤러(200)가 실행한다. 또한, 상기 디스플레이부(230)에 표시된 좌표계 등이 외부의 출력부(300)에 동일하게 디스플레이 될 수 있다.

그리고, 도 2의 (a)와 같이 상기 대상자의 바른자세영역(112) 설정과 운동영역(113) 설정은 컨트롤러(200)에 포함된 자세인식부(201)가 결정하게 되며, 이때 자세인식부(201)는 대상자의 바른자세로 선 상태의 무게중심점(111)에 대한 무게중심좌표 및 대상자의 무게중심점(111)을 기준으로 운동영역에서 스쿼트 운동하는 무게중심점의 이동좌표를 생성하게 된다.

구체적으로는, 자세인식부(201)는 먼저, 스카트 저울(10)의 영점조절이 된 상태인 빈상태의 초기 좌표값인 기본 무게중심점(114)을 중심으로 하중의 변화율이 5~10% 바른자세영역(112)으로 설정하고, 이때 초기 좌표값을 기준으로 원주방향의 원형태로 스케일을 검출될 수 있다.

이에, 대상자가 스마트 저울(10)의 플레이트(100)에 바른자세로 선 상태에서 로드셀(120)을 통해 전송된 무게측정정보를 통해 대상자의 무게중심점(111) 및 이 무게중심점을 기준으로 바른자세영역(112)에 위치함을 결정하고, 상기 무게측정정보에서 결정된 무게중심점(111) 및 이 무게중심점(111)을 기준으로 대상자의 바른자세영역(112) 내의 이동 좌표를 생성하기 위해 마련된다.

즉, 스마트 저울(10)에 대상자가 바른자세로 선 상태에서 플레이트(100)의 각 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)의 로드셀(120)이 작동되는 경우를 예로 들면 자세인식부(201)는 설정된 바른자세영역(112)으로 결정하여 대상자의 무게중심점(111)을 검출하여 좌표를 생성하게 되며, 이때 대상자의 스쿼트 운동을 개시하여 지속적으로 즉, 설정된 단위시간별 로드셀(120)에 의한 무게 변화가 감지되면 대상자의 무게중심점(111)을 기준으로 가로 및 세로방향의 운동영역(113)을 설정한 후 로드셀(120)의 무게변화를 추적 검출될 수 있도록 단위시간별 대상자의 무게중심점(111)의 이동 방향 및 이동 좌표를 수학식 1을 통해 생성한다.

상기 디스플레이부(230) 상에 도 2의 (a), (b)와 같은 형태로 바른자세영역(112)에서의 대상자의 바른자세 상태와 운동영역(113)에서의 운동 상태를 실행하기 위해 구현된 상태에서, 대상자가 선택부(231)를 이용하게 되며 실행하고자 하는 선택부(231)를 선택하여 확인하게 된다.

또한, 설정된 운동영역(113)에서 대상자의 스쿼트 운동을 실행하면서 대상자의 무게중심점(111)의 이동패턴을 분석하여 이동패턴 분석값을 생성하기 위해 패턴분석부(202)가 컨트롤러(200)에 포함되어 자세인식부(201)를 통해 대상자의 무게중심점(111) 이동좌표를 전송받아 분석을 하게 된다.

그리고 패턴분석부(202)에는 대상자의 이동패턴에 따른 이동패턴 분석값이 미리 저장되어 있거나 생성된 이동패턴 분석값을 저장하고, 이동패턴 분석값은 기설정된 우선순위가 설정되어 저장되며, 이러한 우선순위에 따른 이동패턴 분석을 통해 다수 회의 스쿼트 운동에 의해 바른자세의 무게중심점(111) 변화패턴을 분석하여 기 설정된 우선순위에 일치하는 이동패턴을 분석하거나 우선순위의 이동패턴 수를 결정하게 된다.

여기서 우선순위는 바른자세에서의 스쿼트 운동 이동패턴에 따라 설정되며, 바른자세의 이동패턴은 설정된 운동영역(113)에서의 무게중심점(111) 변화패턴이 직선의 변화패턴으로 설정된 순위 즉, 대상자가 바른자세에서 올바른 스쿼트 자세를 취하여 운동을 실행시 직선으로 표시하는 순위로 정해질 수 있다.

그리고, 패턴분석부(202)는 대상자의 스쿼트 운동시 기 설정된 우선순위의 이동패턴의 좌표값에 의해 이동 벡터값을 산출하여 대상자의 이동 정보를 출력하는 것을 더 포함하며, 이는 운동영역(113)에서의 무게중심점(111)의 이동패턴에 의한 좌표값을 산출하면서 무게중심점(111)의 이동변화에 따른 속도에 대한 이동 벡터를 얻을 수 있다.

상기 이동패턴에 대한 좌표값의 변화에 대응하는 이동 벡터값을 가지면서 스쿼트 운동을 하는 대상자의 운동속도 즉, 바른 자세의 스쿼트 자세를 실행하는 자세변화에 대응되는 이동속도에 해당하므로 대상자의 스쿼트 자세를 실행하는 움직임 속도를 판단할 수 있다. 즉, 대상자의 무게중심점(111)이 정지하거나 이동하고 있는 경우에도 무게중심점(111)의 이동시간 등을 이용하여 간단한 연산을 통해 대상자의 스쿼트 자세의 감지와 그 이동 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 정보를 디스플레이부(230)에 표시될 수 있고, 이를 통해 대상자의 바른자세에서의 스쿼트 자세 및 운동을 수행하도록 근거를 마련하게 되어 디스플레이부(230)에 표시되는 바른자세의 스쿼트 운동을 유도하게 된다.

상기와 같은 방식으로 얻어진 정보를 근거로 대상자의 바른자세를 취하면서 스쿼트 자세 및 운동을 기 설정된 운동영역(113)에 항상 맞추도록 함으로써 상기 대상자의 스쿼트 운동시 자세를 지속적으로 유도할 수 있는 것이다. 예컨대, 디스플레이부(230)에 표시된 좌표계에서 무게중심점(111)을 기준으로 한 대상자의 바른자세를 취한 운동영역(113) 내에 우선순위에 설정된 이동패턴의 좌표값에 대한 이동거리가 화살표 등으로 표시된 것이 이동 벡터값이 상기 패턴분석부(202)를 통해 디스플레이부(230)에 출력되는 이동패턴에 대한 좌표값과 이동 벡터 정보를 근거로 동일한 방향으로 움직이는 인접한 벡터의 수를 통해서 대상자의 스쿼트 바른 자세를 파악할 수 있다. 그에 따라, 대상자의 스쿼트 자세의 수를 바른자세를 취한 스쿼트 자세의 수로 한정될 경우 이러한 바른 자세의 스쿼트 자세를 한정하는 것으로 불필요한 이동 벡터를 차단하여 설정된 시간에 대한 스쿼트 자세의 총 수에 바른자세를 취한 스쿼트 자세를 선별한 수를 확인하여 운동효과를 기대할 뿐만 아니라 불안정한 스쿼트 자세를 교정하는 학습효과를 가지게 된다.

또한, 상기 컨트롤러(200)는 패턴분석부(202)에 의해 우선순위로 정해진 표시영역 즉, 바른 자세의 스쿼트 자세로 운동을 실행시 직선표시를 표시영역으로 정하며, 이 표시영역을 포함하도록 디스플레이부(230)에 표시하되, 상기 표시영역이 디스플레이부(230)의 좌표계에 축소 및 간략화한 미니 표시블럭(미도시)을 상기 디스플레이부(230) 화면에 더 제공하며, 상기 미니 표시블럭은 우선순위로 정해진 표시영역인 직선일 수 있다.

이에, 상기 대상자가 스쿼트 운동시 디스플레이부(230)에 표시된 운동영역(113)에서 대상자의 무게중심점(111)의 변화를 확인하면서 디스플레이부(230)의 화면에 우선순위의 표시영역을 축소 표시된 미니 표시블럭에 대상자가 실행한 스쿼트 운동의 무게중심점(111) 변화를 동시에 표시하여 무게중심점(111)의 변화가 일치하는 지를 확인하게 되어 이러한 확인절차를 통해 대상자의 스쿼트 운동에 따른 올바른 스쿼트 자세에 학습효과를 유도하여 지속적인 바른 스쿼트 자세로 운동을 수행할 수 있다.

또한 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 컨트롤러(200)는, 상기 대상자의 무게중심점(111)을 기반으로 한 설정된 운동영역(113)에 대하여 대상자의 스쿼트 운동 개시 후 상기 운동영역(113)을 이탈하는 비정상적인 스쿼트 운동을 할 경우 알림발생 제어신호를 제어하는 알림발생부(250)에 의해 유선 또는 무선방식으로 전송하며, 상기 알림발생부(250)는, 상기 컨트롤러(200)와 유선 또는 무선방식으로 연결되어 있으며 상기 컨트롤러(200)의 알림발생 제어신호에 응하여 비정상적 운동 상태 정보를 출력하며, 상기 알림발생부(250)는, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 화면상으로 출력하는 표시부(251)와, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 알림신호로 출력하는 알림부(252)와, 상기 비정상적 운동 상태 정보를 LED신호로 출력하는 LED부(253)로 이루어지는 스쿼트 트레이닝을 위한 스마트 저울을 제공한다.

상기 알림발생 제어신호는 컨트롤러(200)에 의해 전송시 알림발생부(250) 중 디스플레이부(230)에 표시부(251)가 형성되어 표시되거나 발판부(110a)(110b)(110c)(110b)에 형성된 LED부(253)로 표시되거나 스피커와 같은 알림부(252)를 통해 출력하게 된다.

그리고, 상기 컨트롤러(200)의 유/무선방식을 통해 외부의 출력부(300)인 스마트폰의 어플리케이션에 알림발생부(250)가 표시 및 출력할 수 있다.

그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이 스마트 저울(10)로 전원을 인가하도록 충전단자(241), 충전회로(242), 배터리(243)를 포함하는 충전모듈부(240)가 컨트롤러(200)에 연계된 기판인 회로기판에 전기적으로 연결되고, 이런 연결 상태에서 충전 전원이 배터리(243)로 공급됨에 따라 스마트 저울(10)에 설치된 배터리(243)가 충전된다. 이에, 충전모듈부(240)의 상호 연계 및 작용으로 충전된 배터리(243)를 통해 상기 컨트롤러(200)로 전원을 인가하여 작동하도록 하며, 그리고 이때, 상기 기판에 전기적으로 연결된 통신 단자(250)는 상기 스마트 저울(10)의 기판과 전기적으로 연결되어 컨트롤러(200)에 입력된 무게중심점(111)의 연산, 바른자세영역(112) 및 운동영역(113)의 설정 분석의 제어방법 및 로드셀(120)들의 입력값 등이 저장된 메모리를 출력부(300)로 전달하거나 수신받게 된다.

이와 같이, 본 발명의 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템은 스카트 저울의 플레이트에서 각 구획된 발판부에 설치된 로드셀(Load Cell)에 가해지는 대상자의 무게에 따른 변화를 연산처리 하여 초기 대상자의 무게중심점을 정한 후 설정된 바른자세영역 내에 대상자가 바른자세의 선 자세를 유지하고 있는 지를 판단 한 후, 이를 기준으로 운동영역을 설정하여 기 설정된 운동영역 내에서 대상자가 스쿼트 운동을 시작하여 운동영역 내에서 대상자가 바른 자세로 스쿼트 트레이닝을 실행하고 있는 지를 실시간 분석, 평가 및 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 운동영역 내의 스쿼트 운동에 대한 바른 자세를 유지하는 기준인 무게중심점을 통해 바른 자세를 용이하게 판단하게 되면서 이러한 대상자의 운동과정을 표시하는 모니터링과 컨트롤러에 의한 운동과정을 분석하여 바른 자세의 스쿼트 운동인지를 평가하는 바이오피드백되는 특징을 가지고 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

스마트 저울 10 플레이트 100
발판부 110a, 110b, 110c, 110d
대상자의 무게중심점 111 바른자세영역 112 운동영역 113
컨트롤러 200 자세인식부 201 패턴분석부 202
통신단자 220 디스플레이부 230 충전모듈부 240
알림발생부 250 출력부 300

Claims

대상자의 모든 체중을 직접 받도록 하면서 상기 대상자의 발바닥을 좌우로 각각 앞뒤로 분리하여 전방좌측, 전방우측, 후방좌측 및 후방우측으로 균등한 형상을 가진 4개의 발판부로 구획되고, 상기 발판부 각각에 대응하여 가해지는 각각의 하중을 측정하는 4채널 로드셀이 구비되는 플레이트부;와,
상기 플레이트 각각의 발판부 로드셀을 통해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보를 분석하고, 분석결과를 실행하는 컨트롤러;로 포함되는 스마트 저울을 구성하되, 상기 컨트롤러의 바른자세영역 설정은 스마트 저울의 기준 무게중심점을 기준으로 변화율이 일정 범위의 원주 내로 설정하고,
상기 스마트 저울의 플레이트에 상부 전방 일측에 형성되어 로드셀에 의해 입력되는 하중을 기반으로 하여 대상자의 체중, 바른자세로 선 상태에서 각 발판부의 하중에 대한 대상자의 무게중심점, 바른자세영역 설정, 무게중심점에 대한 운동영역 설정 및 운동영역에 의한 대상자의 무게중심점 이동 정보가 표시되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템.
제1항에 있어서, 상기 로드셀에 의해 입력되는 하중으로 대상자 무게중심점(COG:Center Of Gravity)을 산출하는 좌표값(COG(x(t)), COG(y(t)))은 아래의 수학식
COG(x(t)) = {(-a+b-c+d)-x₀}/(a+b+c+d), COG(y(t)) = {(a+b-c-d)-y₀}/(a+b+c+d) 에 의해 측정되고,
상기 수학식에서,
상기 a는 상기 전방좌측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 b는 상기 전방우측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 c는 상기 후방좌측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 d는 상기 후방우측 발판부의 로드셀에 의해 측정된 중량 값, 상기 x₀과y₀은 스마트 저울의 기준 무게중심점을 기준으로 하여 대상자가 초기 바른자세로 선 상태에서 변화된 무게중심점의 좌표 값으로 하는 것을 특징으로 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러의 바른자세로 선 상태에서 측정된 대상자의 무게중심점을 기반으로 하는 운동영역 설정은 상기 무게중심점을 중심으로 변화율이 일정범위의 가로영역 및 세로영역을 설정한 스케일로 운동영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 대상자의 바른자세로 선 상태의 무게중심점에 대한 무게중심좌표 및 대상자의 무게중심점을 기준으로 운동영역에서 스쿼트 운동시 무게중심점의 이동좌표를 생성하는 자세인식부와,
상기 운동영역에서 자세인식부와 연계하여 대상자의 스쿼트 운동을 실행하면서 대상자의 무게중심점의 이동패턴을 분석하여 이동패턴 분석값을 생성하기 위해 패턴분석부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 저울을 이용한 스쿼트 트레이닝 시스템.